KR101324082B1

KR101324082B1 - 운전수행도와 생체신호를 이용한 운전 중 인지부하 평가장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101324082B1
Application number: KR1020110120124A
Authority: KR
Inventors: 손준우; 박명옥
Original assignee: 재단법인대구경북과학기술원
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-11-08
Also published as: WO2013073745A1; KR20130054627A

Abstract

본 발명은 운전수행도와 생체신호를 이용하여 운전자의 운전중 인지부하를 평가하고, 그 평가에 따른 안전 및 예방 조치를 행하는 지능형 자동차 시스템에 과한 것이다. 이를 위해, 본 발명은, 상기 차량의 이미지를 입력받아 차선의 위치를 계산하는 차선 검출부와, 상기 차선 검출부로부터 수신된 상기 차선의 위치 데이터에 대해 일정 시간 동안 누적된 SDLP 값을 구하는 SDLP 연산부와, 상기 차량의 스킨 컨덕턴스 센서로부터 일정시간 동안 입력된 상기 차량의 운전자에 대한 피부전도도의 평균값을 구하는 SCL 연산부와, 상기 SDLP값과 피부전도도 평균값을 통해 상기 운전자의 인지부하 상태를 추정하는 인지부하 판단부를 포함하는 인지부하 평가장치 및 방법을 제공한다.

Description

운전수행도와 생체신호를 이용한 운전 중 인지부하 평가장치 및 그 방법{Cognitive Workload Estimation System using Driving Performance and Physiological Data}

본 발명은 지능형 자동차 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 운전수행도와 생체신호를 이용하여 운전자의 운전중 인지부하를 평가하고 그 평가에 따른 안전 및 예방 조치를 행하는 지능형 자동차 시스템에 관한 것이다.

자동차 내의 HMI(Human-Machine Interface) 기술이 발전함에 따라 운전자가 습득 및 처리해야 하는 정보가 다양해지고 있다. 예를 들어, 자동차 HMI에는 계기판, 오디오, 공조 장치 등의 전통적인 인터페이스 뿐만 아니라, 내비게이션 시스템(Navigation system), 엔터테인먼트 시스템(Entertainment system)(예: DMB TV, 미디어 플레이어), DIS(Driving Information system) 등의 새로운 장비에 따른 다양한 인터페이스들이 추가되고 있다. 이에 따라, 운전자는 주행 정보(예: 속도, 도로 및 교통 상황)와 더불어 추가적인 인지 작업(예: 자동차 상태 알림, 내비게이션 정보, 엔터테인먼트 관련 정보)들을 처리해야 하는 경우가 빈번해지고 있다. 이처럼, 운전자가 자동차 주행 시 다양한 인터페이스의 영향을 받을 경우, 운전자의 정보처리를 위한 인지적 노력이 증가하게 되고 집중력이 분산되어 작업부하(driving workload)가 증가하게 된다. 이는 운전자의 실수를 유발할 수 있으며, 심각할 경우는 교통사고를 야기할 수 있다.

최근 이러한 문제점을 해결하기 위해 운전자의 운전을 보조하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 시스템의 장착이 증가하고 있다. ADAS 시스템의 예로는 정속주행을 도와주는 스마트 크루즈 컨트롤 시스템, 차선 유지를 도와주는 LKS(Lane Keeping System) 등이 있다.

그러나, 기존의 ADAS 시스템은 단순히 차선 이탈을 감지하는 수준으로 시각적 부주의 또는 졸음운전 등 한정된 상태에 대해서만 작동하는 한계를 가지고 있다.

게다가, 운전 중 휴대 전화통화나 음성인식시스템의 빈번한 사용으로 운전자의 인지부하는 더욱 가중되고 있는 상태이나, ADAS 시스템이 운전자의 가중된 인지부하를 정확히 예측하지 못하고 작동할 경우에는 운전자 의도와 다른 제어를 하여 오히려 사고위험을 증가시킬 수도 있는 문제점이 있다.

