KR101756555B1 - Ｔｏｆ 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

Ｔｏｆ 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 광 빔을 이용하여 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위내에서 도로 노면을 주사하고, 상기 도로 노면에서 반사된 광 빔에 기초하여 상기 도로 노면까지의 각도별 거리데이터를 산출하는 TOF(Time of Flight) 센서부와, 상기 TOF 센서부로부터 각도별 산출된 거리데이터를 분석하여 도로의 노면정보 특징값을 산출하는 노면정보 특징값 산출부와, 도로의 노면정보 특징값과 차량 피치각을 대응시키는 매핑테이블을 저장하는 저장부와, 상기 노면정보 특징값 산출부로부터 산출된 노면정보 특징값을 제공받아 상기 저장부에 미리 저장된 매핑테이블을 참조하여 상기 노면정보 특징값 산출부로부터 산출된 노면정보 특징값에 대응되는 차량 피치각을 검색한 후, 상기 검색된 차량 피치각을 현재 차량 피치각으로 산출하는 차량 피치각 산출부를 포함함으로써, 차량의 피치각을 구조적으로 경제적인 시스템으로 산출할 수 있으며, 향하는 노면대비 피치각을 보다 정확하게 산출할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＴＯＦ 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DETECTING OF VEHICLE PITCH ANGLE USING TIME OF FLIGHT SENSOR AND METHOD THEROF}
본 발명은 TOF(Time of Flight) 센서를 이용하여 차량의 피치각을 검출하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 차량은 야간 주행 시 주행 방향의 사물을 잘 보고, 다른 차량이나 보행자에게 차량의 주행 상태를 알리기 위한 용도로 등화장치를 구비한다.
이러한 차량의 등화장치는 크게 조명등, 신호등 및 표시등으로 구분할 수 있다. 상기 조명등은 전조등(head lamp), 후진등(backup lamp), 안개등(fog lamp), 실내등(room lamp) 등으로 나눌 수 있으며, 신호등은 제동등(brake lamp), 방향지시등(turn signal lamp), 비상등(emergency lamp) 등으로 나눌 수 있고, 표시등은 차폭등(side lamp), 차고등(height lamp), 미등(tail lamp), 번호판등(license plate lamp), 주차등(parking lamp) 등으로 나눌 수 있다.
여기서, 상기 전조등이라고도 하는 헤드 램프(head lamp)는 차량이 진행하는 전방의 진로를 비추는 조명등으로서, 야간에 전방 100m의 거리에 있는 도로상의 장애물을 확인할 수 있는 밝기를 필요로 한다.
이러한 헤드 램프의 규격은 국가마다 기준이 다르게 설정되어 있으며, 특히 좌측 운전인가 우측 운전인가에 따라서 헤드 램프 빔의 조사 방향이 다르게 설정된다.
차량용 헤드 램프는 일반적으로 대상물을 보기 위한 조명기능과, 다른 차량이나 기타 도로 이용자에게 자기 차량의 주행 상태를 알리는 위한 지시, 신호 및 경고 기능 등으로 사용된다.
종래의 차량용 헤드 램프는 도로 환경 및 차량 상태 등 주행 상태에 따라서 조사 방향을 자동으로 조절할 수 있어, 운전자에게 유리한 시인성을 제공하고자 하는 시도에 의해 도입되었다.
헤드 램프의 상하 구동 시스템은 높이감지 센서 즉, 차고 센서를 장착하여 차량의 기울기를 감지함으로써 헤드 램프의 상하 각도를 제어한다. 헤드 램프에는 상하 구동을 위해 전방 및 후방에 배치되는 차고 센서, 전자제어유닛(Electronic Control Unit, ECU) 및 상하구동 엑추에이터가 구비될 수 있다. 이러한 경우, 헤드 램프에 다수의 고가 센서가 구비되어 비용이 상승하고 중량이 증가하는 문제점이 있다.
