KR101076984B1

KR101076984B1 - Lane Departure Warning apparatus using multiple laser beams

Info

Publication number: KR101076984B1
Application number: KR1020090059810A
Authority: KR
Inventors: 예윤해; 김인석
Original assignee: 경희대학교 산학협력단
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2011-10-26
Also published as: KR20110002294A

Abstract

본 발명은 레이저를 이용하여 도로면의 차선을 인식하는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 서로 다른 이격 거리로 다수의 레이저 빔을 도로면으로 조사하며 도로면에 조사된 후 반사되는 다수 레이저 빔의 상대적인 세기 변화에 기초하여 다수의 레이저 빔들 중 특정 레이저 빔이 차선 위에 위치하는지를 판단하여 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 차선 이탈 방지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for recognizing a lane of a road surface using a laser, and more particularly, to irradiate a plurality of laser beams to a road surface at different separation distances, and to compare the relative number of laser beams that are reflected after the road surface is irradiated. A lane departure prevention apparatus for determining a distance between a lane and a vehicle by determining whether a specific laser beam of a plurality of laser beams is positioned above a lane based on a change in intensity.

본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치는 차량으로부터 서로 다른 이격 거리로 다수의 레이저 빔을 도로면으로 조사한 후 도로면에서 반사된 다수의 레이저 빔을 이격 거리별로 식별하여 차선과 차량 사이의 거리를 계산함으로써, 차선과 차량 사이의 거리를 계산할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치는 저가의 레이저를 이용하며 도로면에서 반사되는 레이저 빔의 상대적인 세기 변화에 기초하여 차선을 인식함으로써, 저렴한 비용으로 간단하게 차선을 검색할 수 있다.The lane departure prevention apparatus according to the present invention calculates the distance between the lane and the vehicle by identifying the plurality of laser beams reflected from the road surface by the distance after irradiating a plurality of laser beams to the road surface at different distances from the vehicle The distance between the lane and the vehicle can be calculated. In addition, the lane departure prevention apparatus according to the present invention uses a low-cost laser and recognizes the lane based on the relative intensity change of the laser beam reflected from the road surface, so that the lane can be easily searched at low cost.

차선 이탈, 졸음 운전, 안전 운행, 차선 인식 Lane departure, drowsy driving, safe driving, lane recognition

Description

Lane Departure Warning apparatus using multiple laser beams

본 발명은 레이저를 이용하여 도로면의 차선을 인식하는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 서로 다른 이격 거리로 다수의 레이저 빔을 도로면으로 조사하며 도로면에 조사된 후 반사되는 다수 레이저 빔의 상대적인 세기 변화에 기초하여 차선과 차량 사이의 거리를 판단하는 차선 이탈 방지 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for recognizing a lane of a road surface using a laser, and more particularly, to irradiate a plurality of laser beams to a road surface at different separation distances, and to compare the relative number of laser beams that are reflected after the road surface is irradiated. The lane departure prevention apparatus for determining the distance between the lane and the vehicle based on the intensity change.

근래 들어, 차량 운행 중에 발생하는 각종 사고로부터 운전자의 피해를 최소화하는 안전벨트나 에어백과 같은 사후 안전 수단에서 벗어나 운전 중에 잠재한 사고를 예측하여 운전자에게 경보함으로써 사고를 미연에 방지하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. In recent years, studies are being actively conducted to prevent accidents by warning the driver by predicting potential accidents while driving away from post-safety measures such as seat belts or airbags that minimize the driver's damage from various accidents occurring while driving the vehicle. Is going on.

일반적으로 ASV(Advanced Safety Vehicle)는 차량의 안전도 향상을 위해서 첨단 전자기술과 제어 기술을 적용하는 첨단 차량으로, 교통사고를 감소시켜 교통량을 증가시키고 에너지를 절약하며 운전자의 편의를 도모하게 된다. ASV의 하나로써 차선 이탈 경보 시스템(LDWS : Lane Departure Warning System)은 차량이 현재 달리고 있는 차선을 파악한 후, 만약 운전자가 부주의나 졸음운전 등으로 차선 을 이탈하려고 하면 경보음이 울리도록 하여 주는 안전장치이다.In general, ASV (Advanced Safety Vehicle) is an advanced vehicle that applies advanced electronic and control technology to improve the safety of the vehicle. It reduces traffic accidents, increases traffic volume, saves energy, and facilitates driver's convenience. Lane Departure Warning System (LDWS) is an ASV that detects lanes in which a vehicle is currently running, and alerts you if a driver attempts to leave the lane due to carelessness or drowsy driving. to be.

현재 사용되거나 개발되고 있는 차선 이탈 경보 시스템은 주로 CCD 카메라와 같은 광학 기구를 사용하는 것이 주류를 이루고 있다. 이러한 시스템은 중앙선과 주행선의 형태와 색상이 노면의 형태와 색상과 다르다는 점에 착안을 둔 것으로, CCD 카메라에 의해 포착된 화상 데이터를 분석하여 중앙성 또는 차선을 판별한 후에 중앙선을 침범하거나 차선을 이탈한 경우 이를 운전자에게 경보하게 된다. 더 나아가, 지능형의 발전된 차량에서는 차선을 판별하여 스스로 차선을 유지하면서 주행하는 시스템까지도 제안되어 있다.Lane departure warning systems currently in use or being developed are mainly using optical instruments such as CCD cameras. This system is focused on the fact that the shape and color of the center line and the driving line is different from the shape and color of the road surface.The system analyzes the image data captured by the CCD camera to determine the centrality or lane, and then invades the center line or stops the lane. In case of departure, the driver will be alerted. Furthermore, intelligently developed vehicles have also been proposed to identify lanes and to drive themselves while maintaining lanes.

종래 LDWS의 구성(이하 '종래기술1'로 언급)은 전후방주행 영상을 입력받는 영상센서부와, 차선인식을 위해 영상처리를 수행하는 영상처리부와, 인식된 차선을 기반으로 차량의 이탈여부를 판단하는 이탈판단부와, 차량 인터페이스(Interface) 신호를 입력받는 인터페이스입력부와, 차선이탈 경보 및 상황을 나타내는 인터페이스 출력부로 구성된다. 이때, 차량 인터페이스는 차선 폭, 차선의 곡률반경, 차선 횡단시간 등의 다양한 변수로 구성된다. 여기서, 영상센서부는 전후방 중앙에 설치된 다수의 카메라를 이용하여 도로상의 차선을 인식하고, 인식한 차선 중심과 카메라 광학축 사이의 차이 정도를 파악하여 차선이탈 경보가 발생한다.The structure of the conventional LDWS (hereinafter referred to as 'prior art 1') includes an image sensor unit which receives forward and backward driving images, an image processor which performs image processing for lane recognition, and whether the vehicle is separated based on the recognized lane. It is composed of a departure determination unit for determining, an interface input unit for receiving a vehicle interface (Interface) signal, and an interface output unit for indicating the lane departure warning and the situation. At this time, the vehicle interface is composed of various variables such as lane width, lane curvature radius, lane crossing time. Here, the image sensor unit recognizes the lane on the road by using a plurality of cameras installed in the front and rear center, and detects the difference between the detected lane center and the camera optical axis to generate a lane departure warning.

