KR101058474B1 - 차량의 안전운전 경고장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 안전운전 경고장치에 관한 것으로, 광을 조사하는 광원; 스티어링 휠에 광섬유가 부착되어 둘러싸고, 상기 광원에서 발생한 광이 통과 되면서 운전자의 상기 스티어링 휠에 가해지는 압력에 의한 광량의 세기변화를 감지하는 감지부; 상기 감지부를 통과한 광을 수광하여 전기신호로 변환시켜 경고상황을 판단하는 수광부; 및 상기 수광부에서 변환된 전기신호에 따라 경고상황을 표시하는 알람부를 포함한다.

이와 같은 본 발명은 졸음운전 등의 운전자의 부주의에 의한 차량사고를 방지하기 위한 경고장치를 구성함에 있어 단가를 낮추고 운전자 상태에 대한 감지도를 높이고 다양한 방법으로 경고표시를 할 수 있을 뿐 아니라, 후미 차량이나 기타 다른 차량이 미리 대응할 수 있도록 하여 다각적인 차량사고 방지를 위한 안전운전 경고장치 및 그 방법을 제공한다.

광섬유, 광섬유 센서, 스티어링 휠

Description

차량의 안전운전 경고장치 및 그 방법{alarm device for safe driving of vehicle, and alarm method thereof}

본 발명은 차량의 안전운전 경고장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구성으로 운전자의 안전운전 상태를 효율적으로 감지하여 운전자 및 타 차량 운전자에게 경고하는 안전운전 경고 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

고속으로 운행하는 차량과 같은 운송수단의 충돌 사고는 막대한 재산 손실과 함께 큰 인명 피해를 가져오므로 운전자의 주의가 각별히 요구된다. 그러나, 운전자의 의지와는 상관없이 운전불능의 상태가 도래할 수가 있게 되는 바, 예를 들어 차량을 장시간 운전하게 됨으로써 발생되는 누적된 피로에 의한 졸음운전을 이유로 사고가 발생될 수 있다.

이러한 졸음운전 방지장치에 대한 종래의 기술로는(출원번호 : 20-1997-0036862) 차량의 졸음운전 방지장치에 관한 것으로, 작동 스위치를 온시키면 마이크로 프로세서에서 CCD 제어부를 제어하면서 CCD 카메라를 구동시키거나 CCD 카메라에서 촬영된 화상 데이터를 입력받도록 하고, 최초의 화상 데이터는 메모리 기준신호로 저장하여 다음에 촬영되어 라인 메모리를 통하여 전달되는 화상 데이터와 비교하면서 경보음을 출력하도록 구성함으로써 운전자의 자세가 처음의 안정된 상태에서 불안한 상태로 바뀌거나 졸음으로 인해 심한 동작의 변화가 있게 되면 이에 경고를 하여 안전운행이 가능하도록 한 것이다.

그러나, 이러한 서비스 시스템의 구성을 이용하는데 있어, 사용자는 차량에 별도의 경보장치를 갖는 마이크로 프로세서와 CCD 카메라 모듈로 구성된 시스템을 장착하는데 비용과 설치에 어려움이 있을 수 있으며, 단일 기능을 처리하기는 복잡한 시스템이 구축 되어야 하는 결점이 있다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 졸음운전 등의 운전자의 부주의에 의한 차량사고를 방지하기 위한 경고장치를 구성함에 있어서, 간단한 구성을 통하여 운전자 상태에 대한 감지도를 높이고 다양한 방법으로 경고표시를 할 수 있는 양질의 차량의 안전운전 경고장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

또한, 운전자에 대한 경고뿐 아니라 다른 차량에 대해서도 경고표시를 함으로써, 후미 차량이나 기타 다른 차량이 미리 대응할 수 있도록 하여 다각적인 차량사고 방지를 위한 안전운전 경고장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 특징은 차량의 안전운전 경고장치에 있어서, 광을 조사하는 광원; 스티어링 휠에 광섬유가 부착되어 둘러싸고, 상기 광원에서 발생한 광이 통과 되면서 운전자의 상기 스티어링 휠에 가해지는 압력의 세기변화를 감지하는 감지부; 상기 감지부에서 광을 수광하여 전기신호로 변환시켜 경고상황을 판단하는 수광부; 및 상기 수광부에서 변환된 전기신호에 따라 경고상황을 표시하는 알람부를 포함한다.