그리고, 전자제어유닛(ECU) 혹은 차고 센서의 고장으로 인한 부품 교체 시 추가적으로 헤드 램프 및 높이감지 센서의 보정 과정이 필요하다는 점에서 한계가 있다. 즉, 기존 차량의 피치각을 검출하는 장치인 차고 센서의 경우, 차량의 피치각 검출에 정확도의 한계가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 TOF(Time of Flight) 센서를 이용하여 노면 정보를 인식한 후, 미리 설정된 노면정보 특징값-차량 피치각 매핑테이블을 이용하여 차량의 피치각을 산출함으로써, 차량의 피치각을 구조적으로 경제적인 시스템으로 산출할 수 있으며, 향하는 노면대비 피치각을 보다 정확하게 산출할 수 있도록 한 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 광 빔을 이용하여 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위내에서 도로 노면을 주사하고, 상기 도로 노면에서 반사된 광 빔에 기초하여 상기 도로 노면까지의 각도별 거리데이터를 산출하는 TOF(Time of Flight) 센서부; 상기 TOF 센서부로부터 각도별 산출된 거리데이터를 분석하여 도로의 노면정보 특징값을 산출하는 노면정보 특징값 산출부; 도로의 노면정보 특징값과 차량 피치각을 대응시키는 매핑테이블을 저장하는 저장부; 및 상기 노면정보 특징값 산출부로부터 산출된 노면정보 특징값을 제공받아 상기 저장부에 미리 저장된 매핑테이블을 참조하여 상기 노면정보 특징값 산출부로부터 산출된 노면정보 특징값에 대응되는 차량 피치각을 검색한 후, 상기 검색된 차량 피치각을 현재 차량 피치각으로 산출하는 차량 피치각 산출부를 포함하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치를 제공하는 것이다.
여기서, 상기 TOF 센서부는, 그 중심선이 차량의 각도와 평행을 이루도록 구비됨이 바람직하다.
바람직하게, 상기 TOF 센서부는, 짧은 펄스의 광 빔을 발생하는 펄스 레이저와, 상기 광 빔을 팬 빔으로 변환하여 조사하는 팬 빔 생성소자를 구비한 송신기; 및 상기 광 빔과 상기 팬 빔이 상기 도로 노면에 조사되어 후방산란 및 반사를 겪은 반사 빔을 수신하고, 상기 광 빔과 상기 반사 빔간의 수신 시간차를 이용하여 TOF(Time of Flight)를 산출하는 수신기를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 TOF 센서부는, 빛을 광원으로 하여 물체와의 거리를 측정하는 라이더 센서(Lidar Sensor)를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 노면정보 특징값 산출부는, 상기 TOF 센서부로부터 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위내 각 단위각도에서 산출된 거리데이터들의 평균 거리값을 연산하고, 각 거리데이터의 합을 통해 노면정보 특징값을 산출할 수 있다.
바람직하게, 상기 저장부는, 차량의 각도에 따라 실험에 의하여 상기 노면정보 특징값 산출부로부터 산출된 노면정보 특징값과 해당 차량 피치각이 일대일로 대응되어 매핑된 매핑테이블을 생성하고 이를 저장할 수 있다.
바람직하게, 상기 특정각도 범위는, 차량과 평행하게 설치된 TOF 센서부의 중심선을 기준으로 하측 방향으로 10도에서 20도까지의 범위로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제2 측면은, TOF(Time of Flight) 센서부, 노면정보 특징값 산출부, 저장부 및 차량 피치각 산출부를 포함하는 장치를 이용하여 차량 피치각을 검출하는 방법으로서, (a) 상기 저장부에 도로의 노면정보 특징값과 차량 피치각을 대응시키는 매핑테이블을 저장하는 단계; (b) 상기 TOF 센서부를 통해 광 빔을 이용하여 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위내에서 도로 노면을 주사하고, 상기 도로 노면에서 반사된 광 빔에 기초하여 상기 도로 노면까지의 각도별 거리데이터를 산출하는 단계; (c) 상기 노면정보 특징값 산출부를 통해 상기 단계(b)에서 산출된 각도별 거리데이터를 분석하여 도로의 노면정보 특징값을 산출하는 단계; 및 (d) 상기 차량 피치각 산출부를 통해 상기 단계(a)에서 저장된 매핑테이블을 참조하여 상기 단계(c)에서 산출된 노면정보 특징값에 대응되는 차량 피치각을 검색한 후, 상기 검색된 차량 피치각을 현재 차량 피치각으로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법을 제공하는 것이다.