한편, 공개특허 제10-2008-0088675호에 개시되어 있는 차선이탈 경보 시스템(이하 '종래기술2'로 언급)은 양쪽 사이드 미러에 설치된 다수의 카메라에 의해 입력되는 후측방의 좌우 영상으로부터 차선을 추출하고, 추출한 좌우 차선을 3차원 매핑(mapping)하여 차선의 실좌표를 구하고, 차선의 실좌표로 이루어진 직선과 차 체의 방향선이 교차하는 점에서의 좌우 방향각을 산출하고, 방향선과 차선의 실좌표로 이루어진 직선으로부터 좌우 측면거리를 산출하고, 방향각과 측면거리의 기하학적 분석에 의해 차선 이탈거리를 산출하고, 차속센서에 의해 감지되는 차량속도와 상기 차선 이탈거리로부터 이탈시간을 산출하여 이탈시간이 기준값 이하인 경우 경보가 발생함으로써, 차선 이탈에 의한 차량사고를 미연에 방지한다.On the other hand, the lane departure warning system disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 10-2008-0088675 (hereinafter referred to as 'Prior Art 2') uses a lane from a left and right image input by a plurality of cameras installed in both side mirrors. 3D mapping of the extracted left and right lanes to obtain the actual coordinates of the lanes, calculating the left and right direction angles at the intersections of the straight lines made up of the actual coordinates of the lanes with the direction lines of the vehicle bodies, and calculating the direction lines and the lanes. Calculate the left and right side distances from a straight line consisting of the actual coordinates, calculate the lane departure distance by geometrical analysis of the direction angle and the side distance, and calculate the departure time from the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor and the lane departure distance. If the time is less than the reference value, an alarm is generated to prevent a vehicle accident due to lane departure.

한편 공개실용신안 제20-2000-0015809호 개시되어 있는 차선이탈 경보 시스템(이하 '종래기술3'로 언급)은 CCD 카메라를 이용하지 않고 비교적 간단하고 저렴한 구성에 의해 중앙선 침범을 판단한 후 운전자에게 경보를 발생하는 장치를 제공하는데, 차량의 적소(바람직하게, 차량 전방의 좌측)에 장착되어 전방의 하측을 향하는 소정 각도로 레이저빔을 발사하는 레이저빔 송신기와, 차량의 적소(바람직하게, 레이저빔 송신기의 우측)에 장착되어 발사된 레이저빔이 도로에 반사된 후에 되돌아오는 레이저빔을 수신하는 레이저빔 수신기와, 레이저빔 송신기 및 레이저빔 수신기를 구동하는 레이저 구동부와, 중앙선, 차선 및 노면의 상태에 따른 수신 레이저빔의 강도 데이터를 저장하고 있는 룩-업 테이블과, 차량의 중앙선 침범을 경보하는 경보부 및 레이저 구동부로부터 수신 레이저빔의 강도 데이터를 전달받고 룩-업 테이블에서 전달받은 수신 레이저빔의 강도 데이터를 조회하여 현재 차량이 중앙선을 침범하였는지를 판단하고 중앙선을 침범한 경우에는 경보를 발하도록 제어하는 중앙 제어부를 포함하여 구성되어 있다. Meanwhile, the lane departure warning system disclosed in JP 20-2000-0015809 (hereinafter referred to as `` Prior Art 3 '') alerts the driver after judging the intrusion of the center line by a relatively simple and inexpensive configuration without using a CCD camera. A device for generating a laser beam, comprising: a laser beam transmitter mounted on a vehicle (preferably to the left of the vehicle front) to emit a laser beam at a predetermined angle toward the lower side of the vehicle; The laser beam receiver mounted on the right side of the transmitter and receiving the laser beam returned after the emitted laser beam is reflected on the road, a laser driver for driving the laser beam transmitter and the laser beam receiver, and the state of the center line, lanes and road surface Look-up table that stores the intensity data of the received laser beam according to The central control unit receives the intensity data of the received laser beam from the driver and inquires the intensity data of the received laser beam received from the look-up table to determine whether the current vehicle has invaded the center line and to generate an alarm when the center line is invaded. It is configured to include.

위에서 설명한 종래기술1과 종래기술2는 차량에 배치되어 있는 CCD 카메라를 통해 차량 주변의 도로를 촬영하고 촬영한 도로의 이미지를 영상 처리하여 차선을 인식하며, 인식한 차선으로부터 계산한 다양한 변수를 이용하여 차량이 차선을 이탈하였는지를 판단하도록 구성되어 있다. 따라서 CCD 카메라, 영상 처리부, 차선 인식부, 다양한 변수를 이용한 차선 이탈 판단부 등 복잡한 프로세스를 처리하기 위한 고가의 장비가 필요하며, 고속으로 이동하는 차량에서 차선 이탈 여부를 실시간으로 신속하게 계산하기 곤란하다는 문제점을 가진다.The above-described prior art 1 and the prior art 2 use the CCD camera disposed in the vehicle to photograph the road around the vehicle and process the image of the photographed road to recognize the lane, and use various variables calculated from the recognized lane. To determine whether the vehicle has left the lane. Therefore, expensive equipment for processing complex processes such as CCD camera, image processing unit, lane recognition unit, and lane departure determination unit using various variables is required.It is difficult to quickly calculate lane departure in real time in a fast moving vehicle. Has the problem.

한편, 종래기술3은 도로면에서 반사되어 되돌아오는 레이저 빔의 세기과 룩업 테이블에 기저장되어 있는, 차선에 따른 레이저 빔의 세기와 비교하여 차선을 감지함으로써, 비교적 간단한 구성과 저렴한 비용으로 차량의 차선 이탈 여부를 판단할 수 있다. 그러나 이동하는 차량의 주변에는 태양광, 주변 차량의 헤드 라이트 또는 주변 조명이 존재하기 때문에 차량 주변의 환경에 따라 수광되는 배경 광의 세기가 서로 상이하며, 따라서 단순히 룩업 테이블에 저장되어 있는 차선에 따른 레이저 신호의 세기만을 이용하여 정확하게 차선을 판단하기 곤란하다. 또한 차선 이탈 경보 시스템에서 가장 중요하게 생각되는 요인 중 하나가 차선과 차량 사이의 거리인데, 종래기술3의 구성으로는 차량이 차선을 통과하였는지는 판단할 뿐 차선과 차량 사이의 거리를 측정할 수 없다는 문제점을 가진다. Meanwhile, the related art 3 detects a lane by comparing the intensity of the laser beam reflected from the road surface and the intensity of the laser beam along the lane, which is pre-stored in the lookup table. It is possible to determine whether the departure. However, due to the presence of sunlight, the headlights of surrounding vehicles, or ambient lighting around the moving vehicle, the intensity of the background light received by the surrounding environment of the vehicle is different from each other, and thus the laser according to the lane stored in the lookup table is simply different. It is difficult to accurately determine the lane using only the strength of the signal. In addition, one of the most important factors in the lane departure warning system is the distance between the lane and the vehicle. According to the configuration of the related art 3, the distance between the lane and the vehicle cannot be measured only by determining whether the vehicle has passed through the lane. I have a problem.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 목적은 비교적 간단한 구성과 저렴한 비용 으로 제작할 수 있는 차선 이탈 방지 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a lane departure prevention apparatus that can be manufactured with a relatively simple configuration and low cost.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 차선을 감지할 뿐만 아니라, 차선과 차량 사이의 거리를 측정할 수 있는 차선 이탈 방지 장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a lane departure prevention apparatus capable of not only detecting a lane but also measuring a distance between the lane and the vehicle.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 수분에 대한 감쇄율이 서로 다른 레이저를 이용하여 도로의 수막 상태를 판단할 수 있는 기능을 추가한 차선 이탈 방지 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a lane departure prevention apparatus having a function of determining the water film state of the road by using a laser having a different rate of attenuation for water.

