KR100784600B1 - 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 및 방법 - Google Patents

전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 차량 후방 범퍼에 부착된 송수신 안테나; 후진시 차량에 장애물이 탐지되면 송수신 안테나로부터 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수 또는 파장이 변하는 신호를 입력받아, 잡음을 필터링하고 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 범퍼 외부 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치의 1배, 2배, 4배 이상 되는 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone의 필드 영역에 따라 제어, 판단, 경보음 발생을 제어하는 시스템 모듈; 및 장애물이 감지된 필드 영역에 따라 각기 다른 경보음을 발생하는 부저를 포함한다. 따라서, 차량 후진 또는 주차시 차량 후방의 전자기장이 형성된 Zone에 따라 장애물을 감지하여 각기 다른 경보음을 발생하여 접촉사고를 방지하는 효과가 있다.
차량, 후방, 장애물, 감지

Description

전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting a hindrance of the rear field of cars by using electro-magnetic field}
도 1a는 종래의 차량의 후방 장애물 감지 및 표시장치의 구성도.
도 1b는 도 1a의 차량의 후방 장애물 감지를 위한 초음파 센서의 설치 위치를 표시한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지장치 개념도.
도 3a는 도 2의 차량 후방에 부착되는 송수신 안테나 모듈 구조도.
도 3b는 hole size가 각각 다른 대칭형 구조의 송수신 안테나 PCB 방사 패턴 구조를 설명한 도면.
도 3c는 시스템 모듈 내 PCB 방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈과 Oscillator/카운터 IC가 연결된 회로도.
도 4는 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치의 구성도.
도 5는 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 방법을 설명한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 송수신 안테나 20: 시스템 모듈
21: PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈
22: Oscillator 또는 카운터IC 23: 발진회로(10MHz)
24: 마이컴 컨트롤러 25: 전원부
26: 접지부(GND) 30: 부저(Buzzer)
100: 자동차
본 발명은 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 차량 후방에 송수신 안테나를 장착하여 전자기장의 원리를 이용하여 후진시 차량 후방에 장애물이 탐지되면 전자기장의 파장 및 주파수 변하게 되는데 후방 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부와 외부의 주파수 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치에 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone에 따라 각기 다른 경보음을 발생하여 접촉사고를 방지하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 차량의 후방 장애물 감지 및 표시장치는 차량 후진시 또는 주차시 차량 후방의 장애물을 감지하기 위해 차량 후방에 설치된 초음파 센서를 작동하여 초음파를 발사하고 반사되는 초음파를 수신하여 차량 후방 장애물의 접근 방향과 접근 거리를 판단하여 장애물이 일정거리 이내에 접근하면 운전자에게 장애물 표시수단과 경보음을 발생하여 운전자에게 주의시켜 각종 접촉사고를 방지하기 위해 사용된다.
도 1a를 참조하면, 종래의 차량의 후방 장애물 감지 및 표시장치는 후방 장애물 감지를 위한 초음파센서의 설치 위치를 도 1b에 도시된 바와 같이 차량 후방의 좌ㆍ우측의 장애물을 각각 감지할 수 있도록 각각 차량의 후면 모서리에 설치하여 차체의 후면 좌측 모서리에 설치된 제 1 초음파센서와 차체의 후면 우측 모서리에 설치된 제 2 초음파센서를 포함하는 다수의 초음파센서(10)와, 상기 제 1 초음파센서의 장애물 감지 여부를 표시하는 제 1 발광소자 및 상기 제 2 초음파센서의 장애물 감지 여부를 표시하는 제 2 발광소자로 구성되고 룸미러(20)에 설치된 다수의 발광소자(21∼27)와, 작동개시수단(30), 및 제어수단(40)을 포함한다.
상기 다수의 초음파센서(10)는 소정의 초음파를 발사하여 차량 후방의 교통 정보를 확인하여 접근중인 장애물을 감지하고 그에 대응되는 신호를 출력하도록 구성되어 있고, 다수의 발광소자(21∼27)는 차량의 룸미러(20)에 설치되고 소정의 제어신호에 따라 상기 다수의 초음파센서(10)에 인지된 후방 도로의 장애물에 대한 교통정보를 각각 표시하도록 구성되어 있다.
