KR20180039942A - 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법 - Google Patents

초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180039942A
KR20180039942A KR1020160131370A KR20160131370A KR20180039942A KR 20180039942 A KR20180039942 A KR 20180039942A KR 1020160131370 A KR1020160131370 A KR 1020160131370A KR 20160131370 A KR20160131370 A KR 20160131370A KR 20180039942 A KR20180039942 A KR 20180039942A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ultrasonic sensor
distance signal
ultrasonic
echo
ultrasonic wave
Prior art date
Application number
KR1020160131370A
Other languages
English (en)
Inventor
방성훈
Original Assignee
현대오트론 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대오트론 주식회사 filed Critical 현대오트론 주식회사
Priority to KR1020160131370A priority Critical patent/KR20180039942A/ko
Priority to US15/724,143 priority patent/US20180100921A1/en
Priority to DE102017123140.4A priority patent/DE102017123140A1/de
Priority to CN201710935132.7A priority patent/CN107918129A/zh
Publication of KR20180039942A publication Critical patent/KR20180039942A/ko

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08Systems for measuring distance only
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06Systems determining the position data of a target
    • G01S15/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06Systems determining the position data of a target
    • G01S15/46Indirect determination of position data
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/87Combinations of sonar systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/87Combinations of sonar systems
    • G01S15/876Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector
    • G01S15/878Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector wherein transceivers are operated, either sequentially or simultaneously, both in bi-static and in mono-static mode, e.g. cross-echo mode
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06Systems determining the position data of a target
    • G01S15/46Indirect determination of position data
    • G01S2015/465Indirect determination of position data by Trilateration, i.e. two transducers determine separately the distance to a target, whereby with the knowledge of the baseline length, i.e. the distance between the transducers, the position data of the target is determined
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2015/932Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles for parking operations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/93Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S15/931Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2015/937Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details
    • G01S2015/938Sonar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles sensor installation details in the bumper area

Abstract

본 발명은 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법에 관한 것으로서, 송신 모드에서 대상물에 초음파를 송신하고, 수신 모드에서 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 제 1 초음파 센서와, 상기 제 1 초음파 센서의 인근에 설치되고, 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 적어도 하나의 제 2 초음파 센서 및 상기 제 1 초음파 센서에 수신된 상기 반향에 기초하여 출력된 제 1 거리 신호와, 상기 제 1 초음파 센서의 수신 모드 시, 상기 제 2 초음파 센서에 수신된 상기 초음파에 의한 상기 대상물의 반향에 기초하여 출력된 제 2 거리 신호를 이용하여 상기 대상물과의 최단 거리 신호를 산출하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING ULTRASONIC SENSOR}
본 발명은 초음파 센서에 관한 것으로서, 더 상세하게는 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법에 관한 것이다.
최근 자동차 업체들은 차량 안전 관련 기술 개발을 통해 보다 진보한 안전 기술들을 시장에 출시하고 있다. 이 중 대표적인 것은, 운전자지원시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System)으로 주로 주차와 연관되어 사용되고 있다. 특히, 주차 시에 차량과 물체의 거리를 소리로 알려주는 주차 보조 시스템(Parking Assistance System), 자동주차지원시스템(Automatic Parking Assistance System) 등이 많이 사용되고 있는데, 이러한 시스템에서 핵심적인 기술은 초음파 센서를 통하여 차량 주변 물체들의 위치나 차량과의 거리를 측정하는 기술이다.
초음파 센서는 외부 물체와의 거리를 측정하기 위하여 비가청 대역인 20Khz대 이상의 주파수를 가지는 초음파를 송신한 후, 외부 물체로부터 반사되어 나오는 초음파 반향(echo)을 센싱하는 센서이다. 자동차에서는 이러한 초음파 센서에서 센싱된 초음파 반향을 활용하여, 자동차 주변의 물체와의 거리를 측정하고, 경고음, 차량 디스플레이에 표시하는 등 다양한 방식으로 운전자에게 알려주게 된다.
