관성센서와 차속 센서를 이용한 차량 및 도로 기울기 추정
저자
김찬수(Chansoo Kim) ; 김가민(Gamin Kim) ; 석지원(Jiwon Seok) ; 조기춘(Kichun Jo) ; 이건호(Kunho Lee) ; 김종화(Jonghwa Kim) ; 문인섭(Insub Moon) ; 강지성(Jisung Kang)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
KDC
556
자료형태
학술저널
수록면
509-509(1쪽)
제공처
카메라를 이용해 lane-mapping을 하기 위해서는 차량과 지면 사이의 각을 알고 있어야 평면 가정을 통해 차선의 3D 위치를 알 수 있다. 특히 방지턱이 많은 도심에서는 차량의 기울기를 정확하게 추정해야 한다. 기존 방법으로는 차고 센서 2개를 차량 앞뒤에 장착, 측정하여 높이차를 이용해 기울기를 추정하는 방법이 있다. 이 방법은 차량의 뒤까지 배선해야 하므로 배선의 복잡도가 증가하며, 추가적인 센서 부착이 필요하다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 관성 센서 및 차속 센서를 이용하여 차량의 기울기를 추정하고자 한다. 기존 센서를 공유할 수 있어 비용을 줄이고, 추가적인 배선을 하지 않고 기울기를 추정할 수 있다.
본 논문에서는 지면과 차량 사이의 기울기를 추정하기 위해 두 가지 기울기와 관련된 상태를 추정하는 방법을 제안한다. 첫번째는 차량 기울기로 오일러 각도에서 Pitch에 해당한다. 두번째로는 도로 기울기이다. 도로의 기울기를 추정하기 위해 몇 가지 가정을 적용한 추정 모델을 소개한다. 최종적으로 두 기울기 사이의 차이로 도로에 대한 차량의 기울기를 추정할 수 있다.
관성 센서는 3축의 각속도, 가속도만 측정하므로 자세 및 속도를 추정하기 위해서 적분, 회전변환 과정을 거쳐야한다. 적분과정에서 필연적으로 에러가 축적된다. 성능에 가장 영향을 미치는 것이 축적된 에러이므로 이를 개선하기 위해 본 논문에서는 도로와 차량의 기하학적 특성과 차량 네트워크 CAN 데이터를 활용한 보정 방법을 적용한다.
알고리즘을 평가하기 위해서는 CarMaker 시뮬레이션 시험 및 실차 시험을 차례로 수행한다. 자동차의 동역학 모델을 이용하여 다양한 환경(도로 조건, 하중)에 따라 지면에 대한 차량 기울기의 참값과 알고리즘 추정값을 통해 정량적인 성능을 평가한다. 시뮬레이션 시험 후에는 실차 기반 시험을 통해 같은 방식으로 성능을 검증한다. 실차 기반 시험에서도 도로조건, 하중에 의한 자세변화 등 다양한 환경에서 정량적인 성능을 평가한다.
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