KR20060003966A - Apparatus and method for detecting a hindrance of the rear field of cars by using electro-magnetic field - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 차량 후방 범퍼에 부착된 송수신 안테나; 후진시 차량에 장애물이 탐지되면 송수신 안테나로부터 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수 또는 파장이 변하는 신호를 입력받아, 잡음을 필터링하고 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 범퍼 외부 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치의 1배, 2배, 4배 이상 되는 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone의 필드 영역에 따라 제어, 판단, 경보음 발생을 제어하는 시스템 모듈; 및 장애물이 감지된 필드 영역에 따라 각기 다른 경보음을 발생하는 부저를 포함한다. 따라서, 차량 후진 또는 주차시 차량 후방의 전자기장이 형성된 Zone에 따라 장애물을 감지하여 각기 다른 경보음을 발생하여 접촉사고를 방지하는 효과가 있다. The present invention relates to an apparatus and method for detecting a rear obstacle for a vehicle using an electromagnetic field, comprising: a transmission / reception antenna attached to a rear bumper of a vehicle; If an obstacle is detected in the vehicle when reversing, the signal is received from the transmit / receive antenna to change the frequency or wavelength according to the obstacle position at the rear of the vehicle. / 2f, 1 / 4f) and bumper external frequency (1f, 2f, 4f) real-time monitoring to change the frequency or width of the pre-warning zone, warning zone, 1, 2, 4 times more than the initial reference value, A system module for controlling, judging, and generating an alarm sound according to a field region of a collision zone; And a buzzer for generating different alarm sounds according to the field area where the obstacle is detected. Therefore, when the vehicle is reversed or parked, obstacles are detected according to the zone in which the electromagnetic field behind the vehicle is formed, thereby generating different alarm sounds, thereby preventing contact accidents.
차량, 후방, 장애물, 감지Vehicle, rear, obstacle, detection
Description
도 1a는 종래의 차량의 후방 장애물 감지 및 표시장치의 구성도.Figure 1a is a block diagram of a rear obstacle detection and display device of a conventional vehicle.
도 1b는 도 1a의 차량의 후방 장애물 감지를 위한 초음파 센서의 설치 위치를 표시한 도면.Figure 1b is a view showing the installation position of the ultrasonic sensor for detecting the rear obstacle of the vehicle of Figure 1a.
도 2는 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지장치 개념도.2 is a conceptual diagram of a rear obstacle detecting device for a vehicle using an electromagnetic field according to the present invention;
도 3a는 도 2의 차량 후방에 부착되는 송수신 안테나 모듈 구조도.3A is a structural diagram of a transmit / receive antenna module attached to the rear of the vehicle of FIG. 2.
도 3b는 hole size가 각각 다른 대칭형 구조의 송수신 안테나 PCB 방사 패턴 구조를 설명한 도면.Figure 3b is a view illustrating a transmission and reception antenna PCB radiation pattern structure of a symmetrical structure with different hole sizes.
도 3c는 시스템 모듈 내 PCB 방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈과 Oscillator/카운터 IC가 연결된 회로도. Figure 3c is a circuit diagram connected to the transceiver antenna module and the oscillator / counter IC of the PCB radiation pattern structure in the system module.
