KR100902021B1 - 차량용 초음파 물체 감지 시스템 - Google Patents

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Abstract

물체 감지 여부에 대한 판단의 기준이 되는 기준 데이터의 튜닝이 가능한 디지털 타입의 초음파 물체 감지 시스템이 소개된다. 이 시스템은, 외부 마스터로부터의 명령에 따라 주차 보조 모드 또는 튜닝 모드를 실행하며, 튜닝 모드 실행 시, 센서부로부터 수신되는 반사파 신호 데이터를 메모리에 저장했다가 차량 통신을 통하여 외부 마스터로 송신하도록 구성된다.
초음파 센서, 튜닝, PAS

Description

차량용 초음파 물체 감지 시스템{Ultrasonic Obstacle Detection System for a Vehicle}
본 발명은 물체 감지 여부에 대한 판단의 기준이 되는 기준 데이터의 튜닝이 가능한 초음파 물체 감지 시스템에 관한 것이다.
초음파 물체 감지 시스템은 차량 후진 시 장애물이 접근하는 경우 이를 감지하여 경고음을 발생시키는 등 주차 보조에 이용되는데, 이러한 초음파 물체 감지 시스템은 아날로그 타입과 디지털 타입으로 구별될 수 있다.
상기 아날로그 타입의 시스템은 초음파를 발생시키는 초음파 센서와 이 초음파 센서로부터 수신되는 아날로그 반사파 신호를 토대로 물체 감지 여부를 판단하여 경고음을 발생시키는 등의 기능을 수행하는 PAS(Parking Assist System) 유니트가 각각 별개로 구성되어 있다.
위와 같은 아날로그 타입에 비해 최근 개발된 디지털 타입은, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, PAS 유니트과 센서의 기능이 원칩화되어 초음파 센서셀과 함께 실장된 구성으로 이루어져 있다. 이러한 디지털 타입의 초음파 물체 감지 시스템은 아날로그 타입에 비해 경량이며 노이즈 성능이 우수하다는 장점이 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 종래 디지털 타입의 초음파 물체 감지 시스템(10)의 물체 감지 과정을 살펴본다.
시스템(10)은, 크게 보아, 센서부(11)와 종래 PAS 유니트 기능이 원칩화된 PAS부(12)로 구성되며, 차량의 LIN 통신에 연결되어 있어 BCM(Body Control Module)으로부터 주차 보조 모드 실행 명령이 수신되면, PAS부(12)가 센서부(11)를 구동시킨다.
그리고, PAS부(12)는 센서부(11)로부터 반사파 신호 데이터(Rx)가 수신되면 이를 롬(미도시)에 저장된 기준 데이터(Ref)와 비교하여 반사파 신호를 발생시키는 대상물이 차량이 회피해야 하는 장애물인지의 여부를 판단하여 그 결과를 BCM에 송출하는 주차 보조 모드를 실행한다. 일례로서, 시스템은 도로턱이나 기타 범퍼 하단 높이 보다 높은 장애물을 감지할 수 있어야 하는데, 이를 위해 기준 데이터는 장애물들에 의해 발생되는 통상적인 범위의 반사파 신호 보다 낮은 값으로 설정된다. 한편, 시스템은 지면, 특히 도로의 거친 표면으로부터의 수신되는 반사파 신호는 무시하는데, 이를 위해 기준 데이터는 통상적인 범위의 지면 반사파 신호 레벨 보다 높게 설정된다. BCM은 시스템(10)에서 장애물 감지시 부저음을 울리거나 디스플레이상에 경고 영상을 발생시킨다.
