KR0147155B1 - 탐지형 광학식 거리측정장치를 이용한 차량충돌방지장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평축으로 정형한 레이저빔을 수직축으로 스캐닝하여 적은 레이저빔 출력으로도 거리측정을 할 수 있고, 레이저 발광각을 측정하여 노면반사 및 공중물체에 의한 반사를 구분할 수 있도록 한 탐지형 광학식 거리측정장치를 이용한 차량충돌 방지장치 및 방법에 관한 것으로, 현재 개발되고 있는 레이저를 이용한 거리 측정장치는 레이저빔을 일정한 범위의 발사각을 유지토록 가공하므로 거리에 따라 레이저빔의 파워가 약해지며, 따라서 수신신호는 더욱 작아지게 되고, 또한 렌즈를 이용하여 빔을 좁게 정형할 수 있지만 탐지영역이 작아진다는 단점이 있어, 본 발명은 적은 레이저빔 파워로도 거리측정을 행함과 동시에 탐지영역을 일정하게 유지토록, 렌즈를 이용하여 레이저빔을 수평 및 수직축 방향으로 정형하고 미러를 이용하여 수직축 방향으로 스캐닝토록 한 것이다.

Description

탐지형 광학식 거리측정장치를 이용한 차량충돌방지장치 및 방법

제1도는 종래 레이저빔의 송수신 예시도,

제2도는 본 발명의 전체 구성도,

제3도는 레이저 다이오드를 이용한 스캐닝 구동 예시도,

제4도(a,b)는 본 발명의 미러반사 예시도,

제5도(a,b,c)는 본 발명의 동작 예시도,

제6도는 본 발명을 이용한 차량, 노면 및 공중물체 구분도,

제7도는 본 발명의 제어부의 동작순서도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:렌즈 2:레이저다이오드

3:페이조필름 4:미러

5:적외선 발광다이오드 6:위치감지기

10:제어부 20:미러구동장치 구동부

30:레이저 구동부 40:레이저 발광부

50:레이저 수신부 60:수신신호 처리부

70:발광각 측정부 80:가감속 제어부

90:경보장치

본 발명은 레이저광을 이용한 차량충돌 방지장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 수평축으로 정형한 레이저빔을 수직축으로 스캐닝하여 적은 레이저빔 출력으로도 거리측정을 할 수 있고, 레이저 발광각을 측정하여 노면에 의한 반사 및 공중물체에 의한 반사를 구분할 수 있도록 한 탐지형 광학식 거리측정장치를 이용한 차량충돌 방지장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 개발되고 있는 레이저를 이용한 거리측정장치는 레이저빔을 제1도와 같이, 일정한 범위의 발사각을 유지토록 가공해야 하므로 거리에 따라 레이저빔의 파워가 약해지며, 따라서 먼거리의 대상물체를 반사한 수신신호는 더욱 작아지게 된다. 또한 렌즈를 이용하여 빔을 좁게 정형할 수 있지만 탐지 영역이 작아진다는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결토자 하는 것으로, 레이저빔을 렌즈를 통해 수평축으로 정형하고 미러의 움직임을 통해 수직축으로 스캐닝함으로써 적은 레이저빔 파워로도 거리측정을 행함과 동시에 탐지영역을 일정하게 유지토록함을 특징으로 한다.

즉, 렌즈를 이용하여 레이저빔을 수평축 방향으로 정형하고 미러를 이용하여 수직축 방향으로 스캐닝토록 한 것이다.

