KR100946865B1 - 지피에스 위성과 레이더에 의한 차량충돌 예방방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GPS위성을 이용한 차량충돌 예방방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 1차적으로 GPS위성을 이용하여 자차의 위치와 속도에 대한 모든 정보가 데이터화된 상태에서 2차적으로 자차에 설치되는 본원발명의 단말기로부터 레이더가 송신되어져 주변상황(전방차량의 속도 및 장애물과의 거리 등)에 대한 이동속도 또는 위치파악 등과 같은 정보를 전달받아 운전자에게 전달하여 운전자에게 주변상황에 대한 차간거리와 돌발사고 등의 위험요소를 사전에 알려줌으로써 안전운전에 만전을 기할 수 있는 매우 우수한 발명이다.

또한, 상기 정보전달단계를 운전자의 운전습관이나 실력 등에 비례하여 그 설정치를 지정함으로써 충돌하기 이전에 미리 주의경보단계와 위험경보단계 등으로 구분하여 운전자에게 전달함으로써 보다 안정적인 운전이 실시가능한 것이다.

한편, 기존에 출시된 차량에도 본원발명이 설치가능하여 시장성의 확보가 용이하며 그에 따른 경제적 상승의 효과가 기대되고, 자차의 운행정보 비교분석에 따라 전방의 각종 위험상황을 감지하여 운전자의 안전운전을 제공하며, 특히 기상상태의 악화 등에 따라 도로상태가 좋지 않은 경우에도 타차량과의 차간거리의 확보가 용이하여 부주의에 의한 추돌사고를 예방가능한 효과를 제공한다.

Description

지피에스 위성과 레이더에 의한 차량충돌 예방방법{The Method of vehicle collision prevention by GPS satellites and radar}

도 1은 본 발명의 전체 블럭도

도 2는 본 발명의 동작상태를 도시한 순서도

도 3은 본 발명의 작동예시도

<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>

10-전방차량(장애물) 11-송신고주파부(레이더파)

12-신호변조부(레이더 신호변조부) 13-수신고주파부(반사파)

14-수신신호 처리부 20-GPS위성

21-GPS수신 고주파부 22-GPS신호 처리부

30-마이크로 컴퓨터부 31-메모리부

32-클럭부 33-키 입력부

34-경고신호음발생부 35-디스플레이부

본 발명은 주변상황과의 위험요소로부터 자차의 안전을 향상시키기 위하여 제안되어진 GPS위성을 이용한 차량충돌 예방방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 1차적으로 GPS위성을 이용하여 자차의 운행정보를 비교분석한 후 자차에 대한 모든 정보가 데이터화된 상태에서 2차적으로 자차에 설치되는 본원발명의 단말기로부터 레이더가 송신되어져 주변상황(전방차량의 속도 및 장애물과의 거리 등)에 대한 이동속도 또는 위치파악 등과 같은 정보를 전달받아 운전자에게 전달함으로써 운전자에게 주변상황에 대한 차간거리와 돌발사고 등의 위험요소를 사전에 알려줌으로써 안전운전에 만전을 기할 수 있는 매우 우수한 발명이다.

즉 GPS위성을 이용하여 자차에 대한 위도, 경도, 고도 등의 방위정보를 파악하고 그에 따른 자차의 이동속도를 데이터화 시킨 후, 주행중인 전방차량(전방은 물론 후방이나 측방 차량에도 레이더를 송수신 가능함)에 레이더를 송신하고 그에 따라 반사된 반사파를 수신하여 자차의 속도를 기준으로 하여 상기 전방차량의 속도를 파악하는 것이다.

이에 따라 자차와 전방차량간의 차간거리도 간단히 비교산출 가능한 것이다.

또한, 상기 차간거리에 따라 운전자가 사전에 설정된 설정치를 기준으로 디스플레이 해주게 되는 것이다.

이에 따라 설정치의 기준별로 주의경보단계와 위험경보단계가 일정수준을 통과시 자동으로 운전자에게 알려주되, 상기 고지 방식은 음성으로 진행되는 것이 바람직하다.

이에 더하여 공사나 각종 교통사고와 같이 이동하지 않는 물체에도 자차로부터 송신되는 레이더파를 이용하여 비교분석가능함으로써 도로상에서 발생가능한 모 든 사고의 위험요소를 자차의 운전자에게 알려주게 된다.