여기서, 상기 TOF 센서부의 중심선이 차량의 각도와 평행을 이루도록 설치함이 바람직하다.
바람직하게, 상기 TOF 센서부는, 빛을 광원으로 하여 물체와의 거리를 측정하는 라이더 센서(Lidar Sensor)를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 단계(c)에서, 상기 노면정보 특징값 산출부는, 상기 TOF 센서부로부터 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위내 각 단위각도에서 산출된 거리데이터들의 평균 거리값을 연산하고, 각 거리데이터의 합을 통해 노면정보 특징값을 산출할 수 있다.
바람직하게, 상기 단계(a)에서, 상기 저장부는, 차량의 각도에 따라 실험에 의하여 상기 노면정보 특징값 산출부로부터 산출된 노면정보 특징값과 해당 차량 피치각이 일대일로 대응되어 매핑된 매핑테이블을 생성하고 이를 저장할 수 있다.
바람직하게, 상기 단계(b)에서, 상기 특정각도 범위는, 차량과 평행하게 설치된 TOF 센서부의 중심선을 기준으로 하측 방향으로 10도에서 20도까지의 범위로 이루어질 수 있다.
본 발명의 제3 측면은, 상술한 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법을 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명에 따른 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법은 컴퓨터로 판독할 수 있는 기록매체에 컴퓨터로 판독할 수 있는 코드로 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 롬(ROM), 램(RAM), 시디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 하드디스크, 플로피 디스크, 이동식 저장장치, 비휘발성 메모리(Flash Memory), 광 데이터 저장장치 등이 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치 및 그 방법에 따르면, TOF(Time of Flight) 센서를 이용하여 노면 정보를 인식한 후, 미리 설정된 노면정보 특징값-차량 피치각 매핑테이블을 이용하여 차량의 피치각을 산출함으로써, 차량의 피치각을 구조적으로 경제적인 시스템으로 산출할 수 있으며, 향하는 노면대비 피치각을 보다 정확하게 산출할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법을 설명하기 위한 전체적인 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 TOF 센서의 조사 범위를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 TOF 센서의 조사각도에 따른 거리데이터들을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 TOF 센서의 조사각도에 따른 거리데이터에 대한 근사 그래프와 특징값 산출을 설명하기 위한 도면이다.도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 TOF 센서의 조사각도에 따른 특징값과 매핑테이블을 이용하여 차량 피치각을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능들을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
먼저, 본 발명은 차량의 피치각이 기울어지면 노면대비 TOF(Time of Flight) 센서의 방향각도 기울어지게 되고, 노면의 정보가 각도에 따라 다르게 입력되는 특징을 이용하여, TOF 센서의 출력 데이터로 차량의 피치각을 추정하는 기술이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치를 설명하기 위한 전체적인 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치는 크게, TOF 센서부(100), 노면정보 특징값 산출부(200), 저장부(300) 및 차량 피치각 산출부(400) 등을 포함하여 이루어진다.
여기서, TOF 센서부(100)는 차량의 전방에 설치되며, 광 빔을 이용하여 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위내에서 도로 노면을 주사하고, 상기 도로 노면에서 반사된 광 빔에 기초하여 상기 도로 노면까지의 각도별 거리데이터를 산출하는 기능을 수행한다.
이러한 TOF 센서부(100)는 짧은 펄스의 광 빔을 발생하는 펄스 레이저(110)와, 상기 광 빔을 팬 빔으로 변환하여 조사하는 팬 빔 생성소자를 구비한 송신기(120)와, 상기 광 빔과 상기 팬 빔이 상기 도로 노면에 조사되어 후방산란 및 반사를 겪은 반사 빔을 수신하고, 상기 광 빔과 상기 반사 빔간의 수신 시간차를 이용하여 TOF(Time of Flight)를 산출하는 수신기(130)를 포함함이 바람직하다.
