KR20050026619A - 초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치 - Google Patents

초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파 센서를 삼방향으로 회전시켜 주행시 차량 전방의 요철구간, 주정차시 측면 하단부의 물체, 차선변경시 후방 차량과의 거리를 측정하여 표시함으로서 안전한 운전환경을 제공할 수 있는 초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치에 관한 것이다.
본 발명의 초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치는, 차량 사이드미러의 단부에 설치되어 전방, 하방 또는 후방으로 지향방향이 전환되는 제1 및 제2초음파센서(60,70); 상기 제1 및 제2초음파센서(60,70)를 각각 삼방향으로 회동시키기 위한 제1 및 제2센서구동부(40,50); 차량의 주행속도를 측정하는 차속센서(20); 차량 방향지시등의 작동명령을 입력하는 방향지시등 스위치(30); 상기 차속센서(20)와 방향지시등 스위치(30)로부터 입력되는 신호를 이용하여 차량주행상태를 검출하고 상기 제1 및 2센서구동부(40,50)로 제어신호를 출력하며 상기 제1 및 2초음파센서(60,70)로부터 검출데이터를 입력받아 처리하는 ECU(10); 및 상기 ECU(10)로부터 출력되는 신호에 따라서 검출상태데이터를 표시하는 표시부(80)를 포함한다.

Description

초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치{Device for detecting the 3 direction obstacle using the ultra sonic sensor}
본 발명은 초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 초음파 센서를 삼방향으로 회전시켜 주행시 차량 전방의 요철구간, 주정차시 측면 하단부의 물체, 차선변경시 후방 차량과의 거리를 측정하여 표시함으로서 안전한 운전환경을 제공할 수 있는 초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치에 관한 것이다.
차량의 기능을 향상시키기 위하여 전자장치들이 차량제어에 적용되고 있으며, 또한 안전운행에 도움을 주는 장치들이 개발, 적용 되고 있다. 이러한 안전장치는 예를 들어 전방에서 주행하는 차량과의 거리 또는 접근하는 차량과의 거리를 검출하는 장치 또는 차량후방의 장애물 또는 어린이 들의 접근을 검출하고 운전자에게 통보하는 장치로서 안전운행에 많은 도움을 주고 있다.
그러나 종래 차량운행에는 다음과 같은 안전주행을 방해하는 요소들이 존재하고 있으나 적절한 해결책을 갖지 못하고 있다. 첫 째, 전방에 요철이 출현시에 주간에는 적절하게 대처할 수 있으나, 야간에는 예기치 못한 요철이 출현하면 운전자가 당황하여 급감속하는 경우가 종종 발생된다. 이 때 차량이 요철을 통과하면서 지면으로부터 상승하였다가 떨어지므로 승객들에게 불쾌감을 유발시키는 등의 문제점이 있었다.
둘 째, 인도에 접근하여 차량의 도어를 개방하는 경우에 하부에 있는 인도의 턱 등에 도어가 파손되는 경우가 발생된다. 즉 차량도어의 측면에 있는 벽이나 다른 차량 등과 같은 장애물은 하차하는 승객이 용이하게 파악하고 대처할 수 있으나, 지면으로부터 낮게 돌출되어 있는 인도의 턱은 육안으로 인식이 잘 안되므로 야간에 승객이 부주의하게 내리다 도어가 인도의 턱과 부딪히면서 파손되는 문제점이 있었다.
