KR102405261B1 - Distance measuring system between the car and the device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기존의 장애물 감지 센서를 이용한 음파 통신을 통해 음파를 생성함으로써 자동차와 디바이스 사이의 거리를 측정하는 시스템에 관한 것으로, 연결된 전자 장비의 동작을 제어하는 주제어기 및 주제어기로부터 전달되는 제어신호에 따라 작동모드를 변경하는 센서가 자동차에 구비되고, 자동차와 통신하는 디바이스로 구성된다. 본 발명에 따르면 자동차에 부착되는 주차 보조용 초음파 센서를 디바이스 위치 추적을 위한 목적으로 활용함으로써 부가적인 장치의 추가 없이 두가지 효과를 얻을 수 있고, 디바이스 위치 추적에 적용될 경우 기존의 스마트키를 스마트 폰과 같은 디바이스로 대체할 수 있으므로 호환성이 뛰어나며 간편하다.The present invention relates to a system for measuring the distance between a vehicle and a device by generating sound waves through sound wave communication using an existing obstacle detection sensor, and a main controller that controls the operation of connected electronic equipment and a control signal transmitted from the main controller A sensor for changing the operation mode according to the vehicle is provided in the vehicle, and is composed of a device communicating with the vehicle. According to the present invention, two effects can be obtained without the addition of an additional device by using the ultrasonic sensor for parking assistance attached to the vehicle for the purpose of tracking the device location. Since it can be replaced with the same device, it is highly compatible and convenient.
Description
본 발명은 자동차-디바이스 거리 측정 시스템에 관한 것이다. 보다 자세하게는 기존의 장애물 감지 센서를 이용한 음파 통신을 통해 음파를 생성함으로써 자동차와 디바이스 사이의 거리를 측정하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a car-device distance measurement system. More specifically, it relates to a system for measuring the distance between a vehicle and a device by generating a sound wave through sound wave communication using an existing obstacle detection sensor.
일반적으로 초음파 센서는 초음파 발신기(또는 발생기)와 수신기를 조합하여 구성되며, 이러한 센서를 이용하여 비파괴 검사, 레이더, 주차 보조 시스템 등에서 거리 및 두께를 측정하는 방법이 널리 사용되고 있다.In general, an ultrasonic sensor is configured by combining an ultrasonic transmitter (or generator) and a receiver, and a method of measuring distance and thickness using such a sensor is widely used in non-destructive inspection, radar, parking assistance system, and the like.
특히, 자동차에 부착되는 센서로 주차 보조 센서(parking assistance sensor)가 널리 사용되고 있다. 이러한 주차 보조 센서는 자동차의 앞 범퍼, 뒤 범퍼 또는 측면에 복 수 개 배치된 초음파 센서의 초음파 발신기가 초음파 신호를 발생시키고, 초음파 수신기는 발생한 초음파 신호가 장애물에 반사되어 돌아오는 초음파 신호를 다시 수신함으로써 장애물에 반사된 신호 수신 시간과 초음파 신호 발생 시간 사이의 차이를 계산하여 거리를 측정한다. 거리가 너무 가까워져서 자동차가 장애물에 부딪힐 염려가 있을 경우 경고음을 내기 위한 목적으로 사용된다.In particular, a parking assistance sensor is widely used as a sensor attached to a vehicle. In such a parking assist sensor, an ultrasonic signal is generated by an ultrasonic transmitter of ultrasonic sensors placed on the front bumper, rear bumper, or side of the vehicle, and the ultrasonic receiver receives the ultrasonic signal that is returned by reflecting the ultrasonic signal back to the obstacle. By doing so, the distance is measured by calculating the difference between the signal reception time reflected by the obstacle and the ultrasonic signal generation time. It is used for the purpose of making a warning sound when the distance is too close and there is a risk that the vehicle will collide with an obstacle.
자동차를 제어하는 스마트 디바이스의 실내외 위치를 측정하고자 하는 노력은 예전부터 계속되어 왔다. 특히 사용자의 위치를 추적하여 그에 맞는 서비스를 제공하고자 하는 수요가 높았다.Efforts to measure the indoor and outdoor locations of smart devices that control automobiles have been ongoing for a long time. In particular, there was a high demand for tracking the user's location and providing a suitable service.
이 경우, 주로 스마트폰 등과 같은 스마트 디바이스에서 비콘(블루투스4.0(BLE) 프로토콜 기반의 근거리 무선통신 장치)등에서 발생한 RF(radio frequency)신호의 세기 및 해당 비콘의 위치를 고려하여 스마트 디바이스의 위치를 알고리즘으로 추정하였다. 그러나 RF신호의 세기에 기반한 위치 추정 방법은 반사파 등의 영향으로 정확도가 매우 떨어져, 매우 멂, 근접, 근처, 가까움 등 4개의 단계로 구성되는 단순 근접 여부만 알 수 있다.In this case, the location of the smart device is determined mainly by considering the strength of the RF (radio frequency) signal generated from a beacon (a Bluetooth 4.0 (BLE) protocol-based short-range wireless communication device) and the location of the corresponding beacon in a smart device such as a smart phone. was estimated as However, the location estimation method based on the strength of the RF signal has very low accuracy due to the influence of reflected waves, and only simple proximity can be known, which consists of four steps: very far, near, near, and near.