상기 작동개시수단(30)은 상기 초음파센서(10)의 작동을 개시하는 명령을 입 력받고 그에 대응되는 작동개시신호를 출력하도록 구성되어 있다. 즉, 상기 작동개시수단(30)은 차량주행 중 초음파센서(10)가 불필요하게 작동되어 운전자의 혼란을 주는 것을 방지하기 위함이고, 운전자가 원할 때, 즉 작동개시수단(30)의 소정 스위치를 온시킬 때만 초음파센서(10)가 작동되는 것이 바람직하다.
상기 제어수단(40)은 상기 작동개시수단(30)의 작동개시 명령에 따라 초음파를 발진하고, 상기 다수의 초음파센서(10)로부터 송·수신된 초음파를 신호처리한 후 접근중인 이동물체의 유무와 장애물의 접근방향 및 접근거리를 판단하고, 그에 대응되는 제어신호를 출력하여 상기 다수의 발광소자(21∼27)의 작동을 각각 제어한다. 즉, 상기 제어수단(40)은 다수의 초음파센서(10)가 소정의 초음파를 일정시간 간격으로 송신하도록 제어하고, 상기 다수의 초음파센서(10)에서 처음 송신된 초음파가 이동물체에 반사되어 수신되는 시간을 기억한 후, 두 번째 송신된 초음파가 이동물체에 반사되어 수신되는 시간을 상기 처음에 기억한 반사파의 수신시간과 비교하여 계산하면, 접근중인 이동물체의 유무와 거리를 알 수 있다. 또한, 다수의 초음파센서(11,15)의 출력신호 중 그 유무를 확인하면, 접근중인 장애물의 출현 방향(좌측 또는 우측 후방)을 간단하게 알 수 있다.
즉, 상기 차량의 후면 좌측에 설치된 제 1 초음파센서(11)에 장애물이 감지되면 소정의 제어신호에 따라 룸미러(20)의 좌측에 설치된 발광소자(23)를 점멸시키고, 상기 제 1 초음파센서(11)에 장애물이 감지되지 않으면 룸미러(20)의 좌측에 설치된 또다른 발광소자(21)를 점멸시킨다. 운전자가 상기 장애물의 출현 여부를 쉽게 알 수 있도록 상기 다수의 발광소자(21,23)의 발광빛을 서로 다르게 구현하는 데 예를 들면, 차량 후방에 장애물이 출현하면 빨간빛의 발광소자(23)를 점멸하고, 장애물이 출현하지 않는 양호한 상태이면 파란빛의 발광소자(21)를 점멸시킨다.
또한, 상기 차량의 후면 우측에 설치된 제 2 초음파센서(15)에 장애물이 감지되면 소정의 제어신호에 따라 룸미러(20)의 우측에 설치된 발광소자(27)를 점멸시키고, 상기 제 2 초음파센서(15)에 장애물이 감지되지 않으면 룸미러(20)의 우측에 설치된 또다른 발광소자(25)를 점멸시킨다. 운전자가 상기 장애물의 출현 여부를 쉽게 알 수 있도록 상기 다수의 발광소자(25,27)의 발광빛을 서로 다르게 구현하는 것이 바람직하고 예를들면, 장애물 출현시는 빨간빛의 발광소자(27)를 점멸하고, 장애물이 출현하지 않는 양호한 상태이면 파란빛의 발광소자(25)를 점멸시킨다. 따라서, 상기 다수의 발광소자(21∼27)를 차량의 룸미러(20)에 설치함으로써, 주행 중 차선을 변경할 때나 차량 후진시, 주차시킬 때 운전자는 항상 룸미러(20)를 주시하게 되므로 차량의 후방 교통정보를 쉽게 인지할 수 있다.
