KR20130066208A - 장애물 탐지 시스템 및 그 임계값 산출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 장애물 탐지 시스템 및 그 임계값 산출 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 장애물 탐지 시스템은, 제1 내지 제3 기준, 제1 내지 제3 변수 및 제1 내지 제5 구간의 시간정보를 저장하는 저장부; 초음파를 송신한 시점으로부터 경과시간을 확인하여 상기 경과시간이 상기 제1 내지 제5 구간 중 어느 구간에 해당하는지를 확인하고, 해당 구간에 대해 기설정된 수학식 및 상기 저장부에 저장된 데이터를 이용하여 상기 경과시간에 대응하는 임계값을 결정하는 임계값 산출부; 및 상기 초음파가 반사되어, 돌아오는 반사파가 상기 임계값 이상이면 주변에 장애물이 있다고 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

장애물 탐지 시스템 및 그 임계값 산출 방법{Ultrasonic Obstacle Detection System and the Threshold Operation Method thereof}
본 발명은 장애물 탐지 시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 장애물 탐지에 필요한 기준 데이터의 량을 줄일 수 있는 장애물 탐지 시스템 및 그 임계값 산출 방법에 관한 것이다.
최근, 차량에는 차량 운전에서 가장 까다로운 항목인 차량 주차를 돕기 위한 다양한 수단들이 장착되고 있다.
그중, 초음파 주차 보조 시스템(Ultrasonic Park Assist System) 등의 장애물 탐지 시스템은 송신한 초음파가 반사되어 돌아오는 시간 및 반사파의 크기에 의해 주변 장애물을 감지하고 있다.
그런데, 초음파는 장애물뿐 아니라, 각 지면 및 도로사정(경사, 자갈)에 의해서도 반사될 수 있어, 장애물 탐지 시스템은 반사파의 크기가 임계값 이상일 때 주변 장애물이 있다고 판단하고 있다.
종래의 장애물 탐지 시스템은 장애물 판단시에 지면파(지면에 반사되어 돌아오는 반사파)의 영향을 받지 않도록, 개발 단계에서 다양한 환경에서 수많은 테스트 결과 반사파들을 종합하여 20포인트 이상 구간이 나뉜 값으로 임계값을 설정하여 사용하고 있다. 따라서, 종래의 장애물 탐지 시스템은 임계값 저장에 많은 메모리 공간이 필요하였다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 다양한 환경시험결과 기설정된 임계값을 임계값 그래프의 형태를 고려하여 5개의 구간으로 구분하고, 각 구간에 대하여 기설정된 수학식을 이용하여 장애물 유무 판단을 위한 임계값을 결정할 수 있는 장애물 탐지 시스템 및 그 임계값 산출 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일면에 따른 장애물 탐지 시스템은, 제1 내지 제3 기준, 제1 내지 제3 변수 및 제1 내지 제5 구간의 시간정보를 저장하는 저장부; 초음파를 송신한 시점으로부터 경과시간을 확인하여 상기 경과시간이 상기 제1 내지 제5 구간 중 어느 구간에 해당하는지를 확인하고, 해당 구간에 대해 기설정된 수학식 및 상기 저장부에 저장된 데이터를 이용하여 상기 경과시간에 대응하는 임계값을 결정하는 임계값 산출부; 및 상기 초음파가 반사되어, 돌아오는 반사파가 상기 임계값 이상이면 주변에 장애물이 있다고 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른 장애물 탐지 시스템에 의한 장애물 판단의 임계값 산출 방법은, 송신된 초음파의 반사파를 수신하면, 상기 초음파를 송신한 시점으로부터 경과시간을 확인하는 단계; 상기 경과시간이 제1 구간에 해당하면, 기설정된 제1 기준으로부터 상기 경과시간에 대비하여 점점 감소하는 기설정된 제1 기울기를 이용하여 임계값을 산출하는 단계; 상기 경과시간이 상기 제1 구간 이후인 제2 구간에 해당하면, 기설정된 제2 기준을 상기 임계값으로 산출하는 단계; 상기 경과시간이 상기 제2 구간 이후인 제3 구간에 해당하면, 상기 제2 기준에서부터 상기 경과시간에 대비하여 점점 증가하는 기설정된 제2 기울기를 이용하여 상기 임계값을 산출하는 단계; 상기 경과시간이 상기 제3 구간 이후인 제4 구간에 해당하면, 상기 제2 기준 이상 상기 제1 기준 이하인 기설정된 제3 기준을 상기 임계값으로 산출하는 단계; 및 상기 경과시간이 상기 제4 구간 이후인 제5 구간에 해당하면, 상기 제3 기준으로부터 상기 경과시간에 대비하여 점점 감소하는 기설정된 제3 기울기를 이용하여 상기 임계값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 종래의 계단 형태로 설정된 20여 개의 구간으로 설정되던 임계값 설정에 대비하여, 임계값의 데이터 크기를 줄일 수 있어, 메모리 크기를 줄이고, 원가를 절감할 수 있으면서, 종래와 동등 또는 유사수준의 정밀도와 장애물 탐지 성능을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 장애물 탐지 시스템의 임계값을 도시한 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장애물 탐지 시스템을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 임계값 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임계값 설정 방법을 도시한 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
일반적으로, 장애물 탐지 시스템에 의해 송신된 초음파의 반사파(Echo Signal)는 시간에 따라 그 크기가 줄어드나, 노면에 의한 반사파와는 구분되어야 한다. 따라서, 장애물 탐지 시스템은 수신된 반사파의 크기와, 다양한 환경에서의 실험결과에 의해 설정된 복수의 구간별 임계값(도 1 참조)을 비교하여 주변 장애물 여부를 판단하고 있다.
