KR101951036B1 - 장애물 오인식 방지 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장애물 1차 감지 후 2차 감지 시 정해진 시간 구간에서 감지 신호의 송신 시점을 랜덤하게 결정하여 장애물을 2차 감지하여 1차 감지 신호 송수신 시간과 상기 2차 감지 신호 송수신 시간의 차를 비교하여 장애물 존재 유무를 판단함으로써, 동일한 주파수를 사용하는 타 차량의 초음파 센서의 신호 간섭에 의한 장애물 오인식을 방지할 수 있다.

Description

장애물 오인식 방지 장치 및 그 방법{Device for preventing the mis-recognition of obstacle and method thereof}

본 발명은 장애물 인식 기술에 관한 것으로, 특히 초음파 센서의 장애물 오인식 방지 기술에 관한 것이다.

최근, 차량에는 주차 보조 시스템(Parking Assist System, PAS) 등의 이유로 차량 주변의 장애물을 감지 및 거리 측정을 위해 초음파 센서가 많이 사용되고 있다. 이러한 주차 보조 시스템에서 이용되는 초음파 센서는 주변 노이즈에 취약하기 때문에, 장애물을 감지하는데 있어서 1회 감지 신호 송수신으로 획득된 데이터 값만으로는 장애물을 잘못 인식할 확률이 높다. 이에 따라, 일반적인 초음파 센서를 이용한 주차 보조 시스템은 2회 정도 신호를 송수신한 후, 신호 송수신 시간 오차가 심하지 않은 경우에 장애물 존재하는 것으로 판단한다. 구체적으로, 시스템은 초음파 센서를 이용하여 도 1에 도시된 바와 같이 한 주기(예를 들어, 60ms) 동안 장애물을 감지하는데, 20ms 단위로 노이즈 판단 구간, 1차 장애물 감지 구간, 2차 장애물 감지 구간을 나누어 장애물을 감지하게 된다. 노이즈 판단 구간(0ms~20ms)에서는 초음파 센서의 동작 시작 시점부터 2ms까지의 유휴 구간을 두어 통신에 의해 유입되는 기준 레벨 이상의 신호는 노이즈로 처리한다. 이후, 주차 보조 시스템은 20ms까지 장애물 감지를 위한 신호를 송신하지 않은 상태에서 주변의 동일한 주파수 대역 신호를 수신하며, 기준 레벨 이상의 신호 수신 여부에 따라 노이즈를 판단한다. 예를 들어, 48Hz의 초음파 센서를 이용하는 주차 보조 시스템은 주변의 48Hz 대역의 신호를 수신하여 노이즈를 판단한다. 노이즈 판단 후, 주차 보조 시스템은 1차 장애물 감지 구간에서 1차적으로 장애물을 감지한다. 1차 장애물 감지 구간에서 주차 보조 시스템은 1차 감지 신호를 송신 후 기준 전압 이상의 감지 신호가 수신되면 장애물이 존재하는 것으로 판단한다. 예를 들어, 초음파 센서가 장애물을 감지할 수 있는 최대 거리가 120cm이며, 17cm 거리의 장애물 감지를 위한 신호 송수신 시간이 1ms일 경우, 초음파 센서로부터 약 85cm 떨어진 장애물을 감지한다면, 도 1에서와 같이 장애물 감지 신호의 송수신 시간은 5ms가 된다. 2차 장애물 감지 구간에서 주차 보조 시스템은 2차 감지 신호의 송수신을 통해 1차 장애물 감지 구간에서의 신호 수신이 장애물에 의한 것인지 아니면 노이즈인지 판단한다. 구체적으로, 주차 보조 시스템은 도 1과 같이 1차 장애물 감지 구간에서의 감지 신호 송수신 시간과 2차 장애물 감지 구간에서의 감지 신호 송수신 시간의 오차가 허용 범위 이내일 경우, 최종적으로 장애물이 존재하는 것으로 판단한다. 만약, 2차 장애물 감지 구간에서 감지 신호가 수신되지 않거나, 1차 장애물 감지 구간에서의 감지 신호 송수신 시간과 2차 장애물 감지 구간에서의 감지 신호 송수신 시간의 오차가 허용 범위를 벗어나면, 주차 보조 시스템은 최종적으로 노이즈로 판단된다.