따라서, 운전자의 인지부하를 정확히 예측할 필요성이 증대되고 있는 실정이다.

본 발명은 전술한 문제점 및 요구를 반영한 것으로, 운전수행도와 생체신호를 이용하여 운전자의 운전중 인지부하를 평가하고 그 평가에 따른 안전 및 예방 조치를 행하는 지능형 자동차 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 차량의 이미지를 입력받아 차선의 위치를 계산하는 차선 검출부와, 상기 차선 검출부로부터 수신된 상기 차선의 위치 데이터에 대해 일정 시간 동안 누적된 SDLP 값을 구하는 SDLP 연산부와, 상기 차량의 스킨 컨덕턴스 센서로부터 일정시간 동안 입력된 상기 차량의 운전자에 대한 피부전도도의 평균값을 구하는 SCL 연산부와, 상기 SDLP값과 피부전도도 평균값을 통해 상기 운전자의 인지부하 상태를 추정하는 인지부하 판단부를 포함하는 인지부하 평가장치를 제공한다.

또한, 사용자 인터페이스부, 오디오부 및 비디오부를 더 포함하고, 상기 인지부하 판단부는, 상기 SDLP값과 피부전도도 평균값을 이용하여 상기 운전자의 인지부하 심각도를, 정상상태, 낮은 주의상태, 중간 주의상태, 경고 상태의 4단계로 분류하고, 각 단계에 따라 상기 사용자 인터페이스부, 오디오부 및 비디오부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 인지부하 판단부는, (a) 상기 낮은 주의상태의 경우에는, 상기 사용자 인터페이스부, 오디오부 및 비디오부가 제공하는 정보 중 인지부하를 요하는 작업을 조작 불가능하도록 통제하고, 상기 오디오부의 볼륨 및 상기 비디오부의 디스플레이 크기를 상기 정상상태보다 크게 하고, (b) 상기 중간 주의상태의 경우에는, 상기 (a) 단계에서의 조치 외에도 상기 운전자가 휴대전화를 사용 중일 경우 사용 중단 권고를 위한 안내 멘트를 상기 오디오부 및 비디오부를 통해 안내하며, (c) 상기 경고 상태의 경우에는, 상기 (b) 단계에서의 조치 외에도, 상기 운전자가 휴대전화를 사용 중일 경우 상기 휴대전화의 통화를 강제 종료시키며, 상기 차량의 동승자들이 운전자의 상태를 파악할 수 있게 상기 오디오부 및 비디오부를 통해 안내 멘트를 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 차량의 인지부하 평가장치에 있어서, 상기 차량의 이미지를 입력받아 차선의 위치를 계산하는 단계와, 상기 차선의 위치 데이터에 대해 일정 시간 동안 누적된 SDLP 값을 구하는 단계와, 상기 차량의 스킨 컨덕턴스 센서로부터 일정 시간 동안 입력된 상기 차량의 운전자에 대한 피부전도도의 평균값을 구하는 단계와, 상기 SDLP값과 피부전도도 평균값을 통해 상기 운전자의 인지부하 상태를 추정하는 단계를 포함하는 인지부하 평가방법을 제공한다.

또한, (a) 상기 운전자의 인지부하 심각도를, 정상상태, 낮은 주의상태, 중간 주의상태, 경고 상태의 4단계로 분류하는 단계와, (b) 상기 낮은 주의상태의 경우에는, 사용자 인터페이스부, 오디오부 및 비디오부가 제공하는 정보 중 인지부하를 요하는 작업을 조작 불가능하도록 통제하고, 상기 오디오부의 볼륨 및 상기 비디오부의 디스플레이 크기를 상기 정상상태보다 크게 제어하는 단계와, (c) 상기 중간 주의상태의 경우에는, 상기 (b) 단계에서의 조치 외에도 상기 운전자가 휴대전화를 사용 중일 경우 사용 중단 권고를 위한 안내 멘트를 상기 오디오부 및 비디오부를 통해 안내하는 단계와, (d) 상기 경고 상태의 경우에는, 상기 (c) 단계에서의 조치 외에도, 상기 운전자가 휴대전화를 사용 중일 경우 상기 휴대전화의 통화를 강제 종료시키며, 상기 차량의 동승자들이 운전자의 상태를 파악할 수 있게 상기 오디오부 및 비디오부를 통해 안내 멘트를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 일정시간은 10초~30초 범위인 것을 특징으로 한다.