그에 따라 자차의 전방 위험상황을 사전에 자차에 장착된 단말기를 통하여 검출함으로써 전방에서 발생가능한 모든 위험상황을 감지하여보다 안전한 운전을 보조하게 되는 것이다.

상기와 같이 발명되는 단말기는 이전에 출시된 모든 차량에 장착하여 사용할 수 있는 것으로서 차량의 내부 전면에 간단히 설치할 수 있도록 제작되었으며, 상기 단말기에 부착된 레이더 장치에서 차량 전방의 물체를 감지하고 물체와의 거리와 물체의 이동 속도를 측정하여 측정된 데이터를 GPS위성으로부터 받은 데이터를 기준으로 분석하여 자차의 이동속도와 앞차의 속도, 상대거리를 비교 분석하여 전방 상황을 종합 인식하게 된다.

이에 따라 상기 정보를 운전자에게 실시간으로 디스플레이해주고 자차의 운행 속도에 따른 위험상황을 경보해줘서 운전자의 안전운전을 유도하여 운전중 발생가능한 사고를 사전에 예방할 수 있도록 한 것이다.

주지되는 바와 같이 종래에는 대부분 주행하는 차들과의 거리를 육안으로 측정하여 운전자가 판단함으로써 상기와 같이 육안으로 판단하게 되는 경우 기상이 정상적일 경우에는 큰 무리가 없으나 눈이나 비가 많이 오거나 안개가 끼게 되는 경우 육안으로 앞차 혹은 옆 차선에서 동속으로 주행하는 차량에 대한 인지력이 저하되는 실정이다.

이에 따라 운전자의 시야가 확보되지 않은 상태에서 지속적인 주행은 물론 차선변경 등과 같은 경우 다른 차량과 충돌할 위험요소가 발생하게 되는 것이며 그 에 따른 피해는 곧 운전자의 생명은 물론 타 차량 운전자의 생명까지 앗아가게 되는 등의 문제점이 제기되는 것이다.

또한, 통상적으로 도로상에서 주행하는 대부분의 차량의 경우 앞차와의 간격에 따른 안전운전은 물론 필요에 따라 차량의 사고 및 고장 등을 원인으로 하여 도로상에 임의로 정차되는 경우와, 도로 보수공사 등과 같은 도로상의 문제점으로 차도의 일부분이 진입할 수 없는 상황이 발생하는 경우 등 운전자가 예기치 못한 사고의 주원인이 될 수 있는 부적절한 도로 점유에 따른 차량안전사고의 위험이 발생하는 경우 현재까지는 대부분의 운전자가 육안으로 전방을 주시하여 상기와 같은 위험상황에 대한 예측판단을 한 후 그에 따라 상기 자차를 안전하게 옆차선으로 이동하여 주행하거나 속도를 줄여서 상황을 파악한 후 지속적으로 주행할 수 있는 것이다.

그러나 시야의 확보가 불안정한 기상상태 및 야간운전 등과 같이 원거리 시야 확보가 불가능한 경우에는 상기와 같은 긴급사태에 대한 대처능력이 저하됨은 물론 그에 따라 대형사고의 위험요소가 발발하게 되는 것이다.

따라서 본 발명의 목적은 복수개의 GPS위성을 통하여 상기 운전자가 탑승하고 있는 자차의 위도와 경도 및 고도의 정보를 받아 현재 자차의 각종 정보가 산출가능한 것을 본 발명의 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같이 자차의 정보에 따라 자차의 이동속도가 파악된 후 레이더파를 통하여 주행중인 전방 차량 또는 기타 장애물에 신호를 보내 고 그에 따라 반사된 반사파를 수신하여 전방차량과 자차에 대한 속도와 거리 등이 산출가능한 것을 본 발명의 다른 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같이 산출된 정보를 운전자에게 음성 또는 경보음 등을 통하여 안내함으로써 전방의 위급상황에 대하여 운전자가 신속하게 대처가능한 것을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

이하 본 발명의 구성요소를 설명하면 다음과 같다.

