KR101798521B1 - 차량용 생체신호 센서 고장 진단 방법 및 장치 - Google Patents

차량용 생체신호 센서 고장 진단 방법 및 장치 Download PDF

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신이치 쿠로야나기
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Abstract

차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법은 착석 센서로부터 입력되는 신호에 대응하여 생체 신호 센서를 통해 제1 생체 신호를 측정하는 단계, 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하여 생체 신호 센서를 통해 제2 생체 신호를 측정하는 단계, 및 제2 생체 신호가 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호를 포함하는 지에 따라 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 단계를 포함한다.

Description

차량용 생체신호 센서 고장 진단 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD OF TROUBLE SHOOTING FOR BIG-SIGNAL SENSOR IN VEHCILE}
본 발명은 차량용 생체신호 센서 고장 진단 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전자 또는 사용자의 생체 신호를 감지하기 위해 차량에 탑재된 센서의 고장 여부를 판단하여 동작 신뢰성을 높일 수 있는 방법과 장치에 관한 것이다.
자동차는 운전자에게 보다 편안하고 안전한 주행환경을 제공하기 위해 개발되어왔다. 예를 들면, 차량을 운행하는 운전자가 장시간 운전을 하였거나 피로로 인하여 순간적으로 조는 경우라든가 고속도로 등을 운행할 경우에도 단조로움으로 인하여 조는 경우가 빈번하게 발생하여 불의의 사고로 인명피해 및 물적 손실을 가져오게 된다. 따라서, 운전자는 항상 전방시야를 일정거리 이상 확보한 상태로 차선을 변경하거나 좌우회전을 하기 위해 후방의 교통상황 등 운전자가 차량을 운행하는 과정에서 주변상황에 대체하여 운행하게 되므로 피로감이 가중되고 순간적으로 졸게 되는 경우가 발생하게 된다. 차량을 운행하는 과정에서 운행중인 차량의 운전자의 맥박수를 감지하고, 이 맥박수와 운전자의 평균 맥박횟수를 비교하며, 비교된 맥박수의 차이를 검출하여 검출된 신호에 의해 경고음을 송출시켜 운전자가 졸음 운전하게 하는 방법과 장치들이 제안되고 있다.
한편, 건강과 신체에 대한 관심이 증가하면서 실시간으로 건강을 확인할 수 있는 기술에 대한 관심이 매우 증가하고 있다. 실시간으로 건강을 확인하기 위해 생체신호를 이용할 수 있다. 생체신호 처리기술은 생체신호처리에 의한 인터페이스 기술이나 생체신호를 이용한 모니터링 기술로도 개발되고 있다. 생체신호 인터페이스 기술은 주로 생체신호를 추출하고, 추출한 생체신호를 이용하여 의료기기의 작동을 제어하기 위한 명령어를 생성하는 기술을 의미한다. 생체신호를 이용한 모니터링 기술은 생체신호의 특징을 추출함으로써 신체의 질병을 판단하거나 심리적인 상태를 판단하는 기술을 의미한다. 최근 자동차의 운전대를 이용하여 운전자의 혈압을 측정하는 기술이 제안되어, 자동차를 매일 운전하는 사람이라면 운전대를 잡고 있는 것 만으로 매일 혈압을 측정하고 관리할 수 있는 방법이 생겼다.
KR 10-2007-0059206 A
본 발명은 차량에 탑재된 생체신호 센서의 고장 여부를 진단할 수 있는 방법을 제공하여 운전자 또는 사용자에게 신뢰성 높은 감지 결과를 전달할 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 주행 중 차량에 탑재된 생체신호 센서의 고장 여부를 판단하여 고장일 경우 운전자 또는 사용자가 불필요하게 주의를 분산시키는 것을 방지함으로써 주행 안전을 도모할 수 있는 장치와 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법은 착석 감지 신호에 대응하여 생체 신호 센서를 통해 제1 생체 신호를 측정하는 단계; 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하여 상기 생체 신호 센서를 통해 제2 생체 신호를 측정하는 단계; 및 상기 제2 생체 신호가 상기 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호를 포함하는 지에 따라 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법은 상기 차량의 엔진이 시동되면, 상기 제3 생체 신호를 측정하는 단계; 및 상기 제3 생체 신호에 상기 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호가 포함되는 지에 따라 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력은 스티어링 휠의 변화, 페달의 변화, 레버의 변화 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력은 상기 차량의 엔진이 시동된 후에 발생한 것일 수 있다.