여기서, 상기 광섬유는 상기 광섬유는 상기 스티어링 휠에 나선형으로 감긴 것이 바람직하고, 상기 수광부는 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출기; 상기 광검출기에서 변환된 전기신호를 증폭하는 증폭부; 및 상기 증폭부에서 증폭된 전기 신호의 세기 변화를 감지하여 경고상황을 판단하는 판단부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 알람부는 차량 내부 및 외부에 경고음을 표시하는 경적, 상기 스티어링 내부에 구비되어 상기 스티어링 휠을 진동시키는 진동장치, 안전벨트를 진동시키는 진동장치 및 후미 차량에 경고상황을 표시하는 비상등 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 제2 특징은 차량의 안전운전 경고방법에 있어서, 차량의 운전자에 의해 스티어링 휠에 감겨 있는 광섬유에 가해지는 압력변화를 감지하는 단계; 상기 감지된 광을 전기신호로 변환하는 단계; 상기 변환된 전기적 신호의 변화를 감지하여 경고상황을 판단하는 단계; 및 상기 경고상황이라고 판단된 경우, 상기 차량 운전자 및 외부에 경고상황을 표시하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 경고상황을 판단하는 단계는 상기 전기신호가 미리 정한 범위내의 세기를 벗어나는 경우 경고상황임을 판단하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 졸음운전 등의 운전자의 부주의에 의한 차량사고를 방지하기 위한 경고장치를 구성함에 있어 간단한 구성으로 운전자 상태에 대한 감지도를 높이고 다양한 방법으로 경고표시를 할 수 있을 뿐 아니라, 내구성이 우수한 차량의 안전운전 경고장치 및 그 방법을 제공하게 된다.

또한, 운전자에 대한 경고뿐 아니라 다른 차량에 대해서도 경고표시를 함으로써, 후미 차량이나 기타 다른 차량이 미리 대응할 수 있도록 하여 다각적인 차량 사고 방지를 위한 안전운전 경고장치 및 그 방법을 제공하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 안전운전 경고장치의 구성을 간략하게 예시한 도면이다. 도 1에 타나낸 바와 같이, 차량의 안전운전 경고장치는 광을 조사하는 광원(10), 스티어링 휠(21)에 광섬유(23)가 부착되어 둘러싸고, 상기 광원(10)에서 발생한 광이 통과 되면서 운전자의 상기 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력에 의한 광량의 세기변화를 감지하는 감지부(20), 광섬유(23)를 통과한 광을 전기 신호로 변환하여 세기를 측정하여 경고상황을 판단하는 수광부(30), 수광부(30)에서 판단된 광의 세기 변화에 따라 운전자 또는 외부에 경고상황을 표시하는 알람부(40)를 포함하여 구성된다.

운전자가 차량운행 중 졸음운전을 하거나 예기치 못했던 상황이 발생하게 되면, 운전자는 순간적으로 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력이 크게 변화하게 된다. 졸음운전을 하는 경우, 일반적으로 운전자는 몸에 힘이 빠져 릴렉스한 상태이기 때문에, 스티어링 휠(21)을 잡고 있던 손을 놓아 버리게 되거나, 가해지는 압력이 급격하게 줄게된다. 또한, 예기치 못한 상황이 발생하는 경우 운전자는 순간적으로 긴장하게 되고, 운전자에 의한 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력은 급격히 증가하게 된다.

이런점을 착안하여 본 발명에서는 스티어링 휠(21)에 둘러싸고 있는 광섬유(23)를 통하여, 운전자의 손에 압력이 평상시 압력범위를 넘어서는 경우, 광섬 유(23)를 통과하는 광의 세기가 급격히 줄어들거나 늘어나게 되며, 이것은 수광부(30)에서 전기신호로 변환되어 미리 정해진 통상 안전운행 중 나타나는 일정정도의 전기신호 세기범위를 이탈하게 하고, 이때를 경고상황이라고 판단하여 경고상황임을 알리는 표시를 할 수 있도록 구성된 장치이다. 즉, 본 발명은 광섬유(23)센서를 이용하여 운전자의 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력의 세기 변화를 감지하여 안전운전 경고를 표시하는 장치를 나타낸 것이다.

