KR102013609B1 - 운전자의 생체 신호 측정 장치 - Google Patents

운전자의 생체 신호 측정 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 운전자의 생체 신호를 측정하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 운전자의 생체 신호 측정 장치는, 차량 본체; 운전자의 생체 신호를 감지하도록 형성되는 생체 신호 감지부; 상기 생체 신호에 근거하여, 상기 운전자의 상태 정보를 모니터링하도록 형성되는 제어부; 및 상기 운전자의 상태 정보를 외부 기기에 전달하는 상태 전달부를 포함한다. 상기 생체 신호 감지부는, 상기 차량 본체로부터 유발되는 잡음과 관련된 정보를 상기 차량 본체로부터 제공 받으며, 상기 잡음과 관련된 정보를 이용하여 상기 감지된 생체 신호에 포함된 잡음을 제거하고, 상기 잡음이 제거된 생체 신호를 상기 제어부로 전달할 수 있다.

Description

운전자의 생체 신호 측정 장치{DEVICE FOR MEASURING VITAL SIGNS OF DRIVERS}
본 발명은 차량 운전자의 생체 신호를 측정하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은 차량의 운전 지원 시스템(Driver Assistance System, DAS) 또는 능동형 안전 시스템(Active Safety System)과 관련하여 운전자의 생체 신호를 취득하고, 이를 활용하여 실시간으로 운전자의 운전 집중 상태 및 피곤 정도를 파악함으로써 운전 중 안전을 위해 차량의 기능 설정이 변경될 수 있도록 지원하는 운전자의 생체 신호 측정 장치에 관한 것이다.
운전자의 물리적 상태 및 정신적 상태는 ECG(Electrocardiogram) 센서 및 GSR(Galvanic Skin Resistance) 센서를 이용하여 운전자의 양 손에 흐르는 미세한 전류 신호를 통해 검출이 가능하며, 더 나아가, EEG(Electroencephalography) 센서 및 EOG(Electrooculogram) 센서를 이용하여 운전자의 두뇌 활동 시 머리 주변의 피부에서 검출이 가능한 미세 전류 신호를 통해 보다 직접적으로 검출할 수 있다.
특히 EEG 센서 및 EOG 센서를 활용하면 운전자의 졸음 운전 상황 또는 운전자가 주의가 흐트러지는 상태가 운전자의 뇌파의 변화를 통해 감지될 수 있다.
그런데, 각종 센서를 이용하여 운전자의 생체 신호를 수집하는 경우에도, 수집된 생체 신호에 잡음이 섞여있는 경우 운전자의 정확한 상태를 진단하기 어렵다는 문제점이 있다. 이에 따라, 운전자의 졸음 상태 및 감정 상태 등을 정확하게 진단하고, 이를 운전자에게 피드백하기 위해서 주변 환경 요인(예를 들어, 잡음 등)이 제거된 운전자의 생체 신호가 수집될 필요가 있다.
본 발명의 목적은 주변 환경 요인이 제거된 차량 운전자의 생체 신호를 수집할 수 있는 차량 운전자의 생체 신호 측정 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 운전자의 생체 신호 측정 장치는, 차량 본체; 운전자의 생체 신호를 감지하도록 형성되는 생체 신호 감지부; 상기 생체 신호에 근거하여, 상기 운전자의 상태 정보를 모니터링하도록 형성되는 제어부; 및 상기 운전자의 상태 정보를 외부 기기에 전달하는 상태 전달부를 포함한다. 상기 생체 신호 감지부는, 상기 차량 본체로부터 유발되는 잡음과 관련된 정보를 상기 차량 본체로부터 제공 받으며, 상기 잡음과 관련된 정보를 이용하여 상기 감지된 생체 신호에 포함된 잡음을 제거하고, 상기 잡음이 제거된 생체 신호를 상기 제어부로 전달할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 생체 신호 감지부는, 상기 운전자의 양 손으로부터 상기 운전자의 생체 신호를 수신할 수 있도록, 상기 차량 본체의 핸들에 배치되는 적어도 하나의 제 1 전극; 및 상기 운전자의 두뇌 또는 안구로부터 상기 운전자의 생체 신호를 수신할 수 있도록, 상기 운전자가 착용하는 헤드 셋에 배치되는 적어도 하나의 제 2 전극을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 생체 신호 감지부는, 상기 제 1 전극에 연결되는 센서로서, 상기 운전자의 피부 저항을 감지하도록 형성되는 GSR(Galvanic Skin Resistance) 센서 및 상기 운전자의 심전도를 감지하도록 형성되는 ECG(Electrocardiogram) 센서를 포함하고, 상기 제 2 전극에 연결되는 센서로서, 상기 운전자의 뇌파를 감지하도록 형성되는 EEG(Electroencephalography) 센서 및 상기 운전자의 안구 운동을 감지하도록 형성되는 