기계적 링크로 연결된 버스 시스템 및, 그러한 버스 시스템의 제어 장치 및 방법
Bus system connected by mechanical link, and apparatus and method for control of the bus system
특허 요약
본 발명은 기계적 링크로 연결된 버스 시스템 및, 그러한 버스 시스템의 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자가 운전하는 전방차량과, 그 전방차량과 기계적 링크로 연결되고 운전자가 없는 후방차량으로 구성된 버스 시스템의 운행에서, 후방차량이 전방차량 정보와 센서정보를 기반으로 자율 주행이 이루어지도록 전방차량 및 후방차량 각각을 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 버스의 승객 수용 용량은 늘리되, 제작 단가를 낮추고 원활한 유지 보수가 가능하고, 시스템의 갑작스러운 고장이나 오류가 발생할 경우 안전성을 보장할 뿐만 아니라, 필요에 따라 탄력적인 승객 수용 용량 변화가 가능하도록 하는 버스 시스템을 제공하며, 또한, 차량이 선회할 때 차지하는 도로의 폭(선회 폭)을 최소화하고 경사로에서 원활한 주행이 이루어질 수 있도록 하여 기존 일반 버스 대비 차량의 운동 성능의 손실이 없으며, 주행에 있어 그러한 문제로 인한 운전자의 추가적인 훈련 또는 주의를 필요로 하지 않게 하는 버스 시스템을 제공한다.
청구항
번호청구항
1

전방차량과 연결하는 기계적 링크(이하 '링크'라 한다)의 일단부가 접합되기 위한 링크 접합부를 구비하는 후방차량에 장착된 제어장치(이하 '후방차량 제어장치'라 한다)가, 전방차량의 주행 궤적을 추종하기 위한 제어를 수행하는 방법으로서,(a) 전방차량에 장착된 제어장치(이하 '전방차량 제어장치'라 한다)로부터, 상기 전방차량의 주행에 관련된 정보(이하 '주행정보'라 한다)를 수신하는 단계;(b) 후방차량의 주행정보를 감지하는 단계;(c) 상기 링크의 움직임과 관련된 정보(이하 '링크정보'라 한다)를 획득하는 단계; 및,(d) 상기 주행정보 및 링크정보를 이용하여 상기 전방차량의 주행 궤적을 추종하는 제어를 수행하는 단계를 포함하고,상기 링크가 전방차량과 연결되는 부분 및 상기 링크가 후방차량과 연결되는 부분은, 각각 자유도를 가지며,상기 링크정보는,상기 링크와 전방차량이 이루는 각도; 및,상기 링크와 후방차량이 이루는 각도를 포함하고,상기 단계(a) 이후,(e) 상기 주행정보 및 링크정보를 이용하여, 링크에 걸리는 힘을 최소화하도록 후방차량의 속도를 제어하는 단계를 더 포함하는,후방차량 제어장치의 전방차량 궤적 추종 제어 방법.

2

청구항 1에 있어서,상기 주행정보에는,해당 차량의 조향 각도, 가속 또는 감속 정보를 포함하는 조작정보; 및해당 차량의 관성 센서, 각 바퀴의 휠(wheel)속 센서에서 감지한 정보를 포함하는 센서정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 후방차량 제어장치의 전방차량 궤적 추종 제어 방법.

3

삭제

4

청구항 1에 있어서,상기 단계(d)는,(d1) 상기 주행정보 및 링크정보를 이용하여 상기 전방차량의 주행 궤적을 추종하기 위하여 상기 후방차량의 현재 위치와 상기 전방차량의 일정 시간 전 위치와의 차이(이하 '후방차량 위치 오차'라 한다)를 산출하는 단계;(d2) 산출된 후방차량 위치 오차가 0이 되는 방향으로 횡방향 피드백 제어를 수행하여 제어 파라미터를 산출하는 단계; 및,(d3) 산출된 제어 파라미터에 따라, 전방차량의 주행 궤적을 추종하도록 후방차량의 조향 휠(wheel)을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 후방차량 제어장치의 전방차량 궤적 추종 제어 방법.