또한, 상기 생체 신호 센서는 맥박 센서를 포함하고, 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호는 맥박 감지 신호를 포함할 수 있다.
또한, 상기 맥박 센서는 비접촉 방식의 도플러(Doppler) 맥박 센서일 수 있다.
또한, 상기 임계 범위를 벗어나는 신호는 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 따른 잡음을 포함할 수 있다.
또한, 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 단계는 상기 제2 생체 신호 및 상기 제3 생체 신호 중 적어도 하나를 분석하여 상기 임계 범위 내 결과를 출력하는 단계; 상기 임계 범위를 벗어나는 신호가 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하는지 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 대응하여 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법은 상기 생체 신호 센서가 고장으로 판단되면, 상기 생체 신호 센서의 동작을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 응용 프로그램은 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 전술한 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 전술한 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법이 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치는 착석 감지 신호에 대응하여 생체 신호 센서를 통해 측정된 제1 생체 신호와 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하여 상기 생체 신호 센서를 통해 측정된 제2 생체 신호를 수신하는 수신부; 및 상기 제2 생체 신호가 상기 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호를 포함하는 지에 따라 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 판단부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수신부는 상기 차량의 엔진이 시동되면 상기 제3 생체 신호를 수신하고, 상기 판단부는 상기 제3 생체 신호에 상기 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호가 포함되는 지에 따라 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단할 수 있다.
또한, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치는 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력을 수신하는 외부신호 입력부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 외부신호 입력부로 입력되는 외부신호는 스티어링 휠의 변화, 페달의 변화, 레버의 변화 중 적어도 하나에 의해 발생할 수 있다.
또한, 상기 외부신호는 상기 차량의 엔진이 시동된 후에 일어난 것일 수 있다.
또한, 상기 생체 신호 센서는 맥박 센서를 포함하고, 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호는 맥박 감지 신호를 포함할 수 있다.
또한, 상기 맥박 센서는 비접촉 방식의 도플러(Doppler) 맥박 센서일 수 있다.
또한, 상기 임계 범위를 벗어나는 신호는 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 따른 잡음을 포함할 수 있다.
또한, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치는 상기 제2 생체 신호 및 상기 제3 생체 신호 중 적어도 하나를 분석하여 상기 임계 범위 내 결과를 출력하는 연산부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 판단부는 상기 임계 범위를 벗어나는 신호가 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하는지 판단하고, 상기 판단 결과에 대응하여 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 결정할 수 있다.
또한, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치는 상기 생체 신호 센서가 고장으로 판단되면, 상기 생체 신호 센서의 동작을 정지시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 생체 신호 센서의 동작을 제어하며, 상기 생체 신호 센서가 주기적으로 생체 신호를 측정한 후 상기 수신부로 출력하도록 할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 비접촉 방식으로 사용자 또는 운전자의 맥박을 감지할 수 있는 생체신호 센서의 고장 여부를 빠르게 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량에 탑재된 생체신호 센서의 고장 여부를 확인하여, 사용자 또는 운전자에게 잘못된 정보가 전달되는 경우 건강상태에 대한 오진 및 정상적인 운전을 방해하는 경우를 방지할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시예로 구성될 수 있다.
도1은 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법을 설명한다.
도2는 차량용 생체 신호 센서의 감지 신호를 설명한다.
도3은 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단을 위한 외부 신호를 설명한다.
도4는 차량용 생체 신호 센서의 제1 고장 진단 방법을 설명한다.
도5는 차량용 생체 신호 센서의 제2 고장 진단 방법을 설명한다.
도6은 차량용 생체 신호 센서가 정상 동작하는 경우를 설명한다.
도7은 차량용 생체 신호 센서가 오동작하는 경우를 설명한다.
도8은 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치를 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예들이 적용되는 장치 및 다양한 방법들에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
실시예의 설명에 있어서, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되거나 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 배치되어 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
도1은 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법은 착석 감지 신호에 대응하여 생체 신호 센서를 통해 제1 생체 신호를 측정하는 단계(12), 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하여 생체 신호 센서를 통해 제2 생체 신호를 측정하는 단계(14), 및 제2 생체 신호가 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호를 포함하는 지에 따라 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 단계(16)를 포함할 수 있다.
