KR100698945B1 - 방향지시 감지장치와 감지방법 - Google Patents

방향지시 감지장치와 감지방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방향지시 감지장치와 감지방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행 중인 차량의 배터리에서 전원의 전압 변화를 감지하는 것에 의해 운전자의 차선 변경 의지를 파악하고, 운전자가 의도하지 않은 차선 변경 혹은 차선 이탈 시 운전자의 주의을 환기시킴으로써 안전 운행을 도모할 수 있는 방향지시 감지장치와 감지방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방향지시 감지장치는 차량의 배터리로부터 전원을 입력받기 위한 입력부와; 상기 입력부로부터 입력된 전원에서 DC 신호를 제거하는 동시에 저주파 신호가 제거된 AC 신호를 통과시키는 RC 회로부와, 상기 RC 회로부에서 통과된 AC 신호를 증폭시키는 연산증폭부로 이루어지는 신호처리부와; 상기 연산증폭부에서 증폭된 AC 신호를 디지털 신호로 변경하는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부에서 변경된 디지털 신호를 연산하여 예정된 크기의 주파수를 검출하고, 검출된 주파수를 측정하여 방향지시등의 작동 여부를 판단하는 제어부와; 상기 제어부로에서 판단된 결과를 출력하는 출력부;를 포함하여 구성된다.
시거 잭, 방향지시등, 전원, 방향지시 감지장치, 차선이탈 감지장치

Description

방향지시 감지장치와 감지방법{Device for perceiving the direction indication of an automobile and the method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 방향지시 감지장치의 회로 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 신호처리부를 나타내는 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 방향지시 감지장치의 동작 과정을 나타내는 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 방향지시 감지장치를 장착한 차선이탈 감지장치의 구성도.
도 5는 도 4에 도시된 차선이탈 감지장치의 동작 과정을 나타내는 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 입력부(시거 잭) 110 : 전원표시부
120 : 신호처리부 130 : A/D 변환부
140 : 제어부 142 : 튜닝부
150 : 출력부 300 : 영상인식부
310 : 영상획득부 320 : 방향지시 감지장치
330 : 신호처리기 340 : 알람장치
본 발명은 방향지시 감지장치와 감지방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주행 중인 차량의 배터리에서 전원의 전압 변화를 감지하는 것에 의해 운전자의 차선 변경 의지를 파악하고, 운전자가 의도하지 않은 차선 변경 혹은 차선 이탈 시 운전자의 주의을 환기시킴으로써 안전 운행을 도모할 수 있는 방향지시 감지장치와 감지방법 및 이를 이용한 차선이탈 감지장치에 관한 것이다.
첨단 기술의 발전은 점차 우리 생활 내부로 파급되어 주로 이동 수단으로 사용되던 자동차도 사용자의 편의 및 안전을 도모하는 방향으로 발전되고 있다. 일 예로서, 첨단안전차량(Advanced Safety Vehicle)은 주행중인 자동차의 주행상태 및 주변환경을 인식하고, 운전자의 운전의지를 파악하여 운전자의 안전 및 편의를 증진하는 여러 기능을 수행하는 차량을 의미한다.
이러한 기능을 수행하는 첨단안전차량에 제공되는 장치들을 첨단안전차량장치(Adcaned Safety Vehicle System)라고 하며, 첨단안전차량장치는 차량의 안전 주행을 보조하기 위한 차선 이탈 경보장치, 선행차량 추돌 경보장치, 사각지대 장애물 경보장치, 차선유지장치, 지능형 주행보조장치, 차선변경 보조장치 등이 있으며, 향후 자동차 기술에서 중요한 추세를 이룰 것으로 예상된다.
첨단안전차량장치의 기능을 구현하기 위해서는 운전자의 운전 의지를 파악하 는 것은 필수적이며, 이를 위하여 자동차의 차량 신호들(방향지시등, 제동 페달, 변속단, 가속 페달)을 획득 및 분석하는 방법이 주로 적용된다. 예를 들어, 차선으로 구획된 도로에서 차량의 주행 중 차량이 차선과 차선 사이를 주행하는 것이 정상적인 상황이며 차선을 이탈하는 것을 위험 상황이라고 판단하여 이를 방지하기 위한 것으로서, 차선 이탈 경보 장치, 차선 유지 보조 장치 등이 있다. 또한, 운전자가 차선을 변경하려는 의지가 있는 경우 이를 보조하고 차선 변경 과정에서의 안전을 증진시키기 위한 것으로는, 사각지대 장애물 경보 장치 및 차선 변경 보조 장치 등이 있다. 따라서, 첨단 안전 차량 장치에서 운전자의 차선 변경 의지를 감지하는 것은 기본적으로 구현되어야 할 필수 기술이다.
