KR101301509B1

KR101301509B1 - 졸음운전 방지장치

Info

Publication number: KR101301509B1
Application number: KR1020100126097A
Authority: KR
Inventors: 홍정화; 박영환; 신철; 이정복
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2013-09-04
Also published as: KR20120064854A

Abstract

본 발명은 졸음운전 방지장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 졸음운전 방지장치는, 운전석에 장착되는 커프본체, 및 상기 커프본체를 통해 전달되는 운전자의 생체 신호를 감지하는 센서를 포함하는 입력부; 상기 센서에서 계측된 값에 의해 운전자의 수면 여부를 판단하는 검출부; 및 상기 검출부의 판단 값에 따라 운전자에게 신호를 전달하도록 구동되는 출력부를 포함하고, 본 발명에 따른 졸음운전 방지장치를 사용함으로써 운전자가 스스로 졸음운전 상태라는 것을 감지할 수 있고, 졸음운전하는 것을 방지함으로써, 안전사고가 발생하는 것을 예방할 수 있으며, 운전자 본인뿐만 아니라 타 운전자에게도 졸음운전 상태를 알릴 수 있어서 상대방 역시 사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

졸음운전 방지장치{APPARATUS FOR PROTECTING DROWSY DRIVING}

본 발명은 졸음운전 방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전자가 졸음 상태일 때의 생체신호가 감지되면 운전자가 졸음 상태라는 것을 자각할 수 있고 졸음 상태에서 벗어날 수 있도록 운전자에게 자극을 가하는 졸음운전 방지장치에 관한 것이다.

교통사고의 발생 건에서 졸음운전이 교통사고 전체에 차지하는 비율은 일반 도로에서는 10~20%이고, 고속도로에서는 20~30%에 달한다. 일반적으로 운전자는 졸음운전을 방지하기 위하여 자동차를 정지시킨 후 운전자가 휴식을 취하였다. 그러나 시간상 운전자가 휴식을 취하기 어려울 경우, 졸음을 느끼면서도 계속 자동차를 운행하는 경우가 대부분이었다. 즉, 순간적으로 운전자가 졸 경우, 운전자의 시야가 확보되지 않아 졸음운전이 교통사고로 이어진다는 문제점이 있었다. 또한, 운전자 자신이 피로한 정도를 판단할 수 없기 때문에 피곤한 정도에 따라 신체에 가해야 하는 자극의 세기를 가늠할 수 없었다.

따라서, 운전 중에 운전자가 졸음이 오면 자동차의 창문을 열어 외부 공기를 쐬거나 잠깨는 약 등을 섭취함으로써 졸음운전을 피하려는 방법들 역시 운전자가 스스로 졸음운전 상태를 인지하지 못할 경우에는 수행할 수 없었다. 이로 인하여 졸음운전 상태가 지속될 수밖에 없었고, 이로 인하여 졸음운전을 하는 운전자 본인 뿐만 아니라, 타 운전자 및 보행자 등의 안전에도 위협을 가한다는 문제점이 있었다.

본 발명이 해결하려는 첫 번째 과제는, 운전자의 졸음운전 여부를 나타내는 생체신호를 감지할 수 있고, 운전자의 졸음상태를 방해함으로써 운전자가 안전 운전할 수 있도록 하는 졸음운전 방지장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 두 번째 과제는, 운전자의 졸음운전 여부를 나타내는 생체신호를 감지할 수 있고, 운전자의 졸음상태를 방해하도록 운전자의 착석 상태가 수정되도록 함으로써 운전자가 안전 운전할 수 있도록 하는 졸음운전 방지장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 첫 번째 과제를 해결하기 위하여, 운전석에 장착되는 커프본체, 및 상기 커프본체를 통해 전달되는 운전자의 생체 신호를 감지하는 센서를 포함하는 입력부;

상기 센서에서 계측된 값에 의해 운전자의 수면 여부를 판단하는 검출부; 및

상기 검출부의 판단 값에 따라 운전자에게 신호를 전달하도록 구동되는 출력부를 포함하는 졸음운전 방지장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 졸음운전 방지장치가 설치되는 차체의 내부 또는 차체의 외부에는 조명장치가 더 구비되고,

상기 출력부는, 상기 조명장치의 구동을 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 커프본체는 복수개의 에어챔버를 포함하되, 운전자의 체구에 따라 상기 에어챔버에 선택적으로 유체를 주입하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 두 번째 과제를 해결하기 위하여, 운전석에 장착되며 유체의 주입량에 따라 초기형상커프와 출력형상커프로 구분되는 커프본체, 및 상기 커프본체를 통해 전달되는 운전자의 수면 생체신호를 감지하는 센서를 포함하는 입력부;