EOG(Electrooculogram) 센서를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 GSR 센서로부터 감지된 생체 신호의 주기 및 파형 변화를 분석하고, 상기 운전자의 상태 정보로서 상기 운전자의 졸음 운전 가능성 값을 출력할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 EEG 센서로부터 감지된 생체 신호의 주파수 특성을 분석하고, 상기 운전자의 상태 정보로서 상기 주파수 특성에 대응하는 상기 운전자의 정신 상태 정보를 출력할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 EOG 센서로부터 감지된 생체 신호의 파형 주기 및 형상을 분석하고, 상기 운전자의 상태 정보로서 상기 운전자의 졸음 운전 가능성 값을 출력할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 생체 신호 감지부에는 스위치가 연결되고, 상기 스위치는, 상기 제 1 전극에 기 설정된 값 이상의 압력이 가해지는 경우에만 상기 생체 신호 감지부가 상기 운전자의 생체 신호를 감지하도록, 상기 제 1 전극에 기 설정된 값 이상의 압력이 가해지는지 여부에 따라 턴 오프가 제어될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 생체 신호 감지부는, 상기 감지된 생체 신호에 포함된 상기 잡음을 제거하기 위한 OP앰프(Operational Amplifier)를 포함하는 아날로그 프론트-엔드(Analog Front-End) 회로부; 아날로그 신호 형태의 상기 생체 신호를 디지털 신호 형태로 변환하는 A/D 변환부; 및 상기 감지된 생체 신호로부터 상기 잡음이 제거된 생체 신호를 추출하기 위한 필터를 포함하며, 디지털 신호 처리를 수행하는 DSP 연산부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 주변 환경 요인(예를 들어, 잡음 등)이 제거된 운전자의 생체 신호가 수집됨으로써, 운전자의 감성 상태가 정확하게 파악될 수 있다. 이에 따라, 운전자의 생체 신호에 따른 운전자의 감성 제어가 수행될 때 발생할 수 있는 오류가 줄어들 수 있다. 결국, 주행 중 운전자의 비정상적인 감성 상태에 따른 사고 발생이 효율적으로 예방될 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 운전자의 생체 신호 측정 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1에 따른 생체 신호 감지부를 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1에 따른 운전자의 생체 신호 측정 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4는 차량의 속도에 따른 차량 앞 좌석의 노이즈를 보여주는 개념도이다.
도 5 및 도 6은 EEG 센서에서 감지된 신호를 제어부가 모니터링하는 일 실시 예를 보여주는 개념도들이다.
도 7은 EOG 센서에서 감지된 신호를 제어부가 모니터링하는 일 실시 예를 보여주는 개념도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 하지만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통해 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명과 관련된 운전자의 생체 신호 측정 장치(100)를 보여주는 블록도이다. 운전자의 생체 신호 측정 장치(100)는 차량 본체, 생체 신호 감지부(110), 제어부(120) 및 상태 전달부(130)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 생체 신호 감지부(110)는 운전자로부터 운전자의 생체 신호를 감지할 수 있다.
생체 신호 감지부(110)는, 운전자의 피부 저항을 감지하도록 형성되는 GSR(Galvanic Skin Resistance) 센서 및 운전자의 심전도를 감지하도록 형성되는 ECG(Electrocardiogram) 센서를 포함할 수 있다. 또한, 생체 신호 감지부(110)는 운전자의 뇌파를 감지하도록 형성되는 EEG(Electroencephalography) 센서 및 운전자의 안구 운동을 감지하도록 형성되는 EOG(Electrooculogram) 센서를 포함할 수 있다.
여기에서, GSR 센서 및 ECG 센서는 운전자의 양 손으로부터 생체 신호를 감지할 수 있다. 이에 따라, 제 1 전극이 차량 본체의 핸들에 배치될 수 있으며, GSR 센서 및 ECG 센서는 차량의 핸들에 매설된 좌우로 구분된 전극, 즉, 제 1 전극에 연결될 수 있다.
