KR101360984B1 - 레이더를 이용한 도로 장애물 탐지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 장애물 탐지 시스템은, 레이더용 고주파 신호를 발생시키는 발진기와, 상기 발생된 고주파 신호를 공중으로 방사하는 레이더 송파기와, 장애물에 부딪혀 반사되어 돌아오는 고주파 신호를 수신하는 레이더 수파기와, 전방에 위치한 장애물들을 탐지하기 위해, 상기 레이더 송파기와 수파기를 소정 각도씩 좌측 또는 우측으로 선회시키는 송수파 선회장치와, 상기 레이더 송파기의 방사시간과 레이더 수파기의 수신시간 간에 시간차를 구하여, 상기 장애물까지의 거리를 측정하는 비교 연산부와, 지구자기장을 이용하여 전방 장애물에 대한 방위신호를 측정하고 수치로 환산하여 방위값을 검출하는 방위 검출부와, 운전자 탑승차량의 지피에스(GPS) 좌표와 상기 검출된 장애물의 속성(거리 및 방위)을 참조하여, 장애물들의 위치를 좌표화하는 위치 연산부와, 탑승차량의 전방에 위치한 장애물들은 그 좌표값에 대응되는 화면의 일 지점에 표시하고, 탑승차량의 후방으로 위치 이동한 장애물들은 화면으로부터 제거하는 네비게이션을 포함하여 구성된다.
본 발명은 안개 다발지역과 같이, 운전자의 시야 확보가 어렵거나 육안으로 보이지 않는 수십 내지 수백미터 전방 도로의 상황(예: 차량 및 장애물 등)이 네비게이션과 같은 디스플레이 장치에 표시되도록 하여, 전방의 돌발 상황을 미처 인식하지 못하여 발생할 수 있는 다중 추돌사고를 미리 방지하고, 운전자에게 편안하고 안전한 주행 환경이 제공되도록 하였다.

Description

레이더를 이용한 도로 장애물 탐지 시스템{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING OBSTACLE ON ROAD BY USING RADAR}

본 발명은 도로상의 자동차나 장애물을 탐지하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이더를 이용하여 도로 전방의 장애물을 인식하는 도로 장애물 탐지 시스템에 관한 것이다.

자동차가 도로를 주행할 때 전방의 자동차나 장애물의 탐지는 일반적으로, 적외선이나 레이더를 이용하여 이루어진다. 자동차가 도로 주행할 때 전방 차량의 움직임도 중요하지만, 이에 못지 않게 전방 차량의 앞 차량 또는 앞의 앞 차량의 속도와 움직임도 중요하다.

2006년 서해안고속도로 29중 추돌 사고의 원인은 안개였다.

안개가 빈번히 발생하는 지역의 경우, 수십미터 전방이 안 보이는 도로 상황에서 고속으로 주행하던 차량들이 전방의 돌발 상황을 미처 인식하지 못하여 다중 추돌을 일으키는 사고가 발생할 수 있으며, 이러한 다중 추돌사고를 미리 방지할 수 있는 전자적 장비와 시스템이 요구된다.

이러한, 도로 전방의 장애물을 탐지하는 장치와 관련해서는 한국등록특허 10-0846576(이하, '선행기술'이라 한다)에 일부 내용이 개시되어 있다. 상기 선행문헌과 같은 종래의 기술의 주요 목적은 운전자 바로 전방에 있는 차량의 속도와 거리를 탐지하는데 있다.

상기 선행문헌에 따라 장애물을 탐지하는 장치는 도1에 도시된 바와 같이, 열적외선 카메라를 자동차의 사이드 미러에 장착하여 전방의 장애물(예: 차량 등)을 탐지하는 기술이다. 도1은 선행문헌에 따라 열적외선 카메라를 장착한 자동차 사이드 미러의 구성도이다.

