KR20130050527A - 차량용 긴급상황 통보 알고리즘 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 긴급상황 통보 알고리즘에 관한 것이다. 보다 상세하게는 가속도 센서를 이용하여 충돌을 감지하고, 이러한 가속도를 이용하여 속도 변화를 계산함으로써 가속도 크기만으로 판단할 경우의 오류를 감소시키며, 충격량을 계산하여 충격의 심각성을 단계별로 판단하고, 차량의 브레이크에 가해지는 압력을 측정하여 충격 직전 운전자가 인식한 위험정도를 단계별로 정의함으로써 사고의 심각성을 판단하는 일 지표로 사용하며, 이와 같이 충돌을 표현하는 물리량을 변수로 설정하고 이러한 물리량이 임계값 이상이 되면 충돌이 발생한 것으로 인식함으로써, 사고여부 판단시 오류를 줄이고 정확성을 보다 높일 수 있는 차량용 긴급상황 통보 알고리즘에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 (a) 충돌 감지를 위한 변수를 결정하는 단계; (b) 상기 변수 중 가속도 값을 측정하는 단계; (c) 상기 가속도의 값이 임계점을 넘어서면 충돌 제1 단계로 인식하는 단계; (d) 상기 가속도를 적분하여 계산된 속도 변화가 임계점을 넘어서면 충돌 제2 단계로 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 긴급상황 통보 알고리즘을 제공한다.

Description

차량용 긴급상황 통보 알고리즘{Algorithm for informing emergency of vehicle}

본 발명은 차량용 긴급상황 통보 알고리즘에 관한 것이다. 보다 상세하게는 가속도 센서를 이용하여 충돌을 감지하고, 이러한 가속도를 이용하여 속도 변화를 계산함으로써 가속도 크기만으로 판단할 경우의 오류를 감소시키며, 충격량을 계산하여 충격의 심각성을 단계별로 판단하고, 차량의 브레이크에 가해지는 압력을 측정하여 충격 직전 운전자가 인식한 위험정도를 단계별로 정의함으로써 사고의 심각성을 판단하는 일 지표로 사용하며, 이와 같이 충돌을 표현하는 물리량을 변수로 설정하고 이러한 물리량이 임계값 이상이 되면 충돌이 발생한 것으로 인식함으로써, 사고여부 판단시 오류를 줄이고 정확성을 보다 높일 수 있는 차량용 긴급상황 통보 알고리즘에 관한 것이다.

최근 생활수준이 향상되고 여가를 즐기려는 인구가 증가함에 따라 차량 수요도 꾸준히 증가하고 있으며, 특히 차량을 이용한 레저문화가 증가하여 차량을 이용해 여행을 하거나 오지를 탐험하는 운전자들이 증가하고 있다.

이와 같은 상황에서 여행 또는 탐험 중에 발생하는 교통사고가 증가추세이며, 특히 인적이 없거나 교통량이 드문 한적한 지역 또는 오지에서 사고가 발생되는 경우도 있다. 통신수단과 인프라가 잘 구축되어 있는 관계로 휴대폰과 같은 통신수단을 이용하여 사고사실을 알릴 수도 있으나, 사고를 당한 운전자가 혼수상태이거나 거동이 불가능한 상태일 때에는 외부로 사고상황을 전달할 수 없는 문제점이 있다.

이에 대비하기 위해 다양한 수단을 이용하여 자동차의 사고위치를 송출하는 기술들이 개시되어 있다.

일례로, 운전중인 자동차가 충돌 등의 사고로 안전장치인 에어백이 작동할 정도의 중대 사고시에 사고위치를 실시간으로 파악하여 피해자의 응급처리를 신속히 함과 동시에 가해자의 도주 등으로 인한 피해를 감소시키도록 에어백 작동시 고유의 주파수를 발생시키는 사고위치 송출장치가 개발된 바 있다.

또한, 자동차 운행중 위급상황이 발생하면 제어수단의 메모리에 저장되어 있는 차량정보를 중앙 기지국과 통신하여 차량의 위치를 파악하는 기술도 개시되어 있다.