이때, GSR 센서 및 ECG 센서에서 감지되는 생체 신호의 품질은 전극에 접촉된 상태에 따라 민감하게 변할 수 있다. 또한, 운전자의 움직임에 따라 감지되는 생체 신호가 왜곡될 수 있다.
이를 극복하기 위해, 생체 신호 감지부(110)에 스위치가 연결될 수 있다. 스위치는 제 1 전극에 기 설정된 값 이상의 압력이 가해지는 경우에만 생체 신호 감지부(110)가 운전자의 생체 신호를 감지하도록, 제 1 전극에 기 설정된 값 이상의 압력이 가해지는지 여부에 따라 턴 오프가 제어될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극에 기 설정된 값 이상의 압력이 가해지는 경우에만 스위치가 ON 상태로 전환될 수 있으며, 생체 신호 감지부(110)가 운전자의 생체 신호를 감지할 수 있다.
또한, EEG 센서 및 EOG 센서는 운전자의 두뇌 또는 안구로부터 생체 신호를 감지할 수 있다. 이에 따라, 제 2 전극이 헤드 셋에 배치될 수 있으며, EEG 센서 및 EOG 센서는 제 2 전극에 연결될 수 있다.
한편, 두뇌 활동 및 안구 활동에 의해 유발되는 미세 전기 신호를 감지하기 위한 방법으로서, 이마 정중앙을 참조 전극으로 하여 두뇌 좌측 및 두뇌 우측 전-전두엽 영역으로부터 생체 신호를 감지하는 양극 유도법과, 이마 등의 관심 영역에 활성 전극을 부착하고 귓볼이나 유양돌기(귀 후면 돌출부) 등의 불활성 영역에 참조 전극을 부착하여 생체 신호를 감지하는 단극 유도법이 고려될 수 있다.
양극 유도법은 좌우 대칭 신호 검출 특성에 의해 눈 깜빡임 등 EOG 신호에 의한 EEG 신호의 오염을 최소화시켜 줄 수 있다. 그러나, EOG 신호의 왜곡 현상을 운전자의 상태 모니터링에 활용하기 위해 단극 유도법에 의한 신호 검출 방법이 좀 더 선호될 수 있다.
이때 사용되는 제 2 전극은 운전자에게 부담감을 최소화하기 위해 건식 형태를 우선으로 하여 적용될 수 있다. 제 2 전극은 운전자가 운전 시 통신 수단 등을 사용하기 위해 착용되는 헤드 셋에 배치될 수 있다. 또한, 부가적으로, 헤드 셋에 포함되어 있는 마이크로 폰으부터 얻은 정보를 통해 운전자의 발성 상태가 취득되며, 이를 이용하여 운전자의 발성에 따른 EEG 신호 및 EOG 신호의 왜곡 현상이 보정될 수 있다. 한편, 비록 헤드 셋에 대해 설명되었지만, 제 2 전극은 별도의 밴드 또는 다른 고정 수단에 배치될 수도 있다.
생체 신호 감지부(110)는 차량 본체로부터 유발되는 잡음과 관련된 정보를 차량 본체로부터 제공 받을 수 있다. 즉, 생체 신호 감지부(110)는 감지된 생체 신호에 포함된 잡음을 제거하고 생체 신호를 증폭하기 위해, 차량 엔진의 회전 속도 등 차량으로부터 유발되는 잡음 특성에 관련된 정보를 차량 본체로부터 제공 받을 수 있다.
이후, 생체 신호 감지부(110)는 감지된 생체 신호에 포함된 잡음을 제거할 수 있다. 또한, 잡음이 제거된 생체 신호를 제어부(120)로 전달할 수 있다.
제어부(120)는 생체 신호 감지부(110)로부터 전달 받은 생체 신호에 근거하여, 운전자의 상태 정보를 모니터링할 수 있다. 여기에서, 운전자의 상태 정보는, 운전자의 집중 상태, 운전자의 감정 상태, 운전자의 심리 상태, 운전자의 졸음 상태 및 운전자의 수면 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제어부(120)는 운전자의 졸음 운전 가능성을 정량화한 상태 정보(졸음 운전 가능성 값)를 출력할 수 있다. 제어부(120)는 출력된 운전자의 상태 정보를 상태 전달부(130)에 전달할 수 있다.