기존의 키폽(key-fob)을 이용하여 차량에서의 사용자의 위치를 추정하는 기술은 사용자(보통 키의 위치)와 차량으로부터의 거리를 10cm이내의 정확도로 추정한다. 키폽에는 LF(low frequency) 송수신기, RF 송수신기가 구비되어 사용자가 차량 내/외부에 위치하는지, 차량 외부에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 확인하여 차량 개폐 및 엔진의 시동을 가능하게 조정한다.The existing technology for estimating the user's location in the vehicle using a key-fob estimates the distance between the user (usually the location of the key) and the vehicle with an accuracy of within 10 cm. The keypop is equipped with an LF (low frequency) transceiver and an RF transceiver to check whether the user is located inside/outside the vehicle and how far away from the vehicle, thereby adjusting the vehicle opening and closing and engine starting possible.
IoT 기술이 발달함에 따라, 차량의 물리적인 키 및 키폽 없이 스마트 폰과 같은 스마트 디바이스만을 이용하는 스마트 키에 대한 수요가 늘고 있다. 그러나, 스마트 디바이스의 위치를 측정하는 것은 키폽의 위치를 추정하는 것에 비하여 그 정확도가 현저하게 떨어져서 기존의 키폽이 가진 기능을 구현할 수 없다는 이유로 대중화되지 못하였다.As IoT technology develops, the demand for smart keys using only smart devices such as smart phones without a physical key and keypop of a vehicle is increasing. However, measuring the location of a smart device has not been popularized because its accuracy is significantly lower than that of estimating the location of the key pop, and thus the function of the existing key pop cannot be implemented.
본 발명은 디바이스가 키폽의 기능을 구현할 수 있도록 디바이스가 수신 가능한 음파를 발생시키는 자동차의 센서를 개시하고 이를 이용한 거리 측정 방법을 설명한다.The present invention discloses a sensor in a vehicle that generates a sound wave that a device can receive so that the device can implement the function of a keypop, and describes a distance measurement method using the same.
본 발명의 기술적 과제는, 자동차의 센서에서 디바이스 위치 측정을 위한 음파 신호를 송신함에 관한 것이다.The technical problem of the present invention relates to transmitting a sound wave signal for device position measurement from a sensor of a vehicle.
본 발명의 다른 기술적 과제는, 상용화된 피에조 센서를 이용하여 디바이스에서 수신 가능한 비가청 음파를 송신함에 관한 것이다.Another technical problem of the present invention relates to transmitting an inaudible sound wave that can be received by a device using a commercially available piezo sensor.
본 발명의 또다른 기술적 과제는, 하나의 센서에서 복수의 음파 신호를 동시에 또는 번갈아 송신함에 관한 것이다.Another technical problem of the present invention relates to transmitting a plurality of sound wave signals simultaneously or alternately from one sensor.
본 발명의 일 양태에 따르면, 연결된 전자 장비의 동작을 제어하는 주제어기 및 주제어기로부터 전달되는 제어신호에 따라 작동모드를 변경하는 센서가 자동차에 구비되고, 자동차와 통신하는 디바이스가 개시된다.According to one aspect of the present invention, a main controller for controlling the operation of a connected electronic equipment and a sensor for changing an operation mode according to a control signal transmitted from the main controller are provided in a car, and a device communicating with the car is disclosed.
본 발명에 따르면 자동차에 부착되는 주차 보조용 초음파 센서를 디바이스 위치 추적을 위한 목적으로 활용함으로써 부가적인 장치의 추가 없이 두가지 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, two effects can be obtained without adding an additional device by utilizing the ultrasonic sensor for parking assistance attached to the vehicle for the purpose of tracking the device location.
본 발명에 따르면, 디바이스 위치 추적에 적용될 경우 기존의 스마트키를 스마트폰과 같은 디바이스로 대체할 수 있으므로 호환성이 뛰어나며 간편하다.According to the present invention, when applied to device location tracking, the existing smart key can be replaced with a device such as a smart phone, so the compatibility is excellent and simple.
도 1은 본 발명에 따른 자동차-디바이스 거리 측정 시스템의 개략적인 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 센서가 서로 다른 주파수 대역의 음파를 발생시키는 경우, 각 주파수에 따른 응답 특성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 출력회로가 제 1 주파수 및 제 2 주파수를 갖는 음파를 생성하는 전기적 출력신호를 모두 전달하는 단일 출력회로로 구성되는 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 출력회로가 제 1 출력회로, 제 2 출력회로 및 스위치를 포함하도록 구성되는 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 출력회로가 튜닝부를 포함하도록 구성되는 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동차-디바이스 거리 측정 시스템이 제 1 작동모드를 가동할 때의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 자동차-디바이스 거리 측정 시스템이 제 2 작동모드를 가동할 때의 흐름도를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a schematic structure of a vehicle-device distance measuring system according to the present invention.
2 is a view showing response characteristics according to each frequency when the sensor according to the present invention generates sound waves of different frequency bands.
3 is a view showing an embodiment in which the output circuit according to the present invention is configured as a single output circuit that transmits both electrical output signals for generating sound waves having a first frequency and a second frequency.
4 is a diagram showing an embodiment in which an output circuit according to the present invention is configured to include a first output circuit, a second output circuit and a switch.
5 is a diagram illustrating an embodiment in which an output circuit according to the present invention is configured to include a tuning unit.
6 is a view showing a flowchart when the vehicle-device distance measuring system according to the present invention operates in the first operating mode.
7 is a diagram illustrating a flowchart when the vehicle-device distance measuring system according to the present invention operates in the second operating mode.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한 도면에서 본 발명을 명확하게 개시하기 위해서 본 발명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 동일하거나 유사한 부호들은 동일하거나 유사한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. However, the present invention may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments disclosed below. In addition, in order to clearly disclose the present invention in the drawings, parts irrelevant to the present invention are omitted, and the same or similar symbols in the drawings indicate the same or similar components.