상기 선행문헌에 따라 열적외선 카메라를 장착한 자동차 사이드 미러(400a, 400b)는, 사이드 미러 부재(404)의 타면과 내부에 열적외선 카메라(402)와 마이크로 스트립 안테나(401)가 설치된다. 또한, 상기 사이드 미러 부재(404)에는 개구부(403)를 형성하여 방열판(미도시)에서 발생하는 열을 방출한다. 상기 방출되는 열의 크기에 따라서는 별도의 개구부(403)없이 사이드 미러 자체가 방열판 역할을 하게 할 수도 있다.

이러한 종래 선행문헌의 문제점은 정상적으로 주행하던 전방의 주행차량이 그 앞의 돌발 상황을 미처 인지하지 못하고 장애물(예: 차량 등)과 추돌(or 충돌)하는 경우, 본 차량의 운전자가 전방 주시의 의무를 다했다 하더라도 상기 전방 주행차량들의 추돌(or 충돌)사고에 대비하기 어렵다는데 있다.

특히, 전방의 주행차량이 대형 차량인 경우 상기 전방 주행차량에 의해 시야가 가려져, 전방 주행차량의 앞 차량 또는 앞의 앞 차량의 비 정상적 움직임이나 추돌과 같은 상황을 인지하는 것은 불가능하며 육안에 의지할 수 밖에 없는 문제가 있다.

한국등록특허 10-0846576 (발명의 명칭: 열적외선 카메라를 장착한 자동차 사이드 미러)

본 발명의 목적은, 운전자 바로 전방에 있는 차량의 움직임뿐만이 아니라 그 앞 차량의 움직임까지 탐지하는 레이더를 이용한 도로 전방 장애물 인식장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 부가적인 특성 및 이점들은 아래의 설명에 기재될 것이며, 부분적으로는 상기 설명에 의해 명백해지거나 본 발명의 실행을 통해 숙지될 것이다. 본 발명의 목표 및 다른 이점들은 특히 아래 기재된 설명 및 부가된 도면뿐만 아니라 청구항에서 지적한 구조에 의해 구현될 것이다.

본 발명은 안개 다발지역과 같이, 운전자의 시야 확보가 어렵거나 육안으로 보이지 않는 수십 내지 수백미터 전방 도로의 상황(예: 차량 및 장애물 등)이 네비게이션과 같은 디스플레이 장치에 표시되도록 하여, 전방의 돌발 상황을 미처 인식하지 못하여 발생할 수 있는 다중 추돌사고를 미리 방지하고, 운전자에게 편안하고 안전한 주행 환경이 제공되도록 하였다.

도1은 종래 열적외선 카메라를 장착한 자동차 사이드 미러의 구성도.
도2는 본 발명에 따른 장애물 탐지 시스템의 블록 구성도.
도3은 본 발명에 따라 장애물들을 네비게이션에 디스플레이한 화면을 나타낸 도면.
도4는 본 발명에 따른 장애물 탐지 시스템의 동작을 나타낸 흐름도.
도5는 본 발명에 따라 전방 장애물을 탐지하는 계측원리를 나타낸 도면.
도6은 전방차량에 부딪혀 반사 및 회전된 신호의 파형을 나타낸 도면.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 장애물 탐지 시스템은,

레이더용 고주파 신호를 발생시키는 발진기와, 상기 발생된 고주파 신호를 공중으로 방사하는 레이더 송파기와, 장애물에 부딪혀 반사되어 돌아오는 고주파 신호를 수신하는 레이더 수파기와, 전방에 위치한 장애물들을 탐지하기 위해, 상기 레이더 송파기와 수파기를 소정 각도씩 좌측 또는 우측으로 선회시키는 송수파 선회장치와, 상기 레이더 송파기의 방사시간과 레이더 수파기의 수신시간 간에 시간차를 구하여, 상기 장애물까지의 거리를 측정하는 비교 연산부와, 지구자기장을 이용하여 전방 장애물에 대한 방위신호를 측정하고 수치로 환산하여 방위값을 검출하는 방위 검출부와, 운전자 탑승차량의 지피에스(GPS) 좌표와 상기 검출된 장애물의 속성(거리 및 방위)을 참조하여, 장애물들의 위치를 좌표화하는 위치 연산부와, 탑승차량의 전방에 위치한 장애물들은 그 좌표값에 대응되는 화면의 일 지점에 표시하고, 탑승차량의 후방으로 위치 이동한 장애물들은 화면으로부터 제거하는 네비게이션을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 도로 장애물 탐지방법은,