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 커프본체는 복수개의 에어챔버를 포함하되, 운전자의 체구에 따라 상기 에어챔버에 선택적으로 유체를 주입하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 출력부는, 상기 커프본체가 상기 출력형상커프가 되도록 상기 커프본체에 주입되는 유체를 조절하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 출력형상커프는, 길이방향으로 형성되는 척추안착부와 상기 척추 안착부의 양 옆에 볼록하게 형성되는 등받이 면을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 첫 번째 또는 두 번째 과제를 해결하기 위한 졸음운전 방지장치의 일 실시예에 따르면, 상기 센서는 운전자의 호흡주파수, 및 운전자의 심박주파수를 측정하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 센서는, 0.1Hz 내지 0.5Hz 대역의 호흡주파수, 및 0.6Hz 내지 2Hz 대역의 심박주파수의 변화를 측정하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 출력부는, 상기 센서에서 0.1Hz 내지 0.2Hz 대역의 호흡주파수를 감지하면 구동되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 출력부는, 상기 센서에서 0.6Hz 내지 1Hz 대역의 심박주파수를 감지하면 구동되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 졸음운전 방지장치는, 운전자의 수면 여부의 판단오류를 보정하도록 상기 검출부에서 검지하는 생체 신호 값의 범위를 수정할 수 있는 조절부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 졸음운전 방지장치를 사용함으로써, 운전자가 스스로 졸음운전 상태라는 것을 감지할 수 있고, 졸음운전 하는 것을 방지함으로써, 안전사고가 발생하는 것을 예방할 수 있으며, 운전자 본인뿐만 아니라 타 운전자에게도 졸음운전 상태를 알릴 수 있어서 상대방 역시 사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 졸음운전 방지장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 여러 가지 실시예에 따른 졸음운전 방지장치의 일부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 운전석에 장착된 커프본체의 정면도이다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

졸음운전을 방지하고자 할 때, 운전자(1)가 충분히 휴식을 취한 뒤 다시 운전을 시작하거나, 운전 중에 잠을 깨기 위해 바깥 공기를 쐬는 등의 노력도 중요하지만, 운전자(1)가 스스로 졸음운전 상태인지를 인지하는 것이 무엇보다 중요하다. 대부분의 운전자(1)는 졸음 상태를 약간 피곤한 상태라고 인식할 뿐, 순간적으로 눈이 감기는 것을 인지하지 못하는 경우가 많기 때문에, 졸음운전이 사고로 이어지는 경우가 많다. 따라서, 본 발명에 따른 졸음운전 방지장치는, 운전자(1)가 자신이 졸음운전 상태라는 것을 자각할 수 있도록 함으로써 졸음운전을 방지할 뿐만 아니라, 운전자(1)가 잠에서 깰 수 있도록 운전자(1)의 신체에 자극을 가하여 졸음운전을 방지할 수도 있다.

따라서, 본 발명에 따른 졸음운전 방지장치는, 운전석(5)에 장착되는 커프본체(142), 및 상기 커프본체(142)를 통해 전달되는 운전자(1)의 생체 신호를 감지하는 센서(110)를 포함하는 입력부;

상기 센서(110)에서 계측된 값에 의해 운전자의 수면 여부를 판단하는 검출부(120); 및

상기 검출부(120)의 판단 값에 따라 운전자(1)에게 신호를 전달하도록 구동되는 출력부(140)를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 졸음운전 방지장치는, 운전석(5)에 장착되며 유체의 주입량에 따라 초기형상커프(142')와 출력형상커프(142")로 구분되는 커프본체(142), 및 상기 커프본체(142)를 통해 전달되는 운전자(1)의 수면 생체신호를 감지하는 센서(110)를 포함하는 입력부;

상기 센서(110)에서 계측된 값에 의해 운전자(1)의 수면 여부를 판단하는 검출부(120); 및

상기 센서(110)는 운전석(5)에 착석한 운전자(1)의 심박이나 호흡 등의 생체 특성을 나타낼 수 있는 주파수를 측정함으로써, 운전자(1)의 상태를 판단할 수 있다. 이러한 생체 신호를 센서(110)로부터 측정한 뒤, 측정한 생체신호가 졸음 운전시의 생체신호 주파수 범위 내에 속하는지 검출부(120)에서 판단한 다음 생체신호가 졸음 운전범주에 속하면 출력부(140)를 구동시켜 운전자(1)가 졸음운전 중임을 나타내는 신호를 전달할 수 있다. 이때 출력부(140)를 구동하여 전달된 신호에 의해 운전자(1)가 자신의 졸음 상태를 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 출력부(140)를 구동하여 전달된 신호에 의해 운전자(1)가 졸음 상태에서 벗어나도록 할 수도 있다.