셋 째, 차선 변경시에 차선에 있는 후방주행 차량을 확인하기 위하여 사이드 미러를 보고 확인하는데 주위가 산만해지거나 초보운전자의 경우에 뒷차와의 실제 거리가 보이는 것보다 가깝게 보이는 사이드 미러의 특성을 인식하지 못하고 추돌사고가 발생되거나 사각지대의 차량을 감지하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 삼방향으로 회전하는 초음파 센서를 이용하여 주행시 차량 전방의 요철구간, 주정차시 측면 하단부의 물체, 차선변경시 후방 차량과의 거리를 측정하여 표시함으로서 안전한 운전환경을 제공할 수 있는 초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치는, 차량 사이드미러의 단부에 설치되어 전방, 하방 또는 후방으로 지향방향이 전환되는 제1 및 제2초음파센서; 상기 제1 및 제2초음파센서를 각각 삼방향으로 회동시키기 위한 제1 및 제2센서구동부; 차량의 주행속도를 측정하는 차속센서; 차량 방향지시등의 작동명령을 입력하는 방향지시등 스위치; 상기 차속센서와 방향지시등 스위치로부터 입력되는 신호를 이용하여 차량주행상태를 검출하고 상기 제1 및 2센서구동부로 제어신호를 출력하며 상기 제1 및 2초음파센서로부터 검출데이터를 입력받아 전방의 요철과의 거리표시, 하방의 장애물 표시, 또는 후방의 근접차량의 감지 및 표시를 판단하는 ECU; 및 상기 ECU로부터 출력되는 신호에 따라서 검출상태데이터를 표시하는 표시부를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 차량의 안전운행을 위한 장치로서, 전방주행시에 요철의 출현시 요철의 존재여부 및 거리표시, 주정차시 도어 앞의 물체의 높이를 감지하여 도어의 파손방지, 및 차선 변경시 뒷차와의 거리표시 및 사각지대에 물체가 있는 것을 감지하여 운전자에게 알려줌으로서 차량의 안전운행에 도움을 장치이다.
도 1은 본 발명에 의한 장애물 감지장치의 설치상태를 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같이, 종래 차량(1)의 각각의 사이드 미러 양단부에 제1초음파센서(60) 및 제2초음파센서(70)가 설치되어 있다. 상기 제1초음파센서(60)와 제2초음파센서(70)는 ECU(10)로부터 출력되는 제어신호에 따라서 전방, 하방 또는 후방을 지향하도록 방향이 제어된다.
제1 및 제2초음파센서(60,70)들이 전방을 향한 경우에는 전방에 설치되어 있는 과속방지턱과 같은 요철을 감지할 수 있도록 지면을 향하게 되며, 하방을 향한 경우에는 지표면에 있는 물체의 높이를 산출하게 되고, 후방을 향한 경우에는 뒷차와의 거리 또는 사각지대에 있는 물체를 감지하여 운전자가 인식할 수 있도록 표시한다. 또한 도면에는 미도시되었지만 상기 제1 및 제2초음파센서(60,70)는 제1센서구동부(40) 및 제2센서구동부(50)에 의하여 각각 회동된다.
본 발명의 장애물 감지장치는 도 2에 도시된 것과 같이, 차량 사이드미러의 단부에 설치되어 전방, 하방 또는 후방으로 지향방향이 전환되는 제1 및 제2초음파센서(60,70); 상기 제1 및 제2초음파센서(60,70)를 각각 삼방향으로 회동시키기 위한 제1 및 제2센서구동부(40,50); 차량의 주행속도를 측정하는 차속센서(20); 차량 방향지시등의 작동명령을 입력하는 방향지시등 스위치(30); 상기 차속센서(20)와 방향지시등 스위치(30)로부터 입력되는 신호를 이용하여 차량주행상태를 검출하고 상기 제1 및 2센서구동부(40,50)로 제어신호를 출력하며 상기 제1 및 2초음파센서(60,70)로부터 검출데이터를 입력받아 처리하는 ECU(10); 및 상기 ECU(10)로부터 출력되는 신호에 따라서 검출상태데이터를 표시하는 표시부(80)를 포함한다.