그러나, 종래의 초음파 센서를 이용한 차량 후방 장애물 감지 및 주차 보조 시스템은 많이 사용화되어 널리 이용되는데 구현하는 방법마다 성능이나 감지 영역이 다르고 그에 따른 문제점도 많이 내포하고 있다(ex. 초음파 센서 모듈이 장애물에 가까이 있을 때(30cm 이하), 근거리에서 주차장에 진입하는 경우).
따라서, 특히 초음파 센서의 여진 시간에 따라 탐지하는 거리가 10cm~20cm 차이가 나기 때문에 여진 시간을 효율적으로 컨트롤해야만 하는 문제점과 차량의 후방 범퍼에 구멍을 뚫어야 하는 불편함이 있으며, 안개, 눈, 비, 이물질, 차량 소음에 오작동을 자주 하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 차량 후방에 송수신 안테나를 장착하여 전자기장의 원리를 이용하여 후진시 차량 후방에 장애물이 탐지되면 전자기장의 파장 및 주파수 변하게 되는데 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부의 주파수와 범퍼 외부의 주파수 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치의 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 각각 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone을 설정하여 차량 후방의 장애물 감지 영역에 따라 각기 다른 경보음을 발생하여 접촉사고를 방지하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 차량용 후방 장애물 감지 장치를 수행하는데 특히 적합한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량용 후방 장애물 감지 시스템에 있어서: 전자기장의 원리를 이용하여 차량 후방에 장애물을 탐지하기 위해 차량 후방 범퍼에 부착된 송수신 안테나(10); 후진시 차량 후방에 상기 장애물이 탐지되면 상기 송수신 안테나(10)로부터 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주 파수 또는 파장이 변하는 신호를 입력받아, 잡음을 필터링하고 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부의 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 범퍼 외부의 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치(Reference)의 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone을 설정하여 상기 장애물이 감지되는 필드 영역에 따라 제어, 판단, 경보음 발생을 제어하는 시스템 모듈(20); 및 상기 장애물이 감지된 상기 필드 영역에 따라 각기 다른 상기 경보음을 발생하는 부저(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치를 제공한다.
상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치에 있어서, 차량 후방 범퍼에 부착된 송수신안테나와 연결고리 구조로 연결된 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈을 포함하는 시스템 모듈내의 마이컴 초기화(S1)와 시스템 초기화(S2) 후, 시스템 모듈의 자기진단(Self Diagnosis)을 체크하여 불량이면 System Fail경보음을 발생하고 시스템은 Disabled되는 단계(S4-S5); 상기 자기진단이 정상이면 정상음을 발생하고(S6) 상기 송수신 안테나로부터 데이터를 수신하여(S7) 주파수를 측정하고(S8) 초기 기준치(Initial Reference)를 설정하는 단계(S9); 상기 시스템 모듈의 마이컴의 Main 루틴이 동작하여(S10) 상기 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)에서 송수신안테나 모듈 데이터를 수신하고(S11) 주파수(a)를 측정하는 단계(S12); 초기 기준치(Reference) 주파수와 측정된 주파수(a)를 비교하여 차량 후방의 전자기장이 형성되는 zone에 장애물을 감지하여, 상기 장애물이 없으면 경보음을 발생하지 않고, 상기 장애물이 존재하면 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치의 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone을 설정하여 장애물이 감지되는 필드 영역에 따라 마이컴 제어에 따라 부저를 통해 해당 경보음을 발생하는 주파수 비교 및 장애물 감지 단계; 및 일정 대기 시간 주기로 상기 마이컴의 Main루틴을 반복 수행하여 차량 후방의 장애물을 감지하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 개념도이다.