이하 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것을 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

도 1에는 본 발명에 따른 졸음운전 방지장치의 개략도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 센서(110)는 여러 가지 생체 신호를 감지할 수 있지만, 본 발명의 일 실시예와 같이 상기 센서(110)에서 호흡 주파수와 심박주파수를 감지하는 것이 바람직하다. 즉, 일반적으로 호흡 주파수의 대역은 0.1Hz 내지 0.5Hz이고, 심박 주파수의 대역은 0.6Hz 내지 2Hz이기 때문에, 하나의 센서로 여러 가지 생체 신호를 감지할 수 있도록, 상기 센서(110)가 호흡주파수와 심박주파수를 동시에 측정하는 것이 바람직하다. 상기 센서(110)는 하나의 센서로 호흡주파수와 심박주파수를 동시에 측정할 수 있기 때문에 장치를 간소화할 수 있을 뿐만 아니라, 두 값을 평가함으로써, 운전자(1)의 졸음운전 상태를 더욱 정밀하게 판단할 수 있다.

상기 센서는, 0.1Hz 내지 0.5Hz 범위 내의 호흡주파수와, 0.6Hz 내지 2Hz 범위 내의 심박 주파수만을 걸러내어 그 대역 내에서의 호흡주파수와 심박주파수의 변화를 측정함으로써, 졸음운전 여부를 판단하게 된다. 따라서, 검출부(120)에서는 센서(110)에서 계측된 생체 신호가 0.1Hz 내지 0.2Hz이거나 0.6Hz 내지 1Hz이면 운전자가 졸음운전 중이라는 신호로 판단하여 출력부(140)를 구동시키게 된다. 즉, 호흡주파수가 0.1Hz 내지 0.2Hz이거나 심박주파수가 0.6Hz 내지 1Hz인 경우, 운전자(1)가 졸음운전 중이라고 판단하여 출력부(140)를 구동하는 것이다. 호흡주파수가 0.1Hz 미만인 경우는 호흡주파수 영역이 아니기 때문에 운전자가 졸음운전 중일 때의 호흡 값으로 사용될 수 없고, 호흡주파수가 0.2Hz를 초과하는 경우, 일상적인 호흡상태이기 때문에 호흡주파수가 0.1Hz 내지 0.2Hz일 때 운전자(1)가 졸음운전 중이라고 판단하여 출력부(140)를 구동하는 것이다. 이와 마찬가지로 심박주파수가 0.6Hz 미만인 경우는 심박주파수 영역이 아니기 때문에 운전자가 졸음운전 중일 때의 심박 값으로 사용될 수 없고, 심박주파수가 1Hz를 초과하는 경우는, 일상적으로 심박이 뛰는 상태이기 때문에 심박주파수가 0.6Hz 내지 1Hz일 때 운전자(1)가 졸음운전 중이라고 판단하여 출력부(140)를 구동하는 것이다.

이때, 본 발명에 따른 졸음운전 방지장치는, 운전자(1)의 졸음운전 상태를 좀 더 명확하게 판단할 수 있도록, 상기 검출부(120)에서 수면 여부를 판단하는 생체 신호 값의 범위를 조정하는 조절부(160)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 운전자(1)의 혈압 상태나, 건강상태에 따라 실제 졸음운전 상태가 아닌 경우에도 운전자(1)의 생체신호를 졸음운전 생체신호로 판단하는 것을 방지하기 위하여, 상기 조절부(160)를 구비할 수 있다. 상기 조절부(160)를 사용하여 운전자(1)의 졸음운전 생체신호 주파수 대역을 설정하는 방법으로는 먼저, 출력부(140)가 구동될 때에 운전자(1)가 졸리지 않은 상태이면 오류 작동되었음을 선택하고, 이 값들이 졸음운전 생체 신호 주파수 대역에 포함되지 않도록 설정할 수 있다. 또한, 운전자(1)가 졸린 상태인데 출력부(140)가 구동되지 않으면, 구동되도록 선택함으로써, 선택된 시점에서의 주파수가 졸음운전 생체 신호 주파수 대역에 포함되도록 하는 것이다.

