KR101819967B1 - 차량의 물체 감지방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량에 접근하는 물체를 감지하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 차량의 물체 감지방법은, 차량에 일렬로 설치된 다수의 초음파센서에서 설정된 시간간격에 따라 순차적으로 초음파를 송신하고 다시 역순으로 초음파를 송신하는 단계와, 물체로부터 반사되어오는 초음파를 수신하는 단계와, 초음파센서의 초음파 송신시간 및 수신시간을 설정하는 단계와, 특정 초음파센서에서 초음파를 송신한 후 각 초음파센서에서 초음파가 수신될 때마다 송신시간 및 수신시간 간의 차이값과 초음파의 수신신호를 시간적분값을 이용하여 각 초음파센서로부터 물체까지의 거리를 측정하는 단계와, 물체까지의 거리에 따라 서로 다른 경보음을 발생하는 단계를 포함한다.

Description

차량의 물체 감지방법{METHOD FOR DETECTING OBJECT OF AUTOMOBILE}
본 발명은 차량의 물체 감지방법에 관한 것으로서, 특히 차량에 설치된 다수의 센서에서 수신신호 도달시간 및 크기를 이용하여 차량으로부터 물체의 위치를 감지하도록 하는 차량의 물체 감지방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 운전자가 시야의 확보가 어려운 영역에 물체와의 충돌을 방지하기 위해 물체의 존재를 알려주는 물체 감지 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 물체 감지 장치는 차량 주차 시에 유용하게 이용되며 물체와의 거리가 미리 설정된 기준치 이상으로 가까워지면 경고음을 발생하여 운전자에게 이를 알려주게 된다.
통상적으로 차량의 물체 감지장치에는 초음파 센서 또는 적외선 센서가 주로 사용되고 있다. 초음파 센서는 인간의 귀로는 들을 수 없는 20~30㎑의 고주파대 음을 이용하여 물체의 위치나 거리를 감지하는 센서로서 물체에 부딪혀 반사되어 되돌아오는 초음파를 이용하여 물체까지의 거리를 감지한다. 또한, 적외선 센서는 적외선을 발사한 후 빛의 강약으로 그 거리를 감지한다.
그런데, 종래의 물체 감지장치에서는 초음파센서에서 초음파를 송신하고 물체에 반사되어 되돌아오는 초음파를 수신하여 물체의 감지 및 거리를 측정하는 방법을 반복적으로 행하기 때문에 거리측정의 정확도를 확인하기가 어렵고 차량이 후진하면서 좌회전 또는 우회전하거나 물체가 이동하는 경우에는 물체의 거리측정의 정확성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 해당 기술분야에서는 간단한 프로세스로 차량에 접근한 물체를 정확하게 감지하는 기술의 개발이 요구되고 있다.
이에, 본 발명은 차량에 설치된 다수의 초음파센서에 수신되는 초음파 수신신호의 도달시간 및 크기를 이용하여 차량으로부터 물체의 위치를 정확히 감지하도록 하는 차량의 물체 감지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 물체 감지방법은,
(a) 차량의 전방 및 후방 범퍼에 서로 동일한 간격으로 일렬로 설치된 n개(n≥3)의 초음파센서 중 k번째(1≤K≤n) 초음파센서가 초음파를 송신하는 단계; (b) 상기 k번째 초음파센서가 초음파를 송신하면, 상기 n개의 초음파센서가 물체로부터 반사되어오는 초음파를 각각 수신하는 단계; (c) 상기 각각의 초음파센서에서 초음파를 송신한 시간 및 수신한 시간을 설정하는 단계; (d) 상기 n개의 초음파센서에서 상기 반사된 초음파가 각각 수신되면, 상기 설정된 송신시간 및 수신시간 간의 차이값과 상기 수신된 초음파의 수신신호를 시간적분한 적분값을 이용하여 상기 각각의 초음파센서로부터 상기 물체까지의 개별거리 n개를 측정하여 k번째 초음파센서에 대한 개별거리세트로 설정하는 단계; (e) 상기 k번째 초음파센서에 대한 개별거리세트에 포함된 n개의 개별거리에 삼각측량법을 적용하여 상기 k번째 초음파센서와 물체와의 거리를 계산하는 단계; (f) 상기 n개의 초음파센서는 미리 설정된 시간간격에 따라 1번째 초음파센서부터 n번째 초음파센서까지 순차적으로 (a)단계~(e)단계를 각각 수행하고, 다시 미리 설정된 시간간격에 따라 역순으로 상기 (a)단계~(e)단계를 각각 수행하여 물체와의 거리를 각각 계산하고, 상기 n개의 초음파센서에 대해 각각 물체와의 거리가 모두 계산되면, 상기 순차적으로 수행된 (a)단계~(e)단계 및 상기 역순으로 수행된 (a)단계~(e)단계를 통해 계산된 (2n-1)개의 거리 값을 서로 비교하여 오차가 가장 큰 거리 값을 제외한 나머지 (2n-2)개의 거리 값에 대한 평균값을 최종 거리 측정값으로 계산하는 단계; 를 포함한다.