또한, TOF 센서부(100)의 중심선이 차량의 각도와 평행을 이루도록 구비됨이 바람직하며, TOF 센서부(100)의 중심선이 차량의 각도와 평행을 이루도록 하였을 때 상/하 방향으로 특정각도 범위의 TOF 정보를 이용하여 각도별 거리를 알 수 있는 센서로서, 빛을 광원으로 하여 물체와의 거리를 측정하는 라이더 센서(Lidar Sensor) 또는 레이더 센서(Radar Sensor) 등을 포함함이 바람직하다.
한편, 상기 특정각도 범위는 차량과 평행하게 설치된 TOF 센서부(100)의 중심선을 기준으로 하측 방향으로 10도에서 20도까지의 범위로 이루어짐이 바람직하다.
노면정보 특징값 산출부(200)는 TOF 센서부(100)로부터 각도별 산출된 거리데이터를 분석하여 도로의 노면정보 특징값을 산출하는 기능을 수행한다.
이러한 노면정보 특징값 산출부(200)는 TOF 센서부(100)로부터 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위(바람직하게, 약 10도 내지 20도 정도)내 각 단위각도에서 산출된 거리데이터들의 평균 거리값을 연산하고, 각 거리데이터의 합을 통해 전반적으로 거리값의 크기를 가늠하는 노면정보 특징값을 산출할 수 있다.
저장부(300)는 도로의 노면정보 특징값과 차량 피치각을 대응시키는 매핑테이블(Mapping Table)을 저장하는 기능을 수행한다.
이러한 저장부(300)는 차량의 각도에 따라 여러 번의 실험에 의하여 노면정보 특징값 산출부(200)로부터 산출된 노면정보 특징값과 해당 차량 피치각이 일대일로 대응되어 매핑(mapping)된 매핑테이블을 생성하고 이를 저장함이 바람직하다.
차량 피치각 산출부(400)는 노면정보 특징값 산출부(200)로부터 산출된 노면정보 특징값을 제공받아 저장부(300)에 미리 저장된 매핑테이블을 참조하여 노면정보 특징값 산출부(200)로부터 산출된 노면정보 특징값에 대응되는 차량 피치각을 검색한 후, 상기 검색된 차량 피치각을 현재 차량 피치각으로 산출하는 기능을 수행한다.
전술한 바와 같이 차량 피치각 산출부(400)로부터 산출된 차량의 피치각은 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 헤드 램프의 레벨링 장치에 활용되거나, 차량이 출발 시에 밀리는 것을 방지하기 위해서 노면의 경사각 산출에 활용될 수 있다. 또한, 차량의 피치각은 내비게이션의 주행 경로 판단, 차량의 자세제어, 차량의 연비개선 및 차량의 실시간 에너지 소모량 검출 등의 목적으로도 사용될 수 있다.
이하에는 본 발명의 일 실시예에 따른 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치방법을 설명하기 위한 전체적인 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 적용된 TOF 센서의 조사 범위를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 적용된 TOF 센서의 조사각도에 따른 거리데이터들을 나타낸 그래프이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 적용된 TOF 센서의 조사각도에 따른 거리데이터에 대한 근사 그래프와 특징값 산출을 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 적용된 TOF 센서의 조사각도에 따른 특징값과 매핑테이블을 이용하여 차량 피치각을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법은, 먼저, 저장부(300)에 도로의 노면정보 특징값과 차량 피치각을 대응시키는 매핑테이블을 저장한다(S100). 특징값은 수집된 거리데이터군의 거리 대소를 나타낼 수 있는 값이며, 실시의 예로 특정구간의 근사 그래프의 면적을 특징값으로 두는 방법을 이용할 수 있다.
이때, 상기 단계 S100에서, 저장부(300)는 차량의 각도에 따라 여러 번의 실험에 의하여 노면정보 특징값 산출부(200)로부터 산출된 노면정보 특징값과 해당 차량 피치각이 일대일로 대응되어 매핑된 매핑테이블을 생성하고 이를 저장함이 바람직하다.
