현재 양산되고 있는 차량들은 다양한 전자제어시스템을 탑재하고 있다. 탑재된 전자제어시스템은 운전자가 조작해야하는 반복적인 운전 작업 중 일부에 대해서 자동화된 기능을 제공한다. 전자제어시스템은 차량에 장착된 다양한 센서로부터 계측된 정보를 이용해 차량의 상태를 파악하고, 제어모드를 결정한 뒤, 자동화된 기능을 수행한다. 그러나 전자제어시스템은 센서 결함에 의해 오작동을 할 가능성이 존재한다. 결함으로 인해 변질된 센서의 비정상적인 값이 전자제어시스템에서 오판단을 유발시키기 때문이다. 센서의 결함은 자체적으로 차량에 아무런 영향을 끼치지 않지만 센서의 결함에 의해 발생한 제어기의 오판단은 사고를 유발시킬 수 있는 제어 입력을 ...
현재 양산되고 있는 차량들은 다양한 전자제어시스템을 탑재하고 있다. 탑재된 전자제어시스템은 운전자가 조작해야하는 반복적인 운전 작업 중 일부에 대해서 자동화된 기능을 제공한다. 전자제어시스템은 차량에 장착된 다양한 센서로부터 계측된 정보를 이용해 차량의 상태를 파악하고, 제어모드를 결정한 뒤, 자동화된 기능을 수행한다. 그러나 전자제어시스템은 센서 결함에 의해 오작동을 할 가능성이 존재한다. 결함으로 인해 변질된 센서의 비정상적인 값이 전자제어시스템에서 오판단을 유발시키기 때문이다. 센서의 결함은 자체적으로 차량에 아무런 영향을 끼치지 않지만 센서의 결함에 의해 발생한 제어기의 오판단은 사고를 유발시킬 수 있는 제어 입력을 엑추에이터에 명령할 권한을 가지고 있기 때문에 예방될 필요가 있다. 다양한 제조사와 산업관계자는 이런 위험성에 대해 충분이 인지하고 ISO 26262를 제정했다. ISO 26262는 자동차에 탑재되는 전자제어시스템의 개발 프로세스에 관한 기능 안전 국제 규격으로, 결함에 의한 사고를 방지하기 위한 전자제어시스템의 개발 과정을 제시한다. ISO 26262에서는 프로세스의 모델과 함께 수행해야하는 활동, 필요 산출물 등을 정의한다. ISO 26262를 통해, 차량에게 발생할 수 있는 위험수준을 합리적인 수준으로 낮출 때 까지 개발을 지속하게 된다. 따라서 본 논문에서는 ISO 26262-6을 참고하여 센서 결함을 검출하고 결함값을 제어기로부터 제거한 뒤, 결함 허용 제어를 수행하는 고장 안전 알고리즘(Fail-Safe Algorithm)을 제시하였다. 고장 안전 알고리즘은 결함 검출/결함 판단/결함 허용 단계로 이루어져있다. 세 단계는 다양한 방법을 이용하여 결함 발현 여부를 정의하고, 결함 허용 제어를 수행한다. 본 논문에서는 차량전자제어에 자주 이용되는 요 레이트, 횡 가속도 센서의 결함을 감시하고 결함을 분리한다. 만약 고장 안전 알고리즘이 결함을 제거한 경우에는 결함값을 추정값으로 대체한다. 본 논문에서는 2 자유도 차량 모델을 칼만필터에 적용하여 요 레이트와 횡 가속도를 추정하였고, 결함 발현 시에 결함값을 추정값으로 대체하여 결함을 제거하고 결함 허용 제어를 수행한다. 마지막으로, 구성된 고장 안전 알고리즘의 검증을 위해 횡방향 전자제어시스템 중 하나인 LKS와 결함 주입 모델, 도로환경을 모델상에 구현하였다. 최종적으로 고장 안전 알고리즘이 적용된 횡방향 전자제어시스템에 다양한 결함을 주입하여 시뮬레이션을 진행하였고, 고장 안전 알고리즘이 결함을 분리해내어 결함 발생시에도 LKS가 정상적인 주행을 유지하는 것을 확인하였다.