그러나, 종래의 초음파 센서를 활용한 거리 측정 장치는 센싱하는 거리 범위나 정확성에 한계가 있었다. 특히, 종래의 초음파 센서의 센싱 범위나 정확성의 한계를 뛰어넘는 다양한 응용 분야에 대한 수요들이 점차 높아짐에 따라 초음파 센서를 활용한 거리를 측정하는 기존 시스템들의 개선이 절실하게 되었다. 예컨대, 좁은 주차 공간에서 보다 효율적인 주차를 위해 현재보다 더 짧은 거리를 센싱할 수 있어야 하는 등 다양한 이유에서 기존 초음파 센서의 센싱 범위의 확장과 정확성의 향상이 필요하게 되었다.
특허 공개 번호 US2008/0218324[공개일: 2008년 9월 11일]
이러한 종래의 초음파 센서 장치는 한개의 초음파 센서가 초음파를 발생하고, 초음파를 발생한 상기 초음파 센서가 상기 초음파에 대한 대상물의 반향을 수신하였다. 그러나, 상기 대상물이 상기 초음파 센서와 수직 방향으로 정렬해 있지 않은 경우에는 상기 초음파에 대한 대상물의 반향이 상기 초음파 센서를 기준으로 일정한 각도를 가지고 경사지게 수신됨으로써, 여러 번의 초음파 발생 및 수신을 반복한 후 실제 대상물과 차량 간의 거리를 결정할 수 있었으며, 또한, 가로축에 대한 거리는 고려할 수 없어, 차량과 상기 대상물 사이의 최단 거리를 정확히 측정하는데 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 한 개의 초음파 센서가 초음파를 발생하고 다수의 초음파 센서가 대상물에 대한 반향을 수신함으로써, 차량과 상기 대상물 사이의 가장 가까운 거리를 확정하기 위하여 상기 다수의 초음파 센서의 각각의 수신 값을 조합하여 가로축 및 세로축에 대한 거리를 고려함으로써, 상기 차량과 상기 대상물 사이의 실제 거리를 정확하게 계산할 수 있는 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 초음파 센서 장치가 제공된다. 상기 초음파 센서 장치는, 송신 모드에서 대상물에 초음파를 송신하고, 수신 모드에서 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 제 1 초음파 센서; 상기 제 1 초음파 센서의 인근에 설치되고, 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 적어도 하나의 제 2 초음파 센서; 및 상기 제 1 초음파 센서에 수신된 상기 반향에 기초하여 출력된 제 1 거리 신호와, 상기 제 1 초음파 센서의 수신 모드 시, 상기 제 2 초음파 센서에 수신된 상기 초음파에 의한 상기 대상물의 반향에 기초하여 출력된 제 2 거리 신호를 이용하여 상기 대상물과의 최단 거리 신호를 산출하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 초음파 센서 장치에서, 상기 제어부는, 상기 제 1 거리 신호 및 상기 제 2 거리 신호 중 짧은 신호를 상기 대상물과의 최단 거리 신호로 산출할 수 있다.
상기 초음파 센서 장치에서, 상기 제어부는, 상기 제 1 거리 신호 및 상기 제 2 거리 신호를 조합하여, 삼각함수를 이용하여 계산된 값을 상기 대상물과의 최단 거리 신호로 산출할 수 있다.
상기 초음파 센서 장치에서, 상기 제 1 초음파 센서가 상기 송신 모드일 때, 상기 제 2 초음파 센서는 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 수신 모드일 수 있다.
상기 초음파 센서 장치에서, 상기 제 1 초음파 센서 및 상기 제 2 초음파 센서는, 상기 대상물에 대한 2차원 좌표를 생성할 수 있도록, 동일 평면상에 지면과 수평으로 형성될 수 있다.
상기 초음파 센서 장치에서, 상기 제 1 초음파 센서 또는 상기 제 2 초음파 센서의 인근에 설치되고, 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 적어도 하나의 제 n 초음파 센서;를 더 포함할 수 있다.