생체 신호 센서는 기 설정된 방법에 의해 사용자 또는 운전자의 생체 신호를 측정할 수 있다. 하지만, 주행 중이거나 차량에 탑승한 사용자 또는 운전자는 차량 내 인터페이스를 조작하는 과정에서 움직임(동작)을 발생시키고, 사용자 또는 운전자의 움직임은 잡음을 발생시킨다. 생체 신호 센서는 생체 신호뿐만 아니라 잡음도 수신할 수 있다. 사용자 또는 운전자의 특정한 움직임에 의해 발생되는 잡음이 수신되는 경우, 생체 신호 센서는 정상적으로 동작한다고 판단할 수 있다. 만약 생체 신호 센서가 사용자 또는 운전자의 특정한 움직임에 의한 잡음을 수신하지 못한다면, 생체 신호 센서가 정상적으로 동작한다고 판단하기 어렵다. 따라서, 사용자 또는 운전자의 특정한 움직임에 대응하는 잡음을 수신할 수 있는지에 따라 생체 신호 센서의 고장 여부를 진단할 수 있다.
제1 생체 신호는 착석 감지 신호에 대응하여 측정될 수 있다. 사용자 또는 운전자가 좌석에 앉은 상태를 감지할 수 있는 착석 센서 등에 의해 착석 감지 신호가 발생할 수 있다. 사용자 또는 운전자가 착석하면, 생체 신호 센서가 제1 생체 신호를 측정할 수 있다. 제1 생체 신호를 측정할 때의 사용자 또는 운전자의 환경은 잡음이 비교적 적을 수 있다. 이러한 상황에서 측정된 제1 생체 신호는 임계 범위를 설정하는 데 사용될 수 있다.
차량 내 인터페이스를 통한 입력은 스티어링 휠의 변화, 페달의 변화, 레버의 변화 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 사용자 또는 운전자의 움직임은 언제든 발생할 수 있다. 하지만, 차량 내 인터페이스를 통한 입력이 발생한 경우 차량이 사용자 또는 운전자의 움직임을 인지하는 데에 용이하다. 사용자 또는 운전자가 스티어링 휠을 조작하거나, 가속 페달 또는 브레이크 페달 등을 조작하거나, 차량 내 레버를 조작하는 경우, 사용자 또는 운전자는 조작을 위한 움직임을 발생시키고 차량은 사용자 또는 운전자의 조작에 대응하는 입력을 감지할 수 있다.
차량 내 인터페이스를 통한 입력은 차량의 엔진이 시동된 후에 일어난 것일 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 차량의 전장 장치가 동작하는 상태에서는 사용자 또는 운전자의 인터페이스 조작을 감지할 수 있다.
도시되지 않았지만, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법은 차량의 엔진이 시동되면 제3 생체 신호를 측정하는 단계, 및 제3 생체 신호에 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호가 포함되는 지에 따라 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 차량의 엔진이 시동되면, 소음, 진동 등의 잡음이 발생할 수 있다. 사용자 또는 운전자의 움직임과 같이 차량의 엔진이 시동되는 것을 이용하여 생체 신호 센서의 고장 여부를 진단할 수 있다.
또한, 생체 신호 센서는 맥박 센서를 포함하고, 제1 생체 신호 및 제2 생체 신호는 맥박 감지 신호를 포함할 수 있다. 또한, 맥박 센서는 비접촉 방식의 도플러(Doppler) 맥박 센서일 수 있다. 도플러 맥박 센서 외에도 여러 생체 신호 센서를 차량에 탑재할 수 있으며, 차량에 탑재된 생체 신호 센서는 다양할 수 있다. 생체 신호 센서인 도플러 맥박 센서를 통해 수신되지만 임계 범위를 벗어나는 신호는 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 따른 잡음을 포함할 수 있다. 예를 들면, 차량에 탑재되는 도플러 맥박감지 센서는 운전자의 인체에 전파를 송신, 맥박성분에 비례하는 도플러 변화량에 대한 수신신호를 처리/분석하여 맥박수를 감지하는 센서이다. 이러한 센서의 경우 전파 송수신 기능에 고장이 발생하여 도플러 변화량이 발생하지 않으면 잘못된 맥박값을 지속적으로 출력할 수 있다.
도시되지 않았지만, 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 단계(16)는 제2 생체 신호를 분석하여 임계 범위 내 결과를 출력하는 단계, 임계 범위를 벗어나는 신호가 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하는지 판단하는 단계, 및 판단 결과에 대응하여 생체 신호 센서의 고장 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 제3 생체 신호도 제2 생체 신호와 마찬가지로 사용될 수 있다.
