In the view of vehicle dynamics control, the lateral and longitudinal velocities are the most important information for estimating/controlling each tire forces. Over the past few decades, the studies estimating the vehicle velocity vector using a vehicle dynamics model with Inertial Measurement Unit (IMU) or with Global Positioning System (GPS) have been developed. However, there exist the uncertainty in velocity information due to the model uncertainty, the latency of GPS signal and the drift from the integration of the IMU information. Meanwhile, the two-dimensional velocity measurement system using the laser sensor is accurate and precise. But the cost and size of the laser sensor are not suitable for the conventional vehicles, thus it is used only for the development process of a vehicle. For that reason, a novel sensor system providing the vehicle velocity is proposed in the dissertation. When the camera optical system was modulated with a specific pattern, the Modulated Motion Blur (MMB) including the information of a relative movement between the ground surface and the camera is recorded in the image sensor. Since the information of artificial movement between a vehicle body and camera is known, the vehicle velocity vector can easily be calculated. The performance and the efficiency of the system are examined through the environmental experiments. The proposed system is accurate, fast and robust. Accordingly, this dissertation contributes the improvement of the performances regarding vehicle dynamic control and vehicle navigation system.
지면과 차체의 횡방향 및 종방향 속도 정보는 각 타이어에 발생한 힘 정보를 추정하기 위해 가장 중요한 정보이다. 지난 몇 십 년간 이 속도 벡터 정보를 얻기 위하여 IMU(Inertial Measurement Unit)정보를 이용한 차량 동역학 모델을 사용하거나 이를 GPS(Global Positioning System)와 융합하는 연구가 진행되어 왔다. 하지만 모델의 불확실성, GPS 신호의 지연, IMU 정보의 편류현상등으로 인해 속도 정보의 불확실성이 증가 할 수 있으며 이는 타이어 힘 추정에 있어 큰 오차를 발생시킬 수 있다. 또한, 레이저를 이용한 속도 측정 방법은 정확하지만 가격이 비싸며 크기가 커서 판매용 차량에 장착이 불가능하다. 그러므로 본 논문에서는 차체의 지면과의 상대속도 정보를 측정을 위한 새로운 센서시스템을 제안한다. 지면을 바라보도록 차체에 장착된 카메라의 광학시스템을 특정한 경로로 흔들어주어 모션블러를 인공적으로 형성시키면 변조된 모션 블러 (Modulated Motion Blur)를 이미지 센서에 기록할 수 있다. 이 변조된 모션블러 정보는 카메라와 지면간의 상대적 움직임 정보를 함축하고 있으므로, 인위적으로 생성한 카메라와 차체 간의 움직임 정보를 이용하면 차체와 지면의 속도 정보를 추정 할 수 있다. 본 논문에서는 제안한 방법의 성능과 효율을 다양한 환경에서의 차량 주행 실험을 통하여 검증하였다. 제안한 방법은 노출시간에 영향을 받지 않아 환경변화에 둔감하며 시스템의 크기가 작고 적은 계산량과 높은 정확도를 가지므로 차량의 동역학 제어 외에도 차량의 정밀한 위치 추정 및 자율주행 등의 다양한 분야에 적용이 가능하다.