본 발명의 목적 및 효과는 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이나 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Objects and effects of the present invention will become clearer through the following detailed description, but the objects and effects of the present invention are not limited only by the following description. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하에서 음파 또는 초음파로 설명하는 것은 수십 내지 수백 킬로헤르츠(kHz)의 전파를 말하며, 실제로 사람 또는 동물이 들을 수 있는 음성 신호만을 음파라고 하는 것은 아님을 미리 밝혀 둔다.Hereinafter, sound waves or ultrasonic waves refer to radio waves of tens to hundreds of kilohertz (kHz), and it should be clarified in advance that only voice signals that can be heard by humans or animals are not referred to as sound waves.
도 1은 본 발명에 따른 자동차-디바이스 거리 측정 시스템의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 자동차-디바이스 거리 측정 시스템은 연결된 전자 장비의 동작을 제어하는 주제어기(110) 및 주제어기(110)로부터 전달되는 제어신호(C)에 따라 작동모드(M)를 변경하는 센서(120)가 구비된 자동차(100) 및 자동차(100)와 통신하는 디바이스(200)로 구성된다.1 is a view showing the structure of a vehicle-device distance measuring system according to the present invention. Referring to FIG. 1 , the vehicle-device distance measuring system according to the present invention operates in an operating mode (M) according to a control signal (C) transmitted from the main controller 110 and the main controller 110 for controlling the operation of the connected electronic equipment. ) is composed of a car 100 equipped with a sensor 120 for changing and a device 200 communicating with the car 100 .
주제어기(110)는 차량용 프로세서를 의미하며, 보통 BDU 또는 MCU 등으로 불리며 자동차(100)에 연결된 전자 장비의 동작에 관여한다. 상세하게, 주제어기(110)는 디바이스(200)에 정보를 전달한다. 이 정보는 디바이스(200)와 자동차(100) 사이의 거리를 측정하기 위해서 필요한 정보이다. 예를 들어, 삼각측위 등을 활용한 알고리즘(TOA, TDOA, AOA, RSSI 등)을 통해 정밀 위치를 추적하여 디바이스(200) 사용자(U)와 자동차(100)의 상대적 거리 및 위치를 계산하기 위한 정보들이 포함된다. 즉, 주제어기(110)는 디바이스(200)에서 전달하고자 하는 정보를 가지는 음파를 생성할 수 있으며 센서(120)에 명령하여 필요한 음파를 발생시키도록 하는 컨트롤러이다.The master controller 110 refers to a vehicle processor, and is usually called a BDU or MCU and is involved in the operation of electronic equipment connected to the vehicle 100 . In detail, the main controller 110 transmits information to the device 200 . This information is necessary to measure the distance between the device 200 and the vehicle 100 . For example, to calculate the relative distance and location of the device 200, user U and the car 100 by tracking the precise location through an algorithm (TOA, TDOA, AOA, RSSI, etc.) using triangulation, etc. information is included. That is, the main controller 110 is a controller that can generate a sound wave having information to be transmitted from the device 200 and commands the sensor 120 to generate a necessary sound wave.
작동모드(M)는, 자동차(100) 주변의 물체(O)를 감지하는 제 1 작동모드(M1) 및 자동차(100)와 디바이스(200)의 거리를 측정하는 제 2 작동모드(M2)를 포함한다. 이에 따라 자동차(100)의 주제어기(110)는, 디바이스(200)로부터 통신이 없을 때 제 1 작동모드(M1)로 작동하여 제 1 제어신호(C1)를 센서(120)에 전달하고, 디바이스(200)로부터 통신이 있을 때 제 2 작동모드(M2)로 작동하여 제 2 제어신호(C2)를 센서(120)에 전달하게 된다.The operation mode M includes a first operation mode M1 for detecting an object O around the vehicle 100 and a second operation mode M2 for measuring the distance between the vehicle 100 and the device 200 include Accordingly, the main controller 110 of the vehicle 100 operates in the first operation mode M1 when there is no communication from the device 200 to transmit the first control signal C1 to the sensor 120, and the device When there is communication from 200 , it operates in the second operation mode M2 and transmits the second control signal C2 to the sensor 120 .
주제어기(110)는 센서(120)에서 발생되는 음파의 반복 여부를 결정할 수 있으며, 센서(120)는 주제어기(100)의 명령에 따라서 소정의 주기 동안 반복 동작한다.The main controller 110 may determine whether to repeat the sound wave generated by the sensor 120 , and the sensor 120 repeatedly operates for a predetermined period according to the command of the main controller 100 .
일 예로, 제 2 작동모드(M2)를 수행하는 사이에 제 1 작동모드(M1)를 수행하고, 센서(120)는 그 값을 미리 저장한 후 주제어기(110)의 요청에 따라 전달할 수 있다.As an example, the first operation mode M1 is performed while the second operation mode M2 is performed, and the sensor 120 stores the value in advance and then transmits the value according to the request of the main controller 110 . .
다른 예로, 주제어기(110)의 특별한 요청이 없을 시 제 1 작동모드(M1) 및 제 2 작동모드(M2)를 미리 정의된 순차에 따라서 반복적으로 수행할 수 있다.As another example, when there is no special request from the main controller 110 , the first operation mode M1 and the second operation mode M2 may be repeatedly performed according to a predefined sequence.
또 다른 예로, 제 2 작동모드(M2)를 수행하는 경우, 후술할 센서(120)의 신호처리부(121)에서 센서(120)의 ID, 음파의 순차적인 카운트 값, 음파 발생 당시의 시간 값, 주제어기(110)로부터 전달받은 데이터 등에 따라 주파수 변조, 위상 변조, 진폭 변조 등을 수행할 수 있다.As another example, when performing the second operation mode M2, the ID of the sensor 120 in the signal processing unit 121 of the sensor 120 to be described later, a sequential count value of sound waves, a time value at the time of sound wave generation, Frequency modulation, phase modulation, amplitude modulation, etc. may be performed according to data received from the main controller 110 .
