KR100191035B1 - 운전자의 졸음운전 방지장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

운전자의 졸음운전 방지장치 및 그의 제어방법 Download PDF

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Abstract

운전자의 시각의 차이를 감지하여 출력하는 시각감지 카메라(10)와, 조향휠에 의한 조향각을 감지하여 출력하는 조향각 센서(20)와, 주행차선을 감지하여 출력하는 주행차선 감지 카메라(30)와, 크랭크축의 회전각을 감지하여 출력하는 크랭크각 센서(40)와, 주변차량과의 거리를 감지하여 출력하는 초음파 센서(50)와, 상기한 운전자의 시각에 대한 신호와 조향각 상태에 대한 신호와 차량의 주행상태에 대한 신호를 이용하여 운전자가 졸고 있는지를 판단하여 운전자가 졸고 있는 경우에 경고음 및 진동이 발생되도록 함과 동시에, 상기한 크랭크각 신호와 주변차량과의 거리감지 신호를 이용하여 주변차량과 충돌 가능성이 있다고 판단되는 경우에 자동 브레이크 및 비상등이 구동되도록 하는 마이크로 컨트롤러(50)와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 구동신호가 입력되면 경고음이 발생되도록 하는 경고음 발생부(70)와, 운전석에 진동이 발생되도록 하는 진동 발생부(80)와, 비상등이 동작되도록 하는 비상등 구동부(90)와, 주변차량과 충돌 가능성이 있는 경우에 브레이크가 동작되도록 하는 브레이크 구동부(100)를 포함하여 이루어지며, 주행 중에 운전자가 졸게 되면 이를 감지하여 운전자에게 경고음 및 진동을 발생시킴으로써 운전자가 정신이 들도록 하고, 비상등과 자동 브레이크 기능을 이용하여 주변차량과의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과를 가진 운전자의 졸음운전 방지장치 및 그의 제어법을 제공한다.