즉, TOF 센서부(100)를 통해 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향으로 a1 각도(바람직하게, 약 10도 정도)에서 a2 각도(바람직하게, 약 20도 정도)까지로의 거리값을 갖는 노면정보를 인식하고, 조사각도에 따른 거리 데이터들을 신뢰할 수 있을 만큼 수집한다(도 3 및 도 4 참조).
그런 다음, 노면정보 특징값 산출부(200)를 통해 TOF 센서부(100)로부터 수집한 노면정보의 분포가 기준보다 멀게 측정되었는지 가깝게 측정되었는지 판단할 수 있는 노면정보 특징값을 도출한다. 이에 대한 데이터의 분석 방법에 한계를 두지 않는다.
예를 들어, 약 10도에서 20도 내에서 단위각도 범위안에서 거리 데이터들의 평균을 내고, 각 거리 데이터의 합을 통해 전반적으로 거리값의 크기를 가늠하는 노면정보 특징값을 산출한다(도 5 참조). 한편, 각도에 따라 이론상의 "TOF 센서의 장착높이*1/tan(센서 제어각+차량 피치각)"을 통해 구할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 차량의 각도에 따라 실험하는 방법으로 노면정보 특징값과 차량 피치각을 매핑하는 테이블을 작성하여 저장부(300)에 저장해 둔다.
이후에, TOF 센서부(100)를 통해 광 빔을 이용하여 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위내에서 도로 노면을 주사하고, 상기 도로 노면에서 반사된 광 빔에 기초하여 상기 도로 노면까지의 각도별 거리데이터를 산출한다(S200).
이때, TOF 센서부(100)의 중심선이 차량의 각도와 평행을 이루도록 설치함이 바람직하며, TOF 센서부(100)는 빛을 광원으로 하여 물체와의 거리를 측정하는 라이더 센서(Lidar Sensor) 또는 레이더 센서(Radar Sensor) 등을 포함함이 바람직하다.
한편, 상기 단계 S200에서, 상기 특정각도 범위는 차량과 평행하게 설치된 TOF 센서부(100)의 중심선을 기준으로 하측 방향으로 10도에서 20도까지의 범위로 이루어짐이 바람직하다.
그런 다음, 노면정보 특징값 산출부(200)를 통해 상기 단계 S200에서 산출된 각도별 거리데이터를 분석하여 도로의 노면정보 특징값을 산출한다(S300).
이때, 상기 단계 S300에서, 노면정보 특징값 산출부(300)는 TOF 센서부(100)로부터 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위(바람직하게, 약 10도 내지 20도 정도)내 각 단위각도에서 산출된 거리데이터들의 평균 거리값을 연산하고, 각 거리데이터의 합을 통해 노면정보 특징값을 산출할 수 있다.
다음으로, 차량 피치각 산출부(400)를 통해 상기 단계 S100에서 저장된 매핑테이블을 참조하여 상기 단계 S300에서 산출된 노면정보 특징값에 대응되는 차량 피치각을 검색한 후, 상기 검색된 차량 피치각을 현재 차량 피치각으로 산출한다(S400).
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 롬(ROM), 램(RAM), 시디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 이동식 저장장치, 비휘발성 메모리(Flash Memory), 광 데이터 저장장치 등이 있다.
또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치 및 그 방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.