그러나, 운전자의 차선 변경 의지를 감지하는 장치들은 방향 지시 장치의 전기 배선을 이용하여 자동차의 방향 지시를 감지하는 방식이 대부분인데, 방향 지시 장치의 전기 배선은 자동차 제조회사 및 차종에 따라 다르고, 배선의 색상 또한 공통적으로 정의되어 있지 않다. 따라서, 방향 지시 감지 기능을 이용하는 장치를 새로운 제조회사 및 차종에 설치하려면, 테스터를 이용하여 방향 지시 장치의 모든 신호선을 확인하여 방향 지시등에 점멸 신호를 전송하는 배선을 먼저 파악해야 하므로 장치를 설치하는 소요 시간이 많이 걸린다는 문제점이 있다. 또한, 전기 배선은 차량 제조회사 및 차종에 따라 다르게 구성되기 때문에 전기 배선에 방향 지시를 감지하는 장치를 일반 소비자가 설치하는 것은 역부족이므로, 전문가의 손길이 요구되고 이로 인하여 추가 비용이 소요된다는 문제점도 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 차량 내부의 구조 및 배선을 변경하지 않고 차량 전원의 전압 변동을 파악함으로써 방향지시등의 점등 여부를 감지할 수 있는 방향지시 감지장치와 감지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 방향지시 감지장치는,
차량의 배터리로부터 전원을 입력받기 위한 입력부와;
상기 입력부로부터 입력된 전원에서 DC 신호를 제거하는 동시에 저주파 신호가 제거된 AC 신호를 통과시키는 RC 회로부와, 상기 RC 회로부에서 통과된 AC 신호를 증폭시키는 연산증폭부로 이루어지는 신호처리부와;
상기 연산증폭부에서 증폭된 AC 신호를 디지털 신호로 변경하는 A/D 변환부와;
상기 A/D 변환부에서 변경된 디지털 신호를 연산하여 예정된 크기의 주파수를 검출하고, 검출된 주파수를 측정하여 방향지시등의 작동 여부를 판단하는 제어부와;
상기 제어부로에서 판단된 결과를 출력하는 출력부;
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 방향지시 감지방법은,
차량의 배터리로부터 전원을 입력받기 위한 입력부와,
상기 입력부로부터 입력된 전원에서 DC 신호를 제거하는 동시에 저주파 신호 가 제거된 AC 신호를 통과시키는 RC 회로부와, 상기 RC 회로부에서 통과된 AC 신호를 증폭시키는 연산증폭부로 이루어지는 신호처리부와;
상기 연산증폭부에서 증폭된 AC 신호를 디지털 신호로 변경하는 A/D 변환부와,
상기 A/D 변환부에서 변경된 디지털 신호를 연산하여 예정된 크기의 주파수를 검출하고, 검출된 주파수를 측정하여 방향지시등의 작동 여부를 판단하는 제어부와,
상기 제어부로에서 판단된 결과를 출력하는 출력부를 포함하여 이루어지는 차량 안전 주행 보조장치의 제어방법에 있어서,
차량의 배터리로부터 전원을 입력받는 제1단계와;
상기 입력받은 전원의 DC 신호 및 저주파 신호를 제거하여 AC 신호를 생성하는 제2단계와;
상기 AC 신호를 증폭시키는 제3단계와;
상기 증폭된 AC 신호를 디지털 신호로 변환하는 제4단계와;
상기 디지털 신호를 저역 통과 필터를 통과시켜 고주파 신호를 제거하는 제5단계와;
상기 디지털 신호를 푸리에 변환시켜 디지털 신호의 주파수 스펙트럼을 생성하는 제6단계와;
상기 디지털 신호의 주파수 스펙트럼과 제어부에 설정된 주파수 설정치와 비교하여 방향지시등의 점등 여부 결과를 생성하는 제7단계와;
상기 방향지시등의 점등 여부 결과를 출력하는 제8단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
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먼저, 본 발명에 따른 차량 안전주행 보조장치에 대하여 설명하기 앞서 차량의 전기 흐름에 대하여 설명한다.
일반적인 차량의 전기 흐름은 다음과 같다.
