KR20190071408A - 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치 및 방법 - Google Patents

초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저가의 초음파 센서를 이용하여 선행차량과의 거리 및 선행차량과의 속도 차이를 감지함으로써, 선행차량과의 안전거리 확보 및 선행차량과의 충돌을 방지하기 위한 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치 및 방법 방법에 관한 것으로서, 상기 장치는, 차량 주행중 PDW(Parking Distance Warning)시스템이 동작중이지 않은 상태에서, 선행차량으로부터 주기적으로 전송되는 초음파 신호를 수신하고, 수신된 초음파 신호에 대한 응답신호로서 초음파 신호를 전방 차량으로 전송하는 초음파 센서; 및 상기 초음파 센서를 통해 주기적으로 송수신되는 초음파 신호 및 응답 초음파 신호들의 송수신 시간 간격, 초음파 신호의 딜레이 시간을 이용하여 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 검출하는 제어부를 포함한다.

Description

초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting distance and speed difference between vehicles using ultrasonic sensor}
본 발명은 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 저가의 초음파 센서를 이용하여 선행차량과의 거리 및 선행차량과의 속도 차이를 감지함으로써, 선행차량과의 안전거리 확보 및 선행차량과의 충돌을 방지하기 위한 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치 및 방법 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 충돌방지장치는 차량의 충돌을 예방 또는 회피할 수 있도록 한 안전장치를 일컫는다.
최근 자동차는 운송수단으로서 연비 및 성능의 향상뿐만 아니라 발전된 정보통신기술을 이용하여 보다 향상된 안전성과 편의성을 제공할 수 있는 지능형 자동차로 발전하였다. 하지만 지능형 자동차는 운전자에게 부가적으로 엔터테인먼트시스템이나 공기정화장치, 편의장치 등 많은 기능으로 인해 운전자는 운전을 위한 조작기구 이외의 증가된 조작 기구를 조작하게 되어 운전자의 부주의로 인한 운행상의 위험 또한 증가하였다. 이에 순간적인 방심으로 인한 혼잡한 도심도로에서의 차량충돌을 예방 또는 회피할 수 있기 위한 안전장치에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있다.
대표적으로 감응 순항제어장치(Adaptive Cruise Control System), 선행차량추돌경고장치(Forward Vehicle Collision Warning System), 차선 유지 경고시스템(Lane Departure Warning System) 등이 있으며, 특히 순항제어장치는 운전자에게 핸들의 조작을 맡기고 페달로 제어되는 부분들을 마이크로프로세서를 이용해 제어한다. 이러한 정속 주행 시스템은 현재 ON/OFF 방식에 의해 제어가 결정되고 있고 24GHz의 FMC방식의 레이더의 특성에 의해 주로 40km/h 이상의 고속주행에서 주로 사용되어 비교적 큰 사고를 예방하기 위하여 고속상황에서 원거리에 있는 장애물을 감지하는 기술이 대부분이다.
하지만 실제 교통사고의 대부분은 도심 내에서 혼잡 교통 특성상 교통사고의 70% 이상이 30km/h 이하의 저속에서 많이 발생 되고 있어 기존의 순항제어장치에 적용된 레이더는 근거리에 대한 오차가 크기 때문에 저속 근거리 충돌방지 시스템을 구성하기에 적합하지 않으며 또한 저속상황에서 발생하는 근거리 충돌의 경우는 제동을 위해 필요한 제동거리 보다 운전자 인지를 위해 필요한 공주거리에 영향을 더 많이 받고 있다.
이에 최근에는 주행차량에 설치된 레이저센서가 전방으로 레이저 빔을 발광하여 선행차량을 감지하고 거리를 측정할 수 있도록 하여 충돌 예측에 활용하는 충돌방지장치가 개발되기도 하였다. 이러한 레이저 빔을 이용한 방법은, 레이저 빔을 발광하고 수광하는 레이저센서가 차량용 근거리 충돌방지장치에서 선행차량을 감지하거나 거리를 측정하기 위하여 채택되었다.
그러나 이와 같은 근거리 충돌 회피 기술은 실제로 해외보다 훨씬 교통사항이 혼잡한 국내 도로에서의 밀집된 차간 간격이나 잦은 차선 변경으로 인한 측면 충돌 등에 있어서 적용하는데 어려운 점이 있으며, 또한 환경적 변화에 민감한 레이저 센서의 사용으로 인한 검출에러 및 레이저센서가 미치지 못하는 전면 가장자리의 사각지대를 검출하지 못하는 문제점이 있었다. 따라서, 정교한 충돌예측과 이를 토대로 한 신속, 정확한 충돌방지 기능을 구현하는데 커다란 어려움이 있었다.
또한, 차량이 곡선도로를 주행하는 경우에는 직진 성향을 갖는 레이저 빔이 곡선도로를 따라 선회하면서 이미 다른 방향으로 회전한 선행차량을 정확하게 조준하지 못하는 관계로 선행차량에 대한 감지나 거리측정을 할 수 없었던 추가적인 문제점도 있었다.
한편, 선행차량과의 거리 및 속도 차이를 감지하기 위한 방법으로, 상기와 같이 레이저 센서 이외의 카메라등을 이용하여 감지하는 방법 등이 적용되고 있다.
그러나, 이와 같은 레이저 센서 및 카메라등을 이용할 경우에는 레이저 센서 및 카메라가 고가이기 때문에 원가가 상승되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, PDW(Parking Distance Warning)에 사용되는 초음파 센서를 활용하여 기존 PDW가 동작하지 않는 조건에서 초음파 센서를 사용하여 전/후 주행하는 차량 거리 및 근접 속도를 감지하여 안전거리 확보 및 충돌 방지시스템에 활용할 수 있도록 한 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치는, 차량 주행중 PDW(Parking Distance Warning)시스템이 동작중이지 않은 상태에서, 선행차량으로부터 주기적으로 전송되는 초음파 신호를 수신하고, 수신된 초음파 신호에 대한 응답신호로서 초음파 신호를 전방 차량으로 전송하는 초음파 센서; 및 상기 초음파 센서를 통해 주기적으로 송수신되는 초음파 신호 및 응답 초음파 신호들의 송수신 시간 간격, 초음파 신호의 딜레이 시간을 이용하여 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 검출하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 선행차량의 초음파 센서로부터 전송되는 초음파 신호의 수신 주기를 선행차량의 초음파 센서의 초음파 신호 전송 주기와 비교하여 선행차량과의 거리 변화(d_diff)를 아래의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, 상기 rx_inter는 후행차량의 제1 신호수신 시간과 후행차량의 제2 신호수신시간의 시간 간격(신호수신주기)을 나타내고, tx_inter는 선행차량의 초음파 센서에서 전송되는 초음파 신호 송신 주기를 나타낸다.
상기 제어부는, 상기 산출된 산행 차량과의 거리 변화(d_diff)와 자차의 속도를 이용하여 선행차량의 주행 속도를 아래의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure pat00002
상기 제어부는, 상기 초음파 센서를 통해 전방 차량의 초음파 센서로부터 전송되는 wp1 초음파 신호(front_tx_1)에 대한 응답 초음파 신호 송신 시간(rear_tx1_1), 상기 응답 초음파 신호에 대한 선행차량 초음파 센서의 수신 시간(front_rx_1)과 선행차량의 초음파 센서로부터 전송되는 제2 초음파 신호 송신시간(front_tx_2)과의 지연시간(re-delay), 상기 전방차량의 초음파 센서로부터 전송되는 제2 초음파 신호 수신 시간(rear_rx1_2)의 정보를 이용하여 전방 차량과의 거리(d)를 산출할 수 있으며, 상기 전방차량과의 거리(d)는 아래의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure pat00003
여기서, 상기 (time_d1 + time_d2)은 초음파 신호 이동 시간을 나타낸다.
한편, 상기 초음파 신호의 이동 시간은 아래의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure pat00004
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 방법은, 차량 주행중 PDW(Parking Distance Warning)시스템이 동작중인지를 판단하는 단계; 판단 결과, 상기 PDW 시스템이 동작하고 있지 않다고 판단되는 경우, 선행차량의 초음파 센서로부터 주기적으로 전송되는 초음파 신호가 수신되면, 자차의 초음파 센서를 이용하여 상기 수신된 초음파 신호에 대한 응답신호로서 초음파 신호를 전방 차량으로 전송하는 단계; 및 상기 초음파 센서를 통해 주기적으로 송수신되는 초음파 신호 및 응답 초음파 신호들의 송수신 시간 간격, 초음파 신호의 딜레이 시간을 이용하여 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 검출하는 단계는, 선행차량의 초음파 센서로부터 전송되는 초음파 신호의 수신 주기를 선행차량의 초음파 센서의 초음파 신호 전송 주기와 비교하여 선행차량과의 거리 변화(d_diff)를 산출하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 선행차량과의 거리 변호(d_diff)는 아래의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure pat00005
여기서, 상기 rx_inter는 후행차량의 제1 신호수신 시간과 후행차량의 제2 신호수신시간의 시간 간격(신호수신주기)을 나타내고, tx_inter는 선행차량의 초음파 센서에서 전송되는 초음파 신호 송신 주기를 나타낸다.
상기 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 검출하는 단계는, 상기 산출된 산행 차량과의 거리 변화(d_diff)와 자차의 속도를 이용하여 선행차량의 주행 속도를 산출하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 선행차량의 주행 속도는 아래의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure pat00006
상기 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 검출하는 단계는, 상기 초음파 센서를 통해 전방 차량의 초음파 센서로부터 전송되는 wp1 초음파 신호(front_tx_1)에 대한 응답 초음파 신호 송신 시간(rear_tx1_1), 상기 응답 초음파 신호에 대한 선행차량 초음파 센서의 수신 시간(front_rx_1)과 선행차량의 초음파 센서로부터 전송되는 제2 초음파 신호 송신시간(front_tx_2)과의 지연시간(re-delay), 상기 전방차량의 초음파 센서로부터 전송되는 제2 초음파 신호 수신 시간(rear_rx1_2)의 정보를 이용하여 전방 차량과의 거리(d)를 산출하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 전방차량과의 거리(d)는 아래의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure pat00007
여기서, 상기 (time_d1 + time_d2)은 초음파 신호 이동 시간을 나타낸다.
한편, 상기 초음파 신호의 이동 시간은 아래의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure pat00008
본 발명에 따르면, 초음파 센서를 이용하여 선행차량과의 거리 및 선행차량과의 속도 차이를 감지함으로써, 선행차량과의 안전거리 확보 및 차량 충돌 방지 시스템에 활용할 수 있도록 함으로써 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.
첫 째, 기존 선행차량 감지에 사용하던 레이더 등의 센서를 PDW에 사용되는 초음파 센서를 활용 사용하여 부품 수를 감소할 수 있는 효과가 있다.
둘 째, 기존 긴급 보조 제동 시스템에 사용되는 레이더 등의 센서를 장착하지 않고도 차량 중량 절감이 가능한 효과가 있다.
셋 째, 레이더 등의 센서 대비 초음파 센서 가격 저렴하고, PDW에 사용되는 초음파 센서를 활용하여 부품수 삭제에 의한 시스템 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 각 차량에 설치되는 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치에 대한 블록 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치에서 선행차량의 속도를 산출하는 동작을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 선행차량의 속도를 감지하기 위한 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 차량간 거리를 감지를 위한 동작을 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 차량간 거리를 감지하는 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 후방 차량 전조등 점등 유도 장치 및 방법에 대하여 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가급적 동일한 부호를 부여하고 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 본 발명의 설명에 앞서, 본 발명에 적용되는 초음파 센서에 대하여 살펴보자.
먼저, 초음파 센서를 통해 전송되는 초음파(20kHz ~ 1MHz)의 속도는 약340 m/s로 전파 속도 대비 느린 속도가 특징이다. 이러한 초음파 특징을 이용하여 여러 분야에서 거리감지 센서로 사용되고 있다.
초음파 센서를 자동차에 사용한 대표적인 시스템은 PDW 이다. PDW 시스템은 초음파 센서와 제어기로 구성될 수 있다. 초음파 센서의 역할은 전기 신호와 초음파 신호를 상호 변환 시켜 준다(초음파 센서 송신 : 전기 신호 → 초음파 신호, 초음파 센서 수신 : 초음파 신호 → 전기 신호).
그리고, 제어기의 역할은 임펄스 형태의 전기 신호를 만들어 초음파 센서로 전달하고, 초음파 센서는 임펄스 형태의 전기 신호를 초음파 신호로 변환하여 송신한다. 송신된 초음파 신호가 어떠한 물체에 도달하게 되면 반사되고, 반사된 초음파 신호가 초음파 센서로 수신되어 전기 신호로 변환 후 제어기에 전달된다. 제어기에 전달된 전기 신호는 송신된 임펄스 신호와 수신된 신호의 시간 차이를 연산하여 차량과 물체와의 거리를 계산할 수 있는 것이다.
본 발명은 후행차량이 선행차량과의 거리 및 주행 속도 차이를 감지하는데 있어서, PDW에서 사용되는 초음파 센서를 활용하여 레이더, 카메라 등과 같은 추가적인 장치 없이 구현하는데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 각 차량에 설치되는 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치에 대한 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 장치는, 초음파 신호를 송신하는 송신단, 초음파 신호를 수신하는 수신단을 포함하는 전방 및 후방 초음파 센서(10, 12), 상기 초음파 센서(10, 12)를 통해 송/수신되는 신호를 연산/제어하는 제어부(11)을 포함할 수 있다.
이와 같은 구성은 각 차량마다 장착될 수 있으며, 전방 초음파 센서(10)는 차량의 전방에 설치되어 선행차량의 후방 초음파 센서와 신호를 송수신하고, 후방 초음파 센서(12)는 차량의 후방 측에 설치되어 후행차량의 전방 초음파 센서와 신호를 송수신하는 것이다.
선행차량은 PDW가 동작하지 않는 조건(차량 속도 20 km/h 이상)에서 후방 초음파 센서(12)를 이용하여 주기(예를 들어, 100ms)적인 신호를 후행차량의 전방 초음파 센서로 송신한다.
후행차량이 선행차량에서 송신하는 초음파 센서 신호 도달 거리에 진입하여 초음파 신호를 수신하게 되면, 후행차량의 제어부는 선행차량과의 주행 속도 차이를 연산하며, 후행차량의 전방 초음파 센서를 통해 선행차량의 후방 초음파 센서로 임펄스 신호를 송신한다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 선행 및 후행차량간 속도 차이를 산출하는 동작에 대하여 설명해 보기로 하자.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 차이 감지 장치에서 선행차량의 속도를 산출하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 선행차량(100)의 제어부(110)는 자신의 차량에 설치된 PDW(Parking Distance Warning) 시스템이 현재 동작하고 있는지를 판단한다.
판단결과, PDW 시스템이 동작하고 있지 않은 상태로 판단되면, 선행차량(100)의 제어부(110)는 후방 초음파 센서(120)를 구동 제어하고, 제어부(110)의 제어에 따라 후방 초음파 센서(120)는 설정된 주기(tx_inter)로 초음파 신호를 후행차량(200)의 전방 초음파 센서(210)측으로 전송한다(도 2 (b)에서 선행차량 신호송신 1(front_tx1), 2(front_tx2), 3(front_tx3)…). 여기서, 상기 설정된 주기는 대략 100ms 일 수 있으며, 해당 주기는 설정에 따라 변경될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
이에, 후행차량(200)의 제어부(220)는 상기 선행차량(100)과 같이 자신의 차량에 설치된 PDW 시스템이 현재 동작하고 있는지를 판단한다.
판단 결과, PDW 시스템이 동작하고 있지 않은 경우, 후행차량(200)의 제어부(220)는 후행차량(200)의 전방 초음파 센서(210)를 구동제어하고, 전방 초음파 센서(210)는 선행차량(100)의 후방 초음파 센서(120)로부터 주기적으로 전송되는 초음파 신호를 각각 수신한다(도 2 (b)에서 수행차량신호수신 1(rear_rx1), 후행차량신호수신 2(rear_rx2), 후행차량신호수신 3(rear_rx 3,….).
이어, 후행차량(200)의 제어부(220)는 상기와 같이 선행차량(100)의 후방 초음파 센서(120)로부터 전송되는 초음파 신호가 후행차량(200)의 전방 초음파 센서(210)에서 수신하는 경우, 도 2 (b)에 도시된 바와 같은 후행차량 신호수신 1(rear_rx1) 시간과 후행차량신호수신 2(rear_rx2) 시간의 시간 간격(rx_inter)을 연산한다.
그리고, 상기 후행차량(200)의 제어부(220)에서 연산된 신호 수신 시간 간격(rx_inter)을 선행차량(100)의 후방 초음파 센서(120)의 초음파 신호 송신 주기(tx_inter)와 비교하여 아래의 수학식 1과 같이 거리 변화(d_diff)를 산출한 후, 산출된 거리 변화(d_diff)값과 후행차량(200)의 속도를 이용하여 아래의 수학식 2와 같이 선행차량의 주행 속도를 산출하는 것이다. 여기서, 상기 후행차량(200)의 속도는 이미 공지된 방법을 이용하여 획득하는 것으로 구체적인 방법에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.
Figure pat00009
여기서, 상기 rx_inter는 도 2 (b)에 도시된 바와 같이 후행차량 신호수신 1(rear_rx1) 시간과 후행차량 신호수신 2(rear_rx2) 시간의 시간 간격을 나타내고, tx_inter는 선행차량(100)의 후방 초음파 센서(120)의 초음파 신호 송신 주기를 나타낸다.
Figure pat00010
이와 같은 본 발명에 따른 선행차량의 속도를 산출하는 동작에 상응하는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 선행차량 속도 산출 방법에 대하여 도 3을 참조하여 단계적으로 설명해 보기로 하자.
도 3은 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 선행차량의 속도를 감지하기 위한 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 선행차량에서의 동작을 먼저 살펴보자.
선행차량은 자차에 설치된 PDW 시스템이 현재 동작중인지를 판단한다(S301).
판단 결과, PDW 시스템이 현재 동작중이 아니라고 판단되는 경우, 선행차량은 후방에 설치된 초음파 센서를 통해 후행차량으로 초음파 신호를 주기적으로 전송한다(S302).
한편, 후행차량 역시 자차에 설치된 PDW 시스템이 현재 동작중인지를 판단한다(S303).
판단 결과, PDW 시스템이 현재 동작중이지 않을 경우, 후행차량 전방에 설치된 초음파 센서의 수신단을 통해 선행차량의 후방 초음파 센서로부터 주기적으로 전송되는 초음파 신호가 수신되는지 판단한다(S304).
판단결과, 선행차량의 후방 초음파 센서로부터 주기적으로 전송되는 초음파 신호가 수신되는 경우, 후행차량은 선행차량의 후방 초음파 센서로부터 전성되는 초음파 신호의 제1 수신 시간과 제2 수신 시간의 시간 간격을 연산한다(S305).
이어, 후행차량은 상기 S305단계를 통해 연산된 시산 간격을 선행차량 후방 초음파 센서의 초음파 신호 전송 주기와 비교하여 선행차량과의 거리 변화를 계산한다(S306). 여기서, 선행차량과의 거리 변화는 상기 수학식 1을 이용하여 계산될 수 있다.
이어, 후행차량은 상기 S306단계에서 계산된 선행차량과의 거리 변화값과 자차의 차량 속도를 이용하여 상기 수학식 2를 통해 선행차량의 속도를 산출하게 되는 것이다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 선행차량과의 거리를 감지하는 동작에 대하여 구체적을 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 차량간 거리를 감지를 위한 동작을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 선행차량(100)의 제어부(110)는 자신의 차량에 설치된 PDW(Parking Distance Warning) 시스템이 현재 동작하고 있는지를 판단한다.
판단결과, PDW 시스템이 동작하고 있지 않은 상태로 판단되면, 선행차량(100)의 제어부(110)는 후방 초음파 센서(120)를 구동 제어하고, 제어부(110)의 제어에 따라 선행차량(100)의 후방 초음파 센서(120)는 설정된 주기(tx_inter)로 초음파 신호를 후행차량(200)의 전방 초음파 센서(210)측으로 전송한다(도 4 (b)에서 선행차량 신호송신 1(front_tx1), 2(front_tx2),…). 여기서, 상기 설정된 주기는 대략 100ms 일 수 있으며, 해당 주기는 설정에 따라 변경될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
한편, 후행차량(200)의 제어부(220)는 상기 선행차량(100)과 같이 자신의 차량에 설치된 PDW 시스템이 현재 동작하고 있는지를 판단한다.
판단 결과, PDW 시스템이 동작하고 있지 않은 경우, 후행차량(200)의 제어부(220)는 후행차량(200)의 전방 초음파 센서(210)를 구동제어하고, 후행차량(200)의 전방 초음파 센서(210)는 선행차량(100)의 후방 초음파 센서(120)로부터 주기적으로 전송되는 초음파 신호를 각각 수신한다(도 4 (b)에서 후행차량 신호수신 1(rear_rx1)).
그리고, 선행차량(100)의 후방 초음파 센서(120)에서 전송한 초음파 신호(rear_rx1)가 수신되면, 후행차량(200)의 제어부(220)는 자차의 전방 초음파 센서(210)를 구동하고, 구동된 전방 초음파 센서(210)는 초음파 신호를 선행차량(100)의 후방 초음파 센서(120)로 전송한다(도 4 (b)의 rear_tx_1).
이에, 선행차량(100)의 후방 초음파 센서(120)는 후방 차량(200)의 전방 초음파 센서(210)로부터 전송되는 초음파 신호를 수신한다(도 4 (b)의 front_rx_1).
그리고, 후방 차량(200)의 전방 초음파 센서(210)로부터 전송되는 초음파 신호가 수신되면, 선행차량(100)의 제어부(120)는 설정된 시간 후(예를 들면 10ms (eh 4 (b)의 rw_delay)에 후방 초음파 센서(120)를 제어하여 초음파 신호를 전송하도록 한다(도 4 (b)의 front_tx1_1).
후행차량(200)의 제어부(210)는 후행차량 신호 송신 1-1의 시간(rea_tx1_1), 선행차량 후방 초음파 센서 신호 수신 1-1의 시간(front_rx_1)과 선행차량 신호 송신 1-2의 시간(front_tx_2)과의 지연시간(re-delay), 후행차량 전방 초음파 센서의 신호 수신 시간(rear_rx1_12)의 정보를 이용하여 아래의 수학식 3과 같이 선행차량(100)과의 거리를 검출하게 되는 것이다.
Figure pat00011
여기서, 상기 (time_d1 + time_d2)은 초음파 신호 이동 시간을 의미하는 것으로서 아래의 수학식 4를 이용하여 삼출될 수 있다.
Figure pat00012
이와 같은 본 발명에 따른 선행차량과의 거리를 검출하는 동작에 상응하는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 선행차량과의 거리 산출 방법에 대하여 도 5를 참조하여 단계적으로 설명해 보기로 하자.
도 5는 본 발명에 따른 초음파 센서를 이용한 차량간 거리를 감지하는 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저 선행차량은 자신의 차량에 설치된 PDW(Parking Distance Warning) 시스템이 현재 동작하고 있는지를 판단한다(S501).
판단결과, PDW 시스템이 동작하고 있지 않은 상태로 판단되면, 선행차량의 후방에 설치된 후방 초음파 센서는 설정된 주기(도 4의 tx_inter)로 초음파 신호를 후행차량으로 전송한다(도 4 (b) 선행차량 신호송신 1(front_tx1), 2(front_tx2),…). 여기서, 상기 설정된 주기는 대략 100ms 일 수 있으며, 해당 주기는 설정에 따라 변경될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
한편, 후행차량은 상기 선행차량과 같이 자신의 차량에 설치된 PDW 시스템이 현재 동작하고 있는지를 판단한다(S503).
판단 결과, PDW 시스템이 동작하고 있지 않은 경우, 후행차량은 선행차량의 후방 초음파 센서로부터 주기적으로 전송되는 초음파 신호가 수신되는지 판단한다(S504)(도 4 (b)에서 후행차량 신호수신 1(rear_rx1)).
판단 결과, 선행차량의 후방 초음파 센서로부터 주기적으로 전송되는 초음파 신호가 수신되는 경우, 후행차량의 전방 초음파 센서는 초음파 신호를 선행차량으로 전송한다(도 4 (b)의 rear_tx_1)(S505).
이어, 선행차량은 후행차량의 전방 초음파 센서로부터 전송되는 초음파 신호가(도 4 (b)의 front_rx_1) 수신되는지 판단한다(S506).
판단 결과, 후행차량의 전방 초음파 센서로부터 전송되는 초음파 신호가 수신되는 경우, 선행차량은 설정된 시간 후(예를 들면 10ms (eh 4 (b)의 rw_delay)에 선행차량의 후방 초음파 센서를 통해 초음파 신호를 후행차량으로 전송한다(도 4 (b)의 front_tx1_1)(S507).
이어, 후행차량은 선행차량의 후방 초음파 센서로부터 전송되는 초음파 신호(front_tx1_1)가 수신되는지 판단하고(S508), 판단 결과, 선행차량의 후방 초음파 센서로부터 전송되는 초음파 신호(front_tx1_1)가 수신되는 경우, 후행차량은 초음파 신호의 송수신 시간 및 신호의 딜레이 시간을 이용하여 선행차량의 속도를 산출하는 것이다(S509).
상기 S509 단계를 구체적으로 살펴보면, 상기 후행차량 신호 송신 1-1의 시간(rea_tx1_1), 선행차량 후방 초음파 센서 신호 수신 1-1의 시간(front_rx_1)과 선행차량 신호 송신 1-2의 시간(front_tx_2)과의 지연시간(re-delay), 후행차량 전방 초음파 센서의 신호 수신 시간(rear_rx1_12)의 정보를 이용하여 상기한 수학식 3 및 4와 같이 선행차량과의 거리를 검출하게 되는 것이다.
상기에서와 같이, 도 2 내지 도 5를 이용하여 선행차량의 속도 및 선행차량과의 거리가 산출되는 경우, 산출된 거리 및 속도 정보를 사용자에게 제공하여 선행차량과의 안정거리 확보를 유지할 수 있도록 경고할 수 있으며, 자율 차량의 경우 선행차량과의 충돌을 방지할 수 있도록 하는 정보로서 적용될 수 있는 것이다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 명세서에 개시된 내용과는 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 선행차량
110, 220 : 제어부
120, 210 : 초음파 센서
200 : 후행차량

Claims (16)

  1. 차량 주행중 PDW(Parking Distance Warning)시스템이 동작중이지 않는 상태에서, 선행차량으로부터 주기적으로 전송되는 초음파 신호를 수신하고, 수신된 초음파 신호에 대한 응답신호로서 초음파 신호를 전방 차량으로 전송하는 초음파 센서; 및
    상기 초음파 센서를 통해 주기적으로 송수신되는 초음파 신호 및 응답 초음파 신호들의 송수신 시간 간격, 초음파 신호의 딜레이 시간을 이용하여 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 검출하는 제어부를 포함하는 차량간 거리 및 속도 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    선행차량의 초음파 센서로부터 전송되는 초음파 신호의 수신 주기를 선행차량의 초음파 센서의 초음파 신호 전송 주기와 비교하여 선행차량과의 거리 변화(d_diff)를 산출하는 것인 차량간 거리 및 속도 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선행차량과의 거리 변호(d_diff)는 아래의 수학식을 이용하여 산출하는 것인 차량간 거리 및 속도 감지 장치.
    Figure pat00013

    여기서, 상기 rx_inter는 후행차량의 제1 신호수신 시간과 후행차량의 제2 신호수신시간의 시간 간격(신호수신주기)을 나타내고, tx_inter는 선행차량의 초음파 센서에서 전송되는 초음파 신호 송신 주기를 나타낸다.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 산행 차량과의 거리 변화(d_diff)와 자차의 속도를 이용하여 선행차량의 주행 속도를 산출하는 것인 차량간 거리 및 속도 감지 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 선행차량의 주행 속도는 아래의 수학식을 이용하여 산출하는 것인 차량간 거리 및 속도 감지 장치.
    Figure pat00014

  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 초음파 센서를 통해 전방 차량의 초음파 센서로부터 전송되는 wp1 초음파 신호(front_tx_1)에 대한 응답 초음파 신호 송신 시간(rear_tx1_1), 상기 응답 초음파 신호에 대한 선행차량 초음파 센서의 수신 시간(front_rx_1)과 선행차량의 초음파 센서로부터 전송되는 제2 초음파 신호 송신시간(front_tx_2)과의 지연시간(re-delay), 상기 전방차량의 초음파 센서로부터 전송되는 제2 초음파 신호 수신 시간(rear_rx1_2)의 정보를 이용하여 전방 차량과의 거리(d)를 산출하는 것인 차량간 거리 및 속도 감지 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전방차량과의 거리(d)는 아래의 수학식을 이용하여 산출하는 것인 차량간 거리 및 속도 감지 장치.
    Figure pat00015

    여기서, 상기 (time_d1 + time_d2)은 초음파 신호 이동 시간을 나타낸다.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 초음파 신호의 이동 시간은 아래의 수학식을 이용하여 산출하는 것인 차량간 거리 및 속도 감지 장치.
    Figure pat00016

  9. 차량 주행중 PDW(Parking Distance Warning)시스템이 동작중인지를 판단하는 단계;
    판단 결과, 상기 PDW 시스템이 동작하고 있지 않다고 판단되는 경우, 선행차량의 초음파 센서로부터 주기적으로 전송되는 초음파 신호가 수신되면, 자차의 초음파 센서를 이용하여 상기 수신된 초음파 신호에 대한 응답신호로서 초음파 신호를 전방 차량으로 전송하는 단계; 및
    상기 초음파 센서를 통해 주기적으로 송수신되는 초음파 신호 및 응답 초음파 신호들의 송수신 시간 간격, 초음파 신호의 딜레이 시간을 이용하여 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 검출하는 단계를 포함하는 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 감지 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 검출하는 단계는,
    선행차량의 초음파 센서로부터 전송되는 초음파 신호의 수신 주기를 선행차량의 초음파 센서의 초음파 신호 전송 주기와 비교하여 선행차량과의 거리 변화(d_diff)를 산출하는 단계를 포함하는 것인 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 감지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 선행차량과의 거리 변호(d_diff)는 아래의 수학식을 이용하여 산출하는 것인 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 감지 방법.
    Figure pat00017

    여기서, 상기 rx_inter는 후행차량의 제1 신호수신 시간과 후행차량의 제2 신호수신시간의 시간 간격(신호수신주기)을 나타내고, tx_inter는 선행차량의 초음파 센서에서 전송되는 초음파 신호 송신 주기를 나타낸다.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 검출하는 단계는,
    상기 산출된 산행 차량과의 거리 변화(d_diff)와 자차의 속도를 이용하여 선행차량의 주행 속도를 산출하는 단계를 포함하는 것인 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 감지 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 선행차량의 주행 속도는 아래의 수학식을 이용하여 산출하는 것인 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 감지 방법.
    Figure pat00018

  14. 제9항에 있어서,
    상기 선행차량과의 거리 및 선행차량의 속도를 검출하는 단계는,
    상기 초음파 센서를 통해 전방 차량의 초음파 센서로부터 전송되는 wp1 초음파 신호(front_tx_1)에 대한 응답 초음파 신호 송신 시간(rear_tx1_1), 상기 응답 초음파 신호에 대한 선행차량 초음파 센서의 수신 시간(front_rx_1)과 선행차량의 초음파 센서로부터 전송되는 제2 초음파 신호 송신시간(front_tx_2)과의 지연시간(re-delay), 상기 전방차량의 초음파 센서로부터 전송되는 제2 초음파 신호 수신 시간(rear_rx1_2)의 정보를 이용하여 전방 차량과의 거리(d)를 산출하는 단계를 포함하는 것인 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 감지 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전방차량과의 거리(d)는 아래의 수학식을 이용하여 산출하는 것인 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 감지 방법.
    Figure pat00019

    여기서, 상기 (time_d1 + time_d2)은 초음파 신호 이동 시간을 나타낸다.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 초음파 신호의 이동 시간은 아래의 수학식을 이용하여 산출하는 것인 초음파 센서를 이용한 차량간 거리 및 속도 감지 방법.
    Figure pat00020
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