KR20150012482A - 반향음을 이용한 차량 침입 감지 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반향음을 이용한 차량 침입 감지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 반향음의 크기 변화를 감지함으로써 차량 침입을 감지하고, 차량 침입이 감지되었을 때, 그 사실을 경보 하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 차량 도어 및 윈도우의 열림/잠금 상태를 인지하고, 상기 도어 및 윈도우의 열림/잠금 상태 전환을 감지하는 BCM(Body Control Module), 차량 도어 및 윈도우를 잠금 상태로 전환하면, 일정 주파수 대역의 소리를 발생시키는 음향 발생기, 음향 발생기에서 내보낸 소리의 반향음을 수신하는 마이크로폰, 마이크로폰으로부터 획득한 반향음의 크기에 따라, 경보장치를 동작 시키는 ECU (Electronic Control Unit), 신호처리 ECU에 의해 작동되고, 텔레매틱스 장치 및 상기 차량의 침입을 알리는 경적 및 램프신호로 구성되는 경보장치를 포함한다.

Description

반향음을 이용한 차량 침입 감지 시스템 및 그 방법 {Vehicle Intrusion Detection System and the method through Reverberation}

본 발명은 반향음을 이용한 차량 침입 감지 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 반향음의 크기 변화를 통해 차량 침입을 감지하고, 차량 침입이 감지되었을 때, 그 사실을 경보 하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

최근, 차량에는 이동 수단의 기능을 넘어 사용자에게 보다 안정적이고 편안한 주행 상태를 제공하기 위한 다양한 기능이 추가되고 있다.

구체적으로, 차량의 핵심 구동 요소인 엔진 및 변속기에 대한 전자적 제어를 포함한 각종 구성 요소의 전자화가 진행되어, 차량에 다양한 고가의 전자 제어 장치를 장착하면 편리하게 차량의 각종 기능을 제어할 수 있도록 진화하고 있다.

이에 따라, 차량 실내에 장착된 고가의 전자 부품 도난 위험성이 점차 증대되어, 차량에 장착된 전자 부품 도난을 방지하기 위한 차량 무단 침입 감지 기술에 대한 관심이 증가하는 추세이고, 이러한 기술은 실용신안 공개공보 제 2003-626240호 등에 개시되어 차량에 장착된 각종 부품의 도난을 방지하는 장치 및 방법에 관한 정보를 제공하고 있다.

종래 기술에 따른 차량 침입 경보 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 차량 실내에 초음파 센서 등을 배치하여 차량으로의 무단 침입을 감지하여 동작한다.

구체적으로, 초음파 센서에 의한 차량 침입 감지 방법은 경보를 가동시킨 상태에서 차량 안에서 전송된 음파 등의 반사파를 이용해 차량으로 침입한 사람을 탐지하는 장치이다.

이러한 침입 탐지 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 일정 시간 동안 감지된 초음파 출력이 레벨1에 도달하거나, 초과한 후의 반사파의 출력 레벨이 일정 시간 내에 레벨1 보다 높은 레벨2에 도달하면 이를 무단 침입으로 판단하여 주위에 알리는 방법이다.

이러한 종래 기술은 RF(Radio Frequency) 혹은 초음파 (Ultrasonic Wave)를 사용하여 반향 신호 크기가 커지는 것을 감지하여 침입 여부를 판단하는데, 높은 주파수 때문에 짧은 시간 내에 신호 크기 변화량을 감지하기 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 초음파 센서는 지속적으로 감지 대기 상태를 유지하기 위해 배터리를 과도하게 방전시킨다는 문제점이 있다.

아울러 초음파 센서는 외부의 단순 충격에 의해 차량 내에서 감지되는 신호 변화를 차량 실내 침입으로 오감지하는 경우가 자주 발생한다.

