KR102033309B1 - 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 운전석의 위치를 감지하여 운전석 신호로서 출력하는 운전석 센서, 핸즈프리 시스템의 동작을 전체적으로 제어하고 입력받은 운전석 신호를 지향특성 제어부로 전달하는 전자제어부, 상기 운전석 신호에 근거하여 빔 포밍 지향각을 산출하는 지향특성 제어부 및 제1 마이크 및 제2 마이크가 출력한 각 음성 신호를 처리하여 빔 포밍 지향각과 일치하는 방향의 음성 신호를 출력하는 신호처리부를 포함하여 구성되며, 빔 포밍 마이크가 운전자의 음성을 가장 잘 포착할 수 있도록 운전석 위치에 따라 빔 포밍 마이크의 지향 특성을 제어함으로써, 차량용 핸즈프리 시스템의 통화 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING BEAM FORMING MICROPHONES CONSIDERING LOCATION OF DRIVER SEAT}

본 발명은 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량용 핸즈프리 시스템에 사용되는 빔 포밍 마이크의 지향 특성이 운전석 위치를 추적하도록 제어하는, 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

차량용 핸즈 프리 시스템(Hands Free System)은 운전자가 운전을 하는 동안에도 전화 통화를 할 수 있도록 차량 실내에 부착된 마이크를 통하여 운전자의 음성을 집음하여 전화 회선으로 전송한다.

그런데 차량 내부에는 운전자의 음성 뿐 아니라 엔진음이나 카 오디오의 음향 등 핸즈 프리 시스템에는 불필요한 음향이 존재한다. 따라서 핸즈 프리 시스템에 채용되어 차량 실내에 부착되는 마이크에는 다중의 마이크를 이용하여 주변 잡음 혹은 간섭음 등의 영향을 최소화하는 빔 포밍 마이크가 사용된다. 이러한 빔 포밍 마이크는 차량용 핸즈 프리 시스템 혹은 음성 인식 시스템에 적용되며, 차량과 같은 좁은 공간의 실내의 경우에는 통상적으로 2개의 마이크를 사용하여 음성을 집음한다.

이 때, 빔 포밍 마이크는 2개의 마이크가 각각 집음하는 음원 신호 사이에서 발생하는 시간 지연을 이용하여 특정 방향에서 입력되는 음원 신호만을 추출한다. 즉 빔 포밍 마이크는 설정된 지향각에서 입력되는 음원 신호만을 추출하도록 각 마이크로부터 입력되는 신호에 대한 신호처리를 수행한다. 또한 이 경우, 음원 신호를 추출하도록 설정된 방향을 중심으로 음원 신호가 추출되는 지향각의 넓이, 즉 빔 포밍 영역을 설정하여 신호처리를 수행할 수도 있다.

차량용 핸즈 프리 시스템에 있어서 빔 포밍 영역이 지나치게 좁으면 사용자의 발성 위치를 제한하게 되며, 빔 포밍 영역과 지향각이 고정되면, 사용자의 위치가 변화하거나 잡음의 유입 방향이 변화하여 일정 방향의 잡음이 커지는 경우 잡음을 적절히 제거하거나 사용자의 음성만을 적절히 추출하지 못하는 현상이 발생할 수 있다.

관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제1999-0024488호(1999.4.6 공개, 발명의 명칭 : 차량 전화기의 핸즈프리 장치)가 있다.

