KR101171793B1

KR101171793B1 - 스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법

Info

Publication number: KR101171793B1
Application number: KR1020100107310A
Authority: KR
Inventors: 최원섭; 김창환; 길미보; 유제훈; 이경준; 손영준; 김종갑
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2012-08-13
Also published as: KR20120045650A

Abstract

스마트폰을 이용하여 차량을 무선으로 조향하고 가속 또는 감속하도록 조종하는 스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법이 소개된다.
상기 방법은 스마트폰(110)에 마련된 차량조종앱(111)을 이용하여 차량의 조향과 가감속을 제어함으로써 차량을 무선 조종하기 위한 방법으로, 스마트폰(110)에 구비된 중력가속도센서를 통해 스마트폰(110)의 기울기를 인식하고, 상기 기울기의 좌/우 방향 및 그 크기에 상응하는 값을 요레이트(yaw rate)값으로 변환하여 차량에 마련된 제어부(120)로 무선 송신하며, 상기 제어부(120)는 요레이트값을 받으면 그에 해당하는 조향 제어신호값을 좌측 인휠모터(130)와 우측 인휠모터(140)에 각각 보내 조향이 수행되도록 하는 조향제어단계; 상기 차량조종앱(111)에 마련된 가속버튼(112)이나 감속버튼(113)을 손으로 터치하면 그 터치시간에 따른 값을 가속도값으로 변환하여 상기 제어부(120)로 무선송신하며, 상기 제어부(120)는 그 가속도값에 해당하는 속도 제어신호값을 상기 좌측 인휠모터(130)와 우측 인휠모터(140)에 보내 차량의 가감속이 수행되도록 하는 속도제어단계;를 포함한다.

Description

스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법{METHOD FOR WIRELESS CONTROLLING OF VEHICLES USED SMART PHONE}

본 발명은 스마트폰을 이용하여 차량을 무선으로 조향하고 가속 또는 감속하도록 조종하는 스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법에 관한 것이다.

컴퓨터, 전자, 통신 기술이 비약적으로 발전함에 따라 무선통신망(Wireless Network)을 이용한 다양한 무선통신 서비스가 제공되고 있다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 써킷(Circuit) 데이터, 패킷(Packet) 데이터 등과 같은 데이터를 송신하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다.

또한, 최근 들어 이동통신 단말기의 기능 및 PDA의 기능을 결합시킨 스마트폰(Smartphone)이 각광받고 있는 추세이며, 이러한 스마트폰에는 기존 이동통신 단말기에 비해 대용량의 메모리와 고성능 CPU가 탑재되며, 다양한 어플리케이션 실행, 음성/데이터 통신 및 PC 연동 등을 지원하기 위한 운영체제(OS)가 탑재된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 스마트폰을 이용하여 차량의 조향 및 속도를 제어함으로써 차량을 무선 조종할 수 있도록 함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 본 발명은,

스마트폰에 마련된 차량조종앱을 이용하여 차량의 조향과 가감속을 제어함으로써 차량을 무선 조종하기 위한 방법으로,

스마트폰에 구비된 중력가속도센서를 통해 스마트폰의 기울기를 인식하고, 상기 기울기의 좌/우 방향 및 그 크기에 상응하는 값을 요레이트(yaw rate)값으로 변환하여 차량에 마련된 제어부로 무선 송신하며, 상기 제어부는 요레이트값을 받으면 그에 해당하는 조향 제어신호값을 좌측 인휠모터와 우측 인휠모터에 각각 보내 조향이 수행되도록 하는 조향제어단계;

상기 차량조종앱에 마련된 가속버튼이나 감속버튼을 손으로 터치하면 그 터치시간에 따른 값을 가속도값으로 변환하여 상기 제어부로 무선송신하며, 상기 제어부는 그 가속도값에 해당하는 속도 제어신호값을 상기 좌측 인휠모터와 우측 인휠모터에 보내 차량의 가감속이 수행되도록 하는 속도제어단계;를 포함하는 스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법을 제공한다.

또한 상기 스마트폰에 마련된 차량조종앱은 가속도센서를 이용하여 스마트폰이 기울어진 각도에 따른 중력 가속도 성분을 취득한 후 이를 요레이트값으로 변환하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 요레이트값은 스마트폰의 미세한 기울기나 중력가속도센서로부터 발생하는 노이즈에 대해 민감하게 반응하지 않고 차량의 직진성이 보장되도록 쓰레드홀드값이 설정된 것을 특징으로 한다.