상기 제1초음파센서(60)와 제2초음파센서(70)는 초음파를 발사하고 물체로부터 반사되어 돌아오는 초음파신호를 인식하여 물체와의 거리를 검출하는데 사용된다. 검출된 신호는 ECU(10)에서 인식할 수 있는 신호로 변환되어 입력된다. 본 발명에서는 차량의 한 쌍의 사이드 미러에 각각 제1 및 2초음파센서(60,70)가 장착되어 있다.
상기 제1초음파센서(60)와 제2초음파센서(70)는 각각 제1센서구동부(40)와 제2센서구동부(50)에 의하여 3방향으로 회동된다. 상기 제1센서구동부(40)와 제2센서구동부(50)는 동일한 구조로서, 전기구동되는 스텝핑모터를 이용하여 초음파센서들을 전방, 하방 또는 후방을 향하도록 작동된다.
도시되지 않았지만, 상기 제1초음파센서(60)는 사이드미러와는 회동가능하게 분리된 상태로 설치되며, 사이드 미러의 내부에 제1센서구동부(40)의 모터 및 기어메카니즘이 설치된다. 기어메카니짐은 제1초음파센서(60)의 측면중앙부에 축을 연결하고 모터의 회전방향에 따라서 전방, 후방 또는 하방을 향하도록 제어된다. 상기 제1센서구동부(40)와 제2센서구동부(50)는 ECU(10)로부터의 제어신호에 따라서 작동된다. 상기 제2센서구동부(50)도 제1센서구동부(40)와 동일한 구조 및 작동상태를 갖는다.
상기 ECU(10)는 차속센서(20)와 방향지시등 스위치(30)로부터 입력되는 데이터를 이용하여 차량의 주행상태를 감지하고 상기 제1 및 제2센서구동부(40,50)를 작동시킨다. 주행상태는 상술한 바와 같이, 주행, 주정차, 차선변경이 된다.
상기 차속센서(20)는 차량의 주행속도를 검출하는 것이며, 상기 방향지시등 스위치(30)는 운전자가 주행차선을 변경하기 위하여 작동시키는 좌 또는 우측 방향지시등을 작동시키기 위한 스위치이다. 상기 방향지시등 스위치(30)가 우측방향지시등을 온시키기 위하여 작동되면 ECU(10)에서 이것을 감지하고 작동상태를 인식하게 된다. 본 발명에서는 좌, 우측 및 후진 방향지시등의 작동상태를 검출한다.
상기 표시부(80)는 제1초음파센서(60)와 제2초음파센서(70)에 의하여 검출된 거리데이터 및 상태를 표시하기 위한 것으로서, 도 3을 참고하면 종래 방향지시등(30a,30b)의 하부에 각각 거리를 표시하도록 설치된다. 상기 표시부(80)는 ECU(10)로부터 출력되는 제어신호에 따라서 거리를 표시하기 위한 숫자표시창(80a,80b)를 포함한다.
상기 숫자표시창(80a,80b)은 전방주행시에 요철을 발견하면 요철까지의 거리를 표시하고, 정지한 경우에는 측방하단의 도어가 닿을 거리의 물체까지의 거리 및 경고신호가 표시되며, 차선변경시에는 방향지시등을 작동하면 변경하려는 차선 뒷쪽의 차간 거리와 사각지대에 차량이 위치하면 경고신호가 표시된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 장애물 감지장치의 작동상태를 도 4의 흐름도를 참고하여 설명한다.
초기에 초음파센서들은 전방을 향하도록 설정되어 있으며, 시동이 걸리지 않은 상태에서는 작동하지 않는다. 시동이 걸린 상태에서 제1초음파센서(60)과 제2초음파센서(70)는 차량의 주행상태를 파악한다. 차량의 주행상태는 차속센서(20)로부터 입력되는 신호를 이용하여 감지한다.
시동이 걸린 상태에서 차량이 주정차하고 있으면, 차속이 "0"이므로 ECU(10)에서는 제1초음파센서(60)과 제2초음파센서(70)의 지향방향을 하방을 향하도록 제어신호를 제1센서구동부(40)와 제2센서구동부(50)에 각각 출력한다. 상기와 같이 방향이 변경된 후에 제1 및 2초음파센서(60,70)가 각각 작동하여 거리를 측정하게 된다.
