KR101324746B1

KR101324746B1 - 끼어들기 차량을 고려한 차량용 충돌방지방법 및 장치

Info

Publication number: KR101324746B1
Application number: KR1020110147324A
Authority: KR
Inventors: 이석; 이경창; 김만호
Original assignee: 부산대학교 산학협력단
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-12-19
Also published as: KR20130078399A

Abstract

본 발명은 끼어들기 차량을 고려한 차량용 충돌방지방법 및 장치에 관한 것으로, 근거리에서 가장 빈번하게 접촉사고를 야기하는 주행차량과 전방차량 사이에 측방차량이 끼어드는 경우와, 주행차량과 측방차량 사이에 전방차량이 끼어드는 경우를 대비하여 충돌을 예측하고 방지할 수 있도록 한 것이다.
이러한, 본 발명은 충돌방지방법의 경우, 주행차량의 전방과 측방을 감지하고, 측방차량이 감지되면, 상기 측방차량이 주행차량과 전방차량 사이로 끼어들 가능성 여부를 판단하며, 전방차량이 감지되면, 상기 전방차량이 주행차량과 측방차량 사이로 끼어들 가능성 여부를 판단하며, 측방차량이나 전방차량이 끼어들 가능성이 있다고 판단되는 경우, 충돌 가능성에 따라 경보를 발하는 것을 특징으로 이루어진다.

Description

끼어들기 차량을 고려한 차량용 충돌방지방법 및 장치{Collision avoidance method considering lane violation car and apparatus thereof}

본 발명은 저속 근거리에서 충돌을 방지할 수 있도록 한 차량용 충돌방지방법에 관한 것으로, 특히 근거리에서 가장 빈번하게 접촉사고를 야기하는 주행차량과 전방차량 사이에 측방차량이 끼어드는 경우와, 주행차량과 측방차량 사이에 전방차량이 끼어드는 경우를 대비하여 충돌을 예측하고 방지할 수 있도록 한 끼어들기 차량을 고려한 차량용 충돌방지방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 충돌방지장치는 차량의 충돌을 예방 또는 회피할 수 있도록 한 안전장치를 일컫는다.

최근 자동차는 운송수단으로서 연비 및 성능의 향상뿐만 아니라 발전된 정보통신기술을 이용하여 보다 향상된 안전성과 편의성을 제공할 수 있는 지능형 자동차로 발전하였다. 하지만 지능형 자동차는 운전자에게 부가적으로 엔터테인먼트시스템이나 공기정화장치, 편의장치 등 많은 기능으로 인해 운전자는 운전을 위한 조작기구 이외의 증가된 조작 기구를 조작하게 되어 운전자의 부주의로 인한 운행상의 위험 또한 증가하였다. 이에 순간적인 방심으로 인한 혼잡한 도심도로에서의 차량충돌을 예방 또는 회피할 수 있기 위한 안전장치에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있다.

대표적으로 감응 순항제어장치(Adaptive Cruise Control System), 전방 차량추돌경고장치(Forward Vehicle Collision Warning System), 차선 유지 경고시스템(Lane Departure Warning System) 등이 있으며, 특히 순항제어장치는 운전자에게 핸들의 조작을 맡기고 페달로 제어되는 부분들을 마이크로프로세서를 이용해 제어한다. 이러한 정속 주행 시스템은 현재 ON/OFF 방식에 의해 제어가 결정되고 있고 24GHz의 FMC방식의 레이더의 특성에 의해 주로 40km/h 이상의 고속주행에서 주로 사용되어 비교적 큰 사고를 예방하기 위하여 고속상황에서 원거리에 있는 장애물을 감지하는 기술이 대부분이다.

하지만 실제 교통사고의 대부분은 도심 내에서 혼잡 교통 특성상 교통사고의 70% 이상이 30km/h 이하의 저속에서 많이 발생 되고 있어 기존의 순항제어장치에 적용된 레이더는 근거리에 대한 오차가 크기 때문에 저속 근거리 충돌방지 시스템을 구성하기에 적합하지 않으며 또한 저속상황에서 발생하는 근거리 충돌의 경우는 제동을 위해 필요한 제동거리 보다 운전자 인지를 위해 필요한 공주거리에 영향을 더 많이 받고 있다.

이에 최근 Volvo에서 선보인 City Safety 기능과 같이 기존에 장애물 감지용으로 많이 사용되던 레이더에서 전환하여 근거리 정밀도가 뛰어난 레이저센서를 사용하는 등 각종 센서들을 활용한 충돌방지방법이 채택되고 있는 추세이다.

하지만, 이같은 종래기술에 의한 충돌방지방법의 경우 도 1에서 볼 수 있는 것처럼 차량(10)의 전방이나 측방에 설치된 센서(11,12)에 의하여 전방차량이나 측방차량에 대하여 충돌을 예측하고 경보하도록 구성되기는 하였지만, 근거리에서 가장 빈번하게 접촉사고를 야기하는 경우라 할 수 있는 주행차량과 전방차량 사이에 측방차량이 끼어드는 경우와, 주행차량과 측방차량 사이에 전방차량이 끼어드는 경우를 예측하고, 이같은 상황변화에 능동적으로 대처할 수 있지 못하였던 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 특히 근거리에서 가장 빈번하게 접촉사고를 야기하는 주행차량과 전방차량 사이에 측방차량이 끼어드는 경우와, 주행차량과 측방차량 사이에 전방차량이 끼어드는 경우를 대비하여 충돌을 예측하고 방지할 수 있도록 한 끼어들기 차량을 고려한 차량용 충돌방지방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 차량용 충돌방지방법은, 주행차량의 전방과 측방을 감지하고, 측방차량이 감지되면, 상기 측방차량이 주행차량과 전방차량 사이로 끼어들 가능성 여부를 판단하며, 전방차량이 감지되면, 상기 전방차량이 주행차량과 측방차량 사이로 끼어들 가능성 여부를 판단하며, 측방차량이나 전방차량이 끼어들 가능성이 있다고 판단되는 경우, 충돌 가능성을 판단하여 경보를 발하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 측방차량이 전방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단은, 주행차량과 전방차량의 이격된 거리를 측정한 후, 주행차량과 상기 전방차량의 거리에 대한 상기 측방차량의 전후길이를 고려하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 측방차량의 속도가 주행차량의 속도보다 빠르고, 이격된 거리가 줄어들 때 상기 측방차량이 전방으로 끼어들 가능성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 측방차량이 전방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단에 따라 충돌위험도 산출이 이루어지며, 상기 주행차량의 속도가 전방차량의 속도보다 빠른 경우 가중치를 두어 충돌위험도를 격상시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