차량의 시동을 켜기 위해 시동 스위치(ignition switch)를 돌리게 되면, 차량 내의 배터리에서 기동모터(starting motor)에 전류를 흘려 보내게 되고, 엔진의 플라이 휠(fly wheel)의 링기어(ring geer)를 돌린다. 이때, 상기 플라이 휠은 크랭크 샤프트(crank shaft)를 돌려 피스톤을 왕복 운동시켜 혼합기를 압축시키게 된다. 이와 동시에 캠 샤프트(cam shaft)의 회전으로 점화코일(ignition coil)에 고전압이 흐르게 되고, 그 전류는 배전기(distributor) 상부의 로터(rotor)에 의해 각 기통의 스파크 플러그(spark plug)에 제공되어 불꽃(spark)을 일으킨다. 이때, 발생한 스파크 플러그의 불꽃으로 점화 및 폭발한 혼합기의 팽창력으로 피스톤을 누르면 엔진의 회전력이 발생하고, 이때 발생한 회전력에 의해 제너레이터(generator)를 회전시켜 전력을 발생시킴으로써 배터리를 충전시키게 된다. 이와 같이 발생한 전력은 차량의 운행을 가능하게 하고, 등화장치, 경음기, 와이퍼, 오디오 등과 같이 차량에 장착되어 있는 전기장치를 구동시키기 위한 전원으로 사용된다.
이와 같이 충전 및 방전을 반복하여 수행하는 배터리를 전원으로 사용하는 차량에서 각 전기장치가 구동될 때 전류 소모량이 변함에 따라 전압 레벨이 일정 수준을 유지하지 못하고 일정한 패턴을 가지며 순간적으로 변동되며, 이를 이용하여 본 발명이 완성되었다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 방향지시 감지장치의 회로 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 신호처리부를 나타내는 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 방향지시 감지장치는 차량의 배터리로부터 전원을 입력받는 입력부(100)와, 상기 입력부(100)의 전원 입력을 표시하는 전원표시부(110)와, 상기 입력부(100)로부터 입력받은 전원의 DC 신호를 제거하고, 증폭시키기 위한 신호처리부(120)와, 상기 신호처리부(120)를 통과한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(130)와, 상기 A/D 변환부(130)에서 변경된 디지털 신호에서 고주파 성분을 제거하고, 고주파 성분이 제거된 디지털 신호를 판단하여 방향지시등의 점등 여부를 판단하는 제어부(140)와, 상기 제어부(140)에 연결되며, 차종에 따른 방향지시등의 주파수와 제어부(140)에서 검출하고자 하는 주파수 설정치를 조정하는 튜닝부(142)와, 상기 제어부(140)에 연결되어 방향지시등의 점등 여부 결과를 출력하는 출력부(150)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 입력부(100)는 차량의 구조 변화없이 차량의 전원에 간편하게 연결할 수 있도록 시거 잭으로 이루어진다. 상기 전원표시부(110)는 방향지시 감지장치가 전원에 올바르게 연결되어 작동되고 있는 지를 확인할 수 있도록 점멸 가능 한 LED와 같은 표시 수단으로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바에 의하면, 상기 신호처리부(120)는 RC 회로부(A)와 연산증폭부(B)를 포함하여 이루어진다. 상기 RC 회로부(A)는 전원의 DC 신호를 제거하는 동시에 AC 신호의 저주파 신호를 차단하거나 감쇄시킨다. 이때, 상기 RC 회로부(A)를 통과하는 AC 신호 중에서 0.5Hz 이상의 주파수를 갖는 AC 신호가 통과된다. 상기 연산증폭부(B)는 상기 RC 회로부(A)를 통과한 AC 신호를 A/D 변환부(130)에서 디지털 신호로 변환될 수 있도록 레벨 조정 및 증폭시킨다.
그리고, 상기 A/D 변환부(130)는 상기 신호처리부(120)를 통과한 아날로그 신호인 AC 신호를 디지털 신호로 변환시킨다.
상기 제어부(140)는 디지털 저역 통과 필터(digital lowpass filter)와 고속 푸리에 변환부(Fast Fourier Transform ; FFT) 및 데이터 판단부를 포함하여 이루어진다. 상기 디지털 저역 통과 필터에서는 상기 A/D 변환부(130)를 통과한 디지털 신호에서 고주파 성분을 제거하여 일정 주파수대, 예를 들어 3Hz 이하의 디지털 신호만을 통과시키고, 상기 고속 푸리에 변환부에서는 이 디지털 신호의 주파수 스펙트럼을 구한다. 상기 데이터 판단부에서는 고속 푸리에 변환부에서 생성된 주파수 스펙트럼을 분석하여 도출된 특정 주파수 스펙트럼이 튜닝부(142)에 의해 제어부(140)에 기 설정된 특정 주파수 구간, 예를 들어 0.5 내지 3Hz에 포함되는 지를 판단함으로써 방향지시등의 점등 여부 결과를 생성한다. 상기 디지털 저역 통과 필터를 사용함에 있어서 아날로그 회로만으로 구성하는 경우 차종에 따라 다르게 나타나는 신호마다 회로를 다르게 구성해야 하는 번거로움을 제거하고, 디지털 저역 통 과 필터의 파라메터를 조정함으로써 다양한 차종에 공히 적용이 가능하다는 이점이 있다.