Description

운전자의 졸음운전 방지장치 및 그의 제어방법
본 발명은 운전자의 졸음운전 방지장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 주행도중에 운전자가 졸게 되면 이를 감지하여 운전자에게 경고음 및 진동을 발생시킴으로써 운전자가 정신이 들도록 하고, 비상등과 자동 브레이크 기능을 이용하여 주변차량과의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 운전자의 졸음운전 방지장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
차량을 운전하고 있는 운전자가 주행도중에 피곤함으로 인하여 졸게 되면 불의의 인명사고나 대형의 충돌사고를 유발할 수가 있으므로, 운전자의 졸음을 방지함으로써 안전운전이 이루어질 수 있도록 하기 위한 졸음운전 방지장치에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있는 추세다.
그러나 종래의 운전자의 졸음 방지장치는, 주행중에 운전자가 조는 것을 감지하게 되면 단순히 운전자에게 시각적으로나, 청각적으로 경고만을 하여 줌으로써 운전자가 상기한 경고를 무시해버릴 정도로 졸음이 깊게 온 경우에는 졸음방지 및 안전사고 예방에 효과가 없는 문제점이 있다.
따라서 이 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주행도중에 운전자가 졸게 되면 이를 감지하여 운전자에게 경고음 및 진동을 발생시킴으로써 운전자가 정신이 들도록 하고, 비상등과 자동 브레이크 기능을 이용하여 주변차량과의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 운전자의 졸음 방지장치 및 그의 제어방법을 제공하는데 있다.
제1도는 본 발명의 실시예에 따른 운전자의 졸음운전 방지장치의 구성 회로도이다.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 운전자의 졸음운전 방지장치의 제어방법의 동작 순서도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 시각감지 카메라 20 : 조향각 센서
30 : 주행차선 감지 카메라 40 : 크랭크각 센서
50 : 초음파 센서 60 : 마이크로 컨트롤러
70 : 경고음 발생부 80 : 진동 발생부
90 : 비상등 구동부 100 : 브레이크 구동부
SW : 동작 스위치
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 장치의 구성은, 운전자의 시각의 차이를 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 시각감지 카메라와, 조향휠에 의한 조향각을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 조향각 센서(Steering Angle Sensor, SAS)와, 주행차선을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 주행차선 감지 카메라와, 크랭크축의 회전각을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 크랭크각 센서(Crank Angle Sensor, CAS)와, 주변차량과의 거리를 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 초음파 센서와, 운전자가 필요에 따라 졸음운전 방지장치를 선택적으로 동작시키기 위한 동작 스위치와, 상기한 시각감지 카메라로부터 입력되는 운전자의 시각에 대한 신호와, 상기한 조향각 센서로부터 입력되는 조향각 상태에 대한 신호와, 상기한 주행차선 감지 카메라로부터 입력되는 차량의 주행상태에 대한 신호를 이용하여 운전자가 졸고 있는지를 판단하고, 운전자가 졸고 있는 경우에 경고음 및 진동이 발생되도록 하기 위한 구동신호를 출력함과 동시에, 상기한 크랭크각 센서와 초음파 센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 주변차량과 충돌 가능성이 있다고 판단되는 경우에 자동 브레이크 및 비상등이 구동되도록 하기 위한 구동신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러(micro controller)와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 구동신호가 입력되면 경고음이 발생되도록 하는 경고음 발생부와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 구동신호가 입력되면 운전석에 진동이 발생되도록 하는 진동 발생부와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 구동신호가 입력되면 비상등이 동작되도록 하는 비상등 구동부와, 상기한 마이크로 콘트롤러로부터 구동신호가 입력되면 자동적으로 브레이크가 동작되도록 하는 브레이크 구동부로 이루어진다.
본 발명의 구성은, 운전자가 필요에 따라 졸음운전 방지장치를 선택적으로 동작시키기 위한 동작 스위치를 더 포함하여 이루어질 수도 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 방법과 구성은, 전원이 인가되면 동작이 시작되어, 모든 메모리 변수를 초기화시키는 단계와, 동작 스위치로부터 입력되는 신호를 읽어들여 동작 스위치가 온된 경우에, 카메라를 이용하여 운전자의 시각상태를 감지하여, 운전자의 시각이 기준치보다 작은지를 판단하는 단계와, 운전자의 시각이 기준치보다 작은 경우에, 조향각 센서를 이용하여 조향각의 상태를 감지한 뒤에, 현재 조향각이 평균 조향각보다 큰지를 판단하는 단계와, 현재조향각이 평균 조향각보다 큰 경우에, 카메라를 이용하여 주행차선을 감지하여 자동차가 주행차선에서 벗어났는지를 판단하는 단계와, 자동차가 주행차선에서 벗어난 경우에 경고음 및 진동을 발생시키는 단계와, 크랭크각 센서를 이용하여 현재 시동이 걸려 있는지를 판단하는 단계와, 현재 시동이 걸려 있는 경우에, 초음파 센서를 이용하여 주변차량과의 거리를 감지하여, 주변차량과의 충돌 가능성이 있는지를 판단하는 단계와, 주변차량과 충돌 가능성이 있는 경우에, 브레이크 및 비상등이 동작되도록 한 뒤에, 동작을 중료하고 리턴하는 단계로 이루어진다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.
제1도는 본 발명의 실시예에 따른 운전자의 졸음운전 방지장치의 구성 회로도이다.