레이더용 고주파 신호를 발생시키는 과정과, 전방에 위치한 장애물 탐지를 위해, 상기 발생된 고주파 신호를 소정 각도씩 좌측 또는 우측으로 선회시켜 공중으로 방사하는 과정과, 장애물에 부딪혀 반사되어 돌아오는 고주파 신호를 수신하는 과정과, 상기 고주파 신호의 방사시간과 수신시간 간에 시간차를 구하여, 상기 장애물까지의 거리를 측정하는 과정과, 지구자기장을 이용하여 전방 장애물에 대한 방위신호를 측정하고 수치로 환산하여 방위값을 검출하는 과정과, 운전자 탑승차량의 지피에스(GPS) 좌표와 상기 검출된 장애물의 속성(거리 및 방위)을 참조하여, 장애물들의 위치를 좌표화하는 과정과, 탑승차량의 전방에 위치한 장애물들은 그 좌표값에 대응되는 화면의 일 지점에 표시하고, 표시된 장애물이 탑승차량의 후방으로 이동하면 화면 상에서 제거하는 과정을 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 차량이 도로를 주행할 때, 직진성이 강한 고주파 레이더 전파를 이용하여 도로상의 추돌 위험성이 있는 장애물(예: 차량, 낙하물 등)을 차량의 전방 수십 미터 내지 수백미터에서부터 미리 발견하여 장애물의 위치(예: 위도, 경도, 방위, 또는 현재 자동차의 위치를 기준으로 한 거리 및 방위)를 연산하는 장치와, 상기 도로상에 있는 장애물의 위치를 운전자가 쉽게 알 수 있도록 시각적/청각적으로 표시하는 전자적 디스플레이 장치(예: 네비게이션 등)를 구현함으로써, 운전자에게 전방의 장애물의 출현을 미리 알려 사고를 방지할 수 있도록 하였다.

본 발명은 전방 차량의 탐지만이 아니라 전방 차량의 앞에 있는 차량도 동시에 탐지할 수 있도록 하는데 특징이다.

도2는 본 발명에 따른 장애물 탐지 시스템의 블록 구성도이다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장애물 탐지 시스템(300)은

직진, 반사, 회절의 성질을 갖는 고주파 레이더 전파를 이용하여 도로상의 추돌 위험성이 있는 장애물(예: 차량, 낙하물 등)을 미리 인식하여 장애물의 속성(예: 장애물의 거리 및 방위)를 검출하는 도로 장애물 인식장치(100)와, 상기 검출된 장애물의 속성을 화면에 표시하는 디스플레이 장치(200, 예: 네비게이션) 로 이루어진다.

상기 도로 장애물 인식장치(100)는 발진기(110), 레이더 송파기(120), 레이더 수파기(130), 송수파 선회장치(140), 비교 연산부(150), 방위 검출부(160) 를 포함하여 구성된다.

상기 발진기(110)는 레이더용 고주파 신호를 발생시킨다. 발진기(110)는 본 발명에 따라 77GHz의 주파수를 발진한다. 일반적으로, 77GHz의 주파수는 자동차용 거리탐지기에 이용된다. 본 운전자의 탑승차량과 전방 또는 후방의 차량과의 거리를 측정하여 안전거리를 확보하는데 응용될 수 있다. 77GHz의 주파수는 출력을 조절하면 수백미터 정도로 도달거리를 조절할 수 있으며 우천시 더욱 짧아지는 특성을 가지고 있기 때문에, 오히려 차량용으로 좋은 특성을 가지고 있다.

상기 레이더 송파기(120)는 상기 발진기(110)에서 발생된 고주파 전파신호를 공중으로 방사하는 회로이다.