또한 상기 요레이트값은 차량 주행 중에 차량이 전복되지 않도록 최대 요레이트값이 제한되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스마트폰은 상기 제어부와 양방향 통신을 통해 신호를 주고 받는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는 상기 스마트폰으로부터 신호를 받는 통신부와, 상기 통신부로부터 신호를 받아 상기 좌측 인휠모터 및 우측 인휠모터를 제어하는 제어기로 이루어진 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 가속도값은 가속버튼의 터치시간에 따른 아래의 비례식을 통해 산출되는 것을 특징으로 한다.

a = A × {(t+offset)/T}², 여기서 A:최대가속도값, t:버튼을 누른 시간, T:0에서 최대가속도값에 이르는 시간

또한 상기 가속도값은 최초 가속버튼을 누른 시점으로부터 최대가속도값까지는 a = A × {(t+offset)/T}²의 비례식에 따라 이차함수의 곡선을 그리면서 증가하다가, 최대가속도에 도달하면 가속버튼을 누르고 있어도 더 이상 증가되지 않고 최대가속도값을 유지하며, 상기 가속버튼에서 손을 떼면 가속도값은 "0"이 되어 등속운동을 하게 되어 선형적으로 감소하고, 가속버튼을 다시 터치하게 되면 상기 비례식에 따라 다시 이차함수의 곡선을 그리면서 가속도값이 증가하게 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 스마트폰을 이용하여 차량의 조향 및 가/감속이 제어되므로 사용자가 차량에 탑승한 상태로 차량을 조종할 수 있는 것은 물론, 차량에 타지 않고 차량으로부터 떨어져도 차량을 무선으로 조종할 수 있기 때문에 주차가 어려운 장소에서 쉽게 주차를 할 수 있는 등, 다양한 편의성이 제공되는 효과가 있다.

도1은 본 발명의 기본 로직을 나타낸 블록도,
도2는 본 발명에 따른 조향제어단계에서 쓰레드홀드값을 설정하여 차량의 직진성을 보장하는 것을 보이기 위한 그래프,
도3은 본 발명에 따른 차량조종앱의 구현 모습을 나타낸 참고도,
도4는 본 발명에 따른 속도제어단계에서 가속버튼의 터치에 따른 가속도값의 변화값을 나타낸 그래프,
도5는 본 발명에 사용되는 차량을 예시적으로 보여주기 위한 참고도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 스마트폰에 마련된 차량조종용 애플리케이션(이하, "차량조종앱"이라 함)을 이용하여 차량의 조향과 속도를 가감속함으로써 차량을 무선으로 조종할 수 있도록 한다.

즉, 무선으로 도5에 예시적으로 나타낸 바와 같은 차량(10)을 조종하기 위하여 차량조종앱(111)을 다운로드받아 스마트폰(110)에 내장되도록 한 후, 그 차량조종앱(111)을 이용하여 차량의 방향을 좌회전 또는 우회전시키거나 차량의 속도를 가속 또는 감속(브레이킹)시켜 차량(10)을 무선으로 조종할 수 있다.

도1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 '스마트폰(110)을 이용한 차량의 무선조종방법'은 크게 조향제어단계와, 속도제어단계를 포함하여 차량을 무선으로 조종한다. 여기서 상기 조향제어단계와 속도제어단계는 그 순서에 크게 상관이 없으나 편의상 조향제어단계를 먼저 설명한다.

(조향제어단계)

상기 조향제어단계에서는 스마트폰(110)을 기울이면 스마트폰(110)에 구비된 중력가속도센서를 통해 스마트폰(110)의 기울기를 인식한다. 또한 스마트폰(110)은 상기 기울기의 좌/우 방향 및 그 크기에 상응하는 값을 요레이트(yaw rate)값으로 변환하여 차량에 마련된 제어부(120)로 무선 송신한다.

