KR101416522B1 - prevention method of drowsy driving and system thereof - Google Patents

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KR101416522B1
KR101416522B1 KR20120142655A KR20120142655A KR101416522B1 KR 101416522 B1 KR101416522 B1 KR 101416522B1 KR 20120142655 A KR20120142655 A KR 20120142655A KR 20120142655 A KR20120142655 A KR 20120142655A KR 101416522 B1 KR101416522 B1 KR 101416522B1
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KR
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driver
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signal
vehicle
respiratory rate
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KR20120142655A
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Korean (ko)
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Inventor
이재천
박재희
김재우
Original Assignee
계명대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 차량 운전자 졸음운전 방지방법 및 그 시스템에 관한 것으로, (a) 차량 안전벨트의 복부라인 벨트에 설치된 압전센서가 운전자의 호흡에 따른 복부의 팽창 및 수축량을 실시간으로 측정하는 단계; The present invention includes the steps of measuring the abdominal swelling and shrinkage of in accordance with that, (a) the breath of the piezoelectric sensors in the abdominal belt line of the vehicle seat belt to prevent the driver of vehicle driver drowsiness method and a system in real time; (b) 졸음상태 판단부가 상기 센서로부터 획득한 측정신호를 통해 상기 운전자의 정상상태 호흡에 따른 기준신호를 수집하는 단계; (B) collecting the reference signal according to the steady state breathing of the driver's drowsy state determination portion through a measurement signal obtained from the sensor; (c) 졸음상태 판단부가 상기 기준신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 기준신호에 따른 기준 호흡량 및 호흡률을 산출하는 단계; (C) nap state judgment portion converting the reference signal into a digital signal, and calculates the reference volume and respiratory rate in accordance with said reference signal; (d) 졸음상태 판단부가 상기 측정신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 측정신호에 따른 현재 호흡량 및 호흡률을 산출하는 단계; (D) the method comprising the nap state judgment portion converting the measured signals into digital signals, and calculates the current tidal volume and respiratory rate in accordance with said measurement signal; (e) 졸음상태 판단부가 상기 현재 호흡량 및 호흡률이 상기 기준 호흡량 또는 호흡률에 대비하여 일정 범위를 넘는 변화가 발생하는 경우, 졸음상태로 판단하는 단계; (E) the method comprising the nap state judgment portion the current tidal volume and respiratory rate determined by, the nap state if the variation exceeds the predetermined range in contrast to the reference volume or respiratory rate occurred; 및 (f) 알람/경고부가 상기 졸음상태 판단부에서 졸음상태로 판단한 신호를 수신받아 소리 또는 진동으로 상기 운전자에게 경고 표시하는 단계를 포함한다. And (f) from the alarm / warning add the nap state judgment section receives the signal as a sound or a vibration is determined by the nap state comprising the step of warning display to the driver.
이처럼 본원 발명은 간단한 장치와 프로세스로 차량 운전자의 호흡량 및 호흡률을 산출하여 이를 비교 판단함으로써 졸음상태를 정확히 모니터할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자가 차량 운전에 위험한 상태에 빠지기 전에 운전자의 상태를 미리 파악하여 경고함으로써 졸음 운전에 의한 차량 사고를 방지 또는 예방할 수 있게 된다. Thus, the present invention is by determining and calculating the tidal volume and respiratory rate of the vehicle operator compares it with a simple device and process can be achieved which is capable of accurately monitoring the nap state, the driver is pre-determine the condition of the driver before falling in a dangerous condition to the vehicle driving by warning it is able to prevent or avoid the accident caused by drowsy driving.

Description

차량 운전자 졸음운전 방지방법 및 그 시스템{prevention method of drowsy driving and system thereof} Car driver drowsy driving prevention method and system {prevention method of drowsy driving and system thereof}

본 발명은 졸음운전 방지방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 운전자의 졸음상태를 정확하게 모니터하고 경고하여, 졸음운전에 의한 차량사고를 예방하기 위한 차량 운전자 졸음운전 방지방법 및 그 시스템에 관한 것이다. The invention to prevent operation drowsiness method and to systems for, and more particularly, to accurately monitoring the drowsiness of the vehicle driver, and warning, preventing vehicle driver drowsiness in order to prevent any accident caused by drowsiness Method and System It relates.

졸음 운전은 교통사고의 중요한 원인으로, 치명적인 교통사고의 36%, 전체 교통사고의 43 ~ 54%가 졸음 운전으로 인한 것이다. Drowsy driving is a major cause of traffic accidents, 36% of fatal traffic accidents, 43 to 54 percent of total traffic accidents are caused by drowsy driving. 따라서, 운전자의 졸음을 감지하여 운전자에게 경고음을 발생하는 시스템은 교통 사고를 줄일 수 있는 매우 중요한 기술이다. Thus, the system detects drowsiness of the driver that caused the alarm to the driver is a very important technology to reduce traffic accidents.

지금까지 운전 중 졸음(Drowsiness)을 감지하는 기술에 대한 연구는 대부분 졸음상태에 들어섰을 때 비교적 큰 변화를 보이는 뇌파(Electroencephalogram, 이하 'EEG'), 눈꺼풀 개폐시간(Blinking Duration) 또는 머리가 숙여지는 정도 등을 중심으로 진행되어 왔다. Study of the technology for detecting drowsiness of the driver (Drowsiness) so far, showing a relatively large change when entered the most nap state EEG (Electroencephalogram, hereinafter 'EEG'), the eyelid opening time (Blinking Duration) or that the head bend It has been going around about and more.

대한민국 특허 제209610호는 EEG 신호를 이용한 졸음 방지 장치를 개시하고 있으나, EEG 및 심박수를 감지하는 센서류의 장착은 운전자가 피관리의식을 받게 되어 민감해질 수 있다는 문제가 있다. Republic of Korea Patent No. 209 610 but discloses a drowsiness preventing apparatus using the EEG signal, the mounting of the sensors for sensing the EEG and heart rate has a problem that the driver may become susceptible to receive an object to be managed consciousness. 따라서, 운전자가 의식하지 않는 상황에서 졸음을 감지할 수 있는 방법이 필요하다. Therefore, a method that can detect drowsiness in the driver's situation awareness is not needed.

대한민국 특허 제291378호는 운전자의 눈이 닫혀진 상태로 있는지를 검출하고 폐안 상태의 지속 시간을 이용하여 졸음을 감지하고 있다. Republic of Korea Patent No. 291378 discloses detecting whether the driver's eyes to a closed state by the duration of the state of the lungs detect drowsiness. 일반적으로, 눈꺼풀 개폐시간을 이용하는 시스템의 작동 원리는 차량 핸들 부위에 초음파 센서와 적외선 센서가 있는 5~6㎝ 크기의 소형카메라를 달아 운전자 눈의 상태를 식별케 하는 것이다. In general, the working principle of the system using the eyelid opening and closing time is to Kane put a compact camera of a size of 5 ~ 6㎝ with the ultrasonic sensor and an infrared sensor in the vehicle steering wheel regions identify the state of the driver's eyes. 카메라로 파악된 운전자 눈의 깜박이는 정도와 눈 감고 있는 시간 등을 컴퓨터가 분석한 뒤 졸음으로 판단될 경우 경보장치를 울리게 되어 있다. Flashing of the driver's eyes to determine if the camera determines the time, and that my eyes closed as much as sleepiness after a computer analysis is to ring the alarm. 이는 외부에서 들어오는 자연광이나 안경의 반사광에 감지센서가 장애를 일으키는 등 몇 가지 단점을 가지고 있다. This has several disadvantages, such as a sensor to detect the reflected light of the natural or glasses from the outside, causing the disorder. 또한 다른 장애물에 의해 눈이 가려지는 등의 장애가 발생할 수 있으며 초기 설치 비용이 고가인 단점이 있다. Also, it could cause such that the eye is obscured by other obstacles and there is the initial cost of installation expensive.

