KR101524526B1 - 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 네비게이션의 위치정보를 파악하여, 특정 상황에서 꼭 발생해야 하는 뇌파, 예를 들어, 신호등이 있는 장소에서 신호등을 의미하는 뇌파, 과속 카메라가 있는 장소에서 과속 카메라를 의미하는 뇌파 등이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않은 경우에 추가적인 경고조치를 통하여 운전자가 인식하도록 하는 시스템에 관한 것으로서, 졸음운전뿐만 아니라 기타 다른 위험 상황까지도 포함하여 예방할 수 있는 더욱 포괄적인 시스템이라고 할 것이다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법은, 차량 네비게이션 시스템으로부터 위치 데이터를 받는 단계; 상기 받은 위치 데이터에 기초하여 신호 인지가 필요한 구간인지 여부를 판단하는 단계; 상기 신호 인지가 필요한 구간으로 판단될 경우 운전자의 뇌파를 측정하는 단계; 상기 측정된 운전자의 뇌파와 상기 구간에 따라 미리 설정되어 있는 특정 뇌파를 서로 대비하는 단계; 및 상기 대비 결과 상기 측정된 운전자의 뇌파와 상기 미리 설정된 특정 뇌파가 상이할 경우 상기 운전자로 하여금 상기 구간을 인식할 수 있도록 하는 신호를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템 및 방법{Collision Avoidance System and Method Based on Navigation Information}

본 발명은 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 네비게이션의 위치정보를 파악하여, 그 상황에서 꼭 발생해야 하는 뇌파가 발생해야 하는데 발생하지 않은 경우에 추가적인 신호 등의 경고조치를 통하여 운전자가 인식하도록 하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

우리나라의 교통사고는 중대법규(중앙선 침범, 신호 위반, 속도 위반 사고 등) 위반에 의한 사고보다는 피로로 인한 졸음운전 등의 원인에 의한 사고가 전체 교통사고의 25%를 차지하고, 이러한 졸음운전은 알콜농도 0.05%~0.10%에 해당하는 음주운전 상태로 사물 감지 능력 저하 및 반응 시간 지연으로 치명적 사망사고를 유발하여 사고 발생시 순간적 의식 상실로 인해 치사율이 일반 사고에 비하여 4배 가까이 높은 것으로 조사되고 있다.

이러한 상황 하에서, 2009년 9월 발표된 향후 5년간 189조를 투자하는 IT산업육성에 있어서 “졸음운전을 감지하는 자동차 IT기술”이 독립항목으로 지정되는 등 졸음운전의 심각성에 대한 인식이 고조되고 있다. 가령, 국내외를 막론하고 하루에 최소 6시간 이상의 장거리 운송업무에 종사하는 업종인 상용차량(고속버스, 물류트럭, 기업승용 등) 부문에서 졸음운전으로 인한 사고를 사전에 예방할 수 있는 시스템기술과 서비스 도입에 대한 요구가 급등하고 있다. 특히, 이 분야의 업종은 졸음운전으로 인한 사고예방이 기업의 사업 안정성과 직결되어 기업 자체에서도 많은 인력과 경비를 지출하고 있으며, 보험회사, 정부 역시 다양한 투자와 정책적 프로그램을 확대해가고 있는 실정이다.

현재, EU는 상업용 차량 운전자들의 피로 및 졸음 관련 사고 감소를 위해 운전자 피로에 대한 규제 실행 예정이며, 이에 따라 일부 국내외 주요 자동차 완성 업체는 제품개발 중에 있다.

이와 같이, 최근 졸음운전으로 인한 사고를 사전에 예방할 수 있는 시스템 기술과 서비스 도입에 대한 요구가 급등하고 있는데, 졸음운전 경보장치는 운전자가 졸거나 운전 집중도가 떨어질 때 경고를 해주는 장치로서, 교통사고를 사전에 예방하는 능동적 개념의 안전장치에 해당한다. 졸음운전 경보장치에는 다양한 기술이 적용되는데, 예를 들어, 운전자 좌석과 머리받침 등에 일정한 시간 간격으로 진동을 주어 졸음을 방지하는 기술, 핸들을 쥐고 있는 손의 악력 변화를 감지하여 경고음을 발생하는 기술, 특정 행동을 반복하도록 하고 이를 수행하지 않을 경우 졸음운전으로 파악하여 경고음을 발생하는 기술 등을 들 수 있다. 이와 함께, 최근에는 카메라를 이용하여 운전자의 움직임을 실시간으로 감시하는 기술이 개발되고 있으며, 대표적인 졸음운전방지기술로서 차선이탈 경고시스템을 활용하고, 핸들조작 등을 통해 운전자의 피로 정도를 산출하는 장치 등이 이미 상용화 단계에 도달하였다.

이러한 기술들 가운데 뇌파를 이용한 졸음운전방지시스템 또한 활발히 개발되어 출원되고 있다.