그런데, 위와 같은 종래 디지털 타입의 초음파 물체 감지 시스템은, 도 1에서 보듯이, 반사파 신호(Rx) 입력 포트가 ASIC에 통합되어 있어 센서부(11)로부터의 반사파 신호 데이터를 얻을 수 없고, 이로 인해 기준 데이터(Ref)의 튜닝이 가능하지 않다는 문제점이 있다. 일례로서, 차량에 장착된 상태에서의 시스템 성능이 열악하여 시스템에 저장된 기준 데이터(Ref)를 해당 차량에 맞게 튜닝할 필요가 있는 경우, 차량 장착상태의 시스템으로부터 반사파 신호 데이터(Rx)를 얻을 수 없다면, 기준 데이터(Ref)를 어느 정도로 조절해야 하는지 알 수 없게 되고 만다.
한편, 도 1을 참조하면, 외부에서 접근 가능한 별도의 아날로그 포트를 시스템에 마련해둘 수 있겠으나, 이 경우, 이 아날로그 포트에 작업자가 접근할 수 있도록 시스템 장착 위치 주변의 차량 구조를 변경해야 할 뿐만 아니라 그리고 그러한 구조 변경이 용이하지 않다는 것에 문제가 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 기준 데이터의 튜닝이 가능한 차량용 초음파 물체 감지 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 초음파 물체 감지 시스템은, 초음파를 발생시켜 반사파 신호를 수신하는 센서부; 및 차량 통신에 연결되어 외부 마스터로부터의 명령에 따라 주차 보조 모드 또는 튜닝 모드를 실행하는 PAS부를 포함한다. PAS부는, 튜닝 모드 실행 시, 센서부로부터 수신되는 반사파 신호 데이터를 메모리에 저장했다가 차량 통신을 통하여 외부 마스터로 송신하도록 구성된다.
상기 PAS부는, 센서부로부터 수신된 상기 반사파 신호를 디지털 변환하는 AD 컨버터; 이 AD 컨버터에서 변환된 반사파 신호 데이터를 롬에 저장된 기준 데이터 와 비교하는 비교기; 외부 마스터의 명령에 따라 필요한 제어 기능을 수행하는 마이컴; 상기 반사파 신호 데이터 및 기준 데이터를 저장하는 메모리; 및 차량 통신과의 송수신을 위한 차량 통신 변환기;를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 PAS부의 마이컴은, 튜닝 모드 실행 시, AD 컨버터에서 상기 디지털 신호 데이터를 비교기를 거치지 않고 직접 메모리에 저장한 후 차량 통신 변환기를 통하여 외부 마스터로 송신한다.
상기 PAS부는, 튜닝 모드 실행 시, 상기 반사파 신호 데이터와 메모리에 저장된 기준 데이터를 외부 마스터로 송신한다.
상기 메모리는 반사파 신호 데이터를 저장하는 램과 기준데이터를 저장하는 롬을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 PAS부는 외부 마스터의 명령에 따라 외부 마스터로부터 입력되는 신규의 기준 데이터를 롬에 업데이트할 수 있도록 구성된다.
또한 바람직하게는, 상기 외부 마스터는 차량 모듈 제어용 제어 마스터와 이와 구별된 튜닝 마스터로 구성되며, 튜닝 마스터는 차량 통신모듈에 통신 연결 가능한 이동형 장치이다.
상기 PAS부는, 주차 보조 모드 실행 시, 센서부로부터 수신되는 반사파 신호 데이터를 기준 데이터와 비교하여 적어도 물체 감지 여부를 판단하고, 그 결과를 상기 제어 마스터로 송출할 수 있다.
상술한 바와 같은 차량용 초음파 물체 감지 시스템에 따르면, 차량 통신을 통하여 센서부의 반사파 신호 데이터와 시스템의 기준 데이터를 획득하여, 이들 데이터를 기초로 시스템의 기준 데이터를 용이하게 튜닝할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 초음파 물체 감지 시스템에 대하여 살펴본다.
