KR20130067407A - 졸음 운전 방지 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 졸음 운전 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치는 운전자의 요골 동맥에 밀착되도록 장착되어 상기 운전자의 맥박 신호와 제1 잡음 신호를 포함하는 제1 신호를 감지하여 전송하는 제1 감지/전송부, 상기 운전자의 요골 동맥과 이격된 지점에 장착되어 제2 잡음신호로 이루어진 제2 신호를 감지하여 전송하는 제2 감지/전송부 및 상기 제2 신호를 이용하여 상기 제1 신호에서 상기 제1 잡음 신호를 제거하여 유효 맥박 데이터를 추출하고, 상기 유효 맥박 데이터를 저장되어 있는 기준치 데이터와 비교하여 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 졸음운전상태 판단/경보부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면, 개인별 맥박 편차에 따른 졸음 운전 상태에 대한 판단 오류를 방지하여 운전자의 졸음 운전을 효율적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

졸음 운전 방지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREVENTING DOZING OFF WHILE DRIVING}
본 발명은 졸음 운전 방지 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 개인별 맥박 편차에 따른 졸음 운전 상태에 대한 판단 오류를 방지하여 운전자의 졸음 운전을 효율적으로 방지할 수 있는 졸음 운전 방지 장치 및 방법에 관한 것이다.
자동차 운행 중에 운전자의 졸음 운전에 의해 발생하는 사고가 사회적으로 큰 문제가 되고 있으며, 특히 단시간 운전보다는 장시간 운전, 직업상의 운전인 경우 졸음운전 발생확률이 높고, 사고발생시 미치는 피해가 크다. 이러한 졸음 운전을 방지하기 위해 여러 기술이 제안되고 있다.
이러한 종래의 기술들 중 특허문헌 1(공개특허공보 제10-2010-0047429호)에는 압전 소자를 이용한 졸음 운전 방지 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1은 핸들 및 시트에 위치한 압전 소자로부터 사용자의 압력 변화를 측정하여 압력의 변화가 비정상일 때 경보가 울리는 장치를 소개하고 있다. 그러나 선행기술 1에 따르면, 압전 소자의 위치에 따라 압력 정보가 불확실하고, 차량 내에 설치해야 하기 때문에 그 비용이 비싸다는 문제점이 있다.
또한, 운전자가 졸면서 고개를 숙일 때 경보가 울리는 졸음운전방지 귀걸이가 상용화되어 있다. 그러나 이에 따르면, 간접측정상의 문제를 가지고 있어, 졸더라도 고개를 숙이지 않으면 경보가 울리지 않고, 졸지 않더라도 고개를 숙이면 경보가 발생한다는 문제점이 있다.
또한, 특허문헌 2(등록특허공보 제10-0762733호)와 특허문헌 3(등록특허공보 제10-0766592호)에는 카메라를 이용한 졸음 운전 방지 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 2와 3은 운전석 앞쪽에 설치된 카메라가 눈동자를 관측하다가 눈꺼풀이 감겨있는 시간이 길거나 동공이 카메라에서 사라지면, 알람이 울리는 방식이다. 그러나 특허문헌 2와 3에 따르면, 강한 산란광이 입사하거나 고개를 숙이거나 돌려도 오동작할 수 있으며, 무엇보다 구성이 복잡하고, 설치비가 비싸다는 문제점이 있다.
