KR100507647B1 - 자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치 - Google Patents

자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치는 차량의 폭을 2등분할 때 그 가운데 지점 및 양 끝 지점에 해당하는 차량의 소정 위치에 자기장센서를 각각 설치하여 상기 가운데 지점 및 양 끝 지점에서의 지구 자기장을 측정함으로써 차량 측면의 사각지대에 존재하는 물체를 보다 정확하게 감지하고, 운전자가 상기 물체가 존재하는 방향으로 회전 또는 차선변경을 하려는 경우 이를 미리 경고함으로서 충돌을 미연에 방지할 수 있도록 해준다.

Description

자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치{Apparatus for preventing to crash object in dead zone with magnetic sensor}
본 발명은 자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 소정 위치에 설치된 자기장 센서를 통해 지구 자기장의 변화를 측정하여 차량의 양 측면 상의 사각 지대에 물체가 존재하는지를 감지한 후 운전자에게 미리 경고를 해줌으로써 회전 또는 차선변경 시에 발생되는 충돌을 미연에 방지할 수 있는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 사이드 미러는, 차량 전방의 프런트 필러 좌우 외측에 돌출된 상태로 구비되어 운전자가 후방시야를 확보할 수 있도록 된 것으로, 통상적으로 평면형의 반사경이 많이 사용된다. 그러나, 이러한 사이드 미러는 거울의 특성상 사각지대를 가지고 있기 때문에 운전자가 좌우 회전 또는 차선변경 시에 측면에서 뒤따르는 차량이 상기 사각지대 내에 들어갈 경우 이를 확인할 수 없어 충돌사고가 빈번히 일어나고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 측면 사각지대 내에 존재하는 차량 등의 물체를 감지하는 수단으로서 종래에는 적외선센서 또는 초음파센서 등이 사용되었다. 상기 적외선센서는 적외선을 이용하여 사각지대 내의 물체를 검출하는 것이나 태양광에 의한 간섭에 의해 에러가 발생될 수 있고, 상기 초음파센서는 초음파를 이용하여 사각지대 내의 위치한 물체까지의 거리를 측정하는 것이나 금속이 부딪히는 소리와 같은 고주파수대의 음이 센서를 교란시켜 정확하게 측정하지 못하는 경우가 있었다.
따라서, 적외선센서 또는 초음파센서를 사용하는 방법이 아닌 새로운 방법으로 사각지대 내의 물체를 보다 정확하게 감지할 수 있는 장치의 개발이 요구되어 왔다.
본 발명은 이러한 요구를 충족하기 위하여 제안된 것으로, 차량의 폭을 2등분할 때 그 가운데 지점 및 양 끝 지점에 해당하는 차량의 소정 위치에 자기장센서를 각각 설치하여 상기 가운데 지점 및 양 끝 지점에서의 지구 자기장을 측정함으로써 차량 측면의 사각지대에 존재하는 물체를 보다 정확하게 감지하여 충돌을 미연에 방지할 수 있도록 구성된 자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치를 마련하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 자기장센서에 의해 사각지대 내의 물체가 감지된 경우 운전자에게 미리 경고해 줄 수 있는 수단을 마련하는데 또 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징적 기술구성은 다음과 같다.
본 발명은 각 차륜마다 설치되어 차륜의 회전속도를 측정하는 휠센서와 조향 핸들에 설치되어 조향 핸들의 회전각을 측정하는 조향각센서; 차량의 폭을 2등분할 때 그 가운데 지점 및 양 끝 지점에 해당하는 차량의 소정 위치에 각각 설치되어 상기 가운데 지점 및 양 끝 지점에서의 지구 자기장을 측정하는 자기장센서; 상기 휠센서 및 조향각센서에서 측정된 데이터를 입력받아 차량의 회전 또는 차선변경 방향을 결정하고, 상기 자기장센서에서 측정된 데이터를 입력받아 차량의 양 측면 사각지대 내에 물체가 존재하는지를 판단하며, 차량의 회전 또는 차선변경 방향과 사각지대 내에 물체가 존재하는 방향이 일치하는 경우 소정의 제어신호를 출력하는 제어부; 및, 상기 제어부로부터 제어신호를 입력받아 작동되는 경고수단을 포함한다.
한편, 상기 자기장센서는 상기 가운데 지점에 해당하는 대시보드 상의 소정 위치와, 상기 양 끝 지점에 해당하는 양 사이드 미러에 각각 설치되는 것이 바람직하다.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 충돌 방지장치의 바람직한 일 실시예를 설명한다.
도1은 차량에 의한 지구 자기장의 변화를 나타낸 도면이다.