현재 양산되고 있는 차량들은 다양한 전자제어시스템을 탑재하고 있다. 탑재된 전자제어시스템은 운전자가 조작해야하는 반복적인 운전 작업 중 일부에 대해서 자동화된 기능을 제공한다. 전자제어시스템은 차량에 장착된 다양한 센서로부터 계측된 정보를 이용해 차량의 상태를 파악하고, 제어모드를 결정한 뒤, 자동화된 기능을 수행한다. 그러나 전자제어시스템은 센서 결함에 의해 오작동을 할 가능성이 존재한다. 결함으로 인해 변질된 센서의 비정상적인 값이 전자제어시스템에서 오판단을 유발시키기 때문이다. 센서의 결함은 자체적으로 차량에 아무런 영향을 끼치지 않지만 센서의 결함에 의해 발생한 제어기의 오판단은 사고를 유발시킬 수 있는 제어 입력을 엑추에이터에 명령할 권한을 가지고 있기 때문에 예방될 필요가 있다. 다양한 제조사와 산업관계자는 이런 위험성에 대해 충분이 인지하고 ISO 26262를 제정했다. ISO 26262는 자동차에 탑재되는 전자제어시스템의 개발 프로세스에 관한 기능 안전 국제 규격으로, 결함에 의한 사고를 방지하기 위한 전자제어시스템의 개발 과정을 제시한다. ISO 26262에서는 프로세스의 모델과 함께 수행해야하는 활동, 필요 산출물 등을 정의한다. ISO 26262를 통해, 차량에게 발생할 수 있는 위험수준을 합리적인 수준으로 낮출 때 까지 개발을 지속하게 된다. 따라서 본 논문에서는 ISO 26262-6을 참고하여 센서 결함을 검출하고 결함값을 제어기로부터 제거한 뒤, 결함 허용 제어를 수행하는 고장 안전 알고리즘(Fail-Safe Algorithm)을 제시하였다. 고장 안전 알고리즘은 결함 검출/결함 판단/결함 허용 단계로 이루어져있다. 세 단계는 다양한 방법을 이용하여 결함 발현 여부를 정의하고, 결함 허용 제어를 수행한다. 본 논문에서는 차량전자제어에 자주 이용되는 요 레이트, 횡 가속도 센서의 결함을 감시하고 결함을 분리한다. 만약 고장 안전 알고리즘이 결함을 제거한 경우에는 결함값을 추정값으로 대체한다. 본 논문에서는 2 자유도 차량 모델을 칼만필터에 적용하여 요 레이트와 횡 가속도를 추정하였고, 결함 발현 시에 결함값을 추정값으로 대체하여 결함을 제거하고 결함 허용 제어를 수행한다. 마지막으로, 구성된 고장 안전 알고리즘의 검증을 위해 횡방향 전자제어시스템 중 하나인 LKS와 결함 주입 모델, 도로환경을 모델상에 구현하였다. 최종적으로 고장 안전 알고리즘이 적용된 횡방향 전자제어시스템에 다양한 결함을 주입하여 시뮬레이션을 진행하였고, 고장 안전 알고리즘이 결함을 분리해내어 결함 발생시에도 LKS가 정상적인 주행을 유지하는 것을 확인하였다.
Currently, mass-produced vehicles are equipped with various electronic control systems. The mounted electronic control system provides automated functions for some of the repetitive driving tasks that the driver has to operate. The electronic control system uses the information measured from various...