도 4는 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치의 구성도.Figure 4 is a block diagram of a vehicle rear obstacle detection device using an electromagnetic field according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 방법을 설명한 흐름도.5 is a flowchart illustrating a method for detecting a rear obstacle for a vehicle using an electromagnetic field according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 송수신 안테나 20: 시스템 모듈10: transmit and receive antenna 20: system module
21: PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈 21: transmit and receive antenna module of PCB radiation pattern structure
22: Oscillator 또는 카운터IC 23: 발진회로(10MHz) 22: Oscillator or Counter IC 23: Oscillator Circuit (10MHz)
24: 마이컴 컨트롤러 25: 전원부 24: microcomputer controller 25: power supply
26: 접지부(GND) 30: 부저(Buzzer)26: ground (GND) 30: buzzer
100: 자동차
100: car
본 발명은 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 특히 차량 후방에 송수신 안테나를 장착하여 전자기장의 원리를 이용하여 후진시 차량 후방에 장애물이 탐지되면 전자기장의 파장 및 주파수 변하게 되는데 후방 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부와 외부의 주파수 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치에 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone에 따라 각기 다른 경보음을 발생하여 접촉사고를 방지하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a control method for a rear obstacle for a vehicle using an electromagnetic field. In particular, when an obstacle is detected at the rear of the vehicle during backward driving using the principle of the electromagnetic field by mounting a transmitting / receiving antenna at the rear of the vehicle, the wavelength and frequency of the electromagnetic field are changed. Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone in the area where the frequency change width or wavelength width is 1, 2, or 4 times higher than the initial reference value by counting the frequency according to the obstacle position and monitoring the frequency change inside and outside the bumper in real time. The present invention relates to an apparatus and method for detecting a rear obstacle for a vehicle using an electromagnetic field to generate different alarm sounds to prevent contact accidents.
일반적으로, 종래의 차량의 후방 장애물 감지 및 표시장치는 차량 후진시 또는 주차시 차량 후방의 장애물을 감지하기 위해 차량 후방에 설치된 초음파 센서를 작동하여 초음파를 발사하고 반사되는 초음파를 수신하여 차량 후방 장애물의 접근 방향과 접근 거리를 판단하여 장애물이 일정거리 이내에 접근하면 운전자에게 장애물 표시수단과 경보음을 발생하여 운전자에게 주의시켜 각종 접촉사고를 방지하기 위해 사용된다.In general, the rear obstacle detection and display device of a conventional vehicle operates an ultrasonic sensor installed at the rear of the vehicle to detect an obstacle behind the vehicle when the vehicle is retracted or parked, and emits ultrasonic waves and receives the reflected ultrasonic waves to prevent the rear obstacles. When the obstacle approaches within a certain distance by judging the approach direction and the approach distance of the driver, obstacle indication means and alarm sound are generated to alert the driver and used to prevent various accidents.