여기서, 상기 전방차량이 측방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단은, 주행차량과 측방차량의 이격된 거리를 측정한 후, 주행차량과 상기 측방차량의 거리에 대한 상기 전방차량의 좌우폭을 고려하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 전방차량의 속도가 주행차량의 속도보다 느린 경우, 상기 전방차량이 측방으로 끼어들 가능성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 전방차량이 측방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단에 따라 충돌위험도 산출이 이루어지며, 상기 주행차량과 측방차량의 간격이 점차 줄어드는 경우 가중치를 두어 충돌위험도를 격상시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기와 같이 주행차량과 전방차량의 이격된 거리를 측정하기 위하여, 전방차량에 레이저 빔을 발광하고, 상기 발광된 레이저 빔이 전방차량으로부터 반사되어 되돌아오기까지의 시간을 이용하여 전방차량과의 거리를 연산하되, 주행차량이 곡선도로를 주행할 때에는 주행차량의 조향각에 대응하여 레이저 빔의 발광각도를 조절함으로써 이미 곡선도로를 따라 선회하고 있는 전방차량에 대하여도 조준이 가능하도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 주행차량과 전방차량과의 거리 연산시, 주행차량의 조향각을 근거로 상기 전방차량과의 직선거리에 대응되는 곡선도로의 원호길이를 구하여 전방차량과의 거리로 삼으며, 상기 레이저 빔의 발광각도는 전방차량이 상기 곡선도로를 따라 먼저 이동한 거리를 감안하여 주행차량의 조향각보다 더 큰 각도로 이루어지도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 레이저 빔의 발광은 서로 다른 복수의 레이저 빔으로 이루어지고, 각 레이저 빔의 발광각도는 서로에 대하여 편차지게 이루어지도록 하여 전방차량에 대한 감지범위를 넓힌 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 충돌방지장치는, 주행차량의 전방부에 설치되고, 레이저 빔을 발광하는 빔 발광부와, 발광된 후 반사되어 되돌아오는 레이저 빔을 수광하는 빔 수광부를 구비하여 전방차량을 감지하고 거리측정을 할 수 있도록 한 레이저센서와; 상기 주행차량 전방부에 설치되고, 전방으로 초음파를 발사하는 음파 발생부와, 상기 음파 발생부로부터 발사된 후 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하는 음파 감지부를 구비하여 전방차량을 감지할 수 있도록 한 전방 초음파센서와; 상기 주행차량의 전방부 모서리 인근 또는 측면에 설치되고, 측방으로 초음파를 발사하여 측방에서 접근하는 측방차량을 감지하고 거리측정을 할 수 있도록 한 측방 초음파센서와; 상기 측방 초음파센서에 의해 측방차량이 감지되면, 상기 측방차량이 주행차량과 전방차량 사이로 끼어들 가능성 여부를 판단하며, 상기 레이저센서나 전방 초음파센서에 의해 전방차량이 감지되면, 상기 전방차량이 주행차량과 측방차량 사이로 끼어들 가능성 여부를 판단하여, 상기 측방차량이나 전방차량이 끼어들 가능성이 있다고 판단되는 경우, 충돌 가능성을 판단하는 제어기를 포함하여 이루어지는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

여기서, 상기 레이저센서는 상기 빔 발광부를 회전하도록 구동하여 레이저 빔의 발광각도를 조절하는 빔 구동부를 더 구비하고, 주행차량의 조향각을 측정하는 조향각센서를 더 포함하여, 곡선도로를 주행할 때에는 상기 조향각센서에서 측정된 조향각에 근거하여 상기 레이저 빔의 발광각도를 조절함으로써 상기 곡선도로에 위치한 전방차량에 대한 레이저 빔의 조준 및 거리측정이 가능하도록 한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 레이저센서는 상호 좌우 이격을 두고 복수개 구비되며, 각 레이저센서의 레이저 빔 발광각도는 전방차량에 대한 감지범위를 좌우로 넓힐 수 있도록 서로 편차지게 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 측방차량의 속도가 주행차량의 속도보다 빠르고, 이격된 거리가 줄어들 때 상기 측방차량이 전방으로 끼어들 가능성이 있는 것으로 판단하며, 상기 측방차량이 전방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단은, 주행차량과 전방차량의 이격된 거리를 측정한 후, 주행차량과 상기 전방차량의 거리에 대한 상기 측방차량의 전후길이를 고려하여 이루어지되, 상기 주행차량의 속도가 전방차량의 속도보다 빠른 경우 가중치를 두어 충돌위험도를 격상시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 전방차량의 속도가 주행차량의 속도보다 느린 경우, 상기 전방차량이 측방으로 끼어들 가능성이 있는 것으로 판단하며, 상기 전방차량이 측방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단은, 주행차량과 측방차량의 이격된 거리를 측정한 후, 주행차량과 상기 측방차량의 거리에 대한 상기 전방차량의 좌우폭을 고려하여 이루어지되, 상기 주행차량과 측방차량의 간격이 점차 줄어드는 경우 가중치를 두어 충돌위험도를 격상시키는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의한 끼어들기 차량을 고려한 차량용 충돌방지방법 및 장치는, 근거리에서 가장 빈번하게 접촉사고를 야기하는 주행차량과 전방차량 사이에 측방차량이 끼어드는 경우와, 주행차량과 측방차량 사이에 전방차량이 끼어드는 경우를 대비하여 충돌을 예측하고 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 주변차량의 끼어들기 상황이 아닐 때에는 전방차량과 측방차량에 대한 충돌위험도를 산출할 수 있으며, 측방 초음파센서의 감지에 의한 출력정보 및 전방 초음파센서의 감지에 의한 출력정보까지 이용하여 단계별 충돌위험도를 구하기 때문에 매우 정밀한 충돌 예측과 경보 및 충돌 위험에 따른 차량 제어가 가능해진다.

또한, 본 발명은 차량의 조향각을 근거로 레이저 빔의 발광각도가 조절되기 때문에 직선도로에서 뿐만 아니라 곡선도로를 주행하는 전방차량에 대하여도 정확한 조준 및 거리측정이 가능하다.

또한, 본 발명은 서로 다른 복수의 레이저 빔을 발광하되, 각 레이저 빔의 발광각도를 서로 편차지게 함으로써 보다 넓은 범위의 감지가 가능하다.

도 1은 종래기술을 설명하기 위한 참조도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법에서 측방차량의 전방 끼어들기 상황을 설명하기 위한 참조도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법에서 측방차량의 전방 끼어들기 상황에서 충돌방지를 위한 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법을 위해 충돌방지장치가 설치된 주행차량의 평면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법을 위해 충돌방지장치가 설치된 주행차량의 정면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법에서 전방차량의 측방 끼어들기 상황을 설명하기 위한 참조도.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법에서 전방차량의 측방 끼어들기 상황에서 충돌방지를 위한 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지장치에서 퍼지추론 입력값들의 기능을 설명하기 위한 그래프.
도 9는 곡선도로를 대비한 본 발명의 실시예에 따른 구성을 설명하기 위한 사용상태도.
도 10은 곡선도로를 대비한 본 발명의 실시예에 따른 계략적인 구성도.
도 11은 곡선도로를 대비한 본 발명의 변형실시예에 따른 구성을 설명하기 위한 사용상태도.

이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법은, 근거리에서 가장 빈번하게 접촉사고를 야기하는 주변차량의 끼어들기 상황, 즉 주행차량과 전방차량 사이에 측방차량이 끼어드는 경우와, 주행차량과 측방차량 사이에 전방차량이 끼어드는 경우를 대비하여 사전에 충돌을 예측하고 방지할 수 있도록 구성된다.

나아가서, 본 발명은 상기와 같은 충돌 예측이 직선도로에서 뿐만 아니라 전방차량에 대한 감지 및 정확한 거리측정이 곤란한 곡선도로에서도 원활하게 이루어질 수 있도록 구성된다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법의 구성에 대해 설명한다. 단, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법은 측방차량이 전방으로 끼어드는 경우와 전방차량이 측방으로 끼어드는 경우의 두 가지 모든 경우를 대비하여 충돌을 예측하고 방지할 수 있도록 구성된다. 이 두 경우는 실제 상황에서는 복합적으로 일어날 수 있으나 설명의 편의상 아래에서는 측방차량이 전방으로 끼어드는 경우를 대비한 구성을 먼저 설명하고, 뒤이어 전방차량이 측방으로 끼어드는 경우를 대비한 구성을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법에서 측방차량의 전방 끼어들기 상황을 설명하기 위한 참조도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법에서 측방차량의 전방 끼어들기 상황에서 충돌방지를 위한 흐름도이다. 그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법을 위해 충돌방지장치가 설치된 주행차량의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법을 위해 충돌방지장치가 설치된 주행차량의 정면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법은, 측방차량(200)을 감지하는 단계와, 측방차량(200)이 전방으로 끼어들 가능성을 판단하기 위하여 측방차량(200)의 속도가 주행차량(100)의 속도보다 빠른지를 판단하는 단계와, 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)가 줄어들고 있는지를 판단하는 단계와, 측방차량(200)의 전후길이(wb)를 고려하는 단계와, 주행차량(100)과 전방차량(300)의 이격된 거리(dc1)를 측정하는 단계와, 주행차량(100)과 전방차량(300)의 거리(dc1)에 대한 측방차량(200)의 전후길이(wb)를 고려하여 충돌 가능성을 판단하는 단계와, 충돌위험도를 단계별로 설정하는 단계와, 충돌위험도에 따라 경보를 발생하는 단계들로 이루어진다.

