KR101054062B1 - 운전자의 안전운전 여부를 감지하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 운행 행태를 분석하여 운전자의 안전운전 여부를 감지하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 안전운전 여부 감지 장치는 브레이크 페달에 가해지는 압력을 측정하는 브레이크 페달 압력 센서부와, 상기 브레이크 페달 압력 센서부의 출력을 입력받아 상기 브레이크 페달에 가해지는 압력의 시간에 대한 변화 정도를 운전 불안전 값으로서 생성하는 데이터 변환부와, 상기 생성된 운전 불안전 값이 제1 기준값 이상이면 상기 운전자가 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하는 안전운전 판정부와, 상기 안전운전 판정부에 의해 안전운전이 아닌 것으로 판정된 상기 운전자에 대해 경고 신호를 출력하는 경고부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 운전자의 신체에 특정한 장비를 부착하지 않고 운전 행태의 감지를 저가의 센서를 이용하여 감지함으로써 자동차 운행 중에 운전자의 안전운전 여부를 자동으로 감지하고, 운전자가 안전운전을 하지 않고 있는 경우 운전자에게 경고함으로써 자동차 교통사고를 미연에 방지할 수 있다.

Description

운전자의 안전운전 여부를 감지하는 장치{APPARATUS FOR SENSING IF A DRIVER DRIVES A CAR SAFELY}

본 발명은 운전자의 안전운전 여부를 감지하는 장치에 관한 것으로서 주행속도 변화, 가속 페달 또는 브레이크 페달의 조작 패턴 등의 자동차 운행 행태를 분석하여 운전자의 안전운전 여부를 감지하는 장치에 관한 것이다.

21세기 자동차 기술의 핵심은 자동차를 편안하고 안전한 것으로 만드는 것이다. 이는 자동차의 운행속도 증가, 운행거리 및 운행시간의 증가, 운행 차량의 증가 등으로 인해 자동차 사고가 증가하고 있기 때문이다. 이런 자동차 사고는 사회적 비용을 증가시킬 뿐만아니라 운전자 개인에게 매우 심각한 영향을 미친다. 특히 우리나라의 경우 자동차로 인한 인명의 피해가 전쟁시 발생되는 인명의 손실보다 더 큰 것으로 집계되어 매우 심각한 사회적 문제가 된지 오래이다. 이에 따라 자동차로 인한 교통사고를 방지하기 위한 연구가 매우 활발하게 진행되고 있다.

이 중에서 교통사고로부터의 피해를 방지하고 사전에 예방하기 위한 자동차 성능에서의 연구는 어느 분야보다 활발하게 진행되고 있다. 이는 관련 분야 연구가 자동차 제조사의 수익과 직결되므로 자동차 제조사의 주도로 신속하게 진행되기 때문이다.

자동차의 안전 장치에는 운전자나 탑승자의 몸을 시트에 고정시켜 자동차 충돌 사고시 몸이 시트에서 이탈하여 다른 구조물과 충돌함으로 인한 2차 사고 발생을 줄려주는 안전벨트, 에어백 등을 들 수 있다. 또한 자동차는 충돌의 충격이 자동차 내부에 전달되지 않도록 충격 흡수 구조로 설계된다. 자동차 전후방의 충격 흡수 범퍼, 차량의 형태를 유지하는 외부 철판의 덧살 등이 그 역할을 한다. 자동차의 진행 방향을 결정하는 조향장치도 자동차 운전 속도에 반응하여 고속 운전일수록 그 조작이 어렵게 설정되어 고속 운전에서 급회전 등으로 인한 전복 사고를 방지하도록 하며 제동장치인 브레이크도 급브레이크 조작시 발생되는 자동차의 회전으로 인한 차선 이탈을 방지하기 위해 운전자가 브레이크를 조작하면 여러 단계에 걸쳐 순차적으로 작동한다. 이와 같은 순차 동작은 자동차를 빠르고 정확하게 정차시킬 수 있어 추돌 및 차선 이탈로 인한 2차 사고를 방지하게 한다. 또한 카메라를 자동차 여러 곳에 설치하여 운전자 시야의 사각지대에 대한 정보를 제공하므로서 보다 안전한 운전이 가능하게 하고 있다. 이처럼 자동차 및 자동차가 운행되는 도로에 운전자의 안전 운전을 돕는 여러 시설 및 기술들이 적용되고 있다.