예를 들면, 제1 생체 신호는 운전자 또는 사용자가 차량을 사용하는 동안 잡음 발생이 적은 환경에서 측정될 수 있는 신호인 반면, 제2 생체 신호 및 제3 생체 신호는 차량의 엔진이 동작하거나 사용자 또는 운전자가 인터페이스를 조작하는 등의 특정한 이벤트에 대응하여 발생된 잡음이 같이 수신될 수 있는 신호이다. 따라서, 제1 생체 신호를 이용하여 생체 신호의 임계 범위를 설정한 후, 임계 범위를 벗어나는 잡음을 포함할 수 있는 제2 생체 신호 또는 제3 생체 신호를 이용하여 생체 신호 센서의 고장 여부를 진단할 수 있다.
또한, 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단한 후, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법은 생체 신호 센서가 고장으로 판단되면 생체 신호 센서의 동작을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 생체 신호 센서가 정상적으로 동작하지 않는다고 판단되면, 생체 신호 센서의 측정 결과를 출력하지 않는 것이 운전자 또는 사용자의 주행 안전을 위해 더욱 이로울 수 있다. 이는 운전자에게 잘못된 정보를 전달하여 건강 오진단 및 정상적인 운전을 방해할 수 있는 문제점들이 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 생체 신호 센서가 잘못된 측정 결과를 운전자 또는 사용자에게 전달하는 것을 방지함으로써 신뢰성을 높일 수 있다.
도2는 차량용 생체 신호 센서의 감지 신호를 설명한다. 구체적으로, (a)는 차량의 엔진이 시동되었을 때 생체 신호 센서의 감지 신호를 설명하고, (b)는 차량 내 사용자 또는 운전자가 인터페이스를 조작할 때 생체 신호 센서의 감지 신호를 설명한다.
도2의 (a)를 참조하면, 착석 감지 신호에 대응하여 측정된 제1 생체 신호(22)와 엔진이 시동되었을 때 측정된 제3 생체 신호(24)를 비교하여 설명한다. 제1 생체 신호(22)와 제3 생체 신호(24) 모두 사용자 또는 운전자의 맥박에 대응하는 측정 결과(U_P)를 포함할 수 있다. 하지만, 제1 생체 신호(22)는 사용자 또는 운전자의 맥박에 대응하는 측정 결과(U_P)를 제외한 다른 주파수 영역에서 별 다른 잡음이 감지되지 않는 반면, 제3 생체 신호(24)는 엔진이 시동하면서 생성하는 진동, 소음 등에 의한 잡음(E_N)을 포함하고 있다. 따라서, 차량이 엔진이 시동 중인 상태인지를 확인하고 제3 생체 신호(24)가 제1 생체 신호(22)에 포함되지 않는 잡음(E_N)을 포함하는지를 확인하면, 차량에 탑재된 생체 신호 센서가 정상적으로 동작하는지를 판단할 수 있다.
다만, 도2의 (a)의 경우, 엔진이 시동하면서 진동, 소음 등을 생성하는 차량에 적용될 수 있으나, 무진동 무소음 차량의 경우에는 엔진이 시동하더라도 별다른 잡음이 생성되지 않기 때문에 다른 방법이 필요할 수 있다.
도2의 (b)를 참조하면, 착석 감지 신호에 대응하여 측정된 제1 생체 신호(22)와 사용자가 차량 내 인터페이스를 조작할 때 측정된 제2 생체 신호(26)를 비교하여 설명한다. 제1 생체 신호(22)와 제2 생체 신호(26) 모두 사용자 또는 운전자의 맥박에 대응하는 측정 결과(U_P)를 포함할 수 있다. 하지만, 제1 생체 신호(22)는 사용자 또는 운전자의 맥박에 대응하는 측정 결과(U_P)를 제외한 다른 주파수 영역에서 별 다른 잡음이 감지되지 않는 반면, 제2 생체 신호(26)는 사용자 또는 운전자의 움직임으로 인해 발생한 잡음(M_N)을 포함하고 있다. 따라서, 차량이 주행 중일 때 사용자 또는 운전자가 차량의 인터페이스를 이용하여 차량을 조작하는 것에 대응하여 제2 생체 신호(26)가 제1 생체 신호(22)에 포함되지 않는 잡음(M_N)을 포함하는지를 확인하면, 차량에 탑재된 생체 신호 센서가 정상적으로 동작하는지를 판단할 수 있다.
예를 들면, 운전자가 페달 스티어링 휠의 동작 시, 신체의 움직임으로 인해 잡음이 발생할 수 있다. 특히 운전자의 움직임에 따라 차이가 있을 수 있으나, 이러한 잡음은 특정 주파수에서 신호의 크기(전파 수신 강도)가 크게 변화하는 특징이 있다. 만약 차량에 탑재된 생체 신호 센서가 정상적으로 동작하지 않는 경우, 이러한 잡음을 감지하지 못할 수 있다.
