KR20040083496A - 운전자와 자동차 사이의 상호작용을 측정하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차에 관한 것으로, 구체적으로는 운전자와 자동차 사이의 상호작용에 대한 여러가지 안전사항(변수 집합)을 추출하기 위한 측정 및 관리방법과 계산 장치에 관한 것이고, 이 목적으로 운전자와 자동차 사이의 인터페이스를 통한 커뮤니케이션의 질을 높인다. 본 발명에 의하면, 시스템 각 부분의 전송 용량에 대한 그림이 생성되고, 이들 각 부분들이 동력학적으로 어떻게 작용하는지 밝혀진다.

Description

운전자와 자동차 사이의 상호작용을 측정하는 방법 및 장치{METHOD AND MEANS FOR MEASURING THE INTERACTION BETWEEN DRIVER AND VEHICLE}

자동차의 정밀조종에 대한 운전자의 주의력 부족에 적당한 조치를 취하지 않으면 운전자가 계속해서 자동차 운전에 주의를 기울이기가 힘들다. 이렇게 되면 의식적이고 경험적으로 조치를 취해야만 한다. 운전자는 다양한 이유로 항상 주의력이 부족하다고 할 수 있다. 예컨대, 피로하거나, 술에 취하거나, 몸이 아프거나, 핸드폰으로 통화하는 등의 이유가 잇을 수 있다. 운전자, 자동차 및 주변환경은 서로 연관될 수 밖에 없다. 즉, 운전자와 자동차 사이의 인터페이스, 자동차와 도로 사이의 인터페이스가 그렇다. 이들은 독립적이 아니라 서로 영향을 미친다. 이들 인터페이스에 대한 연계는 안전에 아주 중요하다. 주의깊고 경험있는 운전자들은 사고를 거의 일으키지 않고 심각한 고장도 거의 드물다. 흔히 사고는 인터페이스에서의 "불일치"에 의해 생기고, 운전자는 이를 다룰 수 없다. 불일치의 예로는 운전자의 경험, 자동차의 특성과 속도, 도로의 상태, 속도제한 사이의 관계 불량을 들 수 있다. 가장 큰 문제는, 운전자의 안전운전 능력이 정적이지 않다는 것이다.

자동차의 안전운전은 어떤 경우에도 운전자에게는 당연한 것이고 자동차를 조정하려면 충분한 입력이 필요하다. 시각, 평형감 등은 정보수집에 있어서나 실질적으로 지속적으로 관리평가되고 있는 정보의 흐름에 있어서 의식적이 아닐지라도 아주 중요하다. 피로, 스트레스, 마약이나 의약품의 영향, 핸드폰 통화 등은 지각능력이나 옳은 결정을 하는데 있어서 운전자에게 악영향을 준다. "옳은 결정"은 운전자가 무의식적으로 하는 단순한 반사행동일 수 있다. 무의식적인 반사행동으로 스티어링휠 등을 조작하여 주변환경에 대해 적절히 반응하는 것도 결정행위라고 할 수 있다. 인간은 스티어링휠을 돌리는 등의 작은 관성력 변화에는 아주 민감하다.

예컨대 미끄러운 표면을 걷고 있을 때는 극히 주의가 필요하다. 걷는 중에 앞발이 조금이라도 꼬이는지 점검하고, 경험에 의해 발이 얼마나 쉽게 꼬이는지 비교한다. 즉, 바닥이 얼마나 미끄러운지, 횡력이 너무 커서 발을 딛고 뒤로 밀 때 미끄러지지 않고 얼마나 길게 보폭을 취해야 하는지를 결정한다.