상기 레이더 수파기(130)는 상기 레이더 송파기(120)에서 방사된 고주파 신호가 도로 상의 장애물(예; 차량, 낙하물 등)에 부딪혀 반사되어 돌아오면, 이를 수신하는 회로이다.

상기 송수파 선회장치(140)는 전방에 위치한 장애물들을 탐지하기 위해, 상기 레이더 송파기(120)와 수파기(130)를 소정 각도(예: 1°)씩 좌,우회전시킨다.

전방의 도로 상에는 하나 또는 그 이상의 장애물들(예: 차량들)이 주행하고 있을 것이고, 이들 차량을 모두 탐지하기 위해서는 상기 레이더 송파기(120)와 수파기(130)를 일정 각도(도로 상의 차량들을 모두 탐지해 낼 수 있는 각도(예: 대략 20°))의 범위에서 선회시키는 것이 필요하다 송수파 선회장치(140)는 상기 레이더 송파기(120)와 수파기(130)를 하나로 연결시킨 상태에서, 1°씩 일측 방향(예: 좌측 or 우측)으로 선회시킨다.

송수파 선회장치(140)는 일측(예: 좌측 or 우측)의 최대 각도(예: 20°)까지, 레이더 송파기(120)와 수파기(130)를 1°씩 선회시키면서 운전자가 탑승한 차량(이하, '탑승차량'이라 한다)의 위치에서 장애물까지의 거리와 방위를 구한다. 송수파 선회장치(140)가 일측(예: 좌측 or 우측)의 최대 각(예: 20°)까지 선회를 마치면 대략 전방 200m이내 주행 차량의 수(예: 20대)와 각 차량의 거리와 방위를 알 수 있게 된다.

상기 비교 연산부(150)는 상기 레이더 송파기(120)의 방사시간과 레이더 수파기(130)의 수신시간 간에 시간차를 구하여, 상기 장애물까지의 거리를 측정한다.

비교 연산부(150)는 상기 레이더 송파기(120)에서 만들어진 전파의 발신 시간과 장애물에 반사된 후 상기 레이더 수파기(130)에 수신되었을 때까지의 시간 차이를 측정한다. 상기 측정된 시간차와 빛의 속도를 곱하면 장애물까지 거리의 2배가 나오며 이를 2등분하면 장애물까지의 거리가 산출된다.

상기 방위 검출부(160)는 지구자기장을 이용하여 전방 장애물에 대한 방위신호를 측정하고 수치로 환산하여 방위값을 검출한다. 이를 위해, 방위 검출부(160)는 헤딩센서(미도시)와 방위 산출기(미도시)로 구성된다.

상기 헤딩센서는 지구자기장을 이용한 센서로서 방위에 따른 출력신호를 출력하면, 방위 산출기가 상기 헤딩센서의 출력신호를 수치로 환산하여 방위 수치값을 구한다.

본 발명은 이상, 비교 연산부(150)와 방위 검출부(160)를 통해, 운전자 차량과 장애물까지의 거리와 방위를 검출하고, 검출된 장애물과 그 속성(예: 거리, 방위)을 네비게이션(200)에 표시한다.

본 발명은, 송수파 선회장치(140)가 전방 시야각의 일정 범위(예: 20°)를 선회하도록 하여, 대략 전방 200m이내 주행 중인 차량들(예: 20대)의 거리와 방위를 검출하며, 검출된 장애물들(예: 선행 차량들)을 네비게이션(200)에 표시하여, 운전자가 전방의 돌발상황에 미리 대처할 수 있도록 한다.

상기 디스플레이 장치(200, 이하, '네비게이션'이라 한다)는 장애물의 속성(예: 거리, 방위)을 표시하는 기능을 갖도록 도2에 도시된 바와 같이, 디스플레이(210), 장애물 표시부(220), 장애물 삭제부(230), 위치 연산부(240)를 포함하여 구성된다.