전술한 바와 같이, 생체 신호 센서(예를 들면, 도플러 방식의 맥박감지 센서)의 일반적인 전기적 고장진단 외에 실제 무선 전파 신호에 대한 고장 진단 기능을 적용함으로써 센서의 신뢰성을 향상 시킬 수 있다.
도3은 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단을 위한 외부 신호를 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량의 종류에 따라 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단을 위해 사용될 수 있는 외부 신호가 결정될 수 있다. 생체 신호 센서가 별도의 모션 감지(예를 들면, 가속도, 압력, 충격, 영상 등의 별도 장착 센서를 통한 움직임 감지) 기능이 없는 경우, 생체 신호 센서의 전파 송수신 상태를 확인하기 위해서, 차량은 운전자 또는 사용자 움직임 또는 차량 움직임에 의한 감지 신호의 변화량이 발생하는 지를 확인하고, 도플러 변화량에 대해 원인 등을 판단할 수 있어야 한다.
만약 엔진 시동 시 진동이 발생하는 차량의 경우, 엔진 시동 여부, 스티어링 휠 변화 여부, 페달 변화 여부, 레버 변화 여부 등이 운전자 또는 사용자 움직임 또는 차량 움직임에 의한 감지 신호의 변화량이 있는지 파악할 수 있다.
반면, 엔진 시동 시 진동이 발생하지 않거나 아주 작은 진동만 발생하는 차량의 경우, 엔진 시동 여부는 생체 신호 센서의 감지 신호에 변화량이 있는지 파악하는 기준으로 사용하기 어렵다. 다만 이 경우에도 엔진 시동 여부, 스티어링 휠 변화 여부, 페달 변화 여부, 레버 변화 여부 등이 운전자 또는 사용자 움직임 또는 차량 움직임에 의한 감지 신호의 변화량을 파악할 수 있다.
고장 진단을 위한 외부 신호에 대응하여 생체 신호 센서가 감지한 신호에 잡음이 수신된 경우, 생체 신호 센서는 정상적으로 동작한다고 판단할 수 있다. 반면, 고장 진단을 위한 외부 신호에 대응하여 생체 신호 센서가 감지한 신호에 잡음이 수신되지 않은 경우, 생체 신호 센서는 고장으로 판단될 수 있다.
도4는 차량용 생체 신호 센서의 제1 고장 진단 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 제1 고장 진단 방법은 엔진 시동시 진동 발생 차량에 맥박 센서가 탑재된 경우 적용할 수 있다. 먼저, 차량의 엔진이 꺼진 상태에서 사용자 또는 운전자가 좌석에 앉았는 지를 감지한다(102). 사용자 또는 운전자가 좌석에 앉은 경우, 맥박 센서가 동작한다(104). 맥박 센서가 감지한 신호에서 사용자 또는 운전자의 맥박에 관한 신호 성분과 잡음 성분을 인식한다(106).
이후, 엔진의 시동 여부를 감지한다(108). 엔진이 시동하면, 맥박 센서의 감지 신호에서 사용자 또는 운전자의 맥박에 관한 신호 성분과 잡음 성분을 분석한다(110). 이때, 잡음 성분에 엔진의 시동으로 인한 진동, 소음 등에 의한 잡음이 포함되었는지 분석한다(112). 만약 잡음 성분에 엔진의 시동으로 인한 진동, 소음 등에 의한 잡음이 포함되지 않은 경우, 맥박 센서는 고장으로 판단되고 감지 신호의 결과가 출력되지 않도록 한다(124).
만약 잡음 성분에 엔진의 시동으로 인한 진동, 소음 등에 의한 잡음이 포함된 경우, 맥박 센서의 신호에서 사용자 또는 운전자의 맥박에 관한 신호 성분을 분석하고(114), 분석된 맥박수를 출력한다(116).
이후, 차량은 사용자 또는 운전자가 페달, 스티어링휠, 쉬프트 레버 등을 조작하는 지를 감지할 수 있다(118). 해당 조작에 대응하는 외부 입력 신호에 대응하여 맥박 센서의 감지 신호를 분석한다(120). 이후, 맥박 센서의 감지 신호에 사용자 또는 운전자의 움직임에 의한 잡음이 포함되어 있는지를 판단한다(122). 만약 포함되지 않은 경우, 차량은 맥백 센서를 고장으로 판단할 수 있다(124). 만약 포함된 경우에는, 감지 신호에서 사용자 또는 운전자의 맥박과 관련한 신호 성분을 분석한다(114).