먼저, 상기 측방차량(200)을 감지하는 단계는, 주행차량(100)의 측방으로 접근하는 측방차량(200)을 감지하기 위한 것이다. 이를 위해 도 4와 같이 주행차량(100)의 전방부 모서리 인근에 측방 초음파센서(150)를 설치하여 주행차량(100)의 측방으로 초음파를 발사한다. 그러면 발사된 후 측방차량(200)으로부터 반사된 초음파에 의해 측방차량(200)을 감지할 수 있다. 단, 도면에 따르면 측방 초음파센서(150)가 주행차량(100)의 전방 모서리 인근에 설치된 것으로 되어 있지만, 측방으로 완전히 치우쳐서 주행차량(100)의 측면에 설치될 수도 있음은 물론이다.

이후 진행되는 상기 측방차량(200)의 속도가 주행차량(100)의 속도보다 빠른지를 판단하는 단계는, 측방차량(200)이 전방으로 끼어들 가능성을 판단하기 위한 단계 중 하나이다. 측방차량(200)의 속도가 주행차량(100)의 속도보다 빠른지 여부를 판단하는 방법은 다양한데, 그 중 가장 현실적인 방법 한 가지는 상기 측방 초음파센서(150)에서 측방차량(200)의 감지 강도가 시간에 따라 점차 강해지면 측방차량(200)의 속도가 주행차량(100)의 속도보다 빠른 것으로 간주하는 것이다. 또한 보다 정확한 판단을 위해서 주행차량(100)의 측면에 보조 초음파센서(170)을 추가적으로 설치할 수 있다. 또는 보조 초음파센서(170) 자리에 측방용 카메라를 추가로 설치하고, 시간별로 촬영된 이미지를 비교함으로써 판단하는 방법도 있다. 이같은 측방용 카메라의 촬영은 항시 이루어지는 것이 아니라 상기 측방 초음파센서(150)가 측방차량(200)을 감지한 이후부터 이루어지는 것이 바람직하다. 하지만 상기 측방용 카메라의 설치에 추가 비용이 소요되기 때문에 전자의 방법이 적당하다.

동시에 진행되는 상기 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)가 줄어들고 있는지를 판단하는 단계 역시 측방차량(200)이 전방으로 끼어들 가능성을 판단하기 위한 단계 중 하나이다. 이 단계에서는 상기 측방 초음파센서(150)에서 측방차량(200)을 감지하는 강도의 변화를 근거로 측방차량(200)의 거리(db1)가 줄어드는지를 판단할 수 있다. 즉, 상기 측방 초음파센서(150)에서 측방차량(200)을 감지하는 강도가 점차적으로 강해지면 상기 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)가 줄어들고 있는 것이며, 반대로 감지하는 강도가 점차적으로 약해지면 상기 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)가 늘어나고 있는 것이다. 이같은 판단은 상기 측방 초음파센서(150)를 이용하여 상기 측방차량(200)의 속도가 주행차량(100)의 속도보다 빠른지를 판단하는 방법과 유사한 것 같아도 실제로 시간 변화에 따라 감지되는 강도의 양상이 다른 형태로 나타나기 때문에 구분이 가능하다.

이처럼 바로 위에서 전술된 두 단계를 통해 측방차량(200)의 속도가 주행차량(100)의 속도보다 빠르고, 동시에 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)가 줄어드는 경우 상기 측방차량(200)이 전방으로 끼어들 가능성이 큰 것으로 판단하여 측방차량(200)이 전방으로 끼어들 때의 충돌을 예측하고 방지하기 위한 다음 단계들을 진행한다.

이후 진행되는 상기 측방차량(200)의 전후길이(wb)를 고려하는 단계는, 도면부호 170 자리에 설치 가능한 측방용 카메라로 측방차량을 촬영하고, 촬영된 이미지를 제어기가 분석하여 측방차량(200)의 전후길이(wb)를 얻는 방법으로 진행될 수 있다. 하지만, 더욱 바람직하게는 차량의 전후길이(wb)가 일반적으로 큰 차이가 없다는 점을 감안하여 측방차량(200)의 전후길이(wb)를 측정하는 대신 오차범위를 포함하는 대략적인 길이를 고려하기만 하는 방법을 사용하면 된다.

이후 진행되는 상기 주행차량(100)과 전방차량(300)의 이격된 거리(dc1)를 측정하는 단계는, 주행차량(100)의 전방에 설치된 레이저센서(110) 및 전방 초음파센서(120)를 이용하여 이루어진다. 상기 레이저센서(110)는 전방차량(300)에 대하여 레이저 빔을 발광한 후 수광하며, 제어기가 이 때 소요된 시간을 함께 고려하여 주행차량(100)과 전방차량(300)의 이격된 거리를 연산할 수 있게 된다. 상기 전방 초음파센서(120)는 주로 거리측정에 사용되는 상기 레이저센서(110)를 보조하여 주행차량(100) 전방으로 전방차량(300)이 가까이 접근하였을 때 감지하는 역할을 수행한다. 이처럼 레이저센서(110)를 이용하여 전방차량(300)을 감지함과 동시에 거리(dc1)를 측정하고, 상기 레이저센서(110)를 보조하는 전방 초음파센서(120)에 의해 전방으로 더욱 근접한 전방차량(300)을 감지하게 하면 전방으로 끼어드는 차량뿐만 아니라 전방차량(300)에 대한 충돌을 예측할 때 보다 정확한 예측이 가능해진다.

이후 진행되는 충돌 가능성을 판단하는 단계는, 주행차량(100)과 전방차량(300)의 거리에 대한 측방차량(200)의 전후길이(wb)를 고려하여 이루어진다. 이 때 주행차량(100)과 전방차량(300)과의 이격된 거리(dc1)가 전방으로 끼어드는 측방차량(200)의 전후길이(wb)와 최소한 확보해야 하는 안전거리의 합보다 짧다면 충돌위험이 있는 것으로 판단한다.

이후 진행되는 충돌위험도를 단계별로 설정하는 단계는, 주행차량(100)과 전방차량(300)과의 이격된 거리(dc1)에서 측방차량(200)의 전후길이(wb) 분량을 감하고 남는 여유길이가 어느 정도인지에 따라 이루어진다. 예컨대, 상기 안전거리가 10m라고 했을 때 상기 여유길이가 10m 이상인 경우 충돌위험도는 안전단계로 설정하지만, 2m씩 줄 때마다 충돌위험도는 경고단계, 안전단계, 충돌단계로 점차 격상하도록 설정할 수 있다. 그리고 매우 중요한 것으로, 주행차량(100)의 속도가 상기 전방차량(300)보다 빠른 경우에는 양자간의 이격된 거리(dc1)가 더욱 짧은 거리(dc2)로 변하게 되므로 그 속도차에 따라 충돌위험도를 1단계나 그 이상의 단계로 격상시켜야 한다.