대한민국 특허 제180385호는 등선과 헤드라인의 각도 변화량을 측정하여 졸음상태를 판별하고 있다. Republic of Korea Patent No. 180 385 has to measure the amount of change in the angle head and dorsal margin line determining the nap state. 또 다른 방법 가운데 하나는 차선 인식 카메라와 센서에서 차량의 사행량(蛇行量) 및 운전대 조작량을 감지하여 컴퓨터가 운전자의 주의력의 수준을 판단하고, 속도 표시판에 표시와 함께 음성으로 경고하여 주는 시스템이 있다. Another one of the other methods, the system gives the warning voice together to detect the meandering amount (蛇行 量) and the steering wheel operation amount of the vehicle in the lane recognition camera and sensors and a computer determines the level of the driver's attention, and displays the speed signs have. 이는 운전대의 조타량과 조작의 요동에 따라 사행률(蛇行率)을 센서가 감지하여 운전자가 졸음상태에 있는지를 판단하는 체계이다. This is a system that determines whether the driver is in a sleepy state skew rate (蛇行 率) in accordance with the fluctuation of the steering operation amount and the steering wheel sensor is detected. 그러나, 주행상황의 감지만으로 운전자가 졸음상태인가를 정확하게 판단하는 것은 어려운데, 이것은 직선로가 계속되는 고속도로에서는 운전대의 조타량이 적기 때문이다. However, it is precisely determined whether the driver is drowsy state only the sense of difficult driving situations, which the highway is continuing in a straight line because of the small amount of the steering wheel. 따라서, 졸음에 가까운 상태인지를 정확하게 파악하기 위해서는 운전자의 생체신호 검출이 필수적이다. Therefore, in order to accurately identify whether or not a state close to drowsiness is a bio-signal detection of the driver's required.

그리고, 대한민국 특허 제10-0517119호는 호흡을 검출하고, 이를 분석하여 졸음상태를 판단하는 방법을 제안한다. Then, the Republic of Korea Patent No. 10-0517119 discloses, we propose a method for determining the nap state detecting breathing and analysis. 도 1은 종래의 졸음운전 방지 시스템의 구성을 나타내고, 도 2는 종래 졸음상태를 판단하는 방법에 관한 것으로, 각각 깨어있을 때(도 2의 (a))와 졸음상태에서(도 2의 (b))의 호흡 FFT(Fast Fourier Transform) 파워 스펙트럼을 도시한 그래프이다. 1 shows a configuration of a protection operation conventional drowsiness system, Figure 2 is a prior art relates to a method for determining the nap state, when each awake in ((a) of Fig. 2) and the nap state (Fig. 2 (b )) is a graph showing a respiratory FFT (Fast Fourier Transform) of the power spectrum.

도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 호흡 검출 수단(11)은, 운전자의 호흡에 의해 가해지는 인장력과 복원력을 감지하는 고분자 화합물 판(111)과, 상기 고분자 화합물 판 위에 부착되어 상기 고분자 화합물 판으로부터 상기 인장력 및 복원력을 As shown in Figure 1, the respiration detection means 11, high molecular weight compound plate 111 for detecting the tensile force and the restoring force exerted by the breath of the driver, and is attached on the polymer compound plate above from the high-molecular compound plate tension and resilience

전달 받으면 저항이 변화되는 스트레인게이지 센서(112)와, 상기 스트레인게이지 센서에 연결되고 상기 저항 변화를 검출하여 디지털 호흡 신호로 변환하는 브릿지 회로(113)를 구비하고, 안전벨트에 부착되는 것을 특징으로 한다. Characterized in that connected to the strain gauge sensor 112 receives transmission which resistance is changed, the strain gauge sensor is provided and attached to the seat belt a bridge circuit 113 for detecting the resistance change is converted to a digital respiratory signal do.

그리고 종래의 졸음상태 검출방법으로 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 호흡 분석 수단(12)은, 주기적으로 상기 호흡 신호의 FFT(Fast Fourier Transform) 파워 스펙트럼에서 전체 파워에 대한 특정 주파수 밴드의 파워의 비(α)를 계산하고, 상기 α값이 연속하여 일정 횟수 이상 일정치를 초과하는 경우 경보 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다. And as shown in FIG. 2 in a conventional nap state detecting method, the respiration analysis means 12 is periodically power the ratio of the specific frequency band of the total power in the FFT (Fast Fourier Transform) the power spectrum of the respiration signal calculating a (α), and is characterized in that an alarm signal if the value of the α value exceeds the continuous work over a certain number of times.

먼저 수면 중의 호흡 상태를 살펴보면, 크게 NREM(Non Rapid Eye Movement) 수면과 REM(Rapid Eye Movement) 수면으로 나눌 수 있다. Looking at the first breathing condition of the surface of the water, it is largely divided into (Non Rapid Eye Movement) sleep and (Rapid Eye Movement) NREM REM sleep. 졸음 수면 상태는 REM 수면과 NREM 수면의 1, 2단계라 할 수 있다. Drowsiness sleep state may be referred to steps 1 and 2 of REM sleep and NREM sleep. NREM 수면은 1, 2단계의 얕은 수면단계와 3, 4단계의 서파(Slow Wave) 수면단계로 전개된다. NREM sleep is deployed in shallow sleep stage 1, stage 2 and 3, further slow wave (Slow Wave) sleep stage 4. 이 중 1단계와 각성상태에 의해 방해된 짧은 기간 동안의 2단계를 일컬어 불안정 NREM 수면이라 하고, 졸음은 REM 수면과 불안정 NREM 수면에 해당한다. It is also known from step 2 for a short period of time interrupted by the stage 1 and wakefulness as unstable NREM sleep and drowsiness corresponds to REM sleep and NREM sleep instability.

불안정 NREM 수면의 가장 큰 특징은 주기 호흡(Periodic Breathing)이다. Unstable biggest characteristic of NREM sleep is a respiratory cycle (Periodic Breathing). 주기 호흡이란 잠이 시작되는 순간이나 졸음상태에서 호흡의 크기가 규칙적으로 증가하고 감소하는 현상을 의미한다. Respiratory cycle means a phenomenon that sleep starts, the size of the increase in breathing regularly or at a moment sleepiness and decreased state that. 즉, 수면이 불안정 NREM 수면 상태로 들어가게 되면 호흡은 불규칙적으로 커지다가 다시 불규칙적으로 작아진 후 몇 초 동안 정지되고 다음 주기가 시작되는 특징을 가진다. That is, when the surface of the water enters the unstable NREM sleep breathing irregularly after being smaller in the wax is again irregular and stopped for a few seconds and has a characteristic of the next cycle starts.

이와 같은 특징을 이용하여 종래에는 졸음상태 또는 졸음 수면 상태를 판단하는 방법을 제안하고 있으나, 실시간으로 매번 측정 신호를 FFT 파워 스펙트럼으로 변환하여 졸음 수면 상태를 판단하는데 있어 계산량이 많고 복잡할 뿐만 아니라, 이미 수면 중에 있는 상태에 대한 판단하는 방법을 제안함으로써, 운전자의 졸음상태로 진행되고 있음을 미리 판단하여 차량 사고를 예방하기 위한 방법이나 장치에 한계가 있다는 문제점이 있다. In this use of the same features conventionally, but proposes a method for determining the nap state or drowsiness sleep, converts each measured signal in real time to the FFT power spectrum it to determine the drowsiness sleep, as well as a lot of calculations complex, already by proposing a method for determining the state during sleep, and that is going to pre-judge the state of drowsiness of the driver, there is a problem that is limited to a method and apparatus for preventing vehicle accidents.