자동차(100)의 센서(120)는 신호처리부(121), 출력회로(122), 출력부(123) 및 입력회로(124)를 포함하는 구성이다. 상세하게, 신호처리부(121)는 주제어기(110)의 제어신호(C)에 의해 전기적 출력신호(V)를 생성하고, 출력회로(122)는 생성된 전기적 출력신호(V)를 출력부(123)에 전달하며, 출력부(123)는 전달받은 전기적 출력신호(V)를 음파로 출력한다. 입력회로(124)는 출력부(123)에서 출력한 음파가 물체(O)에 반사되면 이를 수신하고, 수신한 음파를 증폭하여 신호처리부(121)로 전달한다. 이 때, 입력회로(124)는 디바이스(200)와의 거리를 측정하는 제 2 작동모드(M2)에는 관여하지 않는다.The sensor 120 of the vehicle 100 is configured to include a signal processing unit 121 , an output circuit 122 , an output unit 123 , and an input circuit 124 . In detail, the signal processing unit 121 generates an electrical output signal V by the control signal C of the main controller 110, and the output circuit 122 outputs the generated electrical output signal V to the output unit ( 123), and the output unit 123 outputs the received electrical output signal V as a sound wave. When the sound wave output from the output unit 123 is reflected by the object O, the input circuit 124 receives it, amplifies the received sound wave and transmits it to the signal processing unit 121 . At this time, the input circuit 124 does not participate in the second operation mode M2 for measuring the distance to the device 200 .
신호처리부(121), 출력부(123), 주제어기(110)가 모두 시간 동기화 되어 동작하거나, 출력회로(122), 출력부(123), 및 주제어기(110)만 시간 동기화되어 동작할 수 있다. 즉, 디바이스(200)와 주제어기(110)는 시간 동기화되지 않을 수 있다.The signal processing unit 121 , the output unit 123 , and the main controller 110 may all operate in synchronization with time, or only the output circuit 122 , the output unit 123 , and the main controller 110 may operate in synchronization with time. have. That is, the device 200 and the main controller 110 may not be time-synchronized.
바람직한 실시예로, 출력부(123) 및 입력회로(124)는 음파를 출력하고 수신하는 역할을 하며, 이때 센서(120)는 각 역할을 시간 분할하여 선택적으로 수행한다. 상세하게, 센서(120)는 음파의 송신과 수신을 동시에 할 수는 없으므로 송신 후 일정 시간 후부터는 별도로 송신 없이 반사된 음파를 수신하도록 대기한다.In a preferred embodiment, the output unit 123 and the input circuit 124 serve to output and receive sound waves, and the sensor 120 selectively performs each role by time division. In detail, since the sensor 120 cannot transmit and receive sound waves at the same time, it waits to receive the reflected sound waves without separately transmitting after a predetermined time after transmission.
신호처리부(121)는 주제어기(110)로부터 받은 명령을 수행하기 위해 주파수, 위상, 길이, 진폭 등의 음파 정보를 변화시키는 데이터 처리를 수행함으로써 수신한 제어신호(C)에 따라서 전기적 출력신호(V)를 생성한다. 물체(O) 감지를 위한 제 1 작동모드(M1)일 때 신호처리부(121)에서 생성된 제 1 출력신호(V1)는 제 1 주파수(H1)를 갖는 음파를 생성하도록 하는 신호이며, 변조(modulation) 되어 있을 수 있다. 또한, 디바이스(200)와의 거리 측정을 위한 제 2 작동모드(M2)일 때 신호처리부(121)에서 생성된 제 2 출력신호(V2)는 제 2 주파수(H2)를 갖는 음파를 생성하도록 하는 신호이며, 제 2 제어신호(C2)에 해당하는 입력 값에 따라서 변조되어 있다.The signal processing unit 121 performs data processing for changing sound wave information such as frequency, phase, length, amplitude, etc. in order to execute a command received from the main controller 110, so that the electrical output signal (C) is received according to the received control signal (C). V) is created. The first output signal V1 generated by the signal processing unit 121 in the first operation mode M1 for detecting an object O is a signal to generate a sound wave having a first frequency H1, modulation) may be applied. In addition, in the second operation mode M2 for measuring the distance to the device 200 , the second output signal V2 generated by the signal processing unit 121 generates a sound wave having a second frequency H2 . and is modulated according to an input value corresponding to the second control signal C2.
이 때 사용되는 변조 방법은 진폭 변조, 주파수 변조, 위상 변조 등이 있다. 일 예로, 센서(120)의 내부 또는 신호처리부(121)의 내부에 타이머가 연결되며, 주 제어기(110)의 제어신호(C)에 따라서 이 타이머를 설정할 수 있다. 신호처리부(121)는 이 타이머를 이용하여 발생시킬 전기적 출력신호(V)의 길이 및 시작 시점, 데이터 값에 따른 신호의 변조 등을 처리할 수 있다.A modulation method used at this time includes amplitude modulation, frequency modulation, phase modulation, and the like. For example, a timer is connected to the inside of the sensor 120 or the inside of the signal processing unit 121 , and this timer may be set according to the control signal C of the main controller 110 . The signal processing unit 121 may process the length and start time of the electrical output signal V to be generated using this timer, and modulation of the signal according to the data value.