이후 진행되는 경보를 발생하는 단계는, 상기와 같이 설정된 충돌위험도에 따라 단계별로 구분되는 경보를 발생시킨다. 단, 상기 경보는 시각적 또는 청각적인 방법이 될 수도 있고, 두 가지를 복합한 방법이 될 수도 있다.

계속해서, 전방차량(300)이 측방으로 끼어드는 경우를 대비한 구성을 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법에서 전방차량의 측방 끼어들기 상황을 설명하기 위한 참조도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법에서 전방차량의 측방 끼어들기 상황에서 충돌방지를 위한 흐름도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법에서 전방차량(300)이 측방으로 끼어드는 경우를 대비한 구성은, 전방차량(300)을 감지하는 단계와, 전방차량(300)이 측방으로 끼어들 가능성을 판단하기 위하여 전방차량(300)의 속도가 주행차량(100)의 속도보다 느린지를 판단하는 단계와, 전방차량(300)의 좌우폭(wc)을 고려하는 단계와, 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)를 측정하는 단계와, 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격 거리(db1)에 대한 전방차량(300)의 좌우폭(wc)을 고려하여 충돌 가능성을 판단하는 단계와, 충돌위험도를 단계별로 설정하는 단계와, 충돌위험도에 따라 경보를 발생하는 단계들로 이루어진다.

먼저, 상기 전방차량(300)을 감지하는 단계는, 주행차량(100)의 전방에 접근한 전방차량(300)을 감지하기 위한 것이다. 이를 위해 도 4와 같이 주행차량(100)의 전방부에 레이저센서(110)를 설치하여 주행차량(100)의 전방으로 레이저 빔을 발광한다. 그러면 발광된 후 전방차량(300)으로부터 반사된 레이저 빔에 의해 전방차량(300)을 감지할 수 있다.

이 때, 전방 초음파센서(120)에 의해 상기 레이저센서(110)를 보조하도록 한다. 상기 전방 초음파센서(120)는 전방차량(300)이 주행차량(100)에 가까이 접근하였을 때 감지하는 역할을 수행하여 감지 및 거리측정을 보다 정밀하게 수행할 수 있도록 도와준다.

이후 진행되는 상기 전방차량(300)의 속도가 주행차량(100)의 속도보다 느린지를 판단하는 단계는, 전방차량(300)이 측방으로 끼어들 가능성을 판단하기 위한 것이다. 전방차량(300)의 속도가 주행차량(100)의 속도보다 느린지 여부를 판단하는 방법은, 상기 레이저센서(110)를 이용하여 전방차량(300)과의 거리(dc1)를 실시간으로 측정하여 그 거리(dc1)가 줄어드는지를 살피면 된다. 만약 이 그 거리(dc1)가 점차 줄어들면 전방차량(300)의 속도가 주행차량(100)보다 느린 것이고, 반대로 그 거리(dc1)가 점차 늘어나면 전방차량(300)의 속도가 주행차량(100)보다 빠른 것이다.

이처럼 바로 위의 단계를 통해 전방차량(300)의 속도가 주행차량(100)의 속도보다 느린 경우, 상기 전방차량(300)이 측방으로 끼어들 가능성이 큰 것으로 판단하여 전방차량(300)이 측방으로 끼어들 때의 충돌을 예측하고 방지하기 위한 다음 단계들을 진행한다.

이후 진행되는 상기 전방차량(300)의 좌우폭(wc)을 고려하는 단계는, 전방차량(300)의 전방에 설치된 전방용 카메라(160)로 감지된 전방차량(300)을 촬영하고, 촬영된 이미지를 분석하여 전방차량(300)의 좌우폭(wc)을 얻는 방법으로 진행될 수 있다. 하지만, 더욱 바람직하게는 차량의 좌우폭(wc)이 일반적으로 큰 차이가 없다는 점을 감안하여 전방차량(300)의 좌우폭(wc)을 측정하는 대신 오차범위를 포함하는 대략적인 폭을 고려하기만 하는 방법을 사용하면 된다. 그러면 도면에 표시된 전방용 카메라(160)의 설치가 필요 없어진다.

이후 진행되는 상기 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)를 측정하는 단계는, 주행차량(100)의 전방 모서리부에 설치된 측방 초음파센서(150)를 이용하여 이루어진다. 상기 측방 초음파센서(150)는 측방차량(200)에 대하여 초음파를 발사한 후 수신하며, 제어기가 이 때 소요된 시간을 함께 고려하여 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)를 연산할 수 있다. 단, 여기서 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)를 더욱 정확하게 측정하기 위해 상기 측방 초음파센서(150)의 위치를 주행차량(100)의 측면으로 옮겨 설치할 수 있고, 주행차량(100)의 측면에 측방 레이저센서(110)를 추가적으로 설치할 수도 있다.

이후 진행되는 충돌 가능성을 판단하는 단계는, 주행차량(100)과 측방차량(200)의 거리(db1)에 대한 전방차량(300)의 좌우폭(wc)을 고려하여 이루어진다. 이 때 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)가 측방으로 끼어드는 전방차량(300)의 좌우폭(wc)과 최소한 확보해야 하는 안전거리의 합에 미치지 못하면 충돌위험이 있는 것으로 판단한다.

이후 진행되는 충돌위험도를 단계별로 설정하는 단계는, 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)에서 전방차량(300)의 좌우폭(wc) 분량을 감하고 남는 여유길이가 어느 정도인지에 따라 이루어진다. 예컨대, 상기 안전거리가 4m라고 했을 때 상기 여유길이가 4m 이상인 경우 충돌위험도는 안전단계로 설정하지만, 0.5m씩 줄 때마다 충돌위험도는 경고단계, 안전단계, 충돌단계로 점차 격상하도록 설정할 수 있다. 그리고 매우 중요한 것으로, 시간 변화에 따라 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)가 줄어드는지 늘어나는지를 살펴야 한다. 만약 주행차량(100)과 측방차량(200)의 이격된 거리(db1)가 줄어들고 있으면 전방차량(300)이 측방차량과의 사이에 끼어들 때의 거리(db2)는 상당히 좁혀져 있을 것으로 예상되므로 충돌위험도를 1단계나 그 이상의 단계로 격상시켜야 한다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법은 전술된 바와 같이 기본적으로 주변의 차량이 전방이나 측방으로 끼어들 가능성을 판단하여 충돌 위험성을 예측하고 경보를 발하도록 구성되었지만, 상기와 같이 끼어들 가능성이 없을 때에도 상시 전방차량과 측방차량에 대하여 충돌 위험성을 예측하여 경보를 발할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법은 퍼지추론에 의하여 전방차량과 측방차량에 대한 충돌위험도를 단계별로 산출하여 차등된 경고를 발하거나 차량의 동작을 자동으로 제어할 수 있도록 한다. 이에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 제어기(140)가 레이저센서(110)를 이용하여 연산한 전방차량(300)과의 거리와, 거리변화율, 주행차량의 속도 및 속도변화율을 이용하는 한편, 이에 더해 전방 초음파센서(120)와 측방 초음파센서(150)를 이용한 출력정보에 의해 충돌위험도를 단계별로 산출한다. 상기 충돌위험도는 안전단계, 경고단계, 위험단계, 충돌단계의 4가지 단계로 구분하고 이에 따라 차등된 경고를 발함으로써 운전자가 충돌위험에 대하여 실질적으로 대응할 수 있도록 하거나, 차량의 동작을 자동으로 제어하여 전방차량(300)과의 충돌을 회피할 수 있도록 할 수 있다.