운전자의 운전을 보호하는 장치 등에서 운전자의 상태를 정확히 인지하는 것은 필수적인 문제이다. 이에 따라, 본 발명에서는 차량이 가지고 있는 일반적인 정보(차선 변화 정보)와 간단한 생체신호 센서(Skin Conductance Level)를 이용하여 인지부하의 심각도를 평가할 수 있는 장치와 방법을 제공한다.

이를 통해, 운전자의 인지부하 상태에 맞추어 적절하게 경고를 하거나 안전운전 지원시스템을 가동하여 운전자가 보다 안전하고 편리하게 운전할 수 있게 할 수 있다. 이러한 운전자 상태 맞춤형 지원시스템을 통해 교통사고에 대한 사회적 비용을 경감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인지부하 평가장치를 나타낸 기능블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 인지부하 평가장치에서 인지부하 난이도에 대한 SDLP와 SCL의 반응 특성을 나타낸 그래프이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

자동차 운전자의 정신적 작업부하는 생체신호의 변화를 수반하므로, 생체신호 분석을 통해 정신적 작업부하 및 심리적 상태를 분석할 수 있다. 예를 들어, 운전자의 분당 심박수와 호흡수가 증가할 경우 운전자의 심리상태가 불안정하고 정신적 작업부하가 높은 것으로 추정할 수 있다. 작업부하를 평가하기 위한 생체신호로는 분당 심박수(heart rate; HR), 분당 호흡수(skin respiration rate; SRR), 뇌파(electroencephalogram; EEG), 피부전기 전도수준(skin conductance level; SCL), 피부 온도(skin temperature) 등이 사용될 수 있다.

본 발명에서는, 젊은 운전자인 25~35세의 남성 운전자를 대상으로 자동차 시뮬레이터에서 모의 주행 실험을 통해 운전 작업부하의 정량적이고 종합적 평가를 해보았다. 여기서, 실제 운전 작업부하는 도로 주행 환경(예: 고속도로와 시내 주행, 주변 차량밀도)과 운전자의 특성에 따라 차이가 있을 수 있다. 예를 들어, 동일한 주행 환경에 대해서도 20대와 60대 또는 남녀 운전자가 느끼는 작업부하가 다르게 나타날 수 있다.

표 1은 운전자의 운전수행도(Driving Performance)와 생체신호(Physiology) 입력 조합에 따른 인지부하 판단 알고리즘의 정확도를 나타낸 것이다.

표 1을 참조하면, 운전수행도 및 생체신호 조합에서, 인지부하 판단인자로서 SDLP(Standard Deviation Lane Position)와 SCL을 이용하는 경우, 인지부하의 심각도를 가장 정확하게 예측할 수 있음을 알 수 있다.

특히, 10초, 20초, 30초의 주기에서 20초 주기에서 평균 85.6으로 가장 정확한 예측 능력을 보여주고 있다.