광섬유(23)는 석영유리로 만들어져 있는데, 광섬유(23) 속으로 들어간 빛은 밖으로 빠져 나오지 않고 빛의 전반사 원리에 의거해서 광섬유(23)를 따라 진행한다. 1970년대 초반부터 본격적으로 개발되어 지금은 널리 알려진 광섬유(23)는, 전송 손실이 매우 적고 (100Km 전송시 1% 투과), 주파수 대역폭이 넓어 전자 신호 대신 빛을 이용한 광통신에 이용되어 통신기술에 혁신을 가져왔으며 사회 전반에 걸쳐 폭넓은 변화를 일으키고 있다.

특히 센서 응용이 광섬유(23)는 측정할 물리량이 있는 곳에 손쉽게 빛을 전달하는 역할 뿐 아니라, 광섬유(23)를 구성하는 유리를 매개로 빛과 측정하고자 하는 외부 신호 사이에 상호작용을 일으키게 하는 역할을 한다. 광섬유(23)가 단순히 빛의 전달 경로 역할만 하는 경우도 많이 있는데 이들도 광섬유(23) 센서로 분류하는 것이 상례이다.

대부분의 광섬유(23) 센서에는 광섬유(23)에 가해지는 외부 물리량의 변화(신호)에 의해 광섬유(23) 속을 진행하는 빛이 유도되는 여러 가지 특성 변화를 측정하게 되는데, 외부에서 가해지는 신호에는 온도, 압력, 전기장, 자기장, 회전 등 거의 모든 종류의 물리량들이 포함된다. 이러한 신호들에 의해 변화되는 빛의 성질에는 세기, 위상, 편광, 파장 등이 있으며, 이들의 미세 변화를 측정할 수 있는 여러 가지 방법들이 동원된다.

좀더 구체적으로 빛의 성질을 변화시키는 물리적 현상의 예로는 굴절률 변화(온도, 압력, 인장력, 화학물질의 농도 등), 편광 상태의 변화(전기장, 자기장, 압력 등), 파장에 따른 광손실의 변화(화학물질의 농도, 구부림 등) 등으로부터 상대론적 위상변화(Sagnac 효과로 회전 각속도에 의해 유도됨), 비선형 현상(라만 산란, 브릴루앙 산란, Kerr 효과 등)들까지 다양하다. 즉, 여러가지 빛의 특성 변화를 읽어, 우리가 원하는 외부 물리량의 변화를 측정하는 것이 광섬유(23) 센서의 기본 원리이다.

이와같은 원리를 갖는 광섬유(23) 센서를 이용하여 본 발명에서는 물리적 변화량으로 운전자의 스티어링 휠(21)을 잡을 때 가해지는 압력이 졸음운전 등 비정상적인 상태에 있을 때 변화되는 것을 감지하여 경고상황임을 여러 가지 방법으로 표시함으로써, 운전자에게 주의를 환기시키고, 타 차량운전자에게도 경각심을 알려 차량사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 장치를 구성한다.

그리고 도 1에 나타낸 바와 같이, 광원(10)은 작고 빛의 세기가 큰 반도체 레이저가 바람직하고, 파장은 가시광부터 적외선까지 용도에 따라 다양하게 선택할 수 있음은 물론이다. 그리고 광섬유(23)는 광통신용과 달리 그 용도에 따라 특수한 복굴절 특성, 또는 특이한 구조 등을 갖는 광섬유(23) 등이 요구됨에 따라 편광 유지 광섬유(23), 복굴절 제거된 광섬유(23), 타원 또는 사각형 형태의 광섬유(23) 등 특수 광섬유(23)들과, 이들을 사용한 여러 광섬유(23) 소자를 사용하는 것도 가능하다. 특히, 본 발명에서는 유리 광섬유, 플라스틱 광섬유, 브래그 격자 광섬유 등을 사용하여 운전자가 스티어링 휠(21)에 가하는 압력의 변화를 측정하는 것이 바람직하다.

또한 광섬유(23)는 스티어링 휠(21)에 부착되어 구성하는데, 운전자는 스티어링 휠(21) 전체를 선택적으로 잡을 수 있는 것을 고려할 때, 나선형으로 일정 간격을 두고 감겨 설치하게 되면, 효과적으로 운전자에 의한 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력을 측정할 수 있게 된다.