스마트폰(110)에는 기본적으로 스마트폰(110)의 기울기를 인식할 수 있도록 중력가속도센서(G센서라고도 한다)가 구비되어 있는데, 사용자가 차량조종앱(111)에 들어가서 상기 스마트폰(110)의 화면이 위를 향하면서 수평상태에 놓이도록 한 후 스마트폰(110)을 좌측 또는 우측으로 기울이면 상기 중력가속도센서로부터 스마트폰(110)이 기울어진 각도에 따른 중력 가속도 성분이 취득되고, 이 중력 가속도 성분에 대한 것이 요레이트값으로 변환된 후, 스마트폰(110)은 그 요레이트값을 차량에 마련된 제어부(120)에 무선 통신을 통해 송신한다.

이때, 상기 요레이트값은 스마트폰(110)이 수평상태에 대하여 기울어질 때 변하는 값이기 때문에 사용자가 차량에 조향성을 부여하고자 하는 의지가 없이 미세하게 기울어져도 그 기울어진 방향으로 차량이 선회할 수 있는 문제점이 발생될 수 있다.

예를 들어, 사용자가 차량을 좌회전시키고자 할 때 스마트폰(110)의 좌측이 우측보다 낮아지도록 기울이면 그에 상당하는 요레이트값이 스마트폰(110)으로부터 생성되어 상기 제어부(120)에 전달되지만, 상기 요레이트값을 매우 민감하게 설정해 놓으면 사용자는 조향하고자 하지 않아도 실수로 약간 기울어진 스마트폰(110)의 요레이트값에 의해 차량이 조향되는 문제가 발생하는 것이다.

따라서, 도2에 나타낸 바와 같이 상기 요레이트값은 스마트폰(110)의 미세한 기울기나 중력가속도센서로부터 발생하는 노이즈에 대해 민감하게 반응하지 않고 차량의 직진성이 보장되도록 좌우로 일정 범위의 값을 갖는 쓰레드홀드값이 설정되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 쓰레드홀드값은 사용자의 선택에 따라 그 범위가 설정될 수 있는바, 상기 쓰레드홀드값의 범위를 크게 설정하면 스마트폰(110)을 많이 기울여야 조향이 수행되고 쓰레드홀드값의 범위를 작게 설정하면 스마트폰(110)이 민감해져 조금만 기울여도 차량의 조향이 수행될 수 있으므로 사용자 각자 자신에게 맞는 쓰레드홀드값을 설정할 수 있도록 하는 것이 좋다.

또한, 상기 요레이트값은 차량 주행 중에 차량이 전복되지 않도록 최대 요레이트값이 제한되도록 하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 차량이 고속으로 주행하고 있는 중에 스마트폰(110)을 급격히 매우 큰 각도로 기울이게 되면 그 기울기에 상당하는 요레이트값이 차량 제어부(120)에 송신되어 차량은 급선회를 하게 되는바, 이에 따라 차량의 전복이 발생될 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 스마트폰(110)을 큰 각도로 기울이더라도 상기 요레이트값은 최대 요레이트값 이하로 제한되어 차량의 전복 사고를 방지한다. 이때, 상기 최대 요레이트값은 아래와 같은 식으로 표현될 수 있다.

"W(최대 요레이트값) ≤ a(조향 횡가속도) / v(속도)"

위 식에서 보듯이, 최대 요레이트값은 속도가 증가될수록 작게 설정되어야 하는바, 이는 고속에서는 요레이트값이 작아져야 차량의 전복을 방지할 수 있기 때문이다.

이와 같이 상기 제어부(120)는 스마트폰(110)으로부터 요레이트값을 받으면 그에 해당하는 조향 제어신호값을 좌측 인휠모터(130)와 우측 인휠모터(140)에 각각 보내 차량의 조향이 수행되도록 한다.

여기서, 상기 좌측 인휠모터(130)는 차량의 좌측바퀴에 설치되어 그 좌측바퀴의 전/후진을 담당하는 구동수단이고, 상기 우측 인휠모터(140)는 차량의 우측바퀴에 설치되어 우측바퀴의 전/후진을 담당하는 구동수단이다.

참고로, 상기 좌측 인휠모터(130)와 우측 인휠모터(140)의 구동방향 및 속도가 동일하면 차량은 전진 또는 후진을 하게 되지만, 구동방향이 서로 다르거나 속도가 다르면 차량은 선회하게 된다.