그러나 지능형 도로의 서비스나 도로에 설치된 각종의 안전운전 보조 시설물 및 정보 제공 시스템, 효율적인 교통 신호 체계, 자동차에 설치되어 자동차 운행시 운전자에게 제공되는 각종의 운행 관련 정보나 운전자를 보호하는 안전용품 등도 운전자가 이를 적절히 활용하거나 어떤 이유에서 적절하게 조작하지 못하면 그 효과를 볼 수 없다. 특히 졸음운전, 음주운전 등과 같이 운전자 의식이 정상적이지 않은 경우 사고 위험에 대한 대처 능력이 현저히 낮아져 대형 사고를 유발할 수 있다. 이런 이유로 졸음운전의 경우에는 카메라를 이용하여 운전자 눈을 감시하거나, 운전자의 몸에 직접 센서 등을 부착하여 운전자의 졸음 여부를 감지하는 기술이 이용되고 있다. 그러나 이런 방법은 운전자가 선그라스 등의 안경 사용시, 안대 착용시 또는 갑자기 어둡거나 밝아지는 등의 환경 변화시 오보율이 높아 제한적으로 사용되고 있고 센서부착형도 운전자가 미착용시 졸음의 상태를 전혀 감지할 수 없는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 운전자의 특별한 조작이나 거부감 없이도 음주운전, 졸음운전 등과 같이 안전운전이 되지 않고 있는 상태를 판단하고, 운전자의 주의를 환기시키는 경고 신호를 출력함으로써 안전운전이 가능하도록 하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 운전자의 안전운전 여부를 감지하는 장치에 있어서, 브레이크 페달에 가해지는 압력을 측정하는 브레이크 페달 압력 센서부와, 상기 브레이크 페달 압력 센서부의 출력을 입력받아 상기 브레이크 페달에 가해지는 압력의 시간에 대한 변화 정도를 운전 불안전 값으로서 생성하는 데이터 변환부와, 상기 생성된 운전 불안전 값이 제1 기준값 이상이면 상기 운전자가 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하는 안전운전 판정부와, 상기 안전운전 판정부에 의해 안전운전이 아닌 것으로 판정된 상기 운전자에 대해 경고 신호를 출력하는 경고 부를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

또한 본 발명은 운전자의 안전운전 여부를 감지하는 장치에 있어서, 가속 페달에 가해지는 압력을 측정하는 가속 페달 압력 센서부와, 상기 가속 페달 압력 센서부의 출력을 입력받아 상기 가속 페달에 가해지는 압력의 시간에 대한 변화 정도를 운전 불안전 값으로서 생성하는 데이터 변환부와, 상기 생성된 운전 불안전 값이 제1 기준값 이상이면 상기 운전자가 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하는 안전운전 판정부와, 상기 안전운전 판정부에 의해 안전운전이 아닌 것으로 판정된 상기 운전자에 대해 경고 신호를 출력하는 경고부를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.

또한 본 발명은 운전자의 안전운전 여부를 감지하는 장치에 있어서, 자동차의 주행속도를 감지하는 속도 감지부와, 상기 속도 감지부의 출력을 입력받아 상기 주행속도의 시간에 대한 변화 정도를 운전 불안전 값으로서 생성하는 데이터 변환부와, 상기 생성된 운전 불안전 값이 제1 기준값 이상이면 상기 운전자가 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하는 안전운전 판정부와, 상기 안전운전 판정부에 의해 안전운전이 아닌 것으로 판정된 상기 운전자에 대해 경고 신호를 출력하는 경고부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 안전운전 판정부는 상기 생성된 운전 불안전 값이 상기 제1 기준값 미만이면서 제2 기준값 이상인 불안전 운전 회수가 단위 시간당 소정 회수 이상이면 상기 운전자에 대해 안전운전을 하지 않는 것으로 판정한다. 또한 상기 경고부는 상기 단위 시간당 불안전 운전 회수에 따라 차등적인 경고 신호를 출력한다.

바람직하게는, 안전운전시의 상기 운전 불안전 값을 저장하는 데이터 저장부를 더 포함하고, 상기 안전운전 판정부는 상기 데이터 저장부로부터 상기 안전운전시의 운전 불안전 값을 판독하여 상기 생성된 운전 불안전 값과 비교하고, 상기 생성된 운전 불안전 값이 상기 안전운전시의 운전 불안전 값보다 제3 기준값 이상이면 상기 운전자에 대해 안전운전을 하지 않는 것으로 판정한다.

