KR101898798B1 - 다이버시티 기술을 적용한 주차보조용 초음파센서 시스템 - Google Patents

다이버시티 기술을 적용한 주차보조용 초음파센서 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101898798B1
KR101898798B1 KR1020170003408A KR20170003408A KR101898798B1 KR 101898798 B1 KR101898798 B1 KR 101898798B1 KR 1020170003408 A KR1020170003408 A KR 1020170003408A KR 20170003408 A KR20170003408 A KR 20170003408A KR 101898798 B1 KR101898798 B1 KR 101898798B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic sensor
signal
sensor module
sensor system
operational amplifier
Prior art date
Application number
KR1020170003408A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180082116A (ko
Inventor
손태호
이문희
장용준
여윤구
Original Assignee
순천향대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 순천향대학교 산학협력단 filed Critical 순천향대학교 산학협력단
Priority to KR1020170003408A priority Critical patent/KR101898798B1/ko
Publication of KR20180082116A publication Critical patent/KR20180082116A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101898798B1 publication Critical patent/KR101898798B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52015—Diversity systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0134—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to imminent contact with an obstacle, e.g. using radar systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2420/00—Indexing codes relating to the type of sensors based on the principle of their operation
    • B60W2420/54—Audio sensitive means, e.g. ultrasound
    • B60W2550/10—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2554/00—Input parameters relating to objects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2015/932—Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles for parking operations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템이 개시된다. 일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템은, 물체를 감지하기 위한 복수의 초음파 센서 모듈; 전원으로부터 공급되는 최초 전압을 상기 초음파 센서 모듈에 요구되는 전압으로 변환하고, 상기 초음파 센서 모듈로부터 발생된 신호를 처리하기 위하여 연산 증폭기(OP AMP)에 필요한 전압을 구축하는 제어부; 및 상기 초음파 센서 모듈로부터 물체를 감지함에 따라 측정된 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호를 상기 연산 증폭기에서 연산함으로써 획득된 출력 신호를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.

Description

다이버시티 기술을 적용한 주차보조용 초음파센서 시스템{ULTRASONIC SENSOR SYSTEM FOR THE PARKING ASSISTANCE SYSTEM USING THE DIVERSITY TECHNIQUE}
아래의 설명은 초음파 센서 기술에 관한 것으로, 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템에 관한 것이다.
교통사고로 인한 인명과 재산피해는 경제적 손실뿐만 아니라 정량화할 수 없는 사회적 손실이 막대하다는 점에서 반드시 줄여야 하는 당면 과제이다. 복지 교통국가 실현을 위해서 외부와 소통할 수 있는 미래 수송시스템을 구현하는 것이 꼭 필요한 사회적 이슈이다.
스마트카는 기계 중심의 기술에서 전기전자, 정보통신, 제어 계측 등의 신기술을 융합한 미래 교통사회용 자동차로 주변 상황을 인식하여 주행안전성과 편의성을 향상시키고 차량정보센터와 연동하여 교통 효율 및 모바일 통신 지원이 가능한 고 안전, 고 편의 고감성 기능을 갖춘 인간친화형 자동차를 의미한다.
무인자동차 시대로 가기 위한 단계중 하나인 스마트카에 있어서 가장 중요한 것이 물체를 감지하는 능력이다. 고속으로 달리는 자동차에서 다른 물체와의 충돌은 즉 사고, 인명 피해로 이루어지기 때문에 물체를 감지하는 능력은 무인자동차의 성공 유무를 결정하는 핵심 요인이 될 것이다.
이동통신은 보다 많은 용량이 요구되면서 과거의 아날로그 시스템에서 현재의 디지털 시스템으로 빠르게 발전하였다. 이러한 이동통신 환경은 유선 환경과 달리 페이딩, 음영효과, 전파 감쇠, 시변 잡음, 간섭 등에 의해 낮은 신뢰도를 나타낸다. 이중에서 다중경로에 의한 페이딩 현상은 서로 다른 경로를 거쳐 위상과 크기가 서로 달라진 신호들이 합쳐져 심한 왜곡을 겪은 신호로 수신되는 현상이다. 이러한 다중경로에 의한 페이딩 효과는 이동통신 환경에서의 고속 데이터 통신 실현의 난제이며, 이를 효과적으로 대처하기 위해 많은 연구가 수행되었다.