5

청구항 4에 있어서,상기 단계(d2)와 단계(d3) 사이에,(d21) 상기 주행정보를 이용하여, 전방차량의 과거 선회 입력을 기반으로 후방차량을 선회 제어하기 위한 파라미터인 횡방향 피드포워드 제어 파라미터를 산출하는 단계; 및,(d22) 상기 단계(d2)에서 산출한 파라미터와 상기 횡방향 피드포워드 제어 파라미터를 합하여 횡방향 제어 파라미터를 산출하는 단계를 더 포함하고,상기 단계(d3)의 제어 파라미터는,상기 단계(d22)에서 산출한 횡방향 제어 파라미터인 것을 특징으로 하는 후방차량 제어장치의 전방차량 궤적 추종 제어 방법.

6

청구항 1에 있어서,상기 단계(e)는,(e1) 상기 주행정보 및 링크정보를 이용하여, 링크에 걸리는 힘을 최소화하는 후방차량의 목표 속도를 산출하는 단계;(e2) 상기 후방차량의 속도가 상기 후방차량의 목표 속도에 수렴하도록 종방향 피드백 제어를 수행하여 제어 파라미터를 산출하는 단계; 및,(e3) 산출된 제어 파라미터에 따라, 상기 후방차량의 속도를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후방차량 제어장치의 전방차량 궤적 추종 제어 방법.

7

청구항 6에 있어서,상기 단계(e2)와 단계(e3) 사이에,(e21) 상기 주행정보를 이용하여, 전방차량의 과거 시점에서의 감가속 정보인 종방향 피드포워드 제어 파라미터를 산출하는 단계;(e22) 상기 단계(e2)에서 산출한 파라미터와 상기 종방향 피드포워드 제어 파라미터를 합하여 종방향 제어 파라미터를 산출하는 단계를 더 포함하고,상기 단계(e3)의 제어 파라미터는,상기 단계(e22)에서 산출한 종방향 제어 파라미터인 것을 특징으로 하는 후방차량 제어장치의 전방차량 궤적 추종 제어 방법.

8

청구항 1에 있어서,(f) 후방차량 또는 후방차량의 제어시스템에 고장 혹은 오류가 발생하여 정상적인 운행이 불가할 경우, 이상 신호를 전방차량 제어장치로 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후방차량 제어장치의 전방차량 궤적 추종 제어 방법.

9

청구항 1에 있어서,(g) 선회시 제어시스템의 고장으로 인해 후방차량의 조향 휠이 고정되어 선회 능력을 상실한 경우, 이를 감지하여, 후방차량을 제동함에 의해 횡방향 마찰력을 상실시켜 링크에 의한 횡방향 힘으로 차량이 운행되도록, 조향 휠에 제동력을 가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후방차량 제어장치의 전방차량 궤적 추종 제어 방법.

10

전방차량과 연결하는 기계적 링크(이하 '링크'라 한다)의 일단부가 접합되기 위한 링크 접합부를 구비하는 후방차량에 장착된 제어장치(이하 '후방차량 제어장치'라 한다)로서,적어도 하나의 프로세서; 및컴퓨터로 실행가능한 명령을 저장하는 적어도 하나의 메모리를 포함하되,상기 적어도 하나의 메모리에 저장된 상기 컴퓨터로 실행가능한 명령은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의하여, (a) 전방차량에 장착된 제어장치(이하 '전방차량 제어장치'라 한다)로부터, 상기 전방차량의 주행에 관련된 정보(이하 '주행정보'라 한다)를 수신하는 단계;(b) 후방차량의 주행정보를 감지하는 단계;(c) 상기 링크의 움직임과 관련된 정보(이하 '링크정보'라 한다)를 획득하는 단계; 및,(d) 상기 주행정보 및 링크정보를 이용하여 상기 전방차량의 주행 궤적을 추종하는 제어를 수행하는 단계가 실행되도록 하고,상기 링크가 전방차량과 연결되는 부분 및 상기 링크가 후방차량과 연결되는 부분은, 각각 자유도를 가지며,상기 링크정보는,상기 링크와 전방차량이 이루는 각도; 및,상기 링크와 후방차량이 이루는 각도를 포함하고,상기 단계(a) 이후,(e) 상기 주행정보 및 링크정보를 이용하여, 링크에 걸리는 힘을 최소화하도록 후방차량의 속도를 제어하는 단계가 더 실행되도록 하는, 후방차량 제어장치.