실내에서의 움직임은 피드백과 점검활동의 일례이다. 훈련을 받는 동안에나, 신체장애, 피로, 뇌질환, 부주의 등이 있을 경우에는 시스템의 피드백과 점검 능력이 아주 필수적지는 아니라도 충분히 개발되어있지 않을 수 있고, 또는 반응시간 및/또는 반응패턴의 변화를 방해할 수 있다. 정상적인 활동에 비해, 불안한 피드백은 흔히 활동에 악영향을 준다. 여기서, 2종류의 의도된 움직임과 반사행위 사이에차이가 있다고 말할 수 있는데, 하나는 사전에 학습한 반사패턴의 파괴이고, 하나는 진행중인 불완전한 반사패턴이다. 후자의 경우, 말이집형성(myelination)이나 재말이집형성(re-myelination)과 같이, 행동을 일으키는 신경망의 발작이 일어난 뒤 상호작용/반사패턴을 긍정적으로 개발하는 것이라 할 수 있다. 자동차 운전 훈련을 하는 경우, 위험에 과도하게 집중하거나 학습과정을 방해하는 등의 정신적인 위축 없이 올바로 교육을 받는 것이 중요한데, 이렇게 해야만 충분한 안전을 확보할 수 잇다고 본다. 쉽게 놀라고 신경질적인 사람은 효과적으로 훈련받기가 아주 힘들고, 과감하게 시도하지 못한다. 이런 사람은 경험과 관찰 부족으로 너무 조심스럽게 운전하여, 현재의 행동을 하는데 있어 불안하다.

안전운전은 운전자와 자동차 사이의 복잡한 상호작용을 기초로 한다. 지속적으로 역동적인 정보의 흐름이 있어야 하고 항상 중요한 문제를 결정해야 한다. 승차중에 발생하는 모든 것은 논리적으로 정신차려 주의할 수는 없지만, 자동으로 주의하도록 하여야 한다. 운전자는 자신의 반사행동과 직관을 믿어야 한다. 운전자는 자신의 무의식적인 사소한 명령어에 묻혀잇는 의식적인 명령을 실행하여 자동차를 안전하게 운전한다고 볼 수 있다. 스티어링휠에 작용하는 토크는 스티어링휠을 통해 자동차에 미치는 운전자의 영향력의 대표적인 것이다. 토크신호는 스티어링휠의 각도변화보다 더 중요한데, 이는 토크신호가 명령 순서에 있어로 미리 생기고, 토크의 변화가 반드시 스티어링휠의 각도변화를 일으키지는 않기 때문이다. 긴장-이완에 관한 논거와 비교하면, 대부분의 조작은 각도변화로서가 아닌 "반작용"으로서 인식될 수 있다고 본다. 문의, 응답, 보충과 같은 정밀조종이 필요할 수 있다. 운전자는 본능적으로 정보를 찾아 해석하고 반응하며, 자동차는 이에 응답한다. 자동차의 반응은 운전자에게 돌아가는 질문과 동시적이고 운전자의 반응은 자동차에 대한 새로운 질문이다. 즉, 연속적인 동적 작용이 진행된다. 운전자의 명령어는 뚜렷이 구분되어야 하고, 이들 명령어에 대한 자동차의 반응은 일관성이 있고, 명확해야 하며 논리적이어야 한다. 타이어, 서스펜선, 조향장치는 도로로부터 정보를 받아서 자동차의 동작에 관련된 신호를 스티어링휠의 움직임에 대한 반응으로서 생성해야 한다. 자동차는 운전자에게 명백한 신호 확인을 하고 운전자에 의한 더이상의 자동차 조정을 지원하도록 할 수도 있다. 이런 명백한 신호행위는 먼저 잡음과 불필요한 방해요인들을 걸러내 제거한 뒤에 이루어진다. 자동차에서 나오는 다른 신호로는 속도와 도로상태에 따른 다른 강도가 있을 수 잇다. 그러나, 자동차의 행동특성은 도로상태, 도로 방해물, 타이어의 선택과 같은 외부조건에 대해 변해서는 안된다.

미국특허 5,821,860에는 운전자가 자동차를 운전하는 조건들을 감시하는 기술을 제시한다. 이 기술은 운전중에 운전자의 행동 "상태"를 확인하고 신경망 기술을 이용해 다른 중요한 운전변수와 비교하여 위험이 잇을 때는 경고를 한다.

본 발명은 자동차에 관한 것으로, 구체적으로는 운전자와 자동차 사이의 상호작용에 대한 여러가지 안전사항(변수 집합)을 추출하기 위한 측정 및 관리방법과 계산 장치에 관한 것이고, 이 목적으로 운전자와 자동차 사이의 인터페이스를 통한 커뮤니케이션의 질을 높인다. 본 발명에 의하면, 시스템 각 부분의 전송 용량에 대한 그림이 생성되고, 이들 각 부분들이 동력학적으로 어떻게 작용하는지 밝혀진다.

