KR20200048398A - 뇌파를 이용한 졸음운전 방지 시스템 - Google Patents

Abstract

운전자의 뇌파를 측정할 수 있는 헤드셋으로 구성된 측정부 및; 수신된 뇌파를 측정하고 분석하여 졸음 여부를 판단하는 알고리즘이 저장되어 있는 저장부 및; LED와 부저를 통해 소리와 빛을 발생시켜서 차량 내부에 있는 운전자에게 경고를 알리는 내부 알림부 및; 뇌파가 다시 정상적인 상태로 돌아오면 졸음 알림을 중단하는 종료 단계 메모리부를 특징으로 하는 뇌파를 이용한 졸음운전을 방지 시스템 및 방법이다.

Description

뇌파를 이용한 졸음운전 방지 시스템{Drowsiness driving prevention system by EEG measurement}

본 발명은 운전자의 뇌파 α파와 β파를 측정한 후 분석하여 졸음에 다다른 상태이면 운전자에게 경고를 주어 운전자가 졸음 상태에서 벗어날 수 있도록 하는 졸음운전 감지시스템 및 방법에 관한 것이다.

차량의 안전운행을 위하여 운전자의 졸음 감지율 향상을 위한 방법은 다양하게 변화되어 가고 있다. 예를 들면, 운전자의 목 끄덕임, 눈꺼풀 처짐 등을 분석하여 졸음을 감지하거나, 최근에는 맥박, 호흡, 눈 깜빡임 등을 감지하여 졸음여부를 체크하도록 하는 것이다.

그리고, 이러한 정보를 바탕으로 졸음상태를 벗어나는 방법 역시 변화되었는데, 예를 들어, 스킨십형의 경우 시트 및 핸들의 진동으로 환기시키고, 음향 경고형의 경우 경고음, 대화시도 등을 통하여 졸음상태를 벗어나게 하며, 산소, 방향제 등을 통하여 환기시키는 방법들도 있었다.

한편, 구체적으로 졸음을 감지하는 방법으로는, 패널에 장착된 카메라로 운전자의 눈꺼풀을 감지해 운전자가 졸음에 빠지는 것을 측정하는 방법이 있었다.

또한, 뇌파와 핸들의 센서를 통해 운전자의 피곤한 정도를 측정 및 운전자 주행패턴을 비교하여 평소와 다른 행동 유발시 졸음판단을 하는 방법도 있었다. 그리고 이를 통하여 경고음 및 경고 메시지를 발생시켰다.

또는, 운전자의 안구 움직임을 기준으로 운전 외 개별행동을 모니터링 하여 졸음 및 집중력 저하 상태를 판단하고, 문자메시지 및 음성 경고를 수행하도록 하였다.

또한, 운전자가 서두를 경우 센서를 통해 차량 가속 정도, 앞차와의 간격, 운전자 맥박 및 발한 상태를 모니터링 함으로써, 오디오 작동, 내부 환기로 집중력을 향상시키는 방안도 제시되었다.

그리고, 운전자의 목소리 분석을 통해 졸음 운전 상태를 판단하고, 운전자에게 음성 질문 및 안면에 물을 분사하는 개념도 소개되었다.

그러나, 앞서 개발된 많은 기술들은 이미지 프로세싱 위주로 졸음을 판별하기 때문에 실상 적용이 쉽지 않다는 문제가 있었고, 졸음이 상당 수준 진행된 이후 경고를 하는 것은 큰 효과가 없다는 것이 문제였다.

따라서, 이러한 졸음을 감지하는 방법에 있어서 이를 졸음에 돌입하는 단계 또는 졸음에 돌입하기 바로 전 단계에서 이를 체크하여 적절한 방법으로 졸음상태를 벗어나게 함으로써 안전운전을 도모하기 위한 최적의 프로세스 정립이 필요하였던 것이다.

한편, 이러한 졸음을 판단하기 위한 방법으로는 운전자의 두부와 헤드레스트 사이의 거리를 정전용량센서로 측정하는 방법이 제시되었는데, 대표적으로 KR 10-2010-0046305 공개특허를 들 수 있다. 그러나 이러한 센싱의 개념을 제시하는 특허에서도 운전자의 졸음을 단계로 나누어 구분하고, 졸음으로 볼 수 있는 전 단계에서 미리 캐치하여 운전자에게 경고를 하는 방법에 대한 기술은 전무 하였다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 미리 졸음에 돌입하는 단계 또는 졸음에 돌입하기 바로 전 단계에서 이를 체크하여 운전자의 졸음상태를 벗어나게 함으로써 안전운전을 도모하기 위한 졸음운전 감지시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 졸음운전 감지시스템은, 헤드레스트에 설치된 극판과 운전자 두부 사이의 임피던스 변화를 통해 거리를 측정하는 측정센서; 및 상기 측정센서의 거리값을 수신하고, 거리값의 변화가 불안정한 영역에서 안정한 영역으로 돌입하는 시점을 졸음전단계로 파악하며, 졸음전단계 후 거리값의 변화량이 일정크기 이상으로 변동되는 시점을 졸음단계로 파악하는 제어부;를 포함한다.

상기 제어부는 상기 측정센서의 거리값을 수신하고, 단위시간당 거리값 변화가 일정크기 이하로 일정시간 동안 유지될 경우 졸음전단계로 파악할 수 있다.

상기 제어부는 졸음전단계 후, 단위사간당 거리값 변화가 일정크기 이상으로 변동되는 시점을 졸음단계로 파악할 수 있다.