본 발명은, 차량용 핸즈프리 시스템에 사용되는 빔 포밍 마이크의 지향 특성이 운전석 위치를 추적하도록 제어하여 빔 포밍 마이크가 운전자의 음성을 가장 잘 포착할 수 있게 함으로써 통화 품질을 향상시킬 수 있는 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치는 운전석의 위치를 감지하여 운전석 신호로서 출력하는 운전석 센서, 상기 운전석 신호에 근거하여 빔 포밍 지향각을 산출하는 지향특성 제어부, 및 제1 마이크 및 제2 마이크가 출력한 각 음성 신호를 신호처리하여 상기 빔 포밍 지향각과 일치하는 방향으로부터 발음되는 음성 신호를 추출하여 출력하는 신호처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 빔 포밍 지향각은 상기 제1 마이크 및 제2 마이크가 설치된 위치의 중심점으로부터 상기 운전석 신호가 나타내는 운전석의 위치를 향하는 방향의 각도인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 핸즈프리 시스템의 동작을 전체적으로 제어하고 상기 운전석 센서로부터 입력받은 상기 운전석 신호를 상기 지향특성 제어부로 전달하는 전자제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 지향특성 제어부는 상기 운전석의 위치와 상기 빔 포밍 지향각을 대응시키는 미리 저장된 테이블을 이용하여 상기 운전석 신호가 나타내는 운전석의 위치에 대응하는 빔 포밍 지향각을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 신호처리부는 상기 빔 포밍 지향각을 중심으로 빔 포밍 영역의 범위 만큼의 방향으로부터 발음되는 음성 신호를 추출하되, 상기 빔 포밍 영역의 범위는 차량의 속도 및 상기 각 음성 신호에 포함된 잡음의 강도에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 방법은 운전석 센서가 운전석의 위치를 감지하여 운전석 신호로서 출력하는 단계, 상기 운전석 신호에 근거하여 지향특성 제어부가 빔 포밍 지향각을 산출하는 단계 및 신호처리부가 제1 마이크 및 제2 마이크가 출력한 각 음성 신호를 신호처리하여 상기 빔 포밍 지향각과 일치하는 방향으로부터 발음되는 음성 신호를 추출하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 방법은 상기 빔 포밍 지향각을 산출하는 단계에서, 상기 빔 포밍 지향각은 상기 제1 마이크 및 제2 마이크가 설치된 위치의 중심점으로부터 상기 운전석 신호가 나타내는 운전석의 위치를 향하는 방향의 각도로 산출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 방법에서 상기 운전석 신호는, 핸즈프리 시스템의 동작을 전체적으로 제어하는 전자제어부가 상기 운전석 센서로부터 입력받아 상기 지향특성 제어부로 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 방법은 상기 빔 포밍 지향각을 산출하는 단계에서, 상기 운전석의 위치와 상기 빔 포밍 지향각을 대응시키는 미리 저장된 테이블을 이용하여 상기 빔 포밍 지향각이 산출되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 방법은 상기 음성을 출력하는 단계에서, 상기 신호처리부는 상기 빔 포밍 지향각을 중심으로 빔 포밍 영역의 범위 만큼의 방향으로부터 발음되는 음성 신호를 추출하되, 상기 빔 포밍 영역의 범위는 차량의 속도 및 상기 각 음성 신호에 포함된 잡음의 강도에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 빔 포밍 마이크가 운전자의 음성을 가장 잘 포착할 수 있도록 운전석 위치에 따라 빔 포밍 마이크의 지향 특성을 제어함으로써, 차량용 핸즈프리 시스템의 통화 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명에서 신호처리부가 저장하는 운전석의 위치와 빔 포밍 지향각을 대응시키는 테이블의 예이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 방법의 동작을 도시한 순서도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치의 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치는 운전석 센서(100), 지향특성 제어부(300), 및 신호처리부(400)를 포함하여 이루어질 수 있다.

운전석 센서(100)는 운전석의 위치를 감지하여 운전석 신호로서 출력한다.

일반적으로 차량의 운전석 시트는 운전자의 조절에 따라 전후로 각각 약 30cm 정도 이동할 수 있다. 운전석 센서(100)는 이러한 운전석의 위치를 감지하여 운전석 신호로서 출력한다.

이 때, 운전석 신호는 제어 영역 네트워크(CONTROLLER AREA NETWORK, CAN) 통신망을 통하여 전자제어부(200)로 출력될 수 있으며, 실시예에 따라서는 전자제어부(200)를 거치지 않고 바로 지향특성 제어부(300)로 출력될 수도 있다.