예를 들어, 좌측 인휠모터(130)와 우측 인휠모터(140)가 모두 전진 구동을 하면서 좌측 인휠모터(130)의 구동속도가 좌측 인휠모터(130)의 구동속도보다 크면 차량은 우회전하게 된다.

여기서, 상기 스마트폰(110)은 상기 제어부(120)와 양방향 통신을 통해 신호를 주고 받을 수 있도록 하는 것이 바람직한데, 상기 스마트폰(110)이 제어부(120)로부터 신호를 받도록 하는 것은 스마트폰(110)의 차량조종앱(111) 상에서 차량의 속도나 좌/우회전 상태 등을 사용자가 알 수 있도록 디스플레이하고, 스마트폰(110)과 제어부(120) 간의 통신이 끊어질 경우에도 이를 사용자가 알 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 상기 제어부(120)는 도1에 나타낸 바와 같이 스마트폰(110)으로부터 신호를 주고 받는 통신부(121)와, 상기 통신부(121)로부터 신호를 받아 상기 좌측 인휠모터(130) 및 우측 인휠모터(140)를 제어하는 제어기(122)를 포함하여 이루어질 수 있다.

(속도제어단계)

한편, 본 발명에 따른 무선조종방법 중에서 상기 속도제어단계는 차량조종앱(111)에 마련된 가속버튼(112)과 감속버튼(113)을 손으로 터치하여 차량을 무선으로 가/감속하게 되는바, 상기 차량조종앱(111)에는 도3에 도시된 바와 같이 차량의 속도를 가감속시키기 위한 가속버튼(112)과 감속버튼(113)이 각각 마련되고, 필요에 따라 다른 부가적인 구성, 예를 들어 시동버튼(114)이나 속도게이지(115) 등이 추가적으로 마련되도록 할 수 있다.

상기 가속버튼(112)이나 감속버튼(113)을 사용자가 손으로 터치하게 되면, 스마트폰(110)은 그 터치시간에 따른 값을 가속도값으로 변환하여 상기 제어부(120)로 무선 송신하게 된다.

이때, 상기 가속도값은 가속버튼(112)의 터치시간에 따른 아래의 비례식을 통해 산출된다.

"a = A ×{(t+ offset )/T} ² " 여기서, A:최대가속도값, t:버튼을 누른 시간, T:0에서 최대가속도값에 이르는 시간이다.

또한, 상기 가속도값은 도4에 나타낸 바와 같이 최초 가속버튼(112)을 누른 시점으로부터 최대가속도값까지는 위의 비례식에 따라 이차함수의 곡선을 그리면서 증가한다(1구간). 이 1구간에서는 정지 상태에서 출발 초기의 가속도값이 완만하게 증가되다가 어느 정도 차량의 속도가 올라가면 점차 빨리 가속되는 효과를 얻을 수 있기 때문에 보다 좋은 주행감을 얻을 수 있다.

이렇게 가속도값이 증가하다가 최대가속도에 도달하면 가속버튼(112)을 누르고 있어도 위의 비례식에 관계없이 더 이상 증가되지 않고 최대가속도값을 유지하게 된다(2구간).

또한, 상기 가속버튼(112)에서 손을 떼면 가속도값은 "0"이 되어 등속운동을 하게 되어 도시된 바와 같이 선형적으로 감소하게 된다(3구간). 즉, 3구간에서는 사용자가 가속버튼(112)에서 손을 떼더라고 차속이 급격이 감소되어 사용자가 앞으로 쏠리는 현상을 방지하고 마치 차량이 관성주행하는 듯한 느낌을 가질 수 있도록 가속도값이 선형적으로 감소되도록 하는 것이다.

그리고, 3구간에서 가속도값이 선형 감소되다가 사용자가 가속버튼(112)을 다시 터치하게 되면 위의 비례식에 따라 다시 이차함수의 곡선을 그리면서 가속도값이 증가하게 되는바(4구간), 이때 3구간과 4구간의 선이 서로 만나는 지점이 가속도 offset이 된다. 따라서, 이 가속도 offset값은 위의 비례식에 대입되어 계산된다.

이와 같이, 상기 가속도값이 제어부(120)로 무선 송신되면, 상기 제어부(120)는 그 가속도값에 해당하는 속도 제어신호값을 차량의 좌측 인휠모터(130)와 우측 인휠모터(140)에 보내 차량의 가감속이 수행되도록 한다.