도 1a를 참조하면, 종래의 차량의 후방 장애물 감지 및 표시장치는 후방 장애물 감지를 위한 초음파센서의 설치 위치를 도 1b에 도시된 바와 같이 차량 후방의 좌ㆍ우측의 장애물을 각각 감지할 수 있도록 각각 차량의 후면 모서리에 설치하여 차체의 후면 좌측 모서리에 설치된 제 1 초음파센서와 차체의 후면 우측 모서리에 설치된 제 2 초음파센서를 포함하는 다수의 초음파센서(10)와, 상기 제 1 초음파센서의 장애물 감지 여부를 표시하는 제 1 발광소자 및 상기 제 2 초음파센서의 장애물 감지 여부를 표시하는 제 2 발광소자로 구성되고 룸미러(20)에 설치된 다수의 발광소자(21∼27)와, 작동개시수단(30), 및 제어수단(40)을 포함한다. Referring to FIG. 1A, the rear obstacle detection and display device of the conventional vehicle may detect the obstacles on the left and right sides of the rear of the vehicle, respectively, as shown in FIG. 1B, in which the ultrasonic sensor for rear obstacle detection is installed. A plurality of
상기 다수의 초음파센서(10)는 소정의 초음파를 발사하여 차량 후방의 교통 정보를 확인하여 접근중인 장애물을 감지하고 그에 대응되는 신호를 출력하도록 구성되어 있고, 다수의 발광소자(21∼27)는 차량의 룸미러(20)에 설치되고 소정의 제어신호에 따라 상기 다수의 초음파센서(10)에 인지된 후방 도로의 장애물에 대한 교통정보를 각각 표시하도록 구성되어 있다.The plurality of
상기 작동개시수단(30)은 상기 초음파센서(10)의 작동을 개시하는 명령을 입 력받고 그에 대응되는 작동개시신호를 출력하도록 구성되어 있다. 즉, 상기 작동개시수단(30)은 차량주행 중 초음파센서(10)가 불필요하게 작동되어 운전자의 혼란을 주는 것을 방지하기 위함이고, 운전자가 원할 때, 즉 작동개시수단(30)의 소정 스위치를 온시킬 때만 초음파센서(10)가 작동되는 것이 바람직하다.The operation start means 30 is configured to receive a command to start the operation of the
상기 제어수단(40)은 상기 작동개시수단(30)의 작동개시 명령에 따라 초음파를 발진하고, 상기 다수의 초음파센서(10)로부터 송·수신된 초음파를 신호처리한 후 접근중인 이동물체의 유무와 장애물의 접근방향 및 접근거리를 판단하고, 그에 대응되는 제어신호를 출력하여 상기 다수의 발광소자(21∼27)의 작동을 각각 제어한다. 즉, 상기 제어수단(40)은 다수의 초음파센서(10)가 소정의 초음파를 일정시간 간격으로 송신하도록 제어하고, 상기 다수의 초음파센서(10)에서 처음 송신된 초음파가 이동물체에 반사되어 수신되는 시간을 기억한 후, 두 번째 송신된 초음파가 이동물체에 반사되어 수신되는 시간을 상기 처음에 기억한 반사파의 수신시간과 비교하여 계산하면, 접근중인 이동물체의 유무와 거리를 알 수 있다. 또한, 다수의 초음파센서(11,15)의 출력신호 중 그 유무를 확인하면, 접근중인 장애물의 출현 방향(좌측 또는 우측 후방)을 간단하게 알 수 있다.The control means 40 oscillates the ultrasonic wave according to the operation start command of the operation start means 30, and after the signal processing the ultrasonic waves transmitted and received from the plurality of
즉, 상기 차량의 후면 좌측에 설치된 제 1 초음파센서(11)에 장애물이 감지되면 소정의 제어신호에 따라 룸미러(20)의 좌측에 설치된 발광소자(23)를 점멸시키고, 상기 제 1 초음파센서(11)에 장애물이 감지되지 않으면 룸미러(20)의 좌측에 설치된 또다른 발광소자(21)를 점멸시킨다. 운전자가 상기 장애물의 출현 여부를 쉽게 알 수 있도록 상기 다수의 발광소자(21,23)의 발광빛을 서로 다르게 구현하는 데 예를 들면, 차량 후방에 장애물이 출현하면 빨간빛의 발광소자(23)를 점멸하고, 장애물이 출현하지 않는 양호한 상태이면 파란빛의 발광소자(21)를 점멸시킨다.That is, when an obstacle is detected by the first
또한, 상기 차량의 후면 우측에 설치된 제 2 초음파센서(15)에 장애물이 감지되면 소정의 제어신호에 따라 룸미러(20)의 우측에 설치된 발광소자(27)를 점멸시키고, 상기 제 2 초음파센서(15)에 장애물이 감지되지 않으면 룸미러(20)의 우측에 설치된 또다른 발광소자(25)를 점멸시킨다. 운전자가 상기 장애물의 출현 여부를 쉽게 알 수 있도록 상기 다수의 발광소자(25,27)의 발광빛을 서로 다르게 구현하는 것이 바람직하고 예를들면, 장애물 출현시는 빨간빛의 발광소자(27)를 점멸하고, 장애물이 출현하지 않는 양호한 상태이면 파란빛의 발광소자(25)를 점멸시킨다. 따라서, 상기 다수의 발광소자(21∼27)를 차량의 룸미러(20)에 설치함으로써, 주행 중 차선을 변경할 때나 차량 후진시, 주차시킬 때 운전자는 항상 룸미러(20)를 주시하게 되므로 차량의 후방 교통정보를 쉽게 인지할 수 있다. In addition, when an obstacle is detected by the second
그러나, 종래의 초음파 센서를 이용한 차량 후방 장애물 감지 및 주차 보조 시스템은 많이 사용화되어 널리 이용되는데 구현하는 방법마다 성능이나 감지 영역이 다르고 그에 따른 문제점도 많이 내포하고 있다(ex. 초음파 센서 모듈이 장애물에 가까이 있을 때(30cm 이하), 근거리에서 주차장에 진입하는 경우).However, the vehicle rear obstacle detection and parking assistance system using the conventional ultrasonic sensor is widely used and widely used, and the performance or detection area is different for each implementation method, and many problems are also included (ex. When you are near (30 cm or less), enter the parking lot from close range).
