본 연구는 전동식 파워 스티어링(EPS) 시스템의 랙 힘 추정에 기반하여 포트홀과 요철과 같은 도로 위험을 탐지하고 분류하기 위한 새로운 전략에 대한 예비 조사 결과를 제시한다. 도로 위험 탐지에 관한 다수의 연구는 주로 카메라 또는 라이다를 포함하는 컴퓨터 비전 시스템, 그리고 현가 시스템에 장착된 가속도계로 측정되는 거리 및 수직 진동 신호에 초점을 맞춰왔다. 그러나 기존 방법들은 도로 표면에서 차량으로 전달되는 진동에 취약하므로 정확도가 저하될 위험이 있다. 따라서 탐지 정확도를 향상시킬 여지가 상당히 남아 있다. 본 연구에서는 포트홀과 요철이 타이어 접촉 패치에 수직 및 횡방향 힘을 유발하여, 그 결과 차량의 조향 랙에 작용하는 순 힘이 발생한다는 점을 고려하고, EPS 시스템에서 생성되는 조향 랙 힘을 활용하는 새로운 접근법을 탐구한다. 본 연구는 기존의 칼만 필터(KF)와 교란 관측기(disturbance observer)의 기능을 결합하되, 미지 입력(unknown input)을 포함한 향상된 칼만 필터를 사용하는 알고리즘을 제안한다. 이 알고리즘은 조향 토크 및 각도 입력의 측정치를 이용하여 랙 힘을 추정하는 것을 목표로 한다. 추정된 랙 힘은 도로 위험을 분류하기 위한 특징(feature)으로 제공된다. 분류 성능은 혼동행렬(confusion matrix)로부터 계산된 정확도(accuracy), 정밀도(precision), 재현율(recall), F1과 같은 지표를 사용하여 평가하였다. 제안된 도로 위험 탐지 및 분류 알고리즘은 SIMULINK®와 CarSim® 소프트웨어를 사용한 엄밀한 시뮬레이션뿐 아니라, 차량 내(in-vehicle) 시험을 통해 실험적으로도 검증되었다.

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