설명에 앞서, 본 설명에서 언급되는 주차 보조 모드는, 시스템이 장애물을 감지하여 이의 접근을 경고하는 등 통상적인 범위 내에서 생각할 수 있는 주차 보조 기능을 수행하는 것을 말하는 것으로서, 이에 대한 더 자세한 설명은 필요 없을 것으로 판단되므로, 본 설명에서는 주로 튜닝 모드에 관하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 시스템(100)은 차량의 리어범퍼나 도어 측에 복수개 설치되며, 이들 시스템(100)은 차량 통신(LIN 통신을 포함한 제반의 통신 프로토콜)을 통해 연결되어 외부 마스터로부터의 명령에 따라 주차 보조 모드와 튜닝 모드를 수행하도록 구성된다. 시스템(100)은 외부 마스터의 제어를 받는 일종의 슬레이브라고 할 수 있는데, 주차 보조 모드는 BCM과 같은 차량 모듈 제어용 제어 마스터(200)의 명령에 따라 실행되며, 튜닝 모드는 제어 마스터(200)와는 별도의 튜닝 마스터(300)의 명령에 따라 실행된다. 한편, 본 설명에서는 시스템(100)과 외부 마스터를 구별하여 설명하나, 이 시스템은 외부 마스터를 포함하는 확장된 개념일 수 있다.
도 3을 참조하여 시스템(100)에 대하여 살펴본다. 시스템(100)은 센서부(110)와 PAS부(120)를 포함한다.
센서부(110)는 초음파를 발생하고 이의 반사파 신호를 수신하는 센서셀과, 수신된 반사파 신호를 증폭, 필터링 등을 하기 위한 회로를 갖는다. 너무도 당연하게, 이 회로는 PAS부(120)에 제공될 수도 있다. 이 센서부(110)는 PAS부(120)로부터의 명령에 따라 구동되며, 수신된 반사파 신호(아날로그 신호)는 원칩화(ASIC)된 PAS부(120)로 전송된다.
PAS부(120)는, 센서부(110)로부터 수신된 반사파 아날로그 신호(Rx)를 디지털 신호를 변환하는 AD컨버터(121)와, 디지털 변환된 반사파 신호를 메모리(124), 특히 롬에 저장된 기준 데이터와 비교하여 물체 감지 여부를 판단하는 비교기(122) 및 마이컴(123)을 구비한다. 마이컴(123)은 차량 내 LIN 통신을 통하여 외부 마스터와 통신을 하는데, 특히, 튜닝 마스터(300)는 시스템 튜닝 프로그램을 갖춘 이동형 장치로서, LIN 통신 모듈(LIN 통신 보드가 장착된 단말)의 USB 포트(또는 일반 통신 포트)에 연결된다.
한편, PAS부(120) 내에는 LIN 통신에 적합한 데이터 가공을 위한 LIN 변환기(125)가 마련된다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 시스템의 튜닝 모드의 실행에 대하여 살펴본다.
튜닝 모드의 실행은, 대상물을 시스템(100)으로부터 일정 거리에 배치시킨 후 시스템(100)을 구동시켜 얻어지는 반사파 신호와 해당 시스템의 기준 데이터를 획득하는 방식으로 이루어진다.
구체적으로 살펴보면, 차량에 설치된 복수 개의 시스템(100)은 LIN 통신 모듈(400)에 USB 케이블(500)로 연결된 튜닝 마스터(300)로부터의 제어 신호에 따라 튜닝 모드를 실행한다. 튜닝 마스터(300)를 통해 튜닝 모드 실행 지시가 LIN 통신을 통해 PAS부(120)의 LIN 변환기(125)에서 읽혀지면, 마이컴(123)은 센서부(110) 구동 신호(Tx)를 송출하고 이에 따라 센서부(110)가 초음파를 발생시킨다.