제1도에 도시되어 있듯이 본 발명의 실시예에 따른 운전자의 졸음운전 방지장치의 구성은, 운전자의 시각의 차이를 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 시각감지 카메라(10)와, 조향휠에 의한 조향각을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 조향각 센서(20)와, 주행차선을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 주행차선 감지 카메라(30)와, 크랭크축의 회전각을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 크랭크각 센서(40)와, 주변차량과의 거리를 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 초음파 센서(50)와, 운전자가 필요에 따라 졸음운전 방지장치를 선택적으로 동작시키기 위한 동작 스위치(SW)와, 상기한 시각감지 카메라(10)와 조향각 센서(20)와 주행차선 감지 카메라(30)와 크랭크각 센서(40)와 초음파 센서(50)와 동작 스위치(SW)의 출력단에 입력단이 연결되어 있는 마이크로 컨트롤러(60)와, 상기한 마이크로 컨트롤러(60)의 출력단에 입력단이 각각 연결되어 있는 경고음 발생부(70)와, 진동 발생부(80)와, 비상등 구동부(90)와, 브레이크 구동부(100)로 이루어진다.
상기한 마이크로 컨트롤러(60)는 내부에 애널로그/디지틀 컨버터(analog to digital converter)와 메모리(memory)가 내장되어 있는 것을 사용한다.
상기한 경고음 발생부(70)는, 운전자에게 경고음을 청각적으로 발생시키기 위한 음성칩 및 스피커(speaker)로 이루어진다.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 운전자의 졸음운전 방지장치의 제어방법의 동작 순서도이다.
제2도에 도시되어 있듯이 본 발명의 실시예에 따른 운전자의 졸음운전 방지장치의 제어방법의 구성은, 전원이 인가되면 동작이 시작되는 단계(S10)와, 모든 메모리변수를 초기화시키는 단계(S20)와, 동작 스위치로부터 입력되는 신호를 읽어들여 동작 스위치가 온되었는지를 판단하는 단계(S30)와, 동작 스위치가 온된 경우에 카메라를 이용하여 운전자의 시각상태를 감지하는 단계(S40)와, 운전자의 시각이 기준치보다 작은지를 판단하는 단계(S50)와, 운전자의 시각이 기준치보다 작은 경우에 조향각 센서를 이용하여 조향각의 상태를 감지하는 단계(S60)와, 현재 조향각이 평균 조향각보다 큰지를 판단하는 단계(S70)와, 현재 조향각이 평균 조향각보다 큰 경우에 카메라를 이용하여 주행차선을 감지하는 단계(S80)와, 자동차가 주행차선에서 벗어났는지를 판단하는 단계(S90)와, 자동차가 주행차선에서 벗어난 경우에 경고음 및 진동을 발생시키는 단계(S100)와, 크랭크각 센서를 이용하여 현재 시동이 걸려 있는지를 판단하는 단계(S110)와, 현재 시동이 걸려 있는 경우에 초음파 센서를 이용하여 주변차량과의 거리를 감지하는 단계(S120)와, 주변차량과의 현재 간격이 기준치보다 작아서 충돌 가능성이 있는지를 판단하는 단계(S130)와, 충돌 가능성이 있는 경우에 자동 브레이크 기능이 동작되도록 하는 단계(S140)와, 비상등이 동작되도록 하는 단계(S150)와, 동작을 종료하고 리턴하는 단계(S160)로 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 본 발명의 실시예에 따른 운전자의 졸음운전 방지장치 및 그의 제어방법의 작용은 다음과 같다.
전원이 인가되면, 마이크로 컨트롤러(60)의 내부 메모리에 프로그램화되어 저장되어 있는 제2도에 도시되어 있는 동작 수순이 마이크로 컨트롤러(60)에 의해 실행됨으로써 이 발명의 실시예에 따른 운전자의 졸음운전 방지장치의 동작이 시작된다(S10).
동작이 시작되면, 마이크로 컨트롤러(60)는 모든 메모리 변수를 초기화시킨 뒤에(S20), 동작 스위치(SW)로부터 입력되는 신호를 읽어들여 동작 스위치(SW)가 온되었는지를 판단한다(S30).
동작 스위치(SW)가 온된 경우에 마이크로 컨트롤러(60)는 시각감지 카메라(10)로부터 입력되는 영상신호를 처리분석하여 운전자의 시각상태를 감지한다(S40).
다음에, 마이크로 컨트롤러(60)는 감지된 운전자의 시각이 내부 메모리에 저장되어 있는 기준치보다 작은지를 판단한다(S50).
운전자의 시각이 기준치보다 작은 경우에, 마이크로 컨트롤러(60)는 1차적으로 운전자가 졸고 있다고 판단한 뒤에, 조향각 센서(20)로부터 입력되는 신호를 읽어들여 현재의 조향각의 상태를 감지한다(S60).
다음에, 마이크로 컨트롤러(60)는 현재의 조향각이 내부 메모리에 저장되어 있는 평균 조향각보다 큰지를 판단한다(S70). 한편, 조향각 센서(20)로부터 입력되는 신호는, 신호가 입력될 때마다 마이크로 컨트롤러(60)의 내부 메모리에 저장되어 있는 누적 평균 조향각을 갱신하는데 사용된다.
만약에, 현재의 조향각이 평균 조향각보다 큰 경우에는, 마이크로 컨트롤러(60)는 2차적으로 운전자가 졸고 있다고 판단한 뒤에, 주행차선 감지 카메라(30)로부터 입력되는 영상신호를 처리분석하여 주행차선을 감지한다(S80).
다음에, 마이크로 컨트롤러(60)는 자동차가 주행차선에서 벗어났는지를 판단한다(S90).
자동차가 주행차선에서 벗어난 경우에, 마이크로 컨트롤러(60)는 최종적으로 운전자가 졸고 있다고 판단하여, 경고음 발생부(70)를 구동시킴으로써 경고음이 발생되도록 함과 동시에, 운전석에 설치되어 있는 진동 발생부(80)를 구동시킴으로써 진동이 발생되도록 한다(S100).
다음에, 마이크로 컨트롤러(60)는 크랭크각 센서(40)로부터 입력되는 신호를 이용하여 현재 시동이 걸려 있는지를 판단한다(S110).
현재 시동이 걸려 있는 경우에, 마이크로 컨트롤러(60)는 초음파 센서(50)를 이용하여 주변차량과의 거리를 감지한다(S120).
다음에, 마이크로 컨트롤러(60)는 감지된 주변차량과의 거리신호를 이용하여 주변차량과의 현재 간격이 기준치보다 작아서 충돌 가능성이 있는지를 판단한다(S130).
주변차량과의 현재 간격이 기준치보다 작아서 충돌 가능성이 있는 경우에 마이크로 컨트롤러(60)는 브레이크 구동부(100)를 동작시킴으로써 자동 브레이크 장치가 구동되도록 한다(S140).
다음에, 마이크로 컨트롤러(60)는 비상등 구동부(90)를 동작시킴으로써 비상등이 동작되도록 한다(S150).
만약에, 차량에 시동이 걸려 있지 않은 경우에는, 마이크로 컨트롤러(60)는 운전자가 졸고 있는 상태에서 도로에 위험하게 차량이 정지되어 있다고 판단하여, 비상등 구동부(90)를 동작시킴으로써 비상등이 동작되도록 한다(S150).
동작이 종료되면 마이크로 컨트롤러(60)는 주 프로그램으로 리턴한다(S160).
이상에서와 같은 본 발명의 실시예에서, 주행도중에 운전자가 졸게 되면 이를 감지하여 운전자에게 경고음 및 진동을 발생시킴으로써 운전자가 정신이 들도록 하고, 비상등과 자동 브레이크 기능을 이용하여 주변차량과의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과를 가진 운전자의 졸음운전 방지장치 및 그의 제어법을 제공할 수가 있다.
본 발명의 이러한 효과는 자동차 분야에서 본 발명의 요지를 벗어나지 않은 범위내에서 당업자에 의해 변형되어 이용될 수가 있다.