여기서, 상기 안전단계는 충돌 위험이 없는 상태를 의미하며, 경고단계는 충돌 위험이 예상되는 단계로 운전자의 주의가 요구되는 상태를 의미한다. 또한, 위험단계는 충돌이 예상되는 단계로 주행차량(100)의 속도를 일부 줄이는 기능이 필요한 상태를 의미하며, 충돌단계는 충돌이 확실시되는 단계로 충돌을 회피하기 위하여 주행차량(100)의 속도를 최대한 줄이는 기능이 필요한 상태를 의미한다.

측방 초음파센서(150)의 출력정보, 전방 초음파센서(120)의 출력정보, 레이저센서(110)에 의한 전방차량(300)과의 거리정보, 주행차량(100)의 속도, 속도변화율을 이용하여 전방차량(300)과의 충돌위험도를 각 단계별로 산출하는 방법은 아래와 같다.

첨부된 도 8을 참조하면, 측방 초음파센서(150)에 의한 출력정보(u_s(k))의 경우 (a)와 같이, 측방에서 접근하여 감지되는 차량의 감지 강도에 따라 medium과 near로 구분하고, 다른 입력값들을 고려하여 경고단계, 위험단계, 충돌단계를 결정한다.

전방 초음파센서(120)에 의한 출력정보(u_f(k))의 경우 (b)와 같이, 전방에서 접근하여 감지되는 차량의 감지 강도에 따라 medium과 near로 구분하고, 다른 입력값들을 고려하여 경고단계, 위험단계, 충돌단계를 결정한다. 상기 전방 초음파센서(120)의 경우 측방 초음파센서(150)에서 차량이 감지된 경우보다 충돌위험도 단계를 한 단계 높게 격상시킨다. 이는 주행차량(100)의 전방이동이 측방이동에 비해 훨씬 빠르게 이루어지기 때문에 전방 차량에 대한 충돌위험성이 측방 차량에 대한 충돌위험성보다 훨씬 높기 때문이다.

상기 레이저센서(110)에 의한 거리정보(d_k(k))의 경우 (c)와 같이, 0 내지 2m를 near로, 2 내지 4.5m를 medium으로, 4.5 내지 6m를 far로 구분하고, 각 경우에 대하여 다른 입력값들을 고려하여 안전단계, 경고단계, 위험단계, 충돌단계를 결정한다. 이를 위해 초기화 과정을 수행한 후 주행 차량의 속도를 측정하고, 측정된 주행차량(100)의 속도가 30km/h 이상이면 계속적으로 속도를 측정한다. 반면에, 주행 차량의 속도가 30km/h 이하이면 레이저센서(110)가 전방차량(300)과의 거리를 측정하는지 확인한다. 레이저센서(110)에 전방차량(300)의 거리정보가 없다는 것은 순간적인 오류로 인하여 정보가 수신되지 않거나 전방 6m 이내에 차량이 없는 경우인데, 이를 판단하기 위하여 전방차량(300)의 거리정보가 없는 시간(error time)이 설정된 max error time과 비교하여 그보다 크다면 전방에 차량의 없는 경우로 판단하고, 그보다 작다면 순간적인 오류에 의해서 발생된 것으로 판단한다. 전방차량(300)과의 거리정보가 수신되면 Kalman filter를 이용하여 노면의 요철에 의해서 발생되는 급격한 변화를 보정한다. 다음으로, Kalman filter를 이용하여 보정한 전방차량(300)과의 거리정보와 최대 차간거리정보(d_max(k))를 비교한다. 최대 차간거리정보는 30km/h의 차량을 정지시키기 위하여 필요한 최소 정지거리(D_s)에 안전계수를 고려하여 설정한 거리를 의미한다. 최소 정지거리는 속도에 따라 결정되는 운동에너지가 제동으로 소비되는 에너지와 같다는 원리를 이용하여 아래의 식과 같이 계산된다.

D_S = (V²m/2μg)

단, m은 차량의 질량이며 μ는 마찰계수이다. 마찰계수는 건조한 노면(dry pavement)을 기준으로 0.8의 값을 사용하였다. 차량의 속도는 30km/h를 기준으로 최소 정지거리는 4.5m로 계산되며 안전을 고려하고 6m를 최대 차간거리로 설정하였다. 전방차량(300)에 대한 거리정보가 최대 차간거리보다 크다면 거리 정보에 오류가 있다고 판단하여 처음 단계로 돌아간다. 반면에, 전방차량(300)의 거리정보가 최대 차간 거리보다 작다면 퍼지추론을 이용하여 충돌 상태를 판단하는 단계에서 충돌 위험도를 판단한다.

상기 거리변화율 정보(△d_k(k))의 경우 (d)와 같이, -0.15 내지 0.15m를 keep로, 그 범위 미만이면 decrease로, 그 범위 이상이면 increase로 구분하고, 각 경우에 대하여 다른 입력값들을 고려하여 안전단계, 경고단계, 위험단계, 충돌단계를 결정한다.

상기 주행차량(100)의 속도정보(v_m(k))의 경우 (e)와 같이, 10 내지 22.5km/h를 medium으로, 그 범위 미만이면 slow로, 그 범위 이상이면 fast로 구분하고, 각 경우에 대하여 다른 입력값들을 고려하여 안전단계, 경고단계, 위험단계, 충돌단계를 결정한다.

상기 속도변화율 정보(△v_m(k))의 경우(f)와 같이, -2 내지 2m/s²를 keep로, 그 범위 미만이면 decrease로, 그 범위 이상이면 increase로 구분하고, 각 경우에 대하여 다른 입력값들을 고려하여 안전단계, 경고단계, 위험단계, 충돌단계를 결정한다.

본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지장치에서는 상기와 같은 퍼지 입력값들에 의해 표 1과 같이 51개의 퍼지룰을 마련하여 충돌위험도를 단계별로 판단하게 된다.

	u_s(k)	u_f(k)	d_k(k)	Δd_k(k)	v_m(k)	Δv_m(k)	c_s(k)
1	none	none	far	increase	x	x	safety
2	none	none	far	keep	x	x	safety
3	none	none	far	decrease	slow	x	safety
4	none	none	far	decrease	medium	decelerate	safety
5	none	none	far	decrease	medium	keep	safety
6	none	none	far	decrease	medium	accelerate	warning
7	none	none	far	decrease	fast	decelerate	safety
8	none	none	far	decrease	fast	keep	warning
9	none	none	far	decrease	fast	accelerate	warning
10	none	none	medium	increase	slow	x	safety
11	none	none	medium	increase	medium	x	safety
12	none	none	medium	increase	fast	decelerate	safety
13	none	none	medium	increase	fast	keep	safety
14	none	none	medium	increase	fast	accelerate	warning
15	none	none	medium	keep	slow	decelerate	safety
16	none	none	medium	keep	slow	keep	safety
17	none	none	medium	keep	slow	accelerate	warning
18	none	none	medium	keep	medium	decelerate	safety
19	none	none	medium	keep	medium	keep	warning
20	none	none	medium	keep	medium	accelerate	warning
21	none	none	medium	keep	fast	decelerate	warning
22	none	none	medium	keep	fast	keep	warning
23	none	none	medium	keep	fast	accelerate	danger
24	none	none	medium	decrease	slow	decelerate	warning
25	none	none	medium	decrease	slow	keep	warning
26	none	none	medium	decrease	slow	accelerate	danger
27	none	none	medium	decrease	medium	decelerate	warning
28	none	none	medium	decrease	medium	keep	danger
29	none	none	medium	decrease	medium	accelerate	collision
30	none	none	medium	decrease	fast	decelerate	danger
31	none	none	medium	decrease	fast	keep	danger
32	none	none	medium	increase	fast	accelerate	collision
33	none	none	near	Increase	Slow	x	warning
34	none	none	near	Increase	medium	x	danger
35	none	none	near	increase	fast	x	danger
36	none	none	near	keep	slow	x	danger
37	none	none	near	keep	medium	x	collision
38	none	none	near	keep	fast	x	collision
39	none	none	near	decrease	x	x	collision
40	medium	x	x	x	slow	x	warning
41	medium	x	x	x	medium	decelerate	warning
42	medium	x	x	x	medium	keep	warning
43	near	x	x	x	medium	accelerate	danger
44	near	x	x	x	fast	x	danger
45	near	x	x	x	x	x	collision
46	x	medium	x	x	slow	x	danger
47	x	medium	x	x	medium	decelerate	danger
48	x	medium	x	x	medium	keep	danger
49	x	near	x	x	medium	accelerate	collision
50	x	near	x	x	fast	x	collision
51	x	near	x	x	x	x	collision