본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치는 도로면의 가상 조사선으로 차량으로부터 서로 다른 이격 거리로 다수의 레이저 빔을 조사하는 레이저 조사부와, 서로 다른 이격거리로 도로면에 조사된 후 도로면에서 반사되는 다수의 레이저 빔을 수신하는 레이저 수신부와, 수신한 다수의 레이저 빔들을 조사된 이격 거리별로 구분하여 식별하는 레이저 식별부 및 수신한 다수 레이저 빔들 중 상대적인 세기 변화를 일으키는 레이저 빔의 이격 거리에 기초하여 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 차선 판단부를 포함한다.The lane departure prevention apparatus according to the present invention includes a laser irradiation unit for irradiating a plurality of laser beams at different separation distances from a vehicle by a virtual irradiation line on a road surface, and a plurality of reflections on the road surface after being irradiated on the road surface at different separation distances. A lane based on a laser receiver for receiving a laser beam of a laser beam, a laser identification unit for distinguishing the plurality of received laser beams according to the irradiated separation distance, and a separation distance of a laser beam causing a relative change in intensity among the received plurality of laser beams And a lane determination unit for calculating a distance between the vehicle and the vehicle.

바람직하게, 레이저 조사부는 차량의 주행 방향과 수직 방향으로 형성되는 가상 조사선으로 다수의 레이저 빔을 조사하며, 레이저 조사부는 서로 다른 주파수로 변조된 다수의 레이저 빔을 차량으로부터 서로 다른 이격 거리로 조사하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the laser irradiator irradiates a plurality of laser beams with a virtual irradiation line formed in a direction perpendicular to the driving direction of the vehicle, and the laser irradiator irradiates a plurality of laser beams modulated at different frequencies from different distances from the vehicle. It is characterized by.

차선 판단부는 수신한 레이저 빔의 세기에 기초하여 수신한 다수 레이저 빔들 중 상대적인 세기 변화를 일으키는 레이저 빔을 검색하는 세기 변화 검색부와 레이저 빔의 상대적인 세기 변화에 기초하여 차선을 식별하는 차선 식별부 및 검색한 레이저 빔의 이격 거리에 기초하여 식별한 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 차선 거리 계산부를 포함한다.The lane determination unit may include: an intensity change search unit for searching for a laser beam causing relative intensity change among the plurality of laser beams received based on the received laser beam intensity; a lane identification unit for identifying a lane based on relative intensity change of the laser beam; And a lane distance calculation unit that calculates a distance between the identified lane and the vehicle based on the searched distance of the laser beam.

바람직하게, 차선 거리 계산부는 검색한 레이저 빔과 차량 방향으로 검색한 레이저 빔에 가장 근접한 레이저 빔 사이에 차선이 존재하는 것으로 상기 차선과 차량 사이의 거리를 계산하거나, 상기 검색한 레이저 빔의 이격 거리를 차선과 차량 사이의 거리로 계산하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the lane distance calculation unit calculates a distance between the lane and the vehicle as a lane exists between the laser beam searched and the laser beam closest to the laser beam searched in the vehicle direction, or the distance of the searched laser beam. It is characterized by calculating the distance between the lane and the vehicle.

바람직하게, 본 발명에 따른 차량 이탈 방지 장치는 레이저 발광부에서 조사되는 레이저 빔과 상대적으로 수분 감쇄율이 다른 수분 감지 레이저를 도로면으로 조사하는 수막 감지 레이저 발광부 및 도로면에 조사된 후 반사되는 수막 감지 레이저와 다수 레이저 빔의 상대적인 세기 차이에 기초하여 도로면의 수막 형성 상태를 판단하는 수막 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the vehicle departure prevention apparatus according to the present invention is reflected after irradiating the water film detection laser light emitting unit and the road surface irradiated with the road surface a moisture detection laser having a different moisture attenuation rate relative to the laser beam irradiated from the laser light emitting unit The water film determination unit may further include a water film determination unit configured to determine a water film formation state on the road surface based on the difference in intensity between the water film detection laser and the plurality of laser beams.

본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치는 종래 차선 이탈 방지 장치와 비교하여 다음과 같은 다양한 효과를 가진다.The lane departure prevention apparatus according to the present invention has various effects as follows as compared with the conventional lane departure prevention apparatus.

첫째, 본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치는 차량으로부터 서로 다른 이격 거리로 다수의 레이저 빔을 도로면으로 조사한 후 도로면에서 반사된 다수의 레이저 빔을 이격 거리별로 식별하여 차선과 차량 사이의 거리를 계산함으로써, 차선과 차량 사이의 거리를 계산할 수 있다.First, the lane departure prevention apparatus according to the present invention, after irradiating a plurality of laser beams to the road surface at different distances from the vehicle to identify a plurality of laser beams reflected from the road surface by the separation distance to determine the distance between the lane and the vehicle By calculating, the distance between the lane and the vehicle can be calculated.

둘째, 본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치는 저가의 레이저를 이용하며 도 로면에서 반사되는 레이저 빔의 상대적인 세기 변화에 기초하여 차선을 인식함으로써, 저렴한 비용으로 간단하게 차선을 검색할 수 있다.Second, the lane departure prevention apparatus according to the present invention uses a low-cost laser and recognizes the lane based on the relative intensity change of the laser beam reflected from the road surface, so that the lane can be easily searched at low cost.

셋째, 본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치는 수분에 대한 감쇄율이 다른 레이저의 상대적인 수신 세기를 측정함으로써, 도로 위에 형성되어 있는 수막을 모니터링할 수 있다. Third, the lane departure prevention apparatus according to the present invention can monitor the water film formed on the road by measuring the relative reception intensity of the laser having a different rate of attenuation for moisture.

이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, a lane departure prevention apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치를 차량에 장착한 일 예를 도시하고 있다.1 illustrates an example in which a lane departure prevention apparatus according to the present invention is mounted on a vehicle.

도 1을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치(20)는 차량(10)이 현재 주행하는 차선의 도로(40)로 레이저 빔을 조사할 수 있는 차량(10)의 소정 위치에 설치되어 있다. 바람직하게, 본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치(20)는 도로 주행시 도로면에 표시되어 있는 차선(30)으로 레이저 빔을 조사할 수 있도록 차량의 좌측 또는 우측면에 설치되어 있으며, 더욱 바람직하게 차량의 좌측 또는 우측 전방에 설치되어 있다. Referring to Figure 1 in more detail, the lane departure prevention apparatus 20 according to the present invention is predetermined of the vehicle 10 that can irradiate the laser beam to the road 40 of the lane in which the vehicle 10 currently runs Installed at the location. Preferably, the lane departure prevention apparatus 20 according to the present invention is installed on the left or right side of the vehicle so that the laser beam can be irradiated to the lane 30 displayed on the road surface when driving the road, more preferably It is installed in the left or right front.

차선 이탈 방지 장치(20)는 차량(10)과 차선 사이의 거리를 측정하기 위하여 도로면의 가상 조사선으로 차량(10)으로부터 서로 다른 이격 거리(d)로 다수의 레이저 빔(23)을 조사하거나, 차량(10)이 주행하는 도로면의 수막 형성 상태를 감지하기 위한 수막 감지 레이저 빔을 조사한다. 바람직하게, 차선 이탈 방지 장 치(20)는 차량(10)의 주행 방향과 수직 방향으로 형성되는 가상 조사선으로 다수의 레이저 빔들(23)을 조사하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게, 차선 이탈 방지 장치(20)는 차량(10)이 주행하는 도로면으로 수막 감지 레이저를 조사하는 것을 특징으로 한다.The lane departure prevention apparatus 20 irradiates a plurality of laser beams 23 at different separation distances d from the vehicle 10 by a virtual irradiation line of a road surface to measure the distance between the vehicle 10 and the lane, or Then, the film is irradiated with a water film detection laser beam for detecting the water film formation state of the road surface on which the vehicle 10 runs. Preferably, the lane departure prevention device 20 is characterized by irradiating a plurality of laser beams 23 with a virtual irradiation line formed in a direction perpendicular to the driving direction of the vehicle 10. Preferably, the lane departure prevention apparatus 20 is characterized in that for irradiating the water film detection laser to the road surface on which the vehicle 10 runs.