장애물 탐지 시스템의 임계값은 전체 20개(도 1에서 계단 참조) 구간으로 구분되며, 각 구간의 임계값은 각각 8비트의 디지털 데이터이고, 각 구간의 시간정보도 8비트라 가정하면, 도 1과 같은 계단 형태의 임계값을 저장하기 위해서는 1280(=20×8×8)비트라는 큰 메모리 용량이 필요하다.
본 발명은 도 1과 같은 계단 형상의 임계값을 고려하여 제1 내지 제5 구간으로 구분하고, 각 구간별로 임계값을 산출하는 수학식들을 각기 적용하여 경과시간별에 대한 임계값을 산출하고, 산출된 임계값을 이용하여 장애물 유무를 판단할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 장애물 탐지 시스템을 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 임계값 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 장애물 탐지 시스템(10)은 저장부(150), 송신부(110), 수신부(120), 임계값 산출부(140) 및 제어부(130)를 포함한다.
저장부(150)는 제1 내지 제3 기준(Y1, Y2, Y3), 제1 내지 제5 구간의 시간정보(t1, t2, t3, t4, t5) 및 제1 내지 제3 변수(a1, a2, a3) 등의 임계값 산출을 위한 정보를 저장한다. 이때, 각 정보가 8비트라면, 전체 임계값 산출을 위한 정보는 88비트에 불과하여 종래의 1280비트에 비해 그 크기가 매우 적어질 수 있다.
저장부(150)는 제1 내지 제5 구간의 임계값 산출에 사용되는 수학식 1 내지 5를 저장할 수 있다.
송신부(110)는 제어부(130)의 제어에 따라 기설정된 방향으로 초음파를 송신한다.
수신부(120)는 노면이나 주변 장애물 등에 의해 반사되어 돌아오는 초음파의 반사파를 수신하여 제어부(130)에 전달한다.
임계값 산출부(140)는 초음파를 송신한 시점으로부터 경과(經過)된 경과시간(t)을 확인하고, 경과시간이 기설정된 제1 내지 제5 구간 중 어느 구간에 해당하는지를 확인한다.
임계값 산출부(140)는 경과시간이 해당하는 구간에 대하여 기설정된 하기의 수학식 1 내지 5 및 그에 관련된 임계값 산출을 위한 정보를 각기 이용하여 임계값을 산출한다. 이때, 임계값 산출부(140)는 저장부(150)로부터 임계값 산출을 위한 정보 또는 수학식 1 내지 5를 읽어올 수 있다.
임계값 산출부(140)는 경과시간이 제1 구간에 해당하면, 하기의 수학식 1을 이용하여 임계값을 산출한다.
여기서, 제1 구간(①)은 제어부(130)가 장애물 유무를 판단하는 시작시점에서 가까운 거리의 장애물에 의해 반사되어 돌아오는 반사파가 수신되는 구간일 수 있다. 그리고, Y1(제1 기준)은 임계값의 시작크기로서, 복수의 환경에 따른 실험결과 제1 구간에 수신된 장애물에 의한 반사파의 최소 크기 이하이고, 공기에 의한 반사파의 크기 이상인 값으로 설정될 수 있다.
Figure pat00001
임계값 산출부(140)는 경과시간이 제2 구간에 해당하면, 하기의 수학식 2를 이용하여 임계값을 산출한다.
