KR20180061462A - 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 장치 및 방법 - Google Patents

자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 운전자의 신체에 착용되어 운전자의 맥박과 가속도를 측정하고 출력하는 생체 정보 측정기, 자동차에 구비되어 자동차의 주행 관련 데이터를 수집하는 자동차용 정보 수집기, 상기 생체 정보 측정기와 자동차용 정보 수집기로부터 출력되는 신호를 기준으로 하여 운전자의 심정지 또는 졸음상태를 판단하고, 그에 따라 심정지 또는 졸음 운전시 자동차를 자동 주행 모드로 변경하여 갓길로 주차 또는 정차하고 긴급구호조치가 필요한 상황에서는 자동차의 GPS정보를 이용하여 긴급 구조 요청 신호를 전송하는 제어부를 포함하여 구성되는 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 장치 및 방법으로, 운전자 생체 이상으로 인한 안전 사고를 방지하면서 긴급 구조가 가능하도록 한 것이다.

Description

자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 장치 및 방법{CAR CONTROL SYSTEM AND METHOD WITH DRIVER'S BIO-SIGNAL AND IVI}
본 발명은 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전자 생체신호를 기준으로 자동차 주행을 제어하여, 졸음, 심장마비 등 운전자 신체 이상으로 인한 안전사고를 방지하는 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 카메라의 성능향상, 각종 센서기술 발달, 정밀 디지털 지도 제공 및 정보분석 및 처리를 위한 통신 및 프로세서 기술 향상 등에 의하여 자동차 주행 성능이 대폭 향상되고 있으며, 이러한 주행 성능 개발의 일환으로 최근에는 운전자가 자동차를 조작하지 않아도 스스로 주행하는 자율주행자동차 등이 개발되어 상용화되고 있다.
이러한 자율주행자동차에 요구되는 기능으로는, 주행차선의 전방에서 동일한 방향으로 주행 중인 자동차를 감지하여 전방 자동차와의 충돌 회피를 목적으로 운전자에게 시각적, 청각적, 촉각적으로 경고하는 전방충돌 경고(Forward Collision Warning), 초음파 센서를 이용하여 사방 근거리의 물체를 감지하고 경고하는 근거리 물체 경고(Ultrasonic Warning System), 차선 변경 시 접근 자동차 유무를 경고하는 차선변경 경고(Side Obstacle Warning System), 핸들조작 및 자동차운행 상태 등에서 변동을 파악하여 음성이나 향기, 진동 등으로 경고하는 졸음운전 방지(Drowsiness Warning System), 주행하고 있는 차로를 운전자의 의도와 무관하게 벗어나 표류하는 것을 방지하기 위해 운전자에게 시각적, 청각적, 촉각적으로 경고하는 차선이탈 경고(Lane Departure Warning)등의 주행관련 기능들이 요구된다.
한편, 신체에 착용하여 언제든 휴대가능하면서, 착용자의 생체정보(맥박, 심전도 등)를 측정하고, 이 데이터를 스마트기기 또는 원격지의 데이터베이스로 전송하여 분석처리하는 생체 정보 측정 장치들이 개발되어 상용화되고 있다.
그러나, 이러한 생체 정보 측정장치와 자동차 주행 성능 개선을 위한 장치를 연계하여 주행 중 운전자의 생체 정보에 따라 자동차 주행 성능을 개선시키기 위한 장치의 개발은 이루어지지 않고 있는 실정이다.
공개특허 10-2016-0126660
따라서 본 발명의 목적은, 생체 정보 측정장치와 자동차 주행 성능 개선을 위한 장치를 연계하여 주행 중 운전자의 생체 정보에 따라 자동차 주행 성능을 개선시키고, 안전사고를 방지하며, 운전자 긴급 구호가 가능하도록 하는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 운전자의 신체에 착용되어 운전자의 맥박과 가속도를 측정하고 출력하는 생체 정보 측정기, 자동차에 구비되어 자동차의 주행 관련 데이터를 수집하는 자동차용 정보 수집기, 상기 생체 정보 측정기와 자동차용 정보 수집기로부터 출력되는 신호를 기준으로 하여 운전자의 심정지 또는 졸음상태를 판단하고, 그에 따라 심정지 또는 졸음 운전시 자동차를 자동 주행 모드로 변경하여 갓길로 주차 또는 정차하고 긴급구호조치가 필요한 상황에서는 자동차의 GPS정보를 이용하여 긴급 구조 요청 신호를 전송하는 제어부를 포함하여 구성되는 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 장치 및 방법으로, 운전자 생체 이상으로 인한 안전 사고를 방지하면서 긴급 구조가 가능하도록 한 것이다.
한편, 상기 제어부는 위험 상태로 판단될 경우 자율 주행모드로 전환하기 전에 사용자에게 생체 신호 측정기를 통한 진동, 알림음 중 선택된 방법으로 경고한 후, 생체 신호 측정기 또는 자동차 내부에 구비된 사용자 인터페이스를 통해서 위험 상환 인식하고 정상주행할 수 있음을 알리는 신호 입력이 없거나 자율 주행 모드 변경 요청이 있는 경우에만 자율 주행 모드로 변경하면서 긴급 구호요청 신호를 전송한다.
상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 운전자가 졸음운전을 하거나, 심장마비 등 자동차를 조작할 수 없는 상황이 발생할 경우 자동차를 자율 주행 모드로 즉시 변경하여 갓길에 주차 또는 정차시키므로, 졸음운전 또는 심장마비에 의한 사고를 방지하고 운전자 및 제 3자의 안전을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 운전자가 심장마비로 인한 위급상황에 처한 경우 자동으로 정확한 위치로 구조요청신호를 전송할 수 있어서 인명구조 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 장치 구성을 나타내는 도면
도 2는 사용자 인터페이스 실시예를 나타내는 도면
도 3은 본 발명에 따른 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 방법을 나타내는 도면
도 4 및 도 5는 운전자 생체 신호의 예 및 설정 예를 나타내는 도면
이하 본 발명의 실시 예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 장치를 나타내는 도면으로, 운전자의 신체에 착용되어 운전자의 맥박과 가속도를 측정하고 출력하는 생체 정보 측정기(10), 자동차에 장착되어 자동차의 주행 관련 데이터를 수집하는 자동차용 정보 수집기(20), 상기 생체 정보 측정기(10)와 자동차용 정보 수집기(20)로부터 출력되는 신호를 기준으로 운전자의 심장마비, 졸음운전을 포함하는 위험상황을 판단하고, 위험 상황 감지시 자동차를 자동 주행 모드로 변경하여 갓길로 주차 또는 정차하고 긴급구호조치가 필요한 위험상황에서는 자동차의 GPS정보를 이용하여 긴급 구조 요청 신호를 전송하는 제어부(30)를 포함하여 구성된다.
상기에서 생체 정보 측정기(10)의 일 예로는 사용자의 손목에 밴드를 이용해서 착용하여 맥박과 가속도를 측정하고 그에 해당하는 신호를 블루투스 등 근거리 무선 통신을 통하여 전송한다.
이때, 가속도는 가속도 센서에 의하여 사용자 손목의 움직임 속도를 측정하여 사용자의 현재 동작 모드를 판단하고, 맥박은 GREEN LED(파장 525nm)를 사용하여 측정한다.
그리고, 상기 생체 정보 측정기(10)에는 제어부로부터 전송된 신호에 따라 사용자에게 경고하는 알림부가 더 구비되어 졸음운전 등의 경우 운전자가 자각할 수 있도록 하는데, 상기 알림부는 음향, 진동 등 공지의 경고를 위한 수단 중 하나 이상을 사용한다.
또 상기 생체 정보 측정기(10)는 사용자가 동작모드를 선택하고 현재 운전자의 생체 신호 정보 및 시간 등의 정보를 확인할 수 있도록 하며, 위급상황발생시 운전자가 자동차의 구동모드를 선택할 수 있도록 하는 메뉴를 제공하는 사용자 인터페이스가 구비되고 통상 이러한 사용자 인터페이스는 LCD를 사용하는데, 그 예로는 도 2에 나타내는 바와 같이 운전자가 졸음운전 등 위급 상황 발생으로 인한 알림부 구동을 인지하고 자동차를 자율주행모드로 갓길에 주차할 것인지(갓길 주차 버튼), 알림부 구동을 인지한 후 알림부 구동을 수동으로 해제할 것인지(주의 해제 버튼), 해당 장치를 초기화 시킬지(초기화 버튼) 등을 선택할 수 있는 메뉴를 제공한다.
아울러, 상기 생체 정보 측정기에서 측정된 생체 정보는 실시간으로 계속해서 또는 기 설정된 시간 간격으로 제어부로 전송되는데, 운전중 안전사고를 방지하기 위하여 시간을 설정하더라도 가급적 그 간격이 수분을 넘지 않도록 한다.
그리고, 상기 자동차용 정보 수집기(20)는 자동차에 설치되어 자동차의 조향정보, 브레이크 구동정보 등의 자동차 정보를 전달받는 기존의 IVI(In-Vehicle Infortainment)시스템을 사용한다.
이러한 자동차용 정보 수집기(20)를 통해서 수집되는 데이터로는 현재 위치를 기준으로 네비게이션 등을 수행하기 위한 GPS정보, 브레이크 구동 정보, 자동차의 조향정보 등 자동차 주행과 관련한 각종 정보이다.
상기 제어부(30)는 자동차 내부에 구비된 생체 정보 측정기(10) 및 자동차용 정보 수집기(20) 등과 통신하기 위한 근거리 통신모듈, 각종 데이터를 원거리의 서버(40)로 전송하기 위한 원거리 통신 모듈(예를 들면 LTE통신모듈 등), 자동차 및 운전자 정보가 기록되고 본 발명 실행을 위한 각종 데이터와 프로그램이 기록된 메모리를 포함하여 구성되며, 상기 제어부(30)는 상기 IVI시스템에 함께 구비되거나 별도로 구비될 수 있는 것으로, 제어부 구성은 당업자에게는 자명한 것으로 그 도시는 생략한다.
그리고, 상기 서버(40)는 운전자의 생체정보를 기록하여 이후 해당 운전자의 건강상태 파악을 위한 자료로 사용하고, 기타 운전자의 생체 정보를 빅데이터로 사용하기 위한 것이다.
한편, 상기 제어부(30)는 운전자의 생체 정보를 판단하여 긴급 구조상황이 발생될 경우 기 설정된 병원이나 소방서 등으로 긴급 구조 요청 신호를 전송하는데, 이 과정에서 현재 위치는 자동차 정보 수집기로부터 수집된 GPS정보를 이용하여 긴급 구조 요청신호 전송시 현재 위치정보도 함께 전송한다.
이와 같이 구성된 장치를 이용한 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 방법의 실시 예를 하기에서 도 3 내지 도 5를 참조하여 보다 상세하게 살펴보며, 본 발명의 실시예에서 제어부는 자동차 정보 수집기인 IVI에 일체로 구비된 것을 예로서 설명한다.
우선, 제어부는 자동차의 전원이 인가된 상태에서 생체 정보 측정기(스마트 밴드)에 기기연결 요청신호를 전송하여 생체 정보 측정기와 연결한다.(S101 ~ S102)
이러한 생체 정보 측정기와 연결과정에서 상기 제어부는 탑승한 운전자의 신원을 확인하는데, 이는 연결된 생체 정보 측정기의 식별데이터 또는 생체 정보 측정기에 기록된 사용자 정보를 수신받아 제어부에 기록된 해당 자동차의 운전이 허가된 운전자들 정보와 비교하여 현재 탑승한 생체 정보 측정기의 사용자가 등록된 운전자인지를 판단한다.
이러한 운전자 확인을 위하여 자동차에는 운전자 정보 및 생체 정보 측정기 정보를 등록하기 위한 메뉴가 구비된 사용자 인터페이스가 구비되고, 이러한 사용자 인터페이스를 통해서 생체 정보 측정기 정보와 해당 사용자 정보를 자동차의 메모리에 운전자 정보로 등록하는데, 이러한 운전자 등록에서 운전자수는 제한되지 않는다.
상기한 바와 같이 생체 정보 측정기와 제어부 및 자동차 정보 수집기간 연결이 성공되고 자동차가 운행되면, 생체 정보 측정기는 해당 사용자의 생체 정보를 수집하여 제어부로 전달하고(S103), 제어부는 생체 정보 측정기와 자동차 정보 수집기로부터 전송되는 신호를 서버로 전송함과 아울러 이들 신호를 판단하여 운전자가 정상 상태에서 주행중인지 즉, 이상신호가 있는지를 판단하게 된다.(S104)
만약 주행중 생체 정보 측정기로부터 전송되는 정보가 정상범위를 벗어나거나, 자동차 정보 수집기로부터 수신된 주행 정보가 정상 주행범위에서 벗어난다고 판단될 경우, 제어부는 자동차를 자율 주행 모드로 변경한 후 갓길로 이동하여 주차 또는 정차하게 된다.(S105)
이 과정에서 정상 범위를 벗어나는 경우는, 사용자의 맥박의 주기 또는 횟수가 정상범위를 벗어나거나, 측정된 가속도가 정상범위를 벗어나거나, 주행 중 차선을 지그재그로 밟으면서 주행하되 그 지그재그 주행 횟수가 기 설정치를 넘어서거나, 급격한 브레이크 조작이 기 설정된 횟수를 넘어서거나, 운전속도가 정상 주행속도로부터 기 설정된 범위를 벗어나서 서행하거나 과속하는 경우 등 통상적인 졸음운전이나 심잠마비 등으로 판단할 정도의 이상 신호가 감지되는 경우를 말한다.
그 예로써 도 4에 나타내는 바와 같이 생체 정보 측정기에서는 사용자의 심장 운동에 의한 혈류 흐름(심박, 심박 변이도, TALQKR 세기)을 측정하는데, 심장이상(부정맥)에 의한 빈맥, 서맥, 등 이상맥 발생시 졸도, 실신, 어지러움, 급사 등이 발생할 수 있다.
또 도 5에 나타내는 바와 같이 맥박수를 정상구간과 주의구간 및 위험구간으로 구분한다.
상기한 생체 정보 측정기로부터의 신호를 판단하여 이상신호가 발생될 경우 즉시 자율 주행모드로 전환할 수도 있고, 자율 주행 모드를 수행하기 전에 사용자에게 알림부를 통해서 경고한 후(S106, S107), 응답 여부에 따라(S108), 필요한 경우 자율 주행 모드로 변경할 수 있다.
상기에서 즉시 자율 주행모드로 변경하는 경우에는 도 5의 위험 구간과 같이 운전자의 생체 정보 판단을 통하여 즉각적인 조치가 필요한 경우로써, 자율주행모드로 변경하여 갓길 주차 또는 정차하면서 동시에 위급 상황에 따른 긴급구호요청신호를 전송하게 된다.
그리고, 도 5의 주의구간인 경우 생체 정보 측정기의 알림부를 통해서 경고함과 아울러 자동차 내부에 구비된 사용자 인터페이스를 통해서도 경고하는데, 상기 경고방법의 예로는 생체 정보 측정기는 진동으로 알리고, 자동차 대쉬패널에 구비된 사용자 인터페이스의 경우에는 알람음과 팝업창으로 경고 해준 후, 사용자에 의한 주의 해제 요청이 없거나 갓길 주차 요청이 있는 경우에는 위험상황으로 인지하여 자동차를 자율 주행모드로 변경하면서 긴급 구호요청을 하게 되고, 사용자에 의하여 주의 해제 요청이 발생된 경우에는 자동 주행모드로 전환하지 않고 운전자에 의한 주행이 이루어지도록 한다.
한편, 상기 운전자 생체 정보가 정상 범위를 벗어나는 경우를 판단함에 있어서는 해당 운전자의 정상상태 생체 정보가 제어부에 기록되어 있어서 해당 정상상태 범위에서 이상으로 판단하기 위하여 기 설정된 범위를 벗어나는 경우를 말한다.
10 : 생체 정보 측정기 20 : 자동차 정보 수집기
30 : 제어부 40 : 서버

Claims (3)

  1. 운전자의 신체에 착용되어 운전자의 맥박과 가속도를 측정하고 출력하는 생체 정보 측정기(10),
    자동차에 장착되어 자동차의 주행 관련 데이터를 수집하는 자동차용 정보 수집기(20),
    상기 생체 정보 측정기(10)와 자동차용 정보 수집기(20)로부터 출력되는 신호를 기준으로 운전자의 심장마비, 졸음운전을 포함하는 위험상황을 판단하고, 위험 상황 감지시 자동차를 자동 주행 모드로 변경하여 갓길로 주차 또는 정차하고 긴급구호조치가 필요한 위험상황에서는 자동차의 GPS정보를 이용하여 긴급 구조 요청 신호를 전송하는 제어부(30)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 장치.
  2. 제어부는 자동차의 전원이 인가된 상태에서 생체 정보 측정기에 기기연결 요청신호를 전송하여 생체 정보 측정기와 연결하고, 생체 정보 측정기의 식별데이터 또는 생체 정보 측정기에 기록된 사용자 정보를 수신받아 해당 사용자인 운전자를확인하며,
    제어부는 주행 중 생체 정보 측정기 및 자동차 정보 수집기로부터 전송되는 신호를 판단하여, 사용자의 맥박의 주기 또는 횟수가 정상범위를 벗어나거나, 생체 정보 측정기에서 측정된 가속도가 정상범위를 벗어나거나, 자동차 정보 수집기로부터 출력되는 신호를 기준으로 자동주행 중 차선을 지그재그로 밟으면서 주행하되 그 지그재그 주행 횟수가 기 설정치를 넘어서거나, 급격한 브레이크 조작이 기 설정된 횟수를 넘어서거나, 운전속도가 정상 주행속도로부터 기 설정된 범위를 벗어나서 서행하거나 과속하는 경우를 포함하는 졸음운전이나 심잠마비를 포함하는 위험상태로 판단될 경우, 제어부는 자동차를 자율 주행 모드로 변경한 후 갓길로 이동하여 주차 또는 정차함과 아울러 위급 상황에 따른 긴급구호요청신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제어부는 위험 상태로 판단될 경우 자율 주행모드로 전환하기 전에 사용자에게 생체 신호 측정기를 통한 진동, 알림음, 팝업창 중 선택된 어느 하나의 방법으로 경고한 후, 생체 신호 측정기 또는 자동차 내부에 구비된 사용자 인터페이스를 통해서 위험 상환 인식하고 정상주행할 수 있음을 알리는 신호 입력이 없거나 자율 주행 모드 변경 요청이 있는 경우에만 자율 주행 모드로 변경하면서 긴급 구호요청 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 자동차 운전자 생체신호와 자동차 정보를 이용한 자동차 제어 방법.
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