KR19980048725A - Anti-collision warning device of vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 충돌방지경보장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보다 넓은 감지영역을 갖도록 레이져 레이더를 구비한 자동차의 충돌방지경보장치에 관한 것이다.The present invention relates to an anti-collision warning apparatus of a vehicle, and more particularly, to an anti-collision warning apparatus of a vehicle having a laser radar to have a wider detection area.

이를 위하여 본 발명은 자차의 전방을 향하여 레이져빔을 발사하고, 반사레이져빔을 수신 및 신호처리하여 자차와 선행차량과의 찻간거리를 연산하고, 자차의 현재속도에 따른 정지거리를 상기 산출된 찻간거리와 비교하여 충돌가능성이 있다고 판단될 때 경보를 발하는 자동차의 충돌방지경보장치에 있어서, 자차의 전방을 향해 발사되는 레이져빔을 자차의 전방으로 반사시키는 반사경(44), 상기 반사경(44)을 소정의 회전반경내에서 반복적으로 회전구동시키는 반사경구동부(45), 상기 반사경(44)의 초기구동위치를 감지하여 레이져빔의 발사영역을 제한하는 기준위치센서(46), 상기 기준위치센서(46)의 감지결과에 따라 상기 반사경구동부(45)를 제어하여 자차 전방으로 발사되는 레이져빔의 발사방향을 연속적으로 가변시킬 수 있도록 하는 제어부(20)를 구비한 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention fires a laser beam toward the front of the host vehicle, receives and signals a reflected laser beam, calculates the distance between the host vehicle and the preceding vehicle, and calculates the stop distance according to the current speed of the host vehicle. In an anti-collision warning device for an automobile which issues an alarm when it is determined that there is a possibility of collision compared to the distance, the reflector 44 and the reflector 44 reflecting the laser beam emitted toward the front of the host vehicle in front of the host vehicle. Reflector driving unit 45 to repeatedly rotate within a predetermined radius of rotation, the reference position sensor 46 for limiting the laser beam firing area by detecting the initial driving position of the reflector 44, the reference position sensor 46 Control unit 20 to control the reflector driving unit 45 in accordance with the detection result of) to continuously change the firing direction of the laser beam emitted to the front of the host vehicle It characterized in that it includes.

Description

차량의 충돌방지경보장치Anti-collision warning device of vehicle

본 발명은 차량의 충돌방지경보장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보다 넓은 감지영역을 갖도록 된 레이져 레이더를 구비한 차량의 충돌방지경보장치에 관한 것이다.The present invention relates to an anti-collision alarm apparatus of a vehicle, and more particularly, to an anti-collision alarm apparatus of a vehicle having a laser radar having a wider detection area.

근래들어, 차량운행중에 발생하는 각종 사고로부터 운전자의 피해를 최소화하기 위하여 안전벨트나 에어백과 같은 사고후의 안전수단에서 벗어나 운전중에 잠재하는 사고를 예측하여 운전자에게 경보함으로써 사고를 미연에 방지하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.In recent years, in order to minimize the damage of the driver from various accidents occurring during the operation of the vehicle, a study to prevent accidents by warning the driver by predicting potential accidents while driving away from safety measures such as seat belts or airbags. Is actively underway.

이러한 시도중의 하나로 자차의 전방에 대하여 발사된 레이져빔이 선행차량의 후미등주위에 부착된 반사판에 의하여 반사된 후에 되돌아 오기까지의 시간을 측정하여 자차와 선행차량과의 차간거리를 산출하고, 상기 산출된 차간거리,정지거리 및 자차와 선행차량의 상대속도를 종합적으로 고려하여 충돌가능성이 있다고 판단될 때 경보를 발하는 충돌방지시스템이 개발되어 있다.As one of such attempts, the distance between the own vehicle and the preceding vehicle is calculated by measuring the time until the laser beam emitted to the front of the own vehicle is reflected by the reflector attached to the tail light of the preceding vehicle and then returned. A collision avoidance system has been developed that warns when there is a possibility of collision, taking into account the calculated inter-vehicle distance, stopping distance, and relative speeds of the own vehicle and the preceding vehicle.