만일 운전석 신호가 CAN 통신망을 통하여 출력되는 경우, 전자제어부(200)는 핸즈프리 시스템의 동작을 전체적으로 제어하고 운전석 센서(100)로부터 입력받은 운전석 신호를 지향특성 제어부(300)로 전달할 수 있다.

일반적으로 차량의 전자제어부(200)는 차량의 각부로부터 CAN 통신망을 통하여 입력받은 신호에 근거하여 엔진을 포함한 차량 각부를 제어한다. 따라서, 전자제어부(200)는 운전자의 핸즈프리 시스템의 조작 신호를 CAN 통신망을 통하여 입력받을 수 있으며, 운전석 센서(100)로부터 운전석 신호를 CAN 통신망을 통하여 입력받을 수 있다. 또한, 전자제어부(200)는 CAN 통신망을 통하여 운전석 신호를 지향특성 제어부(300)로 전달할 수도 있다.

이와 같이 전자제어부(200)를 통하여 CAN 통신망을 사용하여 운전석 신호를 전달함으로써, 신호 전달을 위한 별도의 통신 경로를 마련할 필요가 없는 이점이 있다.

지향특성 제어부(300)는 운전석의 위치를 나타내는 운전석 신호에 근거하여 빔 포밍 지향각을 산출한다.

상술한 바와 같이, 빔 포밍 마이크는 2개의 마이크가 각각 집음하는 음원 신호 사이에서 발생하는 시간 지연을 이용하여 특정 방향에서 입력되는 음원 신호만을 추출한다.

이 때, 빔 포밍 지향각은 빔 포밍 마이크가 추출하는 음원 신호의 방향을 의미한다.

여기에서, 빔 포밍 지향각은 빔 포밍 마이크를 구성하는 제1 마이크(510) 및 제2 마이크(520)가 설치된 위치의 중심점으로부터 운전석 신호가 나타내는 운전석의 위치를 향하는 방향의 각도로 설정될 수 있다.

이와 같이 빔 포밍 지향각을 설정함으로써, 제1 마이크(510) 및 제2 마이크(520)로 구성되는 빔 포밍 마이크가 운전석 위치를 발음원으로 하는 음성 신호를 추출하여 출력할 수 있다.

또한, 지향특성 제어부(300)는 운전석의 위치와 빔 포밍 지향각을 대응시키는 미리 저장된 테이블을 이용하여 상기 운전석 신호가 나타내는 운전석의 위치에 대응하는 빔 포밍 지향각을 산출할 수 있다.

예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, 운전석의 위치는 초기 위치를 0cm로 하고, 10cm 단위로 전후에 대해 각각 30cm 까지 움직일 수 있다. 이 때, 각각의 운전석의 위치에 대하여 차량에 설치된 제1 마이크(510) 및 제2 마이크(520)로부터 운전석을 향하는 빔 포밍 지향각이 테이블에 저장될 수 있다.

도 2의 예에서는 운전석의 위치가 10cm 일 경우 빔 포밍 지향각은 10도, 운전석의 위치가 30cm 일 경우 빔 포밍 지향각은 30도로 산출되며, 운전석의 위치가 -30cm, 즉 후방으로 30cm 일 경우, 빔 포밍 지향각은 -30도, 즉 후방으로 30도로 산출된다.

신호처리부(400)는 제1 마이크(510) 및 제2 마이크(520)가 출력한 각 음성 신호를 신호처리하여 빔 포밍 지향각과 일치하는 방향으로부터 발생하는 음성을 출력한다.

이 때 신호처리부(400)는 제1 마이크(510)의 음성 신호와 제2 마이크(520)의 음성 신호 사이의 위상차를 이용하여 설정되어 있는 빔 포밍 지향각과 일치하는 방향으로부터 발음되는 음성 신호를 추출하여 출력할 수 있다.

또한 신호처리부(400)는 빔 포밍 지향각을 중심으로 빔 포밍 영역의 범위 만큼의 방향으로부터 발음되는 음성 신호를 추출하여 출력하되, 이 경우 빔 포밍 영역의 범위는 차량의 속도 및 상기 각 음성 신호에 포함된 잡음의 강도에 근거하여 결정될 수 있다.