도5는 차량용 생체 신호 센서의 제2 고장 진단 방법을 설명한다.
도시된 바와 같이, 제2 고장 진단 방법은 엔진 시동시 진동 미약 또는 미발생 차량에 맥박 센서가 탑재된 경우 적용할 수 있다. 먼저, 차량의 엔진이 꺼진 상태에서 사용자 또는 운전자가 좌석에 앉았는 지를 감지한다(202). 사용자 또는 운전자가 좌석에 앉은 경우, 맥박 센서가 동작한다(204). 맥박 센서가 감지한 신호에서 사용자 또는 운전자의 맥박에 관한 신호 성분과 잡음 성분을 인식한다(206).
이후, 엔진의 시동 여부를 감지한다(208). 엔진이 시동하면, 맥박 센서의 감지 신호에서 사용자 또는 운전자의 맥박에 관한 신호 성분과 잡음 성분을 분석한다(210). 하지만, 엔진 시동시 진동 미약 또는 미발생 차량의 경우, 엔진 시동 후 맥박 센서에 의해 감지된 신호를 바탕으로 고장 여부를 판단하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 맥박 센서의 신호에서 사용자 또는 운전자의 맥박에 관한 신호 성분을 분석하고(210), 분석된 맥박수를 출력한다(212).
이후, 차량은 사용자 또는 운전자가 페달, 스티어링휠, 쉬프트 레버 등을 조작하는 지를 감지할 수 있다(214). 해당 조작에 대응하는 외부 입력 신호에 대응하여 맥박 센서의 감지 신호를 분석한다(216). 이후, 맥박 센서의 감지 신호에 사용자 또는 운전자의 움직임에 의한 잡음이 포함되어 있는지를 판단한다(218). 만약 포함되지 않은 경우, 차량은 맥백 센서를 고장으로 판단할 수 있다(220). 만약 포함된 경우에는, 감지 신호에서 사용자 또는 운전자의 맥박과 관련한 신호 성분을 분석한다(210).
전술한 방법으로, 엔진 시동시 진동, 소음이 없거나 미약한 차량의 경우에도 운전자 또는 사용자의 움직임에 의해 맥박 센서의 감지 신호가 변화하는지를 분석하여 고장 여부를 진단할 수 있다.
도6은 차량용 생체 신호 센서가 정상 동작하는 경우를 설명한다.
도시된 바와 같이, 생체 신호 센서가 감지하는 신호의 변화는 이벤트가 발생하기 전과 후로 나누어 볼 수 있다. 여기서, 이벤트는 엔진의 시동, 스티어링 휠 변호, 페달 변화, 레버 변화 등을 포함할 수 있다.
생체 신호 센서가 감지하는 신호의 변화는 시간 도메인에서 분석될 수도 있고, 주파수 도메인에서 분석될 수도 있다. 예를 들면, 시간 도메인에서 생체 신호 센서가 감지하는 신호는 이벤트 발생 후 여러 가지 원인에 의한 잡음으로 인해 전파 수신 강도가 임계 범위(FR_U_P)를 초과할 수 있다.
한편, 이벤트 발생 전에 생체 신호 센서가 감지한 신호를 주파수 도메인에서 분석하면 특정 주파수에서 사용자 또는 운전자의 생체 신호에 대응하는 신호 성분을 포함할 수 있다. 이러한 신호 성분에 대응하여 주파수 도메인에서는 특정 주파수 대역을 임계 범위로 결정할 수 있다. 반면, 이벤트 발생 후에 생체 신호 센서가 감지한 신호를 주파수 도메인에서 분석하면 사용자 또는 운전자의 생체 신호에 대응하는 신호 성분뿐만 아니라 다양한 주파수에 잡음이 포함될 수 있다.
도7은 차량용 생체 신호 센서가 오동작하는 경우를 설명한다.
도시된 바와 같이, 생체 신호 센서가 감지하는 신호의 변화는 이벤트가 발생하기 전과 후로 나누어 볼 수 있다. 여기서, 이벤트는 엔진의 시동, 스티어링 휠 변호, 페달 변화, 레버 변화 등을 포함할 수 있다.