한편, 차량 후방에 설치된 안테나의 수신감도를 확인하여 추돌사고 발생여부를 판단하고, 추돌사고로 인지되면 사고차량의 위치를 응급 구조대, 경찰서 등의 기관에 알려주도록 함으로써 추돌사고로 인한 인명피해를 최소화하기 위한 기술도 개시되어 있다.

그러나, 이러한 방법들은 에어백이나 안테나와 같이 자동차의 특정 구조물에 의해 사고여부를 판별하는 관계로, 바닥의 요철에 의한 차량의 흔들림, 경미한 충격, 에어백 오작동 등과 같이 사고가 발생하지 않은 경우에도 사고로 인식되어 오류를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 사고여부 판단시 오류를 줄이고 정확성을 보다 높일 수 있는 차량용 긴급상황 통보 알고리즘을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 차량용 긴급상황 통보 알고리즘은 (a) 충돌 감지를 위한 변수를 결정하는 단계; (b) 상기 변수 중 가속도 값을 측정하는 단계; (c) 상기 가속도의 값이 임계점을 넘어서면 충돌 제1 단계로 인식하는 단계; (d) 상기 가속도를 적분하여 계산된 속도 변화가 임계점을 넘어서면 충돌 제2 단계로 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 알고리즘은 (e) 상기 변수 중 충격량을 계산하여 그 값에 따라 충격의 심각성을 단계별로 인식하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 알고리즘은 (f) 차량의 브레이크에 가해지는 압력을 단계별로 구분하고, 상기 압력의 크기를 측정하여 상기 단계 중 어디에 해당하는지 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면 가속도 센서를 이용하여 충돌을 감지하고, 이러한 가속도를 이용하여 속도 변화를 계산함으로써 가속도 크기만으로 판단할 경우의 오류를 감소시키며, 충격량을 계산하여 충격의 심각성을 단계별로 판단하고, 차량의 브레이크에 가해지는 압력을 측정하여 충격 직전 운전자가 인식한 위험정도를 단계별로 정의함으로써 사고의 심각성을 판단하는 일 지표로 사용하며, 이와 같이 충돌을 표현하는 물리량을 변수로 설정하고 이러한 물리량이 임계값 이상이 되면 충돌이 발생한 것으로 인식함으로써, 사고여부 판단시 오류를 줄이고 정확성을 보다 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 긴급상황 통보 알고리즘의 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 긴급상황 통보 알고리즘의 흐름도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 긴급상황 통보 알고리즘에서는 가속도 센서를 이용하여 충돌을 감지하고, 충격량을 계산하여 충격의 심각성을 단계별로 판단한다. 그리고, 차량의 브레이크에 가해지는 압력을 측정하여 충격 직전 운전자가 인식한 위험정도를 단계별로 정의함으로써 사고의 심각성을 판단하는 일 지표로 사용한다. 그리고, 충돌을 감지하는 방법은 충돌을 표현하는 물리량을 변수로 설정하고, 이러한 물리량이 임계값 이상이 되면 충돌로 인식한다.

이러한 물리량에 따라 사고 여부의 판단시 오류를 최소화하기 위해 아래와 같은 사항을 감안한다.

첫째, 경미한 충돌감지를 회피한다. 아주 낮은 속도에서의 충돌, 접촉 사고 등과 경미한 충돌 등 운전자의 부상이 무시할 만한 경우에는 사고로 인식되지 않도록 한다.

둘째, 협로 주행, 차문 닫음 등의 경우 충돌로 오인되지 않도록 한다. 협로 주행이나 차문 닫음, 후드 닫음 등의 경우 차체에 충돌과 유사한 크기의 가속도가 작용할 수 있다. 따라서, 이러한 경우와 충돌을 구분할 수 있어야 한다.

셋째, 충돌 감지에 소요되는 시간은 주요 제한조건에서 제외한다. 긴급구조 통보의 경우 에어백과 같이 수십 ms 단위로 생명에 영향을 미치는 것이 아니므로, 충분한 시간을 갖고 신뢰성 있는 충돌감지를 하도록 한다.

충돌을 표현할 수 있는 물리량은 아래와 같다.