각 차량의 네비게이션은 도로를 따라가도록 차량들을 표시하므로 장애물의 속성을 이용하여 도로상에 본 탑승차량의 위치를 표시하는 연산을 수행한다. 네비게이션의 지피에스(GPS)모듈이 본 탑승차량의 위치 좌표를 가지고 있으므로, 본 발명에 따른 네비게이션(200)은 상기 탑승차량의 위치 좌표값과 장애물 속성(예: 거리, 방위)을 이용하여, 상기 검출된 장애물들의 위치를 화면의 차량 진행방향에 좌표화한다.

상기 위치 연산부(240)는 상기 탑승차량의 지피에스(GPS) 좌표와 상기 검출된 장애물의 속성(거리 및 방위)을 참조하여, 장애물들의 위치 좌표값을 산출한다.

상기 장애물 표시부(220)는 상기 위치 연산부(240)에 의해 장애물들의 위치 좌표값이 산출되면, 산출된 위치 좌표값에 따라 장애물들을 네비게이션 화면에 디스플레이 한다. 이때, 경고음도 함께 출력하여 장애물이 나타났음을 운전자가 인지하도록 한다.

상기 장애물 삭제부(230)는 상기 탑승차량의 가속(or 추월)이나 장애물(예: 선행 차량)의 감속으로 인해, 선행 차량(장애물)이 탑승차량의 후방에 위치하게 되는 경우 그 후방 차량은 더 이상 장애물이 아니므로 탑승차량의 현재 위치 및 진행방향을 고려하여 상기 후방 차량을 네비게이션 화면에서 제거한다.

종래, 차량의 전방을 탐지하기 위하여 사용된 초음파 방식이나 적외선 방식은 주로 단거리 전방의 장애물 탐지를 염두에 두었다. 초음파 방식이나 적외선 방식으로 전방 장애물을 탐지하는 경우에는 수 미터가 일반적이며 레이더를 사용하는 경우에도 20미터 이내 전방의 장애물 탐지만이 목적이었다. 그리고 이러한 종래 장애물 탐지의 경우에도 장애물을 별도의 표시장치(예: 네비게이션 등)에 표시한 것이 아니라, 전방 차량과의 추돌을 방지하기 위하여 전방 차량과 탑승 차량간에 일정 거리를 유지하고 탑승 차량의 속도를 제어하는데 주로 활용하였고, 장애물까지의 거리와 위치값을 네비게이션 등에 표시하여 주는 장치는 없었다.

본 발명은 레이더를 이용하여 전방의 차량은 물론 전방 차량의 앞 차량의 속도와 정체상태를 탐지하는 기술과 함께 그 탐지된 장애물을 네비게이션에 적절히 표시하여 운전자에게 시각적(및 청각적)으로 알림으로서 기존의 장치를 개선하였다.

또한, 표시장치(예: 네비게이션)에 장애물의 정보(예: 위치좌표, 속도 등)를 전달하여, 장애물들(전방 차량들)의 위도와 경도를 연산하여 표시하는 절대 위치 표시가 가능하다. 또한, 각 장애물의 절대 좌표와 속도를 네비게이션에 표시하지 아니하고, 레이더 장치에서 손쉽게 탐지되는 장애물과의 상대적 거리와 속도를 표시할 수 있다. 후자의 경우가 실질적으로는 더 간편한 방법이다.

또한, 네비게이션에 실장되어 있는 GPS모듈을 이용하여 본 탑승차량의 진행 방향을 파악하는데, GPS모듈의 경우 차량의 정지상태에서 차량 앞부분이 향한 방향을 인식하지 못하는 문제점을 가지고 있다. 본 발명은, 차량이 정지한 상태에서도 차량 앞부분이 향한 방향을 인식할 수 있도록 헤딩 센서를 구비하였다. 헤딩센서는 지구 자기장을 이용하는 센서와 자이로스코프를 이용한 센서로서, 항상 차량의 전방을 인식하여 차량이 정지한 경우에도 차량의 절대적 방위를 알 수 있어 기존 GPS모듈이 차량의 정지상태에서, 방위를 인식할 수 없었던 문제를 해결하였다.