또한, 특허문헌 4(공개특허공보 제10-2010-0002366호)에 생체 정보를 이용한 졸음 운전 방지 장치를 개시하고 있다. 특허문헌 4는 뇌파 및 이산화탄소의 배출량과 같은 생체 정보의 변화를 측정함으로써 운전자의 졸음 상태를 파악하여 경보가 울리는 방식이다. 그러나 특허문헌 4에 따르면, 그 구성이 복잡하고, 설치비가 비싸며, 무엇보다 사람마다 다른 생체 정보를 정확히 파악하기 힘들다는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 공개특허공보 제10-2010-0047429호 특허문헌 2: 등록특허공보 제10-0762733호 특허문헌 3: 등록특허공보 제10-0766592호 특허문헌 4: 공개특허공보 제10-2010-0002366호
본 발명은 장시간 운전 또는 직업상의 운전시에 발생할 수 있는 운전자의 졸음 운전을 효율적으로 방지할 수 있는 졸음 운전 방지 장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 운전 초기에 운전자의 유효 맥박 데이터를 추출하고 이 운전 초기의 유효 맥박 데이터와 일정 시간 경과한 상태에서 운전 중인 운전자로부터 획득한 유효 맥박 데이터를 비교하여 졸음 운전 상태인지 여부를 판단함으로써, 개인별 맥박 편차에 따른 졸음 운전 상태에 대한 판단 오류를 방지하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 졸음 운전 상태인지 여부를 판단하는 기능을 수행하는 장치를 스마트폰과 같은 PC 기반의 지능형 단말에 하드웨어적으로 또는 소프트웨어적으로 구현함으로써, 장치 제조비용을 저감시키는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치는 운전자의 요골 동맥에 밀착되도록 장착되어 상기 운전자의 맥박 신호와 제1 잡음 신호를 포함하는 제1 신호를 감지하여 전송하는 제1 감지/전송부, 상기 운전자의 요골 동맥과 이격된 지점에 장착되어 제2 잡음신호로 이루어진 제2 신호를 감지하여 전송하는 제2 감지/전송부 및 상기 제2 신호를 이용하여 상기 제1 신호에서 상기 제1 잡음 신호를 제거하여 유효 맥박 데이터를 추출하고, 상기 유효 맥박 데이터를 저장되어 있는 기준치 데이터와 비교하여 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 졸음운전상태 판단/경보부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치에 있어서, 상기 기준치 데이터는 운전 초기의 미리 설정된 시간 동안 추출된 유효 맥박 데이터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치에 있어서, 상기 졸음운전상태 판단/경보부는 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 시간 영역에서 부(-)연산하여 상기 제1 신호로부터 상기 제1 잡음신호를 제거하여 상기 유효 맥박 데이터를 추출하는 유효 맥박 데이터 추출부, 상기 기준치 데이터가 저장되어 있는 기준치 저장부, 상기 유효 맥박 데이터를 상기 기준치 데이터와 비교하여 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인지 여부를 판단하는 맥박 데이터 비교/판단부 및 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 경보부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치에 있어서, 상기 맥박 데이터 비교/판단부는 시간 도메인의 유효 맥박 데이터를 주파수 도메인으로 푸리에 변환하는 푸리에 변환부, 푸리에 변환된 유효 맥박 데이터로부터 저주파수 대역과 고주파수 대역에서의 진폭 평균치를 추출하는 진폭 평균치 추출부, 상기 저주파수 대역에서의 진폭 평균치와 상기 고주파수 대역에서의 진폭 평균치의 비인 진폭 비를 연산하는 진폭비 연산부 및 상기 운전 초기에 추출된 유효 맥박 데이터로부터 획득한 진폭 비와 상기 운전 초기 이후에 추출된 유효 맥박 데이터로부터 획득한 진폭 비와의 차이가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단하는 비교/판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치에 있어서, 상기 졸음운전상태 판단/경보부는 상기 운전자가 소지한 모바일 단말에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치에 있어서, 상기 졸음운전상태 판단/경보부는 상기 운전자가 소지한 모바일 단말에 설치된 어플리케이션의 실행에 의해 소프트웨어적으로 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 장치에 있어서, 상기 제1 및 제2 감지/전송부와 상기 졸음운전상태 판단/경보부는 블루투스 방식으로 통신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 방법은 운전자의 요골 동맥에 밀착되도록 장착된 제1 감지/전송부를 이용하여 상기 운전자의 맥박 신호와 제1 잡음 신호를 포함하는 제1 신호를 감지하여 전송하는 제1 신호 