도 1은 신호 흐름도;

도 2a, 2b는 스티어링장치에 가해지는 힘과 횡가속도를 나타내는 그래프들;

도 3은 운전자의 반응에 대한 운전자와 자동차 사이의 결합등급을 나타낸 그래프;

도 4는 반응스펙트럼;

도 5는 운전자/자동차 사이의 제어시스템의 블록도.

본 발명의 주목적은 종래기술의 운전자 감시기술에 비해 훨씬 쉬우면서도, 운전자의 잘못된 결정이나 잘못된 행동으로 심각한 사고를 유발할 수도 있는 위험증가에 반응하는 기술을 획득하는데 있다. 이것은 운전자와 자동차 사이의 인터페이스를 통해 운전자/자동차/도로 사이의 상호작용을 지속적으로 감시하여 이루어진다. 운전자가 실제로 자신의 자동차를 안전하게 운전하기 위한 조건들을 사전에 설정하거나, 운전자의 행동에 반응하는 자동차의 성능을 사전에 설정하여, 운전자와 자동차 사이의 인터페이스를 통해 운전자와 자동차 사이, 어느정도는 운전자와 도로 사이의 부조화를 밝힌다. 판단착오나 사고를 일으킬 수 있는 커뮤니케이션(상호작용)의 문제점들을 확인할 수도 있다. 운전자가 다른 정신적 스트레스를 받는 동안 운전자의 예측능력, 기억능력 등이 어떻게 작용하고 관련되는지도 이해할 수 있다. 또한 어느정도는, 운전중에 나타나는 시각적 인식을 위한 글이나 반응시간을 인식할 수도 있다.

본 발명의 다른 목적은 운전자의 행위나 외부요인에 의한 자동차의 행동을 등록하고 이해하는 운전자의 능력을 훈련시키고 확인하는 방법을 제공하는데 있다. 이와 관련해 중요한 것은, 의식적인 이해가 아니라 로드그립(road grip: 타이어와 지면 사이의 마찰력)과 자동차의 행동, 즉 자동차와 도로 사이의 인터페이스를 고려한 감각을 쉽게 훈련시킬 수 있도록 하는데 있다. 이런 감각은 운전자로서의 역할을 신뢰하는데 필요하다.

본 발명의 또다른 목적은 스티어링 편향으로 생기는 자동차의 작은 기울임을 느끼도록 연습하여 운전자/자동차/도로 사이의 커뮤니케이션을 확보하는데 있다. 정신을 차리고 있는지 감시하고, 자동차와의 상호작용에 있어서의 운동근육의 신속성과 행동을 감시하여, 자동차와 운전자가 이용하는 보조장치(ABS, 트랙션 컨트롤 장치 등)의 형식을 계산하고 결정할 기초가 이루어지지만, 자동차와의 커뮤니케이션 및/또는 자동차와 도로 사이의 커뮤니케이션 부족을 운전자에게 경고할 수도 있다.

본 발명에 의하면, 자동차와 운전자 사이의 교감부족을 등록하는 기술이 제시되는바, 예컨대 트로틀 페달이 잘 눌러지지 않아 불편하도록 하면 운전자가 무의식적으로 다리를 더 뻗어서 페달을 눌러 편리해지도록 노력하도록 하는 방식으로 자동차로부터 정보를 얻을 수 있다. 운전자가 정밀조정을 못한다는 것을 트로틀 페달이 잘 눌려지지 않는다는 것으로서 인터페이스를 통한 커뮤니케이션이 되도록 시스템을 연결하면, 운전자는 상기 문제점을 인식함과 동시에 물리적인 페달의 저항증가를 경험하고, 이렇게 되면 대부분의 경우 운전자는 브레이크를 밟을 때라는 것을 인식하게 할 것이다. 예컨대, 약에 취해서 조정하기가 힘든 경우, 위험경고등을 작동시킬 수 있다.

운전자/자동차/도로 사이의 인터페이스를 감시하는 기술은 본 출원인의 국제출원 SE02/00334, SE01/01697에 제시되어 잇고, 본 발명에서는 이를 참조하였다.