여기서, 제2 구간(②)은 복수의 환경에서 실험결과 수신된 가까운 장애물에 의한 반사파 및 노면에 의한 반사파도 수신되지 않거나, 가까운 장애물에 의한 반사파가 수신되더라도 최소 크기로 수신되는 구간일 수 있다. 이때, Y2(제2 기준)는 복수의 환경에서 실험결과를 고려하여 제2 구간에 수신된 장애물에 의한 반사파의 최소 크기 이하의 값으로 설정될 수 있다.
Figure pat00002
임계값 산출부(140)는 경과시간이 제3 구간에 해당하면, 하기의 수학식 3을 이용하여 임계값을 산출한다.
여기서, 제3 구간(③)은 복수의 환경에서 실험결과, 수신된 노면에 의한 반사파가 수신되기 시작한 시점(t2)에서 최대 크기의 반사파가 되기 전(t3)까지의 구간일 수 있다.
Figure pat00003
임계값 산출부(140)는 경과시간이 제4 구간에 해당하면, 하기의 수학식 4를 이용하여 임계값을 산출한다.
여기서, 제4 구간(④)은 복수의 환경에서 실험결과, 수신된 노면에 의한 반사파가 최대 크기로 수신되는 구간일 수 있다. 이때, Y3(제3 기준)은 복수의 환경에서 실험결과 제3 내지 5 구간에서 수신되는 지면에 의한 반사파의 최대 크기 이상이면서, 장애물에 의한 반사파의 최저 크기 이하로 설정될 수 있다.
Figure pat00004
임계값 산출부(140)는 경과시간이 제5 구간에 해당하면, 하기의 수학식 5를 이용하여 임계값을 산출한다.
여기서, 제5 구간(⑤)은 복수의 환경에서 실험결과, 수신된 노면에 의한 반사파의 크기가 Y3에서 감소하기 시작하는 시점(t4)에서 장애물 유무의 판단을 종료하는 시점(t5)까지의 구간일 수 있다. 이때, a3은 t5시점의 실험에 의한 임계값을 고려하여 기설정된 소수일 수 있다.
Figure pat00005
제어부(130)는 수신한 반사파의 크기와 임계값 산출부(140)에 의해 산출된 임계값을 비교하고, 반사파의 크기가 임계값 이상이면 장애물이 있다고 판단한다.
한편, 수학식 1 내지 5에 의해 설정된 구간별 임계값은 도 3의 점선 표시 그래프 형태로 설정된다.
이와 같이, 본 발명은 종래의 계단 형태로 설정된 20여 개의 구간으로 설정되던 임계값 설정에 대비하여, 임계값의 데이터 크기를 줄일 수 있어, 메모리 크기를 줄이고, 원가를 절감할 수 있으면서, 종래와 동등 또는 유사수준의 정밀도와 장애물 탐지 성능을 제공할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 장애물 탐지 시스템의 임계값 설정 방법에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임계값 설정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 임계값 산출부(140)는 초음파의 반사파가 수신됨을 확인하면, 초음파를 송신한 시점으로부터 경과시간을 확인한다(S410).
임계값 산출부(140)는 경과시간이 제1 구간에 해당하는지를 확인하고(S420), 해당하면 상기의 수학식 1과 같이 제1 기준으로부터 경과시간에 대비하여 점점 감소하는 제1 기울기를 이용하여 임계값을 산출한다(S430).
임계값 산출부(140)는 경과시간이 제2 구간에 해당하는지를 확인하고(S440), 해당하면 상기의 수학식 2와 같이 기설정된 제2 기준을 임계값으로 산출한다(S450).
임계값 산출부(140)는 경과시간이 제3 구간에 해당하는지를 확인하고(S460), 해당하면 상기의 수학식 3과 같이 제2 기준에서부터 경과시간에 대비하여 점점 증가하는 기설정된 제2 기울기를 이용하여 임계값을 산출한다(S470).
임계값 산출부(140)는 경과시간이 제4 구간에 해당하는지를 확인하고(S480), 해당하면 상기의 수학식 4와 같이 제3 기준을 임계값으로 산출한다(S490).
임계값 산출부(140)는 경과시간이 제1 내지 제4 구간에 해당하지 않으면, 상기 수학식 5와 같이 제3 기준으로부터 경과시간에 대비하여 점점 감소하는 제3 기울기를 이용하여 임계값을 산출한다(S500).