이를 방지하기 위해, 종래의 초음파 센서에서 일정 수신 레벨 범위를 벗어나는 신호를 노이즈로 보고 그것을 제거할 수 있는데, 그 경우 일정 수신 레벨 범위를 제거한 수신 감도를 일정 크기 이상으로 유지해야 하므로 배터리 소모를 더욱 증가시키는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 본 발명의 차량 침입 감지 시스템은, 침입자에 의해 차량 창문의 파손 혹은 부적절한 방법으로 도어락(Door lock)을 해제하여 차량을 도난 하거나 차량 내의 귀중품을 도둑질하는 행위를 도어 개방으로 인한 반향음 크기 변화를 통해 감지함으로써, 이를 차량 주변 혹은 차량 주인에게 알려 차량 도난 및 차량에 설치된 고가 부품의 도난을 방지하는 시스템 및 그 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 본 발명의 일면에 따르면, 차량 도어 및 윈도우의 열림/잠금 상태를 인지하고, 상기 도어 및 윈도우의 열림/잠금 상태 전환을 감지하는 BCM(Body Control Module), 차량 도어 및 윈도우를 잠금 상태로 전환하면, 일정 주파수 대역의 소리를 발생시키는 음향 발생기, 음향 발생기에서 내보낸 소리의 반향음을 수신하는 마이크로폰, 마이크로폰으로부터 획득한 반향음의 크기에 따라, 경보장치를 동작 시키는 ECU (Electronic Control Unit), 신호처리 ECU에 의해 작동되고, 텔레매틱스 장치 및 상기 차량의 침입을 알리는 경적 및 램프신호로 구성되는 경보장치를 포함한다.

본 발명의 신호처리 ECU는 마이크로폰으로부터 획득한 반향음 신호의 크기를 비교하는 반향음 처리부 및 반향음 처리부로부터 획득한 크기 비교 데이터를 기초로 경보 장치를 동작 시킬 반향음 크기의 임계값을 설정하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 제어부는 설정된 반향음 크기의 임계값 보다 반향음 처리부로부터 획득한 반향음의 크기가 작을 경우 경보 장치를 작동 시킨다.

본 발명의 음향 발생기는 250Hz이하의 소리를 발생시킨다.

본 발명은 본 발명의 또 다른 일면에 따르면, 차량 도어 및 윈도우의 잠금 상태인 경우, 차량 내부로 일정 주파수대의 소리를 발생시키는 단계, 발생된 일정 주파수대 소리의 반향음 크기를 검출하는 단계, 검출된 반향음의 크기가 기 설정된 임계값보다 작으면 경보장치를 작동시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 차량 내부로 발생되는 일정 주파수대역의 소리는 차량의 윈도우 흡음률을 고려하여, 윈도우에 가장 적게 흡수되는 주파수대역의 소리를 발생시키는 것이다.

본 발명에 따르면, 차량으로의 무단 침입을 반향음의 크기 변화를 통해 감지하고 이를 주변, 혹은 차량의 주인에게 알림으로써, 차량 파손, 차량 도난 및 차량 내 귀중품의 도난을 방지 할 수 있다.

아울러, 반향음을 이용한 차량 침입 감지 시스템을 통해 차량 침입 감지 정확도를 향상 시킬 수 있다.

도 1a는 종래기술의 시간에 따른 반사파의 출력변화를 나타낸 그래프.
도 1b는 종래기술에 따른 자동차 침입 경보 장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 반향음의 진행 형태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반향음의 주파수에 따른 크기를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템 블록도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 동작 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 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 반향음을 이용한 차량 침입 감지 시스템 및 그 방법 에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 반사음향이 저주파인 특성을 이용하여 저주파 음향 크기를 통해 차량으로의 무단 침입을 감지하는 장치이다.

가청 주파수의 파장은 수m 에서 최소 10cm에 달하기 때문에 자동차 유리와 같은 소재에서는 소리 흡음률이 낮아 대부분의 음향이 반사된다.