도로면에 형성된 가상 조사선으로 서로 다른 이격 거리로 조사되는 다수의 레이저 빔들(23)은 다른 조사 각도(θ_i)로 도로면으로 조사된다. 서로 다른 조사 각도(θ_i)로 도로면에 조사된 다수의 레이저 빔들(23)은 도로면에서 반사되어 다시 차선 이탈 방지 장치(20)로 수신된다. The plurality of laser beams 23 irradiated at different separation distances with the virtual irradiation line formed on the road surface are irradiated onto the road surface at different irradiation angles θ _i . The plurality of laser beams 23 irradiated onto the road surface at different irradiation angles θ _i are reflected by the road surface and received by the lane departure preventing apparatus 20 again.

본 발명에 따른 차량 이탈 방지 장치를 기능적으로 크게 구분하면 도로면으로 다수의 레이저 빔을 조사하는 유닛(100)과 도로면에서 반사되어 되돌아오는 다수의 레이저 빔을 수신하여 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 유닛(200)으로 구성되어 있다. 도 2는 레이저 조사 유닛(100)을 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이며, 도 3은 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 유닛(200)을 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.When the vehicle departure prevention apparatus according to the present invention is largely divided into functional units, the unit 100 irradiates a plurality of laser beams to the road surface and a plurality of laser beams reflected from the road surface to receive the distance between the lane and the vehicle. It is comprised by the unit 200 to calculate. 2 is a functional block diagram for explaining the laser irradiation unit 100 in more detail, and FIG. 3 is a functional block diagram for explaining the unit 200 for calculating the distance between the lane and the vehicle in more detail.

먼저 도 2를 참고로 레이저 조사 유닛(100)에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 레이저 조사 유닛(100)은 변조 제어부(110)와, 차량과 차선 사이의 거리를 측정하기 위한 다수의 레이저 빔을 조사하는 레이저 발광부(120)와, 차량이 주행하는 도로면의 수막 상태를 감지하기 위한 레이저 빔을 조사하는 수막 감지 레이저 발광부(130)를 구비하고 있다. 레이저 발광부(120)는 차량으로부터 서로 다른 이격 거 리의 도로면으로 레이저 빔을 각각 조사하는 다수의 레이저 발광부들(1, 2,..n)을 구비하고 있다. 다수의 레이저 발광부들(1, 2,..., n)에서 조사되는 레이저 빔은 수막 감지 레이저 발광부(130)에서 조사되는 레이저 빔과 비교하여 수분에 대해 다른 감쇄율을 가진다. 바람직하게, 다수의 레이저 발광부들(1, 2,..., n)에서 조사되는 레이저 빔은 수막 감지 레이저 발광부(130)에서 조사되는 레이저 빔과 비교하여 수분에 대해 낮은 감쇄율을 가진다. First, the laser irradiation unit 100 will be described in more detail with reference to FIG. 2. The laser irradiation unit 100 emits a plurality of laser beams for measuring the distance between the modulation control unit 110 and a vehicle and a lane. The laser light emitting unit 120 and the water film detecting laser light emitting unit 130 for irradiating a laser beam for detecting the water film state of the road surface on which the vehicle travels are provided. The laser emitter 120 includes a plurality of laser emitters 1, 2,.. N that respectively irradiate a laser beam from a vehicle to road surfaces of different distances. The laser beam irradiated from the plurality of laser emitters 1, 2,..., N has a different attenuation rate for moisture compared to the laser beam irradiated from the water film sensing laser emitter 130. Preferably, the laser beam irradiated from the plurality of laser emitters 1, 2,..., N has a low attenuation rate for moisture compared to the laser beam irradiated from the water film sensing laser emitter 130.

한편, 변조 제어부(110)는 레이저 발광부(120)들에서 조사되는 다수의 레이저 빔들과 수막 감지 레이저 발광부(130)에서 조사되는 수막 감지 레이저 빔을 변조 제어한다. 차량이 주행하는 도로면에는 태양광, 주변에 주행하는 다른 차량의 헤드 라이트, 차선 변경 라이트 등으로부터 발생하는 다양한 잡음 광들이 존재하는데, 이러한 잡음 광은 주로 직류 성분 또는 저주파 성분으로 구성되어 있다. 변조 제어부(110)는 레이저 발광부(120)에서 조사되는 다수의 레이저 빔들이 서로 구분될 수 있고, 주변 잡음 광과 조사된 다수의 레이저 빔들이 서로 구분될 수 있도록 레이저 발광부들(120)에서 생성되는 다수의 레이저 빔을 변조 제어한다. 또한, 변조 제어부(110)는 수막 감지 레이저 발광부(130)에서 조사되는 수막 감지 레이저 빔이 주변 잡음 광과 서로 구분될 수 있도록 수막 감지 레이저 발광부(130)에서 생성되는 수막 감지 레이저 빔을 변조 제어한다. 바람직하게, 변조 제어부(110)는 레이저 발광부(120)에서 생성되는 다수의 레이저 빔과 수막 감지 레이저 발광부(130)에서 생성되는 수막 감지 레이저 빔을 고주파 대역으로 변조한다. 바람직하게, 변조 제어부(110)는 레이저 발광부(120)에서 생성되는 다수의 레이저 빔들과 수막 감지 레이저 생성부(130)에서 생성된 수막 감지 레이저 빔을 각각 서로 다른 주파수로 펄스 변조시킨다. Meanwhile, the modulation controller 110 modulates and controls the plurality of laser beams irradiated from the laser light emitters 120 and the water film detection laser beam irradiated from the water film detection laser light emitter 130. On the road surface on which the vehicle travels, there are various noise lights generated from sunlight, headlights of other vehicles traveling around, lane changing lights, etc., and these noise lights mainly consist of a DC component or a low frequency component. The modulation controller 110 may generate a plurality of laser beams irradiated from the laser light emitter 120, and may be generated by the laser emitters 120 so that the ambient noise light and the plurality of irradiated laser beams may be distinguished from each other. Modulation control of a plurality of laser beams. In addition, the modulation controller 110 modulates the water film detection laser beam generated by the water film detection laser light emitter 130 so that the water film detection laser beam irradiated from the water film detection laser light emitter 130 can be distinguished from the ambient noise light. To control. Preferably, the modulation control unit 110 modulates a plurality of laser beams generated by the laser light emitter 120 and the water film detection laser beams generated by the water film detection laser light emitter 130 in a high frequency band. Preferably, the modulation controller 110 pulse-modulates the plurality of laser beams generated by the laser light emitter 120 and the water film detection laser beam generated by the hydrofilm detection laser generator 130 at different frequencies.

레이저 발광부(120)를 구성하는 다수의 레이저 발광부들(1, 2,..n)은 도로면에 형성되는 가상 조사선으로 차량으로부터 서로 다른 이격 거리로 각각 레이저 빔을 조사할 수 있도록 차량 이탈 방지 장치의 하우징(미도시)에 고정 배치되어 있다. The plurality of laser light emitting units 1, 2,.. N constituting the laser light emitting unit 120 are virtual irradiation lines formed on the road surface to prevent vehicle departure from each other so that the laser beams can be irradiated at different distances from the vehicle. It is fixedly placed in a housing (not shown) of the device.