도 1은 이러한 종래의 차량의 충돌방지경보장치의 제어블럭도를 도시한 것이다. 이는 도 1에 도시된 바와 같이, 자차가 주행중인 동안에 제어부는 레이져 다이오드(Laser Diode)구동부에 일정한 시간주기마다 매우 짧은 시간주기, 예를 들어 수 nsec의 시간주기를 가지는 펄스신호를 출력하여 레이져다이오드를 온시킴으로써 레이져빔을 자차의 전방을 향하여 발사시킨다. 상기 펄스신호는 동시에 비교기 및 충전기에도 인가되어 비교기의 동작 및 충전기의 충전동작을 개시시킨다. 한편, 상기 발사된 레이져빔은 자차의 전방을 주행중인 선행차량에 의하여 반사되어 포토다이오드에 수신되며, 이렇게 수신된 레이져빔은 증폭부를 경유하여 적절한 크기로 증폭된 후에 비교기에 입력되어 소정의 기준전압과 비교된다. 비교기에서는 기준전압보다 높은 신호가 입력된 경우에 고전위신호를 출력하여 충전기의 충전동작을 중지시킨다.Figure 1 shows a control block diagram of such a conventional vehicle collision avoidance warning device. As shown in FIG. 1, the controller outputs a pulse signal having a very short time period, for example, several nsec time periods, to a laser diode driving unit at a predetermined time period while the vehicle is driving. The laser beam is fired toward the front of the vehicle by turning on. The pulse signal is simultaneously applied to the comparator and the charger to initiate the operation of the comparator and the charging operation of the charger. On the other hand, the emitted laser beam is reflected by the preceding vehicle traveling in front of the host vehicle and received by the photodiode. The received laser beam is amplified to an appropriate size through the amplifier and then input to the comparator to a predetermined reference voltage. Is compared with The comparator outputs a high potential signal when a signal higher than the reference voltage is input to stop the charging operation of the charger.

다음, A/D변환기에서는 충전기에 충전된 전압을 A/D변환하여 제어부에 제공하며, 제어부는 상기 전압의 크기에 의거하여 자차와 선행차량과의 차간거리를 연산한다. 제어부는 또한 차속센서로부터 제공된 자차의 절대속도에 따른 정지거리를 산출한 후에 차간거리가 정지거리보다 적어지는 시점을 전후하여 경보부를 제어하여 충돌가능성을 경보하게 된다.Next, the A / D converter provides A / D conversion of the voltage charged in the charger to the controller, and the controller calculates the distance between the host vehicle and the preceding vehicle based on the magnitude of the voltage. The control unit also calculates a stop distance according to the absolute speed of the host vehicle provided from the vehicle speed sensor, and then controls the alarm unit before and after a time when the inter-vehicle distance is smaller than the stop distance to alert the possibility of collision.

상기한 구성을 가지는 종래의 차량 충돌방지경보장치에 있어서, 전방의 차량의 유무를 감지하는 레이져레이더는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 보통 차량의 전면에 1개 혹은 2개 - 5개의 레이져 다이오드를 장착하여 차량의 전방에 레이져빔을 투사하도록 한다. 그러나, 도 2에 도시한 바와 같이 종래에 장착되는 레이져 다이오드는 그 특성상 수평방향으로 약 20-40mrad정도의 광퍼짐성을 갖도록 설계되어 자차 전방의 영역내에서 레이져빔이 투사되지 않는 불감지영역이 존재하게 되며, 이를 보상하기 위한 방법으로 도 3에서와 같이 다수개의 레이져 다이오드를 사용하여 보다 넓은 영역을 감지할 수 있도록 하였다. 그러나, 다수개의 레이져 다이오드를 사용하는 경우에는 전기적 및 기구적인 구성이 복잡해지고 가격이 상승되는 문제점이 있었다.In the conventional vehicle anti-collision warning device having the above-described configuration, the laser radar for detecting the presence or absence of the vehicle in front is one or two to five lasers in the front of the vehicle, as shown in Figs. A diode is mounted to project the laser beam in front of the vehicle. However, as shown in Fig. 2, the conventionally mounted laser diode is designed to have a light spreadability of about 20-40 mrad in the horizontal direction due to its characteristics, so that there is an insensitive area in which the laser beam is not projected in the area in front of the host vehicle. As a method for compensating for this, as shown in FIG. 3, a wider area can be detected using a plurality of laser diodes. However, when a plurality of laser diodes are used, there is a problem that the electrical and mechanical configuration is complicated and the price is increased.