바람직하게는, 상기 운전자로부터 경고 레벨을 입력받는 경고 레벨 선택 스위치를 더 포함하고, 상기 경고 레벨이 높을수록 상기 제1 기준값이 작게 설정된다.

운행 중인 운전자의 의식수준 판단의 기준은 자동차의 운행 행태를 분석하여 판단하며, 자동차의 운행 행태는 자동차의 주행속도 변화형태, 가속페달 및 브레이크 페달의 조작 패턴을 분석하여 판단한다. 자동차의 가속 또는 감속은 현 주행속도에 비례하여 일정 범위 내에서 이루어져야한다. 감속의 경우 돌발 상황이 아닌 경우 자동차의 감속수준은 자동차의 제동거리 이상의 수준에서 이루어져야한다. 이 이유는 뒷차에게 앞차의 감속 또는 정지 의사를 알고 대처할 시간적 여유를 주어야하기 때문이다. 이런 이유로 급정지로 인한 추돌사고가 발생한다. 급가속 역시 급가속으로 인한 앞차와의 차간 거리가 속도별 제동거리 이내이면 앞차의 급정지시 추돌의 위험이 있다. 이런 이유로 급가속도 제한된 범위에서 이루어져야한다. 본 발명에서는 이런 안전운전 패턴을 벗어나는 운전이 실시되면 운전자의 의식이 불명확하여 발생한 것으로 판단하여 운전자에게 경고 신호를 발령한다.

이러한 본 발명에 따르면, 운전자의 신체에 특정한 장비를 부착하지 않고 운전 행태의 감지를 저가의 센서를 이용하여 감지함으로써 자동차 운행 중에 운전자의 안전운전 여부를 자동으로 감지하고, 운전자가 안전운전을 하지 않고 있는 경우 운전자에게 경고함으로써 운전자의 주의를 환기시켜 졸음운전이나 음주운전으로 인한 자동차 교통사고를 미연에 방지할 수 있다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전운전 여부 감지 장치의 구성도이다. 도시된 바와 같이 안전운전 여부 감지 장치(100)는 중앙제어부(110), 아날로그 센서부(120), 속도 감지부(130), 경고 모듈(140), 경고 레벨 선택 스위치(150), 전원부(160)를 구비하고 있다.

경고 레벨 선택 스위치(150)는 운전자로부터 자신의 신체 상태에 따라 경고 레벨을 입력받는다. 즉, 운전자는 피곤하여 안전운전을 하지 않을 우려가 큰 경우 경고 레벨 선택 스위치(15)를 이용하여 경고 레벨을 높게 설정할 수 있다.

아날로그 센서부(120)는 브레이크 페달에 가해지는 압력을 측정하는 브레이크 페달 압력 센서(122)와, 가속 페달에 가해지는 압력을 측정하는 가속 페달 압력 센서(124)를 구비하고 있다. 브레이크 페달 압력 센서(122)와 가속 페달 압력 센서(124)는 사용자가 각각의 페달을 사용하면 가해지는 압력을 측정하고 DC 전압으로 변환하여 이를 중앙제어부(110)로 전송한다.

속도 감지부(130)는 자동차의 주행속도를 감지한다. 속도 감지부(130)는 자동차의 주행속도 신호를 디지털 신호로 변환하여 중앙제어부(110)로 전송한다.

중앙제어부(110)는 속도 감지부(130)의 펄스 입력을 받아 자동차의 현재 주행속도 및 주행속도의 변화를 측정하며, 운전자의 가속 페달 및 브레이크 페달의 사용 형태를 통해 운전자 의식 정도를 판단하고, 경고 신호를 출력한다. 중앙제어부(110)는 데이터 변환부(112), 안전운전 판정부(114), 데이터 저장부(116)를 구비하고 있다.

데이터 변환부(112)는 브레이크 페달 압력 센서(122), 가속 페달 압력 센서(124), 속도 감지부(130) 등의 출력을 입력받아 브레이크 페달에 가해지는 압력, 가속 페달에 가해지는 압력, 자동차의 주행속도의 시간에 대한 변화 정도를 이용하여 정상운전으로부터 이격된 정도를 표시하는 운전 불안전 값으로서 생성한다.

데이터 저장부(116)는 안전운전시에 데이터 변환부(112)로부터 생성된 예를 들어, 10분 정도의 운전 불안전 값을 보유하고 있다.

