KR20000023167A - 물체와 가변위치의 장치, 특히 자동차 사이의 거리를 결정하는 방법 - Google Patents

물체와 가변위치의 장치, 특히 자동차 사이의 거리를 결정하는 방법 Download PDF

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요한 요트너,헤르베르트 코네감프
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Abstract

본 발명은 제 1 또는 제 2 센서가 물체에 의해 반사되는 신호를 발신하고, 반사된 신호는 신호를 송신하는 센서 및 다른 센서에 의해 각각 수신되며, 평가 장치가 각 센서에 대하여 신호의 송신과 신호의 수신 사이의 전파 시간을 측정하여, 그것으로부터 각 센서에 대한 가변위치의 장치에 관련한 물체의 모든 가능한 위치를 측정하며, 가변위치의 장치로부터의 거리가 측정값들에 대응하는 위치로부터 결정되는 물체와 가변위치의 장치, 특히 자동차 사이의 거리를 결정하는 방법에 관한 것이다. 최소의 평가 시간으로 높은 정확도의 거리 측정 결과가 얻어지는 방법에 있어서, 평가 장치는 첫째 매우 정확한 평가 방법으로, 측정 자료로부터 대응하는 위치들을 결정하고, 계속적으로 둘째 보다 덜 정확한 평가 방법으로, 남아있는 미검증된 측정 자료에서 추가로 대응하는 위치를 결정한다.

Description

물체와 가변위치의 장치, 특히 자동차 사이의 거리를 결정하는 방법 {METHOD FOR DETERMINING THE DISTANCE BETWEEN AN OBJECT AND A MOVABLE DEVICE, IN PARTICULAR AUTOMOBILE}
본 발명은 물체와 가변위치의 장치, 특히 자동차 사이의 거리를 측정하는 방법에 관한 것이며, 여기서, 가변위치의 장치에 배열된 제 1 또는 제 2 센서는 물체에 의해 반사되는 신호를 발신하고, 반사된 신호는 신호를 송신하는 센서 및 다른 센서에 의해 각각 수신되며, 평가 장치는 각 센서에 대한 신호의 송신과 신호의 수신 사이의 전파 시간을 측정하여, 그것으로부터 각 센서로 나타내어지는 가변위치의 장치에 대한 물체들의 모든 가능한 위치를 측정하며, 자동차로부터의 거리는 측정값들에 대응되는 위치들로부터 결정된다.
후진을 용이하게 하고, 주차하는 자동차들 또는 도로의 다른 물체들과 충돌하는 것을 방지하기 위하여, 예를 들어 초음파 또는 레이다 신호를 송신하고 장애물에 의해 반사되는 방사파를 다시 수신하는 센서들을 자동차의 후측에 제공하는 것은 공지되어 있다. 이러한 경우, 자동차에 배열된 센서와 장애물 사이의 거리는, 센서로부터 장애물까지 그리고 다시 그 반대로의 신호 전파 시간으로부터 결정된다.
DE 40 23 538 A1은 장애물과 자동차 사이의 거리가 비접촉식으로 측정되는 일반적인 방식의 방법을 개시한다. 이 경우, 두 개의 초음파 센서가 규정된 간격으로 배열되고, 각 경우에 있어 하나의 초음파 센서의 초음파 신호의 송신과, 동일한 초음파 센서 또는 다른 초음파 센서의 반사된 초음파 신호의 수신 사이의 전파 시간을 각각 평가하기 위한 하나의 장치가 제공된다. 이 경우 거리는 삼각 측량의 원리를 이용하여 결정된다.
197 11 467.9(아직 공개되지 않음)로부터, 직접 측정(신호를 송신한 센서가 반사된 신호를 수신함)으로부터 얻어진 측정 자료와 간접 측정(제 2 센서가 반사된 신호를 수신함)에 의해 얻어진 측정 자료가 비교되고, 두 측정 방법에 의해 결정된 위치에 대한 거리가 계산된다.
이 방법은 다른 측정 방법들이 사용되기 때문에, 다른 정확도의 결과가 얻어지는 단점을 또한 가진다. 이는 평가될 수 없는 측정 자료가 각각의 측정 동작으로 발생되기 때문이다.