출력회로(122) 및 출력부(123)는 음파 또는 초음파 주파수 대역의 신호를 전달 및 출력한다. 출력회로(122)는 출력부(123)를 드라이브(drive)하며, 수십 V 이상의 전기적 출력신호(V)를 출력한다. 본 발명에 따르면 출력부(123)는 물체(O)를 감지하기 위한 제 1 주파수(H1) 및 디바이스(200)와의 거리 측정을 위한 제 2 주파수(H2)를 갖는 음파를 모두 출력한다.The output circuit 122 and the output unit 123 transmit and output a signal of a sound wave or ultrasonic frequency band. The output circuit 122 drives the output unit 123 and outputs an electrical output signal V of several tens of V or more. According to the present invention, the output unit 123 outputs both sound waves having a first frequency H1 for detecting an object O and a second frequency H2 for measuring a distance to the device 200 .
센서(120)의 일 예로 피에조 센서가 사용될 수 있다. 일반적으로 자동차(100)의 주차 보조 센서로 사용되는 피에조 센서는 송신부에서 근접한 장애물의 거리를 측정하기 위하여 보통 40~130 kHz 주파수를 갖는 신호를 발생시키며, 수신부에서 장애물에 반사된 신호를 수신한다.As an example of the sensor 120 , a piezo sensor may be used. In general, a piezo sensor used as a parking assist sensor of the vehicle 100 generates a signal having a frequency of 40 to 130 kHz in order to measure the distance of a nearby obstacle from a transmitter, and receives a signal reflected from an obstacle in a receiver.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 피에조 센서를 거리 측정 센서로서 활용하여 위하여 디바이스(200)에 16~22kHz의 음파를 송신한다. 이 경우 디바이스(200)가 수신 장치이므로 피에조 센서는 16~22kHz의 음파를 수신할 필요는 없다. According to an embodiment of the present invention, a sound wave of 16 to 22 kHz is transmitted to the device 200 in order to utilize the piezo sensor as a distance measuring sensor. In this case, since the device 200 is a receiving device, the piezo sensor does not need to receive a sound wave of 16 to 22 kHz.
스마트폰 등의 디바이스(200)는 일반적으로 마이크(microphone)를 구비하고 있으며, 이 마이크는 피에조 센서로부터 출력된 16~22kHz의 음파를 수신하여 입력된 데이터를 스마트폰의 신호처리부로 전달한다.The device 200 such as a smartphone generally includes a microphone, and the microphone receives a 16-22 kHz sound wave output from the piezo sensor and transmits the input data to the signal processing unit of the smartphone.
본 발명에 개시된 바와 같이 하나의 센서가 두 개의 모드로 작동하기 위해서는, 두 개 이상의 서로 다른 대역의 주파수 신호를 발생시켜야 한다. 이에 대한 실시예는 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.As disclosed in the present invention, in order for one sensor to operate in two modes, it is necessary to generate frequency signals of two or more different bands. An embodiment thereof will be described later with reference to FIG. 3 .
도 2는 본 발명에 따른 센서가 서로 다른 주파수 대역의 음파를 발생시키는 경우, 각 주파수에 따른 응답 특성을 나타내는 도면이다.2 is a view showing response characteristics according to each frequency when the sensor according to the present invention generates sound waves of different frequency bands.
도 2를 참조하면, 제 1 작동모드(M1)에서 사용되는 제 1 주파수(H1)는 물체(O)에 도달 후 반사되는 음파를 다시 입력 받아야 하므로 공진주파수와 거의 일치하는 것이 바람직하다. 현재 현대자동차와 같은 상용차에서 사용하는 피에조 센서(예, 무라타 제조 피에조 센서)는 40~60kHz인 경우가 많다.Referring to FIG. 2 , since the first frequency H1 used in the first operation mode M1 needs to receive the reflected sound wave again after reaching the object O, it is preferable to almost coincide with the resonance frequency. Piezo sensors currently used in commercial vehicles such as Hyundai Motor Company (eg, Murata-made piezo sensors) often have a frequency range of 40 to 60 kHz.
센서(120)는 공진주파수 대역 이외의 주파수 대역에서도 음파를 발생시키고 출력하는 것이 가능하다. 특히 디바이스(200)에 전달하여 거리를 측정하고자 하는 제 2 작동모드(M1)로 구동중인 경우, 디바이스(200)의 마이크 성능에 따라서 음파의 수신 여부가 결정되므로 공진주파수에서 다소 떨어진 주파수 대역인 제 2 주파수(H2)의 신호도 적절히 사용될 수 있다.The sensor 120 may generate and output sound waves in a frequency band other than the resonant frequency band. In particular, in the case of driving in the second operation mode (M1), which is transmitted to the device 200 to measure the distance, the reception of sound waves is determined according to the microphone performance of the device 200, so that A signal of 2 frequency (H2) may also be appropriately used.
이 때 제 2 주파수(H2)는 16~22kHz의 범위를 가지는 것이 바람직하다. 상세하게, 디바이스(200)의 마이크에서는 감지가 가능하지만, 사람이나 동물에게는 잘 들리지 않는 비가청대역의 음파가 바람직하다. 비가청대역의 주파수로 16~22kHz를 일 예로써 설명하였으나 이는 개인차에 따라 다를 수 있으며, 10~30kHz의 범위 내라면 동일하게 사용될 수 있다. 다만 편의상 이하에서 16~22kHz 주파수 대역 신호를 예를 들어 설명한다. 그러나 본 발명에 따른 제 2 주파수(H2)의 범위가 16~22kHz로 한정되는 것은 아니며, 10~30kHz와 같이 제 1 주파수(H1) 대역과 떨어져 있으면서 응답 특성이 양호한 주파수이면 충분하다.In this case, the second frequency H2 preferably has a range of 16 to 22 kHz. In detail, a sound wave in an inaudible band that can be detected by the microphone of the device 200, but is inaudible to humans or animals is preferable. 16 to 22 kHz has been described as an example as a frequency of the inaudible band, but this may vary according to individual differences, and may be used equally if within the range of 10 to 30 kHz. However, for convenience, a 16-22 kHz frequency band signal will be described below as an example. However, the range of the second frequency (H2) according to the present invention is not limited to 16 to 22 kHz, and a frequency with good response characteristics while being separated from the first frequency (H1) band, such as 10 to 30 kHz, is sufficient.