따라서, 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 그 목적은 레이져빔을 보다 넓은 영역에 투사시킴으로써 자차의 전방에 대한 차량감지성능을 향상시킬 수 있도록 된 차량의 충돌방지경보장치를 제공하고자 하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the object of which is to provide an anti-collision warning device for a vehicle which can improve the vehicle detection performance toward the front of the host vehicle by projecting a laser beam in a wider area. It is to provide.

도 1은 종래 차량의 충돌방지경보장치의 구성을 보인 제어블럭도,1 is a control block diagram showing the configuration of a conventional vehicle collision avoidance warning device,

도 2는 종래 차량에 장착된 레이져레이더의 일실시예를 보인 도,Figure 2 shows an embodiment of a laser radar mounted on a conventional vehicle,

도 3은 종래 차량에 장착된 레이져레이더의 타실시예를 보인 도,3 is a view showing another embodiment of a laser radar mounted on a conventional vehicle;

도 4는 본 발명에 따른 차량의 충돌방지경보장치의 구성을 보인 제어블럭도,4 is a control block diagram showing the configuration of an anti-collision warning apparatus of a vehicle according to the present invention;

도 5는 본 발명의 차량 충돌방지경보장치의 레이져 송광수단의 상세구성도,5 is a detailed configuration diagram of the laser transmitting means of the vehicle anti-collision warning apparatus of the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 레이져 레이더의 감지영역을 도시한 것이다.Figure 6 shows the detection area of the laser radar according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10...표시부,20...제어부,10 ... display, 20 ... control,

30...경보부,40...레이져송광수단,30 alarm part, 40 laser transmitting means,

41...LD구동부,42...레이져다이오드,41 LD drive, 42 laser diode,

43...볼록렌즈,44...반사경,43 convex lens, 44 reflector,

45...반사경구동부,46...기준위치센서,45 ... reflective drive part, 46 ... reference position sensor,

51...증폭부,52...포토다이오드,51 amplification unit, 52 photodiode,

53...비교기,54...충전기,53 ... comparator, 54 ... charger,

55...A/D변환기,60...차속센서.55 ... A / D converter, 60 ... vehicle speed sensor.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은The present invention to realize the above object