마이컴(123)은 센서부(110)로부터의 아날로그 반사파 신호가 AD 컨버터(121)에서 디지털 반사파 신호로 변환된 후, 비교기(122)를 거치지 않고 메모리(124), 특히 램에 직접 저장(도 4에서 점선으로 표시되어 있으며, 이는 곧 마이컴과 AD 컨버터는 서로간에 직접적인 데이터 송수신을 위하여 물리적인 연결관계를 갖는다는 것을 의미한다)되도록 한다. 센서부(110)로부터의 반사파 신호는 통상적으로 일정한 간격을 두고 수신되므로, 마이컴(123)은 미리 정해진 양의 반사파 신호 데이터를 램에 임시 저장해두었다가 LIN 통신을 통하여 튜닝 마스터(300)로 송출(도 4에서 점선으로 표시)한다. 한편, 마이컴(123)은 램에 저장된 반사파 신호 데이터와 롬에 저장된 기준 데이터를 송출한다.
시스템(100)으로부터 반사파 신호 데이터가 수집되면, 튜닝 마스터(300)는 수집된 반사파 신호 데이터를 저장하고 이를 해당 시스템의 기준 데이터와 비교하여, 필요에 따라 수정된 혹은 새로운 기준 데이터를 생성한다. 간략하게 말하자면, 시스템이 튜닝 대상물을 감지하여야 하는 경우라면 기준 데이터를 수집된 반사파 신호 데이터 레벨 보다 낮추어야 할 것이며, 그렇지 않은 경우라면 반대로 기준 데이터의 레벨을 높여야 할 것이다. 이러한 과정에서 얻어진 수정된, 혹은 새로운 기준 데이터는 기준 데이터 업데이트 명령과 함께 시스템(100)으로 송출되며, 시스템(100)은 롬에 저장된 기존의 기준 데이터를 새로운 기준 데이터로 업데이트한다.
한편, 튜닝 모드로부터 주차 보조 모드로의 전환은 도 3에서 보듯이 튜닝 마스터(300)로부터의 튜닝 모드 종료 신호에 의해 실행된다. 또한, 시스템의 전원(VBATT)이 오프된 경우에도 튜닝 모드에서 주차 보조 모드로 전환될 수 있으며, 이외에도 센서부(110)로부터의 신호가 없거나, LIN 통신 버스가 일정시간 이상 아이들 상태인 경우에도 튜닝 모드에서 주차 보조 모드로 전환될 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.
도 1은 종래의 초음파 물체 감지 시스템을 도시한 도면,
도 2는 통상적인 초음파 물체 감지 시스템의 물체 감지 과정을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 초음파 물체 감지 시스템에 대한 개념적 설명을 위한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 물체 감지 시스템의 개략적인 블록도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 물체 감지 시스템의 적용예를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10; 100: 초음파 물체 감지 장치 11, 110: 센서부
12, 120: PAS부 121: AD 컨버터
122: 비교기 123: 마이컴
124: 메모리 125: LIN 변환기
200: 제어 마스터 300: 튜닝 마스터
400: LIN 통신모듈 500: USB 케이블

Claims (8)

  1. 초음파를 발생시켜 반사파 신호를 수신하는 센서부(110); 및
    차량 통신에 연결되어 외부 마스터로부터의 신호에 따라 주차 보조 모드 또는 튜닝 모드를 실행하는 PAS부(120);를 포함하고, 여기서,
    상기 PAS부(120)는,
    제어 기능의 수행을 위한 마이컴(123);
    상기 센서부(110)로부터 수신된 반사파 신호를 디지털 변환하는 AD 컨버터(121);
    상기 AD 컨버터(121)에서 변환된 반사파 신호 데이터를 기준 데이터와 비교하는 비교기(122);
    상기 기준 데이터를 저장하는 메모리(124); 및
    상기 차량 통신을 통한 데이터 송수신을 위한 차량 통신 변환기(125);를 포함하며,
    상기 마이컴(123)은, 주차 보조 모드에서는 적어도 비교기(122)로부터의 수신 데이터를 기초로 장애물을 판별하며, 튜닝 모드에서는 AD 컨버터(121)에서 디지털 변환된 반사파 신호 데이터를 비교기(122)를 거치지 않고 직접 메모리(124)에 저장한 후 차량 통신 변환기(125)를 통하여 외부 마스터로 송신하는 것을 특징으로 하는 차량용 초음파 물체 감지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 PAS부(120)는, 튜닝 모드에서, 상기 메모리(124)에 저장된 기준 데이터를 외부 마스터로 송신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 초음파 물체 감지 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 PAS부(120)는, 외부 마스터의 명령에 따라 외부 마스터로부터 입력되는 신규의 기준 데이터를 메모리(124)에 업데이트할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 차량용 초음파 물체 감지 시스템.