대한민국 특허출원 제10-2010-0122628호 대한민국 특허출원 제10-2006-0007103호 먼저, 대한민국 특허출원 제10-2010-0122628호에는 비접촉식으로 사용자의 뇌파를 측정하고, 측정된 뇌파를 기초로 판단한 졸음 상태를 기초로 사용자의 졸음을 방지할 수 있는 졸음 방지 시스템 및 방법에 관한 것이 제안되었다. 또한, 동 특허출원 제10-2006-0007103호에는 인간의 뇌파를 감지할 수 있는 수단을 구비하고 있는 이동통신단말기와, 가입자가 운전중에 상기 이동통신 단말기에서 감지하여 이동통신망을 통하여 송신되는 뇌파를 실시간으로 수신하여 졸음에 해당하는 뇌파를 감지하기 위한 뇌파감지 서버와, 상기 뇌파감지 서버로부터 호출 지시를 수신하여 상기 이동통신단말기로 긴급호출 신호를 송신하는 ARS 시스템을 포함하는 이동통신시스템을 이용한 졸음운전 방지 시스템 및 방법이 제안되었다. 그러나, 앞서 특허로 제안되거나 현재까지 개발되고 있는 뇌파측정을 통한 졸음운전방지시스템은 단순히 운전자가 졸 경우의 뇌파만을 측정하는 것으로서, 그 밖의 상황, 가령, 휴대폰 사용이나 기타 다른 작업을 수행하여 신호, 과속, 범퍼 등을 인지하지 못한 경우에서는 전혀 쓸모가 없게 되는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것, 즉, 기존의 뇌파 관련한 특허 기술과는 차원과 수준이 다른 차량 충돌 방지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 단순히 뇌파 측정만을 하여 졸음운전을 예방하는 것이 아니다. 만약 운전자가 졸 경우의 뇌파만을 측정한다면, 휴대폰 사용이나 기타 다른 작업을 수행함으로 인하여 신호 등을 인지하지 못한 경우와 같은 졸음 이외의 상황에서는 전혀 쓸모가 없는 기술이 될 것이다.

본 발명은, 네비게이션의 위치정보를 파악하여, 특정 상황에서 꼭 발생해야 하는 뇌파, 예를 들어, 신호등이 있는 장소에서 신호등을 의미하는 뇌파, 과속 카메라가 있는 장소에서 과속 카메라를 의미하는 뇌파 등이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않은 경우에 추가적인 경고조치를 통하여 운전자가 인식하도록 하는 시스템에 관한 것으로서, 졸음운전뿐만 아니라 기타 다른 위험 상황까지도 포함하여 예방할 수 있는 더욱 포괄적인 시스템이라고 할 것이다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법은, 차량 네비게이션 시스템으로부터 위치 데이터를 받는 단계; 상기 받은 위치 데이터에 기초하여 신호 인지가 필요한 구간인지 여부를 판단하는 단계; 상기 신호 인지가 필요한 구간으로 판단될 경우 운전자의 뇌파를 측정하는 단계; 상기 측정된 운전자의 뇌파와 상기 구간에 따라 미리 설정되어 있는 특정 뇌파를 서로 대비하는 단계; 및 상기 대비 결과 상기 측정된 운전자의 뇌파와 상기 미리 설정된 특정 뇌파가 상이할 경우 상기 운전자로 하여금 상기 구간을 인식할 수 있도록 하는 신호를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

또한, 동 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 또 다른 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법은, 차량 내에 탑재된 네비게이션 시스템으로부터 위치 데이터를 수신하는 단계; 상기 수신된 위치 데이터에 기초하여 신호 인지가 필요한 구간인지 여부를 판단하는 단계; 상기 신호 인지가 필요한 구간으로 판단될 경우 운전자의 뇌파 신호를 측정하는 단계; 상기 측정된 운전자의 뇌파 신호가 상기 구간에 걸쳐 변화하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 뇌파 신호의 변화 판단 결과 상기 측정된 운전자의 뇌파 신호가 변화하지 않을 경우 상기 운전자로 하여금 상기 구간에 따른 특정 상황을 인식할 수 있도록 하는 경고 신호를 발생시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 신호 인지가 필요한 구간은, 상기 네이게이션 시스템이 안내해 주는 정보에 대응하는 것이며, 이는, 신호등 구간, 과속단속 카메라 구간, 보행자 주의 구간, 제한속도 구간, 과속범퍼 구간 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 신호 인지가 필요한 구간에 해당하는 것으로 판단되지 아니한 경우, 주기적으로 운전자의 뇌파 신호를 더 측정하고, 상기 측정된 뇌파 신호와 미리 설정 및 저장된 졸음상태의 뇌파 신호를 서로 대비하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 졸음상태 검출을 위한 운전자의 뇌파 신호는, 사전 설정된 차량 이동 거리 또는 사전 설정된 차량 주행 시간에 따라 주기적으로 측정되는 것을 특징으로 한다.