본 발명에 따른 인지부하 평가장치는 운전수행도의 SDLP 값과 생체신호의 SCL 값을 이용하여 운전자의 운전중 인지부하 상태의 심각 정도를 판단하는 장치에 관한 것으로, 도 1은 본 발명에 따른 인지부하 평가장치(100)를 나타낸 기능블럭도를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 인지부하 평가시스템(100)은, 상기 운전자 차량 주변 이미지를 입력받아 차선의 위치를 계산하는 차선 검출부(140)와, 상기 차선 검출부(140)로부터 수신된 상기 차선위치 데이터에 대해 일정 시간 동안 누적된 차선 위치의 표준편차 값(SDLP 값)을 구하는 SDLP 연산부(110)와, 상기 차량의 핸들에 장착된 스킨 컨덕턴스 센서로부터 일정시간 동안 입력된 상기 운전자의 피부전도도의 평균값을 구하는 SCL 연산부(120)와, 상기 SDLP값과 피부전도도 평균값을 통해 상기 운전자의 인지부하 상태를 추정하는 인지부하 판단부(130)로 구성된다. 여기서, SDLP 값은 차선이탈 정도를 판단하기 위하여 활용하는 것이 아니고, 인지 부하의 심각도를 판단하는 정보로 활용된다. 또한, 상기 차선 검출부(140)는 ADAS와 같은 시스템으로부터 운전자 차량의 차선의 위치를 입력받거나, ADAS와 같은 시스템이 없을 경우 운전자 차량에 내장된 카메라로부터 전후방 주행 영상을 입력받는다.

본 발명에 따른 인지부하 평가장치(100)를 이용하여, 운전자의 운전 중 인지부하 정도를 평가하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, SDLP 연산부(110)는 ADAS와 같은 시스템 또는 차선검출부(140)으로부터 차선의 위치 데이터를 입력받는다. 또한, ADAS와 같은 시스템이 없을 경우에는 도 1의 점선 부분과 같이 차량 주변 이미지를 입력받아 차선의 위치를 계산하여서 입력값으로 사용한다.

SDLP 연산부(110)는 일정 시간(예를 들면, 표 1에서 20초가 가장 최적화된 주기임을 알 수 있음)동안 누적된 차선 위치의 표준편차 값을 계산하여 인지부하 판단부(130)로 전송한다. SCL 연산부(120)는 스킨 컨덕턴스 센서(예, 핸들에 장착된 전극을 이용하여 측정)로부터 일정시간(예를 들면, 표 1에서 20초가 가장 최적화된 주기임을 알 수 있음) 동안 입력된 값을 평균하여 인지부하 판단부(130)로 전달한다.

이와 같이, 인지부하 판단부(130)는 SDLP 연산부(110)에서의 SDLP 값과 SCL 연산부(120)의 평균값을 이용하여 운전자의 인지부하 심각도를 추정하게 되고, 그 결과값을 바탕으로 디스플레이부(152), 오디오부(153) 및 사용자 인터페이스 모듈(HMI 모듈(151))로서 예를 들면, 내비게이션 시스템, 엔터테인먼트 시스템, DIS 등으로 전송된다. 이를 통해, 그 평가에 따른 안전 및 예방 조치를 행할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 인지부하 평가장치(100)에서 인지부하 난이도에 대한 SDLP와 SCL의 반응 특성을 나타낸 그래프이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 인지부하 평가장치(100)에서는, 인지부하 판단부(130)는 SDLP 연산부(110)에서의 SDLP 값과 SCL 연산부(120)의 평균값을 이용하여 운전자의 인지부하 심각도를 추정하게 된다. 이때, 인지부하 판단부(130)는 신경망(예, Radial-Basis Probabilistic Neural Network)을 적용하여 학습된 알고리즘을 통하여 인지부하를 평가하는데, 인지부하의 심각도를 4단계(No, Low, Mid, High)로 평가하고, 그 결과값을 자동차의 ADAS 시스템에 전송하여 준다.

특히, 본 발명에 따른 인지부하 평가장치(100)가 SDLP와 SCL을 인지부하의 심각도 평가에 이용하는 이유는, 도 2에 도시된 바와 같이, SCL은 인지부하 난이도에 따라 단계적으로 증가하는 패턴을 보이지만 상대적으로 인지부하에 대한 반응이 느린 문제점을 가지고 있으며, SDLP는 SCL과는 반대로 난이도에 따라 단계적으로 감소하는 패턴을 보이며 상대적으로 빠른 반응을 갖는 장점이 있기 때문에, SDLP와 SCL은 상호보완적인 반응 특성에 의하여 가장 우수한 판단 정확도를 나타낸다.