도4는 본 발명에 따른 장애물 탐지 시스템의 동작을 나타낸 흐름도이다.

도4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 도로 장애물 인식장치(100)는 우선, 77GHz의 레이더용 고주파 신호를 발생시키고, 전방에 위치한 장애물(예: 차량, 낙하물 등) 탐지를 위해, 상기 발생된 고주파 신호를 소정 각도씩 좌측 또는 우측으로 선회시켜 공중으로 방사한다. 그리고, 장애물에 부딪혀 반사되어 돌아오는 고주파 신호를 레이더 수파기(130)를 통해 수신한다.

송수파 선회장치(140)는 전방에 위치한 장애물들을 탐지하기 위해, 상기 레이더 송파기(120)와 수파기(130)를 소정 각도(예: 0.5°또는 그 이상)씩 좌,우회전시킨다. 송수파 선회장치(140)는 상기 레이더 송파기(120)와 수파기(130)를 일정 각도(도로 상의 전방 장애물들을 탐지해 낼 수 있는 각도(예: 대략 20°))의 범위에서 반복적으로 선회시킨다.

이후, 상기 비교 연산부(150)는 상기 레이더 송파기(120)의 방사시간과 레이더 수파기(130)의 수신시간 간에 시간차를 구하여, 상기 장애물까지의 거리를 측정한다.

본 발명에 따른 도로 장애물 인식장치(100)는 또한, 상기 방위 검출부(160)를 통해, 전방 장애물에 대한 방위신호를 측정하고 수치로 환산하여 방위값을 검출한다.

본 발명에 따른 도로 장애물 인식장치(100)는 비교 연산부(150)와 방위 검출부(160)를 통해, 운전자 차량과 장애물까지의 거리와 방위를 검출하고, 검출된 장애물과 그 속성(예: 거리, 방위)을 네비게이션(200)으로 전달한다.

상기 장애물의 속성값(예: 거리, 방위)이 네비게이션(200)으로 전달되면, 네비게이션의 위치 연산부(240)는 탑승차량의 지피에스(GPS) 좌표와 상기 검출된 장애물의 속성값(예: 거리 및 방위)을 참조하여, 장애물들의 위치 좌표값을 산출한다.

그리고, 장애물 표시부(220)는 산출된 위치 좌표값에 따라 장애물들을 도3에 도시된 바와 같이 네비게이션 화면에 디스플레이 한다. 이때, 경고음도 함께 출력하여 장애물이 나타났음을 운전자가 인지하도록 한다. 도3은 본 발명에 따라 장애물들을 네비게이션에 디스플레이한 화면을 나타낸 것이다.

만일, 상기 탑승차량의 가속(or 추월)이나 장애물(예: 선행 차량)의 감속으로 인해, 선행 차량(장애물)이 탑승차량의 후방으로 밀려나게 되는 경우, 네이게이션(200)은 탑승차량의 현재 위치 및 진행방향을 고려하여 상기 후방 차량을 화면에서 제거한다.

도5는 본 발명에 따라 전방 장애물을 탐지하는 계측원리를 나타낸 도면이다.

레이더 전파의 성질은 일반 전파의 성질과 같이 3가지 성질을 갖는다. 직진성, 반사성, 그리고 회절성이 그것이다. 일반적으로 다른 발명에서 이용하는 레이더 전파의 성질은 반사성이다. 도5에 도시된 바와 같이 레이더 송수파기(120, 130)가 달린 차량(이하, '발신차량(예: 승용차 #1)'이라 한다)에서 전방으로 레이더 전파를 발사하면, 발사된 전파는 위의 3종류의 그림에서의 점선 표시와 같이 바로 전방(#3 차량)에 진행하는 차량에 전파가 부딪혀 되돌아 나온다. 실험에 따르면, 이 반사파의 세기(예: 전압량 등)는 레이더 송파기(120)에서 발사된 전파 세기의 60-80% 정도인 것으로 나타나고 있다. 전방차량에 부딪혀 반사파가 되돌아오는 시간을 이용하여 전방 차량(예: 높은차 #3)까지의 거리를 측정하는 기술은 이미 많이 사용되고 있다.