삭제
본 발명의 실시 예에서, 상기 각 초음파센서에서는 2~4개의 펄스의 초음파를 송신한다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 경보음의 발생주기는 상기 최종 거리 측정값이 제1 기준치 이하이면 제1경보음을 발생하고, 거리가 제2 기준치 이하이면 상기 제1경보음보다 주기가 짧은 제2경보음을 발생하고, 거리가 제3 기준치 이하이면 상기 제2경보음보다 주기가 짧은 제3경보음을 발생한다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 n개의 초음파센서 중 어느하나의 초음파센서에서 초음파를 송신하는 중에는 다른 (n-1)개의 초음파센서에서는 초음파를 발생하지 않고 상기 송신된 초음파에 의해 상기 물체로부터 반사되어오는 초음파를 수신만 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 차량 물체 감지방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 본 발명에 의하면 비교적 간단한 프로세스를 통해 차량에 일정한 거리 이내로 근접한 물체를 정확히 감지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 움직이는 물체에 대해서도 정확한 감지가 이루어질 수 있다.
나아가, 본 발명에 의하면 차량으로부터 떨어진 물체의 거리에 따라 경보음의 발생주기를 변경함으로써 물체가 위치한 영역을 쉽게 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초음파센서를 차량에 배치한 예시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 초음파센서의 감지영역의 예시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 물체 감지방법을 보이는 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 초음파센서의 초음파 송신 및 수신에 대한 타임차트도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 경보음 발생주기의 예시도.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초음파센서를 차량에 배치한 예시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 차량(10)에 적어도 3개의 초음파센서(110)가 설치된다. 도면에는 설명의 편의상 전,후방에 각각 4개씩의 초음파센서(101~108)만 도시한다. 이러한 초음파센서(110)는 바람직하게는 차량(10)의 범퍼에 설치되지만, 이들이 설치되는 위치는 이에 한정되지 않음은 물론이다. 또한, 초음파센서(101~104)는 바람직하게는 동일한 높이에 일렬로 설치된다. 이로써, 초음파센서(110)는 도 2와 같이 전,후방으로 일정한 감지영역을 형성하게 된다. 이하에서는 후방에 설치된 4개의 초음파센서(101~104)에서의 물체 감지방법을 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 차량의 물체 감지방법을 보이는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 차량의 물체 감지방법에서는 먼저, 차량(10)의 전방 및 후방에 서로 동일한 간격으로 일렬로 설치된 적어도 3개 이상의 초음파센서(101~104)에서 하나의 주기 동안 미리 설정된 시간간격에 따라 순차적으로 초음파를 각각 송신하고(S101), 다시 역순으로 동일한 시간간격에 따라 순차적으로 초음파를 각각 송신한다(S103). 예컨대, 제1 초음파센서(101)에서 먼저 초음파를 송신한 후 일정한 시간간격을 두고 제2 초음파센서(102)에서 초음파를 송신하고, 다시 일정한 시간간격을 두고 제3 초음파센서(103)에서, 이어 제4 초음파센서(104)에서 각각 초음파를 송신한다. 이후에도 계속해서, 일정한 시간간격으로 역순으로 제3 초음파센서(103), 제2 초음파센서(102), 제1 초음파센서(101)에서 각각 초음파를 송신한다. 이때, 각각 송신되는 초음파의 경우 적어도 하나 이상의 펄스로 송신함이 바람직하다. 이는 물체에 반사되어 수신되어 올 때 초음파 수신신호의 신뢰성을 보장하기 위한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에서는 2~4개의 펄스의 초음파를 각각 송신함이 바람직하다.