지구는 그 자체가 하나의 거대한 자석이므로 그 주위에 자기장이 형성된다. 이 지구 자기장은 지구의 모든 지점에서 거의 일정하고 그 크기는 약 0.5 가우스(Gauss) 정도가 된다. 일반적으로 자석의 주위에 금속체를 놓으면 그 자석의 자속 방향이 금속에 의해 간섭받아 휘어지게 되는데, 이와 동일한 원리로 도1에서 보는 바와 같이 도로 위를 주행하는 차량에 의해 지구 자기장이 휘어지게 된다. 한 대의 차량이 지구 자기장 내를 주행할 때 그 측면에 또 다른 차량이 위치하게 되면 한 대만 있을 때보다 자속의 방향이 더 많이 휘어지게 된다(도1의 (a) 및 (b) 비교). 또한, 차량이 좌측이 위치하는가 우측에 위치하는가에 따라 그 자속의 휘는 방향이 달라지므로 차량에 장착된 자기장센서에 의해 지구 자기장의 변화를 검출하면 차량의 측면 사각지대 내에 존재하는 물체를 보다 정확하게 감지할 수 있다.
본 발명의 구성도인 도2를 참조하여 구체적인 기술적 구성을 살펴본다.
본 발명에 따른 자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치는 크게 차량의 회전 및 차선변경 여부를 결정하는데 필요한 데이터를 검출하는 구성과, 차량 측면의 사각지대 내에 물체가 존재하는지 여부를 판단하는데 필요한 데이터를 검출하는 구성과, 상기 측정된 데이터를 입력받아 차량의 회전 또는 차선을 변경하고자 하는 방향과 차량의 측면에 물체가 존재하는 방향이 동일한 경우 소정의 제어신호를 출력하는 제어부(40) 및 이 제어부의 제어신호를 입력받아 소정의 방식으로 운전자에게 알리는 경고수단(50)으로 구성된다.
먼저, 상기한 차량의 회전 및 차선변경 여부를 결정하는데 필요한 데이터를 검출하는 구성으로서, 차량의 각 차륜마다 설치되어 각 차륜의 회전속도를 측정하는 휠센서(10)와, 차량의 조향 핸들에 설치되어 조향 핸들의 회전각을 측정하는 조향각센서(20)가 있다. 상기 휠센서(10)는 일반 승용차의 경우 도시된 바와 같이 전방 좌, 우측 차륜과 후방 좌, 우측 차륜 각각에 설치된다. 이 휠센서(10)에서 측정된 각 차륜의 회전속도는 휠센서 인터페이스(15)에 의해 연산 가능한 데이터로 변환되어 제어부(40)로 전송된다. 상기 조향각센서(20)에서 측정된 조향 핸들의 회전각 또한 조향각센서 인터페이스(25)에서 연산 가능한 데이터로 변환되어 제어부(40)로 전송된다.
한편, 상기한 차량 측면의 사각지대 내에 물체가 존재하는지 여부를 판단하는데 필요한 데이터를 검출하는 구성으로서, 차량의 소정 위치에 자기장센서(30)가 설치되며, 이 자기장센서(30)의 설치 위치 및 이에 의한 물체의 감지 방법은 본 발명의 가장 특징적 기술사상을 이룬다. 상기 자기장센서(30)는 차량의 폭을 2등분할 때 그 가운데 지점 및 양 끝 지점에 해당하는 차량의 소정 위치에 각각 설치되어 상기 가운데 지점 및 양 끝 지점에서의 지구 자기장을 측정한다. 도1에서 중앙 자기장센서(32)가 상기 가운데 지점에 설치되고, 좌, 우측 자기장센서(31)(32)가 상기 양 끝 지점에 각각 설치되는데, 자기장센서(30)의 설치 위치와 작동 원리에 대한 상세한 내용은 도4를 참조하여 후술한다. 상기 자기장센서(30)에서 측정된 지구 자기장은 자기장센서 인터페이스(35)에서 연산 가능한 데이터로 변환되어 제어부(40)로 전송된다.
한편, 상기 제어부(40)는 상기 휠센서(10) 및 조향각센서(20)로부터 입력받은 각 차륜의 회전속도 및 조향 핸들의 회전각에 대한 데이터를 연산하여 차량이 좌측 또는 우측 방향으로 회전하거나 차선변경을 할 것인지 여부를 결정한다. 또한, 상기 자기장센서(30)로부터 입력받은 차량의 소정 위치에서 측정한 지구 자기장에 대한 데이터를 연산하여 차량의 좌, 우측 사각지대 내에 물체가 존재하는지 여부를 판단한다. 또한, 차량이 회전 또는 차선변경을 하고자 하는 방향과 차량의 측면 사각지대 내에 물체가 존재하는 방향이 일치하는 경우 소정의 제어신호를 출력한다. 이러한 제어부(40)는 본 발명의 충돌 방지장치를 위한 별도의 컨트롤 칩일 수도 있고, 기존에 장착된 전자제어유닛(ECU)일 수도 있다.
한편, 상기 경고수단(50)은 상기 제어부(40)에서 출력되는 제어신호를 입력받아 작동되는 것으로, 차량의 회전 또는 차선변경에 의한 충돌 위험을 미리 운전자에게 알려준다. 이러한 경고수단(40)은 경보음이나 점멸등 등으로 간단히 구성될 수 있다.
상기 제어부(40)에서 상기 휠센서(10) 및 조향각센서(20)로부터 입력받은 데이터를 연산하여 차량의 회전 및 차선변경 여부를 결정하는 방법을 도3을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도3의 (a)와 같이 차량이 회전하는 경우에는 조향 핸들의 회전각이 일정하게 유지되고 회전 반원의 안쪽에 위치하는 차륜의 회전속도와 바깥쪽에 위치하는 차륜의 회전속도의 차이 또한 일정하게 유지된다. 반면, 도3의 (b)와 같이 차량이 차선변경을 하는 경우에는 조향 핸들의 회전각이 시간이 지남에 따라 변하고 회전 반원의 안쪽에 위치하는 차륜의 회전속도와 바깥쪽에 위치하는 차륜의 회전속도의 차이가 상기 차량이 회전하는 경우보다 작다. 또한, 차량이 좌측으로 회전 또는 차선변경을 할 것인지, 우측으로 회전 또는 차선변경을 할 것인지는 조향 핸들의 회전각을 보면 쉽게 판단할 수 있다.