표 1에 정리된 퍼지룰 및 이에 의해 판단되는 충돌위험도를 간략히 살펴보면 다음과 같다.

퍼지룰1 내지 9는 전방차량(300)과의 거리가 far인 경우에 대한 것이다.

이 경우 충돌위험도는 안전단계와 경고단계로 나뉘며 대부분은 안전단계에 속한다. 충돌위험도가 경고단계에 속하는 경우는 거리변화율이 decrease고, 주행차량(100)의 속도와 속도변화율이 각각 medium 및 accelerate, fast 및 keep, fast 및 accelerate일 때이다.

퍼지룰10 내지 32는 전방차량(300)과의 거리가 medium인 경우에 대한 것이다.

이 중 거리변화율이 increase인 경우, 대부분 안전단계에 속하지만, 속도 및 속도변화율이 각각 fast 및 accelerate일 때 경고단계에 속하게 된다.

또한, 거리변화율이 keep인 경우, 속도 및 속도변화율이 각각 slow 및 decelerate, slow 및 keep, medium 및 decelerate일 때 안전단계에 속하고, 속도 및 속도변화율이 각각 slow 및 accelerate, medium 및 keep, medium 및 accelerate, fast 및 decelerate, fast 및 keep일 때 경고단계에 속하며, 속도 및 속도변화율이 각각 fast 및 accelerate일 때 위험단계에 속한다.

또한, 거리변화율이 decrease인 경우, 속도 및 속도변화율이 각각 slow 및 decelerate, slow 및 keep, medium 및 decelerate일 때 경고단계에 속하고, 속도 및 속도변화율이 각각 slow 및 accelerate, medium 및 keep, fast 및 decelerate, fast 및 keep일 때 위험단계에 속하며, 속도 및 속도변화율이 각각 medium 및 accelerate, fast 및 accelerate일 때 충돌단계에 속한다.

퍼지룰33 내지 39는 전방차량(300)과의 거리가 near인 경우에 대한 것이다.

이 중 거리변화율이 increase인 경우, 속도가 slow일 때 경고단계에 속하고, 속도가 medium이나 fast일 때 위험단계에 속하게 된다.

또한, 거리변화율이 keep인 경우, 속도가 slow일 때 위험단계에 속하고, 속도가 medium이나 fast일 때 충돌단계에 속하게 된다.

또한, 거리변화율이 decrease인 경우, 속도나 속도변화율과 관계없이 충돌단계에 속하게 된다.

퍼지룰40 내지 45는 측방 초음파센서(150)에 차량이 감지된 경우에 대한 것이다.

이 중 측방 초음파센서(150)의 출력정보가 medium인 경우, 속도가 slow일 때, 속도 및 속도변화율이 각각 medium 및 decelerate, medium 및 keep일 때 경고단계에 속한다.

또한, 측방 초음파센서(150)의 출력정보가 near인 경우, 속도 및 속도변화율이 각각 medium 및 accelerate일 때 위험단계에 속하고, 속도가 fast일 때 위험단계에 속하며, 그 이후 속도 및 속도변화율이 없을 때 충돌단계에 속한다.

퍼지룰46 내지 51은 전방 초음파센서(120)에 차량이 감지된 경우에 대한 것이다. 전방 초음파센서(120)에 의해 차량이 감지된 경우는 측방 초음파센서(150)에 의해 차량이 감지된 경우보다 충돌위험도는 한 단계 격상된다.

즉, 전방 초음파센서(120)의 출력정보가 medium인 경우, 속도가 slow일 때, 속도 및 속도변화율이 각각 medium 및 decelerate, medium 및 keep일 때 위험단계에 속한다.

또한, 전방 초음파센서(120)의 출력정보가 near인 경우, 속도 및 속도변화율이 각각 medium 및 accelerate일 때, 속도가 fast일 때, 그 이후 속도 및 속도변화율이 없을 때 충돌단계에 속한다.

전술된 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 레이저센서(110)를 통해 얻어진 전방차량(300)과의 거리와, 거리변화율, 주행차량(100)의 속도 및 속도변화율을 입력값으로 이용하는 것에 더해, 전방 초음파센서(120)와 측방 초음파센서(150)를 이용한 출력정보까지 입력값으로 활용하여 충돌위험도를 보다 더 세분화한 단계들로 산출한다. 이에 따라 차량간 충돌위험성을 보다 실질적이며 보다 정밀하게 예측할 수 있게 된다.

더 나아가, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법은, 직선도로에서 뿐만 아니라 곡선도로에서도 차량이 끼어드는 경우를 대비하여 충돌을 예측하고 방지하도록 이루어진다. 이를 위해서는 곡선도로에서도 직선도로에서와 같이 전방차량에 대한 정확한 감지 및 거리측정이 이루어지는 것이 핵심이다. 이를 위해 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법은 주행차량이 곡선도로를 주행할 때에는 주행차량의 조향각에 대응하여 레이저 빔의 발광각도를 조절함으로써 이미 곡선도로를 따라 선회하고 있는 전방차량에 대하여도 조준이 가능하도록 구성되며, 이같은 구성에 대해 아래에서 계속 설명한다.

도 9는 곡선도로를 대비한 본 발명의 실시예에 따른 구성을 설명하기 위한 사용상태도이고, 도 10은 곡선도로를 대비한 본 발명의 실시예에 따른 계략적인 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법에 따르면 레이저 빔(L)을 주행차량(100)의 전방을 향해서만 발광하는 것이 아니라 곡선도로에 진입한 상태에서는 주행차량(100)의 조향각에 따라 연동하여 레이저 빔(L)의 발광각도가 꺾어지도록 조절함으로써 전방차량(300)을 정확히 조준할 수 있도록 구성된다.

이로써, 본 발명은 직선도로에서 뿐만 아니라 곡선도로를 따라 주행할 때에도 전방차량(300)에 대하여 레이저 빔(L)을 조준할 수 있게 되어 충돌방지를 위한 거리측정이 가능해지는 것이다.

이를 구현하기 위해, 레이저센서(110)가 레이저 빔(L)의 발광각도를 조절하는 것이 가능하도록 구성되며, 이와 연동된 조향각센서(130), 제어기(140)를 더 구비한다. 그리고 전방 초음파센서(120)의 경우에도 레이저센서(110)가 작동되지 않을 때를 대비하여 초음파의 발사각도를 조절할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 레이저센서(110)는 기본적으로 주행차량(100)의 전방부에 설치되어 수시로 레이저 빔(L)을 발광하고 수광하면서 상기 제어기(140)에 전방차량(300)의 감지여부 및 상대거리 측정을 위한 전기신호를 보내는 역할을 수행하기 위해 전방차량(300)에 대하여 레이저 빔(L)을 발광하는 빔 발광부(111)와, 발광된 후 반사되어 되돌아오는 레이저 빔(L)을 수광하는 빔 수광부(112)를 구비하는 한편, 레이저 빔(L)의 발광각도를 조절하기 위한 빔 구동부(113)를 더 구비한다.