대표적인 방법이 다이버시티 기법으로, 이는 독립적인 페이딩 현상을 겪은 여러 개의 신호를 수신하여, 결합 과정을 통해 페이딩 현상에 대처하게 된다. 이러한 다이버시티에 의한 페이딩 대처 방법은 우수한 성능을 내는 것으로 알려져 있으며, 다양한 다이버시티 방법이 제안되고 현재 상용화되고 있다. 하지만 현재 자동차 시스템엔 다이버시티 기술이 적용된 부분이 없기 때문에 주차 보조용 초음파 센서 분야에 다이버시티 기술을 적용한 기술이 요구되는 실정이다.
국내 자동차 센서는 현재 판매되고 있는 자동차 후방 감지 센서는 보통 후면에 일정한 간격을 두고 1개의 소자씩 총 4곳이 장착 되어있다. 이에 따라 스마트카 시대에 필요로 하는 정밀한 감지를 위한 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템이 고안될 필요가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 신호를 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템을 제공할 수 있다. 다시 말해서, 신호를 송신 및 수신하는 제1 초음파 센서 모듈, 신호를 수신하는 제2 초음파 센서 모듈을 구성하고, 센서들로부터 발생하는 신호를 결합시키는 OP AMP를 통과하여 최종적인 출력 신호가 출력됨에 따라 페이딩 현상을 제거하는 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템을 제안하고자 한다.
다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템은, 물체를 감지하기 위한 복수의 초음파 센서 모듈; 전원으로부터 공급되는 최초 전압을 상기 초음파 센서 모듈에 요구되는 전압으로 변환하고, 상기 초음파 센서 모듈로부터 발생된 신호를 처리하기 위하여 연산 증폭기(OP AMP)에 필요한 전압을 구축하는 제어부; 및 상기 초음파 센서 모듈로부터 물체를 감지함에 따라 측정된 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호를 상기 연산 증폭기에서 연산함으로써 획득된 출력 신호를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전원으로부터 공급되는 최초 전압을 상기 초음파 센서 모듈에서 요구되는 전압으로 변환됨에 따라 상기 변환된 전압이 타이머로 전달될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 타이머에서 생성된 클럭 신호를 상기 복수의 초음파 센서 모듈 중 하나의 초음파 센서 모듈에 입력하고, 상기 하나의 초음파 센서 모듈에 클럭 신호를 발생시킬 수 있다.
상기 초음파 센서 모듈은, 상기 신호의 송신 및 수신을 수행하는 제1 초음파 센서 모듈 및 상기 신호의 수신을 수행하는 제2 초음파 센서 모듈을 포함할 수 있다.
상기 초음파 센서 모듈은, 상기 제1 초음파 센서 모듈에 클럭 신호가 입력될 수 있다.
상기 초음파 센서 모듈은, 복수의 초음파 센서 모듈 각각으로부터 물체를 감지함에 따라 측정된 신호를 상기 연산 증폭기로 전달할 수 있다.
상기 초음파 센서 시스템은, 복수의 초음파 센서 모듈 각각으로부터 물체를 감지하는 기 설정된 거리 이후부터 상기 초음파 센서 모듈의 송신 신호 및 수신 신호가 분리될 수 있다.
상기 초음파 센서 시스템은, 지상으로부터 기 설정된 거리가 이격되어 설치될 수 있다.
일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템은 종래의 초음파 센서 시스템보다 보다 더 민감하고 정밀한 초음파 센서 시스템을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템은 스마트카 시대를 준비하는 시점에서 보다 정밀한 물체 감지가 가능하게 됨으로써 다른 물체와의 충돌, 인명사고로 이어질 수 있는 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 주차 보조용 초음파 센서 시스템을 나타낸 회로도이다.
도 2는 주차 보조용 초음파 센서 시스템의 NE555 Timer 회로도이다.
도 3은 주차 보조용 초음파 센서 시스템에서의 수신 신호를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템을 나타낸 회로도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템에서 출력된 출력 신호를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템과 주차 보조용 초음파 센서 시스템을 비교한 것을 나타낸 도면이다.
이하, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 주차 보조용 초음파 센서 시스템을 나타낸 회로도이다.