이러한 특성을 이용하여 차량이 어느 방향으로 회전 또는 차선변경을 할 것인지를 결정할 수 있다. 예를 들어, 조향 핸들의 회전각이 우측으로 10°이하이고 전방의 안쪽, 바깥쪽 차륜의 회전수 차이와 후방의 안쪽, 바깥쪽 차륜의 회전수 차이의 격차가 소정 기준치보다 크면 운전자가 우측으로 차선변경을 하려는 것으로 결정할 수 있다.
도4는 본 발명에 따른 자기장 변화 감지 방법을 도시한 도면이다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는 차량의 폭을 2등분 할 때 그 가운데 지점 및 양 끝 지점에 해당하는 차량의 소정 위치에 3개의 자기장센서가 설치된다. 그 일 실시예로서 중앙 자기장센서(32)는 상기 가운데 지점에 해당하는 대시보드(dash board) 상의 소정 위치에 설치되고, 좌측 자기장센서(31)는 좌측 사이드 미러 내에 설치되고, 우측 자기장센서(32)는 우측 사이드 미러 내에 설치될 수 있다. 상기 자기장센서는 사이드 미러에 의해 생기는 사각지대 내에 물체가 존재하는지 여부를 감지하기 위한 것임을 고려해 볼 때 양측 사이드 미러 상에 설치되는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 차량의 폭을 2등분할 때 그 가운데 지점과 양 끝 지점에 해당하는 차량의 소정 위치에 설치되면, 후술하는 바와 같이 가운데 지점에 설치된 자기장센서값과 양 끝 지점에 설치된 자기장센서값을 비교하여 차량 측면에 물체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.
자기장센서값을 이용하여 차량 측면에 존재하는 물체를 감지하는 방법을 도4를 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 지구 자기장이 차량의 45도 방향으로 형성되는 경우에 만약 차량의 우측면에 다른 차량이 없다면 (b)로 표시된 중앙 자기장센서(32)에 의해 측정되는 자기장 방향(θb)과 (a),(c)로 표시된 좌, 우측 자기장센서(31)(33)에 의해 측정되는 자기장 방향(θa)(θc)은 동일할 것이다. 하지만, 도시된 바와 같이 차량의 우측면에 다른 차량이 존재하면 이 차량에 의해 지구 자기장의 방향이 휘어지게 되어 θa와 θb의 값은 동일하지만, θb와 θ c의 값은 달라지게 된다. 따라서, 각 중앙 자기장센서(32)에서 측정된 값을 기준으로 좌, 우측 자기장센서(31)(33)의 측정값을 비교해보면, 차량의 양 측면에 물체가 존재하는지 여부를 판단할 수 있게 된다.
마지막으로 도5를 참조로 본 발명에 따른 충돌 방지방법을 설명한다.
차량의 주행 방향이 바뀌는 경우로는 회전하는 경우와 차선을 변경하는 경우가 있으나, 도5에서는 차선을 변경하는 경우만을 예를 들어 도시하였다. 먼저, 제어부에서 각 차륜에 설치된 휠센서와 조향 핸들에 설치된 조향각센서로부터 각 차륜의 회전속도와 조향 핸들의 회전각에 대한 데이터를 입력받는다. 그 후, 제어부는 운전자가 차선을 변경하려는지 여부를 결정하는데, 이는 상기 회전각의 크기 및 전방 좌, 우측 차륜의 회전속도차와 후방 좌, 우측 차륜의 회전속도차를 비교하여 결정한다는 것은 이미 상기한 바이다. 비교 결과, 운전자가 차선을 변경하려는 경우, 제어부는 각 자기장센서로부터 지구 자기장 방향에 관한 데이터를 입력받는다. 그 후, 중앙 자기장센서로부터 입력받은 자기장 방향(θb)과 좌측 자기장센서로부터 입력받은 자기장 방향(θa)을 비교하고, 중앙 자기장센서로부터 입력받은 자기장 방향(θb)과 우측 자기장센서로부터 입력받은 자기장 방향(θc)을 비교하여 그 각도의 차가 임계차보다 큰 경우에는 해당하는 측면에 물체가 존재하는 것으로 판단한다. 상기 물체가 존재하는 측면과 운전자가 차선을 변경하려는 방향이 일치하는 경우에 제어부는 경고수단에 제어신호를 전송하여 운전자에게 미리 경고를 함으로써 충돌을 미연에 방지한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치에 의하면, 사각지대 내에 물체가 존재하는 방향으로 운전자가 회전 또는 차선변경을 하는 경우에 미리 경고를 함으로써 충돌을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 지구 자기장을 이용하여 물체를 확인함으로써 보다 정확하게 물체의 존재 여부를 확인할 수 있다.
도1은 차량에 의한 지구 자기장의 변화를 나타낸 도면.
도2는 본 발명에 따른 충돌 방지장치의 구성도.
도3은 차량의 회전 또는 차선변경 상태를 나타낸 도면.
도4는 본 발명에 따른 지구 자기장 변화의 감지방법을 나타낸 도면.
도5는 본 발명에 따른 충돌 방지방법을 도시한 순서도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※
10: 휠센서 15: 휠센서 인터페이스
20: 조향각센서 25: 조향각센서 인터페이스
30: 자기장센서 31: 좌측 자기장센서
32: 중앙 자기장센서 33: 우측 자기장센서
35: 자기장센서 인터페이스 40: 제어부
50: 경고수단