상술한 문제를 해결하고자 하는 본 발명의 과제는 간단한 장치와 프로세스로 차량 운전자의 졸음상태를 정확히 모니터할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자가 차량 운전에 위험한 상태에 빠지기 전에 운전자의 상태를 미리 파악하여 졸음 운전에 의한 차량 사고를 예방할 수 있는 차량 운전자의 졸음운전 방지방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다. An object of the present invention to solve the aforementioned problem can be achieved which is capable of accurately monitoring the drowsiness of the vehicle operator with a simple device and process, drowsiness by the driver previously know the condition of the driver before falling in a dangerous condition to the vehicle driving to provide a way to prevent drowsy driving the vehicle the driver of the vehicle to prevent accidents and system by.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 특징은 (a) 차량 안전벨트의 복부라인 벨트에 설치된 압전센서가 운전자의 호흡에 따른 복부의 팽창 및 수축량을 실시간으로 측정하는 단계; A first aspect of the present invention for solving the above problems is a method comprising: (a) a piezoelectric sensor installed in the abdominal belt line of the vehicle seat belt measures the abdominal swelling and shrinkage according to the breath of the driver in real time; (b) 졸음상태 판단부가 상기 센서로부터 획득한 측정신호를 통해 상기 운전자의 정상상태 호흡에 따른 기준신호를 수집하는 단계; (B) collecting the reference signal according to the steady state breathing of the driver's drowsy state determination portion through a measurement signal obtained from the sensor; (c) 졸음상태 판단부가 상기 기준신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 기준신호에 따른 기준 호흡량 및 호흡률을 산출하는 단계; (C) nap state judgment portion converting the reference signal into a digital signal, and calculates the reference volume and respiratory rate in accordance with said reference signal; (d) 졸음상태 판단부가 상기 측정신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 측정신호에 따른 현재 호흡량 및 호흡률을 산출하는 단계; (D) the method comprising the nap state judgment portion converting the measured signals into digital signals, and calculates the current tidal volume and respiratory rate in accordance with said measurement signal; (e) 졸음상태 판단부가 상기 현재 호흡량 및 호흡률이 상기 기준 호흡량 또는 호흡률에 대비하여 일정 범위를 넘는 변화가 발생하는 경우, 졸음상태로 판단하는 단계; (E) the method comprising the nap state judgment portion the current tidal volume and respiratory rate determined by, the nap state if the variation exceeds the predetermined range in contrast to the reference volume or respiratory rate occurred; 및 (f) 알람/경고부가 상기 졸음상태 판단부에서 졸음상태로 판단한 신호를 수신받아 소리 또는 진동으로 상기 운전자에게 경고 표시하는 단계를 포함한다. And (f) from the alarm / warning add the nap state judgment section receives the signal as a sound or a vibration is determined by the nap state comprising the step of warning display to the driver.

여기서, 상기 호흡량은 신호의 평균 피크로 산출하고, 상기 호흡률은 단위 시간당 상기 피크의 수로 산출하는 것이 바람직하고, 상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계에서, 상기 측정신호 및 기준신호를 디지털 필터로 노이즈를 제거하여 데이터를 산출하고, 상기 필터링된 데이터를 배열로 저장하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. Here, the tidal volume is calculated as the mean peak of the signal, the respiratory rate has units is preferable to calculate the number of the peak hour, and step (c) and from step (d), a digital filter the measurement signal and the reference signal It removes the noise by calculating the data to and preferably includes the step of storing the filtered data into an array.

또한, 바람직하게는 상기 (e) 단계는, 상기 호흡량에 대한 평균 피크가 상기 기준 신호의 평균 피크의 80% 이하이거나, 상기 호흡률이 상기 기준 신호의 호흡률에 10% 이상의 변화가 발생하는 경우, 졸음상태로 판단하는 것일 수 있고, 상기 기준신호의 평균 피크의 80% 이하의 피크 또는 상기 기준 신호의 호흡률에 10% 이상의 변화가 적어도 3번 나타나는 경우, 졸음상태로 판단하는 것일 수 있다. Further, preferably if the step (e), the average peak of the tidal volume, or no more than 80% of the average peak of the reference signal, the respiratory rate is more than 10% change in the respiration rate of the reference signal is generated, drowsiness It may be to determine the state, in the case where more than 10% change in the average respiratory rate of the peak to 80% peak or the reference signal or less of the reference signal appears at least three times, may be to determine as the nap state.

더하여, 상기 평균 피크의 산출방법은, 동일 간격으로 이격된 임의 t 1 , t 2 및 t 3 시점에서 각각의 출력값 v 1 , v 2 및 v 3 를 산출하고, 상기 v 2 및 v 1 의 차이값인 △v 1 과 상기 v 2 및 v 3 의 차이값인 △v 3 를 산출한 후 상기 △v 1 과 △v 3 의 차에 따라 상기 피크점의 시간인 t 2 ±△t p 를 산출하여, 상기 t 2 ±△t p 에서의 출력값을 피크값으로 결정하는 것이 바람직하다. In addition, the method of calculating the average of the peaks, respectively, of the output value v 1, v 2 and v calculated 3, wherein v 2 and v difference value of one at any t 1, t 2 and t 3 time spaced at equal intervals calculating the the △ v 1 and the v 2 and v 3 the difference value of △ v 3 the △ v 1 and △ v time of t 2 ± △ t p of the peak point in accordance with the third one after calculating the in, to determine the output values in the t 2 ± △ t p the peak value is preferred.

그리고, 상기 △t p 는, In addition, the p △ t, the

Figure 112014023066501-pat00012

(여기서, △v 13 = △v 3 - △v 1 을 나타내고, △t p 는 t 2 에서 피크점 시간인 t p 와의 차이를 나타낸다.)와 같은 식으로 산출되는 것이 바람직하고, 상기 졸음상태 판단부가 상기 산출된 피크 값 및 피크 수가 일정한 시간동안 일정한 값 이하인 경우, 비정상 산출값으로 결정하여 상기 산출된 피크 값 및 피크 수를 삭제하고, 출력 전압을 적어도 두배 이상 증폭하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. (Where, △ v 13 = △ v 3 -. △ v represents 1, △ t p represents the difference between the peak point of time of t p at t 2) and to determine preferred, and the nap state that is calculated by the following equation preferred to add a step that, if the or less for the calculated peak value and the peak number of a certain time constant, deleting said number of the peak value and the peak derived by determining the abnormal output value, and amplifying at least more than twice the output voltage more Do.

본 발명의 제2 특징은 차량 운전자 졸음운전 방지 시스템으로, 차량 안전벨트의 복부라인에 장착되어 운전자의 호흡에 따른 복부의 수축 및 팽창을 측정하는 압전센서; A second aspect is a piezoelectric sensor as vehicle operator drowsiness protection system, it is attached to the ventral line of the vehicle seat belt measure the contraction and expansion of the abdomen according to breathing of the driver of the present invention; 상기 압전센서로부터 수신된 측정신호를 상기 제7항의 방법으로 상기 운전자의 졸음상태를 판단하는 졸음상태 판단부; Nap state determination unit for determining the state of drowsiness of the driver measured signal received from the piezoelectric sensor in the seventh method of claim; 및 상기 졸음상태 판단부로부터 판단된 졸음상태 신호를 수신받아 상기 운전자에게 소리 또는 진동으로 경고표시하는 알람/경고부를 포함한다. And a received receiving the nap state determination signal from the nap state determination unit alarm / warning unit for warning indication with sound or vibration to the driver.

여기서, 상기 졸음상태 판단부는, 자동차 마이콤인 것이 바람직하고, 상기 알람/경고부는, 상기 차량 내부에 설치된 경적 또는 운전자 좌석시트에 설치된 진동장치인 것이 바람직하다. Here, the nap state determination unit, it is desirable that the car's microprocessor is preferred, the alarm / warning unit comprises a vibration device installed on the horn or the driver's seat installed inside the vehicle.

이처럼 본원 발명은 간단한 장치와 프로세스로 차량 운전자의 호흡량 및 호흡률을 산출하여 이를 비교 판단함으로써 졸음상태를 정확히 모니터할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자가 차량 운전에 위험한 상태에 빠지기 전에 운전자의 상태를 미리 파악하여 경고함으로써 졸음 운전에 의한 차량 사고를 방지 또는 예방할 수 있게 된다. Thus, the present invention is by determining and calculating the tidal volume and respiratory rate of the vehicle operator compares it with a simple device and process can be achieved which is capable of accurately monitoring the nap state, the driver is pre-determine the condition of the driver before falling in a dangerous condition to the vehicle driving by warning it is able to prevent or avoid the accident caused by drowsy driving.

또한, 본원 발명은 정확한 운전자의 상태를 판단하기 위해 호흡에 따른 데이터의 정확한 피크를 산출을 통한 호흡량 및 호흡률을 측정하는 방법을 제안하고, 차량 운전자의 졸음상태를 보다 명확하고 정밀하게 모니터하고 적정한 시기에 운전자에게 경고할 수 있도록 하여 졸음운전 방지방법 및 그 시스템을 제공한다. In addition, the present invention is accurate for the operator to determine the status proposed a method of measuring the tidal volume and respiratory rate by calculating the correct peak in the data in accordance with the breath, and more clearly the sleepiness state of a vehicle driver and precisely monitored and appropriate time and so on it can alert the driver to avoid driver drowsiness and provides a method and system.