도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 인지부하의 심각도에 따른 4단계 평가방법을 다음에서 설명한다.

상기 인지부하 심각도 평가 단계는 실험적으로 관찰된 값으로, 30초를 한 주기(cycle)로 하여 480초(8분 동안) SDLP와 SCL의 반응 특성을 통해 각 2분 동안 No, Low, Mid, High의 4단계를 지표로 도출한 것이다. 즉, SCL 값이 7.5~9.5 Micro-mhos 범위 내이고, SDLP 값은 0.03~0.06m 범위내에서 필터링 된다고 할 때, 상기 필터링 범위 내에서, No, Low, Mid, High의 4단계를 지표로 도출한 것이다.

(1) No 단계(정상 상태): SCL 값은 7.5~8 Micro-mhos의 범위에 있고 대략 7.7 Micro-mhos의 SCL 평균값을 가지며, SDLP 값은 0.04m~0.06m의 범위에 있고, 대략 0.047m의 SDLP 평균값을 가진다. 이 상태는 운전에만 집중하는 상황으로, 부가적인 인지부하가 없는 단계로 파악할 수 있다.

(2) Low 단계(낮은 주의 단계): SCL 값은 8~8.5 Micro-mhos의 범위에 있고 대략 8.1 Micro-mhos의 SCL 평균값을 가지며, SDLP 값은 0.04m~0.05m의 범위에 있고 대략 0.042m의 SDLP 평균값을 가진다. 이 상태는 운전 중에 숫자를 듣고 바로 따라 하는 정도의 난이도의 인지부하가 부가된 상황으로,운전 중 가벼운 뉴스 청취, 친구와 핸즈프리로 통화하는 정도에 해당될 수 있다.

(3) Mid 단계(중간 주의 단계): SCL 값은 8.5~9 Micro-mhos의 범위에 있고 대략 8.6 Micro-mhos의 SCL 평균값을 가지며, SDLP 값은 0.03m~0.04m의 범위에 있고 대략 0.032m의 SDLP 평균값을 가진다. 이 상태는 운전 중에 연속적으로(약 2.5초 간격) 주어지는 숫자를 듣고 기억한 후, 하나 전 숫자를 계속해서 대답하는 정도의 난이도의 인지부하가 부가된 상황이다(예를 들면, 3, 7, 6, 8, … ⇒ 기억 후 응답은: 3 →X / 7 →3 / 6 →7 / 8 →6/ …). 즉, 운전 중 이북(ebook) 청취, 업무와 연관된 뉴스에서 수치를 듣고자 하는 경우, 직장 상사 또는 고객과의 핸즈프리 통화 등이 해당될 수 있다.

(4) High 단계(경고 단계): SCL 값은 9~9.5 Micro-mhos의 범위에 있고 대략 9.2 Micro-mhos의 SCL 평균값을 가지며, SDLP 값은 0.03m~0.04m의 범위에 있고 대략 0.032m의 SDLP 평균값을 가진다. 이 상태는, 운전 중에 연속적으로(약 2.5초 간격) 주어지는 숫자를 듣고 기억한 후, 두 숫자 전의 숫자를 계속해서 대답하는 정도 난이도의 인지부하가 부가된 상황이다 (예를 들면, 3, 7, 6, 8, … ⇒ 기억 후 응답은: 3 →X / 7 →X / 6 →3 / 8 →7/ …). 즉, 운전 중 고객과의 가격 협상(복잡한 수식 계산 등)을 위한 핸즈프리 통화, 복잡한 경로에 대한 음성안내 숙지 등이 해당될 수 있다.

이처럼, 인지부하의 난이도에 따라, 제1단계(정상 상태), 제2단계(주의 상태), 제3단계(중간 주의 상태), 제4단계(경고 상태)로 나누고, 상기 각각의 특징을 살펴보면 다음과 같이 정리할 수 있다.