상기 초음파 센서 장치에서, 상기 제 n 초음파 센서는, 상기 대상물에 대한 3차원 좌표를 형성할 수 있도록, 동일 평면상에 형성 된 상기 제 1 초음파 센서 및 상기 제 2 초음파 센서의 지면으로부터 높이와 다른 높이를 가지고, 상기 제 1 초음파 센서 및 상기 제 2 초음파 센서와 삼각으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 초음파 센서 장치의 센싱 방법이 제공된다. 상기 초음파 센서 장치의 센싱 방법은, 제 1 초음파 센서를 이용하여 대상물에 초음파를 송신하는 송신 단계; 상기 제 1 초음파 센서가 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하여, 제 1 거리 신호를 출력하는 제 1 거리 신호 출력 단계; 상기 제 1 초음파 센서의 인근에 설치된 적어도 하나의 상기 제 2 초음파 센서가 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하여, 제 2 거리 신호를 출력하는 제 2 거리 신호 출력 단계; 및 상기 제 1 거리 신호 및 상기 제 2 거리 신호를 이용하여 상기 대상물과의 최단 거리 신호를 산출하는 최단 거리 신호 산출 단계;를 포함할 수 있다.
상기 초음파 센서 장치의 센싱 방법에서, 상기 최단 거리 신호 산출 단계는, 상기 제 1 거리 신호 및 상기 제 2 거리 신호 중 짧은 신호를 상기 대상물과의 최단 거리 신호로 산출할 수 있다.
상기 초음파 센서 장치의 센싱 방법에서, 상기 최단 거리 신호 산출 단계는, 상기 제 1 거리 신호 및 상기 제 2 거리 신호를 조합하여 삼각함수를 이용하여 계산된 값을 상기 대상물과의 최단 거리 신호로 산출할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 한 개의 초음파 센서가 초음파를 발생하고 다수의 초음파 센서가 대상물에 대한 반향을 수신할 수 있다. 이때, 차량과 상기 대상물 사이의 가장 가까운 거리를 확정할 수 있도록, 상기 다수의 초음파 센서의 각각의 수신 값을 조합하여 가로축 및 세로축에 대한 거리를 고려함으로써, 상기 차량과 상기 대상물 사이의 실제 거리를 정확하게 계산할 수 있다.
또한, 한번의 초음파 발생만으로도 상기 대상물에 대한 가로축 및 세로축에 대한 좌표를 계산할 수 있어 시스템 처리 시간이 짧아지고, 보다 정확하게 상기 대상물의 위치를 결정할 수 있어 차량의 주차 보조 시스템에 유용하게 적용될 수 있는 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 초음파 센서 장치의 제 1 초음파 센서에서 발생하는 신호를 나타내는 그래프이다.
도 3은 도 1의 초음파 센서 장치의 제 2 초음파 센서에서 발생하는 신호를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 장치의 센싱 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 장치를 나타내는 개략도이고, 도 2는 도 1의 초음파 센서 장치의 제 1 초음파 센서(10)에서 발생하는 신호를 나타내는 그래프이고, 도 3은 도 1의 초음파 센서 장치의 제 2 초음파 센서(20)에서 발생하는 신호를 나타내는 그래프이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 장치는, 제 1 초음파 센서(10)와, 제 2 초음파 센서(20) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 초음파 센서(10)는, 송신 모드에서 대상물(T)에 초음파를 송신하고, 수신 모드에서 상기 초음파에 대한 대상물(T)의 반향을 수신할 수 있다.
더욱 구체적으로, 제 1 초음파 센서(10)는 트랜스듀서(transducer)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제 1 초음파 센서(10)는 초음파 구동 장치로부터 수신한 송신 펄스에 따라 상기 트랜스듀서를 진동시켜서 초음파를 송신할 수 있다. 또한, 대상물(T)에서 반사되어 나오는 상기 초음파의 반향(echo)이 다시 상기 트랜스듀서를 진동시키면, 상기 트랜스듀서가 진동을 전기적 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 이때, 상기 초음파의 송수신은 시간적으로 송신 모드 및 수신 모드로 분리되고, 송신 모드 및 수신 모드가 순차적, 반복적으로 이루어질 수 있다.