그러나, 차량에 통상 사용되는 초음파 센서를 이용한 주차 보조 시스템은 노이즈 판단 구간, 1차 장애물 감지 구간, 2차 장애물 감지 구간을 총 구간을 3등분씩 균등하게 나누어 사용하고 있다. 이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, 동일 주파수의 초음파 센서를 사용하는 타 차량이 존재하면 주차 보조 시스템은 타 차량의 초음파 신호와 간섭에 의해 장애물을 오인식할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 차량 A의 주차 보조 시스템은 장애물 감지를 위해 감지 신호(차량 A Tx)를 송신 후, 동일한 주파수를 갖는 차량 B의 초음파 신호(차량 B Tx 간섭파)가 동일한 주기와 맞물려 수신될 수 있다. 이와 같은 경우, 차량 A의 주차 보조 시스템은 실제 장애물이 존재하지 않는 상황에서도 타 차량의 초음파 신호 간섭으로 인해 장애물로 인식하는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 동일 주파수를 사용하는 타 차량의 센서의 신호 간섭에 의한 장애물 오인식을 방지할 수 있도록 하는 기술적 방안을 제공함을 목적으로 한다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 장애물 오인식 방지 장치는 장애물 감지를 위해 신호를 송수신하는 초음파 센서, 및 상기 센서의 신호 송수신을 통해 장애물을 1차 감지하고, 상기 1차 감지 후 정해진 시간 구간에서 상기 센서의 신호 송수신을 통해 상기 장애물을 2차 감지하되 상기 센서의 송신 시점을 랜덤하게 결정하여 상기 장애물을 2차 감지하며, 상기 1차 감지 신호 송수신 시간과 상기 2차 감지 신호 송수신 시간의 차를 비교하여 오차 허용 범위 내이면 상기 장애물이 존재하는 것으로 결정하는 제어부를 포함한다. 상기 제어부는 상기 센서의 신호 송수신에 요구되는 최소 시간 구간에서 상기 1차 감지한다.

한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 장애물 오인식 방지 방법은 초음파 센서의 신호 송수신을 통해 장애물을 1차 감지하는 단계, 상기 1차 감지 후 정해진 시간 구간에서 상기 초음파 센서의 신호 송수신을 통해 상기 장애물을 2차 감지하되, 상기 초음파 센서의 송신 시점을 랜덤하게 결정하여 상기 장애물을 2차 감지하는 단계, 및 상기 1차 감지 신호 송수신 시간과 상기 2차 감지 신호 송수신 시간의 차가 오차 허용 범위 내이면 상기 장애물이 존재하는 것으로 결정하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 1차 감지하는 단계는 상기 초음파 센서의 신호 송수신에 요구되는 최소 시간 구간에서 1차 감지한다.

본 발명은 장애물 1차 감지 후 2차 감지 시 정해진 시간 구간에서 감지 신호의 송신 시점을 랜덤하게 결정하여 장애물을 2차 감지하여 1차 감지 신호 송수신 시간과 상기 2차 감지 신호 송수신 시간의 차를 비교하여 장애물 존재 유무를 판단함으로써, 동일한 주파수를 사용하는 타 차량의 초음파 센서의 신호 간섭에 의한 장애물 오인식을 방지하는 효과를 창출한다.

도 1은 종래 초음파 센서를 이용한 주차 보조 시스템의 장애물 감지 설명을 위한 그래프.
도 2는 종래 주차 보조 시스템의 장애물 오인식 발생 가능 상황을 나타내는 참조도.
도 3은 종래 주차 보조 시스템의 장애물 오인식 경우를 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 오인식 방지 장치 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 장애물 오인식 방지 장치의 동작 설명을 위한 그래프.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 오인식 방지 장치의 장애물 감지 방법 흐름도.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 오인식 방지 장치 블록도이다.

도시된 바와 같이, 장애물 오인식 방지 장치는 장애물 감지부(100), 경고부(200) 및 제어부(300)를 포함한다. 장애물 감지부(100)는 다수의 초음파 센서로 구성될 수 있다. 초음파 센서는 초음파를 송신하고 송신되어 반사된 초음파를 수신하여 장애물 존재 여부 및 그 송수신 시간을 산출하여 센서로부터 장애물까지의 거리를 추정하는데 이용되는 구성이다. 이러한 초음파 센서는 차량의 전단에 설치되어 차량 전방의 장애물 존재 여부를 감지할 수 있고, 아니면 차량의 후단에 설치되어 차량 후방의 장애물 존재 여부를 감지할 수 있다. 또는, 차량의 전단과 후단 모두에 설치될 수도 있다. 경고부(200)는 운전자에게 장애물 존재를 알리기 위한 구성으로서, 버저일 수 있다. 제어부(300)는 장애물 감지를 위한 소프트웨어 로직이 설계되어 있는 반도체 IC로서, 마이컴일 수 있다. 이 제어부(300)는 초음파 센서와 일체로 이루어져 센서 모듈로 구현될 수도 있고, 주차 보조 시스템용 ECU에 구현될 수도 있다. 제어부(300)는 기존과 동일하게 초음파 센서를 이용하여 60ms의 시간 구간을 노이즈 판단 구간과 1차 장애물 감지 구간과 2차 장애물 감지 구간의 세 구간으로 나누어 장애물을 감지하되, 2차 장애물 감지 구간에서는 초음파 센서의 신호 송신 시점을 랜덤하게 결정하여 장애물을 감지한다. 나아가, 제어부(300)는 1차 장애물 감지 구간을 초음파 센서의 신호 송수신에 요구되는 최소 시간 구간으로 단축시켜 장애물을 감지할 수 있다. 설명의 편의를 위해 초음파 센서로 표현하였으며, 이 초음파 센서는 초음파 외 다른 신호를 이용하여 장애물을 감지하는 센서일 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 장애물 오인식 방지 장치의 동작 설명을 위한 그래프이다.