도 1은 종래의 졸음운전 방지 시스템의 구성을 나타내고, 1 shows a configuration of a conventional drowsy driving prevention system,
도 2는 종래 졸음상태를 판단하는 방법에 관한 것으로, 각각 깨어있을 때(도 2의 (a))와 졸음상태에서(도 2의 (b))의 호흡 FFT(Fast Fourier Transform) 파워 스펙트럼을 도시한 그래프이고, Figure 2 relates to a method for the prior determination the nap state, each alert may time (Fig. 2 (a)) and a nap state In the illustrated breathing FFT (Fast Fourier Transform) the power spectrum of ((b) of Fig. 2) is a graph,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전자 졸음상태 판단방법의 흐름을 나타낸 도면이고, Figure 3 is a view of the vehicle operator sleepiness condition determination method flow in accordance with an embodiment of the invention,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전자 졸음운전 방지 시스템의 구성을 나타낸 도면이고, Figure 4 is a view showing a configuration of a vehicle driver's drowsy driving prevention system according to an embodiment of the invention,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량 운전자 졸음상태 판단방법의 구체적 흐름을 나타낸 도면이고, 5 is a view showing a specific flow of the vehicle operator sleepiness condition determination method according to another embodiment of the invention,
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전자 졸음상태 판단방법을 적용하는 차량 운전자의 정상상태의 호흡과 졸음상태의 호흡을 나타내는 비교 그래프이고, Figure 6 is a comparison graph illustrating the breathing of the vehicle driver's drowsy state determining how the vehicle steady state breathing of the sleepiness state of a driver to apply to the present embodiment,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 차량 운전자 졸음상태 판단방법에 적용되는 피크 검출방법의 모식도이고, 7 is a schematic diagram of a peak detection method applied to a yet another embodiment, the vehicle operator sleepiness condition determination method of the present invention,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전자 졸음상태 판단방법을 적용하여, 정상상태와 졸음상태를 나타내는 프로그램 플랫폼을 나타낸 도면이다. 8 is applied to the vehicle operator sleepiness condition determination method according to an embodiment of the invention, a view showing a platform program that represents the steady-state and the nap state.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. To achieve the advantages and features of the invention, and it will now be described through the embodiments that are described later in detail in conjunction with the accompanying drawings. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. However, the present invention may be embodied in different forms and should not be limited to the embodiments set forth herein. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다. Only, the present embodiments are provided to explain in detail enough to be easily carried from the invention to those of ordinary skill in the art.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. In the drawings, embodiments of the invention are not intended to be limited to the specific form shown is exaggerated for clarity. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다. In addition, portions indicated by the same reference numerals throughout the specification denote like components.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. Of the terms "and / or" the expression is used herein to mean including at least one of the components listed in the forward and backward. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. In addition, the singular includes the plural unless specifically stated in one phrase. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다. In addition, "to include", or a component, further referred to as the "include the" as used in the specification, the operation and the element is the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and devices.

이하에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. A preferred embodiment according to the present invention in the following examples with reference to the drawings will be described in detail.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전자 졸음상태 판단방법의 흐름을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전자 졸음운전 방지 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. Figure 3 is a view showing the vehicle operator sleepiness condition determination method flow in accordance with an embodiment of the invention, Figure 4 is a view showing a configuration of a vehicle driver's drowsy driving prevention system according to an embodiment of the invention. 도 3에 나타낸 바와 같이, (a) 차량 안전벨트의 복부라인에 설치된 압전센서(200)가 운전자의 호흡에 따른 복부의 팽창 및 수축량을 실시간으로 측정하는 단계(S100); As shown in Figure 3, (a) comprising: the piezoelectric sensor 200 is installed in the belly line of the vehicle seat belt is measured for expansion and contraction of the abdominal breathing of the driver in real time (S100); (b) 졸음상태 판단부(300)가 상기 센서(200)로부터 획득한 측정신호를 통해 상기 운전자의 정상상태 호흡에 따른 기준신호를 수집하는 단계(S200); (B) nap state determination unit 300, a step (S200) for collecting the reference signal according to the steady state breathing of the driver via a measuring signal obtained from the sensor 200; (c) 졸음상태 판단부(300)가 상기 기준신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 기준신호에 따른 기준 호흡량 및 호흡률을 산출하는 단계(S300); (C) the nap state determination unit 300 converts the reference signal into a digital signal, and calculates the reference volume and respiratory rate in accordance with said reference signal (S300); (d) 졸음상태 판단부(300)가 상기 측정신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 측정신호에 따른 현재 호흡량 및 호흡률을 산출하는 단계(S400); (D) the method comprising the nap state determination unit 300 converting the measured signals into digital signals, and calculates the current tidal volume and respiratory rate in accordance with said measurement signal (S400); (e) 졸음상태 판단부(300)가 상기 현재 호흡량 및 호흡률이 상기 기준 호흡량 또는 호흡률에 대비하여 일정 범위를 넘는 변화가 발생하는 경우(S500), 졸음상태로 판단하는 단계(S600); (E) nap state determining unit 300 is the current tidal volume and respiratory rate are determined by the steps of (S500), the nap state if a change occurs over a predetermined range in contrast to the reference volume or respiratory rate (S600); 및 (f) 알람/경고부(400)가 상기 졸음상태 판단부(300)에서 졸음상태로 판단한 신호를 수신받아 소리 또는 진동으로 상기 운전자에게 경고 표시하는 단계(S700)를 포함한다. And (f) an alarm / warning unit 400 that receives the signal determined in the nap state from the nap state determination unit 300, a sound or a vibration includes the step (S700) for warning display to the driver.

이처럼 본 발명은 차량 운전자의 복부의 팽창 및 수축량을 센서(200)로 실시간으로 측정하고, 측정된 신호에 따라 정상상태의 기준신호를 수집하여, 디지털 변환하여 시간에 따른 전압 출력에 대한 파형을 생성한다. Thus, the present invention generates a waveform of the voltage output over time by collecting the reference signal in a normal state according to the measured signal in real time, measure the expansion and contraction of the abdomen of the vehicle operator to the sensor 200, to digital conversion do. 그리고 나서 파형의 피크 및 단위 시간당 피크수를 통해 호흡량 및 호흡률을 산출하고, 산출한 호흡량 및 호흡률을 기준신호의 호흡량 및 호흡률과 비교하여 호흡량이 일정범위 이하인 경우이거나 호흡률이 일정범위 이상인 경우, 졸음상태로 판단하고, 운전자에게 졸음상태에 있음을 경고표시하여 졸음운전을 방지하는 방법을 제안한다. And then through a number of peaks peak and a unit of waveform per hour calculated tidal volume and respiratory rate, and compared to the tidal volume and respiratory rate of a reference signal the calculated tidal volume and respiratory rate or is less than or equal to volume a certain range, and respiration rate is not less than a certain range, the nap state It indicates that the drowsiness state to judge, and to alert the driver to suggest a way to prevent drowsy driving.

즉, 운전자가 졸음상태로 진입할 때, 호흡량은 줄어들고, 호흡률은 커진다는 점에 착안하여, 복부의 압축 및 팽창이 호흡을 나타내는 것이므로, 이를 안전벨트의 복부라인 벨트에 장착한 압전센서(200)를 통해 측정하여 미리 설정된 기준치 이하로 호흡량 및 호흡률이 일정범위를 넘는 변화가 발생하는 경우, 차량 운전자가 졸음상태로 진입하는 것으로 판단하여 경고함으로써 졸음운전을 방지하는 방법을 제안한다. That is, when the driver enters the nap state, volume is reduced, and respiration rate, the greater is in view of the points, because the compression and expansion of the abdomen showing the respiration, the piezoelectric sensor 200 is attached it to the abdominal line belt of the safety belt when the measured change exceeds a certain range of tidal volume and respiratory rate below the preset reference value generated through, by a warning that it is determined that the vehicle operator enters the nap state, we propose a method for preventing drowsy driving. 이와 같은 방법을 사용하게 되면, 간단 센서(200)와 시스템으로 정확하고 빠르게 운전자의 졸음상태를 모니터하여 경고할 수 있게 함으로써, 차량 운전자의 졸음 운전으로 인한 크나큰 사고를 예방할 수 있게 된다. Thus if you use the same method, simply by enabling accurate sensor (200) and the warning system to monitor the state of drowsiness of the driver quickly, it is possible to prevent accidents caused by drowsiness great driver of the vehicle.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전자 졸음운전 방지방법에서 졸음상태 판단방법의 프로세스를 수행하기 위한 시스템의 구성은 도 4에 나타낸 바와 같이, 복부의 수축 및 팽창을 측정하는 안전벨트의 복부라인 벨트에 장착된 압전센서(200)와, 상기 센서(200)에서 측정된 신호를 분석하고 처리하여 졸음상태를 판단하는 졸음상태 판단부(300) 및 졸음상태 신호를 받아 운전자에게 알람/경고 표시하는 알람/경고부(400)로 구성된다. Such as shown in the embodiment in configuration 4 of the system for performing the process of the nap state determination method in the vehicle driver's drowsy driving prevention method according to the present invention, the abdomen line of the seatbelt to measure the contraction and expansion of the stomach and a piezoelectric sensor 200 is attached to the belt, by analyzing the signals measured by the sensor 200, and receives and processes the nap state determination unit 300 and the nap state signal to determine the nap state to an alarm / warning display to the driver It consists of the alarm / warning unit 400. 여기서 졸음상태 판단부(300)는 일반 차량에 설치된 차량 마이콤 같은 마이크로 프로세서를 구비한 장치이면 모두 가능하다. The nap state determination unit 300 may be all if a device with a microprocessor, such as the vehicle microprocessor installed on private vehicles.