이하 도면을 참조로 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명의 전체 구성도로써, 시스템 전체를 컨트롤해 주는 제어부(10)와; 상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 렌즈를 이용하여 가로 정형한 레이저빔을 수직축 방향으로 스캐닝할 수 있도록 피에조 필름 양측에 인가되는 전압을 조절하여 미러를 수직축 방향으로 동작시켜 주는 미러구동장치 구동부(20)와; 상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 레이저를 구동시키는 신호를 발생시키는 레이저 구동부(30)와; 상기 레이저 구동부(30)의 신호에 의해 레이저를 대상물체로 출력하는 레이저 발광부(40)와; 상기 레이저 발광부(40)를 통해 출력된 레이저빔이 대상물체에 부딪힌 후 반사되면 이를 수신하는 레이저 수신부(50)와; 상기 레이저 수신부(50)를 통해 수신된 레이저빔을 입력하여 거리데이터로 전환시켜 주는 수신신호 처리부(60)와; 미러에 적외선을 발사하는 적외선 발광다이오드와, 이를 입사하여 발광각을 측정하는 위치감지기로 이루어진 발광각 측정부(70)와; 상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 자차의 가감속을 제어하는 가감속 장치(80)와; 상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 자차와 선행차와의 거리 등의 측정정보를 표시하고 위험상황시 운전자에게 시각 및 청각적으로 경보를 행할 수 있도록하는 경보장치(90)로 구성한다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 제어부(10)에서 레이저빔 발사전 미러구동장치 구동부(20)에 신호를 보내 일정각도와 속도로 미러를 구동시켜 레이저빔 발사시 수평 및 수직축으로 스캐닝한다. 제3도는 본 발명의 레이저 다이오드를 이용한 스캐닝 예시도로써, 렌즈(1)를 이용하여 수평축으로 정형한 것을 피에조 필름(3)의 양측에 인가되는 전압을 조절하여 미러(4)를 이용하여 수직축으로 구동시킴으로 레이저빔을 수직축으로 스캐닝한 것이다.

이를 제4도 및 제5도로써 상세히 설명하면, 제4도(a)는 렌즈(1)를 이용하여 레이저 다이오드(2)에서 출력되는 빔을 가로정형하여 일정하게 유지시키는 상태를 나타낸 것이고, 제4도(b)는 반사예시도로써, 피에조 필름(3)상에 위치한 미러(4)에 레이저빔을 출력하면 피에조 필름(3)의 움직임에 따라 미러(4)가 수직축으로 움직임으로 결정되는 반사각에 의해 일정한 범위를 갖고 레이저 빔이 수직축으로 스캐닝되고, 반사각을 측정하기 위해 설치한 적외선 발광다이오드(5)로 부터 발사된 광을 렌즈(1)을 통해 위치감지기(6)로 수신한 데이터에 의해 발광각이 측정되는 상태를 나타낸 것이다. 제5도(a,b,c)는 피에조 필름(3)양측에 일정전압을 인가했을 때 미러(4)가 작동하는 범위를 도시한 것으로, 양측에 전압입력(V1,V2)이 없는 경우(A)에는 정방향으로 반사하고, 좌측일단에 전압입력(V1)이 있는 경우(B)에는 좌측으로 꺽인상태로 반사하며, 우측일단(V2)에 전압입력이 있는 경우(C)에는 우측으로 꺽인상태로 반사한다.

따라서, 피에조 필름(3)의 특성상 인가하는 전압과 필름자체의 길이에 의해 움직이는 주파수가 결정되는 것을 알 수 있다.

한편, 상기와 같은 방법으로 출력된 레이저빔은 레이저 수신부(50)에 입력되고 이를 수신신호 처리부(60)에서 거리데이터로 전환하며, 상기 위치감지기(6)에 상이 맺히는 위치에 따라서 발광각을 구하여, 취득한 거리정보와 발광각을 비교분석하는 계산을 행한다. 제6도와 같은 경우에 측정된 거리와 발광각을 이용하여 차량과 노면 또는 공중물체와의 구분을 행할 수 있는데, 여기서 sinθ1=(기설정 차량높이-장치높이)/d이므로, d(기설정 차량높이-장치높이)/sinθ1이면 공중물체이고, sinθ2=장치높이/d이므로, d≥장치높이/sinθ2이면 노면으로 인식한다.

또한 이러한 거리정보에 의해 선행차가 없으면 시스템의 처음부터 시작하고, 선행차가 있는 경우 가속영역이면 가속장치를 구동하고, 감속영역이면 감속장치를 구동하며, 위험영역인 경우에는 경보장치를 구동한다.