이어, 초음파센서(101~104)에서 각각 송신되어 물체(20)로부터 반사되어오는 초음파를 각각 수신하여 수신신호를 출력한다(S105). 상기한 바와 같이 각각의 초음파센서(101~104)에서 일정한 시간간격으로 초음파를 송신하지만 반사된 초음파의 수신시에는 각각의 초음파센서(101~104)와 물체(20) 간의 거리가 다르므로 서로 다른 시간간격으로 초음파를 수신하게 된다. 이에, 각각의 초음파센서(101~104)는 초음파를 송신하는 시간(송신시간) 및 초음파를 수신하는 시간(수신시간)을 각각 설정한다(S107). 이러한 초음파 수신에서는 제1 초음파센서(101)가 초음파를 송신하면 일정한 시간지연 후 제1~4 초음파센서(101~104)는 물체(20)로부터 반사되어 온 초음파를 각각 수신한다. 또한, 일정한 시간간격 후 제2 초음파센서(102)가 초음파를 송신하고 역시 일정한 시간지연 후 제1~4 초음파센서(101~104)에서 물체(20)로부터 반사되어 온 초음파를 각각 수신한다. 물론, 제3 및 제4 초음파센서(103,104)의 경우에도 마찬가지로 제1~4 초음파센서(101~104)에서 초음파를 각각 수신한다.
이때, 상기와 같이 다수의 초음파센서(101~104) 중 특정 초음파센서에서 초음파를 송신한 후 각각의 초음파센서(101~104)에서 초음파를 수신할 때마다 미리 설정된 송신시간 및 수신시간 간의 차이값과, 그 수신된 초음파의 수신신호를 시간에 대한 적분값을 이용하여 각각의 초음파센서(101~104)로부터 물체(20)까지의 거리를 측정한다(S109). 이러한 거리의 측정은 마이크로프로세서(microprocessor) 또는 CPU 등을 포함한 컴퓨터(미도시)에 의해 실행된다. 이러한 컴퓨터는 예컨대 수신된 초음파를 이용하여 물체(20)까지의 거리를 계산할 수 있는 특정 소프트웨어 또는 프로그램을 탑재할 수도 있다.
이러한 물체(20)까지의 거리측정을 상세하게 설명하면, 3개 이상의 초음파센서에서 초음파의 진행속도 및 초음파의 송신시간 및 수신시간 간의 차이(송신부터 수신까지의 소요시간)를 이용하면 공지의 삼각측량법 등을 이용하여 물체(20)까지의 거리를 계산할 수 있고, 초음파 수신신호는 물체(20)까지의 거리가 가까울수록 그 크기가 커지므로 초음파 수신신호를 시간에 대하여 적분한 값 역시 물체(20)까지의 거리가 가까울수록 그 크기가 커진다. 이러한 원리를 이용하여 미리 설정된 적분값과 거리와의 관계를 통해 물체(20)까지의 거리를 측정할 수 있게 된다. 이러한 물체(20)까지의 처리측정은 미리 설정된 일정한 시간간격에 따라 계속해서 이루어진다. 즉, 일정한 시간간격으로 제2,3,4 초음파센서(102,103,104)에서 송신하는 초음파에 대해서도 각각 거리측정이 이루어진다. 이때, 바람직하게는 각 초음파센서(101~104)에서 각각 측정한 물체(20)까지의 거리 측정값을 서로 비교하여 오차가 가장 큰 측정값을 제외한 나머지 측정값을 평균하여 최종 거리 측정값으로 계산한다. 이는 다수의 초음파센서 중 일시적인 장애, 신호의 노이즈, 특정 원인에 의한 측정오류 등으로 인해 측정 오차가 발생한 경우에 이를 배제함으로써 더 정확한 거리측정이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.