Claims (5)

  1. 운전자의 시각의 차이를 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 시각감지 카메라와, 조향휠에 의한 조향각을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 조향각 센서와, 주행차선을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 주행차선 감지 카메라와, 크랭크축의 회전각을 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환화여 출력하는 크랭크각 센서와, 주변차량과의 거리를 감지한 뒤에 이를 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 초음파 센서와, 운전자가 필요에 따라 졸음운전 방지장치를 선택적으로 동작시키기 위한 동작 스위치와, 상기한 시각감지 카메라로부터 입력되는 운전자의 시각에 대한 신호와, 상기한 조향각 센서로부터 입력되는 조향각 상태에 대한 신호와, 상기한 주행차선 감지 카메라로부터 입력되는 차량의 주행상태에 대한 신호를 이용하여 운전자가 졸고 있는지를 판단하고, 운전자가 졸고 있는 경우에 경고음 및 진동이 발생되도록 하기 위한 구동신호를 출력함과 동시에, 상기한 크랭크각 센서와 초음파 센서로부터 입력되는 신호를 이용하여 주변차량과 충돌 가능성이 있다고 판단되는 경우에 자동 브레이크 및 비상등이 구동되도록 하기 위한 구동신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 구동신호가 입력되면 경고음이 발생되도록 하는 경고음 발생부와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 구동신호가 입력되면 운전석에 진동이 발생되도록 하는 진동 발생부와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 구동신호가 입력되면 비상등이 동작되도록 하는 비상등 구동부와, 상기한 마이크로 컨트롤러로부터 구동신호가 입력되면 자동적으로 브레이크가 동작되도록 하는 브레이크 구동부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 운전자의 졸음운전 방지장치.
  2. 제1항에 있어서, 운전자가 필요에 따라 졸음운전 방지장치를 선택적으로 동작시키기 위한 동작 스위치를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 운전자의 졸음운전 방지장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 마이크로 컨트롤러는 내부에 애널로그/디지틀 컨버터와 메모리가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 운전자의 졸음운전 방지장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 경고음 발생부는, 운전자에게 경고음을 청각적으로 발생시키기 위한 음성칩 및 스피커를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 운전자의 졸음운전 방지장치.
  5. 전원이 인가되면 동작이 시작되어, 모든 메모리 변수를 초기화시키는 단계와, 동작 스위치로부터 입력되는 신호를 읽어들여 동작 스위치가 온된 경우에, 카메라를 이용하여 운전자의 시각상태를 감지하여, 운전자의 시각이 기준치보다 작은지를 판단하는 단계와, 운전자의 시각이 기준치보다 작은 경우에, 조향각 센서를 이용하여 조향각의 상태를 감지한 뒤에, 현재 조향각이 평균 조향각보다 큰지를 판단하는 단계와, 현재 조향각이 평균 조향각보다 큰 경우에, 카메라를 이용하여 주행차선을 감지하여 자동차가 주행차선에서 벗어났는지를 판단하는 단계와, 자동차가 주행차선에서 벗어난 경우에 경고음 및 진동을 발생시키는 단계와, 크랭크각 센서를 이용하여 현재 시동이 걸려 있는지를 판단하는 단계와, 현재 시동이 걸려 있는 경우에, 초음파 센서를 이용하여 주변차량과의 거리를 감지하여, 주변차량과의 충돌 가능성이 있는지를 판단하는 단계와, 주변차량과 충돌 가능성이 있는 경우에, 브레이크 및 비상등이 동작되도록 한 뒤에, 동작을 종료하고 리턴하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 운전자의 졸음운전 방지장치의 제어방법.
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