본 논문은 타이어와 도로 표면 간의 마찰 특성을 기반으로 한 최적화된 speed planning 방법을 제안한다. 타이어-도로 마찰 계수의 신뢰할 수 있는 추정은 차량 제어 시스템 성능을 극대화하는 데 필수적이다. 실험 차 량을 운행하며 얻은 실험 데이터를 활용하여 최대 마찰력과 이에 해당하는 마찰 계수를 결정하기 위해 traction circle을 구성한다. 본 논문은 이론적인 최대 속도를 도출하고 차량의 가속 및 감속 제약을 반영한 공식을 도입하여 속도 계획을 최적화한다. 차량의 파워트레인 힘과 사용 가능한 타이어 마찰 간의 관계를 분석함으로써 현실적인 속도 프로파일을 도출한다. 제안된 방법은 특히 레이싱과 같은 고성능 시나리오에서 타이어 그립과 차량 성능을 효과적으로 극대화하여 차량 제어 시스템 성능을 향상시켜 더 안전하고 효율적인 운전을 가능하게 한다.

Tire Friction Coefficient Estimation-based Vehicle Speed Planning Optimization Strategy for Maximizing Autonomous Driving Performance

Young-Jin Roh, Jong-Hoon Won*

This paper proposes an optimization method for speed planning based on the friction characteristics between tires and the road surface. Reliable estimation of the tire-road friction coefficient is crucial for maximizing vehicle control system performance. Using experimental data from test vehicle drives, we construct a traction circle to determine the maximum friction force and corresponding friction coefficient. In this paper, we derive the theoretical maximum speed to optimize speed planning by introducing formulas that incorporate vehicle acceleration and deceleration constraints. By analyzing the relationship between the vehicle's powertrain force and the available tire friction, we derive a realistic speed profile. The proposed method effectively maximizes tire grip and vehicle performance, particularly in high-performance scenarios such as racing, to improve vehicle control system performance, resulting in safer and more efficient driving.

Keywords: traction circle, tire grip, friction coefficient, speed optimization

Speaker 노영진 인하대학교