여기서, 상기 졸음상태 판단부(300)는, 상기 신호를 비교하고 분석하여 졸음상태인지 여부를 판단하기 위한 데이터 처리 및 산출을 위한 마이크로 프로세서가 장착된 자동차 마이콤인 것일 수 있고, 외장형으로 자동차에 장착되는 단말기일 수 있다. Here, the nap state determination unit 300 may be the, vehicle microcomputer compares the signal and analyzing a microprocessor for data processing and calculation to determine whether the sleepiness state of being mounted, mounted on a vehicle with an external which may be a terminal. 또한, 상기 알람/경고부(400)는, 상기 차량 내부에 설치된 경적 또는 운전자 좌석시트에 설치된 진동장치인 것이 바람직하다. Further, the alarm / warning unit 400 is preferably in a vibration device, a horn provided in the driver seat or the seat installed inside the vehicle. 이는 운전자에게 알람기능과 경고표시 기능을 수행하기 위해 경적음과 같은 소리 경고나 운전자의 좌석 시트에 장착한 진동장치에 의한 진동 경고는 운전자를 놀라게 하지 않으면서, 졸음상태임을 인지할 수 있게 할 뿐만 아니라, 졸음을 달아나게 하는 효과도 있을 수 있기 때문이다. This is without vibration alert due to a vibration device mounted on the sounds seat of warnings or driver such as gyeongjeokeum to perform to the driver to stop alarm and warning display is not surprised the driver, as well as to be able to recognize that drowsy state because there may be an effect of dalahnage drowsiness. 그 밖에도 운전자에게 졸음상태에 있음을 표시할 수 있는 장치이면 모두 가능함은 물론이다. In addition when all devices that can be displayed to the driver that the nap state are possible. FIG.

이와 같은 시스템을 가지고 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전자 졸음운전 방지방법의 구체적 프로세스를 살펴보면, (a) 단계(S100)에서 차량 운전자가 착용하는 안전벨트의 복부라인 벨트에 압전센서(200)를 부착하여 복부의 팽창 및 수축량을 측정한다. This has the same machine look at the specific process of the method the vehicle driver drowsiness prevention operation in accordance with an embodiment of the invention, (a) the piezoelectric sensor 200 to the stomach line belt of the seat belt to the vehicle operator to wear in the step (S100) attached to measure the expansion and contraction of the abdomen. 압전센서(200)를 상기 운전자의 복부라린 벨트에 장착하게 되면, 운전자가 호흡을 들이마시는 경우 복부가 수축하고, 내쉬는 경우 복부가 팽창하여 압전센서(200)에 수축 및 팽창에 따른 압력의 변화가 발생한다. When the piezoelectric sensor 200 is mounted on the abdomen rarin belt of the driver, the driver changes in pressure due to the contraction and expansion to the piezoelectric sensor 200 to the abdomen is retracted and, when Nash abdomen is inflated when inhaled breathing Occurs. 이에 따라 차량 운전자의 호흡에 따른 복부 수축 및 팽창량 및 그 비율을 측정할 수 있게 된다. Accordingly, it is possible to measure the abdominal contraction and expansion amount and the ratio of the breath of a vehicle operator.

이와 같은 차량 운전자의 복부 수축 및 팽창량 및 그 비율은 호흡량과 호흡률에 비례하기 때문에, 상기 측정신호를 통해 차량 운전자의 호흡량 및 호흡률을 산출하여 졸음상태 판단의 근거로 삼는 것이다. Such a vehicle operator abdominal contraction and expansion of the amount and the rate is proportional to the tidal volume and respiratory rate, tidal volume, and calculating the respiratory rate of the vehicle operator via the measuring signal on the basis of the determination samneun nap state.

(b) 단계(S200)의 기준신호 수집단계는 졸음상태 판단부(300)가 차량 운전자가 호흡할 때, 정상상태와 졸음상태의 호흡량 및 호흡률은 다르게 되므로, 그 비교 기준이 필요하기 때문에 정상상태에서의 기준신호를 수집하게 된다. (B) the reference signal acquisition step of step (S200) is under the nap state determining unit 300 is when the vehicle operator respiration, tidal volume and respiratory rate in the normal state and the sleepiness state is therefore different from normal due to the need for the comparison reference state It is a reference signal in the collection.

(c) 단계(S300)는 졸음상태 판단부(300)가 (b) 단계(S200)에서 측정된 기준신호를 디지털 신호로 변환하고, 정상상태의 호흡에 따라 측정된 기준신호의 디지털 신호를 통해 차량 운전자의 기준 호흡량 및 호흡률을 산출한다. (C) steps (S300) through a digital signal of the reference signal conversion on the measured reference signal to a digital signal, and measured in accordance with breathing of the steady state in the nap state determiner (300) (b) step (S200) It calculates a reference tidal volume and respiratory rate of the vehicle driver. 이와 같은 기준 호흡량 및 호흡률은 차량 운전자의 호흡에 따라 나타나는 졸음상태의 판단 기준이 되는 것이다. Such a reference tidal volume and respiratory rate which is the criterion of the nap state that appears in accordance with the breath of a vehicle operator.

(d) 단계(S400)는 상기 측정신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 통해 차량 운전자의 현재 호흡량 및 호흡률을 산출한다. (D) step (S400) calculates the current tidal volume and respiratory rate of the vehicle driver and converting the measurement signal into a digital signal, through the digital signal. 이와 같은 현재 호흡량 및 호흡률은 실시간으로 측정되는 차량 운전자의 호흡에 따른 신호로서, 이 신호를 통해 운전자의 현재 호흡량 및 호흡률을 산출할 수 있게 된다. The current tidal volume and respiratory rate, such as will enable a signal in accordance with the breath of a vehicle operator, as measured in real time, to calculate the current tidal volume and respiratory rate of the driver through a signal.

이처럼, (c) 단계(S300) 및 (d) 단계(S400)에서 산출되는 호흡량은 센서(200)에서 측정되는 출력(출력 전압) 피크값의 평균으로 산출하는 것이 가능하고, 호흡률은 일정한 시간 또는 단위 시간당 상기 피크의 수로 나타낼 수 있다. Thus, (c) steps (S300) and (d) volume calculated at step (S400) is and can be calculated as the average of the output (output voltage), the peak value measured by the sensor 200, the respiratory rate is a period of time or unit can be expressed as the number of the peak hour. 이는 정상상태와 졸음상태에서는 상기 호흡의 크기인 호흡량과 호흡의 시간당 횟수인 호흡률이 다르게 나타나기 때문이다. This is due to appear different from a normal state and the sleepiness state, the number of times per hour of respiratory rate and tidal volume of breathing amplitude of the respiration.