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the configuration and the effect according to the preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 4는 본 발명에 따른 차량의 충돌방지경보장치의 구성을 보인 제어블럭도로서, 도 1와 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 부여한다. 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 차량 충돌방지경보장치는 시스템의 전체적인 동작을 제어하는 제어부와, 차량의 프론트그릴 중앙에 장착되며 차량의 전방에 대하여 레이져빔을 발사하는 레이져 다이오드와, 제어부의 제어에 따라 소정의 시간주기마다 레이져다이오드를 온 또는 오프시키는 LD구동부와, 레이져다이오드에 인접하여 장착되며 레이져빔을 수신하여 대응되는 크기의 전기신호로 변환하는 포토다이오드와, 포토다이오드로부터 출력된 전기신호를 적절한 크기로 증폭하는 증폭부와, 증폭부로부터 출력된 신호를 소정의 기준신호와 비교하는 비교기와, 레이져다이오드와 동기되어 충전을 개시하며 비교기의 출력결과에 따라 충전을 중지하는 충전기와, 충전중지시점에서의 충전기의 충전값을 A/D변환하여 제어부에 제공하는 A/D변환기와, 제어부의 제어에 따라 차간거리,자차속도,상대속도 또는 충돌가능성 여부를 표시하는 표시부와, 제어부의 제어에 따라 동작하며 충돌방지용 경보를 발하는 경보부와, 자차의 절대속도를 감지하여 제어부에 제공하는 차속센서를 구비한다.Figure 4 is a control block diagram showing the configuration of a collision avoidance warning device of a vehicle according to the present invention, the same reference numerals are given to the same parts as in FIG. As illustrated in FIG. 4, the vehicle collision avoidance warning apparatus of the present invention includes a control unit for controlling the overall operation of the system, a laser diode mounted at the center of the front grill of the vehicle, and emitting a laser beam to the front of the vehicle, An LD driver for turning on or off the laser diode at predetermined time periods according to the control, a photodiode mounted adjacent to the laser diode and receiving a laser beam and converting the laser beam into an electric signal of a corresponding size; and the electricity output from the photodiode. An amplifier for amplifying the signal to an appropriate magnitude, a comparator for comparing the signal output from the amplification unit with a predetermined reference signal, a charger for starting charging in synchronization with the laser diode and stopping charging according to the output result of the comparator; An A / D converter that converts the charge value of the charger at the point of stopping charging and provides it to the controller A control unit for controlling the distance between the vehicle, the vehicle speed, the relative speed, or the possibility of a collision, an alarm unit operating under the control of the controller and generating an anti-collision alarm, and detecting the absolute speed of the vehicle and providing it to the controller. A vehicle speed sensor is provided.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 레이져 송광부의 상세구성을 보인 것으로써 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이져 송광부는 상기 레이져다이오드로부터 발사되는 레이져빔을 집속하는 볼록렌즈와, 상기 볼록렌즈에 집속된 레이져빔을 기설정된 일정 각도범위내의 영역으로 반사시키는 반사경과, 상기 반사경의 반사각도를 조정하도록 상기 반사경을 일정 각도범위내에서 회전구동시키는 모터로 이루어지는 반사경구동부 및 상기 반사경에 의해 반사되는 레이져빔을 감지하여 모터의 구동을 제어하기 위한 기준위치센서를 구비한다.On the other hand, Figure 5 shows a detailed configuration of the laser transmitter according to the present invention as shown in Figures 4 and 5, the laser transmitter according to the present invention and the convex lens for focusing the laser beam emitted from the laser diode And a reflector including a reflector for reflecting the laser beam focused on the convex lens to an area within a predetermined predetermined angle range, and a motor for rotating the reflector within a predetermined angle range to adjust the reflecting angle of the reflector. It is provided with a reference position sensor for controlling the driving of the motor by detecting the laser beam reflected by.

이때 기준위치센서는 레이져다이오드의 구동초기에 반사경의 초기위치를 감지하여 제어부에 감지신호를 입력하고, 제어부에서는 기준위치센서에 의해 감지된 반사경의 초기위치에 기준하여 반사경의 반사각도를 소정 회전각도범위내에서 조정하도록 모터를 정역구동시켜 일정한 각도범위내에서 레이져빔을 송광시킬 수 있도록 한다.At this time, the reference position sensor detects the initial position of the reflector at the initial stage of driving the laser diode and inputs a detection signal to the controller, and the control unit determines the reflection angle of the reflector based on the initial position of the reflector detected by the reference position sensor. The motor is driven forward and backward to adjust within the range so that the laser beam can be transmitted within a certain angle range.

이하에는 본 발명의 차량의 충돌방지경보장치의 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the operation of the collision avoidance warning device of the vehicle of the present invention will be described in detail.

먼저, 자차가 주행중인 동안에 제어부는 해당 단자를 통하여 일정한 시간주기로 매우 짧은 시간주기를 가지는 구동펄스를 출력한다. LD구동부에서는 상기 구동펄스를 입력받은 후에 매우 짧은 시간주기 예를 들어 수 nsec의 시간주기를 갖는 LD구동신호를 만들어 레이져다이오드를 온시킨다. 레이져다이오드가 온됨에 따라 자차의 전방을 향하여 레이져빔이 발사되는 데, 이때 발사되는 레이져빔은 레이져송광부의 볼록렌즈에 집속된 뒤 반사경에 의해 반사되어 자차 전방의 소정 방향으로 송광되게 된다.First, while the host vehicle is running, the controller outputs a driving pulse having a very short time period at a predetermined time period through the corresponding terminal. After receiving the driving pulse, the LD driver generates an LD driving signal having a very short time period, for example, several nsecs, and turns on the laser diode. As the laser diode is turned on, the laser beam is emitted toward the front of the vehicle, and the emitted laser beam is focused on the convex lens of the laser transmitter and then reflected by the reflector to be transmitted in a predetermined direction in front of the vehicle.