차량 후방 범퍼 부착형/접착식 송수신 안테나(10)와, 연결고리 구조로 된 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)을 포함하는 시스템 모듈(20)과, 부저(30)를 장착하여 후진시 전자기장이 형성되는 zone에 차량 후방에 장애물이 탐지되면 주파수가 높아지고 파장이 짧아지게 되는데 이러한 물리학적인 원리를 이용하여 상기 시스템 모듈(20)에서 제어하여 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부의 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 범퍼 외부의 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여 전자기장의 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치(Reference)에 대해 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone을 설정하여 감지된 필드 영역(field Zone)에 따라 부저(buzzer)(30)를 통해 각기 다른 경보음(연속음, 4Hz, 8Hz)을 발생하여 운전자의 주의를 유도하여 차량 후방 장애물과의 접촉사고를 방지하기 위한 장치이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치는 전자기장의 원리를 이용하여 차량 후방에 장애물을 탐지하기 위해 차량 후방 범퍼에 설치된 송수신 안테나(10); 후진시 차량 후방에 전자기장이 형성되는 zone에 상기 장애물이 탐지되면 주파수가 높아지고 파장이 짧아지므로 상기 송수신 안테나(10)로부터 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수 또는 파장이 변하는 신호를 입력받아, 잡음을 필터링하고(Noise Filtering) 차량 후방의 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부의 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 범퍼 외부의 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치(Reference)에 대해 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone의 필드 영역(field zone)에 따라 제어, 판단, 경보음 발생을 제어하는 시스템 모듈(20); 및 상기 시스템 모듈(20)의 제어 따라 차량 후방 장애물이 감지된 3가지 상기 필드 영역에 따라 각기 다른 경보음(예, 연속음, 4Hz, 8Hz)을 발생하는 부저(Buzzer)(30)로 구성된다.
이때, 최초 상기 시스템 모듈(20)의 ON시 차량 후방 범퍼에 부착된 상기 송수신 안테나(10)로부터 파장을 인식하여 파장의 변화에 따라 차량 후방의 장애물을 감지한다.
상기 시스템 모듈(20)은 차량의 후방 범퍼 부착형/접착식 상기 송수신 안테나(10)와 연결고리 구조로 연결되고, 상기 송수신 안테나(10)에 차량 후방 필드(Rear Field) 영역에서 원할히 전자기파를 송수신하도록 상기 필드 영역(field zone) 형성을 위해 hole size가 각기 다른 대칭형 구조로 연결된 기하학적인 PCB 방사패턴 구조로 형성되며, 차량 후방에 상기 장애물이 탐지되면 상기 송수신 안테나(10)로부터 상기 장애물 위치에 따른 주파수 또는 파장이 변하는 신호를 입력받는 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)과, 상기 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)을 거쳐 잡음이 필터링되어 상기 잡음이 제거된 주파수 또는 파장 신호를 입력받아 실시간으로 전자기장 차량 후방 필드(Rear Field)에서 상기 장애물의 위치에 따른 주파수를 카운팅하여 실시간 주파수 변화된 신호를 제공하는 Oscillator 또는 카운터IC(22); 일정한 발진 주파수를 제공하는 발진회로(10MHz)(23); 상기 Oscillator 또는 카운터IC(22)로부터 상기 실시간 주파수 변화된 신호를 입력받아 상기 범퍼 내부의 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 상기 범퍼 외부의 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여, 상기 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치(Reference)에 대해 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone의 장애물이 감지되는 필드 영역에 따라 각기 다른 경보음을 발생하도록 제어하는 마이컴 컨트롤러(24)와, 상기 시스템 모듈(20)에 소정의 전원(12v, 5v)을 공급하는 전원부(25)와, 상기 시스템 모듈(20)이 접지(GND)를 위한 접지부(26)를 포함한다.
본 발명의 핵심은 송수신 안테나 모듈 설계인데 필름 타입(film type)에 전류가 흐르는 구리선을 도 3a에 도시된 바와 같이 PCB 방사 패턴 구조로 형성하여 차량 후방 범퍼 안에 부착이 가능한 테이프 형태로 설계를 한다.
도 3a를 참조하면, 차량 후방 범퍼에 부착되는 상기 송수신 안테나(10) 모듈 구조는 필름 타입(film type)의 알루미늄 재질 또는 구리 소재를 사용하여 도 3b의 연결 고리형 구조의 기하학적 패턴을 가진 필름 형태의 구리선을 연결한 차량 후방 범퍼의 금속체와 절연성을 가진 범퍼 부착형 또는 접착식 안테나 구조로 되어있다.