Currently, mass-produced vehicles are equipped with various electronic control systems. The mounted electronic control system provides automated functions for some of the repetitive driving tasks that the driver has to operate. The electronic control system uses the information measured from various sensors mounted on the vehicle to comprehends the state of the vehicle, determines the control mode and performs an automated function about driving tasks. However, the electronic control system has a possibility which conduct the malfunction caused by the faults. This is because an abnormal value of mounted sensors causes error in the electronic control system. A fault in the sensor itself does not affect anything to the vehicle itself, but faulty value causes a mis-decision of the controller and it needs to be avoided because it has the authority to command the actuator to generate a control input that can cause an accident. Various manufacturers and industry representatives are fully aware of these risks and have established ISO 26262. ISO 26262 is the international standard on functional safety for the development process of electronic control systems mounted on automobiles, and suggests the development methods of electronic control systems to prevent accidents caused by fault. ISO 26262 defines the activities that need to be performed with the model of the process, the required output, and so on. Through ISO 26262, development continues until a reasonable level of risk to the vehicle is reduced. Therefore, in this paper, we propose a fail-safe algorithm that detect sensor faults and remove faulty values from the controller by referring to ISO 26262-6, and then performs fault - tolerance control. The fail-safe algorithm consists of three steps which are fault detection / fault decision / fault tolerance. The three steps define faults using various methods and perform fault tolerance control. In this paper, Fail-safe algorithm monitors and removes faults of yaw rate and lateral acceleration sensors which frequently used for vehicle electronic control. If the fail-safe algorithm removes the fault, fail-safe algorithm replace the faulty value with an estimated vehicle state. In this paper, a yaw rate and a lateral acceleration are estimated by applying a 2 DOF vehicle model to a Kalman filter, and a fault tolerance control is performed by replacing a faulty value with an estimated vehicle state at the time of defect occurrence. Lastly, for the verification of the fail-safe algorithm, A Lane Keeping System, fault injection model and road environment are implemented on the model to simulate and validate. Finally, the simulation was performed out by injecting various fault the lateral electronic control system with the fail-safe algorithm, and the fail-safe algorithm was able to separate the fault and confirm that the LKS maintains normal operation even when faults occur.
Currently, mass-produced vehicles are equipped with various electronic control systems. The mounted electronic control system provides automated functions for some of the repetitive driving tasks that the driver has to operate. The electronic control system uses the information measured from various sensors mounted on the vehicle to comprehends the state of the vehicle, determines the control mode and performs an automated function about driving tasks. However, the electronic control system has a possibility which conduct the malfunction caused by the faults. This is because an abnormal value of mounted sensors causes error in the electronic control system. A fault in the sensor itself does not affect anything to the vehicle itself, but faulty value causes a mis-decision of the controller and it needs to be avoided because it has the authority to command the actuator to generate a control input that can cause an accident. Various manufacturers and industry representatives are fully aware of these risks and have established ISO 26262. ISO 26262 is the international standard on functional safety for the development process of electronic control systems mounted on automobiles, and suggests the development methods of electronic control systems to prevent accidents caused by fault. ISO 26262 defines the activities that need to be performed with the model of the process, the required output, and so on. Through ISO 26262, development continues until a reasonable level of risk to the vehicle is reduced. Therefore, in this paper, we propose a fail-safe algorithm that detect sensor faults and remove faulty values from the controller by referring to ISO 26262-6, and then performs fault - tolerance control. The fail-safe algorithm consists of three steps which are fault detection / fault decision / fault tolerance. The three steps define faults using various methods and perform fault tolerance control. In this paper, Fail-safe algorithm monitors and removes faults of yaw rate and lateral acceleration sensors which frequently used for vehicle electronic control. If the fail-safe algorithm removes the fault, fail-safe algorithm replace the faulty value with an estimated vehicle state. In this paper, a yaw rate and a lateral acceleration are estimated by applying a 2 DOF vehicle model to a Kalman filter, and a fault tolerance control is performed by replacing a faulty value with an estimated vehicle state at the time of defect occurrence. Lastly, for the verification of the fail-safe algorithm, A Lane Keeping System, fault injection model and road environment are implemented on the model to simulate and validate. Finally, the simulation was performed out by injecting various fault the lateral electronic control system with the fail-safe algorithm, and the fail-safe algorithm was able to separate the fault and confirm that the LKS maintains normal operation even when faults occur.
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