대부분의 인간 행동은 피드백 시스템처럼 작용하고, 감각은 뇌에서 처리되어 원하는 신체의 동작을 일으키고, 이런 동작은 감각에 의해 다시 뇌에서의 정신활동으로 피드백된다. 본 발명자들은 원하는 상태와 실제 상태 사이의 균형과 일치를 구하고자 한다. 일반적으로 말해, 이렇게 얻어진 커뮤니케이션은 한편으로는 자유의지로 발생하여 활동(거시적인 것)을 통제하고, 다른 한편으로는 좀더 직감적으로(미시적으로) 활동을 통제하는데, 이런 미시적 활동에 의해 균형이 달성된다. 구체적인 상황에 대해 결정하기 위해, 뇌는 흔히 작은 움직임을 생성하는바, 예컨대 신체와 주변환경에 대한 조정을 요청하여 이 상황에 대한 실제 그림을 형성한다. 학습과 경험은 결정적으로 중요한 요소이다. 일반적으로 운전자는 도로를 주행하다가 안전하다고 생각되는 장소에 정차한다. 뇌, 특히 소뇌에서 직감적으로 신체/자동차를 조정하는 방법을 모색하므로, 운전자가 정신을 차리고 잇는 한 근육시스템이 활동을 하고 근육들과 근육군 사이의 균형을 얻기 위해 지속적인 동적 상호작용이 있으며, 이것은 지속적인 피드백에 좌우되고 있다고 할 수 있다. 통제된 동작을 얻기위해, 또는 신체/자동차를 일정 위치에 두기 위해서는, 긴장과 이완 사이에 아주 복잡한 상호작용이 필요하다. 손을 움직이지 않고 두면, 손은 활동하지 않는다고 할 수 있다. 숨어있는 상호작용은 보이지 않는다. 이것을 마이크로컨트롤이라고 하고, 운전자가 자신의 신체를 뻗으면서 자동차를 조정하는 것도 이것의 일종이라 할 수 있다. 숨어있는 상호작용은 육안으로는 거의 볼 수 없다.

본 발명의 다른 목적은 운전자와 자동차 사이의 기존의 부적합성, 즉 운전자와 자동차가 동일한 언어로 대화하지 않을 때를 검출하는데 있다. 운전자의 돌출행동으로 인한 위험을 신속히, 즉 위험이 생기기 전에 미리 감지한다. 특히, 이런 상황은 나이 든 운전자에게 적합하고, 이런 목적으로 스티어링 편향의 반응, 즉 횡방향 관성력을 소리 및/또는 빛 신호로 확인하여 운전자와 자동차 사이의 적합성을 재구성하고자 한다.

본 발명의 이와 같은 목적들은 특허청구범위에서 주장한 특징을 갖는 방법과 장치에 의해 달성된다.

여러개의 계산된 변수들과 변수 집합들이 인증된 기준값 범위내에 있으면, 운전자, 자동차, 환경(도로)을 포함한 시스템의 "안전우량" 결정이 신뢰성이 있다고 본다. 반대도 마찬가지인바, 여러 변수들이 기준값 범위 밖에 있으면 "안전불량"이라고 본다.

운전자와 자동차 사이에서는 주파수 범위 0.3 내지 10 Hz 범위의 마이크로 커뮤니케이션이 일어나고, 이것은 스티어링휠에 힘을 주는 운전자의 행위가 자동차의 횡력에 대해 적시에 비례적으로 변함을 의미한다. 이런 연결에 있어서, 스티어링 시스템과 자동차의 속도의 관계에 의해 비례상수가 결정된다.

마이크로 커뮤니케이션은 잠재의식적으로 발생하고, 운전자가 스티어링휠에 미치는 영향은 전체 스티어링 편향의 ±0.1% 보다 작다. 따라서, 뇌의 자극이 근육으로 전달되어 스티어링휠에 힘이 가해지면 자동차의 움직임이 시작될 수 있다. 이 힘은 자동차의 스티어링 시스템에 의해 스티어링 커넥팅로드에 시간지연되어 전달되고, 자동차에 가해지는 횡력으로 변환된다.

스티어링휠에 작용하는 힘은 스티어링 각도의 도함수이다. 스티어링 각도와 횡력은 비례관계가 아니다.