이와 같이, 광섬유(23) 센서가 다른 센서들에 비해 갖는 장점들은 전자소자 대신에 빛을 이용해 측정한다는 사실과, 이 측정신호의 전달 역시 빛으로 하고 있는 데서 기인한다. 우선 전기가 통하는 전도체가 포함되어 있지 않으므로 주변의 여러 장치에서 발생할 수 있는 전자파의 장애에 의한 잡음이 없고, 전기적인 접지, 누전, 감전 등의 염려가 없다. 또한, 크기가 작고 가벼우며, 거의 모든 종류의 물리량 측정에 이용할 수 있다는 장점이 있다.

즉, 도 1에 나타난 본 발명에 따른 안전운전 경고장치는 운전자가 차량운행 중 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력의 변화를 감지하여 경고상황을 판단하고 경고표시를 하기 위해 스티어링 휠(21)에 광섬유(23)를 휘감아 운전자가 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력을 광원(10)에서 발생하여 광섬유(23)를 통과하는 광량의 세기변화를 감지하여 경고표시를 할 수 있는 구조이다.

도 2는 본 발명에 따른 안전운전 경고장치의 구성 중 수광부(30)의 구성 블 럭도를 예시한 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 감지부(20)를 통과한 빛을 수광하여 전기신호로 변환하는 광검출기(31), 광검출기(31)의 전기신호를 증폭하는 증폭부(32), 증폭된 전기신호의 세기변화를 통해 경고상황을 판단하는 판단부(33)로 구성된다.

광검출기(31)는 광원(10)과 마찬가지로 화합물 반도체가 사용되고, 신호처리는 변환되는 빛의 특성에 따라 빛의 세기를 측정한다. 또한 센서의 감도를 향상시키기 위하여 측정하고자 운전자의 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력의 변화를 빛의 특성 변화로 쉽게 유도해 낼 수 있는 트랜스듀서(Transducer)를 사용하는 것도 바람직하다.

도 3은 본 발명에 따른 안전운전 경고장치의 알람부(40)에 대한 블럭도를 예시한 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 수광부(30)에서 광신호를 전기신호로 변환하여 그 세기 변화를 측정하고, 미리 정해진 정상운전의 범위내 세기 변화를 넘어서는 경우 경고 상황임을 판단하고, 경고상황을 표시할 것을 알람부(40)에 요청하게 되는데, 알람부(40)는 경적, 스티어링 휠(21)의 진동, 안전벨트의 진동 및 비상등의 점멸 등으로 경고상황을 표시하게 된다.

차량의 경적과 수광부(30)를 전기적으로 연결하여 경고상황 표시의 요청이 있는 경우 자동적으로 경적음을 울릴 수 있도록 장치 구성하는 것이 바람직하다. 경적음은 차량 내부의 운전자뿐만 아니라, 외부의 차량에게도 경고할 수 있기 때문에 운전자의 졸음 운전등 비정상적이 운전상태의 경우 경고표시를 하여 차량사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

진동은 스티어링 휠(21) 내부에 진동자를 두어 수광부(30)에서 경고상황 표시 요청이 있는 경우 작동하여 스티어링 휠(21)을 진동할 수 있도록 하는 구성되거나, 운전자가 착용하는 안전벨트의 진동을 일으킬 수 있는 진동장치를 구비하여 졸음운전 등을 하는 운전자에게 효과적으로 경고표시 할 수 있게 된다.(도시하지 않음)

또한, 비상등의 on/off 스위칭과 수광부(30)를 전기적으로 연결하여 수광부(30)에서 경고표시 요청이 있을 경우, 비상등을 점멸하는 등의 표시를 하게 되면, 후미 차량 등에게 경고할 수 있게 되어 타 차량 운전자의 방어 운전을 유도할 수 있게 된다. 상술한 경적, 스티어링 휠(21)의 진동, 비상등의 점멸등은 각각의 경고표시뿐만 아니라, 복수개의 동시 표시도 가능함은 물론이다.(도시하지 않음)

도 4는 본 발에 따른 또 다른 실시예로서, 차량의 안전운전 경고방법의 흐름도를 예시한 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명은 스티어링 휠(21)에 감겨져 있는 광섬유(23)에 의해 운전자가 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력이 변화를 광의 세기 변화로 감지하는 단계(S100), 광 검출 소자 등으로 광 신호를 전기신호로 변환하는 단계(S200), 변환된 신호의 세기 변화를 통하여 경고상황을 판단하는 단계(S300), 경고 상황이 판단되는 경우, 이를 표시하는 단계(S400)를 포함하여 구성된다.