도 3을 참고로 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 유닛(200)에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 유닛(200)은 도로면에서 반사되어 되돌아오는 레이저 빔을 수신하는 레이저 수신부(210)와, 레이저 발광부(120)에서 고주파 변조되어 조사되는 다수 레이저 빔(이하, '거리 측정용 레이저 빔'이라 언급)의 각 변조 주파수와 고주파 변조된 각 레이저 빔이 조사되는 차량으로부터의 이격 거리에 대한 정보 및 수막 감지 레이저 발광부(130)에서 고주파 변조되어 조사되는 수막 감지 레이저 빔의 변조 주파수에 대한 정보를 저장하고 있는 저장부(220)와, 수신한 레이저 빔의 변조 주파수에 기초하여 레이저 빔을 식별하는 레이저 식별부(230)와, 수신한 거리 측정용 레이저 빔의 세기 변화에 기초하여 차선을 검색하거나 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 차선 판단부(240)와, 수신한 수막 감지 레이저 빔과 수신한 거리 측정용 레이저 빔의 상대적인 수신 세기 차이에 기초하여 도로의 수막 형성 상태를 판단하는 수막 판단부(250) 및 계산한 차선과 차량 사이의 거리에 기초하여 사용자에게 차선 이탈 또는 졸음 운전을 경고하거난 도로 수막 형성을 사용자에 경고하는 경고 제어부(260)를 포함하고 있다.Referring to FIG. 3, the unit 200 for calculating the distance between the lane and the vehicle will be described in more detail. The unit 200 for calculating the distance between the lane and the vehicle receives a laser beam reflected from the road surface and returned. Each of the modulation frequency of the laser receiver 210 and the plurality of laser beams irradiated by the high frequency modulation from the laser light emitting unit 120 (hereinafter referred to as a 'distance measurement laser beam') and the high frequency modulated laser beams are irradiated. A storage unit 220 which stores information on the separation distance from the vehicle and information on the modulation frequency of the water film detection laser beam irradiated with high frequency modulation by the water film detection laser light emitting unit 130, and modulation of the received laser beam. The laser identification unit 230 that identifies the laser beam based on the frequency, and searches for the lane based on the change in intensity of the received laser beam for distance measurement. Lane determination unit 240 for calculating the distance between the water, and the water film determination unit 250 for determining the water film formation state of the road based on the difference in the received intensity of the received water film detection laser beam and the received distance measuring laser beam. And a warning controller 260 that warns the user of lane departure or drowsiness driving or warns the user of the formation of a road mandrel based on the calculated distance between the lane and the vehicle.

레이저 수신부(210)에 대해 도 4와 도 5를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 레이저 수신부(210)는 도로면에서 반사되어 되돌아오는 레이저 신호를 수광하는 레이저 수광부(211), 수광한 레이저 신호에 섞여 있는 DC 성분의 신호를 제거하는 AC 커플링부(213), AC 커플링된 레이저 신호에서 거리 측정용 다수 레이저 빔의 주파수 대역 또는 수막 감지 레이저 빔의 주파수 대역별로 필터링하는 필터링부(215) 및 필터링된 아날로그의 레이저 신호를 디지털 값으로 변환시키는 아날로그-디지털 변환부(217)를 구비하고 있다. Looking at the laser receiver 210 in more detail with reference to Figures 4 and 5, the laser receiver 210 is mixed with the laser receiver 211, the received laser signal to receive the laser signal reflected back from the road surface AC coupling unit 213 for removing a DC component signal, filtering unit 215 for filtering the frequency band of the multiple laser beam for distance measurement or the frequency band of the water film detection laser beam from the AC-coupled laser signal and the filtered An analog-digital converter 217 for converting an analog laser signal into a digital value is provided.

도 5(a)에 도시되어 있는 제1 그래프는 DC 성분이 섞여 있지 않은 수신 레이저 빔의 세기를 도시하고 있으며, 도 5(a)에 도시되어 있는 제2 그래프는 주변 차량의 헤드 라이트가 섞여 있는 수신 레이저 빔의 세기를 도시하고 있으며 도 5(a)에 도시되어 있는 제3 그래프는 태양광이 섞여 있는 수신 레이저 빔의 세기를 도시하고 있다. 태양광 또는 주변 차량의 헤드 라이트는 일정한 크기를 가지는 DC 성분으로 작용한다. 한편, 도 5(b)에 도시되어 있는 제1 그래프 내지 제3 그래프는 도 5(a)에 도시되어 있는 제1 내지 제3 그래프에서 DC 성분을 제거하여 AC 커플링한 레이저 빔을 도시하고 있다. The first graph shown in FIG. 5 (a) shows the intensity of the received laser beam without the DC component mixed. The second graph shown in FIG. 5 (a) shows the headlights of the surrounding vehicles mixed. The intensity of the receiving laser beam is shown and the third graph shown in FIG. 5 (a) shows the intensity of the receiving laser beam mixed with sunlight. The headlights of sunlight or surrounding vehicles act as DC components of constant size. Meanwhile, the first to third graphs shown in FIG. 5 (b) show a laser beam AC-coupled by removing DC components from the first to third graphs shown in FIG. 5 (a). .

다시 도 3을 참고로 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 유닛(200)에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 레이저 식별부(230)는 저장부(220)에 저장되어 있는, 레이저 발광부(120)에서 조사되는 다수 레이저 빔의 변조 주파수 대역에 대한 정보 또는 수막 감지 레이저 발광부(130)에서 조사되는 수막 감지 레이저 빔의 변조 주파수에 대한 정보에 기초하여 수신 레이저 빔을 각각 식별한다. 레이저 발광 부(120)에서 다수의 거리 측정용 레이저 빔들은 차량으로부터 서로 다른 이격 거리로 조사되며 서로 다른 이격 거리로 조사되는 다수의 거리 측정용 레이저 빔들은 서로 다른 주파수로 변조되어 있다.Referring to FIG. 3 again, the unit 200 for calculating the distance between the lane and the vehicle will be described in more detail. The laser identification unit 230 may store the laser light emitting unit 120 stored in the storage unit 220. Received laser beams are respectively identified based on information on modulation frequency bands of the plurality of laser beams to be irradiated or information on modulation frequencies of the water film detection laser beams irradiated by the water film detection laser light emitting unit 130. In the laser light emitting unit 120, the plurality of distance measuring laser beams are irradiated at different distances from the vehicle, and the plurality of distance measuring laser beams irradiated at different distances is modulated at different frequencies.

차선 판단부(240)는 수신한 거리 측정용 레이저 빔의 세기에 기초하여 수신한 다수 거리 측정용 레이저 빔들 중 상대적인 세기 변화를 일으키는 레이저 빔을 검색하는 세기 변화 검색부(241)와, 검색한 레이저 빔의 상대적인 세기 변화에 기초하여 도로면의 차선을 식별하는 차선 식별부(243)와, 상대적인 세기 변화를 일으키는 거리 측정용 레이저 빔의 이격 거리에 기초하여 식별한 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 차선 거리 계산부(245)를 구비하고 있다. 도로면은 아스팔트, 시멘트 등으로 포장되어 있으며, 포장되어 있는 도로면 위에 다양한 종류의 백색 또는 황색의 차선이 표시되어 있다. 레이저를 도로면으로 조사하는 경우 차선이 표시되어 있지 않은 도로면보다 차선이 표시되어 있는 도로면에서 더욱 강한 세기로 레이저 빔이 반사된다. 세기 변화 검색부(241)는 수신한 다수의 거리 측정용 레이저 빔들 중 상대적인 세기 변화를 일으키는 레이저 빔을 검색하며, 차선 식별부(243)는 상대적인 세기 변화를 일으키는 레이저 빔이 조사된 위치, 즉 레이저 빔이 조사된 차량으로부터의 이격 거리에 차선이 존재한다고 판단한다. The lane determination unit 240 includes an intensity change search unit 241 for searching for a laser beam causing a change in relative intensity among the plurality of distance measuring laser beams based on the received intensity of the laser beam for distance measurement, and the searched laser beam. A lane identification unit 243 for identifying a lane on a road surface based on a relative change in intensity of the beam, and a distance between the identified lane and a vehicle based on a separation distance of a laser beam for distance measurement causing a change in relative intensity. The lane distance calculation part 245 is provided. The road surface is paved with asphalt, cement, etc., and various kinds of white or yellow lanes are marked on the paved road surface. When the laser is irradiated to the road surface, the laser beam is reflected at a stronger intensity on the road surface where the lane is displayed than on the road surface where the lane is not displayed. The intensity change searching unit 241 searches for a laser beam causing a relative intensity change among the plurality of distance-measuring laser beams received, and the lane identifying unit 243 is a position where the laser beam causing the relative intensity change is irradiated, that is, a laser beam. It is determined that the lane exists at a distance from the vehicle to which the beam is irradiated.