또한, 제 2 초음파 센서(20)는, 적어도 하나가 제 1 초음파 센서(10)의 인근에 설치되고, 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신할 수 있다. 여기서, 제 2 초음파 센서(20)는 상술한 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 초음파 센서(10)의 구성 요소들과 그 구성 및 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 예컨대, 제 1 초음파 센서(10)가 송신 모드일 때, 제 2 초음파 센서(20)는 상기 초음파에 대한 대상물(T)의 반향을 수신하는 수신 모드일 수 있다. 더욱 구체적으로, 제 1 초음파 센서(10)가 송신 모드 후 수신 모드로 진입할 때까지 제 2 초음파 센서(20)는 계속해서 수신 모드를 유지할 수 있다.
이에 따라, 제 1 초음파 센서(10)가 초음파를 발생하는 송신 모드를 진행한 후, 제 1 초음파 센서(10) 및 제 2 초음파 센서(20)가 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 수신 모드를 동시에 유지함으로써, 한 개의 초음파 센서가 초음파를 발생하고 다수의 초음파 센서가 대상물의 반향을 수신할 수 있다.
이어서, 제 2 초음파 센서(20)가 초음파를 발생하는 송신 모드를 진행한 후, 제 1 초음파 센서(10) 및 제 2 초음파 센서(20)가 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 수신 모드를 동시에 유지하는 방식으로, 제 1 초음파 센서(10)와 제 2 초음파 센서(20)가 송신 모드를 번갈아가면서 반복적으로 진행하고, 상기 송신 모드에서 발생한 상기 초음파에 대한 대상물의 반향을 제 1 초음파 센서(10)와 제 2 초음파 센서(20)가 함께 수신할 수 있다.
또한, 제 1 초음파 센서(10) 및 제 2 초음파 센서(20)는, 대상물(T)에 대한 X축, Y축의 2차원 좌표를 생성할 수 있도록, 동일 평면상에 지면과 수평으로 형성될 수 있다. 예컨대, 제 1 초음파 센서(10) 및 제 2 초음파 센서(20)는, 차량의 후단에 지면과 동일한 높이로 동일 평면상에 지면과 수평으로 형성되어, 상기 차량의 후단을 기준으로 후방에 위치한 대상물(T)에 대한 상대적인 위치를 X축, Y축의 2차원 좌표로 생성할 수 있다.
또한, 제 1 초음파 센서(10) 또는 제 2 초음파 센서(20)의 인근에 설치되고, 상기 초음파에 대한 대상물(T)의 반향을 수신하는 적어도 하나의 제 n 초음파 센서를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 n 초음파 센서는, 대상물(T)에 대한 3차원 좌표를 형성할 수 있도록, 동일 평면상에 형성 된 제 1 초음파 센서(10) 및 제 2 초음파 센서(20)의 지면으로부터 높이와 다른 높이를 가지고, 제 1 초음파 센서(10) 및 상기 제 2 초음파 센서(20)와 삼각으로 배치될 수 있다.
이에 따라, 차량의 후단을 기준으로 후방에 위치한 대상물(T)에 대한 상대적인 위치를 X축, Y축 및 Z축의 3차원 좌표로 생성하여, 상기 차량의 후방에 위치한 대상물(T)의 위치뿐만 아니라 대상물(T)의 높이까지 파악할 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부는, 제 1 초음파 센서(10)에 수신된 상기 반향에 기초하여 출력된 제 1 거리 신호(t2)와, 제 1 초음파 센서(10)의 수신 모드 시, 제 2 초음파 센서(20)에 수신된 초음파에 의한 대상물(T)의 반향에 기초하여 출력된 제 2 거리 신호(t3)를 이용하여 대상물(T)과의 최단 거리 신호를 산출할 수 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 초음파 센서(10)가 초음파를 송신한 시간(t1) 후, 대상물(T)에 대한 반향이 제 1 초음파 센서(10)에 수신될 때 까지의 시간을 제 1 거리 신호(t2)로 출력할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 초음파 센서(10)가 초음파를 송신한 시간(t1) 후, 대상물(T)에 대한 반향이 제 2 초음파 센서(20)에 수신될 때 까지의 시간을 제 2 거리 신호(t3)로 출력할 수 있다.