여기서, 상기 빔 구동부(113)는 전방차량(300)의 전방부에 고정된 베이스(113a)와, 상기 베이스(113a)에서 좌편과 우편으로 회전 가능하게 장착되어 레이저 빔(L)의 발광각도를 조절할 수 있도록 한 마운트(113b)로 이루어진다. 상기 마운트(113b)에는 상기 빔 발광부(111)가 설치되어 있다. 상기 빔 구동부(113)에서 베이스(113a)에 대하여 회전하는 마운트(113b)의 동작을 위한 구성은 간단히 모터 및 감속기어들의 조합으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 빔 구동부(113)는 상기 제어기(140)를 중심으로 조향각센서(130)와 연동되어 있으며, 상기 조향각센서(130)에서 측정된 주행차량(100)의 조향각보다 좀 더 큰 각도로 상기 마운트(113b)를 회전시킴으로써 곡선도로에서 앞서 주행하고 있는 전방차량(300)에 대하여 정확한 조준이 이루어지게 한다. 만일, 상기 레이저 빔(L)의 조준을 위한 회전각도가 측정된 조향각과 동일하다면 곡선도로를 따라 먼저 이동한 전방차량(300)에 대하여 레이저 빔(L)의 조준이 빗나갈 가능성이 있다. 따라서 레이저 빔(L)에 의한 감지거리 범위를 사전에 정한 후 감지거리 범위의 최대거리(대략 6~8m 이내)를 감안하여 상기 조향각에 따른 추가각도를 산정하고, 레이저 빔(L)의 발광각도를 최종 결정한다. 이같은 연산은 상기 제어기(140)가 수행하게 된다.

상기 전방 초음파센서(120)는 주로 거리측정에 사용되는 상기 레이저센서(110)를 보조하여 주행차량(100) 전방으로 전방차량(300)이 가까이 접근하였을 때 감지하는 역할을 수행한다. 이를 위해 상기 전방 초음파센서(120)는 상기 주행차량(100) 전방부에 설치되고, 전방으로 초음파를 발사하는 음파 발생부(121)와, 상기 음파 발생부(121)로부터 발사된 후 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하는 음파 감지부(122)로 이루어져 전방차량(300)을 감지할 수 있도록 한다.

이에 더해, 상기 전방 초음파센서(120)는 상기 음파 발생부(121)를 회전하도록 구동하여 초음파의 발사각도를 조절할 수 있도록 하는 음파 구동부(123)를 더 구비한다. 이처럼 음파 구동부(123)가 구비되는 이유는 상기 전방 초음파센서(120)가 상기 레이저센서(110)의 작동 불능시에는 레이저센서(110)의 역할을 대신하기 위함이다. 이 경우, 상기 제어기(140)는 초음파가 전방차량(300)으로부터 반사되어 되돌아오기까지의 시간을 이용하여 상기 전방차량(300)과의 거리를 연산하게 되며, 상기 조향각센서(130)에서 측정된 조향각을 근거로 초음파의 발사각도를 조절하기 위하여 상기 음파 구동부(123)에 대한 제어신호를 인가한다.

상기 조향각센서(130)는 주행차량(100)의 조향각을 측정하는 역할을 한다. 일반적으로 조향각센서는 차량의 조향시스템의 주요 핵심부품으로 운전자가 핸들에 가하는 회전각도, 방향 및 회전속도를 감지해 필요한 보조 동력의 크기와 방향을 차량의 다기능 제어 소프트웨어가 판단하게 함으로써 수시로 변하는 주행 환경에 맞춰 최적의 핸들 조작을 제공하고 서스펜션 및 헤드라이트의 방향을 조정하는 센서를 말한다. 현재 이같은 조향각센서에 관한 기술은 다양하게 공지되어 있고 0.1도까지 측정 가능한 제품들이 상용화되어 있으므로 본 발명에 따른 조향각센서(130)를 위해 상용화된 조향각센서 중 적합한 것으로 판단되는 어느 하나를 채용하여 사용하기만 하면 된다.

상기 제어기(140)는 상기 조향각센서(130)에서 측정된 조향각을 근거로 상기 레이저 빔(L)의 발사각 조절을 위하여 상기 레이저센서(110)의 빔 구동부(113)에 대한 제어신호를 인가하고, 상기 레이저 빔(L)이 전방차량(300)으로부터 반사되어 되돌아오기까지의 시간을 이용하여 상기 전방차량(300)과의 이격된 거리를 연산하는 역할을 한다.

다만, 상기 제어기(140)는 전방차량(300)과의 거리 연산시 주행차량(100)과 전방차량(300)간 직선거리(d1)가 아니라 곡선길이(d2) 즉, 곡선도로의 원호길이를 구한다. 이를 위해 레이저 빔(L)이 반사되어 되돌아오는 시간을 이용하여 구해진 주행차량(100)과 전방차량(300)간 직선거리(d1)에 주행차량(100)의 조향각을 반영함으로써 곡선거리(d2) 즉, 곡선도로의 원호길이에 해당되는 곡선거리(d2)를 얻을 수 있게 된다. 이 곡선거리(d2)는 곡선도로상에서 실질적이며 정확한 전방차량(300)과의 거리가 된다.

전술된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 차량용 충돌방지방법은, 레이저 빔(L)의 발광각도를 조절함으로써, 곡선도로를 따라 선회하고 있는 전방차량(300)에 대해서도 정확한 조준 및 거리측정이 가능하다. 이를 기반으로 곡선도로에서도 직선도로에서와 같이 차량이 끼어드는 경우를 대비하여 효과적으로 충돌을 예측하고 방지할 수 있다.

도 11은 곡선도로를 대비한 본 발명의 변형실시예에 따른 구성을 설명하기 위한 사용상태도이다.

도시된 바와 같이, 곡선도로를 대비한 본 발명의 변형실시예는 상기 레이저 빔의 발광은 서로 다른 복수의 레이저 빔으로 이루어지고, 각 레이저 빔의 발광각도는 서로에 대하여 편차지게 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 주행차량의 전방 중앙에서 좌우로 이격을 두고 복수개의 레이저센서(110a,110b)가 구비되며, 각 레이저센서(110a,110b)의 레이저 빔(L1,L2) 발광각도는 서로 편차지게 이루어지는 것을 특징으로 한다. 도면에 기재된 A는 각 레이저센서(110a,110b)에서 발광되는 각각의 레이저 빔(L1,L2)이 이루고 있는 편차각도이다. 상기 편차각도(A)가 커질수록 감지범위는 늘어나고 반대로 상기 편차각도(A) 줄어들수록 감지범위는 줄어든다.

이같은 구성에 의하면 편차지게 복수로 발광된 레이저 빔(L1,L2)에 의해 전방차량(300)에 대한 감지범위를 좌우로 넓힐 수 있게 되어 곡선도로에서도 전방차량(300)을 놓치지 않고 감지하는 것이 가능해지게 된다.

이로써, 직진 성향을 갖는 레이저 빔(L1,L2)의 좌우 감지범위가 극히 좁게 형성되는 문제를 완전히 해소할 수 있게 되며, 레이저 스캐너와 같이 값비싼 장비를 구비하지 않아도 넓은 감지범위를 확보할 수 있게 된다.

