자율주행 자동차의 역 충돌시간-차두시간 영역에서의 기울기 방법 기반 종방향 제어 알고리즘 개발 = Development of a Gradient Method-based Longitudinal Control Algorithm for Autonomous Vehicles in Inverse Time-To-Collision and Time Headway Domain

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper describes a gradient method-based longitudinal control algorithm for autonomous vehicles in the inverse time-to-collision and time headway domain. A novel approach for the derivation of the desired acceleration to track the target values in the inverse time-to-collision and time headway domain has been proposed for longitudinal autonomous driving. The desired longitudinal acceleration has been computed using the gradient method. The desired gradient has been derived in the defined quadrant based on the target values by applying an acceleration limit. To track the target values, a reverse dynamic model has been used for the derivation of the throttle angle and break pressure. The performance evaluation of the gradient method-based longitudinal control algorithm in the inverse time-to-collision and time headway domain proposed in this study has been conducted using actual driving data and a 3D vehicle dynamic model in a MATLAB/Simulink environment.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 자율주행 자동차의 종방향 제어를 위한 역 충돌시간-차두시간 영역에서의 기울기 기반 제어 알고리즘 개발에 관한 것이다. 자율주행 종방향 제어를 위해 역 충돌시간-차두시간 영역에서의 목표 역 충돌시간 및 차두시간을 추종하는 목표 가속도를 도출하는 새로운 방법을 제안하였다. 역 충돌시간-차두시간 영역에서 기울기 방법을 이용하여 목표값을 추종할 수 있는 요구 가속도를 도출하였다. 주행 시 사용 가능한 종방향 가속도 제한 값을 적용하였으며 요구 가속도 도출을 위해 목표값 기준 구분되는 각 사분면에서의 요구 기울기를 도출하였다. 요구 가속도를 추종하기 위해 역 동역학 모델 기반 스로틀 및 브레이크 입력이 도출되었고, 3차원 동역학 모델과 실 주행 데이터를 이용하여 본 연구에서 제안한 자율주행을 위한 기울기 방법 기반 종방향 제어 알고리즘의 성능평가가 수행되었다.

참고문헌 (Reference)

1 Cairano, S. D., "Stochastic MPC with Learning for Driver-predictive Vehicle Control and its Application to HEV Energy Management" 22 (22): 1018-1031, 2014

2 Li, L., "Fuel Consumption Optimization for Smart Hybrid Electric Vehicle During a Car-following Process" 87 : 17-29, 2017

3 Li, X., "Development of a New Integrated Local Trajectory Planning and Tracking Control Framework for Autonomous Ground Vehicles" 87 : 118-137, 2017

4 Choi, J. W., "Development of Emergency Driving Support Algorithm for Rear-end Collision Avoidance" 253-258, 2011

5 Menhour, L., "An Efficient Model-free Setting for Longitudinal and Lateral Vehicle Control : Validation through the Interconnected Pro-SiVIC/RTMaps Prototyping Platform" 19 (19): 461-475, 2018

6 Mozaffari, A., "A Robust Safety-oriented Autonomous Cruise Control Scheme for Electric Vehicles Based on Model Predictive Control and Online Sequential Extreme Learning Machine with a Hyper-Level Fault Tolerance-based Supervisor" 161 (161): 845-856, 2015

7 Lefevre, S., "A Learning-based Framework for Velocity Control in Autonomous Driving" 13 (13): 32-42, 2016