감지/전송단계, 상기 운전자의 요골 동맥과 이격된 지점에 장착된 제2 감지/전송부를 이용하여 제2 신호를 감지하여 전송하는 제2 신호 감지/전송단계 및 상기 제2 신호를 이용하여 상기 제1 신호에서 상기 제1 잡음 신호를 제거하여 유효 맥박 데이터를 추출하고, 상기 유효 맥박 데이터를 저장되어 있는 기준치 데이터와 비교하여 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 졸음운전상태 판단/경보 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 방법에 있어서, 상기 기준치 데이터는 운전 초기의 미리 설정된 시간 동안 추출된 유효 맥박 데이터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 방법에 있어서, 상기 졸음운전상태 판단/경보 단계는 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 시간 영역에서 부(-)연산하여 상기 제1 신호로부터 상기 제1 잡음신호를 제거하여 상기 유효 맥박 데이터를 추출하는 유효 맥박 데이터 추출단계, 상기 유효 맥박 데이터를 상기 기준치 데이터와 비교하여 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인지 여부를 판단하는 맥박 데이터 비교/판단 단계 및 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 경보 출력단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 방법에 있어서, 상기 맥박 데이터 비교/판단 단계는 시간 도메인의 유효 맥박 데이터를 주파수 도메인으로 푸리에 변환하는 푸리에 변환단계, 푸리에 변환된 유효 맥박 데이터로부터 저주파수 대역과 고주파수 대역에서의 진폭 평균치를 추출하는 진폭 평균치 추출단계, 상기 저주파수 대역에서의 진폭 평균치와 상기 고주파수 대역에서의 진폭 평균치의 비인 진폭 비를 연산하는 진폭비 연산단계 및 상기 운전 초기에 추출된 유효 맥박 데이터로부터 획득한 진폭 비와 상기 운전 초기 이후에 추출된 유효 맥박 데이터로부터 획득한 진폭 비와의 차이가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단하는 비교/판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 졸음 운전 방지 방법에 있어서, 상기 졸음운전상태 판단/경보 단계는 상기 운전자가 소지한 모바일 단말에 설치된 어플리케이션의 실행에 의해 소프트웨어적으로 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 장시간 운전 또는 직업상의 운전시에 발생할 수 있는 운전자의 졸음 운전을 효율적으로 방지할 수 있는 졸음 운전 방지 장치 및 방법이 제공되는 효과가 있다.
또한, 운전 초기에 운전자의 유효 맥박 데이터를 추출하고 이 운전 초기의 유효 맥박 데이터와 일정 시간 경과한 상태에서 운전 중인 운전자로부터 획득한 유효 맥박 데이터를 비교하여 졸음 운전 상태인지 여부를 판단함으로써, 개인별 맥박 편차에 따른 졸음 운전 상태에 대한 판단 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다,
또한, 졸음 운전 상태인지 여부를 판단하는 졸음운전상태 판단/경보부를 스마트폰과 같은 PC 기반의 지능형 단말에 하드웨어적으로 또는 소프트웨어적으로 구현함으로써, 장치 제조비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 졸음 운전 방지 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 졸음 운전 방지 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 졸음 운전 방지 방법에 포함된 맥박 데이터 비교/판단 단계를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 졸음 운전 방지 장치를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 졸음 운전 방지 장치는 제1 감지/전송부(10), 제2 감지/전송부(20) 및 졸음운전상태 판단/경보부(30)를 포함하여 구성된다.
1 감지/전송부는 운전자의 요골 동맥에 밀착되도록 장착되어 운전자의 맥박 신호와 제1 잡음 신호를 포함하는 제1 신호를 감지하여 졸음운전상태 판단/경보부(30)로 전송하는 기능을 수행한다.
제2 감지/전송부(20)는 운전자의 요골 동맥과 이격된 지점에 장착되어 제2 잡음신호로 이루어진 제2 신호를 감지하여 졸음운전상태 판단/경보부(30)로 전송하는 기능을 수행한다. 이러한 제2 감지/전송부(20)는 요골 동맥과 떨어진 지점에 장착되기 때문에, 제2 신호에는 운전자의 맥박 신호는 포함되지 않는다.
신체로부터 신호를 얻어내는 과정에는 얻고자 하는 신호 외의 잡음이 필연적으로 발생한다. 잡음과 얻고자 하는 신호의 비율을 신호 대 잡음비(Signal to noise ratio;SNR)로 표현하는데, SNR이 높다는 것은 신호의 품질이 좋다는 것을 의미한다. 본 발명은 다음의 방법으로 SNR을 높이고자 한다.