상술한 바와 같이, 빔 포밍 마이크는 설정된 빔 포밍 지향각으로부터 발음되는 음원 신호만을 추출하며, 신호처리부(400)는 2개의 마이크 각각으로부터 입력되는 신호에 대한 신호처리를 수행한다. 또한 이 경우, 음원 신호를 추출하도록 설정된 방향을 중심으로 얼마나 넓은 범위에서 발음되는 음원 신호를 추출할 것인지, 즉 빔 포밍 영역을 설정하여 신호처리를 수행할 수도 있다.

이 때, 차량의 속도가 높거나 제1 및 제2 마이크(510, 520)로부터 집음된 잡음의 강도가 크다면, 차내에 발생되는 소음의 강도가 높으므로, 보다 좁은 빔 포밍 영역에서 발음되는 음성만을 추출하는 것이 운전자의 음성을 정확하게 포착할 가능성을 높이게 된다.

따라서, 차량의 속도가 높거나 잡음의 강도가 높을 경우 신호처리부(400)는 빔 포밍 영역의 범위를 좁게 설정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 방법의 동작을 도시한 순서도이다. 이를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 방법을 설명한다.

먼저 운전석 센서가 운전석의 위치를 감지하여 운전석 신호로서 출력한다(S110).

상술한 바와 같이 일반적으로 차량의 운전석 시트는 운전자의 조절에 따라 전후로 이동할 수 있으며, 운전석 센서(100)는 이러한 운전석의 위치를 감지하여 운전석 신호로서 출력한다.

이 때, 운전석 신호는 CAN 통신망을 통하여 전자제어부(200)로 출력될 수 있으며, 실시예에 따라서는 전자제어부(200)를 거치지 않고 바로 지향특성 제어부(300)로 출력될 수도 있다.

만일 운전석 신호가 CAN 통신망을 통하여 출력되는 경우, 전자제어부(200)는 핸즈프리 시스템의 동작을 전체적으로 제어하고 운전석 센서(100)로부터 입력받은 운전석 신호를 지향특성 제어부(300)로 전달할 수 있다.

이후, 운전석 신호에 근거하여 지향특성 제어부(300)가 빔 포밍 지향각을 산출한다(S120).

여기에서, 빔 포밍 지향각은 빔 포밍 마이크를 구성하는 제1 마이크(510) 및 제2 마이크(520)가 설치된 위치의 중심점으로부터 운전석 신호가 나타내는 운전석의 위치를 향하는 방향의 각도로 설정될 수 있다.

또한, 도 2와 관련하여 상기에서 설명한 바와 같이, 빔 포밍 지향각은 운전석의 위치와 빔 포밍 지향각을 대응시키는 미리 저장된 테이블을 이용하여 산출될 수 있다.

이와 같이 빔 포밍 지향각을 설정함으로써, 제1 마이크(510) 및 제2 마이크(520)로 구성되는 빔 포밍 마이크가 운전석 위치를 발음원으로 하는 음성 신호를 추출하여 출력할 수 있다.

이어서, 신호처리부(400)가 제1 마이크(510) 및 제2 마이크(520)가 출력한 각 음성 신호를 신호처리하여 빔 포밍 지향각과 일치하는 방향으로부터 발음되는 음성 신호를 추출하여 출력하고(S130) 프로세스를 종료한다.

상술한 바와 같이 신호처리부(300)는 빔 포밍 지향각을 중심으로 빔 포밍 영역의 범위 만큼의 방향으로부터 발생하는 음성을 출력하되, 빔 포밍 영역의 범위는 차량의 속도 및 제1 및 제2 마이크(510, 520)가 출력한 각 음성 신호에 포함된 잡음의 강도에 근거하여 결정될 수 있다.