따라서, 특히 초음파 센서의 여진 시간에 따라 탐지하는 거리가 10cm~20cm 차이가 나기 때문에 여진 시간을 효율적으로 컨트롤해야만 하는 문제점과 차량의 후방 범퍼에 구멍을 뚫어야 하는 불편함이 있으며, 안개, 눈, 비, 이물질, 차량 소음에 오작동을 자주 하게 되는 문제점이 있다.
Therefore, there is a problem in that the excitation time must be efficiently controlled and the inconvenience of having to make a hole in the rear bumper of the vehicle because the distance detected according to the excitation time of the ultrasonic sensor differs from 10 cm to 20 cm. There is a problem that often malfunctions, foreign matter, vehicle noise.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 차량 후방에 송수신 안테나를 장착하여 전자기장의 원리를 이용하여 후진시 차량 후방에 장애물이 탐지되면 전자기장의 파장 및 주파수 변하게 되는데 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부의 주파수와 범퍼 외부의 주파수 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치의 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 각각 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone을 설정하여 차량 후방의 장애물 감지 영역에 따라 각기 다른 경보음을 발생하여 접촉사고를 방지하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to mount a transmission and reception antenna on the rear of the vehicle to change the wavelength and frequency of the electromagnetic field when an obstacle is detected at the rear of the vehicle during the reverse using the principle of the electromagnetic field. Counting the frequency according to the position of obstacles at the rear of the vehicle and monitoring the frequency change inside the bumper and the outside frequency of the bumper in real time, so that the frequency change width or the wavelength width is 1, 2, 4 times higher than the initial reference value respectively. It is to provide a rear obstacle detection device for a vehicle using an electromagnetic field to set a warning zone, warning zone and collision zone to generate different alarm sounds according to the obstacle detection area behind the vehicle to prevent contact accidents.
본 발명의 다른 목적은 상기 차량용 후방 장애물 감지 장치를 수행하는데 특히 적합한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 제어 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method for controlling a rear obstacle detecting apparatus for a vehicle using an electromagnetic field which is particularly suitable for performing the rear obstacle detecting apparatus for a vehicle.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량용 후방 장애물 감지 시스템에 있어서: 전자기장의 원리를 이용하여 차량 후방에 장애물을 탐지하기 위해 차량 후방 범퍼에 부착된 송수신 안테나(10); 후진시 차량 후방에 상기 장애물이 탐지되면 상기 송수신 안테나(10)로부터 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주 파수 또는 파장이 변하는 신호를 입력받아, 잡음을 필터링하고 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부의 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 범퍼 외부의 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치(Reference)의 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone을 설정하여 상기 장애물이 감지되는 필드 영역에 따라 제어, 판단, 경보음 발생을 제어하는 시스템 모듈(20); 및 상기 장애물이 감지된 상기 필드 영역에 따라 각기 다른 상기 경보음을 발생하는 부저(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치를 제공한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention provides a vehicle rear obstacle detection system comprising: a transmission and reception antenna (10) attached to a vehicle rear bumper for detecting an obstacle behind the vehicle using the principle of the electromagnetic field; When the obstacle is detected at the rear of the vehicle when the vehicle is reversed, it receives a signal from which the frequency or wavelength of the obstacle is changed from the transmission /
