KR20140044214A - 초음파 감도 보상 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 감도 보상 장치 및 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일면에 따른 초음파 감도 보상 장치는, 복수의 초음파 센서; 상기 초음파 센서의 초음파 속도별 이득 보정치를 포함하는 테이블을 저장하는 저장부; 복수 번에 걸쳐, 상기 복수의 초음파 센서 간의 간접 측정을 수행하고, 상기 복수 번의 상기 간접 측정의 결과를 평균하여 초음파 속도를 측정하고, 상기 초음파 속도별 이득 보정치를 참조하여 수신 감도에 관련된 증폭 이득을 결정하는 제어부; 및 상기 복수의 초음파 센서와 각기 연결되어, 상기 증폭 이득으로 수신된 초음파를 증폭하는 복수의 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

초음파 감도 보상 장치 및 방법{Apparatus and Method for Compensation of ultrasonic sensor}
본 발명은 초음파 센서에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 비교적 안정적인 초음파 센서의 성능을 제공할 수 있는 초음파 감도 보상 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 주차 보조 시스템과 같이 장애물과의 거리 측정에 초음파 센서를 이용하는 장치가 차량에 많이 적용되고 있다.
초음파 센서는 온도 변화에 따라 그 특성이 변화하는 문제가 있어, 종래의 초음파 센서를 이용하는 장치는 초음파 센서의 특성 변화 문제로 인해 미경보 또는 오경보 오류가 발생하기 십상이었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 온도에 따른 초음파 센서의 감도 변화를 보상할 수 있는 초음파 감도 보상 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일면에 따른 초음파 감도 보상 장치는, 복수의 초음파 센서; 상기 초음파 센서의 초음파 속도별 이득 보정치를 포함하는 테이블을 저장하는 저장부; 복수 번에 걸쳐, 상기 복수의 초음파 센서 간의 간접 측정을 수행하고, 상기 복수 번의 상기 간접 측정의 결과를 평균하여 초음파 속도를 측정하고, 상기 초음파 속도별 이득 보정치를 참조하여 수신 감도에 관련된 증폭 이득을 결정하는 제어부; 및 상기 복수의 초음파 센서와 각기 연결되어, 상기 증폭 이득으로 수신된 초음파를 증폭하는 복수의 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른 초음파 속도별 이득 보정치를 이용한 초음파 특성 변화 보상 방법은, 복수 번에 걸쳐, 복수의 초음파 센서 간에 간접 측정을 수행하는 단계; 상기 복수 번의 상기 간접 측정의 결과를 평균하여 초음파 속도를 측정하는 단계; 및 상기 초음파 속도별 이득 보정치를 참조하여 상기 복수의 초음파 센서에 각기 수신된 초음파를 각기 증폭하는 복수의 증폭기의 증폭 이득을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 복수의 초음파 센서 간의 간접 측정에 소요되는 시간과 각 초음파 센서의 거리를 이용하여 온도를 예상하고, 예상 온도에 대응하여 초음파의 증폭 이득을 보상함에 따라 초음파 센서의 특성 안정성을 높일 수 있다.
도 1a 및 도 2b의 초음파의 온도에 따른 특성 변화 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 감도 보상 장치를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 감도 보상 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.
통상, 주차 보조 시스템에 적용되는 초음파 센서는 후방 범퍼에 복수 개 장착되며, 초음파를 송신하여 주변 장애물을 감지하는 직접 측정과 복수의 초음파 센서 간에 초음파를 송수신하는 간접 측정을 수행한다. 여기서, 직접 측정은 하나의 초음파 센서에서 초음파를 송수신하여 주변 장애물과의 거리(또는, 송수신 시간)를 감지하는 방법이다. 그리고, 간접 측정은 하나의 초음파 센서에서 초음파를 송신하고 다른 센서에서 초음파를 감지하여 주변 장애물과의 거리(또는, 송수신 시간)를 감지하는 방법이다.
본 발명은 초음파 센서의 간접 측정을 이용하여 온도 변화에 따른 초음파 센서의 감도 변화를 보상할 수 있다.
이하, 도 1a 및 도 1b의 초음파의 온도에 따른 특성 변화 그래프를 참조하여 초음파 특성에 대하여 살펴본다.
통상, 초음파 센서는 차량 범퍼 등에 일정 간격을 두고 고정되므로, 일 초음파 센서로부터 송신되어, 인접 초음파 센서에 의해 수신되는 초음파는 도 1a의 그래프에 나타나는 바와 같이, 온도에 따라 그 속도가 변화하는 특징이 있다.
이때, 도 1a의 초음파의 위치는 하기의 수학식 1과 같은 온도에 따른 음파의 속도 공식에 의해 산출된 것이다. 수학식 1에서 Cair는 음파의 속도이다.