계속해서, 이와 같이 측정된 물체(20)까지의 거리 측정값에 따라 서로 다른 형태의 경보음을 발생한다(S111). 이는 차량(10)과 물체(20) 간의 거리에 따라 경보음을 달리함으로써 운전자에게 더 확실하게 이를 알리기 위한 것으로서 바람직하게는 차량(10)과 물체(20) 간의 거리가 가까울수록 더 강한 경보음을 발생하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 초음파센서의 초음파 송신 및 수신에 대한 타임차트도이다.
도 4에는 일례로서 4개의 초음파센서(101~104)에 대한 타임차트를 도시한다. 먼저, 제1 초음파센서(101)에서 초음파(A11)를 송신하고, 각각 일정한 시간간격을 두고 순차적으로 제2,3,4 초음파센서(102,103,104)에서 각각 초음파(A21,A31,A41)를 송신한다. 계속해서 역순으로 제3,2 초음파센서(103,102)에서 초음파(A32,A22)를 각각 송신한다. 이러한 초음파 송신이 이루어지는 도중에 초음파 수신도 이루어진다.
즉, 제1 초음파센서(101)에서 송신한 초음파(A11)가 물체(20)에 반사되어 올 때 제1~4 초음파센서(101~104)에서 각각 그 반사된 초음파(B11,B21,B31,B41)를 수신한다. 또한, 제2 초음파센서(102)에서 송신한 초음파(A21)에 대해서도 제1~4 초음파센서(101~104)에서 각각 초음파(B12,B22,B32,B42)를 수신한다. 이러한 초음파 수신은 물론 제3,4 초음파센서(103,104)에서 송신한 초음파(A31,A41)에 대해서도 동일하게 적용된다.
이때, 초음파센서(101~104)에서 수신한 초음파(B11,B21,B31,B41)의 세트를 이용하여 물체(10)까지의 거리를 측정한다. 즉, 제1 초음파센서(101)에서 송신한 초음파(A11)에 대해 수신한 초음파 세트(B11,B21,B31,B41), 제2 초음파센서(102)에서 송신한 초음파(A21)에 대해 수신한 초음파 세트(B12,B22,B32,B42), 제3 초음파센서(102)에서 송신한 초음파(A31)에 대해 수신한 초음파 세트(B13,B23,B33,B43), 그리고 제4 초음파센서(104)에서 송신한 초음파(A41)에 대해 수신한 초음파 세트(B14,B24,B34,B44) 등 각각의 수신 초음파 세트별로 거리를 측정한다. 예컨대, 하나의 수신 초음파 세트 중 선택된 3개의 초음파를 이용하면 공지의 삼각측량법을 이용하여 거리를 계산할 수 있다. 이러한 초음파 송신 및 수신은 미리 설정된 주기(T)에 따라 이루어진다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 경보음 발생주기의 예시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 차량(10)과 물체(20) 간의 거리에 따라 서로 다른 형태의 경보음을 발생한다. 바람직하게는 경보음의 발생주기를 서로 다르게 한다. 도 5의 (a) 내지 (c)에 각각 도시된 바와 같이, 차량(10)으로부터 물체(20)까지의 거리가 미리 설정된 제1 기준치 이내로 가까워지면 경보음의 발생주기(T1)를 상대적으로 길게 한다. 또한, 차량(10)으로부터 물체(20)까지의 거리가 더 가까워져 미리 설정된 제2 기준치 이내로 더 가까워지면 경보음의 발생주기(T2)를 상대적으로 짧게 한다. 만약, 더 가까워져 미리 설정된 제3 기준치 이내가 되면 경보음을 연속적으로 발생하도록 한다. 이는 차량(10)이 물체(20)와 가까워질수록 운전자에게 더 주의를 주기 위한 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
차량의 운전석에서 시야 확보가 어려운 영역에 대해 장애물을 감지할 수 있는 센서는 일반화되어 있다. 따라서, 본 발명은 개인용 차량뿐만 아니라 대형차량, 특수차량 등 모든 차량에 적용하여 이용할 수 있다.