본 발명의 특징은 상기 반사 전파(높은차 #3에 의하여 반사된 전파)를 이용하는데 있는 것이 아니고, 레이더 송수파기(120, 130)가 부착된 발신차량(예: 승용차#1)에서 전방으로 발사되었을 때 도5에 도시된 바와 같이 전방에 높은 차량(예: 높은차#3)이 있는 경우 그 전파의 일부는 상기 전방 차량(예: 높은차#3)의 지붕을 타고 회절하게 된다. 이렇게 회절된 레이더 전파는 전방 차량(예: 높은차3#)의 앞 차량(예: 승용차#2, 발신차량(예: 승용차#1)에서는 안 보이는 차량)에 반사되어 다시 중간의 전방 차량(예: 높은차#3)의 지붕을 타고 회절되어 상기 발신차량(예: 승용차#1)으로 되돌아 온다. 본 발명에 따른 도로 장애물 인식장치(100)는 이렇게 두번의 회절을 거쳐 되돌아오는 전파(최초 발사된 전파 세기의 약 10-15%(실험치))의 도달 시간을 연산하여 바로 앞의 전방차량(예: 높은차#3)에 가려서 보이지 않는 중거리 전방의 차량(예: 승용차#2)까지의 거리를 탐지할 수 있다. 물론, 바로 앞 전방차량(예: 높은차#3)만이 아니라 앞의 앞 차량(예: 승용차#2)에 도달한 전파의 일부는 한번 더 상기 앞의 앞 차량(예: 승용차 #2)의 지붕을 타고 회절하여 어떤 제4의 차량(예: 앞의 앞의 앞 차량)까지의 거리도 탐지할 수 있다.

도6은 전방차량에 부딪혀 반사 및 회전된 신호의 파형을 나타낸 도면이다.

도6에 도시된 바와 같이, 제1파는 바로 앞 전방 차량(예: 높은차 #3)에 반사되어오는 신호이므로 대략 약 2.9V의 전압을 갖는 강한 전파가 발신차량(예: 승용차 #1)에 수신된다.

그리고, 제3파는 바로 앞 전방 차량(예: 높은차 #3)에서 회절되어 전방 차량(예: 높은차 #3)을 넘어서 그 앞에서 진행하는 전방 차량(예: 승용차 #2)에 반사되어 레이더 수파기(130)에 수집된 신호를 검파한 것이다. 신호의 회절로 인하여 전압이 낮게 검출 되었으나, 도6에 도시된 우측의 잔잔하게 깔린 노이즈와는 달리 비교할만한 전압이 검출되었다.

제4파도 역시 상기 바로 앞 전방 차량(예: 높은차 #3)에서 회절되어 또 다른 그 앞 전방 차량(예: 승용차 #2)에 반사되어 레이더 수파기(130)에 수집된 신호를 검파한 것이다.

이와 같이, 레이더에 의한 회절 반사파를 검출하므로서 발신차량(예: 승용차 #1)에서 육안으로 보이지 않는 전방 차량(예: 승용차 #2)의 존재와 위치를 검출할 수 있다.

도6의 수평축은 레이더 수파기(130)에 수집된 전파의 주파수로서, 이 주파수는 발신차량(예: 승용차 #1)에서 전방의 전방 차량(예: 승용차 #2)까지의 거리에 비례한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상 기술된 바와 같이, 본 발명은 안개 다발지역과 같이, 운전자의 시야 확보가 어렵거나 육안으로 보이지 않는 수십 내지 수백미터 전방 도로의 상황(예: 차량 및 장애물 등)이 네비게이션과 같은 디스플레이 장치에 표시되도록 하여, 전방의 돌발 상황을 미처 인식하지 못하여 발생할 수 있는 다중 추돌사고를 미리 방지하고, 운전자에게 편안하고 안전한 주행 환경이 제공되도록 하였다.