본 발명의 목적은 최소의 평가 시간으로 정확한 거리 측정 결과를 얻을 수 있는, 자동차로부터의 물체의 직교 거리를 결정하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 장애물과 자동차 사이의 거리를 결정하기 위한 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1에 따른 구성을 위한 작동 방법을 도시한 도면.
도 3은 두 개의 센서에 의한 직접 및 간접 측정을 나타낸 도면.
도 4는 센서 회랑을 나타낸 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1, 2, 3, 4 : 초음파 센서 5 : 송신 라인
6 : 수신 라인 7 : 제어 유닛
8 : 입출력 유닛 9 : 중앙처리장치
10 : 메인 메모리 11 : 롬
12 : 표시장치
본 발명의 목적은 첫째, 매우 정확한 평가 방법으로 평가 장치가 측정 자료로부터 대응 위치들을 결정하고, 계속적으로 둘째, 보다 덜 정확한 평가 방법으로 남은 미검증된 측정 자료로부터 추가로 대응 위치들이 결정된다는 사실에 의한 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명의 장점은, 매우 정확한 측정 결과가 여러 번의 평가의 결과로서, 단일 측정 동작에서 발생된 측정 자료에 의해 얻어진다는 것이다. 그 과정에서, 단 하나의 측정 방법의 정확도를 증가시키기 위한 복잡한 여러 번의 측정이 제거된다.
바람직한 실시예에서, 제 1 평가 단계에서 평가 장치는 적어도 세 개의 전파 시간 측정값에 의해 결정된 물체의 위치들을 측정 자료로부터 결정하고, 모두 세 개의 전파 시간 측정값에 의해 대응하여 측정된 물체의 위치들에 대한 거리가 결정된다. 계속적으로, 제 2 평가 단계에서, 적어도 두 개의 전파시간 측정값에 의해 측정된 물체의 위치들은 제 1 평가 단계에서 무시된 모든 측정 자료로부터 결정되고, 거리는 두 개의 전파시간 측정값에 의해 측정된 위치로부터 결정되며, 제 3 평가 단계에서, 제 2 단계에서 무시된 측정 자료로부터 단일의 전파시간 측정값에 의해 결정된 위치로부터 거리가 결정된다.
이 방법에 의해, 얻어진 측정 자료들이 간단하고 보다 정확할 뿐만 아니라 보다 빠르게 평가될 수 있게 된다. 이러한 평가 방법은 자동차의 근접한 영역에 대하여 특히 유리하다. 그 이유는 센서 돌출부의 중첩 갭들 때문에 자동차의 근접한 영역에서 이용 가능한 정보가 보다 적기 때문에다. 다른 평가 방법들의 선택된 순서는 측정된 자료들의 필터링을 유도하고, 그 결과 각 측정값은 단 한번에 확실하게 평가된다.
평가 장치는 그것들의 발생 빈도수에 관해서는 세 번의 평가 단계에서 결정된 대응 위치들을 감시하고, 그 빈도수가 규정된 한계값을 초과하는 위치에 대해서만 물체와 자동차 사이의 거리를 결정하는 것이 바람직하다. 이 방법 단계는 다른 평가 단계들도, 평가 장치가 한번 이상 점유되었다고 기록하는, 동일한 결과를 가져올 수 있다는 연구 결과에 근거한다. 그러므로, 이러한 여러 번의 점유는 평가의 확실성의 기술이다. 더욱이, 단 한번 발생되고 자동차 환경에서의 분산 때문에 기록된 무작위로 측정된 자료는 걸러져 제거된다.
자동차의 윤곽에 직교하는 거리는 여러 번 기록된 대응 위치들로부터 결정된다.
환경 영향을 분리하기 위하여, 물체와 가변위치의 장치 사이의 거리는 물체가 제 1 센서 및 제 2 센서 사이에 한정된 센서 회랑에 위치될 때에만 결정된다.
보다 바람직한 실시예에서, 다수의 센서가 놓여지면 센서 회랑은 현재 측정을 실시하는 센서들 사이에 한정된다. 이는 직접 및 간접 측정이 항상 두 개의 센서에 의해 수행된다는 것을 보증한다.
센서들은 서로 다른 간격을 가지기 때문에, 센서들의 쌍으로 이루어지는 측정의 경우에 다른 폭의 센서 회랑들이 한정된다. 그것에 의해 다른 크기의 물체 또는 장애물이 놓여지는 것이 가능하다.