한편, 동 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템은, 차량에 탑재된 네비게이션 시스템으로부터 위치 데이터를 받는 위치정보 수신부; 상기 위치정보 수신부로부터의 위치 데이터에 기초하여 신호 인지가 필요한 구간인지 여부를 판단하는 신호 인지 판단부; 상기 신호 인지 판단부로부터의 판정 결과에 따라 운전자의 뇌파를 측정하는 뇌파 신호 검출부; 상기 뇌파 신호 검출부로부터 측정된 운전자의 뇌파와 상기 구간에 따라 미리 설정 및 저장되어 있는 특정 뇌파를 서로 대비하여 뇌파 신호의 이상 여부를 판단하는 뇌파 신호 비교부; 및 상기 뇌파 신호 비교부에서의 대비 결과 상기 측정된 운전자의 뇌파와 상기 미리 설정된 특정 뇌파가 매치되지 아니할 경우 상기 운전자로 하여금 상기 구간을 인식할 수 있도록 하는 경고 신호를 발생시키는 운전자 경보부를 포함하여 이루어진다.

나아가, 동 기술적 과제를 달성하기 위한 또 다른 본 발명에 의한 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템은, 차량에 탑재된 네비게이션 시스템으로부터 위치 데이터를 받는 위치정보 수신부; 상기 위치정보 수신부로부터의 위치 데이터에 기초하여 신호 인지가 필요한 구간인지 여부를 판단하는 신호 인지 판단부; 상기 신호 인지 판단부로부터의 판정 결과에 따라 운전자의 뇌파를 측정하는 뇌파 신호 검출부; 상기 뇌파 신호 검출부로부터 측정된 운전자의 뇌파가 상기 구간에 걸쳐 변화하는지 여부를 판단하는 뇌파 신호 비교부; 및 상기 뇌파 신호 비교부에서의 판단 결과 상기 측정된 운전자의 뇌파 신호가 변화하지 아니할 경우 상기 운전자로 하여금 상기 구간을 인식할 수 있도록 하는 경고 신호를 발생시키는 운전자 경보부를 포함하여 이루어진다.

상기 신호 인지가 필요한 구간은, 상기 네이게이션 시스템이 안내해 주는 정보에 대응하는 것이며, 이는, 신호등 구간, 과속단속 카메라 구간, 보행자 주의 구간, 제한속도 구간, 과속범퍼 구간 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 뇌파 신호 검출부는, 상기 신호 인지가 필요한 구간에 해당하는 것으로 판단되지 아니한 경우, 주기적으로 운전자의 뇌파 신호를 더 측정하고, 상기 측정된 뇌파 신호와 상기 뇌파 신호 저장부에 미리 저장된 졸음상태의 뇌파 신호를 서로 대비하는 것이 바람직하다.

상기 졸음상태 검출을 위한 운전자의 뇌파 신호는, 사전 설정된 차량 이동 거리 또는 사전 설정된 차량 주행 시간에 따라 주기적으로 측정되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의한 차량 사고 방지 시스템에 의하면, 네비게이션의 위치정보를 파악하여 특정 상황에서 꼭 발생해야 하는 뇌파, 예를 들어, 신호등이 있는 장소에서 신호등을 의미하는 뇌파, 과속 카메라가 있는 장소에서 과속 카메라를 의미하는 뇌파 등이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않은 경우에 추가적인 경고조치를 통하여 운전자가 인식하도록 하여, 졸음운전뿐만 아니라 기타 다른 위험 상황까지도 포함하여 예방할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

도 1은 본 발명의 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템 구성도,
도 3은 본 발명에 있어서의 신호 인지 범위에 대한 예시,
도 4a, b는 본 발명의 일 실시예에 의한 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법의 순서도, 그리고,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법의 순서도를 나타낸다.

본 발명은, 사람이 특정 단어를 떠올릴 경우 특정 뇌파가 발생하는 점을 자동차 충돌방지시스템에 적용시킨 것이다. 즉, 도 1에 의한 개념도에서 확인되는 바와 같이, 운전자는 신호등, 단속카메라 기타 도로 환경요인을 인식하고, 그 인식에 따라 특정 뇌파를 발생시켜야 하는데, 졸음운전, 그 밖의 이유로 적정한 뇌파가 발생하지 않는 경우, 차량충돌 방지 시스템에서 특정 뇌파가 발생하지 않았음(즉, 그러한 특정 상황에 대하여 운전자가 상황 인식하지 못하였음을 의미함)을 운전자에게 피드백하여, 운전자가 신호등 등 위험요인의 존재를 인식하도록 해주는 것을 본 발명의 기본적인 사상으로 하고 있다.

따라서, 뇌파 측정 및 그 결과를 이용한 차량충돌 방지 시스템에 관한 것으로서 뇌파를 이용한 졸음 운전 예방이라는 개념을 공통적으로 포함하는 선행기술이 존재하고, 본 발명 또한 이러한 종래기술들과 대비하여 인간의 뇌파를 측정하고, 피드백에 의해 졸음을 방지한다는 점에서는 일부 공통점이 있으나, 차량 네비게이션의 위치정보를 파악하고, 그 상황에서 꼭 발생해야 하는 특정 뇌파의 발생 여부를 판단하여 추가적인 경보 신호를 운전자에게 발송하는 시스템이라는 점에서 이러한 선행기술과는 기술적으로 차별성이 인정될 뿐만 아니라, 또한, 본 발명은 졸음운전은 물론, 기타 다른 위험 상황의 파악에도 활용될 수 있으므로 그 활용 범위에 있어서도 선행기술과는 차별되는 기술이라고 할 것이다.