(e) 단계는 졸음상태 판단부(300)가 (c) 단계 및 (d) 단계에서 산출되는 호흡량 및 호흡률을 서로 비교하여(S500), 현재의 호흡량 및 호흡률이 정상상태 호흡에 따른 측정 값인 기준 호흡량 및 호흡률의 일정 범위를 넘는 경우, 졸음상태로 판단하게 된다. (E) step is under the nap state determination unit 300, the step (c) and (d) (S500) by comparing the tidal volume and respiratory rate which is calculated in step, the reference value of the current volume and the measured respiratory rate in accordance with the steady state breathing of If more than a certain range of tidal volume and respiratory rate, it is determined in the nap state. 즉, 졸음상태에서는 정상상태에서의 차량 운전자의 호흡에 따른 기준 호흡량(기준치) 보다 작아지고, 그 호흡률은 커지기 때문에 미리 설정된 범위를 넘는 차이가 발생하는 경우 졸음상태로 판단하는 것이다.(S600) That is, in the drowsy state is smaller than the reference volume (the reference value) in accordance with the breath of a vehicle operator in the normal state, the respiratory rate is to determine as the nap state if the difference exceeds the predetermined range due to increases. (S600)

즉, 현재 호흡량이 기준 호흡량의 약 80% 정도의 값(기준치) 보다 이하인 경우 및 현재 호흡률이 기준 호흡률의 약 10% 이상 초과하는 경우 졸음상태로 판단하고, 그렇지 않은 경우 다시 피드백하여 상기 (a) 단계(S100)로부터 다시 프로세스를 진행하게 된다. That is, if less than the value (reference value) of about 80% of the volume is the reference volume, and if the current respiration rate in this case greater than at least about 10% of the respiration rate is determined by the nap state, it is not fed back again wherein (a) It will again go through the process from the step (S100).

(f) 단계는 상기 (e) 단계에서 졸음상태로 판단된 경우, 알람/경고부(400)에서 졸음상태 신호를 상기 졸음상태 판단부(300)로부터 수신받아 운전자에게 소리 또는 진동으로 경고 표시하는 단계이다. Step (f) if it is determined in the nap state in the step (e), it receives the nap state signal from the alarm / warning unit 400 from the nap state determining section 300 for warning indication with sound or vibration to the driver a step. 이는 정확한 운전자의 졸음상태 판단과 더불어, 졸음상태로 진입하는 초기 단계에서 미리 운전자에게 소리 또는 진동으로 경고 표시함으로써, 졸음운전을 방지하고 예방할 수 있는 방법을 제안하는 것이다. This would suggest a way to determine the exact state of drowsiness with the driver, by advance warning with sound or vibration to the operator display in the early stages of entering a state of drowsiness, avoid and prevent drowsy driving.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량 운전자 졸음운전 방지방법에서 졸음상태 판단방법의 구체적 흐름을 나타낸 도면이다. 5 is a view showing a specific flow of the nap state determination method in the vehicle driver's drowsy driving prevention method according to another embodiment of the present invention. 먼저, 차량 운전자에 복부 부위에 부착된 센서(200)를 초기화 한 후, 측정을 시작한다. First, to start the measurement after initializing the sensor 200 is attached to the abdominal region to the vehicle operator.

도 5에 나타낸 바와 같이, 복부라인 벨트에 장착된 센서(200)가 차량 운전자 복부의 수축 및 팽창량을 측정하고(S100), 졸음상태 판단부(300)가 상기 수축 및 팽창량에 따른 신호를 수신하고(S210,220)), 디지털 신호를 변환한 후 데이터를 수집하여, 디지털 필터로 노이즈를 제거한다.(S310, S410)) As shown in Figure 5, the sensor 200 is mounted on the abdomen line belt measure the contraction and expansion amount of the vehicle driver's abdomen, and (S100), a signal in accordance with the nap state determination unit 300 is in the contraction and expansion amount and receiving (S210,220)), by collecting data and then converts the digital signal to remove the noise in the digital filter. (S310, S410))

다음으로 필터링 된 데이터를 배열로 저장하여(S320) 시간에 따른 파형을 산출하여 그 출력값으로 호흡량을 나타내는 호흡 피크(Peak)와 단위 시간당 피크 수인 호흡률을 나타내는 비율(Rate)를 검출한다.(S330) 이때 기준 피크와 비율(rate)에 변화가 발생하여 미리 설정된 문턱값(V th ;오프셋 값) 미만인 경우(S340), 수집된 데이터는 모두 삭제되고 다시 수집할 때 데이터를 2배로 증폭시킨다.(S345) 이처럼 출력된 데이터 값을 증폭시켜주는 이유는 피크를 검출하기 위해 문턱값(오프셋)을 지정하는데 피크가 문턱값 보다 작은 경우 검출이 안 되기 때문이다. And then stores the data filtered by the array to produce a waveform for the time (S320) and detects the rate (Rate) represents the respiration peak (Peak) and per unit time, a peak number respiration rate represents the volume as the output value. (S330) At this time, the reference peak, and the ratio pre-set threshold value change occurs in the (rate).; is less than (V th offset value) (S340), the collected data are then both removed and amplifying a data two times to collect again (S345 ) Thus, the reason that amplifies the output data value is due to specify a threshold value (offset) is not a peak is detected is smaller than a threshold value to detect a peak. 여기서 평균 피크 값이 호흡량이 되고, 단위 시간당 피크 수가 호흡률이 되는 것이다. And wherein the average peak value of tidal volume, number of peaks per unit to which the respiratory rate.

일정시간 동안 호흡량인 피크와 호흡률인 비율(Rate)이 자연스럽게 검출 된다면 이를 평균화 하여 평균 피크와 비율(Rate)을 산출한다. The tidal volume and respiratory rate over a period of time of peak rate (Rate) is detected if the natural averaging them to calculate the average and peak rate (Rate). 즉, 평균 피크 값이 호흡량이 되고, 평균 비율(rate)가 호흡률이 되는 것이다. In other words, the average peak value is the volume, to an average rate (rate) is that the respiratory rate. 평균 피크(Peak)와 비율(Rate)이 산출되면 기준신호 수집 Loop는 정지가 되고 현재의 호흡 상태를 측정하고 졸음상태를 판단하는 프로세스(S500)로 넘어간다. When the average peak (Peak) and the rate (Rate) is calculated based on signal acquisition Loop is passed to the stop process (S500) for measuring the current respiratory status and determine the nap state.

기준신호 Loop가 정지된 이후 실시간으로 수집되는 데이터의 피크(Peak) 및 비율(Rate)를 검출하여, 이를 상기 기준신호에서 산출된 기준신호 평균 피크 및 비율(Rate)과 비교하였을 때(S510), 현재 피크(Peak)가 기준 피크(Peak)의 80%(기준치) 이하로 3번 연속 검출이 되거나 현재 비율(Rate)이 기준 비율(Rate)의 10%이상 변화가 있을 때(S530) 졸음상태로 판단하고(S600), 차량 운전자에게 경고 표시하게 된다.(S700) 정상으로 판단되면 실시간 수집으로 피드백한다. When the reference signal Loop detects the peak (Peak) and the rate (Rate) of the data to be collected after the stop in real time, compared it with the reference signal average peak and the rate (Rate) calculated by the reference signal (S510), current peak (peak) is a third straight detected in less than 80% (reference value) of the reference peak (peak) or a (S530) nap state when the current rate (rate) is be a 10% change in the reference rate (rate) and if it is determined (S600), the warning is displayed to the vehicle operator. (S700) is determined as normal and fed back to the real-time acquisition.

