The Electonic Stability Control(ESC) system has been rapidly growing in recent years. The vehicle attitude and sideslip is critical information for ESC system to control the vehicle. There are various methods to estimate the vehicle attitude. Many of these estimation strategy use bicycle model, 6D IMU or both of them. However, the standard ESC system does not equip expensive sensors. Due to the limited information about the current vehicle state, the ESC system must be fined tuned through a number of prior experiments, but the estimation performance under the condition which had not been performed on tuning progress is not guaranteed.
The main goal of this paper is to develope the cost-effective, robust and standalone vehicle attitude estimator. The suggested estimator needs TAM(Three-Axis Magnetometer), GPS and the standard ESC sensor array, and all of them can be easily found in morden vehicle. The estimation algorithm is composed of two sub algorithms: first, to estimate the Euler angles, the EKF(Extended Kalman Filter) integrated with TRIAD and GPS is proposed. Then, using the estimated Euler angles, the kinematic model based observer estimates the sideslip angle regardless of road conditions such as inclination or bank. The performance of suggested estimator is evaluated thorough Carsim, the commercial vehicle dynamics simulation software and real vehicle test.
차량 자세 제어 장치(ESC)는 지난 수 년간 급속하게 발전하였다. 차량의 자세와 슬립 각에 대한 정보는 차량 자세 제어 장치에 의하여 차량의 안정성 제어를 수행함에 있어 결정적 요소로 작용한다. 따라서, 차량의 자세와 슬립 각에 대한 추정기가 여러 방법을 통하여 제안되었다. 대부분의 추정기는 bicycle 모델과 6D IMU를 사용하여 구성되어 있다. 그러나 기본적인 ESC 시스템은 고가의 센서를 탑재하고 있지 않고, 제한적인 정보를 사용하여 차량의 상태를 추정하기에 많은 사전 실험과 조정 단계를 거친다. 그러나 이러한 조정 단계는, 조정이 이루어 지지 않은 상황에서의 성능까지 보장하지는 못한다.
본 연구의 목표는 비용 효율적이며, 강건하고, 적용성이 향상된 차량 자세 추정기를 개발하는 것이다. 제안하는 추정기는 3축 자기장 센서와 GPS 수신기, 기본적인 ESC 센서 구성을 필요로 하며, 이는 최근에 출시되는 차량에서 쉽게 찾을 수 있다. 전체 추정 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있다: 첫번째로 확장 칼만 필터와 TRIAD 알고리즘, GPS 기반의 보상기를 결합한 오일러 각도 추정기를 제안한다. 이후 오일러 각도 추정기를 바탕으로 kinematic 모델을 기반으로 하며 GPS를 이용한 보상기를 갖춘 슬립 각도 추정기를 제안한다. 해당 추정기는 노면의 마찰계수, 경사와 같은 외부 조건에 대하여 강건성을 지닌다. 제안된 추정기들의 성능은 상용 차량 시뮬레이션 소프트웨어 Carsim 및 실차 실험을 통하여 검증되었다.