도면을 통해 알 수 있듯이, 60ms 동안에 장애물을 감지하되, 시간 구간을 노이즈 판단 구간, 1차 장애물 감지 구간, 2차 장애물 감지 구간의 세 구간으로 나누어 장애물을 감지함은 기존과 동일하다. 이하에서는 기존과 달라지는 부분에 대해 설명한다. 1차 장애물 감지 구간은 도시된 바와 같이 초음파 센서의 신호 송수신에 요구되는 최소 시간으로 단축될 수 있다. 여기서 초음파 센서의 신호 송수신에 요구되는 최소 시간이라 함은 초음파 센서가 감지할 수 있는 최대 거리에 대해 소요되는 시간을 의미한다. 따라서, 예를 들어 초음파 센서가 장애물을 감지할 수 있는 최대 거리가 120cm일 때, 17cm 거리의 장애물 감지를 위한 신호 송수신 시간이 1ms라 하면, 장애물을 감지하기 위한 최소 시간은 오차 범위 0.6ms를 포함한 약 8ms가 되며, 이는 도시된 바와 같다. 그리고 2차 장애물 감지 구간에서 초음파 센서의 송신 시점은 랜덤하게 결정된다. 장애물을 감지하기 위한 최소 시간에 8ms가 요구된다면, 도시된 예에서와 같이 2차 장애물 감지 구간에서 초음파 센서의 송신 시점은 28ms에서 52ms 사이에서 랜덤하게 결정된다. 이 같이 초음파 센서의 송신 시점이 랜덤하게 정해지므로, 타 차량의 초음파 센서의 신호 간섭에 의한 장애물 오인식을 낮출 수 있게 된다.

한편, 1차 장애물 감지 구간에 최소 시간 구간인 8ms가 아니라 기존과 동일하게 20ms를 할당할 경우, 2차 장애물 감지 구간에서 초음파 센서의 송신 시점은 40ms에서 52ms 사이에서 랜덤하게 결정될 것이다. 그러나 이같이 하는 것보다는 1차 장애물 감지 구간에 최소 시간 구간을 할당함이 바람직하다. 그 이유는 2차 장애물 감지 구간에서 초음파 센서의 송신 시점을 랜덤하게 결정할 수 있는 시간 구간 폭이 그만큼 늘어나므로, 결과적으로 타 차량의 초음파 센서의 신호 간섭에 의한 장애물 오인식 확률을 더욱 낮출 수 있기 때문이다.

도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 장애물 오인식 방지 장치의 장애물 감지 방법 흐름도이다.