일반적으로, 충돌방지시스템(Collision Avoidance System, CAS)은 ITS 기술을 이용하여 차량의 충돌을 방지하는 시스템으로서, 크게 1) 업무 부하를 줄여주어 사고를 방지하는 차량기반시스템(가령, ADA:운전보조시스템), 2) 도로기반시스템 : 도로변에 센서를 설치하여 커브구간에서 차량의 출현을 미리 알려주어 사고를 방지하는 도로기반시스템, 그리고, 3) 차량기반시스템과 도로기반시스템의 통합시스템으로 나눌 수 있다.

본 발명의 발명자는, 사람은 특정 단어를 떠올릴 경우, 특정 뇌파가 발생한다는 점을 자동차 충돌방지시스템에 적용시키고자 하였다. 특정 구역, 예를 들어 전방 20미터 앞 신호등이 설치된 경우, 운전자는 신호등의 색을 확인하여야 한다. 따라서 신호등을 보면 신호등과 매치되는 뇌파가 발생하여야 한다.

하지만 운전자가 다른 행동을 하거나 졸음운전, 그 밖의 이유로 신호등을 보지 않아서 신호등과 매칭되는 뇌파가 발생하지 않는 경우, 충돌방지시스템에서 해당 뇌파가 발생하지 않았음을 운전자에게 경고하는 피드백을 하여, 운전자로 하여금 신호등의 존재를 인식하도록 하는 것이다.

마찬가지로, 신호등 외에도, 네비게이션 정보로 운전자에게 제공되는 모든 정보, 가령 과속단속카메라나 기타 도로 환경요인에 대해서, 인식되어야 할 요인들이 인식되지 않음으로 인하여 발생되었어야 할 뇌파가 발생되지 않아서 일어나는 사고들을 방지하는 것이 본 발명의 기본 사상인 것이다.

이는 앞서 설명한 충돌방지시스템의 종류 중 '차량기반시스템과 도로기반시스템 모두가 포함되는 가장 넓은 개념의 충돌방지시스템'이라고 할 것이며, 이러한 개념에서 새로운 충돌방지시스템이라고 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

먼저, 본 실시예에 의한 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템(100)은, 도 2에서와 같이, 크게 위치정보 수신부(101), 신호 인지 판단부(102), 뇌파 신호 검출부(103), 뇌파 신호 저장부(104), 뇌파 신호 비교부(105) 및 운전자 경보부(106)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 위치정보 수신부(101)는 차량 내에 설치된 네비게이션 시스템(200)으로부터 위치 데이터를 실시간으로 받도록 구성된다.

위치정보 수신부(101)에서 실시간의 수신하는 위치 정보는 일반적으로 네비게이션 시스템이 포함하는 GPS(global positioning system)를 포함할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 기재된 이러한 위치정보는 차량 위치 정보를 전달받아 차량 위치 정보에 해당하는 영역의 정보인 맵 정보와 차량 위치 정보를 전달받아 차량 위치 정보에 해당하는 영역의 교통 정보를 포함하는 개념이다. 여기서, 맵 정보는 차량 위치 정보에 해당하는 영역에 해당하는 도로에 관련된 정보이며 예를 들어, 차량의 현재 주행 차로가 몇 차로인지, 교차로 근방인지, 제한속도, 좌회전 가능 여부, 주변에 위치한 관심지점정보가 무엇인지 등을 포함한다. 여기서, 관심지점정보는 지도 위에 표시되는 건물, 상점 등을 포함할 수 있다. 그리고, 교통 정보는 차량 위치 정보에 해당하는 영역에 해당하는 도로의 교통 혼잡도, 사고 발생 여부, 날씨 등을 포함할 수 있다.

신호 인지 판단부(102)는 상기 위치정보 수신부(101)로부터의 위치 데이터에 기초하여 신호 인지가 필요한 구간인지 여부를 판단하도록 구성된다. 여기서, 신호 인지가 필요한 구간은, 차량 네이게이션 시스템이 안내해 주는 특정 정보에 대응하는 것으로서, 신호등 구간, 과속단속 카메라 구간, 보행자 주의 구간, 제한속도 구간, 과속범퍼 구간 등을 들 수 있으며, 반드시 이에 한정된 것은 아니다. 도 3에서와 같이 신호등 구간을 예로 들어 보자. 예를 들어 전방 20미터 앞에 신호등이 설치되어 있다는 데이터를 입수한 경우, 소정의 적색신호를 인지해야 하는 범위와 최소 정지거리가 있을 것이다. 적어도 운전자는 적색신호를 인지해야 하는 범위 내에서신호등의 색을 확인하여야 하고, 이에 따라 신호등을 보면 신호등과 매치되는 뇌파신호가 발생하여야 한다. 이와 같이, 신호 인지 판단부(102)는 위치 데이터 중 뇌파신호 대비를 위한 구간에 해당하는 여부를 판단하고, 그 판단결과에 따라 후속 프로세스인 실시간 위치 데이터 수신을 하든지 또는 운전자의 뇌파 신호를 검출하게 된다.