반사된 음향의 주파수는 음향발생기에 의해 발생된 소리의 주파수보다 낮은주파수 대역을 가지게 되는데, 이러한 소리 반사 특성을 이용해 저주파 반향음의 크기를 측정 한 후, 이 반향음의 크기가 기 설정된 임계값 보다 작으면 경보장치를 동작시켜 차량으로의 무단 침입을 방지하게 된다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른, 차량의 도어 및 윈도우의 잠금 상태인 경우 반향음 진행 형태를 나타낸 도면이다.

차량의 도어 및 윈도우가 완전히 닫혀 있을 때, 음향 발생기로 250Hz 이하 저주파수 대역의 소리를 발생시킨 후 음향 주파수별 진폭의 크기를 측정하면, 반향음의 주파수는 발생 주파수 보다 더 낮아지게 되므로 저주파 대역의 음향의 크기가 일정 이상으로 나타난다.

음향 발생기에서 제공하는 소리의 주파수는 차량 유리의 흡음률을 고려하여, 일반적으로 흡음률이 가장 낮은 250Hz의 소리를 발생시킨다.

만약 도 2b에서 보는 바와 같이, 차량 유리가 파손되거나 도어가 개방되면 밀폐 공간으로서의 특징이 사라지기 때문에, 음향발생기로 발생시킨 소리의 반사가 잘 일어나지 않아, 저주파 반사음향의 크기가 작아지게 된다.

측정된 저주파 반사 음향의 크기가 기 설정된 임계값 이하이면, 차량의 윈도우가 깨지거나 도어가 무단으로 잠금 해제 되어 저주파 음향의 진폭이 감소되었다고 판단하고, 경보장치를 동작 시킨다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 반향음 주파수에 대한 진폭의 크기를 나타낸 그래프로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 주파수가 500Hz 이하인 저주파 반향음의 크기가 기 설정된 저주파 크기의 임계값 (예컨대, 150 Amplitude) 보다 작아지면 경보 장치를 동작 시킨다.

본 발명에 따른 일실시예에서는 250Hz에서 차량 유리의 흡음률이 가장 낮다고 가정하여 음향 발생기로 저주파 소리를 발생시키고, 경보장치를 동작시키는 저주파 진폭의 임계값은 150(Amplitude)로 설정하였지만, 차종에 따른 유리의 흡음률과 음향발생기 및 마이크로폰의 사양을 고려하여 경보장치를 동작시키는 저주파 음향 크기의 임계값과 음향발생기에서 발생시키는 소리의 주파수대역 등이 조정될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 시스템 블록도이다.

본 발명은 저주파 음향의 크기가 기 설정된 임계값 보다 작을 경우 경보장치를 작동시키는 것으로서 도 4에 도시된 바와 같이, 저주파 음향을 처리하는 ECU(Electric Control Unit)(420) 및 차량 무단 침입을 주변 혹은 차주에게 알리는 경보장치(430) 등으로 구성된다.

ECU(Electric Control Unit)(420)는 저주파 반향음의 크기 변화를 감지하여 경보장치(430)를 동작시키며, 이를 위해 차량 도어 및 윈도우의 열림/잠금 상태와, 상태 전환이 정상적으로 이루어 졌는지를 인지하는 BCM(Body Control Module)(411), 차량 도어 및 윈도우가 정상적으로 잠기면, 차량 윈도우의 흡음률이 가장 낮은 일정 주파수대의 소리를 발생시키는 음향 발생기(412), 상기 음향 발생기(412)에서 내보낸 소리의 반향음을 수신하여 ECU(420)에 전달하는 마이크로폰(413)으로부터 신호 데이터를 입력 받는다.

일반적으로 BCM(411)은, 차량에 분리되어 있는 ECU들을 하나로 통합하여 차량 전체를 제어하는 역할 및 차량에 장착된 경고 장치가 제대로 동작하는지 운전자에게 알리는 기능을 수행한다.