또한, 운전석(5)에 장착하기 이전에 운전자(1)의 생체신호를 전반적으로 측정한 이후에, 운전자(1) 고유의 졸음운전 생체 신호 주파수 대역을 조절부(160)에 의해 수정할 수 있다.

이렇게 검출부(120)에 의해서 운전자(1)가 졸음운전 중이라고 판단되면, 제어부(130)에 의해 출력부(140)가 구동되어 운전자(1)가 졸음운전 중임을 스스로 인지하도록 할 수 있다.

도 2에는 본 발명의 여러 가지 실시예에 따른 졸음운전 방지장치의 사시도 일부가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 졸음운전 방지장치의 출력부(140)는 운전자(1)가 졸음운전 중임을 자각하도록 할 뿐만 아니라, 조는 상태에서 벗어날 수 있도록 운전자(1)에게 일정 크기의 자극을 가할 수 있다.

예를 들어, 상기 출력부(140)는, 운전자(1)의 착석 자세가 교정되도록 함으로써, 운전자(1)의 근육이 긴장상태를 유지하도록 하고, 이를 통하여 졸음운전을 방지할 수 있다. 즉, 도 2a에 도시된 바와 같이, 출력부(140)는 커프본체(142)에 유체를 주입함으로써, 커프본체(142)가 편평한 형상의 초기형상커프(142')에서 중간에 형성된 척추 안착부(142a")를 중심으로 양 옆이 볼록하게 형성되도록 등받이 면(142b")이 형성된 출력형상커프(142")로 형상이 변경되도록 할 수 있다. 상기 커프본체(142)는 운전자(1)가 졸음운전을 하지 않은 상태에서는 초기형상커프(142')의 형태를 유지하다가, 검출부(120)에서 졸음운전으로 판단하면 출력부(140)를 구동시켜 상기 커프본체(142)에 유체를 더 주입함으로써, 출력형상커프(142")로 형상이 변경되도록 한다. 이때, 출력형상커프는 척추안착부(142a")와 등받이면(142b")을 따로 구비하지 않고 단순히 요추부위를 가압함으로써, 운전자의 졸음을 방해할 수도 있다.

상기 커프본체(142)는 상기 센서(110)에 생체신호가 정밀하게 전달될 수 있도록 하는 것으로, 일정량의 공기가 주입된 초기형상커프(142') 상태의 커프본체(142)에 전달된 생체 신호를 센서(110)에서 감지할 경우, 호흡과 심박에 의한 미세한 진동이 커프본체(142) 내부의 압력 변화를 형성한다. 센서(110)는 이러한 미세압력변화를 감지하여 호흡신호와 심박신호를 분리해낼 수 있다. 또한, 졸음운전그로 판명되면 커프본체(142)에 유체를 추가로 공급하여 커프본체(142)를 출력형상 컵(142") 상태로 변경함으로써, 허리등뼈부에 압박을 가함으로써, 졸음을 깰 수 있게 한다. 따라서, 본 발명에 따른 커프본체(142)는 초기형상커프(142') 상태일 때는 생체신호를 전달하고, 출력형상 컵(142") 상태일 때는 생체신호 전달과 더불어 졸음을 방지할 수 있는 요추압박 또는 자세교정이라는 두 가지 역할을 할 수 있다.

또, 상기 출력부(140)는, 운전자(1) 본인뿐만 아니라, 상대방에게도 자신이 졸음상태임을 나타내도록 할 수 있다. 즉, 상대방에게 자신이 졸음운전 중임을 나타내게 되면, 상대방이 방어 운전을 할 수 있기 때문에 교통사고가 발생하는 것을 미리 방지할 수 있다. 이를 위하여 상기 출력부(140)는, 도 2b에 도시된 바와 같이, 차체 내부 또는 외부에 장착된 조명장치(146a, 146b)를 구동시키는 것이 바람직하다. 즉, 운전자(1)가 졸음운전을 할 때, 출력 부(140)에서 외부에 장착된 조명장치(146b)를 점등시키면, 상대방이 운전자(1)의 졸음운전 상태를 인지하도록 할 수 있다. 또한, 조명장치(146a)를 내부에 장착함으로써, 운전자(1)가 졸음운전 상태를 자각하도록 할 수도 있다. 야간에는 내부에 구비된 조명장치(146a)를 점등하는 것만으로도 상대방이 운전자의 졸음운전을 인지할 수 있다. 이때 조명장치(146a, 146b)는 차량에 별도로 장착하지 않고, 기존에 차량에 장착되어 있는 것을 출력부(140)와 전기적으로 결합하여 사용할 수도 있다.