마이크로 커뮤니케이션은 자동차와 운전자 사이의 비언어적 제어 질문과 응답이라고 할 수 있다. 운전자의 행위에 자동차가 반응하는 것과 마찬가지로, 운전자도 자동차의 동작에 반응한다. 운전자가 요구하면 자동차는 일정시간 지연 뒤에 반응한다. 이런 반응은 운전자에게 새로운 요청을 하고, 운전자는 자신의 반응시간이 지는 뒤 반응하고 응답한다. 스티어링 장치에 미치는 힘과 횡력 사이의 관계는, 스티어링 휠에 우측으로 힘을 가해 자동차가 우측으로 움직이면 좌측으로 횡력이 작용하고 스티어링 장치에 좌측으로 작용하는 힘에 대해서는 (좌측 횡력에 대해)우측 보상운동이 얻어지도록 하는 관계이다.

운전자는 자신의 경험과 정신상태를 통해 운전자와 자동차가 어떻게 요청하고 반응하는지를 이해할 수 있다. 피로감은 불안한 커뮤니케이션으로 나타나므로, 동시에 반응패턴이 변하고, 불량한 커뮤니케이션 자체도 피로를 유발할 것이다.

피로가 있으면 교통사고를 유발하고, 마이크로 커뮤니케이션은 여러가지 안전 변수들을 포함하는데, 이런 변수는 운전자와 자동차 양쪽에 나타날 수 있다. 이들 변수를 통해, 운전자와 자동차가 서로 잘 교감하도록 할 수 있다.

운전중에 나타나는 횡력에 비례하는 사운드를 이용하면, 지각력이 떨어지는 나이 든 운전자나 초보 운전자라도 경험많은 운전자처럼 횡력의 작은 변화도 잘 느낄 수 있을 것이다. 또, 스티어링 장치의 영향으로 (스티어링휠에) 가해진 힘이나 모멘트에 의존하는 사운드 신호를 생성할 수 있다.

본 발명에 따라 정의된 변수와 설정된 관계는 다음과 같다:

1. 결합등급은 자동차의 횡력과 스티어링 장치에 가해진 힘 사이의 차이로서, 운전자나 자동차의 반응시간을 보상하거나 소정 시간간격 내에 있다. 결합등급은 전도율에 비교되고 운전자의 경험(숙련도)에 관련된다.

2. 반응시간은 소정 시간 동안의 순간값이나 평균값으로 표시된다.

3. 반응스펙트럼은 두개 이상의 카테고리로 분류된 반응시간들 사이의 관계이다.

4. 요청 주파수는 소정 기간동안에 반응하는 요청이다.

5. 결함 주파수는 소정 기간 동안에 반응하지 않는 요청이다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명한다.

도 1은 신호 흐름도로서, 스티어링 장치에 작용하는 힘의 신호(1)와 횡가속도의 신호(2)에서 변수들을 추출하는 방법을 보여준다. 각각의 신호는 위상수정 대역통과필터(3)를 통과하되, 차단주파수(break frequency)는 0.3 내지 5 Hz이고, 진폭은 비교되는 신호를 만들기 위해 표준화된다. 횡가속도의 신호(2)는 운전자의 반응시간의 중간값에 해당하는 고정된 시간(도 4(17) 참조)이나, 운전자의 순간적인 반응시간만큼 지연링크(6)에서 지연된다. 자동차가 움직일 때 운전자의 반응의 결합 등급(9)은 일정 시간에 걸친 적분신호의 절대값 차의 절대값으로 5에서 계산된다(도 3의 음영구역 16). 같은 방식으로, 신호(1)가 4에 디스플레이되면 자동차의 반응에 대한 결합등급(9)도 계산된다. 진폭의 변동(10)은 소정 시간, 예컨대 10초 동안의 신호진폭의 절대값의 평균값의 상한값과 하한값 사이의 차이로서 5에서 계산된다. 운전자와 자동차의 반응시간(11,12,13)을 계산하기 위해, 각각의 신호를유추하고 사인변화를 관찰해 신호기울기(7)를 검출하는바: 사인변화의 예로는 양의 기울기에 대한 0, +, 0(도 2의 14b), 음의 기울기에 대한 0, -, 0가 있다(도 2의 14a). 반응시간(11)은 임의의 신호의 기울기와 다른 신호의 다음 기울기 사이의 시간으로서 5에서 계산된다(예컨대 도 2의 15a, 15b; 도 2의 14a, 14b). 반응시간은 적어도 두개의 카테고리(12a,12b,12c,12d)로 8에서 나누어지고, 각각의 반응시간의 횟수는 소정 시간동안 합산된다. 이들 반응시간은 반응 스펙트럼으로 된다(도 4 참조). 소정 시간동안 각각의 신호에 대한 기울기의 총수로서 필요한 주파수(13a)가 5에서 계산된다. 결함 주파수(13b)는 신호에 대한 양/음 기울기의 총수의 차이로서 5에서 계산된다.