잡음은 발생 원인에 따라 내부잡음과 외부잡음으로 구분된다.
내부잡음은 기계 작동과정에서 발생하는 것으로써, 전송채널을 통한 신호의 송수신 과정 또는 졸음운전상태 판단/경보부(30) 내부에서 발생한다.
가까운 곳에 장착된 두 개의 서로 다른 감지/전송부는 매우 유사한 내부잡음을 가지는 것으로 상정할 수 있다. 두 개의 감지/전송부로부터 졸음운전상태 판단/경보부(30)까지의 거리가 유사하며, 데이터 처리 경로도 동일하기 때문이다.
외부잡음은 감지/전송부를 통해서 얻는 신호 중 맥박 신호를 제외한 신호이다. 예를 들어, 운전행위로 인한 손목의 갑작스러운 움직임, 근육 팽창 및 수축 등이 센서로 전달되는 경우의 신호를 예로 들 수 있다. 이는 본 장치가 목적으로 하는 맥박 신호와 무관하므로 외부잡음으로 분류된다.
앞서 설명한 운전자의 손목의 움직임 등으로 인한 외부잡음도 서로 가까운 두 감지/전송부에서 동일하게 포착되기 때문에 매우 유사한 것으로 추정할 수 있다.
이상의 사항들을 고려하면, 제1 신호에 포함된 제1 잡음 신호와 제2 신호를 이루는 제2 잡음 신호는 매우 유사한 것으로 추정할 수 있다.
따라서 제1 감지/전송부(10)를 통해서는 맥박 신호와 제1 잡음 신호를 포함하는 제1 신호를 감지하여 전송하고, 제2 감지/전송부(20)를 통해서는 맥박 신호가 제외된 제2 잡음 신호로 이루어진 제2 신호를 감지하여 전송한다. 제1 신호와 제2 신호를 전송받은 졸음운전상태 판단/경고부가 시간 영역에서 제1 신호에서 제2 신호를 단순히 빼 주는 것으로써 내부, 외부 잡음을 제거한 신뢰할 수 있는 유효 맥박 데이터를 얻을 수 있다.
졸음운전상태 판단/경보부(30)는 제2 신호를 이용하여 제1 신호에서 제1 잡음 신호를 제거하여 유효 맥박 데이터를 추출하고, 유효 맥박 데이터를 저장되어 있는 기준치 데이터와 비교하여 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 기능을 수행한다.
기준치 데이터는 운전 초기의 미리 설정된 시간동안 졸음운전상태 판단/경보부(30)를 구성하는 유효 맥박 데이터 추출부(200)에 의해 추출된 유효 맥박 데이터이다.
예를 들어, 이러한 졸음운전상태 판단/경보부(30)는 유효 맥박 데이터 추출부(200), 기준치 저장부(300), 맥박 데이터 비교/판단부(440) 및 경보부(500)를 포함하여 구성될 수 있다.
유효 맥박 데이터 추출부(200)는 제1 신호와 제2 신호를 시간 영역에서 부(-)연산하여 제1 신호로부터 제1 잡음신호를 제거하여 유효 맥박 데이터를 추출하는 기능을 수행한다. 앞서 설명하였지만, 제1 신호에 포함된 제1 잡음 신호와 제2 신호를 이루는 제2 잡음 신호는 매우 유사한 것으로 추정되므로, 제1 신호와 제2 신호를 시간 영역에서 부(-)연산하면, 운전자의 맥박 신호만이 추출되며, 이 신호가 유효 맥박 데이터가 된다.
기준치 저장부(300)는 운전 초기의 미리 설정된 시간 예를 들어, 5분 동안 유효 맥박 데이터 추출부(200)가 추출한 유효 맥박 데이터가 기준치 데이터로 저장되어 있는 메모리이다.
맥박 데이터 비교/판단부(400)는 유효 맥박 데이터를 기준치 데이터와 비교하여 운전자의 상태가 졸음 상태인지 여부를 판단하는 기능을 수행한다.