마이크로컴퓨터가 내장된 단말기로부터 GPS위성(20) A, B, C로부터 위도, 경도, 고도방위의 정보를 받아서 자차의 이동경위를 분석하여 자차의 속도를 산출하는 자차의 속도 산출단계와; 자차로부터 76~77GHz의 레이더파(11)를 주행중인 전방차량(10)에 발사하는 레이더파(11) 송신단계와; 상기 송신된 레이더파(11)로부터 반사된 반사파(13)를 수신하는 반사파 수신단계와; 상기 자차의 속도를 기준으로 전방차량(10)에 대한 송.수신단계를 통하여 전방차량(10)의 속도를 산출하는 전방차량의 속도 산출단계와; 상기 GPS위성(20)신호를 분석하여 산출된 자차의 속도와 전방차량(10)과의 속도를 비교 분석하여 차간거리를 산출하는 차간거리 산출단계와; 상기 산출된 차간거리를 운전자의 설정치에 따라 디스플레이 해주는 디스플레이단계가 순차적으로 제공되는 것이다.

이에 더하여 상기 설정치를 세분화하여 주의경보단계와 위험경보단계로 구분하는 설정치 세분화단계가 더 포함되어지되, 상기 주의경보와 위험경보가 각각 음성으로 안내되어지는 것이다.

또한, 상기 마이크로컴퓨터는 데이터 신호를 신호변조부(12)에서 변조하여 고주파송신부에 인가하고, 상기 고주파송신부에 인가된 데이터는 IF 필터에서 필터 된 신호를 로컬 오실레이터에서 발생한 신호와 믹싱하여 76~77GHz 대역의 밀리미터파로 변환하며, 밴드패스필터를 거쳐 파워앰프에서 전력 증폭되어져 안테나를 통하여 레이더파(11)가 송신가능하게 제공되어지는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 전체 블럭도를 도시한 것으로서 상기 도시된 것과 같이 마이크로컴퓨터에서 발생한 데이터 신호를 신호변조부(12)에서 변조하여 고주파송신부에 인가한다.

상기와 같이 고주파송신부에 인가된 데이터를 IF(중간 주파수. 광의로는 주파수 변환으로 인해 생긴 본래 목적 이외의 주파수를 말하고, 협의로는 슈퍼헤테로다인 수신방식에서 복조하기 위해 주파수가 변환된 주파수를 뜻한다.)필터에서 필터 된 신호가 로컬 오실레이터(발진기. 신호발생기. 발진에 의한 진동은 시간이 지남에 따라 그 에너지가 줄어드는데 매 진동시 감소되는 양만큼 외부적인 에너지를 공급해줌으로써 그 진동을 일정진폭으로 계속 유지시키는 장치. 발진 주파수에 따라 저주파 발진기와 고주파 발진기로 분류한다.)에서 발생한 신호와 믹서되어 76~77GHz 대역의 밀리미터파로 변환되는 것이다.

이에 더하여 밴드패스필터(줄여서 BPF라 부른다. 어떤 주파수를 중심으로 하여 한정된 범위의 주파수 대역만 통과시키는 필터. 밴드란 한정된 주파수 대역이라는 뜻.)를 거쳐 파워앰프에서 전력이 증폭되는 것이다.

이에 따라 안테나를 통해서 전방의 대상장애물에 레이더가 송신되는 것이다.

상기와 같이 레이더가 송신되어진 상태에서 전방장애물에서 반사된 신호를 수신 안테나와 수신 고주파부의 밴드패스 필터에서 필터 된 후 로우노이즈 앰프단에서 증폭되는 것이다.

상기와 같이 증폭되어진 상태에서 로컬 오실레이터에서 발생한 신호와 믹서가 되면서 IF신호로 바뀌어서 IF필터에서 필터 되는 것이다.

이와 같이 필터처리된 후 IF앰프에서 증폭된 신호가 수신신호 처리부(14)에서 복조되어 디지털 신호로 만들어져서 마이크로 컴퓨터부(30)에 인가되는 것이다.

상기와 같은 흐름에 의하여 마이크로 컴퓨터부(30)에서는 송신된 데이터와 상기와 같이 장애물에서 반사된 수신된 데이터를 각각 분석하여 자차 전방의 장애물 유무를 판단하며 장애물이 있을 경우에는 장애물과의 거리, 장애물의 속도 등을 파악한다.

GPS위성(20)에서 받은 신호를 GPS수신고주파부(21)의 밴드패스 필터에서 필터 된 후 로우노이즈 앰프단에서 증폭되는 것이다.

