Nowadays, many safety systems have been developed to ensure the safety of drivers and passengers and to make more comfortable driving condition. These systems are very important because it is linked with lives of drivers and passengers directly. The safety system is divided into two classes: active and passive types. The active safety system makes the vehicle avoid from a crash when it may be occurred. Using high-technology sensors such as a radar sensor, ultrasonic sensors, and stereo-vision cameras, it gets the information about the states of a frontal object. And then it decides the crash probability and controls the brake or steering system to avoid a crash before it is occurred. On the other hand, the passive safety system operates after a crash is occurred. For example, seatbelts prevent a driver or passengers from being thrown to the windshield of a vehicle. Airbags save lives of a driver or passengers by reducing the impact from a crash in a serious car accident. However, the two systems rarely operate linked together even though it can enhance the safety performance significantly. In the passive system, only seatbelts use the information of the active safety system. They are tensioned by the pre-tensioner in advance when the crash is occurred. The combination of active safety and passive safety systems can make a much safer vehicle for a driver and passengers. Especially, it can provide one way to solve several problems of an airbag deployment algorithm through the estimation of the frontal i object trajectory using high-technology sensors.
Airbags must be deployed in a proper time for each crash situation and must never be deployed except for real crash situations. However, it is difficult to discriminate crash situation using only acceleration sensors for crash detection in the airbag deployment algorithm. These sensors are easy to be broken or rotated by impact and also the measured signal accuracy is sensitive to the mounting location. In case of using erroneous sensor signal, airbags may be deployed or not be deployed by misjudging crash situations in the airbag deployment algorithm. The confusion of airbag deployment algorithm in the fuzzy situation of vehicle accidents may cause inadvertent injures.
In this paper, a new airbag deployment algorithm is developed using a radar sensor which is originally equipped for ACC (Adaptive Cruise Control) systems and vehicle state sensors. Unlike the conventional airbag deployment algorithm using only FIS and acceleration sensors in ACU, the proposed algorithm uses also a radar sensor signal and vehicle state signlas like yaw rate, steering angle, wheel speeds and, longitudinal and lateral acceleration. The radar sensor measures the distance, the lateral position and the relative speed to a frontal object. This information is used to estimate the states of the frontal object roughly. Combining the information of a frontal object and a host vehicle, the host vehicle decides the crash probability, crash time, and crash types. The information can also be used to replace frontal impact sensors which are used to discriminate crash types. It can prevent the airbag deployment algorithm from using the erroneous signal generated by frontal impact sensors which may be broken or rotated due to an impact. This paper is consisted as follows. In section II, the pre-crash algorithm ii to make the pre-crash information is discussed. In section III, the crash algorithm using acceleration sensors related to the airbag deployment is discussed. In section IV, the new airbag deployment algorithm is proposed and all algorithms are verified in simulation to show the appropriateness.
오늘날 에어백 시스템은 차량 충돌 발생 시 운전자 및 승객의 안전을 보장하기위한 필수적인 안전장치가 되었다. 에어백은 다른 안전 시스템과 달리 충돌 발생시 최후 수단으로 사용되며, 운전자 및 승객의 생명과 직결되기 때문에 시스템의 작동 여부는 상당히 중요한 문제이다. 따라서 에어백 작동의 정확성 및 신뢰성을 보장하기 위해서는 강건한 충돌 알고리즘의 설계가 요구된다.
현재 Robert BOSCH, TRW, DELCO, SIEMENS, AUTOLIV, 현대자동차 등 많은 회사들이 충돌 관련 센서들의 종류와 위치를 다양화 시킴으로Tj 충돌 발생시 에어백을 최적의 시기에 전개시키고자 노력하고 있지만 실제적으로 여러 한계점들이 존재하며 오작동으로 인한 사고 또한 발생하고 있다. 에어백이 전개되지 않아야 하는 험로 주행 상황, 에어백 제어기 내의 센서에 큰 충격이 가해지는 경우, 충돌이 발생하지 않았지만 충돌과 유사한 신호가 알고리즘에 입력됨에 따라 에어백이 전개되는 경우, 에어백이 전개되어야 하는 충돌 상황임에도 불구하고 충돌 알고리즘이 충돌 상황을 잘못 판단하여 에어백이 전개되어야 하는 요구시간보다 휠씬 빨리, 느리게 혹은 전개되지 않는 경우가 그 예들이다. 그 원인은 크게 두 가지로 분류할 수 있다. 첫째, 충돌 알고리즘을 설계하기 위해서는 충돌 시험을 통해 발생된 센서 신호들을 이용한다. 충돌 시험은 차량 제조비용 측면에 있어 정형화된 몇 가지 경우에 대해서만 실시되기 때문에 알고리즘 설계를 위해 이용 가능한 신호의 경우가 제한되어 있다. 따라서 충돌시험 유형과 조금 다르거나 유사하지 않은 충돌 상황이 발생하는 경우 충돌 알고리즘이 충돌 상황에 대해 제대로 인지하지 못하여 에어백을 올바르게 전개시키지 못하게 된다. 둘째, 충돌 알고리즘은 충돌 후 관련 센서들의 입력만을 이용하기 때문에 충돌에의한 충격으로 센서들이 부서지거나 회전 또는 이동하는 경우에 발생하는 신호들의 에러가 그대로 반영된다. 이는 충돌 상황이나 기타 상황을 판단하는데 있어 충돌 알고리즘이 오류를 범할 수 있는 주요 원인이 된다. 정면충돌은 좌측과 우측의 전방충돌센서가 거의 유사한 신호을 가져야 하며, 경사충돌의 경우는 충돌이 좌, 우측에 동일하게 발생되는 것이 아니므로 양 쪽 신호의 차이가 크게 나타나야 한다. 하지만 정면충돌에서 전방충돌센서의 한쪽이 신호가 뒤늦게 전달되거나 경사충돌에서 센서 신호가 갑자기 증가하는 경우를 볼 수 있다.
따라서 현재 충돌 알고리즘의 문제점들은 충돌 후 발생되는 신호만을 이용하기 때문에 위와 같은 문제점들이 발생하는 것으로 결론지을 수 있다. 본 연구에서는 이와 같이 충돌 후 신호만을 이용하기 때문에 발생하는 충돌 알고리즘의 한계점을 극복하기 위해 충돌이 발생하기 전 충돌 상황에 대한 정보를 형성하는 충돌 전 알고리즘을 설계하였다. 이는 충돌 전 전방물체의 거동을 추정함으로써 충돌 상황을 충돌 전에 판단하고, 이 정보를 충돌 알고리즘에 전달하여 충돌 알고리즘이 충돌 상황에 대해 올바르게 인지할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 또한 에어백 전개를 위한 충돌 알고리즘 성능 향상에 대한 충돌 전 알고리즘의 검증 및 충돌 알고리즘과의 연계를 위해 충돌 관련 센서들을 이용한 충돌 알고리즘이 설계되었다. 충돌 전 알고리즘이 결합된 충돌 알고리즘은 기존의 충돌 후 신호만 이용하여 에어백을 전개시키는 충돌 알고리즘의 문제점들을 충돌전 정보와의 복합적 사용으로 해결함으로써 에어백을 요구되는 전개시간에 전개시킬 수 있도록 하였으며, 이는 실차 충돌 시험 데이터를 이용하여 다양한 시험조건에서 검증되었다.