이때, 상기 제어부는, 제 1 거리 신호(t2) 및 제 2 거리 신호(t3)를 조합하여, 삼각함수를 이용하여 계산된 값을 대상물(T)과의 최단 거리 신호로 산출할 수 있다. 여기서, 삼각함수란, 평면 위에 0을 원점으로 X축 및 Y축을 갖는 좌표계를 그린 후, 좌표계의 좌표를 갖는 점과 원점을 잇는 사건과 그 각도에 따라 사인, 코사인, 탄젠트, 시컨트, 코시컨트, 코탄젠트의 함수 값을 나타낸 것으로 이를 이용하면, 예컨대, 제 1 초음파 센서(10)와 제 2 초음파 센서(20)의 거리를 알고, 제 1 거리 신호(t2) 및 제 2 거리 신호(t3)를 이용하여 대상물(T)의 각도를 아는 경우에는, 대상물(T)과 차량과의 거리를 정확하게 산출할 수 있다.
예컨대, 초음파를 발생하는 제 1 초음파 센서(10)는 ,초음파를 송신한 시간(t1)과 제 1 거리 신호(t2)를 합한 시간 만큼의 비행 시간(ToF)을 수신하고, 제 2 초음파 센서(20)는, 제 1 초음파 센서(10)가 초음파를 송신한 시간(t1)과 제 2 거리 신호(t3)를 합한 시간 만큼의 비행 시간을 수신할 수 있다. 따라서, 상기 제어부는, 한번의 초음파 발생으로 제 1 거리 신호(t2) 및 제 2 거리 신호(t3)의 길이를 측정할 수 있다. 이를 통하여, 대상물(T)과 차량과의 실제 거리를 상술한 삼각함수 기법을 통하여 계산할 수 있다. 또한, 이러한 기법으로 상기 차량기준 대상물(T)의 X축의 위치까지 계산할 수 있어 2차원 좌표 생성이 가능할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 최단 거리 신호를 산출하는 연산을 더욱 간단하게 하기 위하여 삼각함수를 이용하지 않고, 제 1 거리 신호(t2) 및 제 2 거리 신호(t3) 중 짧은 신호를 대상물(T)과의 최단 거리 신호로 산출할 수도 있다.
따라서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 장치는, 한 개의 초음파 센서가 초음파를 발생하고 다수의 초음파 센서가 대상물에 대한 반향을 수신할 수 있다. 이때, 차량과 상기 대상물 사이의 가장 가까운 거리를 확정할 수 있도록, 상기 다수의 초음파 센서의 각각의 수신값을 조합하여 가로축 및 세로축에 대한 거리를 고려함으로써, 상기 차량과 상기 대상물 사이의 실제 거리를 정확하게 계산할 수 있다.
그러므로, 한번의 초음파 발생만으로도 상기 대상물에 대한 가로축 및 세로축에 대한 좌표를 계산할 수 있어 시스템 처리 시간이 짧아지고, 보다 정확하게 상기 대상물의 위치를 결정할 수 있어 차량의 주차 보조 시스템에 유용하게 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 장치의 센싱 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 초음파 센서 장치의 센싱 방법은, 제 1 초음파 센서(10)를 이용하여 대상물(T)에 초음파를 송신하는 송신 단계(S10)와, 상기 제 1 초음파 센서(10)가 상기 초음파에 대한 상기 대상물(T)의 반향을 수신하여, 제 1 거리 신호(t2)를 출력하는 제 1 거리 신호 출력 단계(S20)와, 상기 제 1 초음파 센서(10)의 인근에 설치된 적어도 하나의 상기 제 2 초음파 센서(20)가 상기 초음파에 대한 상기 대상물(T)의 반향을 수신하여, 제 2 거리 신호(t3)를 출력하는 제 2 거리 신호 출력 단계(S30) 및 상기 제 1 거리 신호(t2) 및 상기 제 2 거리 신호(t3)를 이용하여 상기 대상물(T)과의 최단 거리 신호를 산출하는 최단 거리 신호 산출 단계(S40)를 포함할 수 있다.