도 3b를 참조하면, 상기 시스템 모듈(20) 내의 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)은 hole size가 각각 다른 대칭형 구조의 송수신 안테나의 PCB 방사 패턴 구조로 되어 있으며, 차량의 후방 범퍼측 상기 송수신 안테나(10)와 연결되고, hole size가 각기 다른 대칭형 구조로 연결된 기하학적인 PCB 방사패턴 구조를 가지므로 전자기파의 Near Field 영역을 원할히 송수신할 수 있다.
상기 송수신 안테나(10)에 전자기파를 송수신하도록 차량 후방의 필드 영역(field zone) 형성을 위해 좌측은 촘촘하게 자계가 형성되도록 기준치보다 작은 다수의 hole에 납땜되고 우측은 듬성듬성 자계가 형성되도록 기준치보다 큰 다수의 hole에 납땜된다.
도 3c는 상기 시스템 모듈(20) 내 PCB 방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈과 Oscillator/카운터 IC(22)가 연결된 회로도이다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 송수신 안테나(10)는 연결 고리 구조로 상기 시스템 모듈(20) 내의 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)과 연결되고, 상기 시스템 모듈(20)내에서 상기 송수신 안테나(10)와 연결되는 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)은 Oscillator 및 Counter IC를 이용하여 실시간 주파수 변화를 상기 마이컴 컨트롤러(20)에 보낸다. 상기 마이컴 컨트롤러(20)는 상 기 주파수 변화를 이용, 물리적으로 전자기장이 형성되는 zone에 차량 후방(Rear Field)에서 장애물의 위치에 따른 주파수를 카운팅하여 범퍼 내부에서의 주파수, 예로 1/f, 1/2f, 1/4f와 범퍼 외부의 주파수 1f, 2f, 4f 변화(실측 주파수는 실험에서 데이터를 추출해야 함)를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치(이하, Reference라고 한다)에 대해 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 각각 Pre-Warning Zone, Collision Zone, Warning Zone에 따라 해당하는 각기 다른 경보음(예, 연속음, 4Hz, 8Hz)을 발생한다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 방법을 설명한 흐름도이다.
전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치에서, 차량 후방 범퍼에 부착된 상기 송수신안테나(10)와 연결고리 구조로 연결된 상기 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)을 포함하는 상기 시스템 모듈(20) 내의 마이컴 초기화(단계 S1)와 시스템 초기화(단계 S2) 후 자기진단을 체크하여 불량이면(Self Diagnosis Fail)(단계 S3) System Fail 경보음을 발생하고(단계 S4) 상기 시스템 모듈은 동작이 정지된다(System Disabled)(단계 S5).
상기 시스템 모듈(20)의 상기 자기진단이 정상이면 정상음을 발생하고(단계 S6) 차량 후방 범퍼에 부착된 송수신 안테나(10)로부터 데이터를 수신하여(단계 S7) 주파수를 측정하고(단계 S8) 초기 기준치를 설정한(Initial Reference setting)(단계 S9) 후, 상기 시스템 모듈(20)의 마이컴의 Main 루틴이 동작하여(단계 S10) 상기 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)에서 송수신안테나 모듈 데이터를 수신하고(단계 S11) 주파수(a)를 측정한다(단계 S12).
상기 기준치(Reference) 주파수와 상기 측정된 주파수(a)를 비교하여 Reference < a 조건 이면(단계 S13) 차량 후방의 전자기장이 형성되는 zone에 장애물이 없으므로 경보음이 발생하지 않고(No Sound)(단계 S14),
a ≤ Reference ≤ 2a 조건 이면 차량 후방에 감지된 장애물이 Pre-Warning Zone에 감지되어 마이컴 컨트롤러(24)의 제어에 의해 부저(30)를 통해 해당하는 경보음을 발생하고(단계 S15, S16),
2a < Reference ≤ 4a 조건 이면 상기 차량 후방에 감지된 장애물이 Warning Zone에 감지되어 해당하는 경보음을 발생하며(단계 S17, S18),
Reference > 4a 조건 이면 상기 차량 후방에 감지된 장애물이 Collision Zone에 감지되어 해당하는 경보음을 발생한(단계 S19) 후, 일정 대기시간(50msec)이 경과했는지를 체크하여(단계 S20) 일정 대기 시간(50msec) 주기로 상기 마이컴의 Main루틴을 반복 수행하여 차량 후방의 장애물을 감지한다.