즉, 제1단계를 정상상태로 기준을 설정하고, 2단계(낮은 주의 상태)는 제1단계(정상 상태) SCL 평균값(7.7 Micro-mhos) 대비 약 5%(약 0.4 Micro-mhos 증가) 증가한 상태이며, SDLP 값은 제1 단계(0.04~0.06m) 대비 변동폭이 약 10% 감소한 상태(0.04~0.05m)이며 대략 0.042m의 SDLP 평균값을 가진다.

또한, 3단계(중간 주의 상태)는 제1단계(정상 상태) SCL 평균값(7.7 Micro-mhos) 대비 약 10%(약 0.8 Micro-mhos 증가) 증가한 상태이며, SDLP 값은 제1 단계(0.04~0.06m) 대비 변동폭이 약 30% 감소한 상태(0.03~0.04m)이며 대략 0.032m의 SDLP 평균값을 가진다(정상상태 대비 32% 감소).

또한, 4단계(경고 상태)는 제1단계(정상 상태) SCL 평균값(7.7 Micro-mhos) 대비 약 20%(약 1.5 Micro-mhos 증가) 증가한 상태이며, SDLP 값은 제1 단계(0.04~0.06m) 대비 변동폭이 약 30% 감소한 상태(0.03~0.04m)이며 대략 0.032m의 SDLP 평균값을 가진다(정상상태 대비 32% 감소).

따라서, SCL 평균값이 정상 상태보다 10% 이상 증가하거나, SDLP 값이 정상 상태보다 변동폭 및 평균값이 30% 이상 감소하면, 인지부하가 심각도가 큰 것으로 판단되어 안전 및 예방 조치를 행할 필요가 있다. 특히, SCL 평균값이 정상 상태보다 20% 이상 증가하거나, SDLP 값이 정상상태보다 변동폭 및 평균값이 30% 이상 감소하면, 인지부하의 심각도가 경고 상태로 상당한 안전 및 예방 조치를 강구할 필요가 있다.

여기서, 제시된 값은 젊은 운전자 (25~35세 남성)를 대상으로 얻어진 값이나, 그 비율 적용에 있어서는 고령운전자나 여성운전자의 경우에도 동일한 경향성을 보이며, 확대 적용 가능할 것으로 판단된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 인지부하 평가장치(100)에서, 인지부하 판단부(130)의 인지부하 난이도의 각 4단계 평가를 했다면, 각 단계에 따른 인지부하 심각도 추정치에 따른 자동차의 사용자 인터페이스 장치(HMI)에 대한 제어과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, (5) No 단계(정상 상태)에서는, 운전 중 자동차 계기판 및 보조 LCD를 통하여 제공되는 모든 정보 (안전/내비게이션/오디오 및 비디오 등)를 제공하고 조작이 가능하도록 한다. 즉, 정상 상태로 별다른 조치를 취할 필요가 없다.

(6) Low 단계(낮은 주의 상태)에서는, 운전 중 자동차 계기판 및 보조 LCD를 통하여 제공되는 정보 (안전/내비게이션/오디오 및 비디오 등) 중 인지부하를 요하는 작업 (예, 핸즈프리 다이얼링, 라디오 스위치 조작 등)을 조작 불가능하도록 통제하고, “속도”, “길안내”를 위한 폰트의 크기를 키운다. 다만, 핸들에 부착된 리모콘을 통한 오디오 및 비디오 조작은 허용한다.

또한, 내비게이션 안내 음성 볼륨을 약간 높이고, 길안내 멘트 전에 주의환기를 위한 경고음(예, 딩동)을 추가한다.

또한, 각종 안전시스템으로 운전자가 낮은 인지부하를 가지고 있음을 통지한다. 예를 들어, LKS(Lane Keeping System)이 온(On)된 경우, 차선이탈이 예상될 경우 경고음을 울린다.

(7) Mid 단계(중간 주의 상태)에서는, 운전 중 자동차 계기판 및 보조 LCD를 통하여 제공되는 정보 (안전/내비게이션/오디오 및 비디오 등) 중 인지부하를 요하는 작업 (예, 핸즈프리 다이얼링, 라디오 스위치 조작 등)을 조작 불가능하도록 통제하고, “속도”, “길안내”를 위한 폰트의 크기를 키운다. 다만, 음성인식 및 핸들에 부착된 리모콘을 통한 오디오 및 비디오 조작은 허용한다.

