Maximal Invariant set 기반의 전방 충돌 회피 알고리즘에 관한 연구

Abstract

자율주행 시스템 (autonomous driving system, ADS)은 운전자의 편의성과 안전성을 확보하기 위한 기술로 최근 빠르게 성장하고 있는 분야이다. 자율주행의 근간이 되는 핵심 기능으로는 종방향 제어 시스템인 adaptive cruise control (ACC), autonomous emergency brake (AEB)가 있으며, 횡방향 제어 시스템으로는 lane change system (LCS), lane keeping assistance (LKA), emergency steer assist (ESA) 등이 있다. ACC는 고속도로 주행 상황에서 운전자의 피로를 줄여주는 효율적인 시스템으로 최근 충돌 회피 시스템과 통합하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 많은 연구를 통해 다양한 알고리즘이 제안되었으나 기존의 방식은 제어 차량의 종/횡방향 가속도를 기반으로 하여 제동 및 급선회 회피 개입 시점을 판단하기 때문에 회피성능에 대한 한계점을 제시할 수 없다. 따라서 본 논문에서는 ACC 시스템 작동 중 장착된 충돌 회피 시스템의 제어기 성능을 고려해 AEB, ESA 개입 시점에 대한 기준을 제안하였다. 본 논문에서는 제약 조건을 적용할 수 없는 linear quadratic (LQ)를 기반으로 ACC, AEB, ESA 제어기를 설계하였고, 제약 조건을 만족하도록 reference를 가변해주는 reference governor (RG)를 설계하였다. 이후 RG 설계 과정에서 도출되는 maximal invariant set을 기반으로 각 제어기의 회피 성능을 고려해 위험한 상황에서 충돌 회피 시스템의 개입 시점을 판단하였다.