  4. 초음파를 발생시켜 반사파 신호를 수신하는 센서부(110); 및
    차량 통신에 연결되어 외부 마스터로부터의 신호에 따라 주차 보조 모드 또는 튜닝 모드를 실행하되, 주차 보조 모드에서 적어도, 센서부(110)로부터 수신되는 반사파 신호를 메모리(124)에 저장된 기준 데이터와 비교하여 장애물을 판별하는 PAS부(120);를 포함하며, 여기서,
    상기 PAS부(120)는, 튜닝 모드에서, 센서부(110)로부터 수신되는 반사파 신호 데이터를 메모리(124)에 저장하며, 메모리(124) 저장된 상기 반사파 신호 데이터와 상기 기준 데이터를 차량 통신을 통하여 외부 마스터로 송신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 초음파 물체 감지 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 메모리(124)는, 상기 반사파 신호 데이터를 저장하는 램과, 상기 기준 데이터를 저장하는 롬을 포함하며,
    상기 PAS부(120)는, 외부 마스터의 명령에 따라 외부 마스터로부터 입력되는 신규의 기준 데이터를 롬에 업데이트할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 차량용 초음파 물체 감지 시스템.
  6. 초음파를 발생시켜 반사파 신호를 수신하는 센서부(110);
    차량 모듈 제어용 제어 마스터(200)와 이와 구별된 튜닝 마스터(300)를 포함하는 외부 마스터; 및
    차량 통신에 연결되어 상기 제어 마스터(200)로부터의 신호에 따라 센서부(110)로부터 수신되는 반사파 신호 데이터를 기준 데이터와 비교하여 주차 보조 모드를 실행하며, 상기 튜닝 마스터(300)로부터의 신호에 따라 튜닝 모드를 실행하되, 튜닝 모드 실행 시, 센서부(110)로부터 수신되는 반사파 신호 데이터를 메모리(124)에 저장했다가 차량 통신을 통하여 튜닝 마스터(300)로 송신하도록 구성된 PAS부(120);를 포함하며,
    상기 튜닝 마스터(300)는 차량 통신에 연결 가능한 이동형 장치인 것을 특징으로 하는 차량용 초음파 물체 감지 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 메모리(124)는, 상기 반사파 신호 데이터를 저장하는 램과, 상기 기준 데이터를 저장하는 롬을 포함하며,
    상기 PAS부(120)는, 외부 마스터의 명령에 따라 외부 마스터로부터 입력되는 신규의 기준 데이터를 롬에 업데이트할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 차량용 초음파 물체 감지 시스템.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서, 상기 PAS부(120)는,
    상기 메모리(124);
    제어 기능의 수행을 위한 마이컴(123);
    상기 센서부(110)로부터 수신된 반사파 신호를 디지털 변환하는 AD 컨버터(121);
    상기 AD 컨버터(121)에서 변환된 반사파 신호 데이터를 기준 데이터와 비교하는 비교기(122);
    상기 차량 통신을 통한 데이터 송수신을 위한 차량 통신 변환기(125);를 포함하며,
    상기 마이컴(123)은, 주차 보조 모드에서는 적어도 비교기(122)로부터의 수신 데이터를 기초로 장애물을 판별하며, 튜닝 모드에서는 AD 컨버터(121)에서 디지털 변환된 반사파 신호 데이터를 비교기(122)를 거치지 않고 직접 메모리(124)에 저장한 후 차량 통신 변환기(125)를 통하여 튜닝 마스터(300)로 송신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 초음파 물체 감지 시스템.
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