일반적으로 운전자가 스티어링 휠(21)을 잡고 운전하는 중 긴급상황이 발생하거나, 졸음운전 등의 비정상적인 상태일 때, 운전자가 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력이 순간적으로 많이 변화하게 된다는데, 착안하여, 스티어링 휠(21)에 광섬 유(23)를 둘러싸게 하고, 빛을 통과시키게 되면, 운전자의 스티어링 휠(21)을 잡을 때의 압력변화는 이 광섬유(23)를 통과한 광의 세기와 비례하여 나타나게 된다.

그러므로, 광의 세기를 감지하는 단계에서 운전자가 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력을 스티어링 휠(21)에 감겨져 있는 광섬유(23)를 통과하는 광량의 세기로 감지할 수 있게 되고(S100), 이를 광검출기 등 수광부(30)에서 전기적 신호로 변환하고(S200), 변환된 전기적 신호를 통하여 경고상황을 판단하고(S300), 경적, 비상등과 같은 외부 장치에 의해 경고상황임을 표시(S400)하게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 안전운전 경고방법 중 경고상황을 판단하는 단계의 흐름도를 예시한 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 광섬유(23)를 통과한 광을 광 검출기를 통하여 전기신호로 변환하고 그 세기를 측정한다.(S310) 이 전기신호의 세기를 시간에 따른 변화량으로 측정하고(S320), 측정된 변화량이 미리 설정된 안전 운전하는 상태에서의 변화량을 넘어서는 경우(Yes) 경고상황으로 판단하여(S330), 경고상황을 표시할 것을 요청하게 되고(S340), 그렇지 않은 경우(No), 정상운전 상태로서 경고표시 요청이 이루어 지지 않도록 판단을 종료하게 된다.

이와 같이, 스티어링 휠(21)에 가해지는 압력의 변화를 전기신호 세기의 변화로 측정하여 시간에 따른 변화를 측정하게 되는데, 운전자가 비정상적인 운전 상태라면, 급격한 변화가 생겨 일반적인 안전운전 상태의 변화량을 넘어서게 될 것이다. 이것이 경고상황을 판단하는 기준이 되고, 이 기준은 통상적인 운전자의 정상적인 운전 상태와 긴급 상황시 운전 상태에서의 변화값을 측정하여 결정할 수 있음은 물론이다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 안전운전 경고장치의 구성을 간략하게 예시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 안전운전 경고장치의 구성 중 수광부의 구성 블럭도를 예시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 안전운전 경고장치의 알람부에 대한 블럭도를 예시한 도면,

도 4는 본 발에 따른 또 다른 실시예로서, 차량의 안전운전 경고방법의 흐름도를 예시한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 안전운전 경고방법 중 경고상황을 판단하는 단계의 흐름도를 예시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

10 : 광원, 20 : 감지부, 21 : 스티어링 휠, 23 : 광섬유,

30 : 수광부, 31 : 광 검출기, 32 : 증폭부, 33 : 판단부,

40 : 알람부,

Claims (6)

1. 차량의 안전운전 경고장치에 있어서,

   광을 조사하는 광원;

   스티어링 휠에 광섬유가 부착되어 둘러싸고, 상기 광원에서 발생한 광이 통과 되면서 상기 스티어링 휠에 가해지는 압력의 세기변화를 감지하는 감지부;

   상기 감지부를 통과한 광을 수광하여 전기신호로 변환시켜 경고상황을 판단하는 수광부; 및

   상기 수광부에서 변환된 전기신호에 따라 경고상황을 표시하는 알람부를 포함하되,

   상기 알람부는 차량 내부 및 외부에 경고음을 표시하는 경적, 상기 스티어링 휠 내부에 구비되어 상기 스티어링 휠을 진동시키는 진동장치, 안전벨트를 진동시키는 진동장치 및 후미 차량에 경고상황을 표시하는 비상등 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량의 안전운전 경고장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광섬유는 상기 스티어링 휠에 나선형으로 감긴 것을 특징으로 하는 차량의 안전운전 경고장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 수광부는 광신호를 전기신호로 변환하는 광검출기;

   상기 광검출기에서 변환된 전기신호를 증폭하는 증폭부; 및

   상기 증폭부에서 증폭된 전기신호의 세기 변화를 감지하여 경고상황을 판단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 안전운전 경고장치.
4. 삭제
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