수막 판단부(250)는 수신한 수막 감지 레이저 빔과 수신한 거리 측정용 레이저 빔의 상대적인 수신 세기 차이에 기초하여 도로의 수막 형성 상태를 판단하는데, 수막 감지 레이저 발광부에서 조사되는 수막 감지 레이저 빔은 레이저 발광부에서 조사되는 거리 측정용 레이저 빔에 비해 수분에 대한 감쇄율이 높다. 따라서 도 6(a)에 도시되어 있는 것과 같이, 도로(300)에 수막이 형성되어 있지 않은 경우 거리 측정용 레이저 빔(S1)이 도로(300)에서 반사되는 세기(R1)와 수막 감지용 레이저 빔(S2)이 도로(300)에서 반사되는 세기(R2)는 서로 동일하다. 그러나 도 6(b)에 도시되어 있는 것과 같이, 도로(300)에 수막(310)이 형성되어 있는 경우 거리 측정용 레이저 빔의 수분에 대한 감쇄율은 수막 감지 레이저 빔에 비해 상대적으로 작으므로 거리 측정용 레이저 빔(R1)이 수막(310)에서 반사되는 세기(R3)는 수막 감지용 레이저 빔(S2)이 수막(310)에서 반사되는 세기(R4)보다 더 크다. The water film determination unit 250 determines the water film formation state of the road based on the difference in the received intensity between the received water film detection laser beam and the received distance measuring laser beam, and the water film detection laser beam irradiated from the water film detection laser light emitting unit. The attenuation rate with respect to moisture is higher than that of the laser beam for distance measurement irradiated from the laser light emitting unit. Therefore, as shown in FIG. 6A, when the water film is not formed on the road 300, the intensity R1 reflected by the distance measuring laser beam S1 from the road 300 and the water film detection laser The intensity R2 of the beam S2 reflected by the road 300 is the same. However, as shown in FIG. 6 (b), when the water film 310 is formed on the road 300, the attenuation rate for the water of the distance measuring laser beam is relatively small compared to the water film detection laser beam, thereby measuring the distance. The intensity R3 of the laser beam R1 reflected by the water film 310 is greater than the intensity R4 of the water film detection laser beam S2 reflected by the water film 310.

경고 제어부(250)는 차선 식별부(243)에서 식별한 차선과 차선 거리 계산부(245)에서 계산한 차선과 차량 사이의 거리에 기초하여 운전자에게 차선 이탈 또는 졸음 운전을 알려주기 위한 경고 신호를 출력하거나 도로 위 수막 형성을 알려주기 위한 경고 신호를 출력한다.The warning controller 250 may provide a warning signal for notifying the driver of lane departure or drowsiness driving based on the distance between the lane identified by the lane identification unit 243 and the lane calculated by the lane distance calculation unit 245 and the vehicle. Or warning signal to indicate the formation of water film on the road.

도 7은 레이저 발광부(120)에서 서로 다른 주파수로 변조되어 조사되는 다수 거리 측정용 레이저 빔의 일 예를 도시하고 있으며, 도 7 내지 도 10은 도로면에 반사되어 레이저 수신부(210)에서 수신되는 다수 거리 측정용 레이저 빔의 여러 예를 도시하고 있다.FIG. 7 illustrates an example of a laser beam for multiple distance measurement, which is irradiated by being modulated at different frequencies by the laser light emitter 120, and FIGS. 7 to 10 are reflected by a road surface and received by the laser receiver 210. Several examples of multiple distance measuring laser beams are shown.

먼저 도 7을 참고로 레이저 발광부(120)에서 조사되는 다수 거리 측정용 레이저 빔의 일 예를 구체적으로 살펴보면, 도 7(a)에 도시되어 있는 것과 같이 다수 레이저 빔들 중 제1 레이저 빔은 세기 S1, 주기 T1으로 펄스 폭 변조되어 있다. 도 7(b)에 도시되어 있는 것과 같이 다수 레이저 빔들 중 제2 레이저 빔은 세기 S2, 주기 T2로 펄스 폭 변조되어 있다. 도 7(c)에 도시되어 있는 것과 같이 다수 레이저 빔들 중 제3 레이저 빔은 세기 S3, 주기 T3으로 펄스 폭 변조되어 있다.First, an example of the laser beam for multiple distance measurement irradiated from the laser light emitter 120 will be described in detail with reference to FIG. 7. As shown in FIG. Pulse width modulated with S1 and period T1. As shown in FIG. 7B, the second laser beam of the plurality of laser beams is pulse-width modulated with an intensity S2 and a period T2. As shown in FIG. 7C, the third laser beam of the plurality of laser beams is pulse-width modulated with an intensity S3 and a period T3.

도 8을 참고로 레이저 수신부(210)에서 수신되는 다수 거리 측정용 레이저 빔의 일 예를 살펴보면, 도 8(a)에 도시되어 있는 레이저 빔은 도 7(a)에 도시되어 있는 제1 레이저 빔이 도로면에 조사된 후 반사되어 수신된 레이저 빔을 도시하고 있다. 도 8(b)에 도시되어 있는 레이저 빔은 도 7(b)에 도시되어 있는 제2 레이저 빔이 도로면에 조사된 후 반사되어 수신된 레이저 빔을 도시하고 있다. 도 8(c)에 도시되어 있는 레이저 빔은 도 7(c)에 도시되어 있는 제3 레이저 빔이 도로면에 조사된 후 반사되어 수신된 레이저 빔을 도시하고 있다. 도 8(a) 내지 도 8(c)에 도시되어 있는 것과 같이, 레이저 수신부(210)에서 수신된 제1 내지 제3 레이저 빔들 중 제1 레이저 빔의 세기만이 변한다. 따라서 차선 식별부(243)는 제1 레이저 빔의 조사 거리에 차선이 존재하는 것으로 판단하며, 차선 거리 계산부(245)는 제1 레이저 빔의 조사 거리에 기초하여 차선과 차량 사이의 거리를 계산한다.Referring to FIG. 8, an example of a laser beam for measuring multiple distances received by the laser receiver 210 will be described. The laser beam illustrated in FIG. 8A may be a first laser beam illustrated in FIG. 7A. The laser beam is reflected and received after being irradiated to this road surface. The laser beam shown in FIG. 8 (b) shows the laser beam received by being reflected after the second laser beam shown in FIG. 7 (b) is irradiated onto the road surface. The laser beam shown in FIG. 8 (c) shows the laser beam received by being reflected after the third laser beam shown in FIG. 7 (c) is irradiated onto the road surface. As shown in FIGS. 8A to 8C, only the intensity of the first laser beam of the first to third laser beams received by the laser receiver 210 is changed. Accordingly, the lane identification unit 243 determines that the lane exists at the irradiation distance of the first laser beam, and the lane distance calculation unit 245 calculates the distance between the lane and the vehicle based on the irradiation distance of the first laser beam. do.