예컨대, 최단 거리 신호 산출 단계(S40)는, 제 1 거리 신호(t2) 및 제 2 거리 신호(t3)를 조합하여 삼각함수를 이용하여 계산된 값을 대상물(T)과의 최단 거리 신호로 산출할 수 있다. 또한, 최단 거리 신호 산출 단계(S40)는, 제 1 거리 신호(t2) 및 제 2 거리 신호(t3) 중 짧은 신호를 대상물(T)과의 최단 거리 신호로 산출할 수 있다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서 장치의 센싱 방법은, 한 개의 초음파 센서가 초음파를 발생하고 다수의 초음파 센서가 대상물에 대한 반향을 수신할 수 있다. 이때, 차량과 상기 대상물 사이의 가장 가까운 거리를 확정할 수 있도록, 상기 다수의 초음파 센서의 각각의 수신값을 조합하여 가로축 및 세로축에 대한 거리를 고려함으로써, 상기 차량과 상기 대상물 사이의 실제 거리를 정확하게 계산할 수 있다.
그러므로, 한번의 초음파 발생만으로도 상기 대상물에 대한 가로축 및 세로축에 대한 좌표를 계산할 수 있어 시스템 처리 시간이 짧아지고, 보다 정확하게 상기 대상물의 위치를 결정할 수 있어 차량의 주차 보조 시스템에 유용하게 적용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 제 1 초음파 센서
20: 제 2 초음파 센서
T: 대상물
t1: 초음파를 송신한 시간
t2: 제 1 거리 신호
t3: 제 2 거리 신호

Claims (10)

  1. 송신 모드에서 대상물에 초음파를 송신하고, 수신 모드에서 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 제 1 초음파 센서;
    상기 제 1 초음파 센서의 인근에 설치되고, 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 적어도 하나의 제 2 초음파 센서; 및
    상기 제 1 초음파 센서에 수신된 상기 반향에 기초하여 출력된 제 1 거리 신호와, 상기 제 1 초음파 센서의 수신 모드 시, 상기 제 2 초음파 센서에 수신된 상기 초음파에 의한 상기 대상물의 반향에 기초하여 출력된 제 2 거리 신호를 이용하여 상기 대상물과의 최단 거리 신호를 산출하는 제어부;
    를 포함하는, 초음파 센서 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 거리 신호 및 상기 제 2 거리 신호 중 짧은 신호를 상기 대상물과의 최단 거리 신호로 산출하는, 초음파 센서 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 거리 신호 및 상기 제 2 거리 신호를 조합하여, 삼각함수를 이용하여 계산된 값을 상기 대상물과의 최단 거리 신호로 산출하는, 초음파 센서 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 초음파 센서가 상기 송신 모드일 때, 상기 제 2 초음파 센서는 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 수신 모드인, 초음파 센서 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 초음파 센서 및 상기 제 2 초음파 센서는, 상기 대상물에 대한 2차원 좌표를 생성할 수 있도록, 동일 평면상에 지면과 수평으로 형성되는, 초음파 센서 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 초음파 센서 또는 상기 제 2 초음파 센서의 인근에 설치되고, 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하는 적어도 하나의 제 n 초음파 센서;
    를 더 포함하는, 초음파 센서 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 n 초음파 센서는,
    상기 대상물에 대한 3차원 좌표를 형성할 수 있도록, 동일 평면상에 형성 된 상기 제 1 초음파 센서 및 상기 제 2 초음파 센서의 지면으로부터 높이와 다른 높이를 가지고, 상기 제 1 초음파 센서 및 상기 제 2 초음파 센서와 삼각으로 배치되는, 초음파 센서 장치.