도6에서 설명한 바와 같이, 생체 신호 센서가 감지하는 신호의 변화는 시간 도메인에서 분석될 수도 있고, 주파수 도메인에서 분석될 수도 있다. 예를 들면, 이벤트 발생 전 시간 도메인에서 생체 신호 센서가 감지하는 신호를 기준으로 임계 범위(FR_U_P)를 설정할 수 있다. 이벤트 발생 후, 생체 신호 센서를 통해 감지된 신호를 분석한다. 이때 임계 범위(FR_U_P)를 벗어나는 신호가 발생되지 않는다면, 생체 신호 센서는 오동작하는 것으로 판단될 수 있다.
한편, 이벤트 발생 전에 생체 신호 센서가 감지한 신호를 주파수 도메인에서 분석하면 특정 주파수에서 사용자 또는 운전자의 생체 신호에 대응하는 신호 성분을 포함할 수 있다. 이러한 신호 성분에 대응하여 주파수 도메인에서는 특정 주파수 대역을 임계 범위로 결정할 수 있다. 반면, 이벤트 발생 후에 생체 신호 센서가 감지한 신호를 주파수 도메인에서 분석하면 사용자 또는 운전자의 생체 신호에 대응하는 신호 성분뿐만 아니라 다양한 주파수에 잡음이 포함되어야 하지만, 생체 신호 센서가 정상적으로 동작하지 않을 경우에는 잡음을 수신하지 못할 수 있다. 만약 이벤트 발생에도 다른 주파수 대역에서 잡음이 수신되지 않는다면, 차량은 생체 신호 센서가 정상적으로 동작하지 못한다고 판단할 수 있다.
도8은 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치를 설명한다.
도시된 바와 같이, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치는 착석 감지 신호에 대응하여 생체 신호 센서를 포함하는 센서부(52)를 통해 측정된 제1 생체 신호와 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하여 센서부(52)를 통해 측정된 제2 생체 신호를 수신하는 수신부(60)와 제2 생체 신호가 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호를 포함하는 지에 따라 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 판단부(80)를 포함할 수 있다.
또한, 수신부(60)는 차량의 엔진이 시동되면 제3 생체 신호를 수신할 수 있다. 제3 생체 신호가 수신되면, 판단부(80)는 제3 생체 신호에 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호가 포함되는 지에 따라 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단할 수 있다.
수신부(60)는 수신되는 신호를 증폭하기 위한 증폭회로(62), 증폭된 회로를 기 설정된 주파수 대역으로 필터링하기 위한 필터회로(64), 필터링된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 AD변환회로(68) 등을 포함할 수 있다.
차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치(50)는 차량 내 인터페이스를 통한 입력을 수신하는 외부신호 입력부(56)를 더 포함할 수 있다. 외부신호 입력부(56)로 입력되는 외부신호는 스티어링 휠의 변화, 페달의 변화, 레버의 변화 중 적어도 하나에 의해 발생할 수 있다. 한편, 수신되는 외부신호는 차량의 엔진이 시동된 후에 발생한 것일 수 있다.
또한, 외부신호 입력부(56)는 엔진이 시동되는지에 대한 감지 신호를 수신할 수도 있다.
센서부(52)에 포함된 생체 신호 센서에는 맥박 센서가 포함될 수 있다. 맥박 센서가 포함된 경우 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호는 사용자 또는 운전자의 맥박 감지 신호를 포함할 수 있다. 또한, 맥박 센서는 비접촉 방식의 도플러(Doppler) 맥박 센서를 포함할 수 있다.
차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치는 제2 생체 신호 및 제3 생체 신호 중 적어도 하나를 분석하여 임계 범위 내 결과를 출력하는 연산부(70)를 더 포함할 수 있다. 연산부(70)는 수신부(60)에서 전달되는 신호를 해석하는 해석부(72)와 해석된 신호를 사용자 또는 운전자가 이해할 수 있는 방식으로 표현하기 위한 계측부(74)를 포함할 수 있다. 계측부(74)를 통해 변환된 값 또는 신호는 차량에 탑재된 디스플레이 장치를 통해 사용자 또는 운전자에게 전달될 수 있다.
판단부(80)는 수신부(60)를 통해 전달된 신호에 포함된 임계 범위를 벗어나는 신호 성분이 차량 내 인터페이스를 통한 입력 또는 엔진 시동 등의 외부신호 입력부(56)를 통해 전달되는 이벤트에 대응하는지 판단할 수 있다. 이후, 판단부(80)는 판단 결과에 대응하여 생체 신호 센서의 고장 여부를 결정할 수 있다. 만약 판단부(80)가 이벤트에 대응하는 임계 범위를 벗어나는 신호 성분이 포함되어 있다고 판단하면, 센서부(52)에 포함된 생체 신호 센서가 정상적으로 동작한다고 판단할 수 있다. 여기서, 수신부(60)를 통해 판단부(80)로 전달되는 신호에는 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 따른 잡음이 포함될 수 있다.