안전운전 판정부(114)는 데이터 변환부(112)에서 생성된 운전 불안전 값이 제1 기준값 이상이면 운전자가 안전운전을 하지 않는 것으로 판정한다. 또한 안전운전 판정부(114)는 생성된 운전 불안전 값이 제1 기준값 미만이면서 제2 기준값 이상인 불안전 운전 회수가 단위 시간당 소정 회수 이상이면 운전자에 대해 안전운전을 하지 않는 것으로 판정할 수 있다. 또한 안전운전 판정부(114)는 데이터 저장부(116)로부터 안전운전시의 운전 불안전 값을 판독하여 데이터 변환부(112)에서 생성된 운전 불안전 값과 비교하고, 생성된 운전 불안전 값이 안전운전시의 운전 불안전 값보다 제3 기준값 이상이면 운전자에 대해 안전운전을 하지 않는 것으로 판정할 수 있다. 경고 레벨 선택 스위치(150)를 통해 운전자에 의해 설정된 경고 레벨이 높을수록 제1 기준값, 제2 기준값, 제3 기준값이 작게 설정된다.

경고 모듈(140)은 안전운전 판정부(114)에 의해 안전운전이 아닌 것으로 판정된 운전자에 대해 불빛 또는 소리의 형태로 경고 신호를 출력한다. 경고 모듈(140)은 단위 시간당 불안전 운전 회수에 따라 차등적인 경고 신호를 출력할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙제어부의 회로도이다. 중앙제어부는 마이컴을 이용하여 구성한다. 중앙제어부에 사용되는 마이컴은 PIC18F877을 사용하였으며 동급 또는 그 이상의 마이컴을 사용하여 구현할 수도 있다. 마이컴 PIC18F877은 내부에 연산기능과 롬(ROM)과 램(RAM)을 내장한 칩(RISC CPU)으로서, 클럭은 최대 20㎒이며, 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하는 10 비트(bit) 아날로그-디지털 콘버터(Analog-Digital Converter)를 8개 내장하고 있고, 일반의 디지 털 포트를 24개 구비하고 있다. 아날로그 센서부(120)에서 입력되는 신호는 0V_DC~5V_DC 사이의 아날로그 전압이다. 아날로그 센서부(120)의 압력 센서 중에서 브레이크 페달에 설치되는 압력센서 1의 값은 마이컴의 아날로그 포트(AN0)로 입력되며, 가속 페달에 설치되는 압력센서 2의 값은 마이컴의 아날로그 포트(AN1)로 입력된다.

마이컴의 아날로그 포트(AN0-AN1)로 입력된 신호는 각각 0V_DC~5V_DC 사이의 아날로그 전압이며, 이 전압은 마이컴 내부의 10 비트 콘버터에서 10 비트의 디지털 신호로 변환된다. 아래의 표 1은 대표적인 아날로그 전압과 디지털 신호값의 대략의 환산표이며 대표값 사이의 값은 선형으로 나타나게 된다.

속도 감지부(130)의 신호는 연결콘넥터(CN2-1)을 통해 마이컴의 디지털 포트(RA4)로 입력된다. 속도 감지부(130)의 신호는 디지털 펄스로서 출력되며, 자동차의 주행속도에 따라 표 2와 같다.

마이컴은 RA4 포트로 입력된 속도 펄스의 시간을 측정하므로써 자동차의 현재 속도를 계산한다. 경고 모듈(140)로 출력되는 경고 신호는 경고 1 단계는 RB0, 경고 2 단계는 RB1, 경고 3 단계는 RB2, 경고 4 단계는 RB3, 경고 5 단계는 RB4로 출력된다. 경고 신호는 대기시 하이(high)이며 출력시 로우(Low)이다. 경고 레벨 선택 스위치는 RC0, RC1으로 입력되며 대기시 하이(high,) 입력시 로우(Low)이다. RC0이 일반 상태 선택이며 RC1이 위급 상태 선택이다.

도 3a은 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 센서부(120)의 회로도이고, 도 3b는 자동차의 브레이크 및 가속 페달에 압력센서를 부착한 모양을 도시한 것이다.