도 1은 1 개의 초음파 센서를 이용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템을 나타낸 것이다. 주차 보조용 초음파 센서 시스템은 송수신 겸용 초음파 센서(예를 들면, HG-M40DC) 모듈이 사용될 수 있다. 송수신 겸용 초음파 센서 모듈은 라이징 엣지에서 동작한다. 더욱 상세하게는, 송수신 겸용 초음파 센서 모듈, 예를 들면, HG0M40DC는 주파수 40KHz, 지향각 60°, 감지거리 7.5M를 포함할 수 있다. 또한, 입력 펄스(Input Pulse) TTL 또는 Pulse 2V~10V, 입력 DC 파워(Input DC Power)(Vdc) 9V~15V, Driving Voltage for sensor 60~80 Vpp at 12V Vdc, 출력 신호(Output Signal) 5V TTL, No. of Burst(Ea)는 15~30을 더 포함할 수 있다.
도 1과 같은 단일 센서로 구성된 주차 보조용 초음파 센서 시스템의 회로도의 경우, 초음파 센서 모듈(120)에 필요한 전원(110)과 입력 클럭이 필요하다. 단일 센서로 구성된 주차 보조용 초음파 센서 시스템의 회로도에서 초음파 센서 모듈(120)에 필요한 전원과 각각의 IC에서 필요로 하는 전압이 다르기 때문에 전압을 변환해주는 IC가 필요하다.
최초 회로에서 일정 전압이 주어질 수 있다. 예를 들면, 전원(110)으로부터 공급되는 전압이 15V일 수 있다. 15V 전압은 초음파 센서 모듈과 5V로 변환해주는 IC인 LM7805로 주어진다. LM7805에서 5V로 변환된 전압은 NE 555 Timer 회로의 입력 전원으로 들어간다. 도 2는 주차 보조용 초음파 센서 시스템의 NE555 Timer 회로도이다. NE555 Timer IC의 응용 회로는 크게 연속 발진 회로 및 펄스 회로, 두 가지로 나눠질 수 있다.
연속 발진 회로는 동일한 주기의 구형파(예를 들면, 사각 모양의 파형)를 무한하게 발생시키는 회로로서 수많은 응용 분야를 가지고 있으며, 예를 들면, 일정한 높이의 소리를 발생시키는 회로가 이에 해당될 수 있다.
NE 555 Timer에 필요한 저항 값 R1, R2값을 아래의 수학식 1을 이용하여 도출할 수 있다.
수학식 1:
Figure 112017002853011-pat00001
NE 555 Timer에서 발생된 100Hz의 클럭 신호는 반전역할을 수행하는 SN74123D IC와 버퍼 역할을 수행하는 74HC04 IC를 통해 초음파 센서 모듈로 입력된다. 초음파 센서 모듈에서 감지된 최종 신호는 도 3에 도시된 바와 같이, 오실로스코프를 통해 확인할 수 있다. 도 3의 (a)는 물체를 미 감지할 때의 신호이며, (b)는 일정 거리(45cm)에서 물체를 감지했을 때의 신호를 나타낸 것이다.
그러나, 하나의 초음파 센서 모듈로 물체를 감지할 경우, 페이딩 현상이 발생할 수 있다. 물체가 다수일 경우, 같은 거리의 물체를 측정 시 페이딩 현상에 의한 수신 신호의 부재가 발생할 수 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위한 다이버시티 기술을 도입한 초음파 센서 시스템에 대하여 아래에서 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템을 나타낸 회로도이다.
다이버시티 기술이란 무선 이동 통신에서 페이딩 효과를 경감시키려는 방안의 하나로서 사용된 기법으로, 복수의 채널로 수신된 신호가 서로 독립적일 때, 모든 채널의 신호 전력이 동시에 작게 떨어질 확률은 적다는 점을 이용한 것을 의미한다. 다이버시티 기술은 주파수 다이버시티, 시간 다이버시티, 편파 다이버시티, 경로 다이버시티, 각도 다이버시티 및 공간 다이버시티 등 다양한 기법이 존재한다.
다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템의 회로는 전원 회로, 게이트 회로, 버퍼 회로 및 SUM 회로를 설계하고 설계된 회로를 MULTISIM 회로 시뮬레이션 툴을 통해 설계를 확정할 수 있다. 이때, SMD 타입의 소자를 이용하여 회로의 소형화를 실현할 수 있다.