한편, 이때 반사경은 기설정된 회전각도의 범위내에서 반복적으로 회전구동되어 상기 레이져다이오드로부터 발사되는 레이져빔을 자차의 전방으로 송광하며, 이때 반사경의 각도를 좌우 일정범위내로 조절하기 위하여 반사경 구동용 스텝모터의 구동을 제어하게 된다. 즉, 일예로 기준위치센서에 의해 반사경의 초기위치가 감지된 시점, 이를 반사경의 회전각도에서 최우측으로 회전된 각도라고 가정하면, 이 시점으로부터 스텝모터를 정회전시켜 반사경을 좌회전시킴으로써 레이져다이오드로부터 발사되는 레이져빔을 자차의 전방을 향하여 우측에서 좌측방향으로 연속적으로 송광시키게 된다.On the other hand, the reflector is repeatedly rotated within the range of the preset rotation angle transmits the laser beam emitted from the laser diode to the front of the host vehicle, at this time, the reflector driving step to adjust the angle of the reflector within a certain range left and right The driving of the motor is controlled. That is, for example, assuming that the initial position of the reflector is detected by the reference position sensor, and this is the angle rotated to the rightmost side from the rotation angle of the reflector, from this point, the step motor is rotated forward to rotate the reflector left to The laser beam emitted is continuously transmitted from right to left toward the front of the host vehicle.

또한, 초기위치가 감지된 시점으로부터 소정 시간동안 모터가 정회전되어 반사경의 각도가 회전각도범위내의 최좌측위치로 레이져빔을 반사시키도록 조정되었다고 판단되면, 상기 모터를 기준위치센서에 의해 초기위치가 감지될 때까지 역회전시키게 된다. 따라서, 상기 모터의 정역회전에 따라 반사경이 좌우로 반복회전되게 되고, 레이져다이오드로부터 발사되는 레이져빔이 상기 반사경에 의해 반사되어 자차 전방의 좌측에서 우측으로 우측에서 좌측으로 반복적으로 송광되어 장애물을 감지하게 되는 것이다. 도 6은 본 발명에 따른 충돌방지경보장치의 레이져빔의 투사영역을 보인 도이다.In addition, if it is determined that the motor is rotated forward for a predetermined time from the time when the initial position is detected and the angle of the reflector is adjusted to reflect the laser beam to the leftmost position within the rotation angle range, the motor is positioned by the reference position sensor. It will rotate backward until is detected. Accordingly, the reflector is repeatedly rotated left and right according to the forward and reverse rotation of the motor, and the laser beam emitted from the laser diode is reflected by the reflector and repeatedly transmitted from left to right and right to left in front of the host vehicle to detect an obstacle. Will be done. 6 is a view showing a projection area of the laser beam of the collision avoidance warning apparatus according to the present invention.