상태 전달부(130)는 운전자의 상태 정보를 외부 기기에 전달할 수 있다. 여기에서, 외부 기기는, 차량 내에 구비될 수 있는 운전 지원 시스템, 능동형 안전 시스템, 차량용 네비게이션 시스템, 차량용 멀티 미디어 장치 및 차량 내에 배치된 스마트 폰 등의 IT 기기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상태 전달부(130)는 운전자의 상태 정보를 외부 기기에 Bluetooth, ZigBee, WIFI 등을 이용하여 무선으로 전달할 수도 있고, RS-232, RS-485, USB, CAN 등을 이용하여 유선으로 전달할 수도 있다.
도 2는 도 1에 따른 생체 신호 감지부(110)를 보여주는 블록도이다. 생체 신호 감지부(110)는 GSR 센서(111), ECG 센서(112), EEG 센서(113), EOG 센서(114), 아날로그 프론트-엔드(Analog Front-End) 회로부(115), A/D 변환부(116) 및 DSP 연산부(117)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 생체 신호 감지부(110)는 운전자의 양 손으로부터 운전자의 생체 신호를 수신할 수 있도록 차량 본체의 핸들에 배치되는 적어도 하나의 제 1 전극과, 운전자의 두뇌 또는 안구로부터 운전자의 생체 신호를 수신할 수 있도록 운전자가 착용하는 헤드 셋에 배치되는 적어도 하나의 제 2 전극을 포함할 수 있다.
여기에서, 운전자의 피부 저항을 감지하도록 형성되는 GSR 센서 및 운전자의 심전도를 감지하도록 형성되는 ECG 센서는 제 1 전극에 연결될 수 있고, 운전자의 뇌파를 감지하도록 형성되는 EEG 센서 및 운전자의 안구 운동을 감지하도록 형성되는 EOG 센서는 제 2 전극에 연결될 수 있다.
생체 신호 감지부(110)는 수신된 생체 신호에 포함된 잡음을 제거하고 생체 신호를 증폭하기 위한 OP앰프(Operational Amplifier)를 포함하는 아날로그 프론트-엔드(Analog Front-End) 회로(115)를 포함할 수 있다. 여기에서, OP앰프는 계기 증폭기(Instrumental Amplifier)를 포함할 수 있다.
또한, 생체 신호 감지부(110)는 아날로그 신호 형태의 생체 신호를 디지털 신호 형태로 변환하기 위한 A/D 변환부 및 디지털 신호 형태로 변환된 생체 신호의 디지털 신호 처리를 수행하기 위한 DSP 연산부를 포함할 수 있다.
구체적으로, 차량의 주행 환경에서의 효과적인 신호 처리를 위해, 운전자의 대화 상황을 검출할 수 있는 마이크로폰 신호 및 엔진의 회전 속도 등이 디지털 신호 처리를 수행하는 DSP 연산부(117)에 추가로 입력될 수 있다.
한편, 차량의 엔진이 동작할 때 점화 플러그도 동작하게 된다. DSP 연산부(117)는 점화 플러그에 전기 신호가 인가되면, 전기 신호에 의해 야기되는 잡음의 정확한 주파수 정보를 인식할 수 있다. 또한, DSP 연산부(117)는 외부 환경에 일반적으로 포함되어 있는 교류 전력 주파수인 55~60Hz 대역의 잡음 제거를 위해 노치 필터 또는 적응형 필터 등을 이용할 수 있다. 이에 따라, DSP 연산부(117)는 생체 신호를 유효하게 정형할 수 있다.
이와 더불어, DSP 연산부(117)는 입력된 생체 신호가 마이크로 폰에 입력되는 운전자의 대화 등에 의해 오염되었는지를 판단하여, 비교적 오염 정도가 낮은 EOG 신호 및 마이크로폰 자체의 신호를 활용하고, EEG 신호는 유효한 신호 영역에서만 활용하여 운전자의 상태를 모니터링 하도록 판단 모드를 변경할 수 있다.
도 3은 도 1에 따른 운전자의 생체 신호 측정 방법을 보여주는 순서도이다. 운전자의 생체 신호 측정 장치(100, 도 1 참조)는 차량 본체, 생체 신호 감지부(110, 도 1 참조), 제어부(120, 도 1 참조) 및 상태 전달부(130, 도 1 참조)를 포함한다.