아날로그 센서부(120)는 브레이크 페달에 설치되는 압력센서 1 및 가속 페달에 설치되는 압력센서 2와, 센서의 신호를 전기신호로 변환하고 안정화시키는 연산증폭기(LM324-1, LM324-2)로 구성되어있다. 압력센서 1과 압력센서 2는 동일한 특성의 센서를 사용하였다. 압력센서 1과 압력센서 2는 대기시(무부하시) 임피던스가 약 20㏁ 정도로서 가장 높으며, 최대 압력시 약 5㏀ 정도로서 가장 낮은 임피던스를 나타낸다. 이와 같이 압력센서의 저항의 변화를 측정하면 압력센서에 인가되는 압력을 알 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 센서부의 출력 특성을 도시한 것으로서, 도 4(a)는 압력과 저항의 관계를 나타내고 있고, 도 4(b)는 압력과 전압의 관계를 나타내고 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 운행속도 감지 센서부의 회로도이다.

도 5를 참조하면, 속도 감지부(130)는 자동차 회로와 본 장치를 전기적으로 분리하기 위해, 옵터커플러(OPTO)와 컴퍼레이터(LM2903)로 입력이 구성되어 있다. 자동차의 신호는 차량에 따라 5V_DC~24V_DC로 다양하다. 자동차의 속도 메터로 입력되는 속도 신호는 R21을 통해 옵터커플로(LPV817)의 발광다이오드로 입력된다. 속도 신호에 의해 발광다이오드에 전류가 흐르면 발광다이오드는 발광하여 내부 트랜지스터를 온(ON)시키다. 이때 트랜지스터가 통과시킬 수 있는 전류의 최대치는 발광다이오드에 흐르는 전류의 50%이다. 이것 이상의 부하가 인가되면 트랜지스터는 완전히 포화되지 못해 출력전압의 파형에 왜곡이 발생한다. 트랜지스터에 인가되는 전압은 5V이고 전류는 1㎃가 흐른다. 이 조건의 충족을 위한 R22는 다음과 같이 계산한다.

전압은 5V이고, 전류는 1㎃이며, 트랜지스터 드롬(Drop)은 0.3V이므로 R22=(5V-0.3V)/1㎃=4.7㏀이다. 이상의 조건에서 R21을 계산하면 입력전압은 5~24V 이고, 발광다이오드 드롭(Drop)은 2.0V이며, 전류는 3㎃ 이상이므로 R21=[(5V ~ 24V)-2.0V]/3㎃ =1㏀ ~ 7㏀ 이다. 본 실시예에서는 1㏀을 사용한다.

R21=1㏀인 경우 최고 전압에서의 전류는 (24V-2V)/1㏀ =22㎃이므로 발광다이오드의 전기규격 50㎃ 이내이다. 이렇게 옵터커플러의 트랜지스터에서 출력된 신호는 비교기(LM2903)의 비반전(+) 단자로 입력된다. 비교기(LM2903)의 반전(-) 단자에 설치된 R24와 R25는 모두 10㏀이므로 비교기(LM2903)의 반전 단자에는 2.5V가 인가된다. 옵터커플러의 트랜지스터에서 출력된 신호는 로우(Low)시 0~0.5V, 하이(High)시 4.4~5V이므로 비교기(LM2903)의 출력 단자에는 디지털 신호가 나타나게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 경고 모듈(140)의 회로도이다. 경고 모듈(140)은 중앙제어부(110)의 신호에 따라 해당 경고 신호를 출력한다. 경고는 총 5 단계로 구분되며, 각 단계는 경고음의 발령 주기로 구분한다. 각 경고 단계의 1회 경고 발령의 시간(약 100㎳)은 동일하나 그 반복의 주기가 다르다. 최하 단계에서는 2.5초 주기로 발령하고, 최고 단계에서는 0.5초 주기로 발령한다.

경고 모듈(140)의 구성은 기본 경고음을 출력하는 멀티바이브레이터(Multivibrator)(4538)와 각 경고 단계를 표시하는 발진회로인 슈미터트리거(4584-1 내지 4584-5)로 구성되어있다.

멀티바브레이터(4538)는 5번 단자에 신호가 입력되면 2번 단자에 연결된 R101과 C101의 값만큼의 폭을 가진 펄스를 1회 출력한다. 펄스의 폭은 다음의 식으로 설명된다. T는 펄스폭(초)이고 C는 콘덴서값(㎌)이며 R은 저항값(㏀)이다. R이 10㏀ 이고 C가 10㎌ 이면 T=TC=10㏀ * 10㎌=100㎳ 이다. 본 실시예에서는 R는 10㏀, C는 10㎌로 설정하여 멀티바이브레이터(4538)의 기본 출력이 100㎳가 되게 한다. 멀티바이브레이터(4538)에서 100㎳의 펄스가 출력되면 저항(R102)를 통해 트랜지스터(TR101)에 바이어스가 공급되어 트랜지스터(TR101)은 온(ON) 된다. 트랜지스터(TR101)이 온(ON) 되면 부져와 램프가 경고 신호를 표시한다.