일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템은 단일의 초음파 센서 모듈로 구성된 주차 보조용 초음파 센서 시스템과 달리 1개의 초음파 센서 모듈이 더 추가될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템은 복수 개의 초음파 센서 모듈이 추가될 수 있다.
초음파란 일반적으로 인간의 귀에 들리지 않는 높은 주파수의 음(약 14KHz 이상)을 통칭해서 초음파라고 하나, 인간의 귀로 듣는 것을 목적으로 하지 않는 공업 분야에 적용하는 가청음도 초음파라고 부르기도 한다. 이에 따라 초음파 센서란 음향 에너지 중에서 비교적 주파수가 높은 영역에서 검출하기 위한 센서로서 20KHz 이상의 음향 에너지를 검출하는 소자라고 정의할 수 있다. 초음파 센서에서 사용되는 주파수는 대략 9KHz에서부터 50KHz 정도이며 이러한 범위의 주파수는 강력한 초음파 펄스를 발생하기 쉽고 지향특성을 획득하기가 용이하다.
초음파 센서는 음파의 메아리 현상을 이용한 것으로 음파를 발생시키는 Emitter부분이 있어 음파가 되돌아온 시간차를 분석하여 물체의 유무를 감지하게 된다. 초음파 센서의 거리 측정 원리는 초음파 센서에서 발사된 초음파 펄스가 피 측정물의 표면에서 반사되어 다시 초음파 센서로 되돌아 올 때까지의 시간을 측정하여 측정 대상에 따른 정보를 획득하는 방법을 사용한다. 다시 말해서, 초음파를 송신한 후, 되돌아 올 때까지의 지연시간을 측정하고 공기 중에서 초음파의 온도에 따른 음속을 보상하여 거리를 산출하는 방법을 사용한다. 일반 적으로 공기 중에서 음속은 수학식 2를 통하여 산출할 수 있다. 이때, t(℃)는 온도이다.
수학식 2:
Figure 112017002853011-pat00002
수학식 2에서 공기 중에서는 온도가 1[℃] 변화하면 음속은 0.17% 변화하기 때문에 기체의 온도를 측정하여 음속을 보상하는 것이 필요하다.
거리 측정은 수학식 3으로 간단하게 도출할 수 있다.
수학식 3:
Figure 112017002853011-pat00003
여기서
Figure 112017002853011-pat00004
는 기체음속,
Figure 112017002853011-pat00005
는 소요시간,
Figure 112017002853011-pat00006
는 초음파 센서에서 측정 물체까지의 거리를 의미한다.
이에 따라 아래의 설명에서는 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템은 물체를 감지하기 위하여 2개의 초음파 센서 모듈을 이용하는 것을 예를 들어 설명하기로 한다.
다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템은 물체를 감지하기 위한 2개 초음파 센서 모듈(420, 421), 전원(410)으로부터 공급되는 최초 전압을 초음파 센서 모듈에서 요구되는 전압으로 변환하고, 초음파 센서 모듈로부터 발생된 신호를 처리하기 위하여 연산 증폭기(OP AMP)에 필요한 전압을 구축하는 제어부 및 초음파 센서 모듈로부터 물체를 감지함에 따라 측정된 신호를 수신하고, 수신된 신호를 연산 증폭기에서 연산함으로써 획득된 출력 신호(430)를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템은 2개의 초음파 센서 모듈로 구성됨에 따라 2개의 수신 신호를 합쳐야 하기 때문에 복수의 수신 신호를 합치는 연산 증폭기가 필요하다.
다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템은 하나의 초음파 센서 모듈(420)에 신호의 수신과 송신이 가능하도록 하고, 다른 초음파 센서 모듈(421)은 신호의 수신만이 가능하도록 제작할 수 있다. 이때, 각각의 모듈에서 수신되는 신호는 연산 증폭기를 통과하여 최종 출력 신호가 발생할 수 있다. 더욱 상세하게는, 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템은 전원(410)으로부터 공급되는 최초 전압을 초음파 센서 모듈에서 요구되는 전압으로 변환하고, 변환된 전압이 타이머로 전달될 수 있다. 이때, 최초 전압은 전원(410)으로부터 공급되는 입력 전압을 의미할 수 있다. 타이머에서 생성된 클럭 신호를 하나의 초음파 센서 모듈(420)에게 입력하여 하나의 초음파 센서 모듈(420)에 클럭 신호를 발생시킬 수 있다. 예를 들면, NE555 Timer 회로에서 생성된 100Hz의 클럭 신호는 1개의 초음파 센서 모듈에만 클럭 신호를 입력 클럭으로 제공하고, 또 다른 초음파 센서 모듈에는 클럭 신호를 입력 클럭으로 넣지 않는다. NE 555 Timer에서 발생된 100Hz의 클럭 신호는 반전역할을 수행하는 SN74123D IC와 버퍼 역할을 수행하는 74HC04 IC를 통해 하나의 초음파 센서 모듈(420)로 입력된다.