가속도

충돌 발생시 직접적으로 측정 가능한 물리량으로, 충돌을 표현함에 있어 가장 기본이 되는 물리량이다. 그러나, 가속도의 경우 진동 성분이 크고 가속도의 크기가 충돌 속도와 완전히 상관관계가 있다고 보기에는 어느 정도의 무리가 있다. 즉, 가속도 값 만으로는 협로 주행이나 차문 닫음으로 인해 생기는 충격을 충돌로 오인할 수 있는 가능성이 있다.

속도 변화

속도는 가속도의 적분으로 구해진다. 주어진 시간 동안의 속도변화는 가속도의 평균이라는 의미를 가지며, 차량의 질량을 곱하면 차량에 가해진 충격량의 의미도 갖는다. 속도는 가속도의 적분으로 구해지므로, 가속도 성분에 포함되어 있는 진동 성분은 상쇄되어 없어지고, 그 결과 차문 닫음이나 협로 주행 등 심하게 진동하는 경우를 배제하여 충돌 오인의 가능성을 줄일 수 있다.

충격량

충격량은 질량과 속도의 변화의 곱으로 계산되며, 충격량에 따른 충격의 심각성을 단계별로 정의할 수 있다. 충격량의 계산식에서 질량은 탑승자를 포함한 차량의 질량을 의미한다.

브레이크 압력

운전자가 충돌의 위험성을 인식하는 정도에 따라 브레이크에 가해지는 압력이 달라진다. 실제로 사고의 심각성과 완전히 비례하지는 않으나, 운전자는 본인이 인식하기에 충돌의 위험이 크다고 감지하는 만큼 브레이크에 큰 압력을 가하게 된다. 따라서, 브레이크에 가해지는 압력을 측정하면 사고발생 직전 운전자가 인식한 위험의 정도가 어떤 크기인지 추적할 수 있다. 브레이크에 가해지는 압력은 브레이크와 차량 바닥 사이에 압력계를 설치함으로써 용이하게 측정할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 긴급상황 통보 알고리즘에서 먼저 충돌 감지를 위한 변수를 결정한다(S10). 상술한 바와 같이 충돌 감지를 위한 변수로는 가속도, 속도변화, 충격량, 브레이크 압력 등이 채택될 수 있다. 가속도는 가속도 센서로 측정할 수 있고, 속도 변화는 가속도를 적분함으로써 쉽게 계산된다. 충격량은 탑승자를 포함한 차량의 질량과 가속도 측정값을 곱함으로써 계산된다. 브레이크 압력은 브레이크와 차량 바닥 사이에 압력계를 장착함으로써 측정할 수 있다.

충돌 감지를 위한 변수가 결정되면, 다음으로 가속도 센서를 이용하여 가속도 값을 측정한다(S20).

가속도 값이 측정되면, 다음으로 가속도의 값이 임계점을 넘어서면 충돌 제1 단계로 인식한다(S30). 예컨대, 출력 전압 당 가속도 크기가 큰 50G 가속도 센서는 잡음 등에 의해 영향을 받을 가능성이 크므로 5G 가속도 센서를 이용하여 충돌 인식 알고리즘 시작을 결정한다. 가속도 센서의 0-Offset Drift 문제를 해결하기 위해 가속도 센서의 초기 출력값을 저장할 필요가 있다 또한, 0-Offset Drift가 큰 경우 실제 가속도는 임계값을 넘어섰는데도 센서 출력이 포화되어 측정 가속도가 임계값을 넘지 못하는 경우도 발생할 수 있다.

다음으로, 가속도를 적분하여 계산된 속도 변화가 임계점을 넘어서면 충돌 제2 단계로 인식한다(S40). 충돌 제2 단계로 인식되면 충돌사고가 발생한 것으로 판정되며, 50G 가속도 센서의 출력값을 일정 시간동안 적분하여 그 벡터 합으로 속도변화의 크기를 구하고, 그 값이 임계값을 넘어서면 충돌로 인식하도록 한다.

예컨대, 실제 충돌 실험자료를 활용하여 적분시간(가속도 값이 0G로 복귀하는 시간)은 0.17ms(평균충돌지속시간), 50G 가속도 센서의 임계값을 2G로 설정할 수 있다. 또한, 사고시 속도 변화값에 따른 사상자의 비율에 대한 통계를 이용하여 경미한 충돌이지만 사망자 및 사상자가 발생되는 시점의 속도 변화값을 10km/h로 설정하고, 이를 사고 판단을 위한 속도변화 임계값으로 설정할 수 있다.