도 6은 제1초음파센서(60)와 제2초음파센서(70)가 하방을 향한 경우의 장애물 검출상태를 도시한 것이다. 초음파가 반향되어 오는 거리, 즉 물체(예를 들어 보도블록)와의 거리를 Cb라고 하고, 초음파센서로부터 도어의 하단까지의 거리를 hb라고 하면, hb > Cb 의 경우에 도어의 하단부가 보도블록과 접촉하게 되므로 ECU(10)에서는 표시부(80)를 통하여 장애물이 검출되었음을 알려준다. 이 때는 장애물이 있는 위치를 표시부(80)의 숫자표시창(80a,80b)를 점멸하는 것과 같은 방식으로 표시하며, 표시는 장애물이 검출된 방향에만 표시된다. 운전자 또는 승객은 경고신호를 보고서 주의하여 하차할 수 있다.
차량이 주행하면 차속이 "0"이 아니므로 전방을 향하여 이동하는 상태이다. 이러한 주행상태에서 ECU(10)는 후진등이 오프되었는가를 감지한다. 후진등이 오프되었으면 이것은 전방으로의 주행을 의미하며, 제1초음파센서(60)와 제2초음파센서(70)의 방향은 전방을 향하도록 제어된다. 상기와 같은 상태에서 ECU(10)는 방향지시등의 온/오프 상태를 검출한다. 방향지시등은 운전자가 차선을 변경하기 위하여 작동시키는 것으로서 이동하고자 하는 방향의 방향지시등을 온시킨다.
ECU(10)에서는 방향지시등의 작동이 검출되지 않으면 전방주행으로 판단하고 제1초음파센서(60)와 제2초음파센서(70)의 지향상태를 전방으로 유지한다.
도 5는 제1 및 2초음파센서(60,70)들이 전방을 지향한 상태에서 전면의 요철(9)을 검출하는 전방지향상태도이다. 도시된 바와 같이, 차량의 주행방향 전면에 요철(90)이 위치하고 있으며 초음파센서의 지향각도는 전방 약 90m 전방의 물체를 감지하도록 각도가 설정되어 있다.
요철(90)의 검출은 다음과 같이 수행된다. 제1초음파센서(60) 및 제2초음파센서(70)로부터 방사된 초음파는 요철(90)이 존재하면 반향되면서 요철(90)의 형태에 따른 신호가 입력된다. ECU(10)는 입력되는 신호를 이용하여 전방의 요철(90)과의 거리를 검출하고 이것을 표시부(80)를 통하여 표시된다.
전방에 위치한 차량과의 거리는 다음의 식, d = 90 - 0.001 * V 에 의하여 산출되며, 여기에서 d = 요철과의 거리, V는 차속, 0.001s 는 샘플링시간, 90은 최초검출시 요철과의 거리를 나타낸다. 전방에 요철(90)이 검출되면 ECU(10)는 차속센서(20)로부터 차속데이터를 독출하여 미리 설정된 거리 90m로부터 이동한 거리(샘플링시간과 차속의 곱셈)를 빼줌으로서 거리를 표시한다. 이러한 거리표시는 d가 "0"이 될 때 까지 계속된다. 거리표시는 표시부(80)의 숫자표시창(80a,80b)의 모두에 표시되거나 하나만을 이용하여 표시할 수 있다.
이 때 d가 "0"이 되면 차량이 요철(90)을 통과하는 상태이므로 정확하게 전방의 요철을 검출하지 못하게 된다. ECU(10)는 요철(90)을 통과하면서 약 4초가량 경과한 후에 다시 초음파센서들을 전방 90m 지점을 검출하도록 지향방향을 조정한다. 이 때 90m 이내에 요철(90)이 다시 존재하더라도 차량이 저속상태이기 때문에 전방의 주위가 용이하므로 차량의 요동상태를 미연에 방지할 수 있다.