부연하여 설명하면, 차량 후방의 전자기장의 영역을 극대화하기 위해 상기 송수신 안테나(10)로부터 기하학적 PCB 방사패턴 구조의 송수신안테나 모듈(21)로 유도되는 전자기장이 형성되는 Zone(Near Field)에 차량 후방에 장애물이 접근하면 주파수가 높아지고 파장이 짧아져서 장애물 위치를 탐지하게 되는데 정확한 거리는 계산이 안되지만 실험에서 통계적으로 추출한 데이터를 가지고 각각 장애물 위치에 따른 주파수 변화를 계산할 수가 있다. 그러나, 본 발명에 따른 전자기장을 이용한 차량 후방의 장애물 탐지 방법은 차량의 환경 상태에 따라 각기 주파수가 다르기 때문에 최초 데이터를 상기 초기 기준치(Reference) 값으로 하여 그의 변화폭에 따라 거리를 산출함으로써 차량의 환경(RV, 승용차, 승합차)에 따른 문제점을 최소화하여 처리한다. 하지만, 이런 요인에 의해 발생하는 문제는 초음파/레이더처럼 정확한 거리 계산이 아니기 때문에 OEM 방식이 아니고 향후 시장(After market)에서 편의 장치로 사용될 수 있다. 또한, 차량 고정과 물체 고정일 경우는 도플러 효과 방식을 이용하기 때문에 감지가 불가능하다. 그러나, 초음파에서 문제되는 여진에 의한 감지거리가 30cm이하 미감지 부분이나 안개, 눈, 비에 대한 환경에 오작동이 없어서 그리고 범퍼에 구멍을 안 뚫기 때문에 장점이 상당히 많다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 및 방법은 차량 후방에 송수신 안테나를 장착하여 전자기장의 원리를 이용하여 후진시 차량 후방에 전자기장이 형성되는 zone에 장애물이 탐지되면 전자기장의 파장 및 주파수 변하게 되는데 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부와 외부의 주파수 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치에 대해 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone을 설정하여 차량 후방 장애물이 감지되는 영역에 따라 해당하는 각기 다른 경보음을 발생하여 운전자에게 주의를 경보시켜 차량 후진 또는 주차시 발생되는 각 종 접촉사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 차량용 후방 장애물 감지 시스템에 있어서:
    전자기장의 원리를 이용하여 차량 후방에 장애물을 탐지하기 위해 차량 후방 범퍼에 부착되되, 필름 형태(film type)의 알루미늄 소자 또는 필름 형태의 구리 소재를 사용하여 연결 고리형 구조의 기하학적 PCB 방사 패턴을 형성하여 필름 형태에 전류가 흐르는 구리선을 연결한 범퍼의 금속체와 절연성을 가진 범퍼 부착형 또는 접착식 안테나 구조로 형성되는 송수신 안테나(10);
    후진시 차량 후방에 상기 장애물이 탐지되면 상기 송수신 안테나(10)로부터 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수 또는 파장이 변하는 신호를 입력받아, 잡음을 필터링하고 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부의 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 범퍼 외부의 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치(Reference)의 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone을 설정하여 상기 장애물이 감지되는 필드 영역에 따라 제어, 판단, 경보음 발생을 제어하는 시스템 모듈(20); 및
    상기 장애물이 감지된 상기 필드 영역에 따라 각기 다른 상기 경보음을 발생하는 부저(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 모듈(20)은
    차량의 후방 범퍼에 부착된 상기 송수신 안테나(10)와 연결고리 구조로 연결되고, 상기 송수신 안테나(10)에 차량 후방 필드(Near Field) 영역에서 원할히 전자기파를 송수신하도록 상기 필드 영역(field zone) 형성을 위해 hole size가 각기 다른 대칭형 구조로 연결된 기하학적인 PCB 방사패턴 구조로 형성되며, 차량 후방에 상기 장애물이 탐지되면 상기 송수신 안테나(10)로부터 상기 장애물 위치에 따른 주파수 또는 파장이 변하는 신호를 입력받는 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21);