또한, 상기 출력부(150)는 상기 제어부(140)에서 판단된 방향지시등의 점등 여부 결과를 디지털 신호로 출력하거나, D/A 변환부를 더 구비하여 아날로그 신호를 출력한다. 상기 출력부(150)는 차선이탈 감지장치 등과 같은 첨단안전차량장치에 연결되어 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 방향지시 감지장치의 동작 과정을 나타내는 순서도로서, 방향지시 감지장치의 동작 과정에 대하여 설명한다.
먼저, 입력부(100)인 시거 잭을 차량에 장착되어 있는 시거 잭 삽입부로 삽입함으로써 전원을 입력 받는다(S200).
다음, RC 회로부에서 상기 입력부(100)로부터 입력된 전원을 DC 신호를 제거하여 AC 신호을 통과시키는 동시에 AC 신호의 저주파 신호을 제거한다(AC 커플링단계, S210). 이때, 상기 RC 회로부를 통과하면서 제거되는 AC 신호의 저주파 신호는 0.5Hz 이하이다.
연산증폭부에서 상기 RC 회로부를 통과한 전원의 AC 신호를 레벨 조정하고 증폭시킨다(S220).
그 다음, A/D 변환부에서 증폭된 AC 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환시킨다(S230).
다음, 상기 A/D 변환부에서 생성된 디지털 신호를 제어부의 디지털 저역 통과 필터에 통과시켜 고주파 신호를 제거한다(S240). 이때, 디지털 신호가 상기 디 지털 저역 통과 필터를 통과하면서 3Hz 이상의 고주파 신호가 제거된다.
상기 디지털 저역 통과 필터를 통해 생성된 디지털 신호를 고속 푸리에 변환부를 통과시켜 디지털 신호의 주파수 스펙트럼을 구한다. 이어서, 데이터 판단부에서는 상기 고속 푸리에 변환부에서 생성된 디지털 신호의 주파수 스펙트럼을 분석하여 도출된 특정 주파수 스펙트럼이 제어부에 기 설정된 주파수 구간, 예를 들어 0.5 내지 3Hz에 속하는 지를 판단하여 방향지시등의 점등 여부 결과를 생성한다(S250).
마지막으로, 상기 제어부에서 생성된 방향지시등의 점등 여부 결과를 출력부를 통해 출력시킨다(S260).
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 방향지시 감지장치를 이용한 차선이탈 감지장치 및 그 동작 과정에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 방향지시 감지장치를 장착한 차선이탈 감지장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 차선이탈 감지장치는 차량의 외부에 장착되어 차선의 존재를 감지하는 영상인식부(300)와, 상기 영상인식부(300)로부터 영상을 전송받아 저장 또는 신호처리기에 입력하는 영상획득부(310)와, 상기 영상획득부(310)로부터 영상을 입력받아 소정의 내부 처리를 통해 차량 주행 시 차선을 이탈하는 지 여부를 판단하는 신호처리기(330)와, 상기 신호처리기(330)로부터 차선 이탈 여부 결과에 따라 경보를 발생시키는 알람장치(340)를 포함하여 이루어져 있다. 이때, 상기 차선이탈 감지장치는 상기 신호처리기(330)에 연결되어 방향지시등의 점등 여부를 알려주는 방향지시 감지장치(320)를 더 포함하여 이루어진다. 상기 차선이탈 감지장치의 구성 및 감지방법은 본 출원인이 기 출원한 등록특허 10-0440386호와 10-0440387호에 상세하게 제시되어 있다.
도 4에 따른 구조를 갖는 차선이탈 감지장치의 동작 과정은, 도 5에 도시된 차선이탈 감지장치의 동작 과정을 나타내는 순서도를 참고로 하여 설명한다.
먼저, 차량에 차선이탈 감지장치 및 방향지시 감지장치가 장착되어 있고, 각각 차량의 전원에 연결되어 있어 운전자가 차량의 시동을 켜면 차선이탈 감지장치 및 방향지시 감지장치가 작동하기 시작한다.