한편, 제어부(130)는 수신한 반사파의 크기를 확인하고, (S430), (S450), (S470), (S490) 또는, (S500)단계에서 산출된 임계값과 비교하여 장애물 유무를 판단한다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 제1 내지 제3 기준, 제1 내지 제3 변수 및 제1 내지 제5 구간의 시간정보를 저장하는 저장부;
    초음파를 송신한 시점으로부터 경과시간을 확인하여 상기 경과시간이 상기 제1 내지 제5 구간 중 어느 구간에 해당하는지를 확인하고, 해당 구간에 대해 기설정된 수학식 및 상기 저장부에 저장된 데이터를 이용하여 상기 경과시간에 대응하는 임계값을 결정하는 임계값 산출부; 및
    상기 초음파가 반사되어, 돌아오는 반사파가 상기 임계값 이상이면 주변에 장애물이 있다고 판단하는 제어부
    를 포함하는 장애물 탐지 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 임계값 산출부는,
    상기 경과시간이 상기 제1 구간에 해당하면, 상기 제1 기준에서 상기 경과시간과 상기 제1 변수의 곱을 뺀 결과를 상기 임계값으로 결정하는 것인 장애물 탐지 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 임계값 산출부는,
    상기 경과시간이 상기 제1 구간 이후의 상기 제2 구간에 해당하면, 상기 제2 기준을 상기 임계값으로 결정하는 것인 장애물 탐지 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 임계값 산출부는,
    상기 경과시간이 상기 제2 구간 이후의 상기 제3 구간에 해당하면, 상기 경과시간에서 상기 제3 구간의 시작시간을 뺀 시간에 상기 제2 변수를 곱한 다음, 상기 제2 기준에 더한 결과를 상기 임계값으로 결정하는 것인 장애물 탐지 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 임계값 산출부는,
    상기 경과시간이 상기 제3 구간 이후의 상기 제4 구간에 해당하면, 상기 제3 기준을 상기 임계값으로 결정하는 것인 장애물 탐지 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 임계값 산출부는,
    상기 경과시간이 상기 제4 구간 이후의 상기 제5 구간에 해당하면, 상기 경과시간에서 상기 제5 구간의 시작시간을 뺀 시간에 상기 제3 변수를 곱한 결과를 상기 제3 기준에서 뺀 결과를 상기 임계값으로 결정하는 것인 장애물 탐지 시스템.
  7. 장애물 탐지 시스템에 의한 장애물 판단의 임계값 산출 방법으로서,
    송신된 초음파의 반사파를 수신하면, 상기 초음파를 송신한 시점으로부터 경과시간을 확인하는 단계;
    상기 경과시간이 제1 구간에 해당하면, 기설정된 제1 기준으로부터 상기 경과시간에 대비하여 점점 감소하는 기설정된 제1 기울기를 이용하여 임계값을 산출하는 단계;
    상기 경과시간이 상기 제1 구간 이후인 제2 구간에 해당하면, 기설정된 제2 기준을 상기 임계값으로 산출하는 단계;
    상기 경과시간이 상기 제2 구간 이후인 제3 구간에 해당하면, 상기 제2 기준에서부터 상기 경과시간에 대비하여 점점 증가하는 기설정된 제2 기울기를 이용하여 상기 임계값을 산출하는 단계;
    상기 경과시간이 상기 제3 구간 이후인 제4 구간에 해당하면, 상기 제2 기준 이상 상기 제1 기준 이하인 기설정된 제3 기준을 상기 임계값으로 산출하는 단계; 및
    상기 경과시간이 상기 제4 구간 이후인 제5 구간에 해당하면, 상기 제3 기준으로부터 상기 경과시간에 대비하여 점점 감소하는 기설정된 제3 기울기를 이용하여 상기 임계값을 산출하는 단계
    를 포함하는 임계값 산출 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 기준은,
    상기 임계값의 시작크기로서, 복수의 환경에서 실험결과 상기 제1 구간에서 수신된 장애물에 의한 상기 반사파의 최소 크기 이하이고, 공기에 의한 상기 반사파의 최대 크기 이상으로 설정되는 것인 임계값 산출 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제2 기준은,
    복수의 환경에서 실험결과 상기 제2 구간에서 수신된 장애물에 의한 상기 반사파의 최소 크기 이하로 설정되는 것인 임계값 산출 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제3 기준은,
    복수의 환경에서 실험결과 상기 제3 내지 제5 구간에서 수신된 지면에 의한 상기 반사파의 최대 크기 이상이면서 장애물에 의한 상기 반사파의 최소 크기 이하로 설정되는 것인 임계값 산출 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160069076A (ko) * 2014-12-05 2016-06-16 현대오트론 주식회사 초음파를 이용한 거리 측정 방법 및 장치

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