10 : 차량 20 : 물체
110,101,102,103,104 : 초음파센서

Claims (5)

  1. (a) 차량의 전방 및 후방 범퍼에 서로 동일한 간격으로 일렬로 설치된 n개(n≥3)의 초음파센서 중 k번째(1≤K≤n) 초음파센서가 초음파를 송신하는 단계;
    (b) 상기 k번째 초음파센서가 초음파를 송신하면, 상기 n개의 초음파센서가 물체로부터 반사되어오는 초음파를 각각 수신하는 단계;
    (c) 상기 각각의 초음파센서에서 초음파를 송신한 시간 및 수신한 시간을 설정하는 단계;
    (d) 상기 n개의 초음파센서에서 상기 반사된 초음파가 각각 수신되면, 상기 설정된 송신시간 및 수신시간 간의 차이값과 상기 수신된 초음파의 수신신호를 시간적분한 적분값을 이용하여 상기 각각의 초음파센서로부터 상기 물체까지의 개별거리 n개를 측정하여 k번째 초음파센서에 대한 개별거리세트로 설정하는 단계;
    (e) 상기 k번째 초음파센서에 대한 개별거리세트에 포함된 n개의 개별거리에 삼각측량법을 적용하여 상기 k번째 초음파센서와 물체와의 거리를 계산하는 단계;
    (f) 상기 n개의 초음파센서는 미리 설정된 시간간격에 따라 1번째 초음파센서부터 n번째 초음파센서까지 순차적으로 (a)단계~(e)단계를 각각 수행하고, 다시 미리 설정된 시간간격에 따라 역순으로 상기 (a)단계~(e)단계를 각각 수행하여 물체와의 거리를 각각 계산하고, 상기 n개의 초음파센서에 대해 각각 물체와의 거리가 모두 계산되면, 상기 순차적으로 수행된 (a)단계~(e)단계 및 상기 역순으로 수행된 (a)단계~(e)단계를 통해 계산된 (2n-1)개의 거리 값을 서로 비교하여 오차가 가장 큰 거리 값을 제외한 나머지 (2n-2)개의 거리 값에 대한 평균값을 최종 거리 측정값으로 계산하는 단계; 및
    (g) 상기 최종 거리 측정값에 따라 서로 다른 경보음을 발생하는 단계; 를 포함하는 차량의 물체 감지방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 각 초음파센서에서는 2~4개의 펄스의 초음파를 송신하는 것을 특징으로 하는 차량의 물체 감지방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 경보음의 발생주기는 상기 최종 거리 측정값이 제1 기준치 이하이면 제1경보음을 발생하고, 거리가 제2 기준치 이하이면 상기 제1경보음보다 주기가 짧은 제2경보음을 발생하고, 거리가 제3 기준치 이하이면 상기 제2경보음보다 주기가 짧은 제3경보음을 발생하는 것을 특징으로 하는 차량의 물체 감지방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 n개의 초음파센서 중 어느하나의 초음파센서에서 초음파를 송신하는 중에는 다른 (n-1)개의 초음파센서에서는 초음파를 발생하지 않고 상기 송신된 초음파에 의해 상기 물체로부터 반사되어오는 초음파를 수신만 하는 것을 특징으로 하는 차량의 물체 감지방법.
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