도 3은 본 발명에 따른 출력회로(122)가 제 1 주파수(H1) 및 제 2 주파수(H2)를 갖는 음파를 생성하는 전기적 출력신호를 모두 전달하는 단일 출력회로로 구성되는 실시예를 나타내는 도면이다.3 is a view showing an embodiment in which the output circuit 122 according to the present invention is composed of a single output circuit that transmits both electrical output signals for generating sound waves having a first frequency (H1) and a second frequency (H2) to be.
도 3을 참조하면, 출력회로(122)는 16~130Khz주파수 대역을 모두 전송할 수 있는 광대역 출력이 가능한 회로일 수 있다. 이 경우 센서(120)의 구성이 단순하여 신호처리부(121)에서 생성된 전기적 출력신호(V)를 출력회로(122)에서 제 1 주파수(H1) 및 제 2 주파수(H2)대역을 동시에 또는 번갈아 출력하며, 이를 출력부(123)에서 송신한다.Referring to FIG. 3 , the output circuit 122 may be a circuit capable of wideband output capable of transmitting all of the 16 to 130 Khz frequency bands. In this case, since the configuration of the sensor 120 is simple, the first frequency (H1) and the second frequency (H2) bands are simultaneously or alternately applied to the electrical output signal (V) generated by the signal processing unit 121 in the output circuit 122 . output, and the output unit 123 transmits it.
도 4는 본 발명에 따른 출력회로(122)가 제 1 출력회로(122a), 제 2 출력회로(122b) 및 스위치(S)를 포함하도록 구성되는 실시예를 나타내는 도면이다.4 is a view showing an embodiment in which the output circuit 122 according to the present invention is configured to include a first output circuit 122a, a second output circuit 122b and a switch S. As shown in FIG.
도 4를 참조하면, 출력회로(122)는 스위치(S)에 연결된다. 신호처리부(121)에서 생성하는 전기적 출력신호(V)가 제 1 출력신호(V1)인지 제 2 출력신호(V2)인지에 따라서 스위치(S)가 동작한다. 상세하게, 신호처리부(121)에서 생성하는 전기적 출력신호(V)가 제 1 출력신호(V1)인 경우, 스위치(S)는 40~130kHz대역에서 물체(O) 감지를 위한 신호를 출력하는 제 1 출력회로(122a)에 연결됨으로써 출력부(123)가 제 1 주파수(H1)를 갖는 음파를 출력하도록 한다. 또는 신호처리부(121)에서 전달하는 신호가 제 2 출력신호(V2)인 경우, 스위치(S)는 16~22kHz의 대역에서 디바이스(200)와의 거리 측정을 위한 신호를 출력하는 제 2 출력회로(122b)에 연결됨으로써 출력부(123)가 제 2 주파수(H2)를 갖는 음파를 출력하도록 한다.Referring to FIG. 4 , the output circuit 122 is connected to the switch S. The switch S operates according to whether the electrical output signal V generated by the signal processing unit 121 is the first output signal V1 or the second output signal V2. In detail, when the electrical output signal (V) generated by the signal processing unit 121 is the first output signal (V1), the switch (S) outputs a signal for detecting an object (O) in a band of 40 to 130 kHz By being connected to the first output circuit 122a, the output unit 123 outputs a sound wave having a first frequency H1. Alternatively, when the signal transmitted from the signal processing unit 121 is the second output signal V2, the switch S is a second output circuit ( 122b) so that the output unit 123 outputs a sound wave having a second frequency H2.
도 5는 본 발명에 따른 출력회로(122)가 튜닝부(122b)를 포함하도록 구성되는 실시예를 나타내는 도면이다.5 is a diagram illustrating an embodiment in which the output circuit 122 according to the present invention is configured to include a tuning unit 122b.
도 5를 참조하면, 출력회로(122)는 16~130kHz 대역의 주파수 대역 중 일부를 튜닝하여 사용할 수 있도록 튜닝부(122c)에 연결된다. 신호처리부(121)가 제 1 출력신호(V1)를 전달하면, 튜닝부(122c)는 제 1 주파수(H1)를 갖는 음파 출력이 가능하도록 출력회로(122)를 튜닝하며, 튜닝된 출력회로(122)가 출력부(123)에 연결되어 제 1 주파수(H1) 대역의 음파를 출력하도록 한다. 신호처리부(121)가 제 2 출력신호(V2)를 전달하면, 튜닝부(122c)는 제 2 주파수(H2)를 갖는 음파 출력이 가능하도록 출력회로(122)를 튜닝하며, 튜닝된 출력회로(122)가 출력부(123)에 연결되어 제 2 주파수(H2) 대역의 음파를 출력하도록 한다.Referring to FIG. 5 , the output circuit 122 is connected to the tuning unit 122c so that a part of the frequency band of the 16-130 kHz band can be tuned and used. When the signal processing unit 121 transmits the first output signal V1, the tuning unit 122c tunes the output circuit 122 to enable a sound wave output having a first frequency H1, and the tuned output circuit ( 122) is connected to the output unit 123 to output a sound wave of the first frequency (H1) band. When the signal processing unit 121 transmits the second output signal V2, the tuning unit 122c tunes the output circuit 122 to enable a sound wave output having a second frequency H2, and the tuned output circuit ( 122) is connected to the output unit 123 to output a sound wave of the second frequency (H2) band.