차량이 주행중이고 후진등이 오프된 상태에서 방향지시등의 작동이 감지되면, ECU(10)는 제1초음파센서(60)와 제2초음파센서(70)의 지향방향을 후방을 향하여 이동시킨다. 후방을 지향한 상태에서 차량이 변경하려는 방향의 후미에서 주행하는 차량과의 거리를 초음파센서를 이용하여 측정한다. 이 때 초음파센서들의 지향방향은 사각지대에 위치한 후방차량도 검출할 수 있도록 충분한 각도를 갖도록 설치한다.
도 7은 차선변경시 초음파센서들의 지향상태도이다. 도시된 바와 같이, 차선을 변경하려는 차량(1)의 차선변경방향의 후위에서 주행하는 후방차량(1a)과의 거리(hc)를 측정하고, 미리 설정된 거리(30m)와 비교하여 설정거리안에 있으면, 즉 hc < 30 이면, 측정된 후방 차량(1a)과의 거리를 해당 방향지시등의 하부에 위치한 숫자표시창(80b)를 통하여 표시한다. 이 때 후위 차량(1a)이 사각지대(Cc)에 있는 것으로 검출되면 차량(1a)이 사각지대에 있음을 운전자에게 표시한다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 삼방향으로 회전하는 초음파 센서를 이용하여 주행시 차량 전방의 요철구간, 주정차시 측면 하단부의 물체, 차선변경시 후방 차량과의 거리를 측정하여 표시함으로서 운전자에게 안전한 운전환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 장애물 감지장치의 설치상태 개략도,
도 2는 본 발명의 장애물 감지장치의 블럭회로도,
도 3은 본 발명의 표시부의 일실시예도,
도 4는 본 발명의 장애물 감지장치의 작동상태 흐름도,
도 5는 본 발명의 초음파센서의 전방지향상태도,
도 6은 본 발명의 초음파센서의 하방지향상태도,
도 7은 본 발명의 초음파센서의 후방지향상태도.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
1, 1a: 차량 10: ECU
20: 차속센서 30: 방향지시등 스위치
40: 제1센서구동부 50: 제2센서구동부
60: 제1초음파센서 70: 제2초음파센서
80: 표시부 90: 요철

Claims (3)

  1. 차량 사이드미러의 단부에 설치되어 전방, 하방 또는 후방으로 지향방향이 전환되는 제1 및 제2초음파센서(60,70); 상기 제1 및 제2초음파센서(60,70)를 각각 삼방향으로 회동시키기 위한 제1 및 제2센서구동부(40,50); 차량의 주행속도를 측정하는 차속센서(20); 차량 방향지시등의 작동명령을 입력하는 방향지시등 스위치(30); 상기 차속센서(20)와 방향지시등 스위치(30)로부터 입력되는 신호를 이용하여 차량주행상태를 검출하고 상기 제1 및 2센서구동부(40,50)로 제어신호를 출력하며 상기 제1 및 2초음파센서(60,70)로부터 검출데이터를 입력받아 전방의 요철과의 거리표시, 하방의 장애물 표시, 또는 후방의 근접차량(1a)의 감지 및 표시를 판단하는 ECU(10); 및 상기 ECU(10)로부터 출력되는 신호에 따라서 검출상태데이터를 표시하는 표시부(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2초음파센서(60,70)가 전방을 향하여 지향될 때 전방 90m 지점의 요철(90)을 감지하도록 각도가 설정되는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2초음파센서(60,70)가 후방을 향하여 지향될 때 사각지대에 위치하는 차량을 감지하거나 또는 후방 30m 안에 위치한 차량(1a)을 감지하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 초음파센서를 이용한 삼방향 장애물 감지장치.
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