도 9를 참고로 레이저 수신부(210)에서 수신되는 다수 거리 측정용 레이저 빔의 다른 예를 살펴보면, 도 9(a)에 도시되어 있는 레이저 빔은 도 7(a)에 도시되어 있는 제1 레이저 빔이 도로면에 조사된 후 반사되어 수신된 레이저 빔을 도시하고 있다. 도 9(b)에 도시되어 있는 레이저 빔은 도 7(b)에 도시되어 있는 제2 레이저 빔이 도로면에 조사된 후 반사되어 수신된 레이저 빔을 도시하고 있다. 도 9(c)에 도시되어 있는 레이저 빔은 도 7(c)에 도시되어 있는 제3 레이저 빔이 도로면에 조사된 후 반사되어 수신된 레이저 빔을 도시하고 있다. 도 9(a) 내지 도 9(c)에 도시되어 있는 것과 같이, 레이저 수신부(210)에서 수신된 제1 내지 제3 레 이저 빔들 중 제2 레이저 빔의 세기만이 변한다. 따라서 차선 식별부(243)는 제2 레이저 빔의 조사 거리에 차선이 존재하는 것으로 판단하며, 차선 거리 계산부(245)는 제2 레이저 빔의 조사 거리에 기초하여 차선과 차량 사이의 거리를 계산한다.Referring to another example of the laser beam for multiple distance measurement received by the laser receiver 210 with reference to FIG. 9, the laser beam shown in FIG. 9 (a) is the first laser beam shown in FIG. 7 (a). The laser beam is reflected and received after being irradiated to this road surface. The laser beam shown in FIG. 9 (b) shows the laser beam received and reflected after the second laser beam shown in FIG. 7 (b) is irradiated onto the road surface. The laser beam shown in FIG. 9 (c) shows the laser beam received by being reflected after the third laser beam shown in FIG. 7 (c) is irradiated onto the road surface. As shown in FIGS. 9 (a) to 9 (c), only the intensity of the second laser beam among the first to third laser beams received by the laser receiver 210 is changed. Accordingly, the lane identification unit 243 determines that the lane exists at the irradiation distance of the second laser beam, and the lane distance calculation unit 245 calculates the distance between the lane and the vehicle based on the irradiation distance of the second laser beam. do.

도 10을 참고로 레이저 수신부(210)에서 수신되는 다수 거리 측정용 레이저 빔의 또 다른 예를 살펴보면, 도 10(a)에 도시되어 있는 레이저 빔은 도 7(a)에 도시되어 있는 제1 레이저 빔이 도로면에 조사된 후 반사되어 수신된 레이저 빔을 도시하고 있다. 도 10(b)에 도시되어 있는 레이저 빔은 도 7(b)에 도시되어 있는 제2 레이저 빔이 도로면에 조사된 후 반사되어 수신된 레이저 빔을 도시하고 있다. 도 10(c)에 도시되어 있는 레이저 빔은 도 7(c)에 도시되어 있는 제3 레이저 빔이 도로면에 조사된 후 반사되어 수신된 레이저 빔을 도시하고 있다. 도 10(a) 내지 도 10(c)에 도시되어 있는 것과 같이, 레이저 수신부(210)에서 수신된 제1 내지 제3 레이저 빔들 중 제3 레이저 빔의 세기만이 변한다. 따라서 차선 식별부(243)는 제3 레이저 빔의 조사 거리에 차선이 존재하는 것으로 판단하며, 차선 거리 계산부(245)는 제3 레이저 빔의 조사 거리에 기초하여 차선과 차량 사이의 거리를 계산한다.Looking at another example of the laser beam for multiple distance measurement received by the laser receiver 210 with reference to FIG. 10, the laser beam shown in FIG. 10 (a) is the first laser shown in FIG. 7 (a). The laser beam is reflected and received after the beam is irradiated to the road surface. The laser beam shown in FIG. 10 (b) shows the laser beam received after being reflected after the second laser beam shown in FIG. 7 (b) is irradiated onto the road surface. The laser beam shown in FIG. 10 (c) shows the laser beam received by being reflected after the third laser beam shown in FIG. 7 (c) is irradiated onto the road surface. As shown in FIGS. 10A to 10C, only the intensity of the third laser beam among the first to third laser beams received by the laser receiver 210 is changed. Accordingly, the lane identification unit 243 determines that the lane exists at the irradiation distance of the third laser beam, and the lane distance calculation unit 245 calculates the distance between the lane and the vehicle based on the irradiation distance of the third laser beam. do.

도 11은 다수 거리 측정용 레이저 빔이 조사되는 이격 거리의 일 예를 도시하고 있다.FIG. 11 illustrates an example of a separation distance to which a plurality of distance measuring laser beams are irradiated.

도 11(a)에 도시되어 있는 것과 같이, 레이저 발광부는 제1 내지 제5 레이저 빔을 도로면으로 조사한다. 제1 레이저 빔은 차량에서 가장 먼 이격 거리로 조사 되며 제2 레이저 빔 내지 제5 레이저 빔은 순차적으로 차량에서 근접한 이격 거리로 조사된다. 제1 내지 제5 레이저 빔 사이의 이격 거리는 d1으로 동일하다.As shown in Fig. 11A, the laser light emitting unit irradiates the first to fifth laser beams to the road surface. The first laser beam is irradiated at a distance farthest from the vehicle, and the second to fifth laser beams are sequentially irradiated at a close distance from the vehicle. The separation distance between the first to fifth laser beams is equal to d1.

도 11(b)에 도시되어 있는 것과 같이, 레이저 발광부는 제1 내지 제5 레이저 빔을 도로면으로 조사한다. 제1 레이저 빔은 차량에서 가장 먼 이격 거리로 조사되며 제2 레이저 빔 내지 제5 레이저 빔은 순차적으로 차량에서 근접한 이격 거리로 조사된다. 제1 레이저 빔과 제2 레이저 빔 사이의 이격 거리는 d2이며, 제2 레이저 빔과 제3 레이저 빔 사이의 이격 거리는 d3이며, 제3 레이저 빔과 제4 레이저 빔 사이의 이격 거리는 d4이며, 제4 레이저 빔과 제5 레이저 빔 사이의 이격 거리는 d5이다. 가상의 조사선으로 조사되는 다수 레이저 빔 사이의 이격 거리는 차량으로부터 순차적으로 증가한다.As shown in Fig. 11 (b), the laser light emitting unit irradiates the first to fifth laser beams to the road surface. The first laser beam is irradiated at a distance farthest from the vehicle, and the second to fifth laser beams are sequentially irradiated at a close distance from the vehicle. The separation distance between the first laser beam and the second laser beam is d2, the separation distance between the second laser beam and the third laser beam is d3, and the separation distance between the third laser beam and the fourth laser beam is d4, and the fourth The separation distance between the laser beam and the fifth laser beam is d5. The separation distance between the multiple laser beams irradiated with the imaginary radiation increases sequentially from the vehicle.

도 11(b)을 참고로, 차선 거리 계산부(245)에서 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 일 예를 살펴보면, 차선 거리 계산부(245)는 차선 식별부(243)에서 최종적으로 제2 레이저 빔에 의해 차선을 식별하고 현재 제1 내지 제5 레이저 빔에 의해 차선을 식별하지 못한 경우 제2 레이저 빔과 차량 방향으로 가장 근접한 제3 레이저 빔 사이(d3)에 차선이 존재하는 것으로 계산한다.Referring to FIG. 11B, referring to an example of calculating a distance between a lane and a vehicle by the lane distance calculator 245, the lane distance calculator 245 finally receives a second signal from the lane identifier 243. If the lane is identified by the laser beam and the lane is not currently identified by the first to fifth laser beams, the lane is calculated to exist between the second laser beam and the third laser beam closest in the vehicle direction d3. .

도 11(b)을 참고로, 차선 거리 계산부(245)에서 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 다른 예를 살펴보면, 차선 거리 계산부(245)는 차선 식별부(243)에서 최종적으로 제2 레이저 빔에 의해 차선을 식별하고 현재 제1 내지 제5 레이저 빔에 의해 차선을 식별하지 못한 경우 최종적으로 차선을 식별한 제2 레이저 빔의 이격 거리(d3+d4+d5)를 차선과 차량 사이의 거리로 계산한다.Referring to another example of calculating the distance between the lane and the vehicle in the lane distance calculation unit 245 with reference to FIG. 11B, the lane distance calculation unit 245 finally receives a second signal in the lane identification unit 243. If the lane is identified by the laser beam and the lane is not currently identified by the first to fifth laser beams, the separation distance d3 + d4 + d5 of the second laser beam which finally identified the lane is determined between the lane and the vehicle. Calculate by distance.