도 6은 본 발명에 따른 자동차-디바이스 거리 측정 시스템이 제 1 작동모드(M1)를 가동할 때의 흐름도를 나타낸 도면이다.6 is a view showing a flowchart when the vehicle-device distance measuring system according to the present invention operates the first operation mode M1.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 거리 측정 시스템에서 자동차(100)의 주제어기(110)는 디바이스(200)로부터 별도의 통신이 없는 경우 제 1 작동모드(M1)로 가동하여, 제 1 제어신호(C1)를 센서(120)로 전달한다. 이에 따라 센서(120)의 신호처리부(121)가 제 1 출력신호(V1)를 생성하게 되고, 생성한 제 1 출력신호(V1)를 출력회로(122)가 출력부(123)로 전달하며, 출력부(123)는 제 1 주파수(H1)를 갖는 음파를 츨력한다. 출력된 제 1 주파수(H1)는 물체(O)에 도달한 후 반사되며, 반사된 제 1 주파수(H1)를 입력회로(124)가 수신하여 신호처리부(121)로 전달한다. 이러한 일련의 과정들을 통해, 자동차(100)는 물체(O)와의 거리를 계산한다.Referring to FIG. 6 , in the distance measuring system according to the present invention, the main controller 110 of the vehicle 100 operates in the first operation mode M1 when there is no separate communication from the device 200 to perform the first control The signal C1 is transmitted to the sensor 120 . Accordingly, the signal processing unit 121 of the sensor 120 generates a first output signal V1, and the output circuit 122 transmits the generated first output signal V1 to the output unit 123, The output unit 123 outputs a sound wave having a first frequency H1. The output first frequency H1 is reflected after reaching the object O, and the input circuit 124 receives the reflected first frequency H1 and transmits it to the signal processing unit 121 . Through this series of processes, the vehicle 100 calculates the distance to the object O.
도 7은 본 발명에 따른 자동차-디바이스 거리 측정 시스템이 제 2 작동모드(M2)를 가동할 때의 흐름도를 나타낸 도면이다.7 is a view showing a flowchart when the vehicle-device distance measuring system according to the present invention operates the second operation mode M2.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 거리 측정 시스템에서 자동차(100)의 주제어기(110)는 디바이스(200)로부터 거리 인식 신호 송신을 요청받은 경우 제 2 작동모드(M2)로 가동하여, 제 2 제어신호(C2)를 센서(120)로 전달한다. 이에 따라 센서(120)의 신호처리부(121)가 제 2 출력신호(V2)를 생성하게 되고, 생성한 제 2 출력신호(V2)를 출력회로(122)가 출력부(123)로 전달하며, 출력부(123)는 제 2 주파수(H2)를 갖는 음파를 출력한다. 출력된 제 2 주파수(H2)는 디바이스(200)로 송신되며, 디바이스(200)는 이를 통해 자동차(100)와의 거리를 계산한다.Referring to FIG. 7 , in the distance measurement system according to the present invention, the main controller 110 of the vehicle 100 operates in the second operation mode M2 when receiving a request to transmit a distance recognition signal from the device 200, 2 The control signal C2 is transmitted to the sensor 120 . Accordingly, the signal processing unit 121 of the sensor 120 generates the second output signal V2, and the output circuit 122 transmits the generated second output signal V2 to the output unit 123, The output unit 123 outputs a sound wave having a second frequency H2. The output second frequency H2 is transmitted to the device 200 , and the device 200 calculates a distance to the vehicle 100 through this.
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예는 예시의 목적으로 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며 이러한 수정, 변경 및 부가는 상기의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다. 또한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The above-described preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, and those skilled in the art with ordinary skill in the art will be able to make various modifications, changes and additions within the spirit and scope of the present invention. It should be regarded as belonging to the scope of the above claims. In addition, a person of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, various substitutions, modifications, and changes are possible without departing from the technical spirit of the present invention. It is not limited.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the exemplary system described above, the methods are described on the basis of a flowchart as a series of steps or blocks, but the present invention is not limited to the order of steps, and some steps may occur in a different order or concurrently with other steps as described above. can In addition, those skilled in the art will understand that the steps shown in the flowchart are not exhaustive and that other steps may be included or that one or more steps of the flowchart may be deleted without affecting the scope of the present invention.