100 : TOF 센서부,
200 : 노면정보 특징값 산출부,
300 : 저장부,
400 : 차량 피치각 산출부

Claims (13)

  1. 광 빔을 이용하여 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위내에서 도로 노면을 주사하고, 상기 도로 노면에서 반사된 광 빔에 기초하여 상기 도로 노면까지의 각도별 거리데이터를 산출하는 TOF(Time of Flight) 센서부;
    상기 TOF 센서부로부터 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위내 각 단위각도에서 산출된 거리데이터들의 평균 거리값을 연산하고, 각 거리데이터의 합을 통해 노면정보 특징값을 산출하는 노면정보 특징값 산출부;
    도로의 노면정보 특징값과 차량 피치각을 대응시키는 매핑테이블을 저장하는 저장부; 및
    상기 노면정보 특징값 산출부로부터 산출된 노면정보 특징값을 제공받아 상기 저장부에 미리 저장된 매핑테이블을 참조하여 상기 노면정보 특징값 산출부로부터 산출된 노면정보 특징값에 대응되는 차량 피치각을 검색한 후, 상기 검색된 차량 피치각을 현재 차량 피치각으로 산출하는 차량 피치각 산출부를 포함하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 TOF 센서부는, 그 중심선이 차량의 각도와 평행을 이루도록 구비되는 것을 특징으로 하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 TOF 센서부는,
    짧은 펄스의 광 빔을 발생하는 펄스 레이저와, 상기 광 빔을 팬 빔으로 변환하여 조사하는 팬 빔 생성소자를 구비한 송신기; 및
    상기 광 빔과 상기 팬 빔이 상기 도로 노면에 조사되어 후방산란 및 반사를 겪은 반사 빔을 수신하고, 상기 광 빔과 상기 반사 빔간의 수신 시간차를 이용하여 TOF(Time of Flight)를 산출하는 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 TOF 센서부는, 빛을 광원으로 하여 물체와의 거리를 측정하는 라이더 센서(Lidar Sensor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치.
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 저장부는, 차량의 각도에 따라 실험에 의하여 상기 노면정보 특징값 산출부로부터 산출된 노면정보 특징값과 해당 차량 피치각이 일대일로 대응되어 매핑된 매핑테이블을 생성하고 이를 저장하는 것을 특징으로 하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 특정각도 범위는, 차량과 평행하게 설치된 TOF 센서부의 중심선을 기준으로 하측 방향으로 10도에서 20도까지의 범위로 이루어진 것을 특징으로 하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 장치.
  8. TOF(Time of Flight) 센서부, 노면정보 특징값 산출부, 저장부 및 차량 피치각 산출부를 포함하는 장치를 이용하여 차량 피치각을 검출하는 방법으로서,
    (a) 상기 저장부에 도로의 노면정보 특징값과 차량 피치각을 대응시키는 매핑테이블을 저장하는 단계;
    (b) 상기 TOF 센서부를 통해 광 빔을 이용하여 차량과 평행한 선을 기준으로 하측 방향의 특정각도 범위내에서 각 단위각도에 따라 도로 노면을 주사하고, 상기 도로 노면에서 반사된 광 빔에 기초하여 상기 도로 노면까지의 각도별 거리데이터를 산출하는 단계;
    (c) 상기 노면정보 특징값 산출부를 통해 상기 단계(b)에서 산출된 각도별 거리데이터들의 평균 거리값을 연산하고, 각 거리데이터의 합을 통해 노면정보 특징값을 산출하는 단계; 및
    (d) 상기 차량 피치각 산출부를 통해 상기 단계(a)에서 저장된 매핑테이블을 참조하여 상기 단계(c)에서 산출된 노면정보 특징값에 대응되는 차량 피치각을 검색한 후, 상기 검색된 차량 피치각을 현재 차량 피치각으로 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 TOF 센서부의 중심선이 차량의 각도와 평행을 이루도록 설치하는 것을 특징으로 하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 TOF 센서부는, 빛을 광원으로 하여 물체와의 거리를 측정하는 라이더 센서(Lidar Sensor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법.
  11. 삭제
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 단계(a)에서, 상기 저장부는, 차량의 각도에 따라 실험에 의하여 상기 노면정보 특징값 산출부로부터 산출된 노면정보 특징값과 해당 차량 피치각이 일대일로 대응되어 매핑된 매핑테이블을 생성하고 이를 저장하는 것을 특징으로 하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 단계(b)에서, 상기 특정각도 범위는, 차량과 평행하게 설치된 TOF 센서부의 중심선을 기준으로 하측 방향으로 10도에서 20도까지의 범위로 이루어진 것을 특징으로 하는 TOF 센서를 이용한 차량 피치각 검출 방법.
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