도 12는 경고 제어부에서 차량과 차선 사이의 거리에 기초하여 운전자에게 경고 신호를 출력하는 일 예를 설명하는 흐름도로서, 도 11을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 차선과 차량 사이의 거리를 계산하고(S1), 계산한 차선과 차량 사이의 거리에 기초하여 차량과 차선 사이의 거리 변화 속도를 계산한다(S3). 계산한 차선과 차량 사이의 거리 변화 속도가 제1 임계값(TH1) 이상인지를 판단한다(S5). 계산한 차선과 차량 사이의 거리 변화 속도가 제1 임계값(TH1) 이상으로 판단된 경우, 차선과 차량 사이의 거리가 제2 임계값(TH2) 이하인지 판단한다(S7). 차선과 차량 사이의 거리 변화 속도가 제1 임계값(TH1) 이상이고 차선과 차량 사이의 거리가 제2 임계값(TH2) 이하인 경우, 사용자에게 경고 신호를 출력하도록 제어한다(S17). 경고 신호는 차량에 설치되어 있는 스피커를 통해 운전자에게 경고음으로 출력되거나 차량에 설치되어 있는 디스플레이를 통해 운전자에게 경고 메시지로 출력된다. 12 is a flowchart illustrating an example in which a warning controller outputs a warning signal to a driver based on a distance between a vehicle and a lane. Referring to FIG. 11, the distance between the lane and the vehicle may be calculated. S1), the speed of change of the distance between the vehicle and the lane is calculated based on the calculated distance between the lane and the vehicle (S3). It is determined whether the calculated distance change speed between the lane and the vehicle is equal to or greater than the first threshold value TH1 (S5). When it is determined that the calculated distance change speed between the lane and the vehicle is equal to or greater than the first threshold value TH1, it is determined whether the distance between the lane and the vehicle is equal to or less than the second threshold value TH2 (S7). When the distance change speed between the lane and the vehicle is greater than or equal to the first threshold value TH1 and the distance between the lane and the vehicle is less than or equal to the second threshold value TH2, the controller 100 outputs a warning signal to the user (S17). The warning signal is output as a warning sound to the driver through the speaker installed in the vehicle or as a warning message to the driver through the display installed in the vehicle.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 차선 이탈 방지 장치의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only an exemplary embodiment of the lane departure prevention apparatus according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and as claimed in the following claims, it departs from the gist of the present invention. Without this, anyone skilled in the art to which the present invention pertains will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

도 2는 레이저 조사 유닛(100)을 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.2 is a functional block diagram for explaining the laser irradiation unit 100 in more detail.

도 3은 차선과 차량 사이의 거리를 계산하는 유닛(200)을 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.3 is a functional block diagram for describing in more detail the unit 200 for calculating a distance between a lane and a vehicle.

도 4는 레이저 수신부를 보다 구체적으로 도시하고 있는 기능 블록도이다.4 is a functional block diagram illustrating the laser receiver in more detail.

도 5는 레이저 수신부를 통해 수신한 레이저 신호를 도시하고 있다.5 illustrates a laser signal received through a laser receiver.

도 6은 도로 위 수막 형성 여부에 따라 거리 측정용 레이저 빔과 수막 감지 레이저 빔의 반사 상태를 도시하고 있다.FIG. 6 illustrates a reflection state of a distance measuring laser beam and a water film detection laser beam depending on whether a water film is formed on a road.

도 7은 레이저 조사부(100)에서 서로 다른 주파수로 변조되어 조사되는 다수 레이저 빔의 일 예를 도시하고 있다. FIG. 7 illustrates an example of a plurality of laser beams that are irradiated by being modulated at different frequencies by the laser irradiator 100.

도 8 내지 도 10은 도로면에 반사되어 레이저 수신부(210)에서 수신되는 다수 레이저 빔의 여러 예를 도시하고 있다.8 to 10 illustrate various examples of the multiple laser beams reflected by the road surface and received by the laser receiver 210.

도 11은 다수 레이저 빔이 조사되는 이격 거리의 일 예를 도시하고 있다.11 illustrates an example of a separation distance at which multiple laser beams are irradiated.

도 12는 경고 제어부에서 차량과 차선 사이의 거리에 기초하여 운전자에게 경고 신호를 출력하는 일 예를 설명하는 흐름도이다.12 is a flowchart illustrating an example in which a warning controller outputs a warning signal to a driver based on a distance between a vehicle and a lane.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

10: 차량 20: 차선 이탈 방지 장치10: vehicle 20: lane departure prevention device

30: 도로면 40: 차선30: road surface 40: lane

100: 레이저 조사 유닛 110: 변조 제어부100: laser irradiation unit 110: modulation control unit

120: 레이저 발광부 200: 차선 거리 계산 유닛120: laser light emitting unit 200: lane distance calculation unit

210: 레이저 수신부 220: 저장부210: laser receiver 220: storage unit

230: 레이저 식별부 240: 차선 판단부230: laser identification unit 240: lane determination unit

241: 세기 변화 판단부 243: 차선 식별부241: strength change determination unit 243: lane identification unit

245: 차선 거리 계산부 250: 수막 판단부245: lane distance calculation unit 250: water film determination unit

260: 경고 제어부260: warning control unit

Claims

A laser light emitting unit for irradiating a plurality of laser beams at different distances from the vehicle by a virtual irradiation line on a road surface;

A modulation controller for modulating the plurality of laser beams at different frequencies in order to distinguish them from each other;

A laser receiver configured to receive a plurality of laser beams reflected from the road surface after being irradiated onto the road surface at different distances;

A laser identification unit for discriminating and identifying the irradiated plurality of laser beams according to a separation distance based on the received modulation frequencies of the plurality of laser beams;

An intensity change searcher searching for a laser beam causing a relative change in intensity among the plurality of received laser beams based on the received intensity of the laser beam;

A lane identification unit for identifying a lane based on a change in relative intensity of the laser beam; And

And a lane distance calculator configured to calculate a distance between the identified lane and the vehicle based on the retrieved distance of the laser beam.

The method of claim 1, wherein the laser irradiation unit

And a plurality of laser beams are irradiated to the virtual irradiation line formed in a direction perpendicular to the driving direction of the vehicle.

delete

The method of claim 1, wherein the lane distance calculation unit

And a lane exists between the searched laser beam and the laser beam closest to the searched laser beam in a vehicle direction, thereby calculating a distance between the lane and the vehicle.

The method of claim 1, wherein the lane distance calculation unit

The lane departure prevention apparatus, characterized in that for calculating the distance of the searched laser beam as the distance between the lane and the vehicle.

The method of claim 1,

And the distance between the separation distances of the plurality of laser beams irradiated with the virtual irradiation line increases sequentially from the vehicle.

According to claim 1, wherein the lane departure prevention apparatus

And a warning controller configured to output a warning signal to a driver based on the determined distance between the vehicle and the lane.

The method of claim 8, wherein the warning control unit

Based on the type of the determined lane and the distance between the determined vehicle and the lane, the speed change distance between the vehicle and the lane is equal to or less than a first threshold, and the distance between the vehicle and the lane is equal to or less than a second threshold. Lane search apparatus for generating a beep.

According to claim 1, wherein the lane departure prevention apparatus

A water film detection laser light emitting unit for irradiating a moisture detection laser having a different water attenuation rate relative to the laser beam irradiated from the laser light emitting unit to a road surface; And

And a water film determination unit configured to determine a water film formation state of the road surface based on a difference in intensity between the water film detection laser and the plurality of laser beams which are reflected after the road surface is irradiated.