100 : 자동차
110 : 주제어기 120 : 센서
121 : 신호처리부 122 : 출력회로
122a : 제 1 출력회로 122b : 제 2 출력회로
122c : 튜닝부
123 : 출력부 124 : 입력회로
200 : 디바이스
M : 작동모드 C : 제어신호
V : 전기적 출력신호 H : 주파수
O : 물체100 : car
110: master controller 120: sensor
121: signal processing unit 122: output circuit
122a: first output circuit 122b: second output circuit
122c: tuning unit
123: output unit 124: input circuit
200: device
M : operation mode C : control signal
V : Electrical output signal H : Frequency
O: object
Claims (7)
상기 자동차(100)와 통신하는 디바이스(200)로 구성되고;
상기 센서(120)는,
상기 주제어기(110)의 제어신호(C)에 의해 전기적 출력신호(V)를 생성하는 신호처리부(121);
상기 신호처리부(121)에 의해 생성된 전기적 출력신호(V)를 전달하는 출력회로(122);
상기 출력회로(122)에 의해 전달받은 전기적 출력신호(V)를 음파로 출력하는 출력부(123); 및
상기 출력부(123)에 의해 출력된 음파가 물체(O)에 반사되면 이를 수신하고, 수신한 음파를 증폭하여 상기 신호처리부(121)로 전달하는 입력회로(124);를 포함하고;
상기 주제어기(110)는,
상기 디바이스(200)로부터 통신이 없을 때, 상기 자동차(100)가 상기 자동차(100) 주변의 물체(O)를 감지하는 상기 제 1 작동모드(M1)로 작동하여 제 1 제어신호(C1)를 상기 센서(120)에 전달하고;
상기 디바이스(200)로부터 통신이 있을 때, 상기 디바이스(200)가 상기 자동차(100)와의 거리를 측정하도록 상기 제 2 작동모드(M2)로 작동하여 제 2 제어신호(C2)를 상기 센서(120)에 전달하고;
상기 신호처리부(121)는,
상기 주제어기(110)로부터 상기 제 1 제어신호(C1)를 전달받았을 때, 상기 출력부(123)가 비가청대역의 제 1 주파수(H1)를 갖는 음파를 생성하도록 제 1 출력신호(V1)를 생성하고,
상기 주제어기(110)로부터 상기 제 2 제어신호(C2)를 전달받았을 때, 상기 출력부(123)가 상기 제 1 주파수(H1)보다 낮은 비가청대역의 제 2 주파수(H2)를 갖는 음파를 생성하도록 제 2 출력신호(V2)를 생성함으로써,
상기 자동차(100)는 상기 물체(O)로부터 반사된 상기 제 1 주파수(H1)를 수신하여 상기 물체(O)와의 거리를 계산하고,
상기 디바이스(200)는 상기 자동차(100)로부터 출력된 상기 제 2 주파수(H2)를 수신하여 상기 자동차(100)와의 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 자동차-디바이스 거리 측정 시스템.
a main controller 110 for controlling the operation of the connected electronic equipment; and a sensor 120 for changing the operation mode M to one of the first operation mode M1 or the second operation mode M2 according to the control signal C transmitted from the main controller 110; automobile 100; and
consist of a device (200) communicating with the vehicle (100);
The sensor 120 is
a signal processing unit 121 for generating an electrical output signal V according to the control signal C of the main controller 110;
an output circuit 122 for transmitting the electrical output signal V generated by the signal processing unit 121;
an output unit 123 for outputting the electrical output signal (V) received by the output circuit 122 as a sound wave; and
and an input circuit 124 for receiving the sound wave output by the output unit 123 and being reflected on the object O, amplifying the received sound wave and transmitting it to the signal processing unit 121;
The main controller 110,
When there is no communication from the device 200, the vehicle 100 operates in the first operation mode M1 for detecting an object O around the vehicle 100 to transmit a first control signal C1. communicate to the sensor 120;
When there is communication from the device 200, the device 200 operates in the second operation mode M2 to measure the distance to the vehicle 100 and transmits a second control signal C2 to the sensor 120 ) to pass;
The signal processing unit 121,
When the first control signal C1 is received from the main controller 110, the output unit 123 generates a sound wave having a first frequency H1 of an inaudible band, a first output signal V1 create,
When receiving the second control signal C2 from the main controller 110, the output unit 123 generates a sound wave having a second frequency H2 of an inaudible band lower than the first frequency H1. By generating the second output signal V2 to generate,
The vehicle 100 receives the first frequency H1 reflected from the object O and calculates a distance to the object O,
The device (200) receives the second frequency (H2) output from the vehicle (100) and calculates the distance to the vehicle (100) Car-device distance measuring system, characterized in that.
상기 제 1 주파수(H1) 및 상기 제 2 주파수(H2)를 갖는 음파를 생성하는 전기적 출력신호(V)를 모두 전달하는 단일 회로로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차-디바이스 거리 측정 시스템.
According to claim 1, wherein the output circuit (122),
and a single circuit for transmitting both an electrical output signal (V) for generating a sound wave having the first frequency (H1) and the second frequency (H2).
상기 출력부(123)가 제 1 주파수(H1)를 갖는 음파를 생성하도록 제 1 출력신호(V1)를 전달하는 제 1 출력회로(122a); 및
상기 출력부(123)가 제 2 주파수(H2)를 갖는 음파를 생성하도록 제 2 출력신호(V2)를 전달하는 제 2 출력회로(122b)를 포함하고,
상기 신호처리부(121)에서 생성한 상기 전기적 출력신호(V)가 상기 제 1 출력신호(V1)인지 또는 상기 제 2 출력신호(V2)인지에 따라서 동작하는 스위치(S)에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차-디바이스 거리 측정 시스템.
According to claim 1, wherein the output circuit (122),
a first output circuit (122a) for transmitting a first output signal (V1) so that the output unit (123) generates a sound wave having a first frequency (H1); and
and a second output circuit 122b for transmitting a second output signal V2 so that the output unit 123 generates a sound wave having a second frequency H2,
characterized in that it is connected to a switch (S) that operates according to whether the electrical output signal (V) generated by the signal processing unit (121) is the first output signal (V1) or the second output signal (V2) A car-device distance measuring system.
상기 출력회로(122)에 의해 전달되는 전기적 출력신호(V)의 진폭 또는 위상을 상기 제 1 주파수(H1) 및 상기 제 2 주파수(H2)의 음역대 내에서 변경하는 튜닝부(122c)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차-디바이스 거리 측정 시스템.
According to claim 1, wherein the output circuit (122),
Further comprising a tuning unit (122c) for changing the amplitude or phase of the electrical output signal (V) transmitted by the output circuit (122) within the sound range of the first frequency (H1) and the second frequency (H2) Car-device distance measurement system, characterized in that.
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