뇌파 신호 검출부(103)는 상기 신호 인지 판단부(102)로부터의 판정 결과에 따라 운전자의 뇌파 신호를 측정하도록 구성되며, 접촉식, 비접촉식 등 다양한 방법에 의하여 구현될 수 있다.

예시적으로 설명하면, 뇌파 신호 검출부(103)는, 센서와 머리부의 위치 관계를 움직이게 하는 경우에는, 센서의 각도나 위치를 제어하는 센서 제어부, 수신한 신호의 노이즈 캔슬 및 증폭을 하는 노이즈 캔슬 및 증폭부, 제어에 의미가 있는 신호를 뽑아내어, 왜곡을 수정하는 신호 처리부, 얻어진 신호의 개인차를 고려하여 판정ㆍ수정하고, 제어에 이용하는 신호를 생성하는 개인차 판정ㆍ수정부로 이루어질 수 있다.

예시적으로, 뇌파 센서는 차량의 헤드레스트에 설치된다. 뇌파 센서는 헬맷형으로 하여 머리에 씌워, 전극을 두피에 접착하거나, 헤드폰형으로 하여 두피에 센서를 꽉 누르거나, 차체의 천정으로부터 매달아도 된다. 이러한 뇌파 센서는 비접촉으로 검출할 수 있는 것이 보다 바람직하다. 그 경우, 센서와 머리와의 상대 위치 관계가 변하지 않도록 위치 제어하는 것이 바람직하다. 비접촉식 방법에 의한 뇌파 검출은 가령 대한민국 특허출원 제10-2010-0122628호 등에 개시된 방법에 의하여 달성될 수 있음은 물론이다.

뇌파의 검출은 두피에 몇 개의 센서 전극을 접착함으로써 행하는 것이 일반적이지만, 유사한 인체 표피에 나타내어지는 전기 신호를 검출하는 심전도에서는, 비접촉으로 행할 수 있다고 하는 보고가 있다. 노이즈 성분 제거, 신호 처리와 신호 증폭에 의해, 뇌파도 비접촉으로 검출하는 것이 가능하다고 생각된다. 2개 이상의 비접촉 전극과, 고입력 임피던스 프리앰프와 노치드 필터 등에 의해 검출한다. 심전도의 경우에는 의자(예를 들면 등받이와 시트면)에 전극이 설치되지만, 뇌파의 경우에는, 헤드레스트(베개)나, 천정으로부터 내려지는 부품에 전극을 설치하는 것이 좋다. 다른 방법으로서, 동일 연구실의 연구에 따르면, 인체 내 통신이 가능하기 때문에, 헤드폰형의 뇌파 센서 장전 부품으로부터 인체 내 통신에 의해 몸에 신호를 보내고, 의자 부분으로부터 뇌파를 검출하는 것도 원리적으로 가능하다. 뇌파 신호는, 두피, 또는 대뇌 피질 근방에서 검출하고, 그 근방에서 마이크로컴퓨터에 의해 증폭 및 신호 처리한 후, 무선 송신하면, 배선의 번잡함으로부터 개방되어, 바람직하다.

참고로, 뇌파는 주로 뇌 내의 신경 세포의 활동에 의해 신경 세포의 본체 및 축삭에 생기는 전위차가 다수 중첩된 것으로, 두피에서 검출하는 경우에는, 두개골의 유전율의 비등방성의 영향도 받는다고 알려져 왔다. 신경 세포의 활동은 전부가 완전하게 독립이 아니라, 동기하여 활동하는 경우가 많다. 그 때문에, 비교적 큰 신호로서 검출할 수 있다. 뇌의 장소에 따라 활동 내용이 다르므로, 헬맷에 많은 센서를 부착하면, 센서의 조의 선택의 자유도가 증가하여, 보다 고도의 제어를 행할 수 있다. 그러나, 확실한 제어를 행하기 위해서는, 현재 미해명된 점이 과학적으로 해명되는 대로, 그 지식을 도입하는 것이 바람직할 것이다.

운전자의 뇌파 신호 변동 내지 이상 여부에 대한 판단은 뇌파 신호 비교부(105)에 의하여 수행된다.

뇌파 신호 비교부(105)는 뇌파 검출부(103)로부터 측정된 신호 인식 구간에서의 운전자의 뇌파와 상기 구간에 따라 뇌파 신호 저장부(104)에 미리 설정 및 저장되어 있는 상황별 특정 뇌파(가령, 신호등, 제한속도, 과속 범퍼의 존재 등에 대한 뇌파)를 서로 대비하여 이상징후 여부를 판단하도록 구성된다.

즉, 도 3을 예로 들면, 전방 20미터 앞에 신호등이 설치되어 있다는 데이터를 입수한 경우, 적어도 운전자는 적색신호를 인지해야 하는 범위 내에서 신호등의 색을 확인하여야 하고, 이에 따라 신호등을 보면 신호등과 매치되는 뇌파 신호가 발생하여야 한다. 뇌파 신호 비교부(105)는 뇌파 검출부(103)로부터 측정된 운전자의 뇌파 신호와 뇌파 신호 저장부(104)에 미리 설정 및 저장된 적색신호에 대한 뇌파 신호를 서로 대비하여 매치되는지를 판단한다. 여기서, 매치 여부는 반드시 두 신호가 완전히 동일하여야 함을 의미하는 것은 아니고, 나아가 특정 상황에 대한 특이 신호의 존재 여부만을 매치 여부의 판단기준으로 삼을 수도 있음에 유의하여야 한다.