100 : 도로 장애물 인식장치 110 : 발진기
120 : 레이더 송파기 130 : 레이더 수파기
140 : 송수파 선회장치 150 : 비교 연산부
160 : 방위 검출부 200 : 디스플레이 장치
210 : 디스플레이 220 : 장애물 표시부
230 : 장애물 삭제부 240 : 위치 연산부
300 : 장애물 탐지 시스템

Claims (5)

1. 레이더용 고주파 신호를 발생시키는 발진기(110)와;
   상기 발생된 고주파 신호를 공중으로 방사하는 레이더 송파기(120)와;
   장애물에 부딪혀 반사되어 돌아오는 고주파 신호를 수신하는 레이더 수파기(130)와;
   전방에 위치한 장애물들을 탐지하기 위해, 상기 레이더 송파기와 수파기를 소정 각도씩 좌측 또는 우측으로 선회시키는 송수파 선회장치(140)와;
   상기 레이더 송파기의 방사시간과 레이더 수파기의 수신시간 간에 시간차를 구하여, 상기 장애물까지의 거리를 측정하는 비교 연산부(150)와;
   지구자기장을 이용하여 전방 장애물에 대한 방위신호를 측정하고 수치로 환산하여 방위값을 검출하는 방위 검출부(160)와;
   운전자 탑승차량의 지피에스(GPS) 좌표와 상기 검출된 장애물의 속성(거리 및 방위)을 참조하여, 장애물들의 위치를 좌표화하는 위치 연산부(240)와;
   탑승차량의 전방에 위치한 장애물들은 그 좌표값에 대응되는 화면의 일 지점에 표시하고, 탑승차량의 후방으로 위치 이동한 장애물들은 화면으로부터 제거하는 네비게이션(200)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장애물 탐지 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 방위 검출부(160)는
   지구자기장을 이용한 센서로서 방위에 따른 출력신호를 출력하는 헤딩센서와;
   상기 헤딩센서의 출력신호를 수치로 환산하여 방위값을 구하는 방위 산출기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 장애물 탐지 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 네비게이션(200)은
   탑승차량의 전방에 위치한 장애물들은 그 좌표값에 대응되는 화면의 일 지점에 표시하는 장애물 표시부(220)와;
   탑승차량의 후방으로 위치 이동한 장애물들은 더 이상 장애물이 아니믈로 화면으로부터 제거하는 장애물 삭제부(230)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 장애물 탐지 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 송수파 선회장치(140)는
   전방에 위치한 장애물들을 탐지하기 위해, 상기 레이더 송파기와 수파기를 0.5°씩 좌측 또는 우측으로 반복적으로 선회시키면서 좌우 최대 20°범위까지 선회시키는 것을 특징으로 하는 장애물 탐지 시스템.
5. 레이더용 고주파 신호를 발생시키는 과정과;
   전방에 위치한 장애물 탐지를 위해, 상기 발생된 고주파 신호를 소정 각도씩 좌측 또는 우측으로 선회시켜 공중으로 방사하는 과정과;
   장애물에 부딪혀 반사되어 돌아오는 고주파 신호를 수신하는 과정과;
   상기 고주파 신호의 방사시간과 수신시간 간에 시간차를 구하여, 상기 장애물까지의 거리를 측정하는 과정과;
   지구자기장을 이용하여 전방 장애물에 대한 방위신호를 측정하고 수치로 환산하여 방위값을 검출하는 과정과;
   운전자 탑승차량의 지피에스(GPS) 좌표와 상기 검출된 장애물의 속성(거리 및 방위)을 참조하여, 장애물들의 위치를 좌표화하는 과정과;
   탑승차량의 전방에 위치한 장애물들은 그 좌표값에 대응되는 화면의 일 지점에 표시하고, 표시된 장애물이 탑승차량의 후방으로 이동하면 화면 상에서 제거하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 도로 장애물 탐지방법.

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