가변위치의 장치로부터 다른 거리를 가지는 다수의 물체의 측정의 경우에, 최소 거리의 물체가 측정되며, 최소 직교 거리가 계산되고 저장된다.
본 발명은 다수의 실시예를 허용한다. 그 중의 하나가 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.
도 1에 따르면, 후진 및 주차를 돕도록 사용되는 4개의 초음파 센서(1, 2, 3, 4)가 자동차(K)의 리어 범퍼에 동일한 간격으로 배열되어 있다.
압전 초음파 센서(1, 2, 3, 4)는 송신기 및 수신기의 양쪽 모두로 사용된다. 바람직하게는 마이크로프로세서인 제어 유닛(7)은 송신 라인(5) 및 수신 라인(6)을 통해 초음파 센서(1, 2, 3, 4) 각각에 연결되어 있다. 이 경우 마이크로프로세서는 메인 메모리(10) 및 롬(11) 뿐만 아니라 입출력 유닛(8)과 중앙처리장치(9)를 가진다.
마이크로프로세서인 제어 유닛(7)은 대략 40KHz의 주파수를 가진 전기 펄스를 발생시키고, 이 전기 펄스는 라인(5)을 통과하여 각각의 초음파 센서(1, 2, 3, 4)로 입력되어 대응하는 초음파 펄스로 변환된다. 물체(A)에 의해 반사된 초음파 신호(반사파)는 초음파 센서(1, 2, 3 및 4)에 의해 수신되고, 전기 신호로서 라인(6)을 통해 제어 유닛(7)으로 발신된다. 제어 유닛(7)은 내부 클럭 발생기(더 이상 설명되지 않음)를 사용하여 전기 펄스의 송신과 전기 펄스의 수신 사이의 전파 시간을 측정하고, 이것을 메인 메모리(10)에 저장한다.
초음파 신호의 전달 시간(t)은 통상적으로 공지된 하기의 방정식을 사용하여 자동차(센서)와 물체(A) 사이의 거리를 결정하는데 사용된다.
s = ½×v ×t
v는 음속을 나타낸다.
이러한 직접 측정의 경우, 단지 센서와 물체 사이의 거리에 관련된 기술만이 가능하다. 물체의 가능한 위치에 의해 유발된 모호성 때문에, 물체(A)와 센서가 위치된 자동차(K) 사이의 직교 거리의 상술은 실패로 돌아갈 것이다. 요점은 동일한 센서-물체 거리를 가지는 임의로 많은 물체 위치가 있다는 것이다. 이러한 센서-물체 거리는 또한 원의 반경으로 간주될 수도 있으며, 원은 그 위에 하나의 물체뿐만 아니라 임의로 많은 물체들이 놓일 수 있는 곡선으로 간주될 수 있다. 그러므로 이러한 반원은 존재 곡선(DA 1A및 DA 1B또는 DA 2A및 DA 2B)으로서 나타내어진다(도 3 참조).
도 2 및 도 3을 참조하여 두 개의 센서에 대한 본 발명에 따른 방법을 설명하면 다음과 같다.
실질적인 측정이 시작되기 전에, 각 초음파 센서는 적어도 하나의 신호를 보내야 한다. 이는 초기화 단계(0)에서 수행된다.
실질적인 측정 단계(1)에서, 직접 및 간접 측정을 위한 센서(1, 2, 3, 4)가 구동되고, 제어 유닛(7)에 의해 주기적으로 샘플링된다. 이는 센서(1)가 물체(A)에 의해 반사되고 한편으로는 물체(B)에 의해서도 반사되는 초음파 신호를 송신한다는 것을 의미한다. 반사파는 센서(1)에 의해 수신된다. 센서(1)로부터 물체(A)로 또한 센서(1)로부터 물체(B)로, 그리고 다시 반대로의 - 신호의 다른 전파 시간의 함수로서, 제어 유닛(7)은 물체(A) 및 물체(B) 각각에 대하여, 메모리(10)에 저장되는 센서(1)로부터의 거리를 계산한다. 이 거리에서 가능한 물체(A)의 모든 위치들은 존재 곡선(DA 1A)에 의해 표시된다. 센서(1)에 관련한 가능한 모든 위치들은 존재 곡선(DA 1B)에 따라 물체(B)에 대하여 산출된다.
어느 하나 및 그와 동일한 센서에 의한 신호의 송신 및 수신은 이하에서 직접 측정으로서 지시될 것이다.