한편, 사고의 심각성 레벨은 속도변화에 따른 사고자 발생 비율을 고려하여 6단계로 분류할 수 있다. 사고자 발생비율이 0 ~ 20%인 경우 속도변화값을 레벨1, 20 ~ 30%일 경우의 속도변화값을 레벨2 등으로 하여 100%의 사고자를 발생시키는 속도변화일 경우를 가장 심각한 사고 단계인 레벨6으로 설정할 수 있다.

다음으로, 충격량을 계산하여 그 값에 따라 충격의 심각성을 단계별로 인식한다(S50). 충격량은 탑승자를 포함한 차량의 질량에 가속도 센서로 측정한 가속도 값을 곱하여 계산된다.

예컨대, 실제 충돌 실험자료를 이용하여 특정 충격량 범위와 사고의 심각성 정도를 매칭시켜 충격의 심각성을 단계별로 분류할 수 있으며, 이러한 기준을 이용하여 충격량 계산값에 따라 충격의 심각성을 인식한다.

다음으로, 차량의 브레이크에 가해지는 압력을 단계별로 구분하고, 이러한 압력의 크기를 측정하여 구분된 단계 중 어디에 해당하는지 판단한다(S60).

예컨대, 교차로 등에서 차량을 정상적으로 정지시킬 때 브레이크에 가해지는 압력을 측정하고, 경미한 접촉사고시 브레이크에 가해지는 압력을 측정하며, 실제 차량간 충돌사고 또는 차량과 구조물의 충돌사고시 브레이크에 가해지는 압력을 측정하여 이를 통계화한 후 구간별로 나누어 가해진 압력크기와 사고 크기간에 상관관계를 구한다. 이렇게 상관관계가 도출되면 압력크기 구간과 사고크기를 단계별로 매칭시켜 데이터베이스화 한다.

이와 같이 차량 사고발생시 영향을 받는 물리량으로 가속도, 속도변화, 충격량, 브레이크에 가해지는 압력 등을 설정하고, 이들을 종합적으로 검토하여 사고발생 여부를 판단함으로써, 사고여부 판단시 오류발생을 줄이고 정확도를 보다 높일 수 있도록 한다. 가속도의 크기로 판단한 사고의 위험성, 속도변화로 판단한 사고의 위험성, 충격량으로 판단한 사고의 위험성, 및 브레이크에 가해진 압력으로 판단한 사고의 위험성 각각에 대하여 구간을 설정하여 점수화하고, 이러한 각 물리량에서 계산된 점수를 합하여 총점을 산출함으로써 사고의 위험도를 계량화할 수 있도록 한다. 이때, 각 물리량을 점수화하여 총점을 구할 경우 특정 물리량에 가중치를 부여할 수도 있음은 물론이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

S10 - 변수 결정 S20 - 가속도 측정
S30 - 충돌 1단계 인식 S40 - 충돌 2단계 인식
S50 - 충격량 계산 S60 - 브레이크 압력 판단

Claims (3)

1. (a) 충돌 감지를 위한 변수를 결정하는 단계;
   (b) 상기 변수 중 가속도 값을 측정하는 단계;
   (c) 상기 가속도의 값이 임계점을 넘어서면 충돌 제1 단계로 인식하는 단계;
   (d) 상기 가속도를 적분하여 계산된 속도 변화가 임계점을 넘어서면 충돌 제2 단계로 인식하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 긴급상황 통보 알고리즘.
2. 제1항에 있어서,
   (e) 상기 변수 중 충격량을 계산하여 그 값에 따라 충격의 심각성을 단계별로 인식하는 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 긴급상황 통보 알고리즘.
3. 제2항에 있어서,
   (f) 차량의 브레이크에 가해지는 압력을 단계별로 구분하고, 상기 압력의 크기를 측정하여 상기 단계 중 어디에 해당하는지 판단하는 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 긴급상황 통보 알고리즘.
   
   

Images