Claims (3)

  1. 각 차륜마다 설치되어 차륜의 회전속도를 측정하는 휠센서(10)와 조향 핸들에 설치되어 조향 핸들의 회전각을 측정하는 조향각센서(20);
    차량의 폭을 2등분할 때 그 가운데 지점 및 양 끝 지점에 해당하는 차량의 소정 위치에 각각 설치되어 상기 가운데 지점 및 양 끝 지점에서의 지구 자기장을 측정하는 자기장센서(30);
    상기 휠센서(10) 및 조향각센서(20)에서 측정된 데이터를 입력받아 차량의 회전 또는 차선변경 여부를 결정하고, 상기 자기장센서(30)에서 측정된 데이터를 입력받아 차량의 양 측면 사각지대 내에 물체가 존재하는지를 판단하며, 차량의 회전 또는 차선변경 방향과 사각지대 내에 물체가 존재하는 방향이 일치하는 경우 소정의 제어신호를 출력하는 제어부(40); 및,
    상기 제어부(40)로부터 제어신호를 입력받아 작동되는 경고수단(50)을 포함하는 자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기장센서(30)는 상기 가운데 지점에 해당하는 대시보드 상의 소정 위치와, 상기 양 끝 지점에 해당하는 양 사이드 미러에 각각 설치된 것을 특징으로 하는 자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경고수단(50)은 경보기 또는 점멸등인 것을 특징으로 하는 자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치.
KR10-2003-0030916A 2003-05-15 2003-05-15 자기장센서를 이용한 사각지대 내 충돌 방지장치 KR100507647B1 (ko)

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CN116714532B (zh) * 2023-08-07 2023-10-20 福建农林大学 一种车用盲区监测传感器

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