슈미터트리거(4584)는 하나의 집적회로 내에 6개의 동일한 게이트로 구성되어 있으며 입력신호가 출력에 반전되어 나타나는 인버터이다. 이 인버터 특성을 이용하여 발진을 시키는 것이다. 경고 모듈의 단계를 표시하는 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)는 최초 전원이 인가되면 콘덴서(C100-1 ~ C100-5)의 전위가 0전위가 되어 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)의 입력에 로우(Low)가 입력된다. 로우가 입력되면 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)는 출력에 하이가 출력된다. 출력의 하이 신호는 저항(R100-1 ~ R100-5)를 통해 콘덴서(C100-1 ~ C100-5)에 전류를 흘려 콘덴서(C100-1 ~C100-5)의 전위를 상승시킨다. 콘덴서(C100-1 ~ C100-5)의 전위가 상승하여 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)에 인가되는 전압이 전원전압의 60%에 도달하면 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)의 입력은 하이로 되고 입력이 하이가 되면 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)의 출력은 로우로 전환된다. 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)의 출력이 로우가 되면 콘덴서(C100-1 ~ C100-5)의 전위는 저항(R100-1 ~ R100-5)를 통해 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)의 출력단자로 방전한다. 이와 같은 방전은 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)의 출력이 하이로 될 때까지 지속한다. 콘덴서(C100-1 ~ C100-5)가 방전을 계속하여 그 전위가 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)에 인가된 전원전압의 40%로 낮아지면 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)의 입력은 다시 로우가 되고 출력은 하이가 된다. 이와 같은 원리로 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)는 연속하여 하이, 로우를 반복하는 발진을 하게 되는 것이다. 전술한 바와 같이 슈미터트리거(4584-1 ~ 4584-5)의 출력이 하이에서 로우로 변할 때 멀티바이브레이터(4538)의 출력단자에 100㎳의 펄스가 출력되고 저항(R102)을 통해 트랜지스터(TR101)이 온 되고 트랜지스터(TR101)이 온 되면 경고 신호인 램프와 부져가 출력을 내게된다. 경고 단계별 신호는 슈미터트리거(4584)의 발진을 이용한다. 발진의 원리는 전술한 바와 같으며 발진 주기(S)는 S=1/주파수=1.4*C*R 이다. 본 발명의 단계별 경고음 발생주기는 경고 1 단계가 2.5초, 경고 2 단계가 2.0초, 경고 3 단계가 1.5초, 경고 4 단계가 1.0초, 경고 5 단계가 0.5초이다. 이를 충족시키기 위해 상기의 발진주기 수식에 따라 다음과 같은 시정수(C100-1 ~ C100-5, R100-1 ~ R100-5)를 사용하였다.

다이오드(D100-1 ~ 100-5)는 모두 같은 목적으로 설치된 것으로 대기시 중앙제어부에서 하이(high)를 출력하면, 각 다이오드는 그 하이 신호를 각각의 다이오드에 연결된 슈미터트리거의 입력으로 공급한다. 슈미터트리거는 입력이 하이로 고정되면 발진 동작을 멈추고 출력을 로우로 하여 각각 연결된 트랜지스터(TR100-1 ~ 100-5)가 오프된다. 다이오드(D100-1 ~ 100-5) 중 어느 하나에 로우가 입력되면 해당 슈미터트리거는 시정수에 의해 발진을 하고 그 출력 신호는 해당 트랜지스터를 통해 멀티바브레이터(4538)의 입력단자인 5번 핀에 전달된다.

예를 들어, 경고 3 단계가 중앙제어부(110)에서 출력되면 다이오드(D100-3)에는 로우가 입력된다. 다이오드(D100-3)에 로우가 입력되면 다이오드(D100-3)은 전위가 역방향이므로 전류를 차단하게 되고 슈미터트리거(4584-3)은 저항(R100-3)과 콘덴서(C100-3)에 의해 발진을 하게 된다. 발진출력은 하이와 로우를 반복하는데 출력이 로우이면 트랜지스터(TR100-3)은 바이어스가 없어 오프되고 트랜지스터 (TR100-3)이 오프되면 저항(R106)을 통해 멀티바브레이터(4538)의 입력단자인 5번 핀에 하이가 공급된다. 슈미터트리거(4584-3)의 출력이 하이면 트랜지스터(TR100-3)은 바이어스가 공급되어 온되고 트랜지스터(TR100-3)이 온 되면 저항(R106)을 통해 공급되던 전압이 로우가 되어 멀티바브레이터(4538)의 입력단자인 5번 핀은 로우가 된다.