운전자가 차량 주행을 시작하면(S400), 차량이 주행하고 있는 동안 차량에 장착되어 있는 차선이탈 감지장치는 차량의 차선이탈 여부를 감지하는 작동을 수행한다(S410). 이때, 차량이 차선을 이탈하지 않는 경우(NO)에는 차선이탈 감지 작동을 계속해서 수행하고, 차량이 차선을 이탈하는 경우(YES) 방향지시 감지장치에서 운전자가 방향지시등을 점등했는지 여부를 판단한다(S420).
차량이 차선을 이탈하고, 방향지시등이 점등되어 있는 경우(YES), 방향지시 감지장치는 방향지시등의 점등 여부를 감지하는 작동을 계속해서 수행한다. 한편, 차량이 차선을 이탈하고, 방향지시등이 점등되어 있지 않은 경우(NO), 계속해서 차선을 이탈했는지 여부를 감지한다(S430). 이때, 차량이 차선을 이탈한 경우(YES), 차선이탈 감지장치의 알람장치에 의해 알람을 작동하여 운전자에게 주의를 환기시키고(S440), 차선에 정상적으로 복귀하였는 지를 판단한다(S450). 차량이 차선에 정상적으로 복귀한 경우(YES) 알람장치는 작동을 멈추고, 차량이 차선에 복귀하지 않은 경우(NO) 알람 작동을 계속해서 수행한다.
본 발명에 따른 차선이탈 감지장치는 비상등의 점등 여부도 판단하여 차량 주행 중 비상 사태가 발생한 경우 비상등을 점등하고 차선을 변경하거나, 차선에 걸쳐서 주행하는 경우 등에 대비하여 사용될 수도 있다. 비상등 점등 시 전압의 변동이 방향지시등의 점등 시와 같은 경우 상술된 조건으로 전압 변동을 검출하여 차선이탈을 감지동작을 수행할 수 있고, 비상등 점등 시와 방향지시등 점등 시 변동되는 전압량이 다르고, 그 차이가 미미한 경우에는 제어부에 주파수 구간을 조절함으로써 차선이탈 감지동작을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방향지시 감지장치 및 방향지시 감지방법은 차량 내부 구조 및 배선을 변경시키지 않고, 시거 잭을 이용하여 차량의 전원에 연결시킬 수 있으므로 설치 및 사용이 용이하다는 이점이 있다.
또한, 주행 중인 차량의 배터리에서 전원의 전압 변화를 감지하는 것에 의해 운전자의 차선 변경 의지를 파악하고, 차량 안전주행에 관련된 다른 장치와 연동하여 사용할 수 있으므로 운전자의 안전을 더욱 도모할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 차량의 배터리로부터 전원을 입력받기 위한 입력부와;
    상기 입력부로부터 입력된 전원에서 DC 신호를 제거하는 동시에 저주파 신호가 제거된 AC 신호를 통과시키는 RC 회로부와, 상기 RC 회로부에서 통과된 AC 신호를 증폭시키는 연산증폭부로 이루어지는 신호처리부와;
    상기 연산증폭부에서 증폭된 AC 신호를 디지털 신호로 변경하는 A/D 변환부와;
    상기 A/D 변환부에서 변경된 디지털 신호를 연산하여 예정된 크기의 주파수를 검출하고, 검출된 주파수를 측정하여 방향지시등의 작동 여부를 판단하는 제어부와;
    상기 제어부로에서 판단된 결과를 출력하는 출력부;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방향지시 감지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 저역 통과 필터와 고속 푸리에 변환부 및 데이터 판단부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방향지시 감지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력부는 차선을 감지하여 차선 이탈 및 변경에 따른 경보장치 또는 보 조장치에 연결되는 것을 특징으로 하는 방향지시 감지장치.
  4. 차량의 방향지시등의 점등 여부를 감지하는 방향지시 감지방법에 있어서,
    차량의 배터리로부터 전원을 입력받는 제1단계와;
    상기 입력받은 전원의 DC 신호 및 저주파 신호를 제거하여 AC 신호를 생성하는 제2단계와;
    상기 AC 신호를 증폭시키는 제3단계와;
    상기 증폭된 AC 신호를 디지털 신호로 변환하는 제4단계와;
    상기 디지털 신호를 저역 통과 필터를 통과시켜 고주파 신호를 제거하는 제5단계와;
    상기 디지털 신호를 푸리에 변환시켜 디지털 신호의 주파수 스펙트럼을 생성하는 제6단계와;
    상기 디지털 신호의 주파수 스펙트럼과 제어부에 설정된 주파수 설정치와 비교하여 방향지시등의 점등 여부 결과를 생성하는 제7단계와;
    상기 방향지시등의 점등 여부 결과를 출력하는 제8단계;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방향지시 감지방법.
  5. (삭제)
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