또한, 내비게이션 안내 음성 볼륨을 Low 단계보다 높이고, 길안내 멘트 전에 주의환기를 위한 경고음(예, 딩동)을 추가하며, Turn-By-Turn 길 안내도를 디스플레이한다.

또한, 휴대전화를 사용 중일 경우, 사용 중단 권고를 위한 안내 멘트를 내보낸다.

또한, 각종 안전시스템으로 운전자가 약간 높은 인지부하를 가지고 있음을 통지한다. 예를 들어, LKS가 온 된 경우, 차선이탈이 예상될 경우 경고음을 울리고, 차선 이탈 방지를 위한 제어를 활성화한다.

(8) High 단계(경고 단계)에서는, 운전 중 자동차 계기판 및 보조 LCD를 통하여 제공되는 정보 (안전/내비게이션/오디오 및 비디오 등) 중 인지부하를 요하는 작업 (예, 핸즈프리 다이얼링, 라디오 스위치 조작 등)을 조작 불가능하도록 통제하고, 운전에 꼭 필요한 정보 (“속도”, “길안내도” 등)만을 최대화하여 제공한다. 다만, 음성인식 및 핸들에 부착된 리모콘을 통한 오디오/비디오 조작은 허용한다.

또한, 내비게이션 안내 음성 볼륨을 Mid 단계보다 높이고, 길안내 멘트 전에 주의환기를 위한 경고음(예, 딩동)을 추가하며, Turn-By-Turn 길 안내도를 디스플레이한다.

또한, 휴대전화를 사용 중일 경우, 사용 중단 안내 멘트를 내보낸 후 통화를 강제 종료시킨다.

또한, 동승자들이 운전자의 상태를 파악할 수 있도록, 오디오부 및 비디오부를 통해 안내 멘트를 내보낸다.

또한, 각종 안전시스템으로 운전자가 높은 인지부하를 가지고 있음을 통지한다. 예를 들어, LKS기 온 된 경우, 차선이탈이 예상될 경우 경고음을 울리고, 차선 이탈 방지를 위한 제어를 활성화한다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 변형될 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 수 있는 바, 그러한 변형예는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