한편, 상기 복수개의 레이저센서(110a,110b)는 서로 다른 파장의 레이저 빔(L1,L2)을 발광하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 반도체 레이저만을 고려하더라도 GaAs 레이저와 CdS 레이저의 파장은 각각 0.84μm와 0.494μm로 구분되기 때문에 이같은 구성을 용이하게 실시할 수 있다.

이로써, 전방차량(300)으로부터 반사되어 되돌아오는 레이저 빔(L1,L2)을 수광할 때 복수개 구비된 레이저센서(110a,110b) 중 어느 것으로부터 발광된 레이저 빔(L1,L2)인지 명확히 구분하여 전방차량(300)의 정확한 감지위치를 파악할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

100 : 전방차량 110, 110a, 110b : 레이저 센서
111 : 빔 발광부 112 : 빔 수광부
113 : 빔 구동부 120 : 전방 초음파센서
121 : 음파 발생부 122 : 음파 감지부
123 : 음파 구동부 130 : 조향각센서
140 : 제어기 150 : 측방 초음파센서
160 : 전방용 카메라 170 : 측방용 카메라

Claims

주행차량의 전방과 측방을 감지하고,
측방차량이 감지되면, 상기 측방차량이 주행차량과 전방차량 사이로 끼어들 가능성 여부를 판단하며,
전방차량이 감지되면, 상기 전방차량이 주행차량과 측방차량 사이로 끼어들 가능성 여부를 판단하며,
측방차량이나 전방차량이 끼어들 가능성이 있다고 판단되는 경우, 충돌 가능성을 판단하여 경보를 발하되,
상기 전방차량이 측방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단은, 주행차량과 측방차량의 이격된 거리를 측정한 후, 주행차량과 상기 측방차량의 거리에 대한 상기 전방차량의 좌우폭을 고려하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지방법.
제1항에 있어서,
상기 측방차량이 전방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단은,
주행차량과 전방차량의 이격된 거리를 측정한 후, 주행차량과 상기 전방차량의 거리에 대한 상기 측방차량의 전후길이를 고려하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지방법.
제2항에 있어서,
상기 측방차량의 속도가 주행차량의 속도보다 빠르고, 이격된 거리가 줄어들 때 상기 측방차량이 전방으로 끼어들 가능성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지방법.
제2항에 있어서,
상기 측방차량이 전방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단에 따라 충돌위험도 산출이 이루어지며,
상기 주행차량의 속도가 전방차량의 속도보다 빠른 경우 가중치를 두어 충돌위험도를 격상시키는 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 전방차량의 속도가 주행차량의 속도보다 느린 경우, 상기 전방차량이 측방으로 끼어들 가능성이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지방법.
제1항에 있어서,
상기 전방차량이 측방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단에 따라 충돌위험도 산출이 이루어지며,
상기 주행차량과 측방차량의 간격이 점차 줄어드는 경우 가중치를 두어 충돌위험도를 격상시키는 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지방법.
제2항에 있어서,
상기와 같이 주행차량과 전방차량의 이격된 거리를 측정하기 위하여,
전방차량에 레이저 빔을 발광하고, 상기 발광된 레이저 빔이 전방차량으로부터 반사되어 되돌아오기까지의 시간을 이용하여 전방차량과의 거리를 연산하되,
주행차량이 곡선도로를 주행할 때에는 주행차량의 조향각에 대응하여 레이저 빔의 발광각도를 조절함으로써 이미 곡선도로를 따라 선회하고 있는 전방차량에 대하여도 조준이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지방법.
제8항에 있어서,
주행차량과 전방차량과의 거리 연산시, 주행차량의 조향각을 근거로 상기 전방차량과의 직선거리에 대응되는 곡선도로의 원호길이를 구하여 전방차량과의 거리로 삼으며,
상기 레이저 빔의 발광각도는 전방차량이 상기 곡선도로를 따라 먼저 이동한 거리를 감안하여 주행차량의 조향각보다 더 큰 각도로 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지방법.
제8항에 있어서,
상기 레이저 빔의 발광은 서로 다른 복수의 레이저 빔으로 이루어지고, 각 레이저 빔의 발광각도는 서로에 대하여 편차지게 이루어지도록 하여 전방차량에 대한 감지범위를 넓힌 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지방법.
주행차량의 전방부에 설치되고, 레이저 빔을 발광하는 빔 발광부와, 발광된 후 반사되어 되돌아오는 레이저 빔을 수광하는 빔 수광부를 구비하여 전방차량을 감지하고 거리측정을 할 수 있도록 한 레이저센서와;
상기 주행차량 전방부에 설치되고, 전방으로 초음파를 발사하는 음파 발생부와, 상기 음파 발생부로부터 발사된 후 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하는 음파 감지부를 구비하여 전방차량을 감지할 수 있도록 한 전방 초음파센서와;
상기 주행차량의 전방부 모서리 인근 또는 측면에 설치되고, 측방으로 초음파를 발사하여 측방에서 접근하는 측방차량을 감지하고 거리측정을 할 수 있도록 한 측방 초음파센서와;
상기 측방 초음파센서에 의해 측방차량이 감지되면, 상기 측방차량이 주행차량과 전방차량 사이로 끼어들 가능성 여부를 판단하며, 상기 레이저센서나 전방 초음파센서에 의해 전방차량이 감지되면, 상기 전방차량이 주행차량과 측방차량 사이로 끼어들 가능성 여부를 판단하여, 상기 측방차량이나 전방차량이 끼어들 가능성이 있다고 판단되는 경우, 충돌 가능성을 판단하는 제어기를 포함하여 이루어지되,
상기 측방차량의 속도가 주행차량의 속도보다 빠르고, 이격된 거리가 줄어들 때 상기 측방차량이 전방으로 끼어들 가능성이 있는 것으로 판단하며,
상기 측방차량이 전방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단은, 주행차량과 전방차량의 이격된 거리를 측정한 후, 주행차량과 상기 전방차량의 거리에 대한 상기 측방차량의 전후길이를 고려하여 이루어지되, 상기 주행차량의 속도가 전방차량의 속도보다 빠른 경우 가중치를 두어 충돌위험도를 격상시키는 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지장치.
제11항에 있어서,
상기 레이저센서는 상기 빔 발광부를 회전하도록 구동하여 레이저 빔의 발광각도를 조절하는 빔 구동부를 더 구비하고,
주행차량의 조향각을 측정하는 조향각센서를 더 포함하여,
곡선도로를 주행할 때에는 상기 조향각센서에서 측정된 조향각에 근거하여 상기 레이저 빔의 발광각도를 조절함으로써 상기 곡선도로에 위치한 전방차량에 대한 레이저 빔의 조준 및 거리측정이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지장치.
제12항에 있어서,
상기 레이저센서는 상호 좌우 이격을 두고 복수개 구비되며, 각 레이저센서의 레이저 빔 발광각도는 전방차량에 대한 감지범위를 좌우로 넓힐 수 있도록 서로 편차지게 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지장치.
삭제
제11항에 있어서,
상기 전방차량의 속도가 주행차량의 속도보다 느린 경우, 상기 전방차량이 측방으로 끼어들 가능성이 있는 것으로 판단하며,
상기 전방차량이 측방으로 끼어들 때 충돌 가능성 판단은, 주행차량과 측방차량의 이격된 거리를 측정한 후, 주행차량과 상기 측방차량의 거리에 대한 상기 전방차량의 좌우폭을 고려하여 이루어지되, 상기 주행차량과 측방차량의 간격이 점차 줄어드는 경우 가중치를 두어 충돌위험도를 격상시키는 것을 특징으로 하는 차량용 충돌방지장치.