다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템의 회로에서 연산 증폭기 역할을 수행하는 IC LM7332는 +12V와 -12V를 입력 전압으로 필요로 하였다. 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템은 최초의 전압 +15V를 -12V로 변환하는 LM7812 IC와 +12V를 -12V로 변환하는 IC인 ICL7660 IC를 사용하여 연산 증폭기에 필요한 전압을 구축할 수 있다.
일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템에서 하나의 초음파 센서 모듈은 TX와 RX 겸용, 또 다른 초음파 센서 모듈은 RX를 수행하도록 하고, 각각의 초음파 모듈에서 수신되는 신호는 연산 증폭기를 통하여 수신되는 신호를 연산(예를 들면, 가산, 감산 등)함으로써 최종적인 출력 신호(430)가 출력될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템에서 출력된 출력 신호를 나타낸 도면이다.
도 5(a)를 참고하면, TX 및 RX 역할을 수행하는 초음파 센서 모듈이 물체를 감지하였을 경우의 출력 신호를 나타낸 것이다. 클럭 신호를 넣은 초음파 센서 모듈(420)의 송신 신호(A)와 수신 신호(B)가 표시되어 있다. 초음파 센서 모듈이 정상적으로 동작하는 것을 판단할 수 있다.
도 5(b)를 참고하면, RX 역할을 수행하는 초음파 센서 모듈(421)이 물체를 감지하였을 경우의 출력 신호를 나타낸 것이다. 클럭 신호를 넣지 않은 초음파 센서 모듈(421)의 송신 신호(A)와 수신 신호(B)가 표시되어 있다. 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템 중 하나의 초음파 센서 모듈은 RX 역할만을 수행하기 때문에 수신 신호가 확인되므로 초음파 센서 모듈이 정상적으로 동작하는 것을 판단할 수 있다.
도 5(c)를 참고하면, 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템의 최종적인 출력 신호를 나타낸 것이다. 상기 초음파 센서 시스템이 물체를 감지하였을 경우의 최종적인 출력 신호를 나타낸 것이다. 초음파 센서 시스템은 연산 증폭기를 이용하여 두 개의 초음파 센서 모듈의 수신 신호를 가산함으로써 회로의 정상적인 동작을 판단할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템과 주차 보조용 초음파 센서 시스템을 비교한 것을 나타낸 도면이다.
다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템은 지상으로부터 기 설정된 거리만큼 이격되어 설치될 수 있다. 예를 들면, 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템에서 두 개의 초음파 센서 모듈은 대략 50cm의 높이로서 후방 감지 센서와 유사하게 제작될 수 있다. 다시 말해서, 국내에서 운행되고 있는 차량(경차, 승용차 등)의 후방 감지 센서의 높이를 기준으로 설정될 수 있다.
예를 들면, 각각의 거리를 기준으로 1개의 초음파 센서 모듈로 구성된 초음파 센서 시스템과 2개의 초음파 센서 모듈로 구성된 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템에서의 동일한 물체를 감지할 때의 신호를 측정한 결과를 비교할 수 있다. 이때, 각각의 센서 시스템은 기존 차량에 장착된 센서의 높이인 지상으로부터 50cm의 높이로 제작될 수 있다. 물체 감지를 비교하기 위하여 10cm~50cm까지 진행할 수 있다.
1개의 초음파 센서 모듈로 구성된 초음파 센서 시스템에서는 페이딩 현상이 발생할 수 있으며, 클럭의 라이징 엣지에서의 송신 신호만 감지되거나 수신 신호가 거의 0으로 보일만큼 아주 미세하게 측정될 수 있다.