차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치(50)는 판단부(80)가 센서부(52) 내 생체 신호 센서가 고장으로 판단하면, 생체 신호 센서의 동작을 정지시키는 제어부(54)를 더 포함할 수 있다. 제어부(54)는 센서부(52) 내 생체 신호 센서의 동작을 제어하며, 생체 신호 센서가 주기적으로 생체 신호를 측정한 후 수신부(60)로 출력하도록 할 수 있다.
상술한 실시예에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상술한 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
50: 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치
52: 센서부 60: 수신부
70: 연산부 80: 판단부
54: 제어부 56: 외부신호 입력부

Claims (20)

  1. 착석 감지 신호에 대응하여 생체 신호 센서를 통해 제1 생체 신호를 측정하는 단계;
    차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하여 상기 생체 신호 센서를 통해 제2 생체 신호를 측정하는 단계; 및
    상기 제2 생체 신호가 상기 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호를 포함하는 지에 따라 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 단계
    를 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 엔진이 시동되면, 제3 생체 신호를 측정하는 단계; 및
    상기 제3 생체 신호에 상기 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호가 포함되는 지에 따라 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 단계
    를 더 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력은 스티어링 휠의 변화, 페달의 변화, 레버의 변화 중 적어도 하나를 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력은 상기 차량의 엔진이 시동된 후에 일어난 것인, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서는 맥박 센서를 포함하고, 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호는 맥박 감지 신호를 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 맥박 센서는 비접촉 방식의 도플러(Doppler) 맥박 센서인, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 임계 범위를 벗어나는 신호는 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 따른 잡음을 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 단계는
    상기 제2 생체 신호 및 상기 제3 생체 신호 중 적어도 하나를 분석하여 상기 임계 범위 내 결과를 출력하는 단계;
    상기 임계 범위를 벗어나는 신호가 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 대응하여 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 결정하는 단계
    를 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서가 고장으로 판단되면, 상기 생체 신호 센서의 동작을 정지시키는 단계
    를 더 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법.
  10. 프로세서에 의해 실행되는 것을 통하여, 청구항 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 응용 프로그램.
  11. 청구항 제10항에 기재된 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 방법이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
  12. 착석 감지 신호에 대응하여 생체 신호 센서를 통해 측정된 제1 생체 신호와 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하여 상기 생체 신호 센서를 통해 측정된 제2 생체 신호를 수신하는 수신부; 및
    상기 제2 생체 신호가 상기 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호를 포함하는 지에 따라 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는 판단부
    를 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 수신부는 상기 차량의 엔진이 시동되면 제3 생체 신호를 수신하고,
    상기 판단부는 상기 제3 생체 신호에 상기 제1 생체 신호에 대응하여 설정된 임계 범위를 벗어나는 신호가 포함되는 지에 따라 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 판단하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력을 수신하는 외부신호 입력부를 더 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 외부신호 입력부로 입력되는 외부신호는 스티어링 휠의 변화, 페달의 변화, 레버의 변화 중 적어도 하나에 의해 발생하며,
    상기 외부신호는 상기 차량의 엔진이 시동된 후에 일어난 것인, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서는 비접촉 방식의 도플러(Doppler) 맥박 센서를 포함하고, 상기 제1 생체 신호 및 상기 제2 생체 신호는 맥박 감지 신호를 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 임계 범위를 벗어나는 신호는 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 따른 잡음을 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제2 생체 신호 및 상기 제3 생체 신호 중 적어도 하나를 분석하여 상기 임계 범위 내 결과를 출력하는 연산부를 더 포함하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 판단부는 상기 임계 범위를 벗어나는 신호가 상기 차량 내 인터페이스를 통한 입력에 대응하는지 판단하고, 상기 판단 결과에 대응하여 상기 생체 신호 센서의 고장 여부를 결정하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 생체 신호 센서가 고장으로 판단되면, 상기 생체 신호 센서의 동작을 정지시키는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 생체 신호 센서의 동작을 제어하며, 상기 생체 신호 센서가 주기적으로 생체 신호를 측정한 후 상기 수신부로 출력하도록 하는, 차량용 생체 신호 센서의 고장 진단 장치.
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