도 6는 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전자 졸음상태 판단방법을 적용하는 차량 운전자의 정상상태의 호흡과 졸음상태의 호흡을 나타내는 비교 그래프이다. Figure 6 is a comparative graph illustrating the breathing of the steady state and the nap state breathing of the driver of the vehicle to apply the vehicle operator sleepiness condition determination method according to an embodiment of the invention. 도 6에 나타낸 바와 같이, 운전자의 정상상태의 호흡량을 나타내는 기준전압의 피크값이 평균 2.93V로 나타나고, 졸음상태의 호흡량을 나타내는 전압의 피크값이 평균 2.35V로 나타나고 있다. 6, the peak value of the reference voltage that represents the volume of the normal condition of the driver appears as the mean 2.93V, there is a peak value of the voltage that represents the volume of the nap state appears in an average 2.35V. 즉 졸음상태의 피크값은 기준전압 피크값의 약 80% 이하임을 알 수 있다. That is the peak value of the nap state it can be seen that about 80% or less of the reference voltage peak value. 그리고, 단위시간당 피크수를 나타내는 호흡률을 비교하면, 50초동안의 기준신호의 피크 수는 11개이지만, 졸음상태로 판단되는 신호의 12개로서 약 10% 변화가 나타나고 있음을 알 수 있다. Then, when the comparison unit respiratory rate indicating the number of peaks per hour, but 50 seconds is the reference number 11 for the peak of the signal, a change of about 10% can be seen that appears as the signal 12 is determined by the nap state.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예로서, 차량 운전자 졸음상태 판단방법에 적용되는 피크 검출방법의 모식도이다. 7 is a schematic diagram of a peak detection method applied to a yet another embodiment, the vehicle operator sleepiness condition determination method of the present invention. 도 7 및 [수학식 1]에 나타낸 바와 같이, 평균 피크의 산출방법은, 동일 간격으로 이격된 임의 t 1 , t 2 및 t 3 시점에서 각각의 출력값 v 1 , v 2 및 v 3 를 산출하고, 상기 v 2 및 v 1 의 차이값인 △v 1 과 상기 v 2 및 v 3 의 차이값인 △v 3 를 산출한 후 상기 △v 1 과 △v 3 의 차에 따라 상기 피크점의 시간인 t 2 ±△t p 를 산출하여, 상기 t 2 ±△t p 에서의 출력값을 피크값으로 결정한다. As it is shown in Figure 7, and Equation 1, the calculation method of the average peak, and calculating the respective output values v 1, v 2 and v 3 from an arbitrary t 1, t 2 and t 3 time spaced at equal intervals , wherein v 2 and v difference of △ v 1 of the first and the v 2, and v is after 3 calculates the △ v third difference value between the time of the △ v 1 and △ v the peak point in accordance with the third t 2 to calculate the t ± △ p, determines the output value in the t 2 ± △ t p the peak value.

Figure 112014023066501-pat00013

여기서, Vp가 V th 보다 커야지만 Peak를 찾을 수 있고, 샘플링 간격은 1/60초로 동일하게 적용한다. Here, Vp is greater than V th, but may find a Peak, the sampling interval will be equally applicable to 1/60 seconds. △V 13 가 양수인 경우 △t p 또한 양수이므로, t p 는 t 2 의 오른쪽에 위치하고, △V 13 가 음수인 경우 △t p 또한 음수이므로, t p 는 t 2 의 왼쪽에 위치한다. △ V 13, so that t p △ also positive when positive, t p is located on the right side of t 2, △ if V 13 is negative, because also △ t p negative, t p is located at the left side of the t 2. V th 는 미리 설정된 값으로, 호흡량의 전압 출력값의 문턱값을 나타낸다. V th is a predetermined value, indicates the threshold voltage of the output value of the tidal volume. 상술한 바와 같이, 전압 출력값이 상기 문턱값(V th ) 미만인 경우 수집된 데이터는 모두 삭제된다. As described above, the data acquisition when the output voltage is less than the threshold value (V th) is deleted.

또한 [수학식 1]에서 △t p 를 구할 때 △t/2를 곱해주는 이유는 △t가 중앙으로 보았을때 t2 부근의 좀더 가까운 곳에 피크가 존재하기 때문에 2로 나눠준 것이다. In addition, the reason for multiplying △ t / 2 in calculating the p △ t in Equation 1 would nanwojun to 2 because of the peak present in the vicinity of the place closer to t2 when △ t is seen in the center. V p 는 △V p 가 워낙 작아서 졸음판단에 영향을 미치지 않기 때문에 V 2 와 거의 같다고 판단할 수 있다. V p may be about the same determined and V 2, because it does not affect the determination △ V p is so small drowsiness. 여기서,△V p 는 V p 와 V 2 의 차이를 나타낸 값이다. Here, △ V p is a value showing the difference in the V p and V 2.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 차량 운전자 졸음상태 판단방법을 적용하여, 정상상태와 졸음상태를 나타내는 프로그램 플랫폼을 나타낸 도면이다. 8 is applied to the vehicle operator sleepiness condition determination method according to an embodiment of the invention, a view showing a platform program that represents the steady-state and the nap state. 여기서 센서(200)는 FRS-408 압력센서(200)를 사용하였고, 상기 압력센서(200)에서 나온 신호는 랩뷰2010 프로그램을 이용하여 소프트웨어를 설계한 것이다. The sensor 200 was used as the FRS-408 pressure sensor 200, the signal from the pressure sensor 200 is a design software using the program LabVIEW 2010.

도 8의 (a)는 깨어 있는 정상상태의 호흡을 측정한 것이고, 도 7의 (b)는 졸음상태의 호흡을 측정한 것이이며, 3분간의 호흡 신호를 기준 호흡으로 정한 것이다. Of Figure 8 (a) will of measuring a respiration of the normal awake, (b) of Figure 7 is that a measure of the breathing state of drowsiness, is determined by the respiration signal for 3 minutes by breathing. 즉, 도 8은 도 8의 (b)에 나타난 복부 졸음 기준 값을 중심으로 도 7의 (b)에서처럼 복부 졸음 기준 값의 80% 이하로 3번 이상 숨을 쉴 경우 졸음으로 판단하는 프로그램의 플랫폼을 나타내는 것이다. That is, Figure 8 is the platform of a program for determining a drowsiness case, as shown in (b) of Fig. 8 (b), the abdominal drowsiness as a reference value the center 7 shown in breathe more than 3 times to less than 80% of the value of the abdominal drowsiness based It represents a.

도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 나타낸 6번째 그래프인 복부 호흡 피크 분포는 기준 전압을 수집할 때 호흡 피크의 분포를 표시한 것으로 사람은 일반적으로 숨을 쉴 때 가끔씩 낮은 호흡 또는 큰 호흡을 한 번씩 하는 것을 알 수 있다. Of Figure 8 (a) and the sixth graph of abdominal breathing peak distribution shown in Fig. 8 (b) is to collect a reference voltage person to display the distribution of respiration peak time generally breathe smoke low respiration or it can be seen that once a big breath. 기준전압 수집 때 피실험자의 호흡 중 1~2차례 낮게 숨쉬는 순간이 포착되어 도 7에 나타낸 바와 같이, 분포그래프의 중간 지점이 낮게 나타나 있음을 알 수 있다. When the reference voltage acquisition can be seen that, as shown also a low breathing moment capture one or two of the subjects of the respiratory turn shown in Fig. 7, the lower midpoint of the distribution graph.

이처럼 본원 발명은 차량 운전자의 복부의 수축 및 팽창을 센서(200)를 통해 측정하고, 이에 비례하는 호흡량 및 호흡률을 산출하고 정상상태에서의 호흡 기준신호와 실시간으로 측정된 현재 호흡 신호를 비교하여, 일정범위 이상의 변화가 생기는 경우 졸음상태로 판단하는 방법을 제안함으로써, 간단한 장치와 프로세스로 차량 운전자의 졸음상태를 정확히 모니터할 수 있을 뿐만 아니라, 운전자가 차량 운전에 위험한 상태에 빠지기 전에 운전자의 상태를 미리 파악하여 운전자에게 알리거나 경고표시함으로써, 졸음운전에 의한 차량 사고를 예방할 수 있게 된다. Thus, the present invention compares the current respiration signal measured contraction and expansion of the abdomen of the vehicle operator via the sensor 200, and calculates the volume and respiratory rate which is proportional thereto, and measured in real time and the breathing reference signal in the steady state, If more than a predetermined range change caused by proposing a method for determining a drowsy state, a simple device and process, be able to accurately monitor the drowsiness of the vehicle operator, as well as the condition of the driver before the driver to fall into a dangerous condition to the vehicle driving by identifying in advance to notify drivers or warning signs, it is possible to prevent an accident due to drowsiness.

또한, 본원 발명은 정확한 운전자의 상태를 판단하기 위해 호흡에 따른 데이터의 정확한 피크를 산출하는 방법제안하고, 차량 운전자의 졸음상태를 보다 명확하고 정밀하게 모니터하고 적정한 시기에 운전자에게 경고하도록 하여 졸음운전을 방지하거나 예방할 수 있는 방법 및 그 시스템을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for calculating the correct peak in the data in accordance with the breathing in order to determine the status of correct operator suggestions, so as to more clearly and accurately monitor the drowsiness of the vehicle operator and alert the operator to the appropriate time drowsiness to provide a method and system that can be prevented or avoided.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다. The present invention in the above description are of ordinary skill in the art that with respect to the specific embodiments but shown and described, many modifications and changes within the limits that do not depart from the spirit and scope of the invention indicated by the following claims can be those would all be easier to understand.