이에 따라 로컬 오실레이터에서 발생한 신호와 믹서가 되면서 IF신호로 바뀌어서 IF필터에서 필터 한 후 IF앰프에서 증폭된 신호가 GPS신호처리부(22)에서 복조되어 디지털 신호로 만들어져서 마이크로 컴퓨터부(30)에 인가된다.

한편, 마이크로 컴퓨터부(30)에서는 GPS위성(20)으로부터 발사되는 전파의 시간을 계측하되, 상기 전파의 지연시간을 계측하여 궤도로부터의 거리에서 현재의 위치를 구할 수 있으며 이를 분석하여 자차의 이동속도를 산출하는 것이다.

상기와 같이 자차의 이동속도가 산출된 상태에서 장애물로부터 반사된 레이더 신호에 대한 정보와 GPS위성(20)으로부터 받은 자차 속도에 대한 정보를 분석하여 전방의 장애물에 대한 상대속도 거리 등의 정보를 종합하여 이미 설정해놓은 설정치를 따라 다양한 경보단계가 실시되는 것이다.

즉 전방차량(10) 혹은 장애물과의 거리에 따라 주행상태별 위험여부를 판단하여 주의경보단계와 위험경보단계를 각각 음성으로 안내해주는 것이며 필요에 따라서 경보음이나 조명등과 같은 부수적인 수단을 이용하여 운전자에게 전방의 위급사항에 대한 정보를 제공하게 된다.

이에 따라 운전자는 상기 위험을 인지할 수 있는 경보를 통하여 적절한 안전 조치를 행하도록 유도가능한 것이다.

한편, 마이크로 컴퓨터부(30)에서 측정된 거리 데이터에 따라 자차의 속도와 장애물과의 상대 거리 또는 전방차량(10)의 이동속도 등 각종 관련정보를 운전자에게 표시해주는 디스플레이부(35)와 경고음을 발생해주는 경고신호음발생부(34)와 마이크로 컴퓨터부(30)를 지원하는 메모리부(31)와 클럭부(32) 장치의 작동에 필요한 정보를 입력하여 설정할 수 있는 키 입력부(33)로 구성한다.

도 2는 본 발명의 동작상태를 나타내는 순서도를 도시한 것으로서 상기 도시된 것과 같이 전원을 on시킨 후 장치에 이상이 있는지에 대한 유뮤를 판단하여 장치에 이상이 있는 경우 장치의 작동을 중지시키는 것이며, 장치에 이상이 없는 경우에는 레이더를 발생하여 장애물 유무를 판단하는 것이다.

상기와 같이 장애물의 유무를 판단함에 있어서 장애물이 없는 경우 이를 반 복 수행하여 지속적으로 장애물이 없는 것을 확인하는 것이다.

또한, 장애물이 있는 경우에는 레이더파(11)와 반사파(13)를 통하여 자차로부터 장애물과의 거리를 계산하여 장애물의 위치를 판단가능한 것이다.

한편으로는 GPS신호를 수신하여 자차의 속도를 측정하여 장애물과의 거리를 계산하고 자차의 속도와 장애물의 속도와 거리를 비교 분석하여 차간 거리를 산출하여 이를 데이터에 의하여 디스플레이 해주면서 음성으로 안내를 제공하는 것이다.

이때 상기 음성으로 안내를 제공하는 단계를 보다 세밀하게 구분함으로써 차간거리와 자차의 이동속도를 기준으로 주의경보단계와 위험경보단계 등으로 구분하여 음성으로 표시함으로써 항시 운전자의 안전운행을 보조하도록 제공된 것이다.

상기와 같이 일정한 데이터를 통하여 운전자는 안심하고 운전에 집중할 수 있도록 편의를 제공한다.

한편, 자차와 장애물 또는 전방차량(10)간의 차간거리가 미리 설정해 놓은 안전운전을 위한 설정치 이상인가를 지속적으로 판단하는 것이며 이때 자차속도가 설정치 이하인 경우에는 본 단계를 반복 수행하는 것이다.