또한, 1개의 초음파 센서 모듈로 구성된 초음파 센서 시스템이 페이딩 현상이 발생한 조건에서 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템에 포함된 각각의 초음파 센서 모듈의 송신 신호 및 수신 신호를 측정할 수 있다. 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템은 각각의 초음파 센서 모듈에서 수신 신호가 감지될 수 있으며, 물체와의 거리 10cm~20cm 범위의 감지 신호에서는 송신 신호 및 수신 신호가 중첩되어 측정되고, 20cm 거리 이후의 감지 신호에서는 송신 및 수신 신호가 서로 중첩되지 않고 이격되어 측정될 수 있다. 다시 말해서, 기 설정된 거리 이하(예를 들면, 10cm, 20cm)에서는 송신 신호와 수신 신호가 중첩될 수 있으며, 기 설정된 거리 이상(예를 들면, 30cm 이후)부터 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템이 페이딩 현상을 해결할 수 있다.
1개의 초음파 모듈을 이용한 초음파 센서 시스템보다 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템의 출력 신호가 동일한 거리 동일한 물체를 측정할 때, 보다 수신 신호가 커짐을 알 수 있다. 이것은 전자파에서 페이딩 현상에 의한 해결 방법인 다이버시티 기술이 초음파에서도 동일하게 적용된다. 이에 따라 종래의 초음파 센서 시스템보다 보다 더 민감하고 정밀한 초음파 센서 시스템을 제공할 수 있다.
다이버시티 기술을 적용한 주차 보조용 초음파 센서 시스템이 스마트카 시대를 준비하는 시점에서 보다 정밀한 물체 감지가 가능하게 됨으로써 다른 물체와의 충돌, 인명사고로 이어질 수 있는 문제를 방지할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (8)

  1. 다이버시티 기술을 적용한 초음파 센서 시스템에 있어서,
    물체를 감지하기 위한 복수의 초음파 센서 모듈;
    전원으로부터 공급되는 최초 전압을 타이머의 동작을 위한 입력 전압으로 공급하고, 상기 전원으로부터 공급되는 최초 전압을 OP AMP(연산 증폭기)의 동작을 위한 입력 전압으로 공급하는 전원회로;
    클럭 신호를 발생시키는 타이머;
    상기 타이머에서 발생된 클럭 신호를 상기 복수의 초음파 센서 모듈 중 하나의 초음파 센서 모듈의 입력 클럭으로 전달하는 게이트 회로 및 버퍼회로; 및
    상기 복수의 초음파 센서 모듈 중 하나의 초음파 센서 모듈에서 물체를 감지함에 따라 측정된 신호와 다른 초음파 센서 모듈에서 물체를 감지하여 측정함에 따라 측정된 신호를 연산하여 최종 출력 신호를 출력하는 연산 증폭기
    를 포함하는 초음파 센서 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원회로는,
    상기 전원으로부터 공급되는 최초 전압을 타이머 동작을 위한 입력 전압으로 변환하여 타이머에 공급하는 전원회로, 상기 최초 전압을 상기 연산 증폭기의 동작을 위한 +입력 전압으로 변환하여 상기 연산 증폭기에 공급하는 전원회로 및 상기 연산 증폭기의 +입력 전압을 공급하는 전원회로의 +입력 전압을 상기 연산 증폭기의 동작을 위한 -입력 전압으로 변환하여 상기 연산 증폭기에 공급하는 전원회로
    를 포함하는 초음파 센서 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 타이머는,
    상기 전원회로에서 공급된 입력 전압으로 동작하며, 기 설정된 초음파 주파수 범위의 클럭 신호를 생성하고, 상기 생성된 클럭 신호가 상기 게이트 회로 및 버퍼 회로에 통과되어 상기 복수의 초음파 센서 모듈 중 하나의 초음파 센서 모듈에 공급되는, 것을 특징으로 하는 초음파 센서 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 센서 모듈은,
    상기 신호의 송신 및 수신을 수행하는 제1 초음파 센서 모듈 및 상기 신호의 수신을 수행하는 제2 초음파 센서 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 센서 모듈은,
    상기 제1 초음파 센서 모듈에 클럭 신호가 입력되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 초음파 센서 모듈은,
    상기 복수의 초음파 센서 모듈의 각각으로부터 물체를 감지함에 따라 측정된 신호를 상기 연산 증폭기로 전달하는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 센서 시스템은,
    상기 복수의 초음파 센서 모듈의 각각으로부터 물체를 감지하는 기 설정된 거리 이후부터 물체를 감지함에 따라 측정된 신호가 각각의 초음파 센서 모듈에 의해 송신 신호와 수신 신호 및 수신 신호로 분리되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 센서 시스템은,
    지상으로부터 기 설정된 거리가 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 센서 시스템.