동일한 직접 측정이 센서(2)에 의해 수행된다. 센서(2)는 신호를 송신할 뿐만 아니라 반사 신호도 수신한다. 물체(A)에 대하여, 이 측정은 직접 존재 곡선(DA 2A)상에 정해진, 센서(2)에 관련된 위치를 산출한다. 물체(B)의 위치들은 포위 곡선 (DA 2B) 상에 정해진다. 이 곡선들은 제어 유닛(7)의 메모리(11)에 저장된다.
간접 측정은 항상 직접 측정과 동시에 수행된다. 간접 측정의 경우에 있어서, 하나의 센서가 송신하면 제 2의 센서가 물체에 의해 반사된 초음파 신호를 수신한다. 그러므로, 이러한 측정은 거리 측정은 아니고, 센서(1)로부터 물체로 다시 센서(2)로의 초음파 신호에 의해 커버되는 궤적이 측정된다(도 4 참조). 전파 궤적은 다음의 방정식에 의해 산출된다.
s = v ×t,
또한, 여기서 v는 20℃에서의 343m/s로서 음속을 의미한다.
신호가 센서(1)에 의해서 송신될 때 반사 신호만 수신하는 센서(2)에 대하여, 간접 측정은 아래에서 설명될 존재 곡선(IAA및 IAB)을 산출한다.
만약 측정된 전파 시간에 대응하는 모든 가능한 위치가 그려지면, 그 결과는 도 3에서 곡선(IAA및 IAB)으로 도시된 바와 같이 타원 존재 곡선이다.
도 2의 단계(2) 다음에, 센서(1)와 센서(2)의 직접 측정에 의해 결정된 존재 곡선(DA 1A및 DA 2A또는 DA 1B및 DA 2B)은 물체들의 공통된 위치들을 정하기 위해 비교된다. 이는 존재 곡선들의 교차점을 결정하는 것에 의해 수행된다. 그러나, 도 3으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 이 경우에 있어서 실제 물체(A 및 B)에 더하여 가상 물체(D 및 C)가 또한 산출된다. 단계(3)에서, 이러한 교차점들은 각각 센서(2)와 센서(1)의 간접 측정에 의해 얻어지는 곡선(IAA및 IAB)에 의해 검증된다. 또한 실제 물체가 위치된 직접 측정값의 교차점만이 존재 곡선(IAA또는 IAB)에 의해 통과된다.
검출된 물체는, x축이 자동차의 후측 윤곽에 평행하고 여기에 직교하는 y축이 자동차로부터의 물체의 거리를 나타내는, 2차원 좌표 시스템에 저장된다.
측정 동작 과정에서 측정된 모든 자료는 가장 정확한 측정 방법을 나타내는 제 1 평가 단계(4)에서 평가된다.
이 측정 방법은 두 개의 직접 측정값과 한 개의 간접 측정값, 또는 그 대신, 그에 동등한 방식으로, 두 개의 간접 측정값 및 한 개의 직접 측정값으로 이루어진 세 개의 전파 시간들의 평가다. 이러한 평가 방법의 도움으로 결과를 유도하는 모든 측정 자료는 분리된다.
제 1 평가 단계에서 지정이 불가능한 모든 측정 자료는 제 2 평가 단계(5)로 공급된다. 이 평가 단계에서, 두 개의 전파 시간 측정값으로부터 얻어진 위치가 서로 비교된다. 그리고, 여기서 또한, 서로 동등한 세 번의 평가 가능성이 있다. 이 경우, 두 개의 센서의 두 개의 직접 측정값으로부터의 위치, 또는 직접 측정 방법 및 간접 측정 방법에서 발생된 위치를 비교하는 것이 가능하다. 그러나 그 대신, 세 번째 변형으로서, 두 개의 간접 측정값에서 측정된 위치를 비교하는 것이 또한 가능하다. 확실한 결과를 유도하는 측정 자료는 또한 이 방법 단계에서 제거된다.
제 1 또는 제 2 방법 단계 모두에서 그럴듯한 결과를 유도하지 않은 측정 자료가 적용되는 제 3 평가 단계(6)가 평가 단계(5) 다음에 이어진다.
물체 위치의 직접 측정 또는 간접 측정의 결과로서 단순 전파 시간 측정에 의해, 제 3 방법 단계에서 물체의 위치를 결정하는 측정 자료에 대한 검색이 이루어진다.