또한, 자차속도와 장애물 또는 전방차량(10)간의 차간거리가 미리 설정해 놓은 안전운전을 위한 설정치 이상으로 판단되는 경우 자차의 속도와 장애물과의 거리에 따라 1차적으로 주위경보 설정치 범위이면 주위경보를 실행하는 것이며, 2차적으로 위험경보 설정치 범위이면 위험경보를 실행하여 운전자의 안전운행을 도와준다.

도 3은 본 발명의 기본 원리도로서, GPS위성(20) A, B, C로부터 위도, 경도, 고도방위의 정보를 받아서 자차의 이동경위를 분석하여 자차의 속도를 산출하며 76~77GHz의 레이더파(11)를 전방차량(10) 혹은 전방 장애물에 발사를 하여 반사된 반사파(13)를 수신하여 전방차량(10)에 대한 속도, 거리를 산출한다.

GPS위성(20)신호를 분석하여 산출된 자차의 속도와 비교 분석하여 상대거리 속도를 산출할 수가 있는 원리이다.

한편, 상기와 같이 실시되는 본원발명은 기존에 출시되어진 각 차량에 장착하여 사용가능하도록 소형 단말기로 제공되어지며, 전방차량(10)과 자차 간의 차간거리를 확보하여 상기 확보된 차간거리를 운전자의 설정치에 따라 디스플레이함과 동시에 운전자가 사전에 설정한 차간거리에 따른 주위경보와 위험경보등과 같은 각각의 설정치를 통하여 그에 따른 각종 상황을 운전자에게 인식가능하도록 제안된 것이다.

이하 본 발명의 효과를 설명하면 다음과 같다.

기존에 출시된 차량에도 본원발명을 설치하여 사용가능함으로써 광범위하게 사용가능하여 시장성의 확보가 용이하며 그에 따라 경제적 상승의 효과가 기대되고, 자차의 운행정보 비교분석에 따라 전방의 각종 위험상황을 감지하여 운전자의 안전운전을 제공하며, 특히 앞차의 속도와 자차의 속도 및 차간거리의 확보가 용이하여 부주의에 의한 추돌사고를 예방함으로써 생명을 보호가능한 효과를 제공한다.

한편, 본 발명은 그에 관한 최선의 구성상태를 열거하였으나 이에 국한되는 것은 아니며 이하 첨부되는 청구범위의 범주를 벗어나지 않고 실시될 수 있다면 이전까지 서술된 구성예의 변경을 고려해 볼 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

1. 마이크로컴퓨터가 내장된 단말기로부터 GPS위성(20) A, B, C로부터 위도, 경도, 고도방위의 정보를 받아서 자차의 이동경위를 분석하여 자차의 속도를 산출하는 자차의 속도 산출단계와;

   자차로부터 76~77GHz의 레이더파(11)를 주행중인 전방차량(10)에 발사하는 레이더파 송신단계와;

   상기 송신된 레이더파(11)로부터 반사된 반사파(13)를 수신하는 반사파 수신단계와;

   상기 자차의 속도를 기준으로 전방차량(10)에 대한 송.수신단계를 통하여 전방차량(10)의 속도를 산출하는 전방차량의 속도 산출단계와;

   상기 GPS위성(20)신호를 분석하여 산출된 자차의 속도와 전방차량(10)과의 속도를 비교 분석하여 차간거리를 산출하는 차간거리 산출단계와;

   상기 산출된 차간거리를 운전자의 설정치에 따라 디스플레이 해주는 디스플레이단계가 순차적으로 제공되어지되,

   상기 마이크로컴퓨터는 데이터 신호를 신호변조부(12)에서 변조하여 고주파송신부에 인가하고, 상기 고주파송신부에 인가된 데이터는 IF 필터에서 필터 된 신호를 로컬 오실레이터에서 발생한 신호와 믹싱하여 76~77GHz 대역의 밀리미터파로 변환하며, 밴드패스필터를 거쳐 파워앰프에서 전력 증폭되어져 안테나를 통하여 레이더파(11)가 송신가능하게 제공되어지는 것을 특징으로 하는 지피에스 위성과 레이더에 의한 차량충돌 예방방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 설정치를 세분화하여 주의경보단계와 위험경보단계로 구분하는 설정치 세분화단계가 더 포함되어지되, 상기 주의경보와 위험경보가 각각 음성으로 안내되어지는 것을 특징으로 하는 지피에스 위성과 레이더에 의한 차량충돌 예방방법.
3. 삭제

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