도 3을 참조하면, 우선, 운전자의 생체 신호가 감지되는 단계(S110)가 진행된다. 생체 신호 감지부(110)는 운전자의 피부 저항을 감지하도록 형성되는 GSR 센서, 운전자의 심전도를 감지하도록 형성되는 ECG 센서, 운전자의 뇌파를 감지하도록 형성되는 EEG 센서 및 운전자의 안구 운동을 감지하도록 형성되는 EOG 센서를 포함할 수 있다.
다음으로, 차량 본체로부터 유발되는 잡음과 관련된 정보가 차량 본체로부터 제공되는 단계(S120) 및 잡음과 관련된 정보를 이용하여 감지된 생체 신호에 포함된 잡음이 제거되는 단계(S130)가 진행된다.
생체 신호 감지부(110)는 감지된 생체 신호에 포함된 잡음을 제거하고 생체 신호를 증폭하기 위해, 차량 엔진의 회전 속도 등 차량으로부터 유발되는 잡음 특성에 관련된 정보를 차량 본체로부터 제공 받을 수 있다. 생체 신호 감지부(110)는 감지된 생체 신호로부터 잡음을 제거할 수 있는데, 이때, 노치 필터 또는 적응형 필터 등이 이용될 수 있다.
이후, 잡음이 제거된 생체 신호가 제어부(120)로 전달되는 단계(S140)가 진행된다. 생체 신호 감지부(110)는 잡음이 제어된 생체 신호를 제어부(120)로 전달할 수 있다.
다음으로, 생체 신호에 근거하여 운전자의 상태 정보가 모니터링되는 단계(S150)가 진행된다.
여기에서, 운전자의 상태 정보는, 운전자의 집중 상태, 운전자의 감정 상태, 운전자의 심리 상태, 운전자의 졸음 상태 및 운전자의 수면 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(120)는 운전자의 졸음 운전 가능성을 정량화한 상태 정보(졸음 운전 가능성 값)를 출력할 수 있다. 제어부(120)는 출력된 운전자의 상태 정보를 상태 전달부(130)에 전달할 수 있다.
좀 더 상세하게, 제어부(120)는 GSR 센서로부터 감지된 생체 신호의 주기 및 파형 변화를 분석하고, EOG 센서로부터 감지된 생체 신호의 파형 주기 및 형상을 분석하며, 운전자의 상태 정보로서 운전자의 졸음 운전 가능성 값을 출력할 수 있다.
또한, 제어부(120)는 EEG 센서로부터 감지된 생체 신호의 주파수 특성을 분석하고, 운전자의 상태 정보로서 주파수 특성에 대응하는 운전자의 정신 상태 정보를 출력할 수 있다.
이후, 운전자의 상태 정보가 외부 기기로 전달되는 단계(S160)가 진행된다.
여기에서, 외부 기기는, 차량 내에 구비될 수 있는 운전 지원 시스템, 능동형 안전 시스템, 차량용 네비게이션 시스템, 차량용 멀티 미디어 장치 및 차량 내에 배치된 스마트 폰 등의 IT 기기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상태 전달부(130)는 운전자의 상태 정보를 외부 기기에 Bluetooth, ZigBee, WIFI 등을 이용하여 무선으로 전달할 수도 있고, RS-232, RS-485, USB, CAN 등을 이용하여 유선으로 전달할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 주변 환경 요인(예를 들어, 잡음 등)이 제거된 운전자의 생체 신호가 수집됨으로써, 운전자의 감성 상태가 정확하게 파악될 수 있다. 이에 따라, 운전자의 생체 신호에 따른 운전자의 감성 제어가 수행될 때 발생할 수 있는 오류가 줄어들 수 있다. 결국, 주행 중 운전자의 비정상적인 감성 상태에 따른 사고 발생이 효율적으로 예방될 수 있다.
도 4는 차량의 속도에 따른 차량 앞 좌석의 노이즈를 보여주는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 생체 신호 감지부(110)는 증폭 회로를 통해 아날로그적으로 1000배 정도 생체 신호를 증폭할 수 있다. 생체 신호 감지부(110)는 증폭된 생체 신호를 노치 필터를 적용한 회로를 통해 60Hz 대역의 135dB의 공통 모드 거절 비(Common Mode Rejection Ratio: CMRR)를 제공할 수 있다.