잡음이 제거된 유효 맥박 데이터에 파워 스펙트럼 분석을 적용하여서 졸음운전여부를 판단할 수 있다. 파워 스펙트럼 분석이란, 시간을 도메인으로 하여 진폭이 기록된 신호를, 주파수를 도메인으로 하는 진폭으로 변환하는 것이다. 잡음이 제거된 1 주기 이상의 시간 도메인 신호를 푸리에 변환 과정을 통해 시간 도메인을 가지는 여러 사인함수로 나눌 수 있다. 각 사인함수는 그 나름의 주파수와 진폭을 가지게 되는데, 도메인을 주파수로 하여 진폭을 얻는다. 이 과정을 통해 주파수 대역별로 진폭을 얻어낼 수 있다.
파워 스펙트럼 분석을 마친 유효 맥박 데이터는 0.01Hz~0.5Hz의 주파수 대역을 가진다. 이들은 LF, MF, HF대역으로 나뉠 수 있다. LF대역은 0.01~0.08Hz의 진동수를 가지는 대역으로 교감 신경의 활성정도를 나타낸다. MF대역은 0.08~0.15Hz의 진동수를 가지는 대역이다. HF대역은 0.15~0.5Hz의 진동수를 가지는 대역으로 부교감 신경의 활성정도를 나타낸다. LF대역에서의 진폭과 HF대역에서의 진폭의 비를 LF/HF 비 즉, 진폭 비라 정의하고 이 값의 변화를 통해 졸음상태인지의 여부를 판단한다. LF/HF비가 커지면 부교감신경의 활성정도가 상대적으로 커지고 있다는 것을 의미하며, 졸음 상태에 다다른 것을 보여준다.
특기할 만한 사항으로, LF/HF비는 개인에 따라 그 값이 매우 다르다. 일반적으로 논렘(non-REM)수면에 다다른 경우 LF/HF비는 50%이상 변화하는 것으로 알려져 있으나, 특정 상수 값으로 정의하기는 어렵다. 또한 LF/HF비는 감소하는 것으로 알려져 있으나, 심근경색 환자의 경우 LF/HF는 오히려 증가하는 것으로 보인다. 따라서 특정 상수값을 졸음운전의 기준으로 삼기는 현실상 어려우며, 운전 초기상태에서 얻어진 LF/HF 비에 대한 변화정도를 측정하는 것이 바람직하다.
유효 맥박 데이터를 기준치 데이터와 비교하여 운전자의 상태가 졸음 상태인지 여부를 판단하기 위하여, 맥박 데이터 비교/판단부(400)는 푸리에 변환부(410), 진폭 평균치 추출부(420), 진폭비 연산부(430) 및 비교/판단부(440)를 포함하여 구성될 수 있다.
푸리에 변환부(410)는 시간 도메인의 유효 맥박 데이터를 주파수 도메인으로 푸리에 변환하는 기능을 수행한다.
진폭 평균치 추출부(420)는 푸리에 변환된 유효 맥박 데이터로부터 저주파수 대역과 고주파수 대역에서의 진폭 평균치를 추출하는 기능을 수행한다.
진폭비 연산부(430)는 저주파수 대역에서의 진폭 평균치와 고주파수 대역에서의 진폭 평균치의 비인 진폭 비를 연산하는 기능을 수행한다.
비교/판단부(440)는 운전 초기에 추출된 유효 맥박 데이터로부터 획득한 진폭 비와 운전 초기 이후에 추출된 유효 맥박 데이터로부터 획득한 진폭 비와의 차이가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단하는 기능을 수행한다.
경보부(500)는 비교/판단부(440)에 의해 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 졸음운전상태 판단/경보부(30)는 운전자가 소지한 모바일 단말에 하드웨어적으로 설치되거나, 운전자가 소지한 모바일 단말에 설치된 어플리케이션의 실행에 의해 소프트웨어적으로 구현될 수 있다.
또한 예를 들어, 제1 및 제2 감지/전송부(10, 20)와 졸음운전상태 판단/경보부(30)는 블루투스 방식으로 통신하도록 구성될 수 있다.