상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치에 있어서, 차량 후방 범퍼에 부착된 송수신안테나와 연결고리 구조로 연결된 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈을 포함하는 시스템 모듈내의 마이컴 초기화(S1)와 시스템 초기화(S2) 후, 시스템 모듈의 자기진단(Self Diagnosis)을 체크하여 불량이면 System Fail경보음을 발생하고 시스템은 Disabled되는 단계(S4-S5); 상기 자기진단이 정상이면 정상음을 발생하고(S6) 상기 송수신 안테나로부터 데이터를 수신하여(S7) 주파수를 측정하고(S8) 초기 기준치(Initial Reference)를 설정하는 단계(S9); 상기 시스템 모듈의 마이컴의 Main 루틴이 동작하여(S10) 상기 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)에서 송수신안테나 모듈 데이터를 수신하고(S11) 주파수(a)를 측정하는 단계(S12); 초기 기준치(Reference) 주파수와 측정된 주파수(a)를 비교하여 차량 후방의 전자기장이 형성되는 zone에 장애물을 감지하여, 상기 장애물이 없으면 경보음을 발생하지 않고, 상기 장애물이 존재하면 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치의 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone을 설정하여 장애물이 감지되는 필드 영역에 따라 마이컴 제어에 따라 부저를 통해 해당 경보음을 발생하는 주파수 비교 및 장애물 감지 단계; 및 일정 대기 시간 주기로 상기 마이컴의 Main루틴을 반복 수행하여 차량 후방의 장애물을 감지하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 방법을 제공한다.In order to achieve the another object of the present invention, the present invention provides a vehicle rear obstacle detection device using an electromagnetic field, comprising a transmit and receive antenna module having a PCB radiation pattern structure connected to the transmission and reception antenna attached to the vehicle rear bumper in a connecting ring structure After the microcomputer initialization (S1) and the system initialization (S2) in the system module, by checking the self-diagnosis (Self Diagnosis) of the system module, if it is bad, generates a system fail alarm and the system is disabled (S4-S5); Generating a normal sound when the self-diagnosis is normal (S6), receiving data from the transmit / receive antenna (S7), measuring a frequency (S8), and setting an initial reference value (S9); A main routine of the microcomputer of the system module is operated (S10) to receive and transmit / receive antenna module data from the transmit / receive
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 개념도이다. 2 is a conceptual view illustrating a rear obstacle detecting apparatus for a vehicle using an electromagnetic field according to the present invention.
차량 후방 범퍼 부착형/접착식 송수신 안테나(10)와, 연결고리 구조로 된 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)을 포함하는 시스템 모듈(20)과, 부저(30)를 장착하여 후진시 전자기장이 형성되는 zone에 차량 후방에 장애물이 탐지되면 주파수가 높아지고 파장이 짧아지게 되는데 이러한 물리학적인 원리를 이용하여 상기 시스템 모듈(20)에서 제어하여 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부의 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 범퍼 외부의 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여 전자기장의 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치(Reference)에 대해 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone을 설정하여 감지된 필드 영역(field Zone)에 따라 부저(buzzer)(30)를 통해 각기 다른 경보음(연속음, 4Hz, 8Hz)을 발생하여 운전자의 주의를 유도하여 차량 후방 장애물과의 접촉사고를 방지하기 위한 장치이다.A