  8. 제 1 초음파 센서를 이용하여 대상물에 초음파를 송신하는 송신 단계;
    상기 제 1 초음파 센서가 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하여, 제 1 거리 신호를 출력하는 제 1 거리 신호 출력 단계;
    상기 제 1 초음파 센서의 인근에 설치된 적어도 하나의 상기 제 2 초음파 센서가 상기 초음파에 대한 상기 대상물의 반향을 수신하여, 제 2 거리 신호를 출력하는 제 2 거리 신호 출력 단계; 및
    상기 제 1 거리 신호 및 상기 제 2 거리 신호를 이용하여 상기 대상물과의 최단 거리 신호를 산출하는 최단 거리 신호 산출 단계;
    를 포함하는, 초음파 센서 장치의 센싱 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 최단 거리 신호 산출 단계는,
    상기 제 1 거리 신호 및 상기 제 2 거리 신호 중 짧은 신호를 상기 대상물과의 최단 거리 신호로 산출하는, 초음파 센서 장치의 센싱 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 최단 거리 신호 산출 단계는,
    상기 제 1 거리 신호 및 상기 제 2 거리 신호를 조합하여 삼각함수를 이용하여 계산된 값을 상기 대상물과의 최단 거리 신호로 산출하는, 초음파 센서 장치의 센싱 방법.
KR1020160131370A 2016-10-11 2016-10-11 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법 KR20180039942A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160131370A KR20180039942A (ko) 2016-10-11 2016-10-11 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법
US15/724,143 US20180100921A1 (en) 2016-10-11 2017-10-03 Ultrasonic sensor device and sensing method of ultrasonic sensor device
DE102017123140.4A DE102017123140A1 (de) 2016-10-11 2017-10-05 Ultraschallsensorvorrichtung und Erfassungsverfahren einer Ultraschallsensorvorrichtung
CN201710935132.7A CN107918129A (zh) 2016-10-11 2017-10-10 超声传感器装置和超声传感器装置的感测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160131370A KR20180039942A (ko) 2016-10-11 2016-10-11 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180039942A true KR20180039942A (ko) 2018-04-19

Family

ID=61695771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160131370A KR20180039942A (ko) 2016-10-11 2016-10-11 초음파 센서 장치 및 초음파 센서 장치의 센싱 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180100921A1 (ko)
KR (1) KR20180039942A (ko)
CN (1) CN107918129A (ko)
DE (1) DE102017123140A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10527723B2 (en) * 2016-09-08 2020-01-07 Hyundai Autron Co., Ltd. Apparatus and a method for driving an ultrasonic sensor
KR102356497B1 (ko) * 2020-09-16 2022-02-07 현대모비스 주식회사 센서를 이용한 위치 검출 시스템 및 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111413701B (zh) * 2018-12-18 2022-06-28 驭势科技(北京)有限公司 一种障碍物距离的确定方法、装置、车载设备及存储介质

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5076690A (en) * 1990-05-14 1991-12-31 Spectra-Physics Laserplane, Inc. Computer aided positioning system and method
US5355557A (en) * 1993-05-18 1994-10-18 Amerock Corporation Concealed self-closing hinge with integral hinge pin means
JP2000161915A (ja) * 1998-11-26 2000-06-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 車両用単カメラ立体視システム
US8521411B2 (en) * 2004-06-03 2013-08-27 Making Virtual Solid, L.L.C. En-route navigation display method and apparatus using head-up display
US9373149B2 (en) * 2006-03-17 2016-06-21 Fatdoor, Inc. Autonomous neighborhood vehicle commerce network and community
TW200836953A (en) * 2007-03-07 2008-09-16 shi-xiong Li Uni-directional signal-transmitting and multi-receiving method of detecting obstacle for use in a parking radar and its device
US20100008515A1 (en) * 2008-07-10 2010-01-14 David Robert Fulton Multiple acoustic threat assessment system
KR101608339B1 (ko) * 2009-06-08 2016-04-11 삼성전자주식회사 위치 측정 장치 및 방법, 및 이동체
KR20110012584A (ko) * 2009-07-31 2011-02-09 삼성전자주식회사 초음파 기반 3차원 위치 추정 장치 및 방법
US9104239B2 (en) * 2011-03-09 2015-08-11 Lg Electronics Inc. Display device and method for controlling gesture functions using different depth ranges
JP5298155B2 (ja) * 2011-04-15 2013-09-25 トヨタ自動車株式会社 接近車両検出装置及び接近車両検出方法
JP2016080641A (ja) * 2014-10-22 2016-05-16 株式会社デンソー 物体検知装置
KR20160131370A (ko) 2015-05-07 2016-11-16 동선희 이종의 금속용접을 통한 판금 부품 제작방법.