Figure pat00001
구체적으로, 초음파의 속도는 섭씨 25도일 때 약 346.5m/s이므로, 송수신 센서 간의 거리가 50cm라고 가정하면, 도 1의 그래프에서 송수신에 소요되는 시간 t는 약 1.44ms이다. 이때, 초음파의 속도에 대응하는 섭씨 -40도에서 80도까지의 대기 온도를 추정하면 하기의 표 1과 같다.
Figure pat00002
또한, 도 1b와 같이, 초음파는 온도 변화에 따라 수신 감도가 변화하는 특성이 있다. 저온에서는 감도가 증가하고, 고온에서는 수신 감도가 감소하는 특성이 있다.
본 발명은 온도 센서를 구비하지 않고도, 초음파 센서의 온도 변화에 따른 특성 변화를 보상할 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 감도 보상 장치를 도시한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 감도 보상 장치(20)는 제1 초음파 센서(210), 제2 초음파 센서(220), 제1 증폭부(230), 제2 증폭부(240), 제어부(250) 및 저장부(260)를 포함한다. 여기서, 초음파 감도 보상 장치(20)는 주차 보조 시스템이나, 후방 감지 시스템 등에 포함될 수 있으며, 세 개 이상의 초음파 센서를 구비할 수 있으나, 도 2에서는 두 개의 초음파 센서만을 구비한 경우를 예로 들어 설명한다.
제1 초음파 센서(210)는 제어부(250)로부터 전달받은 초음파를 송신하고, 수신된 초음파를 제1 증폭부(230)에 전달한다.
제2 초음파 센서(220)는 제어부(250)로부터 전달받은 초음파를 송신하고, 수신된 초음파를 제2 증폭부(240)에 전달한다.
제1 증폭부(230)는 제1 초음파 센서(210)로부터의 초음파를 제1 증폭 이득으로 증폭하여 제어부(250)에 전달한다.
제2 증폭부(240)는 제2 초음파 센서(220)로부터의 초음파를 제2 증폭 이득으로 증폭하여 제어부(250)에 전달한다. 여기서, 제1 증폭 이득과 제2 증폭 이득은 제어부(250)에 의해 설정되며, 동일한 값일 수 있음은 물론이다.
저장부(260)는 하기의 표 2와 같은 초음파 속도별 이득 보정치를 포함하는 테이블을 저장한다. 여기서, 초음파 속도별 이득 보정치는 초음파의 속도에 따라 수신 신호의 감도가 감소하는 것을 보상하기 위한 것이며, 초음파 센서의 온도에 따른 수신 감도 특성 변화를 고려하여 결정된다.
Figure pat00003
제어부(250)는 복수 번에 걸쳐, 제1 초음파 센서(210)와 제2 초음파 센서(220) 간의 간접 측정을 수행하고, 복수 번의 간접 측정의 결과를 평균하여 초음파의 속도를 측정한다.
구체적으로, 제어부(250)는 복수 번에 걸쳐, 제1 초음파 센서(210)를 통해 초음파를 송신하고, 제2 초음파 센서(220)에 의해 초음파를 수신하여 복수의 송수신 소요 시간을 측정한다. 그리고, 제어부(250)는 제1 초음파 센서(210)와 제2 초음파 센서(220) 간의 거리를 이미 알고 있으므로, 복수의 송수신 소요 시간의 평균과 이미 알고 있는 거리를 이용하여 초음파의 속도를 측정할 수 있다.
이때, 제어부(250)는 제2 초음파 센서(220)를 통해 초음파를 송신하고, 제1 초음파 센서(210)에 의해 초음파를 수신하여 초음파의 속도를 측정할 수도 있음은 물론이다.
상기 표 2를 참조하면, 제어부(250)는 측정된 초음파 속도가 310m/s 미만일 경우, 이전에 설정된 제1 및 제2 증폭 이득에서 각기 -2dB만큼 감소시킨 증폭 이득을 제1 및 제2 증폭 이득을 결정할 수 있다.
또는, 제어부(250)는 측정된 초음파 속도가 370m/s 이상일 경우, 이전에 설정된 제1 및 제2 증폭 이득에서 각기 +2dB만큼 증가시킨 증폭 이득을 제1 및 제2 증폭 이득으로 결정할 수 있다.