이하에서는 도 2와 도 3을 추가적으로 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 졸음 운전 방지 방법을 설명한다. 이에 대한 설명은 본 발명의 일 실시 예에 따른 졸음 운전 방지 장치의 동작 설명에도 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 졸음 운전 방지 방법을 나타낸 도면이다.
도 2를 추가적으로 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 졸음 운전 방지 방법은 제1 신호 감지/전송단계, 제2 신호 감지/전송단계 및 졸음운전상태 판단/경보 단계를 포함하여 구성된다.
단계 S10 내지 단계 S50까지의 과정은 운전 초기에 개별 운전자의 맥박 신호를 추출하여 이를 기준치 데이터로 저장하는 과정이다. 후술하겠지만, 이 기준치 데이터와의 비교를 통해 운전자의 상태가 졸음 상태인지 여부를 판단한다.
먼저 단계 S10 에서는, 운전자의 요골 동맥에 밀착되도록 장착된 제1 감지/전송부(10)를 이용하여 운전자의 맥박 신호와 제1 잡음 신호를 포함하는 제1 신호를 감지하여 졸음운전상태 판단/경보부(30)로 전송하는 과정이 수행된다.
단계 S20 에서는, 운전자의 요골 동맥과 이격된 지점에 장착된 제2 감지/전송부(20)를 이용하여 제2 신호를 감지하여 졸음운전상태 판단/경보부(30)로 전송하는 과정이 수행된다.
다음으로 단계 S30 에서는, 졸음운전상태 판단/경보부(30)가 제2 신호를 이용하여 제1 신호에서 제1 잡음 신호를 제거하여 유효 맥박 데이터를 추출하는 과정이 수행된다.
다음으로 단계 S40 에서는, 운전 초기의 미리 설정되어 있는 시간이 경과하였는지 여부를 판단하는 과정이 수행된다. 단계 S40 에서의 판단 결과, 설정 시간이 경과한 경우, 단계 S50과 단계 S60으로 전환된다.
다음으로 단계 S50 에서는, 추출된 운전 초기의 유효 맥박 데이터를 기준치 저장부(300)에 기준치 데이터로 저장하는 과정이 수행된다.
다음으로 단계 S60 내지 단계 S80까지의 과정은 운전 초기에 획득한 기준치 데이터를 이용하여 운전자의 상태가 졸음 상태인지 여부를 판단하는 과정이다.
제1 신호 감지/전송단계(S60)에서는, 운전자의 요골 동맥에 밀착되도록 장착된 제1 감지/전송부(10)를 이용하여 운전자의 맥박 신호와 제1 잡음 신호를 포함하는 제1 신호를 감지하여 졸음운전상태 판단/경보부(30)로 전송하는 과정이 수행된다.
제2 신호 감지/전송단계(S70)에서는, 운전자의 요골 동맥과 이격된 지점에 장착된 제2 감지/전송부(20)를 이용하여 제2 신호를 감지하여 졸음운전상태 판단/경보부(30)로 전송하는 과정이 수행된다.
다음으로 졸음운전상태 판단/경보단계(S80)에서는, 졸음운전상태 판단/경보부(30)가 제2 신호를 이용하여 제1 신호에서 제1 잡음 신호를 제거하여 유효 맥박 데이터를 추출하고, 유효 맥박 데이터를 저장되어 있는 기준치 데이터와 비교하여 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 과정이 수행된다.
이러한 졸음운전상태 판단/경보단계(S80)는 유효 맥박 데이터 추출단계(S82), 맥박 데이터 비교/판단 단계(S84) 및 경보 출력단계(S86)를 포함하여 구성될 수 있다.
유효 맥박 데이터 추출단계(S82)에서는, 제1 신호와 제2 신호를 시간 영역에서 부(-)연산하여 제1 신호로부터 1 잡음신호를 제거하여 유효 맥박 데이터를 추출하는 과정이 수행된다.
맥박 데이터 비교/판단 단계(S84)에서는, 유효 맥박 데이터를 기준치 데이터와 비교하여 운전자의 상태가 졸음 상태인지 여부를 판단하는 과정이 수행된다. 이 맥박 데이터 비교/판단 단계(S84)의 구체적인 구성의 예는 도 3을 참조하여 이후 설명한다.