차량에 장착된 경고장치로는 크게 차량 자체의 문제에 대한 경고를 나타내는 BCM(Body Control Module) 장치와 차량의 전진 또는 후진 시 장애물 근접 경고를 위한 PAS(Parking Aids System), 차량 도어 열림 경고(Door Open Warning), 좌석 벨트 착용 경고(seatbelt warning), 전조등 및 차량의 키 경고(Illumination, Key Remind Warning), 과속 경고(Over Speed Warning) 장치 등이 있다.

음향 발생기(412)는 본 발명에서, 차량이 정상적인 잠금 상태로 전환되었을 경우, 정상적인 잠금 상태가 유지되는지 확인하기 위한 반향음을 측정하기 위해 차량 유리의 흡음률이 가장 낮은 주파수대의 소리를 발생시키는 장치이다.

마이크로폰(413)은 소리의 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 장치로서, 음파를 그 진동에 따라 전류로 변환하는 장치이다.

본 발명에 따른 일실시예에서 마이크로폰(413)은 음향 발생기(412)에서 출력한 소리의 반향음을 수신 받아 그 진동에 따른 전기 신호를 발생시키는 장치로, 음향 발생기(412)에서 보낸 음향의 반향음을 수신하여 ECU(420)에 전달하는 역할을 한다.

ECU(420)는 마이크로폰에서 보낸 반향음을 수신하여 수신된 음향신호를 디지털화 한 후 신호의 크기를 비교하는 반향음 처리부(421) 및 반향음의 크기가 임계점 보다 작을 경우 경보장치를 동작 시키는 제어부(422)를 포함한다.

ECU에 의해 제어되는 경보장치(430)는 텔레매틱스 장치, 차량의 침입을 알리는 각종 경적 및 램프신호등으로 구성 가능하다.

본 발명에서 경보 장치(430)를 제어하는 신호처리 ECU(420)는 차량이 정상적인 잠금 상태로 변할 경우 감시 장치를 작동시키며 수신된 반향음의 신호를 디지털화하여 신호의 크기를 비교하고, 감지한 신호의 크기가 임계값 이하로 내려갈 경우 경보장치를 작동시켜 차량으로의 침입을 감지한다.

경보장치(430)는 제어부(422)로부터 동작 신호를 수신하면 텔레매틱스 장치 또는 각종 경적 및 램프신호를 통해 차량으로의 무단 침입사실을 주위 또는 차량 주인에게 알린다.

텔레매틱스는 차량과 무선통신이 결합된 차량 무선인터넷 서비스로서, 운전자가 무선 네트워크를 통해 차량을 원격 진단하고, 교통 및 생활 정보, 긴급구난 등 각종 정보를 이용할 수 있는 기술이다.

본 발명에 따른 일실시예에서는, 차량으로의 무단 침입이 감지될 경우, 텔레매틱스를 활용하여, 이를 차량 주인의 스마트폰 및 스마트 키 등으로 전송하거나, 무단 차량 침입이 감지될 경우 곧바로 차량 멀티미디어 기기를 통해 바로 도난신고 접수 등을 함으로써, 차량 무단 침입에 대해 신속하게 대처하여 피해를 최소화 하도록 한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 차량 침입 감지 시스템 동작 흐름도이다.

차량으로의 무단 침입 감지를 위해 먼저, 차량의 도어 및 윈도우가 정상적으로 잠겼는지 확인하고(S510), 차량 도어 및 윈도우의 정상적인 잠김이 확인되면, 차량의 도어 및 윈도우가 완전히 잠겨 차량 실내가 완전히 밀폐된 공간이 되었는지 판단한다(S520)

차량의 도어 및 윈도우가 완전히 잠긴 상태일 경우, 차량 유리의 흡음률을 고려하여, 흡음률이 가장 낮은 영역의 주파수를 가지는 소리를 발생 시킨다(S530).