또한, 생체 신호 감지부(110)는 차량의 속도에 따른 차량 내 앞 좌석 노이즈, 즉, 85~105phon 대역의 노이즈를 적응 필터를 이용하여 제거하고, 디지털 대역 통과 필터 및 증폭기를 통해 -3dB에서 0~35Hz의 대역 통과 필터링을 수행함으로써 잡음이 제거된 운전자 생체 신호를 정확하게 인식할 수 있다.
도 5 및 도 6은 EEG 센서에서 감지된 신호를 제어부(120, 도 1 참조)가 모니터링하는 일 실시 예를 보여주는 개념도들이다.
본 발명은 생체 신호 감지부(110)를 통해 정형화된 생체 신호를 분석하여 운전자의 상태를 판단하기 위해 파라미터를 정량화하기 위한 수단으로 제어부(120)를 구비할 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 운전자의 상태를 모니터링하는 수단의 일 실시 예로서 ECG 신호 분석을 활용할 수 있다. 일반적으로, ECG 신호는 개인의 심리 상태를 판단하는데 활용되며 거짓말 탐지기 등에서도 사용된다. 제어부(120)는 운전자의 ECG 신호의 주기 및 파형의 변화 특성을 지속적으로 관찰함에 따라, 운전자의 심리적 상태를 구분할 수 있으며, 이를 통해 운전자의 졸음 운전 가능성 값을 정량화하여 출력할 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6을 참조하면, 운전자의 상태를 모니터링하는 수단의 다른 실시 예로서 EEG 신호 분석을 활용할 수 있다. 도시된 바와 같이, EEG 신호는 그 주파수 특성에 따라, 여섯 가지 유형으로 구분할 수 있다. 일반적으로 델타 유형은 수면 상태, 세타 유형은 졸음 상태, 알파 유형은 편안한 상태, 낮은 베타 유형은 집중 상태, 중간 베타 유형은 주의 상태, 높은 베타 유형은 흥분 상태를 나타낸다.
도 7은 EOG 센서에서 감지된 신호를 제어부(120)가 모니터링하는 일 실시 예를 보여주는 개념도이다.
도 5 및 도 6에 도시된 EEG 신호의 주파수 분석 시, 눈의 깜빡임 등에 의해 발생하는 EOG 신호에 의해, EEG 신호가 열화되어 적절한 분석이 될 수 없다는 문제점이 있다. 이에 따라, EEG 신호의 주파수 분석을 통해 보다 정확하게 운전자의 상태가 모니터링 될 수 있다.
도 7을 참조하면, 차량의 주행 중 운전자는 보통의 경우 눈을 뜨고 있다는 가정에 기인하여, EOG 신호 분석이 추가적으로 활용될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같은 운전자의 눈 깜빡임에 의해 발생되는 EOG 신호는, 제어부(120)가 파형의 주기 및 형상을 분석함에 따라 운전자의 졸음 상태를 정량화할 수 있는 근거 신호로 활용될 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명은 ECG 신호, EEG 신호 및 EOG 신호 각각 또는 조합을 운전자의 상태 모니터링 기준 및 판단 기준으로 이용할 수 있다. 또한, 본 발명은 각 신호들의 상관 관계를 동시에 고려함에 의해 판단의 정확도가 개선될 수 있음을 근거로 각 신호들을 동시에 이용하는 것을 선호하고 있다.
이와 더불어, 본 발명은 제어부(120)에 의해 판단된 운전자의 상태를 차량 내에 구비된 각종 장치에 전달하기 위한 상태 전달부(130)를 구비하고 있다. 상태 전달부(130)는 운전자의 상태 정보를 외부 기기에 전달할 수 있다. 여기에서, 외부 기기는, 차량 내에 구비될 수 있는 운전 지원 시스템, 능동형 안전 시스템, 차량용 네비게이션 시스템, 차량용 멀티 미디어 장치 및 차량 내에 배치된 스마트 폰 등의 IT 기기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상태 전달부(130)는 운전자의 상태 정보를 외부 기기에 Bluetooth, ZigBee, WIFI 등을 이용하여 무선으로 전달할 수도 있고, RS-232, RS-485, USB, CAN 등을 이용하여 유선으로 전달할 수도 있다.