KR1020170003408A 2017-01-10 2017-01-10 다이버시티 기술을 적용한 주차보조용 초음파센서 시스템 KR101898798B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170003408A KR101898798B1 (ko) 2017-01-10 2017-01-10 다이버시티 기술을 적용한 주차보조용 초음파센서 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170003408A KR101898798B1 (ko) 2017-01-10 2017-01-10 다이버시티 기술을 적용한 주차보조용 초음파센서 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180082116A KR20180082116A (ko) 2018-07-18
KR101898798B1 true KR101898798B1 (ko) 2018-09-13

Family

ID=63049001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170003408A KR101898798B1 (ko) 2017-01-10 2017-01-10 다이버시티 기술을 적용한 주차보조용 초음파센서 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101898798B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006349581A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Denso Corp 車両用周辺監視装置
JP2008018109A (ja) * 2006-07-14 2008-01-31 Aloka Co Ltd ワイヤレス超音波診断装置
JP2008306433A (ja) * 2007-06-07 2008-12-18 Nec Corp 通信システム、通信方法および基地局装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001008109A (ja) * 1999-06-23 2001-01-12 Sony Corp 固体撮像素子およびその駆動方法並びにカメラシステム
KR20010056696A (ko) * 1999-12-16 2001-07-04 박종섭 개선된 초음파 거리 측정 장치 및 방법
CN107172538B (zh) * 2012-11-12 2020-09-04 雅马哈株式会社 信号处理系统和信号处理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006349581A (ja) * 2005-06-17 2006-12-28 Denso Corp 車両用周辺監視装置
JP2008018109A (ja) * 2006-07-14 2008-01-31 Aloka Co Ltd ワイヤレス超音波診断装置
JP2008306433A (ja) * 2007-06-07 2008-12-18 Nec Corp 通信システム、通信方法および基地局装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180082116A (ko) 2018-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130268185A1 (en) Automated multi-vehicle position, orientation and identification system and method
CN105549021B (zh) 对象检测装置
JP6333412B2 (ja) 障害物検知装置
CN107533033B (zh) 用于检测物体的系统和方法
US10006999B2 (en) Driver assistance system for detecting an object in the surroundings of a vehicle
JP2017003347A (ja) 物体検知装置及び物体検知方法
JP5499424B2 (ja) 物体検出装置
KR101956102B1 (ko) 레이더를 이용하여 차량의 주차를 감지하는 방법 및 장치
US9784833B2 (en) Parking assistance for a vehicle
US10585191B2 (en) Ultrasonic sensor and vehicle control system
US20150138358A1 (en) Obstacle map generation apparatus and method using an ultrasonic sensor
JP6611994B2 (ja) 物体検出装置、物体検出方法及び物体検出プログラム
CN103809168A (zh) 车辆高速行驶时的自适应超声波传感器信息处理方法
US20210405186A1 (en) Obstacle detection system and method using distance sensor
KR101898798B1 (ko) 다이버시티 기술을 적용한 주차보조용 초음파센서 시스템
US10640085B2 (en) Authorizing the use of a motor vehicle
KR200469656Y1 (ko) 차량용 충돌 방지 장치
KR20130067648A (ko) 차량용 충돌 감지 시스템 및 그 방법
CN110047312B (zh) 位置检测系统以及处理装置
JP2011220860A (ja) 障害物検出装置
CA2773363C (en) An automated multi-vehicle position, orientation and identification system and method
US20240210561A1 (en) Object detection system and object detection device
WO2014061192A1 (ja) 距離検出装置、距離検出方法、およびそのための持続的有形コンピュータ読み取り媒体
EP4335704A1 (en) Methods for permitting an access to a vehicle, apparatus, vehicle and computer program
KR101502094B1 (ko) 차량 이탈 방지 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right