멀티바브레이터(4538)의 입력단자인 5번 핀이 로우로 되면 멀티바이브레이터 (4538)의 출력에 하이가 출력되어 전술한 바와 같이 경고 신호를 출력하게 된다.

도 7은 도 6의 경고 모듈에서 출력되는 단계별 경고 신호를 도시한 것이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 경고 레벨 선택 스위치의 회로도이다. 도시된 바와 같이, 경고 레벌 선택 스위치(150)는 전환스위치로 구성되며, 중앙의 단자가 양쪽(일반/위급) 중 하나를 선택해 중앙제어부(110)로 신호를 보내는 것이다. 운전자는 자신의 상태가 평소에 비해 감기나 피로 등으로 낮은 수준일 때에는 경고 레벨 선택 스위치(150)를 위급에 위치시켜 일반에 위치할 때보다 중앙제어부(110)에서 경고 신호의 출력 시기를 좀 더 빠르게 한다.

도 9는 자동차 운행 행태에 따른 자동차 속도, 브레이크 페달 압력, 가속 페달 압력의 시간에 따른 변화를 설명하는 도면이다.

일반적인 운전자의 정상적 운전의 경우 운전 패턴은 기본 틀에서 크게 벗어나지 않는다. 특이한 사항이 발생한 경우, 급격한 운전 패턴의 변화를 보이지만 이는 짧은 시간 나타난다. 본 발명에서는 운전자 개개인의 사전 저장된 운전 평균 패턴과 실시간 운전 중 패턴을 비교 분석하여 그 이격도를 측정한다. 이격도가 기준치를 벗어날 경우 단위시간당 이격 횟수를 측정한다. 이격도가 지나치게 벌어지면 이격 횟수에 관계없이 측정하여 안전운전 여부 판단의 기준으로 삼는다.

경고 레벨이 일반인 경우 이격도 20%부터 안전운전이 아닌 것으로 판정하고, 경고 레벨이 응급인 경우 이격도 10%부터 안전운전이 아닌 것으로 판정한다.

단위 시간은 3초를 기준으로 하며 응급시 1.5초를 기준으로 한다. 단위 시간당 이격 횟수가 1회면 경고 1 단계, 2회면 경고 2 단계, 3회면 경고 3 단계, 4회면 경고 4 단계, 5회면 경고 5 단계이다. 이격도가 50%를 넘으면 경고 1 단계를 발령하고 동일 이격도가 계속 측정되면 즉시 경고 5 단계를 발령한다.

한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체(CD, DVD와 같은 유형적 매체뿐만 아니라 반송파와 같은 무형적 매체)를 포함한다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전운전 여부 감지 장치의 구성도이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙제어부의 회로도이며,

도 3a은 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 센서부의 회로도이고, 도 3b는 설치 형태를 도시하며,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 센서부의 출력 특성을 도시하고,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 운행속도 감지 센서부의 회로도이며,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 경고 모듈의 회로도이고,

도 7은 도 6의 경고 모듈에서 출력되는 단계별 경고 신호를 도시한 것이며,

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 경고 레벨 선택 스위치의 회로도이고,

도 9는 자동차 운행 행태에 따른 자동차 속도, 브레이크 페달 압력, 가속 페달 압력의 시간에 따른 변화를 설명하는 도면이다.

Claims (7)

1. 운전자의 안전운전 여부를 감지하는 장치에 있어서,

   브레이크 페달에 가해지는 압력을 측정하는 브레이크 페달 압력 센서부와,

   상기 브레이크 페달 압력 센서부의 출력을 입력받아 상기 브레이크 페달에 가해지는 압력의 시간에 대한 변화 정도를 이용하여 운전 불안전 값을 생성하는 데이터 변환부와,

   상기 생성된 운전 불안전 값이 제1 기준값 이상이면 상기 운전자가 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하고, 상기 생성된 운전 불안전 값이 상기 제1 기준값 미만이면서 제2 기준값 이상인 불안전 운전 회수가 단위 시간당 소정 회수 이상이면 상기 운전자에 대해 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하는 안전운전 판정부와,