    상기 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)를 거쳐 잡음을 필터링하고 잡음이 제거된 주파수 또는 파장 신호를 입력받아 실시간으로 전자기장이 형성되는 차량 후방 필드(Near Field)에서 상기 장애물의 위치에 따른 주파수를 카운팅하여 실시간 주파수 변화된 신호를 제공하는 Oscillator 또는 카운터IC(22);
    일정한 발진 주파수를 제공하는 발진회로(10MHz)(23);
    상기 Oscillator 또는 카운터IC(22)로부터 상기 실시간 주파수 변화된 신호를 입력받아 상기 범퍼 내부의 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 상기 범퍼 외부의 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여, 상기 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 상기 초기 기준치(Reference)에 대해 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone의 장애물이 감지되는 필드 영역에 따라 각기 다른 경보음을 발생하도록 제어하는 마이컴 컨트롤러(24);
    상기 시스템 모듈(20)에 소정의 전원을 공급하는 전원부(25); 및
    상기 시스템 모듈(20)이 접지(GND)를 위한 접지부(26)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치.
  4. 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 방법에 있어서,
    차량 후방 범퍼에 부착된 송수신안테나와 연결고리 구조로 연결된 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈을 포함하는 시스템 모듈내의 마이컴 초기화(S1)와 시스템 초기화(S2) 후, 시스템 모듈의 자기진단(Self Diagnosis)을 체크하여 불량이면 System Fail경보음을 발생하고 시스템은 Disabled되는 단계(S4-S5);
    상기 자기진단이 정상이면 정상음을 발생하고(S6) 상기 송수신 안테나로부터 데이터를 수신하여(S7) 주파수를 측정하고(S8) 초기 기준치(Initial Reference)를 설정하는 단계(S9);
    상기 시스템 모듈의 마이컴의 Main 루틴이 동작하여(S10) 상기 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)에서 송수신안테나 모듈 데이터를 수신하고(S11) 주파수(a)를 측정하는 단계(S12);
    초기 기준치(Reference) 주파수와 측정된 주파수(a)를 비교하여 차량 후방의 전자기장이 형성되는 zone에 장애물을 감지하여, 상기 장애물이 없으면 경보음을 발생하지 않고, 상기 장애물이 존재하면 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치의 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone의 필드 영역에 따라 마이컴 제어에 따라 부저를 통해 해당 경보음을 발생하는 주파수 비교 및 장애물 감지 단계; 및
    일정 대기 시간 주기로 상기 마이컴의 Main루틴을 반복 수행하여 차량 후방의 장애물을 감지하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 주파수 비교 및 장애물 감지 단계는
    상기 기준치(Reference) 주파수와 상기 측정된 주파수(a)를 비교하여 Reference < a 조건 이면(S13) 차량 후방의 전자기장이 형성되는 zone에 장애물이 없으므로 경보음이 발생하지 않는(No Sound) 단계(S14);
    a ≤ Reference ≤ 2a 조건 이면, 차량 후방에 감지된 장애물이 상기 Pre-Warning Zone에 감지되어 상기 마이컴의 제어에 따라 상기 부저를 통해 해당하는 경보음을 발생하는 단계(S15, S16);
    2a < Reference ≤ 4a 조건 이면, 상기 차량 후방에 감지된 장애물이 상기 Warning Zone에 감지되어 해당하는 경보음을 발생하는 단계(S17, S18); 및
    Reference > 4a 조건 이면, 상기 차량 후방에 감지된 장애물이 상기 Collision Zone에 감지되어 해당하는 경보음을 발생하는 단계(S19)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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