상기 제어부는 졸음전단계 후, 일정시간마다 단위시간당 거리값의 변화량 평균을 산출하고, 그 평균값이 단위시간의 시작시점 대비 일정비율 이상일 경우 졸음단계로 파악할 수 있다.

상기 제어부에는 거리값 변화에 관련하여 졸음 전단계와 졸음단꼐로 구성되는 졸음패턴테이블이 마련되고, 측정되는 거리값의 변화를 졸음패턴테이블과 대비하여 졸음단계를 파악할 수 있다.

상기 제어부에는 거리값 변화에 관련하여 졸음전단계와 졸음단계로 구성되는 졸음패턴테이블이 마련되고, 측정되는 거리값의 변화를 졸음패턴테이블과 대비하여 졸음단계를 파악할 수 있다.

본 발명의 졸음운전 감지방법은, 헤드레스트와 운전자 두부 사이의 거리값 변화를 통해 졸음운전을 감지하는 졸음운전 감지방법으로서, 헤드레스트와 운전자 두부 사이의 거리값을 측정하는 측정단계; 거리값의 변화가 불안정한 영역에서 안정한 영역으로 돌입하는 졸음전단계를 파악하는 사전파악단계; 및 졸음전단계 돌입 후, 거리값의 변화량이 일정크기 이상으로 변동되는 졸음단계를 파악하는 최종파악단계;를 포함한다.

상기 최종파악단계는, 일정시간마다 단위시간당 거리값의 변화량 평균을 산출하고 그 평균값이 단위시간의 시간 시점 대비 일정비율 이상일 경우 졸음단계로 파악할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 졸음운전 감지방법은, 헤드레스트와 운전자 두부 사이의 거리값 변화를 통해 졸음운전을 감지하는 졸음운전 감지방법으로서, 헤드레스트와 운전자 두부 사이의 거리값을 측정하는 측정단계; 거리값의 변화가 불안정한 영역에서 안정한 영역으로 돌입하는 졸음전단계와, 졸음전단계 돌입 후 거리값의 변화량이 일정크기 이상으로 변동되는 졸음단계로 구성된 졸음패턴테이블을 작성하는 테이블작성단계; 및 측정되는 거리값의 변화를 상기 졸음패턴테이블과 대비하여 졸음단계를 파악하는 최종파악단계;를 포함한다.

상기 최종파악단계는, 일정시간마다 단위사간당 거리값의 변화량 평균을 산출하고 그 평균값이 단위시간의 시간시점 대비 일정비율 이상일 경우 졸음단계로 파악할 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 졸음운전 감지시스템 및 방법에 따르면, 미리 졸음에 돌입하는 단계 또는 졸음에 돌입하기 바로 전 단계에서 이를 체크하여 운전자에게 적절한 방법으로 졸음상태에서 벗어날 수 있게 함으로써 안전운전을 도모하기 위한 최적의 프로세스를 제공할 수 있게된다.

또한, 미리 졸음에 돌입하는 단계 또는 졸음에 돌입하기 바로 전 단계에서 이를 체크하여 운전자에게 적절한 주의환기 신호를 발생시킴으로써 안전운전을 도모할 수 있게 된다.

그리고, 미리 비교테이블을 마련하여 운용을 하되, 각각의 운전자 특성에 맞게 고유의 테이블을 작성하여 비교 판단하도록 함으로 좀 더 정확하고 빠르게 졸음 시작 여부를 알 수 있게 된다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 졸음운전 감지시스템을 나타낸 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 졸음운전 감지시스템 및 방법에 대하여 살펴본다.

사람은 평소에는 β파, 심신이 안정될 땐 α파, 깊은 수면에 빠지게 되면 δ파가 활성화 된다. 깊은 수면에 빠지기 전 졸음상태일 때 이 시스템이 동작하도록 할 것이기 때문에 α파와 β파를 사용한다. β파가 줄어들고 α파가 늘어나는 값인 임의의 값을 만들어 이 값을 통해 라즈베리파이(102)가 동작하도록 한다. 라즈베리파이(102)가 동작하게 되면 LED(103)가 켜지고 부저(104)가 울리게 된다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 졸음운전 방지시스템 및 방법에 따르면, 미리 졸음에 돌입하는 단계 또는 졸음에 돌입하기 바로 전 단계에서 이를 체크하여 운전자에게 적절한 주의환기 신호를 발생시킴으로써 안전운전을 도모하기 위한 최적의 프로세스를 제공할 수 있게된다.

그리고 미리 비교테이블을 마련하여 운용을 하되, 각각의 운전자 특성에 맞게 고유의 테이블을 작성하여 비교 판단하도록 함으로써 좀 더 정확하고 빠르게 졸음 시작 여부를 알 수 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 자명할 것이다.

α파: Alpha파
β파: Beta파
δ파: Delta파

Claims (1)

1. 운전자의 뇌파를 측정할 수 있는 헤드셋으로 구성된 측정부 및; 수신된 뇌파를 측정하고 분석하여 졸음 여부를 판단하는 알고리즘이 저장되어 있는 저장부 및; LED와 부저를 통해 소리와 빛을 발생시켜서 차량 내부에 있는 운전자에게 경고를 알리는 내부 알림부 및; 뇌파가 다시 정상적인 상태로 돌아오면 졸음 알림을 중단하는 종료 단계 메모리부를 특징으로 하는 뇌파를 이용한 졸음운전을 방지 시스템 및 방법.
   
   

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