도 2a, 2b의 그래프들은 스티어링 장치에 가해지는 힘을 나타내는 신호(1)와 횡가속도 신호(2)의 관계를 보여준다. X축은 시간을 나타내고 그래프에서는 18초간의 변화를 보여준다. Y축은 표준화된 진폭을 나타낸다. 운전자의 스티어링 장치의 조작이 자동차의 횡가속도에 어떻게 연계되는지 알 수 있다. 인접한 두개의 기울기(14a) 사이의 시간으로 표시되는 시간간격(15a) 외에도, 편차는 곡선의 형태에서도 볼 수 있다. 이들 편차는 도로와 환경의 상태 때문에 나타나고 자동차의 움직임을 이해하고 인지하는 운전자의 능력에 따라 좌우된다. 따라서, 도 2의 그래프는 횡가속도의 신호(2)와 스티어링 장치에 가해진 힘의 신호(1)의 관계를 보여준다. X축은 시간을 나타내고 그래프는 18초를 커버한다. Y축은 표준화된 진폭을 나타낸다. 양방향으로 마이크로 커뮤니케이션이 일어나, 동일한 신호에 요청과 반응이 모두 포함된다. 차량의 움직임에 대한 운전자의 반응을 설명하기 위해, 이 경우 신호(1)를도 2의 그래프로 반전시켰다. 이것은, 운전자가 원하는 움직임을 시작할 때와 원치않는 움직임을 보상할 때 스티어링휠에 걸리는 힘의 방향이 서로 반대이기 때문에 가능하다. 운전자의 반응시간(15a)을 도 2에서 볼 수 있고, 횡가속도의 기울기(14b)의 차가 생긴다.

도 3은 운전자의 반응에 대한 운전자와 자동차 사이의 결합등급을 보여준다. X축은 시간을 나타내고, 도시된 그래프에서는 18초를 커버한다. Y축은 표준화된 진폭을 나타낸다. 횡가속도의 신호(2)는 신호(1)에 대해 지연된다. 소정 시간 동안 적분신호의 절대값 차이(16)를 절대값으로 계산하면 결합등급이 구해진다. 지연시간은 운전자의 반응시간의 중간값에 해당하는 고정된 시간이나 운전자의 순간적인 반응시간으로 설정된다(도 2의 15b 참조). 마찬가지로, 신호들이 도 2와 같이 되었을 경우 신호(2)에 대해 신호(1)를 지연시키면 운전자의 작업에 대한 자동차의 응답의 결합등급을 계산할 수 잇다. 따라서, 지연값은 자동차의 반응시간(15a)으로 정해진다.

도 4는 반응 스펙트럼으로서, 구체적으로는 여러개의 반응시간들을 소정 시간에 걸쳐 합산하고 4개의 시간 카테고리(12a,b,c,d)로 묶은 그래프이다. X축은 카테고리이고, Y축은 상대 진폭으로서, 소정 시간 동안의 반응의 합은 100%이다. 카테고리는 시간간격 0.3-0.5초는 12a로, 0.5-0.8초는 12b로, 0.8-1.5초는 12c로, 1.5-2.5초는 12d로 분류했지만, 다른 적당한 방법으로 분류할 수도 있다. 반응시간이 길어질수록 운전자의 피로가 증가함을 알 수 있다(17 참조). 운전자의 경험은 반응시간(18)에 우선적으로 영향을 미치고, 운전자가 숙련될 수록 반응시간은 짧게나타난다.