도 3에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 운전석에 장착된 커프본체의 정면도가 도시되어 있다.

여기서, 상기 커프본체(142)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 복수개의 에어챔버(142a, 142b, 142c, 142d, 142e, 142f, 142g, 142h, 142i)를 포함하고, 운전자(1)의 체구에 따라 상기 에어챔버(142a, 142b, 142c, 142d, 142e, 142f, 142g, 142h, 142i)에 선택적으로 유체를 주입할 수 있다. 즉, 운전자(1)의 체구가 상이한 경우에 대비하여, 운전자(1)의 생체 신호를 측정하는 위치의 에어챔버(142a, 142b, 142c, 142d, 142e, 142f, 142g, 142h, 142i)에만 유체를 주입할 수 있다. 예를 들어, 운전자(1)의 체구가 작은 경우에는 도 3b에 도시된 바와 같이, 일부 에어챔버(142a, 142b, 142c, 142d, 142e, 142f)에만 유체가 주입되도록 할 수 있다. 또한, 각각의 에어챔버(142a, 142b, 142c, 142d, 142e, 142f, 142g, 142h, 142i)에 센서(110)를 장착할 경우, 유체가 주입된 에어챔버(142a, 142b, 142c, 142d, 142e, 142f)에 장착된 센서(110)만 작동하도록 함으로써 센서(110)에서 생체신호를 보다 정확하게 감지하도록 할 수 있다.

이와 마찬가지로 일부 에어챔버(142a, 142b, 142c, 142d, 142e, 142f)만 초기형상커프가 되도록 유체를 주입한 경우에는, 초기형상커프 상태였던 에어챔버(142a, 142b, 142c, 142d, 142e, 142f)만 출력형상커프 상태로 변경되도록 출력부(140)에서 유체의 주입을 조절할 수 있다.

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

110: 센서 120: 검출부
140: 출력부 142: 커프본체
142': 초기형상커프 142": 출력형상커프
146a, 146b: 조명장치 160: 조절부
142a, 142b, 142c, 142d, 142e, 142f, 142g, 142h, 142i: 에어챔버

Claims

삭제
삭제
삭제
운전석에 장착되며 유체의 주입량에 따라 초기형상커프와 출력형상커프로 구분되는 커프본체, 및 상기 커프본체를 통해 전달되는 운전자의 수면 생체신호를 감지하는 센서를 포함하는 입력부;
상기 센서에서 계측된 값에 의해 운전자의 수면 여부를 판단하는 검출부; 및
상기 검출부의 판단 값에 따라 운전자에게 신호를 전달하도록 구동되고, 상기 커프본체가 상기 출력형상커프가 되도록 상기 커프본체에 주입되는 유체를 조절하는 출력부를 포함하되,
상기 출력형상커프는, 길이방향으로 형성되는 척추안착부와 상기 척추 안착부의 양 옆에 볼록하게 형성되는 등받이 면을 포함하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지장치.
제4항에 있어서,
상기 커프본체는 복수개의 에어챔버를 포함하되, 운전자의 체구에 따라 상기 에어챔버에 선택적으로 유체를 주입하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지장치.
삭제
삭제
제4항에 있어서,
상기 센서는 운전자의 호흡주파수, 및 운전자의 심박주파수를 측정하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지장치.
제8항에 있어서,
상기 센서는, 0.1Hz 내지 0.5Hz 대역의 호흡주파수, 및 0.6Hz 내지 2Hz 대역의 심박주파수의 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지장치.
제9항에 있어서,
상기 출력부는, 상기 센서에서 0.1Hz 내지 0.2Hz 대역의 호흡주파수를 감지하면 구동되는 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지장치.
제9항에 있어서,
상기 출력부는, 상기 센서에서 0.6Hz 내지 1Hz 대역의 심박주파수를 감지하면 구동되는 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지장치.
제4항에 있어서,
상기 졸음운전 방지장치는, 운전자의 수면 여부의 판단오류를 보정하도록 상기 검출부에서 검지하는 생체 신호 값의 범위를 수정할 수 있는 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 졸음운전 방지장치.