이 때, 차량의 속도가 높거나 잡음의 강도가 높을 경우 신호처리부(400)는 빔 포밍 영역의 범위를 좁게 설정함으로써, 보다 좁은 빔 포밍 영역에서 발음되는 음성만을 추출하여 운전자의 음성을 정확하게 포착할 가능성을 높일 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 빔 포밍 마이크가 운전자의 음성을 가장 잘 포착할 수 있도록 운전석 위치에 따라 빔 포밍 마이크의 지향 특성을 제어함으로써, 차량용 핸즈프리 시스템의 통화 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 운전석 센서 200 : 전자제어부
300 : 지향 특성 제어부 400 : 신호처리부
510 : 제1 마이크 520 : 제2 마이크

Claims (10)

1. 운전석의 위치를 감지하여 운전석 신호로서 출력하는 운전석 센서;
   상기 운전석 신호에 근거하여 빔 포밍 지향각을 산출하는 지향특성 제어부; 및
   제1 마이크 및 제2 마이크가 출력한 각 음성 신호를 신호처리하여 상기 빔 포밍 지향각과 일치하는 방향으로부터 발음되는 음성 신호를 추출하여 출력하는 신호처리부를 포함하되,
   상기 빔 포밍 지향각은 상기 제1 마이크 및 제2 마이크가 설치된 위치의 중심점으로부터 상기 운전석 신호가 나타내는 운전석의 위치를 향하는 방향의 각도이고,
   상기 신호처리부는 상기 빔 포밍 지향각을 중심으로 빔 포밍 영역의 범위 만큼의 방향으로부터 발음되는 음성 신호를 추출하되, 상기 빔 포밍 영역의 범위는 차량의 속도 및 상기 각 음성 신호에 포함된 잡음의 강도에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   핸즈프리 시스템의 동작을 전체적으로 제어하고 상기 운전석 센서로부터 입력받은 상기 운전석 신호를 상기 지향특성 제어부로 전달하는 전자제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 지향특성 제어부는 상기 운전석의 위치와 상기 빔 포밍 지향각을 대응시키는 미리 저장된 테이블을 이용하여 상기 운전석 신호가 나타내는 운전석의 위치에 대응하는 빔 포밍 지향각을 산출하는 것을 특징으로 하는 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 장치.
   
5. 삭제
6. 운전석 센서가 운전석의 위치를 감지하여 운전석 신호로서 출력하는 단계;
   상기 운전석 신호에 근거하여 지향특성 제어부가 빔 포밍 지향각을 산출하는 단계; 및
   신호처리부가 제1 마이크 및 제2 마이크가 출력한 각 음성 신호를 신호처리하여 상기 빔 포밍 지향각과 일치하는 방향으로부터 발음되는 음성 신호를 추출하여 출력하는 단계를 포함하되,
   상기 빔 포밍 지향각을 산출하는 단계에서,
   상기 빔 포밍 지향각은 상기 제1 마이크 및 제2 마이크가 설치된 위치의 중심점으로부터 상기 운전석 신호가 나타내는 운전석의 위치를 향하는 방향의 각도로 산출되는 것이고,
   상기 음성 신호를 추출하여 출력하는 단계에서,
   상기 신호처리부는 상기 빔 포밍 지향각을 중심으로 빔 포밍 영역의 범위 만큼의 방향으로부터 발음되는 음성 신호를 추출하되, 상기 빔 포밍 영역의 범위는 차량의 속도 및 상기 각 음성 신호에 포함된 잡음의 강도에 근거하여 결정되는 것을 특징으로 하는 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 방법.
   
7. 삭제
8. 제 6항에 있어서,
   상기 운전석 신호는, 핸즈프리 시스템의 동작을 전체적으로 제어하는 전자제어부가 상기 운전석 센서로부터 입력받아 상기 지향특성 제어부로 전달하는 것을 특징으로 하는 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 방법.
   
9. 제 6항에 있어서,
   상기 빔 포밍 지향각을 산출하는 단계에서,
   상기 운전석의 위치와 상기 빔 포밍 지향각을 대응시키는 미리 저장된 테이블을 이용하여 상기 빔 포밍 지향각이 산출되는 것을 특징으로 하는 운전석 위치를 고려하는 빔 포밍 마이크 제어 방법.
   
10. 삭제

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