경보 출력단계(S86)에서는, 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 과정이 수행된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 졸음 운전 방지 방법에 포함된 맥박 데이터 비교/판단 단계를 나타낸 도면이다.
도 3을 추가적으로 참조하면, 맥박 데이터 비교/판단 단계(S84)는 푸리에 변환단계(S842), 진폭 평균치 추출단계(S844), 진폭비 연산단계(S846) 및 비교/판단 단계(S848)를 포함하여 구성될 수 있다.
푸리에 변환단계(S842)에서는, 시간 도메인의 유효 맥박 데이터를 주파수 도메인으로 푸리에 변환하는 과정이 수행된다.
진폭 평균치 추출단계(S844)에서는, 푸리에 변환된 유효 맥박 데이터로부터 저주파수 대역과 고주파수 대역에서의 진폭 평균치를 추출하는 과정이 수행된다.
진폭비 연산단계(S846)에서는, 저주파수 대역에서의 진폭 평균치와 고주파수 대역에서의 진폭 평균치의 비인 진폭 비를 연산하는 과정이 수행된다.
비교/판단 단계(S848)에서는, 운전 초기에 추출된 유효 맥박 데이터 즉, 기준치 데이터로부터 획득한 진폭 비와 운전 초기 이후에 추출된 유효 맥박 데이터로부터 획득한 진폭 비와의 차이가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단하는 과정이 수행된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 장시간 운전 또는 직업상의 운전시에 발생할 수 있는 운전자의 졸음 운전을 효율적으로 방지할 수 있는 졸음 운전 방지 장치 및 방법이 제공되는 효과가 있다.
또한, 운전 초기에 운전자의 유효 맥박 데이터를 추출하고 이 운전 초기의 유효 맥박 데이터와 일정 시간 경과한 상태에서 운전 중인 운전자로부터 획득한 유효 맥박 데이터를 비교하여 졸음 운전 상태인지 여부를 판단함으로써, 개인별 맥박 편차에 따른 졸음 운전 상태에 대한 판단 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다,
또한, 졸음 운전 상태인지 여부를 판단하는 졸음운전상태 판단/경보부를 스마트폰과 같은 PC 기반의 지능형 단말에 하드웨어적으로 또는 소프트웨어적으로 구현함으로써, 장치 제조비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10: 제1 감지/전송부
20: 제2 감지/전송부
30: 졸음운전상태 판단/경보부
200: 유효 맥박 데이터 추출부
300: 기준치 저장부
400: 맥박 데이터 비교/판단부
410: 푸리에 변환부
420: 진폭 평균치 추출부
430: 진폭비 연산부
440: 비교/판단부
500: 경보부

Claims (12)

  1. 졸음 운전 방지 장치에 있어서,
    운전자의 요골 동맥에 밀착되도록 장착되어 상기 운전자의 맥박 신호와 제1 잡음 신호를 포함하는 제1 신호를 감지하여 전송하는 제1 감지/전송부;
    상기 운전자의 요골 동맥과 이격된 지점에 장착되어 제2 잡음신호로 이루어진 제2 신호를 감지하여 전송하는 제2 감지/전송부; 및
    상기 제2 신호를 이용하여 상기 제1 신호에서 상기 제1 잡음 신호를 제거하여 유효 맥박 데이터를 추출하고, 상기 유효 맥박 데이터를 저장되어 있는 기준치 데이터와 비교하여 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 졸음운전상태 판단/경보부를 포함하는, 졸음 운전 방지 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기준치 데이터는 운전 초기의 미리 설정된 시간 동안 추출된 유효 맥박 데이터인 것을 특징으로 하는, 졸음 운전 방지 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 졸음운전상태 판단/경보부는
    상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 시간 영역에서 부(-)연산하여 상기 제1 신호로부터 상기 제1 잡음신호를 제거하여 상기 유효 맥박 데이터를 추출하는 유효 맥박 데이터 추출부;
    상기 기준치 데이터가 저장되어 있는 기준치 저장부;
    상기 유효 맥박 데이터를 상기 기준치 데이터와 비교하여 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인지 여부를 판단하는 맥박 데이터 비교/판단부; 및
    상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 경보부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 졸음 운전 방지 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 맥박 데이터 비교/판단부는
    시간 도메인의 유효 맥박 데이터를 주파수 도메인으로 푸리에 변환하는 푸리에 변환부;