한편, 전술한 예에서는 초음파 감도 보상 장치(20)가 두 개의 초음파 센서만을 구비한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 초음파 감도 보상 장치(20)가 세 개 이상의 초음파 센서를 구비한 경우, 각 초음파 센서에 각기 연결된 각 증폭부에 대한 증폭 이득이 각기 결정되도록, 세 개 이상의 초음파 센서 간의 모든 경로에 대해 간접 측정을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 온도 변화에 따른 초음파 센서의 감도 변화를 보상할 수 있어, 온도 변화시에도 초음파 센서를 적용한 장치의 장애물 감지 등의 성능 안정성을 보장할 수 있으며, 오감지 가능성을 줄일 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 초음파 감도 보상 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 감도 보상 방법을 도시한 흐름도이다. 도 3은 초음파 감도 보상 장치가 주차 보조 시스템인 경우의 예이다.
도 3을 참조하면, 주차 보조 시스템은 기어가 D단으로 조작되면(S310의 예), 차량이 기설정된 임계속도 이상의 속도로 주행중인지를 확인한다(S320).
주차 보조 시스템은 가속도가 5m/s 이상인 급가속 상황인지를 확인한다(S330).
주차 보조 시스템은 급가속 상황이 아니면, 복수의 초음파 센서에 의해 복수 횟수(예컨대, 3회) 간접 측정을 수행하고, 송수신 소요 시간을 평균한다(S340).
주차 보조 시스템은 송수신 소요 시간과 이미 알고 있는 복수의 초음파 센서 간의 거리를 이용하여 초음파의 속도를 측정한다(S350).
주차 보조 시스템은 표 2와 같은 기저장된 초음파 속도에 따른 이득 보정치를 참조하여 수신 증폭기의 증폭 이득을 결정한다(S360).
주차 보조 시스템은 수신 증폭기의 증폭 이득을 결정된 증폭 이득에 따라 업데이트하여 설정한다(S370).
이와 같이, 본 발명은 온도에 따른 초음파 센서 속도를 이용하여 간접 측정을 통해 현재의 온도를 예상하고, 예상 온도에 대응하여 초음파의 증폭 이득을 보상함에 따라 초음파 센서의 특성 안정성을 향상시킬 수 있다.
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 (8)

  1. 복수의 초음파 센서;
    상기 초음파 센서의 초음파 속도별 이득 보정치를 포함하는 테이블을 저장하는 저장부;
    복수 번에 걸쳐, 상기 복수의 초음파 센서 간의 간접 측정을 수행하고, 상기 복수 번의 상기 간접 측정의 결과를 평균하여 초음파 속도를 측정하고, 상기 초음파 속도별 이득 보정치를 참조하여 수신 감도에 관련된 증폭 이득을 결정하는 제어부; 및
    상기 복수의 초음파 센서와 각기 연결되어, 상기 증폭 이득으로 수신된 초음파를 증폭하는 복수의 증폭부
    를 포함하는 초음파 감도 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 복수 번에 걸쳐, 상기 복수의 초음파 센서 중 적어도 하나의 센서를 통해 초음파를 송신하고, 상기 적어도 하나의 초음파 센서 이외의 다른 적어도 하나의 초음파 센서에 의해 상기 초음파를 수신하는 상기 간접 측정을 수행하는 것인 초음파 감도 보상 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    이미 알고 있는 상기 적어도 하나의 센서와 상기 다른 적어도 하나의 센서 간의 거리와 상기 복수 번의 초음파 송수신의 소요 시간의 평균을 이용하여 상기 초음파 속도를 측정하는 것인 초음파 감도 보상 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 복수의 증폭부 각각에 대한 증폭 이득이 각기 결정되도록, 상기 복수의 초음파 센서 간의 모든 경로에 대해 간접 측정을 수행하는 것인 초음파 감도 보상 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 초음파 속도별 보정치는,
    상기 복수의 초음파 센서의 온도에 따른 수신 감도의 변화를 고려하여 결정되는 것인 초음파 감도 보상 장치.
  6. 초음파 속도별 이득 보정치를 이용한 초음파 특성 변화 보상 방법으로서,
    복수 번에 걸쳐, 복수의 초음파 센서 간에 간접 측정을 수행하는 단계;
    상기 복수 번의 상기 간접 측정의 결과를 평균하여 초음파 속도를 측정하는 단계;
    상기 초음파 속도별 이득 보정치를 참조하여 상기 복수의 초음파 센서에 각기 수신된 초음파를 각기 증폭하는 복수의 증폭기의 증폭 이득을 조정하는 단계
    를 포함하는 초음파 감도 보상 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 초음파 속도별 보정치는,
    상기 복수의 초음파 센서의 온도에 따른 수신 감도의 변화를 고려하여 결정되는 것인 초음파 감도 보상 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 수행하는 단계는,
    상기 복수의 증폭부 각각에 대한 증폭 이득이 결정되도록, 상기 복수의 초음파 센서 간의 모든 경로에 대해 간접 측정을 수행하는 단계
    를 포함하는 것인 초음파 감도 보상 방법.
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