제어부(300)는 노이즈 판단 구간(0ms~20ms)동안 기존과 동일하게 노이즈를 판단한다(S100). 구체적으로, 제어부(300)는 장애물 감지 시작 시점부터 2ms까지의 유휴 구간을 두어 통신에 의한 노이즈를 처리한다. 유휴 구간 후 제어부(300)는 20ms까지 장애물 감지를 위한 신호를 송신하지 않은 상태에서 주변의 동일한 주파수 대역 신호를 수신하며, 기준 레벨 이상의 신호 수신 여부에 따라 노이즈를 판단한다. 예를 들어, 48Hz의 초음파 센서를 이용하는 경우, 제어부(300)는 주변의 48Hz 대역의 신호를 수신하여 노이즈를 판단한다. 노이즈 판단 후, 제어부(300)는 1차 장애물 감지 구간에서 1차적으로 장애물을 감지한다(S200). 이때, 1차 장애물 감지 구간은 초음파 센서의 신호 송수신에 요구되는 최소 시간으로 단축될 수 있다. 여기서 최소 시간이라 함은 상술한 바에 따라 8ms일 수 있다. 한편, 제어부(300)는 1차 장애물 감지 구간을 기존과 동일하게 20ms로 할당할 수 있다. 이 후, 제어부(300)는 2차 장애물 감지 구간에서 장애물 2차 감지를 통해 1차 장애물 감지 구간에서 수신된 감지 신호가 장애물에 의한 것인지 노이즈인지 판단한다(S300). 이때, 2차 장애물 감지 구간에서 초음파 센서의 송신 시점은 28ms에서 52ms 사이에서 랜덤하게 결정된다. 2차 장애물 감지 구간에서 감지 신호가 수신되면, 제어부(300)는 1차 감지 신호 송수신 시간과 상기 2차 감지 신호 송수신 시간을 비교한다(S400). 제어부(300)는 1차 감지 신호 송수신 시간과 상기 2차 감지 신호 송수신 시간의 차가 오차 허용 범위(예를 들어, 0.6ms) 내이면, 장애물이 존재하는 것으로 판단하며, 경고부(200)를 통해 장애물 존재를 알리기 위한 경보음을 출력할 수 있다(S500)(S600). 만약, S300에서 감지 신호가 수신되지 않거나, S600에서 오차가 허용 범위를 벗어나면 제어부(300)는 최종적으로 감지 신호를 노이즈로 판단하여 처리한다(S700). 위의 초음파 센서를 이용한 장애물 감지 방법의 전체적인 흐름을 기존과 동일하나, S200의 1차 장애물 감지 구간 단축 및 S300에서의 2차 장애물 감지 송신 신호 랜덤하게 결정하여 송신하는 것이 기존의 장애물 감지 방법과 달라지는 부분이다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 장애물 감지부 200 : 경고부
300 : 제어부

Claims (4)

1. 장애물 감지를 위해 신호를 송수신하는 초음파 센서; 및
   1차 장애물 감지 구간에서 상기 센서의 신호 송수신을 통해 장애물을 1차 감지하고, 상기 1차 감지 후 정해진 2차 장애물 감지 구간에서 상기 센서의 신호 송수신을 통해 상기 장애물을 2차 감지하되 상기 센서의 송신 시점을 랜덤하게 결정하여 상기 장애물을 2차 감지하며, 상기 1차 감지 신호 송수신 시간과 상기 2차 감지 신호 송수신 시간의 차를 비교하여 오차 허용 범위 내이면 상기 장애물이 존재하는 것으로 결정하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 2차 장애물 감지 구간의 시간 구간 폭을 늘리기 위해 상기 초음파 센서의 신호 송수신에 요구되는 최소 시간을 상기 1차 장애물 감지 구간에 할당하여, 늘어난 상기 시간 구간 폭만큼 상기 2차 장애물 감지 구간에서 초음파 센서의 송신 시점을 랜덤하게 결정함으로써, 상기 2차 장애물 감지 구간에서 발생할 수 있는 타 차량의 초음파 센서의 신호 간섭에 의한 장애물 오인식 확률을 낮추는 것을 특징으로 하는 장애물 오인식 방지 장치.
   
2. 삭제
3. 1차 장애물 감지 구간에서 초음파 센서의 신호 송수신을 통해 장애물을 1차 감지하는 단계;
   상기 1차 감지 후 정해진 2차 장애물 감지 구간에서 상기 초음파 센서의 신호 송수신을 통해 상기 장애물을 2차 감지하되, 상기 초음파 센서의 송신 시점을 랜덤하게 결정하여 상기 장애물을 2차 감지하는 단계; 및
   상기 1차 감지 신호 송수신 시간과 상기 2차 감지 신호 송수신 시간의 차가 오차 허용 범위 내이면 상기 장애물이 존재하는 것으로 결정하는 단계;를 포함하고,
   상기 결정하는 단계는,
   상기 2차 장애물 감지 구간의 시간 구간 폭을 늘리기 위해 상기 초음파 센서의 신호 송수신에 요구되는 최소 시간을 상기 1차 장애물 감지 구간에 할당하여, 늘어난 상기 시간 구간 폭만큼 상기 2차 장애물 감지 구간에서 초음파 센서의 송신 시점을 랜덤하게 결정함으로써, 상기 2차 장애물 감지 구간에서 발생할 수 있는 타 차량의 초음파 센서의 신호 간섭에 의한 장애물 오인식 확률을 낮추는 것을 특징으로 하는 장애물 오인식 방지 방법.
4. 삭제

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