   상기 안전운전 판정부에 의해 안전운전이 아닌 것으로 판정된 상기 운전자에 대해 경고 신호를 출력하되, 단위 시간당 불안전 운전 회수에 따라 차등적인 경고 신호를 출력하는 경고부와,

   안전운전시의 상기 운전 불안전 값을 저장하는 데이터 저장부와,

   상기 운전자로부터 경고 레벨을 입력받는 경고 레벨 선택 스위치를 포함하며,

   상기 경고 레벨이 높을수록 상기 제1 기준값이 작게 설정되고,

   상기 안전운전 판정부는 상기 데이터 저장부로부터 상기 안전운전시의 운전 불안전 값을 판독하여 상기 생성된 운전 불안전 값과 비교하고, 상기 생성된 운전 불안전 값이 상기 안전운전시의 운전 불안전 값보다 제3 기준값 이상이면 상기 운전자에 대해 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 안전운전 여부 감지 장치.
2. 운전자의 안전운전 여부를 감지하는 장치에 있어서,

   가속 페달에 가해지는 압력을 측정하는 가속 페달 압력 센서부와,

   상기 가속 페달 압력 센서부의 출력을 입력받아 상기 가속 페달에 가해지는 압력의 시간에 대한 변화 정도를 이용하여 운전 불안전 값을 생성하는 데이터 변환부와,

   상기 생성된 운전 불안전 값이 제1 기준값 이상이면 상기 운전자가 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하고, 상기 생성된 운전 불안전 값이 상기 제1 기준값 미만이면서 제2 기준값 이상인 불안전 운전 회수가 단위 시간당 소정 회수 이상이면 상기 운전자에 대해 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하는 안전운전 판정부와,

   상기 안전운전 판정부에 의해 안전운전이 아닌 것으로 판정된 상기 운전자에 대해 경고 신호를 출력하되, 단위 시간당 불안전 운전 회수에 따라 차등적인 경고 신호를 출력하는 경고부와,

   안전운전시의 상기 운전 불안전 값을 저장하는 데이터 저장부와,

   상기 운전자로부터 경고 레벨을 입력받는 경고 레벨 선택 스위치를 포함하며,

   상기 경고 레벨이 높을수록 상기 제1 기준값이 작게 설정되고,

   상기 안전운전 판정부는 상기 데이터 저장부로부터 상기 안전운전시의 운전 불안전 값을 판독하여 상기 생성된 운전 불안전 값과 비교하고, 상기 생성된 운전 불안전 값이 상기 안전운전시의 운전 불안전 값보다 제3 기준값 이상이면 상기 운전자에 대해 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 안전운전 여부 감지 장치.
3. 운전자의 안전운전 여부를 감지하는 장치에 있어서,

   자동차의 주행속도를 감지하는 속도 감지부와,

   상기 속도 감지부의 출력을 입력받아 상기 주행속도의 시간에 대한 변화 정도를 이용하여 운전 불안전 값을 생성하는 데이터 변환부와,

   상기 생성된 운전 불안전 값이 제1 기준값 이상이면 상기 운전자가 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하고, 상기 생성된 운전 불안전 값이 상기 제1 기준값 미만이면서 제2 기준값 이상인 불안전 운전 회수가 단위 시간당 소정 회수 이상이면 상기 운전자에 대해 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하는 안전운전 판정부와,

   상기 안전운전 판정부에 의해 안전운전이 아닌 것으로 판정된 상기 운전자에 대해 경고 신호를 출력하되, 단위 시간당 불안전 운전 회수에 따라 차등적인 경고 신호를 출력하는 경고부와,

   안전운전시의 상기 운전 불안전 값을 저장하는 데이터 저장부와,

   상기 운전자로부터 경고 레벨을 입력받는 경고 레벨 선택 스위치를 포함하며,

   상기 경고 레벨이 높을수록 상기 제1 기준값이 작게 설정되고,

   상기 안전운전 판정부는 상기 데이터 저장부로부터 상기 안전운전시의 운전 불안전 값을 판독하여 상기 생성된 운전 불안전 값과 비교하고, 상기 생성된 운전 불안전 값이 상기 안전운전시의 운전 불안전 값보다 제3 기준값 이상이면 상기 운전자에 대해 안전운전을 하지 않는 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 안전운전 여부 감지 장치.
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