물체 자료는 모두 세 번의 평가 단계(4, 5, 6)에서 결정된다. 이 경우, 동일한 물체 자료가 다른 평가 단계에서 결정되는 것이 가능하다. 평가 장치는 발생한 동일한 물체 자료의 빈도수를 세고, 특정 한계값을 초과하는 물체 자료로부터 자동차의 외측 윤곽으로부터의 물체의 거리들을 측정한다.
단계(8)에서, 실제인 것으로 검출된 모든 물체가 최소 거리의 물체를 결정하는데 사용되고, 그 거리들이 계산된다. 최소 거리는 평균을 내는 것에 의해 걸러지고, 단계(9)에서 도 1의 표시 장치(12)에 출력된다. 통상적으로 이 표시 장치는 자동차가 장애물에 접근할 때 경적 소리를 내는 확성기다.
측정 결과의 신뢰성을 향상시키기 위해서, 정해진 물체(A 또는 B)가 교차점의 형성에 관여하는 센서들 사이의 센서 회랑에 또한 놓여지는지가 부가적으로 더 정해질 수 있다. 이 센서 회랑은 센서 간격의 전 폭 위로 직교하게 장애물의 방향으로 연장한다(도 4 참조).
도 4에 나타난, 사용되는 네 개의 센서(1, 2, 3, 4)의 경우에 있어서, 측정 방법은 항상 기술된 직접 및 간접 측정이 항상 쌍으로 수행되는 식으로 수행된다. 각 센서의 직접 측정값이 다른 모든 센서들의 것들에 의해 교차되기 때문에, 그 결과는 폭이 다른 수 있는, 센서들의 6개의 가능한 조합 및 그에 따른 6개의 가능한 회랑이다.
이 평가 방법에 근거하여 고도로 정확하고 확실한 장애물 측정이 가능하다.

Claims (6)

  1. 제 1 또는 제 2 센서가 물체에 의해 반사되는 신호를 발신하고, 반사된 신호는 신호를 송신하는 센서 및 다른 센서에 의해 각각 수신되며, 평가 장치가 각 센서에 대한 신호의 송신과 신호의 수신 사이의 전파 시간을 측정하여, 그것으로부터 각 센서에 대한 가변위치의 장치에 대한 물체의 모든 가능한 위치들을 측정하며, 상기 가변위치의 장치로부터의 직교 거리가 대응하는 위치로부터 결정되는, 물체와 상기 가변위치의 장치, 특히 자동차 사이의 거리를 결정하는 방법에 있어서,
    상기 평가 장치가 첫째, 매우 정확한 평가 방법으로 측정 자료로부터 대응 위치들을 결정하는 단계와, 그리고
    둘째, 보다 덜 정확한 평가 방법으로 남은 미검증된 측정 자료에서 추가로 대응 위치들을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 평가 단계에서, 적어도 세 개의 전파 시간 측정값에 의해 결정된 물체의 위치들이 측정 자료로부터 결정되고, 거리는 모두 세 개의 전파 시간 측정값에 의해 대응하여 결정된 물체의 위치들에 대하여 결정되며,
    제 2 평가 단계에서, 적어도 두 개의 전파 시간 측정값에 의해 결정된 물체의 위치들이 상기 제 1 평가 단계에서 무시된 모든 측정 자료로부터 결정되고, 거리는 두 개의 전파 시간 측정값에 의해 대응하여 측정된 위치로부터 결정되며, 그리고
    제 3 평가 단계에서, 상기 제 2 평가 단계에서 무시된 측정 자료로부터 단일의 전파 시간 측정값에 의해 결정된 위치로부터 거리가 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 평가 장치가 발생 빈도수에 관해서는 세 번의 평가 단계에서 결정된 위치들을 감시하고, 그 빈도수가 규정된 한계값을 초과하는 위치에 대해서만 거리를 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 물체와 상기 가변위치의 장치 사이의 거리가 상기 제 1 및 제 2 센서 사이에 한정되는 센서 회랑에 물체가 있을 때만 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 가변위치의 장치에 다수의 센서가 놓인 경우, 상기 센서 회랑이 현재 측정을 수행하는 센서들 사이에 한정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 가변위치의 장치로부터 다른 거리를 가지는 다수의 물체의 측정의 경우, 최소 거리의 물체가 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
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