한편, 포토다이오드에 의해 자차의 전방에 존재하는 장애물에 반사되어 수신되는 반사 레이져빔은 그에 대응하는 전기신호로 변환되게 되는 데, 이때 포토다이오드를 통해 수신된 전기신호는 증폭부에 의해 적절한 크기로 증폭되어 비교기에 입력된다. 이때 비교기에서는 상기 증폭된 신호가 소정의 기준신호보다 커지는 시점에서 충전기에 고전위신호를 출력하여 충전동작을 중지시킨다. 다음, A/D 변환기는 충전기의 현재 충전전압을 A/D변환하여 제어부에 제공하며, 제어부는 상기 전압의 크기에 의거하여 자차와 선행차량과의 차간거리를 산출한다. 제어부는 또한 차속센서로부터 제공된 신호를 처리하여 자차의 현재속도, 선행차량과의 상대속도 및 현재속도에 따른 정지거리를 산출한 후에 표시부를 통하여 표시하는 한편, 자차의 정지거리가 차간거리보다 적어지는 시점을 전후하여 경보부를 통해 충돌여부를 경보하게 된다.On the other hand, the reflected laser beam is reflected by the photodiode to the obstacle in front of the host vehicle is converted into an electrical signal corresponding thereto, wherein the electrical signal received through the photodiode to the appropriate size by the amplifier Amplified and input to the comparator. At this time, the comparator outputs a high potential signal to the charger when the amplified signal becomes larger than a predetermined reference signal to stop the charging operation. Next, the A / D converter A / D converts the current charging voltage of the charger to the controller, and the controller calculates the distance between the host vehicle and the preceding vehicle based on the magnitude of the voltage. The controller also processes the signal provided from the vehicle speed sensor to calculate the stopping speed according to the present speed of the own vehicle, the relative speed with the preceding vehicle, and the present speed, and then displays it on the display unit, while the stopping distance of the own vehicle is smaller than the inter-vehicle distance. Before and after the time point, the alarm unit warns whether or not there is a collision.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 충돌방지경보장치에 의하여 레이져레이더로부터 발사되는 레이져빔을 반사경에 의해 자차 전방의 소정 영역내로 반복하여 송광시킴으로써 보다 넓은 범위내에 존재하는 장애물을 감지하여 최대의 감지성능을 얻을 수 있으며, 또한 하나의 레이져레이더만을 사용하여 다수개의 레이져레이더를 사용하는 경우와 동일한 감지영역을 커버함으로써 경제적인 이점이 있다.As described above, by repeatedly transmitting the laser beam emitted from the laser radar to a predetermined area in front of the host vehicle by the anti-collision warning device of the vehicle according to the present invention to detect the obstacle in the wider range to the maximum It is possible to obtain the detection performance of and it is economical by covering the same detection area as when using multiple laser radars using only one laser radar.

Claims (1)

자차의 전방을 향하여 레이져빔을 발사하고, 반사레이져빔을 수신 및 신호처리하여 자차와 선행차량과의 차간거리를 연산하고, 자차의 현재속도에 따른 정지거리를 상기 산출된 차간거리와 비교하여 충돌가능성이 있다고 판단될 때 경보를 발하는 자동차의 충돌방지장치에 있어서,The laser beam is fired toward the front of the vehicle, the reflected laser beam is received and signal processed to calculate the distance between the vehicle and the preceding vehicle, and the collision distance according to the current speed of the vehicle is compared with the calculated vehicle distance. In a collision avoidance device of a vehicle that alerts when it is determined that there is a possibility, 자차의 전방을 향해 발사되는 레이져빔을 자차의 전방으로 반사시키는 반사경(44),A reflector 44 for reflecting the laser beam emitted toward the front of the vehicle in front of the vehicle, 상기 반사경(44)을 소정의 회전반경내에서 반복적으로 회전구동시키는 반사경구동부(45),Reflector driving part 45 for repeatedly driving the reflector 44 within a predetermined rotation radius, 상기 반사경(44)의 초기구동위치를 감지하여 레이져빔의 발사영역을 제한하는 기준위치센서(46),A reference position sensor 46 for detecting the initial driving position of the reflector 44 to limit the firing area of the laser beam; 상기 기준위치센서(46)의 감지결과에 따라 상기 반사경구동부(45)를 제어하여 자차 전방으로 발사되는 레이져빔의 발사방향을 연속적으로 가변시킬 수 있도록 하는 제어부(20)를 구비한 것을 특징으로 하는 자동차의 충돌방지경보장치.And a control unit 20 which controls the reflector driving unit 45 according to the detection result of the reference position sensor 46 so as to continuously change the firing direction of the laser beam emitted to the front of the vehicle. Anti-collision warning device of car.
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