이때, 차량이 직선 주행하고 있는 상태라면 상기 제어부(120)는 좌측 인휠모터(130)와 우측 인휠모터(140)에 동일한 속도 제어신호값을 보내 차량이 전후 방향으로 동일하게 가/감속되도록 하고, 차량이 선회 주행하고 있는 상태라면 앞에서 설명한 조향제어단계에서의 요레이트 값을 참조하여 선회시에 가/감속이 이루어지도록 한다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능한바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

10 : 차량 110 : 스마트폰
111 : 차량조종앱 112 : 가속버튼
113 : 감속버튼 114 : 시동버튼
115 : 속도게이지 120 : 제어부
121 : 통신부 122 : 제어기
130 : 좌측 인휠모터 140 : 우측 인휠모터

Claims

스마트폰(110)에 마련된 차량조종앱(111)을 이용하여 차량의 조향과 가감속을 제어함으로써 차량을 무선 조종하기 위한 방법으로,
스마트폰(110)에 구비된 중력가속도센서를 통해 스마트폰(110)의 기울기를 인식하고, 상기 기울기의 좌/우 방향 및 그 크기에 상응하는 값을 요레이트(yaw rate)값으로 변환하여 차량에 마련된 제어부(120)로 무선 송신하며, 상기 제어부(120)는 요레이트값을 받으면 그에 해당하는 조향 제어신호값을 좌측 인휠모터(130)와 우측 인휠모터(140)에 각각 보내 조향이 수행되도록 하는 조향제어단계; 및
상기 차량조종앱(111)에 마련된 가속버튼(112)이나 감속버튼(113)을 손으로 터치하면 그 터치시간에 따른 값을 가속도값으로 변환하여 상기 제어부(120)로 무선송신하며, 상기 제어부(120)는 그 가속도값에 해당하는 속도 제어신호값을 상기 좌측 인휠모터(130)와 우측 인휠모터(140)에 보내 차량의 가감속이 수행되도록 하는 속도제어단계를 포함하고;
상기 스마트폰(110)에 마련된 차량조종앱(111)은 가속도센서를 이용하여 스마트폰(110)이 기울어진 각도에 따른 중력 가속도 성분을 취득한 후 이를 요레이트값으로 변환하는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 요레이트값은 스마트폰(110)의 미세한 기울기나 중력가속도센서로부터 발생하는 노이즈에 대해 민감하게 반응하지 않고 차량의 직진성이 보장되도록 쓰레드홀드값이 설정된 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법.
청구항 1에 있어서, 상기 요레이트값은 차량 주행 중에 차량이 전복되지 않도록 최대 요레이트값이 제한되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법.
청구항 1에 있어서, 상기 스마트폰(110)은 상기 제어부(120)와 양방향 통신을 통해 신호를 주고 받는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법.
청구항 1에 있어서, 상기 제어부(120)는 상기 스마트폰(110)으로부터 신호를 받는 통신부(121)와, 상기 통신부(121)로부터 신호를 받아 상기 좌측 인휠모터(130) 및 우측 인휠모터(140)를 제어하는 제어기(122)로 이루어진 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법.
청구항 1에 있어서, 상기 가속도값은 가속버튼(112)의 터치시간에 따른 아래의 비례식,
[a = A × {(t+offset)/T}², 여기서 A:최대가속도값, t:버튼을 누른 시간, T:0에서 최대가속도값에 이르는 시간]
을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법.
청구항 7에 있어서, 상기 가속도값은 최초 가속버튼(112)을 누른 시점으로부터 최대가속도값까지는 a = A × {(t+offset)/T}²의 비례식에 따라 이차함수의 곡선을 그리면서 증가하다가, 최대가속도에 도달하면 가속버튼(112)을 누르고 있어도 더 이상 증가되지 않고 최대가속도값을 유지하며, 상기 가속버튼(112)에서 손을 떼면 가속도값은 "0"이 되어 등속운동을 하게 되어 선형적으로 감소하고, 가속버튼(112)을 다시 터치하게 되면 상기 비례식에 따라 다시 이차함수의 곡선을 그리면서 가속도값이 증가하게 되는 것을 특징을 통해 산출되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 차량의 무선조종방법.