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치는 전자기장의 원리를 이용하여 차량 후방에 장애물을 탐지하기 위해 차량 후방 범퍼에 설치된 송수신 안테나(10); 후진시 차량 후방에 전자기장이 형성되는 zone에 상기 장애물이 탐지되면 주파수가 높아지고 파장이 짧아지므로 상기 송수신 안테나(10)로부터 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수 또는 파장이 변하는 신호를 입력받아, 잡음을 필터링하고(Noise Filtering) 차량 후방의 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부의 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 범퍼 외부의 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치(Reference)에 대해 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone의 필드 영역(field zone)에 따라 제어, 판단, 경보음 발생을 제어하는 시스템 모듈(20); 및 상기 시스템 모듈(20)의 제어 따라 차량 후방 장애물이 감지된 3가지 상기 필드 영역에 따라 각기 다른 경보음(예, 연속음, 4Hz, 8Hz)을 발생하는 부저(Buzzer)(30)로 구성된다.Referring to FIG. 4, a rear obstacle detecting apparatus for a vehicle using an electromagnetic field according to the present invention includes a transmission /
이때, 최초 상기 시스템 모듈(20)의 ON시 차량 후방 범퍼에 부착된 상기 송수신 안테나(10)로부터 파장을 인식하여 파장의 변화에 따라 차량 후방의 장애물을 감지한다. At this time, when the
상기 시스템 모듈(20)은 차량의 후방 범퍼 부착형/접착식 상기 송수신 안테나(10)와 연결고리 구조로 연결되고, 상기 송수신 안테나(10)에 차량 후방 필드(Rear Field) 영역에서 원할히 전자기파를 송수신하도록 상기 필드 영역(field zone) 형성을 위해 hole size가 각기 다른 대칭형 구조로 연결된 기하학적인 PCB 방사패턴 구조로 형성되며, 차량 후방에 상기 장애물이 탐지되면 상기 송수신 안테나(10)로부터 상기 장애물 위치에 따른 주파수 또는 파장이 변하는 신호를 입력받는 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)과, 상기 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)을 거쳐 잡음이 필터링되어 상기 잡음이 제거된 주파수 또는 파장 신호를 입력받아 실시간으로 전자기장 차량 후방 필드(Rear Field)에서 상기 장애물의 위치에 따른 주파수를 카운팅하여 실시간 주파수 변화된 신호를 제공하는 Oscillator 또는 카운터IC(22); 일정한 발진 주파수를 제공하는 발진회로(10MHz)(23); 상기 Oscillator 또는 카운터IC(22)로부터 상기 실시간 주파수 변화된 신호를 입력받아 상기 범퍼 내부의 주파수(1f, 1/2f, 1/4f)와 상기 범퍼 외부의 주파수(1f, 2f, 4f) 변화를 실시간 모니터링하여, 상기 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치(Reference)에 대해 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone의 장애물이 감지되는 필드 영역에 따라 각기 다른 경보음을 발생하도록 제어하는 마이컴 컨트롤러(24)와, 상기 시스템 모듈(20)에 소정의 전원(12v, 5v)을 공급하는 전원부(25)와, 상기 시스템 모듈(20)이 접지(GND)를 위한 접지부(26)를 포함한다.The
본 발명의 핵심은 송수신 안테나 모듈 설계인데 필름 타입(film type)에 전류가 흐르는 구리선을 도 3a에 도시된 바와 같이 PCB 방사 패턴 구조로 형성하여 차량 후방 범퍼 안에 부착이 가능한 테이프 형태로 설계를 한다. The core of the present invention is a transmit / receive antenna module design, in which a copper wire flowing current in a film type is formed in a PCB radiation pattern structure as shown in FIG. 3A to design a tape that can be attached to a rear bumper of a vehicle.
도 3a를 참조하면, 차량 후방 범퍼에 부착되는 상기 송수신 안테나(10) 모듈 구조는 필름 타입(film type)의 알루미늄 재질 또는 구리 소재를 사용하여 도 3b의 연결 고리형 구조의 기하학적 패턴을 가진 필름 형태의 구리선을 연결한 차량 후방 범퍼의 금속체와 절연성을 가진 범퍼 부착형 또는 접착식 안테나 구조로 되어있다. Referring to FIG. 3A, the transmit / receive
도 3b를 참조하면, 상기 시스템 모듈(20) 내의 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)은 hole size가 각각 다른 대칭형 구조의 송수신 안테나의 PCB 방사 패턴 구조로 되어 있으며, 차량의 후방 범퍼측 상기 송수신 안테나(10)와 연결되고, hole size가 각기 다른 대칭형 구조로 연결된 기하학적인 PCB 방사패턴 구조를 가지므로 전자기파의 Near Field 영역을 원할히 송수신할 수 있다. Referring to FIG. 3B, the transmit / receive
상기 송수신 안테나(10)에 전자기파를 송수신하도록 차량 후방의 필드 영역(field zone) 형성을 위해 좌측은 촘촘하게 자계가 형성되도록 기준치보다 작은 다수의 hole에 납땜되고 우측은 듬성듬성 자계가 형성되도록 기준치보다 큰 다수의 hole에 납땜된다. The left side is soldered to a plurality of holes smaller than the reference value so that the magnetic field is formed tightly on the left side to form a field zone at the rear of the vehicle to transmit and receive electromagnetic waves to and from the
도 3c는 상기 시스템 모듈(20) 내 PCB 방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈과 Oscillator/카운터 IC(22)가 연결된 회로도이다.3C is a circuit diagram in which a transceiver antenna module having a PCB radiation pattern structure in the
도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 송수신 안테나(10)는 연결 고리 구조로 상기 시스템 모듈(20) 내의 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)과 연결되고, 상기 시스템 모듈(20)내에서 상기 송수신 안테나(10)와 연결되는 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)은 Oscillator 및 Counter IC를 이용하여 실시간 주파수 변화를 상기 마이컴 컨트롤러(20)에 보낸다. 상기 마이컴 컨트롤러(20)는 상 기 주파수 변화를 이용, 물리적으로 전자기장이 형성되는 zone에 차량 후방(Rear Field)에서 장애물의 위치에 따른 주파수를 카운팅하여 범퍼 내부에서의 주파수, 예로 1/f, 1/2f, 1/4f와 범퍼 외부의 주파수 1f, 2f, 4f 변화(실측 주파수는 실험에서 데이터를 추출해야 함)를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치(이하, Reference라고 한다)에 대해 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 각각 Pre-Warning Zone, Collision Zone, Warning Zone에 따라 해당하는 각기 다른 경보음(예, 연속음, 4Hz, 8Hz)을 발생한다.As shown in FIG. 3C, the transmit / receive
이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 의한 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 방법을 설명한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method for detecting a rear obstacle for a vehicle using an electromagnetic field according to the present invention with reference to FIG. 5.
전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치에서, 차량 후방 범퍼에 부착된 상기 송수신안테나(10)와 연결고리 구조로 연결된 상기 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)을 포함하는 상기 시스템 모듈(20) 내의 마이컴 초기화(단계 S1)와 시스템 초기화(단계 S2) 후 자기진단을 체크하여 불량이면(Self Diagnosis Fail)(단계 S3) System Fail 경보음을 발생하고(단계 S4) 상기 시스템 모듈은 동작이 정지된다(System Disabled)(단계 S5). In the apparatus for detecting a vehicle rear obstacle using an electromagnetic field, the
상기 시스템 모듈(20)의 상기 자기진단이 정상이면 정상음을 발생하고(단계 S6) 차량 후방 범퍼에 부착된 송수신 안테나(10)로부터 데이터를 수신하여(단계 S7) 주파수를 측정하고(단계 S8) 초기 기준치를 설정한(Initial Reference setting)(단계 S9) 후, 상기 시스템 모듈(20)의 마이컴의 Main 루틴이 동작하여(단계 S10) 상기 PCB방사 패턴 구조의 송수신 안테나 모듈(21)에서 송수신안테나 모듈 데이터를 수신하고(단계 S11) 주파수(a)를 측정한다(단계 S12).If the self-diagnosis of the
상기 기준치(Reference) 주파수와 상기 측정된 주파수(a)를 비교하여 Reference < a 조건 이면(단계 S13) 차량 후방의 전자기장이 형성되는 zone에 장애물이 없으므로 경보음이 발생하지 않고(No Sound)(단계 S14), When the reference frequency is compared with the measured frequency (a), if Reference <a condition (step S13), there is no obstacle in the zone where an electromagnetic field is formed in the rear of the vehicle, so that no alarm sounds (No Sound). S14),
a ≤ Reference ≤ 2a 조건 이면 차량 후방에 감지된 장애물이 Pre-Warning Zone에 감지되어 마이컴 컨트롤러(24)의 제어에 의해 부저(30)를 통해 해당하는 경보음을 발생하고(단계 S15, S16), When a ≤ Reference ≤ 2a condition, an obstacle detected at the rear of the vehicle is detected in the pre-warning zone to generate a corresponding alarm sound through the
2a < Reference ≤ 4a 조건 이면 상기 차량 후방에 감지된 장애물이 Warning Zone에 감지되어 해당하는 경보음을 발생하며(단계 S17, S18),If the
Reference > 4a 조건 이면 상기 차량 후방에 감지된 장애물이 Collision Zone에 감지되어 해당하는 경보음을 발생한(단계 S19) 후, 일정 대기시간(50msec)이 경과했는지를 체크하여(단계 S20) 일정 대기 시간(50msec) 주기로 상기 마이컴의 Main루틴을 반복 수행하여 차량 후방의 장애물을 감지한다.If the reference> 4a condition, the obstacle detected in the rear of the vehicle is detected in the Collision Zone to generate a corresponding alarm sound (step S19), and then check whether a predetermined waiting time (50msec) has elapsed (step S20). 50msec) repeatedly detects an obstacle behind the vehicle by repeating the main routine of the microcomputer.
부연하여 설명하면, 차량 후방의 전자기장의 영역을 극대화하기 위해 상기 송수신 안테나(10)로부터 기하학적 PCB 방사패턴 구조의 송수신안테나 모듈(21)로 유도되는 전자기장이 형성되는 Zone(Near Field)에 차량 후방에 장애물이 접근하면 주파수가 높아지고 파장이 짧아져서 장애물 위치를 탐지하게 되는데 정확한 거리는 계산이 안되지만 실험에서 통계적으로 추출한 데이터를 가지고 각각 장애물 위치에 따른 주파수 변화를 계산할 수가 있다. 그러나, 본 발명에 따른 전자기장을 이용한 차량 후방의 장애물 탐지 방법은 차량의 환경 상태에 따라 각기 주파수가 다르기 때문에 최초 데이터를 상기 초기 기준치(Reference) 값으로 하여 그의 변화폭에 따라 거리를 산출함으로써 차량의 환경(RV, 승용차, 승합차)에 따른 문제점을 최소화하여 처리한다. 하지만, 이런 요인에 의해 발생하는 문제는 초음파/레이더처럼 정확한 거리 계산이 아니기 때문에 OEM 방식이 아니고 향후 시장(After market)에서 편의 장치로 사용될 수 있다. 또한, 차량 고정과 물체 고정일 경우는 도플러 효과 방식을 이용하기 때문에 감지가 불가능하다. 그러나, 초음파에서 문제되는 여진에 의한 감지거리가 30cm이하 미감지 부분이나 안개, 눈, 비에 대한 환경에 오작동이 없어서 그리고 범퍼에 구멍을 안 뚫기 때문에 장점이 상당히 많다. In detail, in order to maximize the area of the electromagnetic field behind the vehicle, the rear of the vehicle is formed in a zone (Near Field) in which an electromagnetic field is induced from the transmission /
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below Or it may be modified.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자기장을 이용한 차량용 후방 장애물 감지 장치 및 방법은 차량 후방에 송수신 안테나를 장착하여 전자기장의 원리를 이용하여 후진시 차량 후방에 전자기장이 형성되는 zone에 장애물이 탐지되면 전자기장의 파장 및 주파수 변하게 되는데 차량 후방에 장애물 위치에 따른 주파수를 카운팅하고 범퍼 내부와 외부의 주파수 변화를 실시간 모니터링하여 주파수 변화폭 또는 파장 폭이 초기 기준치에 대해 1배, 2배, 4배 이상 되는 영역에 Pre-Warning Zone, Warning Zone, Collision Zone을 설정하여 차량 후방 장애물이 감지되는 영역에 따라 해당하는 각기 다른 경보음을 발생하여 운전자에게 주의를 경보시켜 차량 후진 또는 주차시 발생되는 각 종 접촉사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the vehicle rear obstacle detection apparatus and method using an electromagnetic field according to the present invention is equipped with a transmission and reception antenna on the rear of the vehicle by using the principle of the electromagnetic field when an obstacle is detected in the zone where the electromagnetic field is formed in the rear of the vehicle when the reverse The frequency and frequency of the vehicle are changed, and the frequency according to the obstacle position is counted at the rear of the vehicle, and the frequency change inside and outside the bumper is monitored in real time, so that the frequency change width or wavelength width is 1, 2, 4 times or more of the initial reference value. By setting Pre-Warning Zone, Warning Zone and Collision Zone, different warning sounds are generated according to the area where obstacles behind the vehicle are detected to alert the driver to prevent various accidents caused when the vehicle is backed up or parked. It can work.
Claims (5)
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