한편, 대안적으로, 미리 설정 및 저장된 뇌파 신호와의 대비 프로세스 대신에, 단순히 적색신호 인지 범위 내에서 운전자의 뇌파가 변화하는지 여부만을 판단할 수도 있을 것이다. 만약 적색신호 인지 범위 내에서 운전자의 뇌파 신호의 변화가 없다면 운전자는 적색신호 상황에 대하여 인지하지 못한 것으로 판단하고 이에 대한 경보 신호를 운전자에게 피드백할 수도 있다.

뇌파 신호 저장부(104)에는, 선택적으로, 졸음운전시의 뇌파 신호, 음주운전시의 뇌파 신호 등이 저장되어 있을 수도 있다. 졸음운전시의 뇌파 신호 검출을 통한 제어를 예로 들자면, 뇌파들 중 깊은 수면 시에 발생하는 델타(δ)파 및 수면으로 이어지는 과정에서 발생하는 쎄타(θ)파가 검출되는 경우 운전자가 졸음운전을 하는 것으로 판단하고, 차량의 속도를 검출하여 주행중일 경우에 경보를 발생하여 운전자를 깨우는 것이다. 추가적으로, 델타파와 쎄타파의 경우 운전자의 눈 움직임이나 몸 움직임에 의해 발생하는 잡음과 유사하여 발생하는 오동작을 방지하기 위해 깨어 있을 때, 말할 때와 같이 모든 의식적인 활동을 할 때 나타나는 베타(β)파가 검출되는지를 판단하여 베타파가 검출되지 않을 경우 운전자가 졸음운전을 하고 있는 것으로 판단하여 경보를 발생할 수도 있다. 이 경우, 뇌파 신호 검출부(103)는 운전자의 뇌파를 측정하고, 측정된 뇌파를 분석하여 델타파, 쎄타파, 알파(α)파 및 델타파 등의 존재 유무 및 그 크기 정보를 포함하는 뇌파 정보를 제어부를 통하여 뇌파 신호 비교부(105)로 출력한다. 통상 델타파는 0.2~3.99Hz이고, 쎄타파는 4~7.99Hz이고, 알파파는 8~12.99Hz이며, 베타파는 13~29.99Hz이다.

한편, 여유가 있는 용량의 저장부(104)를 가짐으로써, 검출부(103)에 의해 검출하여 신호 처리한 뇌파는, 비교부(105)에서 사용한 후에도 적어도 일부는 소거하지 않고, 저장부에 축적해 가는 것이 바람직하다. 이에 의해, 축적된 뇌파의 가산 평균이나 특징 추출 처리 등의 대표 파형화 처리가 가능해져, 검출의 확실성이나 개인차의 추출의 확실성을 높일 수 있다.

뇌파 신호 비교부(105)에서의 신호 대비 결과는 운전자 경보부(106)로 전달된다. 운전자 경보부(106)는 측정된 운전자의 뇌파와 미리 설정된 특정 뇌파가 상이할 경우 운전자로 하여금 특정 구간에서의 특정 상황을 인식할 수 있도록 하는 신호를 발생시키도록 구성된다.

운전자 경보부(106)는 운전자의 특정 상황에 대한 인식에 도움을 주기 위한 신호 발생부로서, ⅰ) 네비게이션 화면 또는 HUD에 알맞은 경고화면을 제공하는 시각적 신호, ⅱ) 네비게이션, 차량 오디오, 차량충돌방지시스템 자체의 알맞은 경고신호음에 의한 청각적 신호, 그리고, ⅲ) 운전석, 차량 핸들의 진동을 통한 촉각적 신호 등을 제공할 수 있다.

한편, 이상 설명한 기본적인 구성들 이외에도, 부가적/선택적으로, 동 시스템에는 조작우선, 키를 돌리는 등에 의해 차량 탑재 장치가 온으로 되었을 때, 또는, 키 입력에 의해 차량 탑재 장치의 동작 개시가 지시되었을 때에, 뇌파의 상태가 정상인지, 이상인지의 판정을 하도록 구성된 조작 금지 처리부가 추가로 설치될 수도 있다. 조작 금지 처리부는, 신호 검출부로부터의 뇌파 신호를 받아, 비교부를 이용하여 저장부 내에 유지된 뇌파와 비교하고, 이상이 없는지 검출한다. 음주 상태이거나, 졸리거나 하기 쉬운 상태의 경우, 비교부에 의해 뇌파의 주파수 성분이 평상시와 상이하고, 표시 화면의 변화에 대한 반응이 느린 등의 이상이 검출될 수 있다. 한편, 이상 검출은, 저장부 내의 이상시 파형의 기억으로부터 판정하는 것도 가능하지만, 논리 회로에 의한 판정으로 되어 있어도 된다. 이상의 경우는, 조작 금지 처리부는, 안전한 주행 정지, 엔진 정지(동작시키지 않는) 등의 운전 금지 처리로 이행한다. 정상의 경우는, 운전이나, 카 네비게이션 등의 차량 탑재 기기의 조작이 가능하게 된다.