본 명세서에 개시된 일 실시 예에 의하면, 상술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
본 명세서에 개시된 차량 운전자의 생체 신호 측정 장치에 있어서, 상술한 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims (8)

  1. 차량 본체;
    운전자의 생체 신호를 감지하도록 형성되는 생체 신호 감지부 (110);
    상기 생체 신호에 근거하여, 상기 운전자의 상태 정보를 모니터링하도록 형성되는 제어부 (120); 및
    상기 운전자의 상태 정보를 외부 기기에 전달하는 상태 전달부 (130)를 포함하고,
    상기 생체 신호 감지부 (110)는,
    상기 차량 본체로부터 유발되는 잡음과 관련된 정보를 상기 차량 본체로부터 제공 받으며, 상기 잡음과 관련된 정보를 이용하여 상기 감지된 생체 신호에 포함된 잡음을 제거하고, 상기 잡음이 제거된 생체 신호를 상기 제어부 (120)로 전달하고,
    상기 운전자의 양 손으로부터 상기 운전자의 생체 신호를 수신할 수 있도록, 상기 차량 본체의 핸들에 배치되는 적어도 하나의 제 1 전극; 및
    상기 운전자의 두뇌 또는 안구로부터 상기 운전자의 생체 신호를 수신할 수 있도록, 상기 운전자가 착용하는 헤드 셋에 배치되는 적어도 하나의 제 2 전극을 포함하고,
    상기 생체 신호 감지부 (110)에는 스위치가 연결되고,
    상기 스위치는,
    상기 제 1 전극에 기 설정된 값 이상의 압력이 가해지는 경우에만 상기 생체 신호 감지부 (110)가 상기 운전자의 생체 신호를 감지하도록, 상기 제 1 전극에 기 설정된 값 이상의 압력이 가해지는지 여부에 따라 턴 오프가 제어되고,
    상기 생체 신호 감지부 (110)는,
    상기 제 1 전극에 연결되는 센서로서, 상기 운전자의 피부 저항을 감지하도록 형성되는 GSR(Galvanic Skin Resistance) 센서 (111) 및 상기 운전자의 심전도를 감지하도록 형성되는 ECG(Electrocardiogram) 센서 (112)를 포함하고,
    상기 제 2 전극에 연결되는 센서로서, 상기 운전자의 뇌파를 감지하도록 형성되는 EEG(Electroencephalography) 센서 (113) 및 상기 운전자의 안구 운동을 감지하도록 형성되는 EOG(Electrooculogram) 센서 (114)를 포함하고,
    운전자의 음성을 수집하는 마이크로폰을 더 포함하고,
    상기 제어부 (120)는 상기 마이크로폰을 통해 수집된 운전자의 음성을 이용하여, 상기 EEG 신호 및 EOG 신호 중 적어도 하나의 왜곡을 보정하는 것을 특징으로 하는 운전자의 생체 신호 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부 (120)는,
    상기 GSR 센서 (111)로부터 감지된 생체 신호의 주기 및 파형 변화를 분석하고, 상기 운전자의 상태 정보로서 상기 운전자의 졸음 운전 가능성 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 운전자의 생체 신호 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부 (120)는,
    상기 EEG 센서 (113)로부터 감지된 생체 신호의 주파수 특성을 분석하고, 상기 운전자의 상태 정보로서 상기 주파수 특성에 대응하는 상기 운전자의 정신 상태 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 운전자의 생체 신호 측정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 EOG 센서 (114)로부터 감지된 생체 신호의 파형 주기 및 형상을 분석하고, 상기 운전자의 상태 정보로서 상기 운전자의 졸음 운전 가능성 값을 출력하는 것을 특징으로 하는 운전자의 생체 신호 측정 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 생체 신호 감지부 (110)는,
    상기 감지된 생체 신호에 포함된 상기 잡음을 제거하기 위한 OP앰프(Operational Amplifier)를 포함하는 아날로그 프론트-엔드(Analog Front-End) 회로부 (115);
    아날로그 신호 형태의 상기 생체 신호를 디지털 신호 형태로 변환하는 A/D 변환부 (116); 및
    상기 감지된 생체 신호로부터 상기 잡음이 제거된 생체 신호를 추출하기 위한 필터를 포함하며, 디지털 신호 처리를 수행하는 DSP 연산부 (117)를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 생체 신호 측정 장치.
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