Claims (11)

  1. (a) 차량 안전벨트의 복부라인 벨트에 설치된 압전센서가 운전자의 호흡에 따른 복부의 팽창 및 수축량을 실시간으로 측정하는 단계; Comprising the steps of: (a) measuring the abdominal swelling and shrinkage according to the breath of the driver in real time, the piezoelectric sensors in the abdominal belt line of the vehicle seat belt;
    (b) 졸음상태 판단부가 상기 센서로부터 획득한 측정신호를 통해 상기 운전자의 정상상태 호흡에 따른 기준신호를 수집하는 단계; (B) collecting the reference signal according to the steady state breathing of the driver's drowsy state determination portion through a measurement signal obtained from the sensor;
    (c) 졸음상태 판단부가 상기 기준신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 기준신호에 따른 기준 호흡량 및 호흡률을 산출하는 단계; (C) nap state judgment portion converting the reference signal into a digital signal, and calculates the reference volume and respiratory rate in accordance with said reference signal;
    (d) 졸음상태 판단부가 상기 측정신호를 디지털 신호로 변환하고, 상기 측정신호에 따라 신호의 평균 피크로 호흡량을 산출하고, 단위 시간당 피크의 수로 호흡률을 산출하는 단계; (D) the method comprising the nap state judgment portion converting the measured signals into digital signals, and calculates the volume by an average of the peak signal in response to said measurement signal, and calculating the respiratory rate of the number of peaks per unit;
    (e) 졸음상태 판단부가 상기 현재 호흡량 및 호흡률이 상기 기준 호흡량 또는 호흡률에 대비하여 일정 범위를 넘는 변화가 발생하는 경우, 졸음상태로 판단하는 단계; (E) the method comprising the nap state judgment portion the current tidal volume and respiratory rate determined by, the nap state if the variation exceeds the predetermined range in contrast to the reference volume or respiratory rate occurred; And
    (f) 알람/경고부가 상기 졸음상태 판단부에서 졸음상태로 판단한 신호를 수신받아 소리 또는 진동으로 상기 운전자에게 경고 표시하는 단계를 포함하되, (F) but in the alarm / warning add the nap state judgment section receives the signal as a sound or a vibration is determined by the nap state comprising the step of warning display to the driver,
    피크의 출력값이 V th 보다 큰 경우에, 1/60초 동일 간격으로 이격된 임의 t 1 , t 2 및 t 3 시점에서 각각의 출력값 v 1 , v 2 및 v 3 를 산출하고, 상기 v 2 및 v 1 의 차이값인 △v 1 과 상기 v 2 및 v 3 의 차이값인 △v 3 를 산출한 후 상기 △v 1 과 △v 3 의 차에 따라 상기 피크점의 시간인 t 2 ±△t p 를 산출하여(여기서, △t p 는 t 2 에서 피크점 시간인 t p 와의 차이를 나타낸다.),상기 t 2 ±△t p 에서의 출력값을 상기 평균 피크값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량 운전자 졸음운전 방지방법. If the output value of the peak is greater than V th, to yield each output value v 1, v 2 and v 3 at any t 1, t 2 and t 3 time spaced 1/60 seconds equal intervals, and the v 2, and v, which is a difference value of 1 △ v 1 and the v 2 and v 3 the difference value of △ v 3 calculated after the △ v 1 and △ v t 2 is the time of the peak point in accordance with the third ± △ t of calculating a p (where, △ t p represents the difference between the peak point of time of t p at t 2.), the vehicle, characterized in that for determining the output value in the t 2 ± △ t p to the average peak value how to prevent drowsy driving driver.
  2. 삭제 delete
  3. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 (c) 단계 및 상기 (d) 단계에서, In the step (c) and (d) above,
    상기 측정신호 및 기준신호를 디지털 필터로 노이즈를 제거하여 데이터를 산출하고, 상기 필터링된 데이터를 배열로 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전자 졸음운전 방지방법. How to calculate the data to remove noise on the measurement signal and the reference signal to a digital filter, and the vehicle operator drowsiness preventing operation comprises a step of storing the filtered data into an array.
  4. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 (e) 단계는, Step (e),
    상기 호흡량에 대한 평균 피크가 상기 기준 신호의 평균 피크의 80% 이하이거나, Or an average peak for the tidal volume less than 80% of the average peak of the reference signal,
    상기 호흡률이 상기 기준 신호의 호흡률에 10% 이상의 변화가 발생하는 경우, 졸음상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 운전자 졸음운전 방지방법. The respiratory rate is 10% or more when a change occurs in the respiratory rate, the method prevents the vehicle operator drowsiness, characterized in that for determining a state of drowsiness based on the signal.
  5. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4,
    상기 기준신호의 평균 피크의 80% 이하의 피크 또는 상기 기준 신호의 호흡률에 10% 이상의 변화가 적어도 3번 나타나는 경우, 졸음상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 차량 운전자 졸음운전 방지방법. If more than 10% change in the respiration rate of the reference average peak-peak or the reference signal of 80% or less of the signal that appears at least three times, the method prevents the vehicle operator drowsiness, characterized in that for determining a nap state.
  6. 삭제 delete
  7. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 △t p 는, △ t is the p,
    Figure 112014023066501-pat00014

    (여기서, △v 13 = △v 3 - △v 1 을 나타내고, △t p 는 t 2 에서 피크점 시간인 t p 와의 차이를 나타낸다.)와 같은 식으로 산출되는 것을 특징으로 하는 차량 운전자 졸음운전 방지방법. (Where, △ v 13 = △ v 3 -. △ v 1 a shows, △ t p represents the difference between the peak point of time of t p at t 2) and the vehicle driver's drowsy driving, characterized in that calculated by the following equation how to avoid.
  8. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 3 to 5,
    상기 졸음상태 판단부가 상기 산출된 피크 값 및 피크 수가 일정한 시간동안 일정한 값 이하인 경우, 비정상 산출값으로 결정하여 상기 산출된 피크 값 및 피크 수를 삭제하고, 출력 전압을 적어도 두배 이상 증폭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전자 졸음운전 방지방법. If the nap state judgment portion less than a predetermined value for the calculated peak value and the peak number of a certain amount of time, the step of deleting a number of the peak value and the peak derived by determining the abnormal output value, and amplifying at least more than twice the output voltage more how to prevent drowsy driving vehicle drivers, comprising.
  9. 차량 안전벨트의 복부라인에 장착되어 운전자의 호흡에 따른 복부의 수축 및 팽창을 측정하는 압전센서; The piezoelectric sensor is attached to the ventral line of the vehicle seat belt to measure the expansion and contraction of the abdomen according to breathing of the driver;
    상기 압전센서로부터 수신된 측정신호를 상기 제7항의 방법으로 상기 운전자의 졸음상태를 판단하는 졸음상태 판단부; Nap state determination unit for determining the state of drowsiness of the driver measured signal received from the piezoelectric sensor in the seventh method of claim;
    상기 졸음상태 판단부로부터 판단된 졸음상태 신호를 수신받아 상기 운전자에게 소리 또는 진동으로 경고표시하는 알람/경고부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 운전자 졸음운전 방지 시스템. The nap state receives the state of drowsiness determination signal from the determiner vehicle driver drowsy driving prevention system, comprising: a driver for the sound or vibration as a warning display an alarm / warning unit for.
  10. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 졸음상태 판단부는, The drowsy state determination unit,
    자동차 마이콤인 것을 특징으로 하는 차량 운전자 졸음운전 방지 시스템. Car driver drowsy driving prevention system comprising an automotive microcomputer.
  11. 제10항에 있어서, 11. The method of claim 10,
    상기 알람/경고부는, The alarm / warning unit,
    상기 차량 내부에 설치된 경적 또는 운전자 좌석시트에 설치된 진동장치인 것을 특징으로 하는 차량 운전자 졸음운전 방지 시스템. Vehicle driver drowsy driving prevention system, characterized in that the vibration device is installed in the driver's seat or a horn installed in the interior of the vehicle.





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