이하, 도 4와 도 5의 순서도에 기초하여 본 발명의 실시예에 의한 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법에 대해서 설명한다.

먼저 실시예 1에 의한 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법은, 위치 정보 수신부에 의하여 차량 네비게이션 시스템으로부터 위치 데이터를 실시간으로 수신하는 단계(S10)로부터 시작된다.

이러한 수신된 위치 데이터에 기초하여 신호 인지 판단부에서 뇌파 신호 대비를 위한 신호 인지가 필요한 구간인지 여부를 판단하게 된다(S20). 만약 사전에 정의된 신호 인지가 필요한 구간에 해당한다고 판단될 경우에는 운전자의 뇌파 신호를 검출하는 단계(S30)로 진행되는 반면, 해당한다고 판단되지 아니할 경우에는 초기 단계로 되돌아 가게 된다(이에 대한 변형예가 후술하는 실시예 2에 나타난다).

사전에 정의된 신호 인지가 필요한 구간에 해당한다고 판단될 경우, 운전자의 뇌파 신호를 검출하는 단계(S30)가 수행되며, 도 4a와 같이, 상기 측정된 운전자의 뇌파와 상기 구간에 따라 미리 설정되어 있는 특정 뇌파를 서로 대비하여 두 신호가 서로 매칭이 되는지 여부를 판단한다(S40). 앞서 설명한 바와 같이, 신호의 매치 여부는 반드시 두 신호가 완전히 동일하여야 함을 의미하는 것은 아니고 기설정된 오차 범위 내에서의 판단 또한 가능하며, 나아가 특정 상황에 대한 특이 신호의 존재 여부만을 매치 여부의 판단기준으로 삼을 수도 있다. 또한, 매칭 여부 판단에 대한 대안으로서, 특정 구간 내에서 운전자의 뇌파가 변화하는지 변화 여부 존재 검출 단계가 수행될 수도 있다(도 4b 참조).

마지막으로, 상기 대비 결과 상기 측정된 운전자의 뇌파와 상기 미리 설정된 특정 뇌파가 상이할 경우 이는 운전자가 특정 구간에서의 특정 상황을 인식하지 못한 것으로 간주되어 상기 운전자로 하여금 상기 구간을 인식할 수 있도록 시각, 청각, 촉각 신호 등의 다양한 경보 신호를 발생시키게 된다(S50). 또한 대안적으로 특정 구간 내에서 운전자의 뇌파가 변화하는지 변화 여부 존재 검출 단계 수행에 의하여 소정 범위 내에서의 뇌파 변화가 없는 경우, 이 또한 운전자가 특정 구간에서의 특정 상황을 인식하지 못한 것으로 간주되어 상기 운전자로 하여금 상기 구간을 인식할 수 있도록 시각, 청각, 촉각 신호 등의 다양한 경보 신호를 발생시키게 된다.

도 5에는 앞서 설명한 도 4의 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법에 대한 변형예가 순서도로 도시되어 있다.

이러한 변형예에 의한 방법은, 신호 인지가 필요한 구간 이외에서의 졸음운전방지를 위한 단계가 추가되었다는 점에서만 도 4에 의한 차량 충돌 방지 방법과 차이가 있다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 신호 인지가 필요한 구간에 필요한 구간으로 판단되지 아니한 경우에도 사전 설정된 일정 기간별 또는 일정 거리별로 반복적으로 운전자의 뇌파 신호를 검출하도록 구성된다(S21).

주기적으로 검출된 운전자 뇌파 신호는 미리 설정 및 저장된 졸음상태의 뇌파 신호와 서로 대비되어, 두 신호가 서로 매칭되는지 또는 수면상태의 뇌파 성분을 포함하는지 등의 방법에 의해 졸음상태 여부를 판단하게 된다(S22).

이러한 대비 결과 상기 측정된 운전자의 뇌파와 상기 미리 설정 저장된 졸음 상태의 뇌파가 매칭될 경우 이는 운전자가 졸음상태에 있는 것으로 간주되어 상기 운전자로 하여금 졸음상태에 있음을 인식시키도록 시각, 청각, 촉각 신호 등의 다양한 경보 신호를 발생시키게 된다(S50).

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 네비게이션 기반 차량 충돌 방지 시스템
101 위치정보 수신부 102 신호 인지 판단부
103 뇌파 신호 검출부 104 뇌파 신호 저장부
105 뇌파 신호 비교부 106 운전자 경보부

Claims (12)

1. 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법으로서,
   차량 내에 탑재된 네비게이션 시스템으로부터 위치 데이터를 수신하는 단계;
   상기 수신된 위치 데이터에 기초하여 신호 인지가 필요한 구간인지 여부를 판단하는 단계;
   상기 신호 인지가 필요한 구간으로 판단될 경우 운전자의 뇌파를 측정하는 단계;
   상기 측정된 운전자의 뇌파와 상기 구간에 따라 미리 설정되어 있는 특정 뇌파를 서로 대비하는 단계; 및
   상기 대비 결과 상기 측정된 운전자의 뇌파와 상기 미리 설정된 특정 뇌파가 상이할 경우 상기 운전자로 하여금 상기 구간에 따른 특정 상황을 인식할 수 있도록 하는 경고 신호를 발생시키는 단계
   를 포함하여 이루어지는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법.
   