100: 인지부하 평가장치
110: SDLP 연산부
120: SCL 연산부
130: 인지부하 판단부
140: 차선검출부

Claims

차량의 운전자에 대한 인지부하 평가장치에 있어서,
상기 차량의 이미지를 입력받아 차선의 위치를 계산하는 차선 검출부와,
상기 차선 검출부로부터 수신된 상기 차선의 위치 데이터에 대해 일정 시간 동안 누적된 SDLP 값을 구하는 SDLP 연산부와,
상기 차량의 스킨 컨덕턴스 센서로부터 일정시간 동안 입력된 상기 차량의 운전자에 대한 SCL 값을 구하는 SCL 연산부와,
상기 SDLP값과 SCL 값을 통해 상기 운전자의 인지부하 상태를 추정하는 인지부하 판단부와,
사용자 인터페이스부, 오디오부 및 비디오부를 포함하고;
상기 인지부하 판단부는, SCL 값이 7.5~9.5 Micro-mhos 범위 내이고, SDLP 값은 0.03~0.06m 범위 내에서 필터링하고,
(a) 상기 SCL 값이 7.5~8 Micro-mhos의 범위에 있고 상기 SDLP 값은 0.04m~0.06m의 범위에 있으면 정상 상태로 판단하고,
(b) 상기 SCL 값은 8~8.5 Micro-mhos의 범위에 있고 상기 SDLP 값은 0.04m~0.05m의 범위에 있으면 낮은 주의상태로 판단하고, 사용자 인터페이스부, 오디오부 및 비디오부가 제공하는 정보 중 인지부하를 요하는 작업을 조작 불가능하도록 통제하고, 상기 오디오부의 볼륨 및 상기 비디오부의 디스플레이 크기를 상기 정상상태보다 크게 하고,
(c) 상기 SCL 값은 8.5~9 Micro-mhos의 범위에 있고 상기 SDLP 값은 0.03m~0.04m의 범위에 있으면 중간 주의상태로 판단하고, 상기 (b) 단계에서의 조치 외에도 상기 운전자가 휴대전화를 사용 중일 경우 사용 중단 권고를 위한 안내 멘트를 상기 오디오부 및 비디오부를 통해 안내하며,
(d) 상기 SCL 값은 9~9.5 Micro-mhos의 범위에 있고 상기 SDLP 값은 0.03m~0.04m의 범위에 있으면 경고 상태로 판단하고, 상기 (c) 단계에서의 조치 외에도, 상기 운전자가 휴대전화를 사용 중일 경우 상기 휴대전화의 통화를 강제 종료시키며, 상기 차량의 동승자들이 운전자의 상태를 파악할 수 있게 상기 오디오부 및 비디오부를 통해 안내 멘트를 전송하는 것을 특징으로 하는 인지부하 평가장치.
제1항에 있어서,
상기 일정시간은 10초~30초 범위인 것을 특징으로 하는 인지부하 평가장치.
차량의 운전자에 대한 인지부하 평가방법에 있어서,
상기 차량의 이미지를 입력받아 차선의 위치를 계산하는 단계와,
상기 차선의 위치 데이터에 대해 일정 시간 동안 누적된 SDLP 값을 구하는 단계와,
상기 차량의 스킨 컨덕턴스 센서로부터 일정 시간 동안 입력된 상기 차량의 운전자에 대한 SCL값을 구하는 단계와,
상기 SDLP값과 SCL 값을 통해 상기 운전자의 인지부하 상태를 추정하는 단계를 포함하고;
상기 인지부하 상태를 추정하는 단계는, SCL 값이 7.5~9.5 Micro-mhos 범위 내이고, SDLP 값은 0.03~0.06m 범위 내에서 필터링하고,
(a) 상기 SCL 값이 7.5~8 Micro-mhos의 범위에 있고 상기 SDLP 값은 0.04m~0.06m의 범위에 있으면 정상 상태로 판단하는 단계,
(b) 상기 SCL 값은 8~8.5 Micro-mhos의 범위에 있고 상기 SDLP 값은 0.04m~0.05m의 범위에 있으면 낮은 주의상태로 판단하고, 사용자 인터페이스부, 오디오부 및 비디오부가 제공하는 정보 중 인지부하를 요하는 작업을 조작 불가능하도록 통제하고, 상기 오디오부의 볼륨 및 상기 비디오부의 디스플레이 크기를 상기 정상상태보다 크게 제어하는 단계,
(c) 상기 SCL 값은 8.5~9 Micro-mhos의 범위에 있고 상기 SDLP 값은 0.03m~0.04m의 범위에 있으면 중간 주의상태로 판단하고, 상기 (b) 단계에서의 조치 외에도 상기 운전자가 휴대전화를 사용 중일 경우 사용 중단 권고를 위한 안내 멘트를 상기 오디오부 및 비디오부를 통해 안내하는 단계,
(d) 상기 SCL 값은 9~9.5 Micro-mhos의 범위에 있고 상기 SDLP 값은 0.03m~0.04m의 범위에 있으면 경고 상태로 판단하고, 상기 (c) 단계에서의 조치 외에도, 상기 운전자가 휴대전화를 사용 중일 경우 상기 휴대전화의 통화를 강제 종료시키며, 상기 차량의 동승자들이 운전자의 상태를 파악할 수 있게 상기 오디오부 및 비디오부를 통해 안내 멘트를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지부하 평가방법.
제3항에 있어서,
상기 일정시간은 10초~30초 범위인 것을 특징으로 하는 인지부하 평가방법.
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