11

후방차량과 연결하는 기계적 링크(이하 '링크'라 한다)의 일단부가 접합되기 위한 링크 접합부를 구비하는 전방차량에 장착된 제어장치(이하 '전방차량 제어장치'라 한다)가, 후방차량 제어장치로 전방차량의 주행정보를 제공하는 방법으로서,(a) 전방차량의 주행정보를 감지하는 단계; 및,(b) 상기 주행정보를 후방차량 제어장치로 송신하는 단계를 포함하고,(c1) 상기 링크의 움직임과 관련된 정보(이하 '링크정보'라 한다)를 획득하는 단계; 및,(c2) 상기 링크정보를 상기 후방차량 제어장치로 송신하는 단계를 더 포함하며,상기 링크가 전방차량과 연결되는 부분 및 상기 링크가 후방차량과 연결되는 부분은, 각각 자유도를 가지고,상기 링크정보는,상기 링크와 전방차량이 이루는 각도; 및,상기 링크와 후방차량이 이루는 각도를 포함하며,상기 주행정보 및 링크정보는,후방차량에서, 전방차량의 주행 궤적을 추종하는 제어를 수행하고, 링크에 걸리는 힘을 최소화하도록 후방차량의 속도를 제어하는데 사용되도록 후방차량으로 제공되는,전방차량 제어장치의 주행정보 제공 방법.

12

삭제

13

청구항 11에 있어서,(d) 후방차량 또는 후방차량의 제어시스템에 고장 또는 오류가 발생하여 정상적인 운행이 불가할 경우에 이를 감지한 후방차량 제어장치가 송신한 이상 신호를 수신한 경우, 전방차량의 운전자에게 경보 시스템을 통해 이상을 알려주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전방차량 제어장치의 주행정보 제공 방법.

14

후방차량과 연결하는 기계적 링크(이하 '링크'라 한다)의 일단부가 접합되기 위한 링크 접합부를 구비하는 전방차량에 장착된 제어장치(이하 '전방차량 제어장치'라 한다)로서,적어도 하나의 프로세서; 및컴퓨터로 실행가능한 명령을 저장하는 적어도 하나의 메모리를 포함하되,상기 적어도 하나의 메모리에 저장된 상기 컴퓨터로 실행가능한 명령은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의하여, (a) 전방차량의 주행정보를 감지하는 단계; 및,(b) 상기 주행정보를 후방차량 제어장치로 송신하는 단계가 실행되도록 하고,(c1) 상기 링크의 움직임과 관련된 정보(이하 '링크정보'라 한다)를 획득하는 단계; 및,(c2) 상기 링크정보를 상기 후방차량 제어장치로 송신하는 단계가 더 실행되도록 하며,상기 링크가 전방차량과 연결되는 부분 및 상기 링크가 후방차량과 연결되는 부분은, 각각 자유도를 가지고,상기 링크정보는,상기 링크와 전방차량이 이루는 각도; 및,상기 링크와 후방차량이 이루는 각도를 포함하며,상기 주행정보 및 링크정보는,후방차량에서, 전방차량의 주행 궤적을 추종하는 제어를 수행하고, 링크에 걸리는 힘을 최소화하도록 후방차량의 속도를 제어하는데 사용되도록 후방차량으로 제공되는,전방차량 제어장치.

15

기계적 링크에 의하여 연결된 버스 시스템으로서,청구항 14의 전방차량 제어장치가 장착된 전방차량;청구항 10의 후방차량 제어장치가 장착된 후방차량; 및상기 전방차량 및 상기 후방차량을 기계적으로 연결하는 링크를 포함하고,상기 링크가 전방차량과 연결되는 부분 및 상기 링크가 후방차량과 연결되는 부분은, 각각 자유도를 가지며,상기 후방차량은,상기 후방차량 제어장치의 제어에 의하여 전방차량의 주행 궤적을 추종하도록 주행하고,상기 후방차량은,상기 후방차량 제어장치의 제어에 의하여 상기 전방차량과 상기 후방차량의 주행 중 상기 링크에 걸리는 힘을 최소화하면서 주행하는,기계적 링크에 의하여 연결된 버스 시스템.

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삭제

17

청구항 15에 있어서,상기 링크는,분리 가능하도록 구성되고,상기 버스 시스템은,상기 링크를 분리하여, 상기 전방차량 및 상기 후방차량 중 어느 하나의 차량만으로 운행할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 기계적 링크에 의하여 연결된 버스 시스템.