2. 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법으로서,
   차량 내에 탑재된 네비게이션 시스템으로부터 위치 데이터를 수신하는 단계;
   상기 수신된 위치 데이터에 기초하여 신호 인지가 필요한 구간인지 여부를 판단하는 단계;
   상기 신호 인지가 필요한 구간으로 판단될 경우 운전자의 뇌파 신호를 측정하는 단계;
   상기 측정된 운전자의 뇌파 신호가 상기 구간에 걸쳐 변화하는지 여부를 판단하는 단계; 및
   상기 뇌파 신호의 변화 판단 결과 상기 측정된 운전자의 뇌파 신호가 변화하지 않을 경우 상기 운전자로 하여금 상기 구간에 따른 특정 상황을 인식할 수 있도록 하는 경고 신호를 발생시키는 단계
   를 포함하여 이루어지는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 신호 인지가 필요한 구간은, 상기 네비게이션 시스템이 안내해 주는 정보에 대응하는 것을 특징으로 하는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 신호 인지가 필요한 구간은, 신호등 구간, 과속단속 카메라 구간, 보행자 주의 구간, 제한속도 구간, 과속범퍼 구간 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 신호 인지가 필요한 구간에 해당하는 것으로 판단되지 아니한 경우, 주기적으로 운전자의 뇌파 신호를 더 측정하고, 상기 측정된 뇌파 신호와 미리 설정 및 저장된 졸음상태의 뇌파 신호를 서로 대비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   주기적으로 측정된 상기 운전자의 뇌파 신호는, 사전 설정된 차량 이동 거리 또는 사전 설정된 차량 주행 시간에 따라 주기적으로 측정되는 것을 특징으로 하는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 방법.
   
7. 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템으로서,
   차량에 탑재된 네비게이션 시스템으로부터 위치 데이터를 받는 위치정보 수신부;
   상기 위치정보 수신부로부터의 위치 데이터에 기초하여 신호 인지가 필요한 구간인지 여부를 판단하는 신호 인지 판단부;
   상기 신호 인지 판단부로부터의 판정 결과에 따라 운전자의 뇌파를 측정하는 뇌파 신호 검출부;
   상기 뇌파 신호 검출부로부터 측정된 운전자의 뇌파와 상기 구간에 따라 미리 설정 및 저장되어 있는 특정 뇌파를 서로 대비하여 뇌파 신호의 이상 여부를 판단하는 뇌파 신호 비교부; 및
   상기 뇌파 신호 비교부에서의 대비 결과 상기 측정된 운전자의 뇌파와 상기 미리 설정된 특정 뇌파가 매치되지 아니할 경우 상기 운전자로 하여금 상기 구간을 인식할 수 있도록 하는 경고 신호를 발생시키는 운전자 경보부
   를 포함하여 이루어지는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템.
   
8. 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템으로서,
   차량에 탑재된 네비게이션 시스템으로부터 위치 데이터를 받는 위치정보 수신부;
   상기 위치정보 수신부로부터의 위치 데이터에 기초하여 신호 인지가 필요한 구간인지 여부를 판단하는 신호 인지 판단부;
   상기 신호 인지 판단부로부터의 판정 결과에 따라 운전자의 뇌파를 측정하는 뇌파 신호 검출부;
   상기 뇌파 신호 검출부로부터 측정된 운전자의 뇌파가 상기 구간에 걸쳐 변화하는지 여부를 판단하는 뇌파 신호 비교부; 및
   상기 뇌파 신호 비교부에서의 판단 결과 상기 측정된 운전자의 뇌파 신호가 변화하지 아니할 경우 상기 운전자로 하여금 상기 구간을 인식할 수 있도록 하는 경고 신호를 발생시키는 운전자 경보부
   를 포함하여 이루어지는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템.
   
9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
   상기 신호 인지가 필요한 구간은, 상기 네비게이션 시스템이 안내해 주는 정보에 대응하는 것을 특징으로 하는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템.
   
10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 신호 인지가 필요한 구간은, 신호등 구간, 과속단속 카메라 구간, 보행자 주의 구간, 제한속도 구간, 과속범퍼 구간 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템.
    
11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 뇌파 신호 검출부는, 상기 신호 인지가 필요한 구간에 해당하는 것으로 판단되지 아니한 경우, 주기적으로 운전자의 뇌파 신호를 더 측정하고, 상기 측정된 뇌파 신호와 상기 뇌파 신호 저장부에 미리 저장된 졸음상태의 뇌파 신호를 서로 대비하는 것을 특징으로 하는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템.
    
12. 제11항에 있어서,
    주기적으로 측정된 상기 운전자 뇌파 신호는, 사전 설정된 차량 이동 거리 또는 사전 설정된 차량 주행 시간에 따라 주기적으로 측정되는 것을 특징으로 하는 네비게이션 정보 기반 차량 충돌 방지 시스템.
    

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