제7도는 본 발명의 동작순서도로써, 시스템을 초기화한 후 미러구동장치내에 장착된 피에조 필름을 구동시켜 미러를 수직 방향으로 유동토록하고, 미러가 유동하는 상태에서 레이저빔을 발사하여 거리정보를 얻고, 적외선을 발사하여 미러가 수직 방향으로 움직이는 각도인 발광각을 얻는 제1단계(S1)와; 상기 제1단계(S1)에서 구한 거리데이터 및 발광각데이터를 계산하여 공중물체, 노면 및 차량중에 차량으로 판단되었을 경우, 가속영역인가를 판단하여 가속영역인 경우 가속장치를 구동하는 제2단계(S2)와; 상기 제1단계(S1)에서 구한 거리데이터 및 발광각데이터를 계산하여 공중물체, 노면 및 차량중에 차량으로 판단되었을 경우, 감속영역인 경우 감속장치를 구동하는 제3단계(S3)와; 상기 제1단계(S1)에서 구한 거리데이터 및 발광각데이터에 의해 위험영역으로 판단되었을 경우 경보장치를 구동하는 제4단계(S4)로 이루어져 순차동작한다.

상기에서 설명한 바와같이, 레이저빔을 렌즈를 통해 수평축으로 정형하고, 미러의 움직임을 통해 수직축으로 스캐닝함으로써 적은 양의 파워로 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 또한 빔의 발광각을 측정하여 노면물체와 공중물체를 구분할 수 있다.

Claims (2)

1. 시스템 전체를 컨트롤해 주는 제어부(10)와; 상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 렌즈를 이용하여 가로 정형한 레이저빔을 수직축 방향으로 스캐닝할 수 있도록 피에조 필름 양측에 인가되는 전압을 조절하여 미러를 수직축 방향으로 동작시켜 주는 미러구동장치 구동부(20)와; 상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 레이저를 구동시키는 신호를 발생시키는 레이저 구동부(30)와; 상기 레이저 구동부(30)의 신호에 의해 레이저를 대상물체로 출력하는 레이저 발광부(40)와; 상기 레이저 발광부(40)를 통해 출력된 레이저빔이 대상물체에 부딪힌 후 반사되면 이를 수신하는 레이저 수신부(50)와; 상기 레이저 수신부(50)를 통해 수신된 레이저빔을 입력하여 거리데이터로 전환시켜 주는 수신신호 처리부(60)와; 미러에 적외선을 발사하는 적외선 발광다이오드와, 이를 입사하여 발광각을 측정하는 위치감지기로 이루어진 발광각 측정부(70)와; 상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 자차의 가감속을 제어하는 가감속 장치(80)와; 상기 제어부(10)의 제어신호에 따라 자차와 선행차와의 거리 등의 측정정보를 표시하고 위험상황시 운전자에게 시각 및 청각적으로 경보를 행할 수 있도록하는 경보장치(90)로 구성함을 특징으로 하는 탐지형 광학식 거리측정장치를 이용한 차량충돌방지장치.
2. 시스템을 초기화한 후 미러구동장치내에 장착된 피에조 필름을 구동시켜 미러를 수직 방향으로 유동토록하고, 미러가 유동하는 상태에서 레이저빔을 발사하여 거리정보를 얻고, 적외선을 발사하여 미러가 수직축 방향으로 움직이는 각도인 발광각을 얻는 제1단계(S1)와; 상기 제1단계(S1)에서 구한 거리데이터 및 발광각데이터를 계산하여 공중물체, 노면 및 차량중에 차량으로 판단되었을 경우, 가속영역인가를 판단하여 가속영역인 경우 가속장치를 구동하는 제2단계(S2)와; 상기 제1단계(S1)에서 구한 거리데이터 및 발광각데이터를 계산하여 공중물체, 노면 및 차량중에 차량으로 판단되었을 경우, 감속영역인 경우 감속장치를 구동하는 제3단계(S3)와; 상기 제1단계(S1)에서 구한 거리데이터 및 발광각데이터에 의해 위험영역으로 판단되었을 경우 경보장치를 구동하는 제4단계(S4)로 이루어져 순차동작함을 특징으로 하는 탐지형 광학식 거리측정장치를 이용한 차량충돌 방지방법.