JP6211157B1 (ja) * 2016-09-01 2017-10-11 三菱電機株式会社 キャリブレーション装置およびキャリブレーション方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10527723B2 (en) * 2016-09-08 2020-01-07 Hyundai Autron Co., Ltd. Apparatus and a method for driving an ultrasonic sensor
KR102356497B1 (ko) * 2020-09-16 2022-02-07 현대모비스 주식회사 센서를 이용한 위치 검출 시스템 및 방법
US11709264B2 (en) 2020-09-16 2023-07-25 Hyundai Mobis Co., Ltd. Position detection system and method using sensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017123140A1 (de) 2018-04-12
US20180100921A1 (en) 2018-04-12
CN107918129A (zh) 2018-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9507023B2 (en) Obstacle detection device for vehicle and obstacle detection system for vehicle
US6289282B1 (en) Method of determining the distance between and object and a device of varying location
CN105549021B (zh) 对象检测装置
US8942065B2 (en) Method and device for determining the position of an object in relation to a vehicle, in particular a motor vehicle, for use in a driver assistance system of the vehicle
US10175354B2 (en) Object detection apparatus
JP6404679B2 (ja) 物体検知装置
US10006999B2 (en) Driver assistance system for detecting an object in the surroundings of a vehicle
US20140029385A1 (en) Method for operating a surroundings detection system of a vehicle having at least two transceiver units and surroundings detection system
JPWO2016103464A1 (ja) 障害物検知装置及び障害物検知方法
KR101819967B1 (ko) 차량의 물체 감지방법
US20180100921A1 (en) Ultrasonic sensor device and sensing method of ultrasonic sensor device
JP2016080649A (ja) 物体検知装置
JP6469357B2 (ja) 水中探知装置、水中探知方法、および水中探知プログラム
JP2017142171A (ja) 物体検知装置
JP5625771B2 (ja) 水中目標物検出装置、該検出装置に用いられる目標物検出方法及び目標物検出プログラム
CN112285728A (zh) 光检测和测距传感器设备及其控制方法
WO2017141757A1 (ja) 物体検知システム
JP6311230B2 (ja) 目標物検出装置、目標物検出方法、プログラム及び記録媒体
KR20200076967A (ko) 초음파 센서 장치와 초음파 센서 제어 장치 및 방법
US20180003817A1 (en) Ultrasonic location system
US20230264710A1 (en) Method for Determining a Speed of an Object Using an Ultrasonic Pulse
KR101870821B1 (ko) 차량 외부 물체 감지 장치 및 방법
CN113970747A (zh) 用超声传感器系统检测周围物体的方法和装置及超声传感器系统
CN117480406A (zh) 物体检测系统以及物体检测装置
JPWO2019160102A1 (ja) 測定装置、測定方法、測定プログラム、測定プログラムを記録した記録媒体および車両制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment