KR20090107110A - 차량주행시뮬레이터를 위한 운전자인터페이스 실험방법 - Google Patents

Abstract

차량 관련 제품들은 시판에 앞서 테스트를 하게 된다. 특히 텔레매틱스 장비나, 차량 내부 설계등의 작업을 할 경우 이를 사용하는 사용자의 운전 부하나, 사용상의 위험성등을 측정해야 할 필요성이 있다. 이러한 실험들은 보통 실제로 차를 타고 주행하면서 하게 되는데 이때는 위험 부담 때문에 평소보다 과도하게 평가되거나, 사고를 유발 할 수도 있다. 또한 기상 사정이나, 차량의 상태도 객관적인 평가를 하는데 장애가 되기도 한다. 본 발명은 이러한 환경적 요인, 차량의 상태적 요인 및 위험부담을 줄인 상태로 텔레매틱스 장비 및 기타 차량 설계시 실차 실험을 대신할 수 있는 실험 방법이다.

텔레매틱스(Telematics), 차량주행시뮬레이터(Driving simulator), 위치확인시스템(GPS)

Description

차량주행시뮬레이터를 위한 운전자인터페이스 실험방법{Human Machine Interface Assessment Method Using a Driving Simulator}

본 발명은 차량주행시뮬레이터를 이용한 운전자 인터페이스 실험방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 네비게이션이나 텔레매틱스장치를 차량주행시뮬레이터에서도 사용할 수 있도록 하여 차량주행시뮬레이션 시스템의 차량위치정보를 이용하여 네비게이션이나 텔레매틱스장치를 작동시키고 운전자인터페이스를 시험 평가하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 텔레매틱스(Telematics)란 인공위성을 이용한 위치확인 시스템(GPS)과 지리정보 시스템(GIS)을 자동차에 접목해 휴대폰이나 PDA 또는 네비게이션 등을 통해 운전자에게 길을 안내하고 실시간으로 교통정보를 알려주는 종합정보 시스템이다.

텔레매틱스는, 일 예로 인터넷 그 자체가 될 수 있고, 보통 차량에 있어서 행선지까지 찾아가는 경로를 안내해 주는 장치와, 원격 진단 등을 위해 GPS 추적장치와 무선통신 등이 결합된 자동차 시스템이다.

예컨대, 음성으로 명령을 내릴 수 있는 무선 서비스를 장착하고 있는 이러한 종류의 텔레매틱스는 자동차 운전자들이 인터넷 접속, 전자우편 송수신, 디지털 비디오나 오디오 파일의 다운로드, 수시로 변화하는 교통 정보의 획득 등, 다양한 무선서비스 기능들을 이용할 수 있게 해준다.

상기한 텔레매틱스는 통신과 정보과학(Informatics)을 합친 용어로 자동차와 컴퓨터와 이동통신 기술의 결합을 의미하는 것으로, 텔레매틱스 기술은 현재 급속히 발전하고 있고, 텔레매틱스 기술 가운데 가장 널리 알려진 것은 네비게이션 기술로, 이미 국내 양산차 중 상당수가 네비게이션 장치를 선택품목으로 장착하고 있다.

이러한 텔레매틱스의 종래의 실험은 실험차량에 테레매틱스를 설치하고 실제로 주행하면서 실험차량의 위치에 따라 텔레매틱스가 제대로 작동하는지를 실험하고, 운전자가 텔레매틱스를 사용하며 운전할 때 가장 효율적인 텔레매틱스의 장착 위치에 대한 실험을 실시하고 있다.

텔레매틱스는 차량이 주행시 주행하고 있는 현재위치에 대한 GPS위성신호를 수신하여 작동하기 때문에, 종래의 텔레매틱스 실험은 실제차량에 텔레매틱스를 장착하여 실제로 주행하면서 실험을 실시하고 있는 실정이다.

종래의 텔레매틱스 실험은 실제차량에 텔레매틱스를 장착하고 실제로 주행하면서 실험을 실시하기 때문에, 운전자의 부주의나 외부요인에 의해 사고가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가상의 주행환경에서도 실제도로의 주행환경과 동일한 환경하에 실험할 수 있는 차량주행시뮬레이터를 이용하여 운전자인터페이스 장치의 사용 및 이에 따른 안전성, 편의성, 운전자 부하 등을 평가하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같이 이루어지는 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 텔레매틱스 실험을 위한 차량주행시뮬레이터는 실제 도로와 동일한 환경의 가상도로를 디스플레이하는 디스플레이부와, 운전자가 상기 가상도로를 가상주행하기 위해 조작하는 조작부와, 상기 조작부의 조작에 의해 구동되어 상기 운전자가 감속도 및 가속도를 느끼게 하는 엑츄에이터로 구성된다. 또한, 상기 조작부의 조작에 의해 가상주행하고 있는 상기 가상도로의 위치좌표를 생성하는 위치좌표생성부와, 상기 가상도로의 위치좌표를 실제도로의 가상GPS신호로 변환하는 GPS신호변환부와, 상기 가상GPS신호를 수신하여 작동하는 텔레매틱스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 GPS 시뮬레이터가 차량주행시뮬레이터에 적용하여 가상환경 상에서 텔레매틱스 장비의 이용이 가능해 지기 때문에 실제도로 상에서 실제차량을 이용한 실험을 할 때의 위험을 방지할 수 있고 다양한 교통상황 하에서의 텔레매틱스 이용 실험이 가능해지는 효과가 있다.

①은 차량 시뮬레이터에서 화면에 뿌려주는 화면이다.

⑦은 이 운전자가 화면을 보는 상황이다.

⑧은 운전자가 화면을 보고 운전을 하는중이며 이때, 차량이 움직이면 가상환경의 배경이 차량 움직임에 따라 이동하게 된다.

②는 사용자의 운전에 따라 현실감 있는 화면 움직임을 위해 차량 동역학을 이용한 차량 위치를 계산하는 과정이다.

③은 이러한 계산 과정에서 도출되는 차량의 위치값(X,Y) 이다.

④는 차량 속도에 따른 가속도감을 주기위해 Inverted MotionBase 의 Actuator를 움직이는 과정이다.

⑤는 ③에서 도출된 X,Y좌표를 네비게이션 구동을 위해 GPS 신호로 변환해주는 GPS Simulator 이다.

⑥은 GPS Signal 을 Telematics Equipment 에 전달해주는 과정이다.

⑪은 ⑥으로부터 받은 GPS Signal 을 참조하여 Telematics 장비가 작동하는 과정이다.

⑨는 ④로부터 MotionBase가 움직임에 따라 사람이 가속감을 느끼게 된다.

⑩에서 사람은 가속감에 따라 신체 신호가 변하게 된다.

⑪에서 실시간으로 작동하는 Telematics 장비를 보며 운전하게 된다.

⑫에서 ⑪에 상황에 따라 신체 신호가 변하게 된다.

⑬의 신체 신호 측정 장비는 Human Reaction 부의 ⑦⑧⑨⑩⑪⑫의 상황에 따라 시시각각 변하는 신체 신호를 측정한다.

(1) 가상 차량 주행 시뮬레이터 프로그램은 항상 동일한 기상 환경과, 시뮬레이션 된 동일한 상태의 차량을 재현해 준다. 따라서 시뮬레이터를 이용한 테스트 환경은 이상적이라고 할 수 있다. 이러한 차량 주행 시뮬레이터 프로그램은 가상 환경을 디스플레이 장비를 통해 제공한다①.

(2) 운전자는 이러한 차량 주행 시뮬레이터가 보여주는 가상 공간을 인지하고⑦, 운전을 하게 된다.⑧. 이때 운전자의 조작에의해 스티어링정보, 브레이크, 엑셀러레이터의 조작 정보가 차량 주행 시뮬레이터 프로그램으로 전달되고②, 차량주행 시뮬레이터는 이 데이터를 바탕으로 차량 동역학 연산을 수행하여 차량의 속도및, 방향, 위치등을 계산하게 된다. 또한 운전자가 이러한 가상 환경에서 운전을 수행할 때 여러 신체 수치(심박, 눈깜박임, 피부전기저항, 근전도...ect.)가 변화하며 HMI 장비를 통하여 이러한 신체 변화량을 측정한다⑬.

(3) 실내에서 움직이지 않고 정지해 있는 차량 주행 시뮬레이터 구동시 텔레매틱스 장비들 역시 차량의 이동신호를 계산하지 못하게 된다. 이러한 텔레매틱스 장비들의 실제 환경과 같은 동작을 위하여 차량주행 시뮬레이터에의해 연산된 차량정보를 바탕으로 계산된 차량의 위치 좌표③를 GPS신호로 바꾸어 주는 GPS 시뮬레이터로 전달하게 된다. GPS 시뮬레이터⑤는 이러한 차량의 위치 좌표를 바탕으로 GPS 신호를 만들어내고, 이를 각종 텔레매틱스 장비에 전달하게 된다⑥.

(4) 차량 주행 시뮬레이터에 의해 계산된 차량의 속도, 가속도② 및 위치 좌표③ 등을 바탕으로 실제와 같은 가속감을 운전자가 느끼게 하기 위해 모션 베이스에 연결된 액추에이터를 구동시키게 된다④.

(5) 운전자는 이러한 모션 베이스의 움직임에 따라 가속감을 느끼게 되고⑨ 신체는 마치 실제 운전하는것과 같은기분으로 신체 신호가 변화하게 된다⑩. 이러한 신체 변화신호는 HMI 장비⑬를 통하여 수집된다.

(6) 또한 실시간으로 변화하는 텔레매틱스 장비를 운전자가 보고 인지 및 조작하게 될 때 실제 운전 환경에서의 조작과 같은 효과가 발생하고⑪, 이때 또한 신체 신호가 변화하게 된다⑫. 이러한 신체 변화 신호는 HMI 장비를 통하여 수집⑬되어 운전이나, 텔레매틱스 장비 및 기타 운전중 조작등에 의한 신체 변화를 판단하는 데이터가 된다.

도 1은 텔레매틱스 실험을 행할 수 없는 종래의 차량주행시뮬레이터 시스템이다.

도 2는 본 발명에 따른 GPS 시뮬레이터가 구현된 차량주행시뮬레이터를 이용한 운전자인터페이스 실험 방법의 블록도이다.

Claims (1)

1. 텔레매틱스 장비 및 차량 설계 평가 등 실차 실험을 하는 방법을 대신하는 가상 주행 시뮬레이터 운용 방법에 있어서, 가상 GPS 신호를 생성하여 실시간으로 텔레매틱스 장비를 구동시켜주고 이를 HMI 장비를 통하여 측정하는 실험 방법

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