도 5는 제어시스템의 블록도로서, 운전자(33)와 자동차(34)를 포함한다. 뇌(19)의 전기자극은 팔의 근육운동으로 변환되어서 손(20)을 통해 스티어링장치(21)로 전달된다. 자동차의 스티어링 시스템(22)은 스티어 서보(23)를 통해 스티어링휠/타이어(24)에 파워를 전달한다. 시트(25)는 자동차의 움직임을 전달하고, 운전자는 촉감(26)과 평형감각(31)에 의해 자동차의 움직임을 느낀다. 동시에, 운전자는 자동차의 움직임(28)을 시각(29)으로 등록한다. 촉감과 평형감(27)은 0.3 내지 4Hz의 주파수로 피드백된다. 시각(30)은 0-1 Hz의 주파수로 피드백된다. 흔히 운전자는 앞바퀴를 통해 스티어링 장치에서 자동차의 움직임의 일부를 감지하고 스티어링 시스템에 바로 피드백한다. 주변환경과 도로(32)의 사정은 시스템에 영향을 준다. 스티어링 시스템에 미치는 운전자의 영향에 대한 신호(1)는 파워센서, 예컨대 스티어링 컬럼의 스트레인 게이지 센서에서 읽혀진다. 예컨대 자동차의 하부 전방에 배치된 관성력 센서는 횡가속도 신호(2)를 읽는다.

본 발명은 이상 설명한 실시예에 한정되지 않으며, 여러가지 변형도 특허청구범위에 포함될 수 잇다.

Claims (10)

1. 적당한 소프트웨어를 갖춘 CPU를 이용해 운전자와 자동차 사이의 상호작용을 측정하는 방법에 있어서:

   스티어링 장치에 미치는 토크/힘은 제1 센서에 의해 기록되고, 이 때 자동차에 작용하는 횡력은 다른 센서에 의해 기록되며, 기록된 값들을 연속적으로 계산, 필터링 및 배열하여 다음과 같은 변수들, 즉 결합등급, 반응시간의 평균값, 반응 스펙트럼, 요청 주파수, 결함 주파수, 및 진폭 변동중의 하나 이상을 결정하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 잇어서, 각각의 센서의 신호(1,2)가 0.3 내지 5 Hz의 차단주파수로 위상수정 대역통과필터(3)를 통과하고, 그 진폭은 신호들을 비교할 수 있도록 표준화되며, 횡가속도 신호(2)는 운전자의 반응시간의 평균값에 대응하는 고정된 시간이나 운전자의 순간 반응시간만큼 지연링크(6)에서 지연되고, 자동차의 움직임에 대한 운전자의 반응의 결합등급(9)은 소정 시간 동안의 적분신호들 사이의 차이의 절대값(16)으로서 5에서 계산되거나, 및/또는 대신에 신호(1)가 4에서 지연될 경우 자동차의 반응의 결합등급(9)이 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 진폭의 변동(10)이 소정 시간, 예컨대 10초 동안의 진폭의 절대값의 평균값의 상한값과 하한값의 차로서 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 각각의 신호의 기울기(7)는 각각의 신호들을 유추하고 사인변화, 예컨대 양의 기울기(14b)에 대한 0, +, 0와, 음의 기울기(14a)에 대한 0, -, 0를 관찰하여 검출되며, 반응시간(11)은 한쪽 신호의 기울기차(15a,15b)와 다른 신호의 기울기차(14a,14b)로서 계산되고, 이들 반응시간은 2개 이상의 카테고리(12a,12b,12c,12d)로 8에서 나누어지되, 각각의 반응시간의 갯수가 소정 시간동안 합산되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 잇어서, 상기 반응시간들이 반응 스펙트럼(도 4)으로 되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 요청 주파수(13a)가 소정 시간동안 각각의 신호에 대한 총 기울기 수로서 5에서 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 결함 주파수(13b)가 신호의 양 및/또는 음의 기울기들의 전체 갯수의 차이로서 5에서 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 전항들중의 어느 한 항에 잇어서, 횡력의 증가에 비례하여 소리, 강도 또는 주파수가 증가하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 전항들중의 어느 한 항에 있어서, 자동차에서의 안락성이 운전자와 자동차 사이의 결합등급에 비례하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 운전자와 자동차 사이의 상호작용을 측정하고, 적절한 소프트웨어를 갖춘 CPU를 포함하며, 청구항 1의 방법을 실행하는 장치에 있어서:

    센서에 의해 스티어링 장치에 미치는 토크/힘이 기록되고, 하나 이상의 센서에 의해 자동차에 작용하는 횡력에 대응하는 변수가 기록되며, 이들 기록된 변수값들은 대역통과필터와 지연수단에 의해 취급되고, 결합등급, 반응시간의 평균값, 반응 스펙트럼, 요청 주파수, 결함 주파수, 진폭 변동으로 이루어지는 변수들중 하나 이상이 배열되고 표시되며, 자동차의 조종 및/또는 무모한 운전에 대응할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.