    푸리에 변환된 유효 맥박 데이터로부터 저주파수 대역과 고주파수 대역에서의 진폭 평균치를 추출하는 진폭 평균치 추출부;
    상기 저주파수 대역에서의 진폭 평균치와 상기 고주파수 대역에서의 진폭 평균치의 비인 진폭 비를 연산하는 진폭비 연산부; 및
    상기 운전 초기에 추출된 유효 맥박 데이터로부터 획득한 진폭 비와 상기 운전 초기 이후에 추출된 유효 맥박 데이터로부터 획득한 진폭 비와의 차이가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단하는 비교/판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 졸음 운전 방지 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 졸음운전상태 판단/경보부는 상기 운전자가 소지한 모바일 단말에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 졸음 운전 방지 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 졸음운전상태 판단/경보부는 상기 운전자가 소지한 모바일 단말에 설치된 어플리케이션의 실행에 의해 소프트웨어적으로 구현되는 것을 특징으로 하는, 졸음 운전 방지 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 감지/전송부와 상기 졸음운전상태 판단/경보부는 블루투스 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는, 졸음 운전 방지 장치.
  8. 졸음 운전 방지 방법에 있어서,
    운전자의 요골 동맥에 밀착되도록 장착된 제1 감지/전송부를 이용하여 상기 운전자의 맥박 신호와 제1 잡음 신호를 포함하는 제1 신호를 감지하여 전송하는 제1 신호 감지/전송단계;
    상기 운전자의 요골 동맥과 이격된 지점에 장착된 제2 감지/전송부를 이용하여 제2 신호를 감지하여 전송하는 제2 신호 감지/전송단계; 및
    상기 제2 신호를 이용하여 상기 제1 신호에서 상기 제1 잡음 신호를 제거하여 유효 맥박 데이터를 추출하고, 상기 유효 맥박 데이터를 저장되어 있는 기준치 데이터와 비교하여 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 졸음운전상태 판단/경보 단계를 포함하는, 졸음 운전 방지 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 기준치 데이터는 운전 초기의 미리 설정된 시간 동안 추출된 유효 맥박 데이터인 것을 특징으로 하는, 졸음 운전 방지 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 졸음운전상태 판단/경보 단계는
    상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 시간 영역에서 부(-)연산하여 상기 제1 신호로부터 상기 제1 잡음신호를 제거하여 상기 유효 맥박 데이터를 추출하는 유효 맥박 데이터 추출단계;
    상기 유효 맥박 데이터를 상기 기준치 데이터와 비교하여 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인지 여부를 판단하는 맥박 데이터 비교/판단 단계; 및
    상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단된 경우 경보를 출력하는 경보 출력단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 졸음 운전 방지 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 맥박 데이터 비교/판단 단계는
    시간 도메인의 유효 맥박 데이터를 주파수 도메인으로 푸리에 변환하는 푸리에 변환단계;
    푸리에 변환된 유효 맥박 데이터로부터 저주파수 대역과 고주파수 대역에서의 진폭 평균치를 추출하는 진폭 평균치 추출단계;
    상기 저주파수 대역에서의 진폭 평균치와 상기 고주파수 대역에서의 진폭 평균치의 비인 진폭 비를 연산하는 진폭비 연산단계; 및
    상기 운전 초기에 추출된 유효 맥박 데이터로부터 획득한 진폭 비와 상기 운전 초기 이후에 추출된 유효 맥박 데이터로부터 획득한 진폭 비와의 차이가 미리 설정된 임계치를 초과하는 경우 상기 운전자의 상태가 졸음 상태인 것으로 판단하는 비교/판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 졸음 운전 방지 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 졸음운전상태 판단/경보 단계는 상기 운전자가 소지한 모바일 단말에 설치된 어플리케이션의 실행에 의해 소프트웨어적으로 구현되는 것을 특징으로 하는, 졸음 운전 방지 방법.
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