반향음은 발생시킨 음원의 주파수보다 더 작은 주파수를 가지게 되는 것을 고려하여, 차량 내에 저주파 반향음의 크기를 측정하여, 저주파 반향음의 크기가 기 설정된 임계값(X) 이상인지 확인한다(S540).

저주파 반향음의 크기가 임계값 이하이면, 차량으로의 무단 침입이 있었다고 판단하고 이를 경보장치를 동작시켜 알린다(S541).

차량의 윈도우가 파손되거나 도어가 열려 차량 실내가 완전히 밀폐된 공간의 특성을 잃어버리면 저주파 반향음의 진폭 크기가 임계값 보다 작게 측정되기 때문에 이를 차량으로의 무단 침입이 일어난 것과 같은 신호로 감지하는 것이다.

저주파 반향음의 크기가 임계값 이상이면, 차량의 도어 및 윈도우가 완전히 잠겨 차량 내부가 밀폐된 공간의 특성을 유지하고 있는 것으로, 차량으로의 무단 침입이 일어나지 않은 것으로 판단한다.

저주파 반향음의 크기가 임계값 이상이면, 차량의 도어 및 윈도우가 정상적으로 잠금 해제 되었는지의 여부를 판단하고(S550), 정상적으로 잠금 해제 되면, 차량 침입 감지 시스템의 동작을 종료한다(S560).

이로써 본 발명은 저주파 음향 크기 측정을 통해 차량으로의 무단 침입을 정확하게 판단하여 무단침입에 대해 신속하게 대처하게 하여 차량내부에 장착된 고가 장치 및 차량 내부 물품의 도난 피해를 최소화 하도록 한다.

이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명의 장치 및 방법은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (6)

1. 차량 도어 및 윈도우의 열림/잠금 상태를 인지하고, 상기 도어 및 윈도우의 열림/잠금 상태 전환을 감지하는 BCM(Body Control Module);
   상기 차량 도어 및 윈도우를 잠금 상태로 전환하면, 일정 주파수 대역의 소리를 발생시키는 음향 발생기;
   상기 음향 발생기에서 내보낸 소리의 반향음을 수신하는 마이크로폰;
   상기 마이크로폰으로부터 획득한 반향음의 크기에 따라, 경보장치를 동작 시키는 ECU (Electronic Control Unit);
   상기 신호처리 ECU에 의해 작동되고, 텔레매틱스 장치 및 상기 차량의 침입
   을 알리는 경적 및 램프신호로 구성되는 경보장치; 를 포함하는 차량 침입 감지 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 신호처리 ECU는
   상기 마이크로폰으로부터 획득한 반향음 신호의 크기를 비교하는 반향음 처리부; 및
   상기 반향음 처리부로부터 획득한 신호 크기 비교 데이터를 기초로 상기 경보 장치를 동작 시킬 반향음 크기의 임계값을 설정하는 제어부; 를 포함하는 것
   인 차량 침입 감지 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 설정된 반향음 크기의 임계값 보다 상기 반향음 처리부로부터 획득한 반향음의 크기가 작을 경우 상기 경보 장치를 작동시키는 것
   인 차량 침입 감지 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 음향 발생기는
   250Hz이하의 소리를 발생시키는 것인 차량 침입 감지 시스템.
   
5. 상기 차량 도어 및 윈도우의 잠금 상태인 경우, 상기 차량 내부로 일정 주파수대의 소리를 발생시키는 단계;
   상기 발생된 일정 주파수대 소리의 반향음 크기를 검출하는 단계;
   상기 검출된 반향음의 크기가 기 설정된 임계값보다 작으면 경보장치를 작동시키는 단계; 를 포함하는 차량 침입 감지 방법.
   
6. 제 4항에 있어서, 상기 차량 내부로 발생되는 일정 주파수대역의 소리는
   상기 차량의 윈도우 흡음률을 고려하여, 상기 윈도우에 가장 적게 흡수되는 주파수대역의 소리를 발생시키는 것
   인 차량 침입 감지 방법.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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