KR20210070743A - 차량의 후석 승객 감지를 위한 감지 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

레이더를 활용하여 차량의 후석 승객의 정확한 위치를 2차원으로 분석하여 후석 승객 존재 여부를 감지하기 위한 감지 장치 및 방법이 개시된다. 일 실시예에 따른 차량 후석 승객을 감지하는 감지 장치는, 복수의 안테나를 통해 빔 포밍 방식으로 레이더 신호를 송신하는 레이더 송신부; 복수의 안테나를 통해 반사 레이더 신호를 수신하는 레이더 수신부; 및 상기 반사 레이더 신호를 이용하여 2차원 탐색 면적을 생성하고 승객의 호흡에 따른 피부 움직임에 대응하는 주파수 성분을 확인하여 후석의 승객 유무를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

차량의 후석 승객 감지를 위한 감지 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting rear passenger in vehicle}

본 발명은 차량의 후석 승객 감지를 위한 감지 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 레이더를 활용하여 차량의 후석 승객을 감지하는 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.

차량 내에서 움직임을 발생하는 사람 또는 동물이 있는 상태에서, 운전자가 운전석을 이탈할 경우, 운전자에게 차량 내에 움직임이 감지되는 사람 또는 동물이 있음을 알릴 필요성이 있다. 특히, 영유아가 차량 실내에 남아 있는 상태에서 운전자가 차량에서 이탈하는 경우 영유아의 안전사고가 발생할 수 있기 때문에 운전자에게 이 사실을 알려야 한다. 이를 위해 차량의 후석에 승객 유무를 감지하여 운전자에게 알리는 기술이 개발되고 있다. 다만, 종래의 후석 승객 감지 기술은 감지 장치로부터 승객까지의 거리만을 1차원적으로 감지하기 때문에 후석 승객의 정확한 위치 파악이 어렵고 후석에 위치한 객체가 물체인지 승객인지 구분하기 어려운 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 레이더를 활용하여 차량의 후석 승객의 정확한 위치를 2차원으로 분석하여 후석 승객 존재 여부를 감지하기 위한 감지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 사람 등의 호흡에 따른 피부의 주기적인 움직임을 감지하여 차량의 후석 승객 존재 여부를 감지하기 위한 감지 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

일 실시예에 따른 차량 후석 승객을 감지하는 감지 장치는, 복수의 안테나를 통해 빔 포밍 방식으로 레이더 신호를 송신하는 레이더 송신부; 복수의 안테나를 통해 반사 레이더 신호를 수신하는 레이더 수신부; 및 상기 반사 레이더 신호를 이용하여 2차원 탐색 면적을 생성하고 승객의 호흡에 따른 피부 움직임에 대응하는 주파수 성분을 확인하여 후석의 승객 유무를 판단하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는, 상기 반사 레이더 신호 중에서 배경 신호를 제거하되, 배경 신호는 과거에 동일하게 반복 수신된 신호일 수 있다.

상기 제어부는, 상기 2차원 탐색 면적을 복수의 존으로 분할하고, 각 존별로 일정 시간 동안 수신되는 반사 레이더 신호 중 가장 신호 세기가 큰 반사 레이더 신호를 추출하여 후석의 승객 유무를 판단할 수 있다.

상기 제어부는, 반사 레이더 신호를 주파수 도메인으로 변환하여 승객의 호흡에 따른 피부의 움직임에 대응하는 주파수 성분이 있는 경우 후석에 승객이 있는 것으로 판단할 수 있다.

일 실시예에 따른 감지 장치가 차량 후석 승객을 감지하는 방법은, 복수의 안테나를 통해 빔 포밍 방식으로 레이더 신호를 송신하는 단계; 복수의 안테나를 통해 반사 레이더 신호를 수신하는 단계; 및 상기 반사 레이더 신호를 이용하여 2차원 탐색 면적을 생성하고 승객의 호흡에 따른 피부 움직임에 대응하는 주파수 성분을 확인하여 후석의 승객 유무를 판단하는 단계를 포함한다.

상기 방법은, 상기 반사 레이더 신호 중에서 배경 신호를 제거하는 단계를 더 포함하고, 상기 제거하는 단계는, 과거에 동일하게 반복 수신된 신호를 배경 신호로서 제거할 수 있다.

상기 판단하는 단계는, 상기 2차원 탐색 면적을 복수의 존으로 분할하고, 각 존별로 일정 시간 동안 수신되는 반사 레이더 신호 중 가장 신호 세기가 큰 반사 레이더 신호를 추출하여 후석의 승객 유무를 판단할 수 있다.

상기 판단하는 단계는, 반사 레이더 신호를 주파수 도메인으로 변환하여 승객의 호흡에 따른 피부의 움직임에 대응하는 주파수 성분이 있는 경우 후석에 승객이 있는 것으로 판단할 수 있다.

본 발명에 따르면 차량의 후석에 승객의 정확한 위치를 분석하여 후석 승객의 존재 유무를 정확하게 확인할 수 있다. 특히, 사람의 호흡에 따른 피부의 주기적인 움직임을 감지함으로써 사람이나 동물이 아닌 다른 움직이는 물체에 의한 오작동을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 후석 승객을 감지하기 위한 감지 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 장치에서 차량의 후석 승객을 감지하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 후석 승객을 감지하기 위한 감지 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 감지 장치(100)는, 레이더 송신부(110), 레이더 수신부(120) 및 제어부(130)를 포함한다. 감지 장치는 차량의 천장 부분, 보다 구체적으로는 루프 후면을 포함하는 천장 영역에 설치되어 차량의 ECU(Electronic Control Unit)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 히든 타입으로 구성될 수도 있으며, 히든 타입으로 구성될 경우 차량의 천장 디자인 자유도를 향상시킬 수 있다. 제어부(130)는 하나 이상의 프로세서와 메모리를 포함하고, 하나 이상의 프로세서는 메모리에 저장된 명령어를 실행한다.

레이더 송신부(110)는, 차량 내부로 레이더 신호를 송신한다. 바람직하게, 레이더 송신부(110)는 복수의 안테나, 예를 들어 두 개의 안테나를 구비하고, 복수의 안테나를 이용하여 레이더 신호를 송신할 수 있다. 레이더 송신부(110)는 복수의 안테나를 이용하여 빔 포밍 방식으로 레이더 신호를 송신할 수 있다. 빔 포밍(Beamforming)은 안테나의 빔을 한 방향으로 집중시키는 기술이다. 레이더 송신부(110)는 각 안테나별로 레이더 신호의 지향 방향을 변경하며 레이더 신호를 송신할 수 있다. 바람직하게, 레이더 송신부(110)는, 좌우 60도 내지 80도의 각도로 레이더 신호를 송신하고, 전후 90도 내지 100도의 각도로 레이더 신호를 송신한다.

레이더 수신부(120)는, 상기 레이더 송신부(110)에서 송신된 레이더 신호가 물체에 의해 반사되는 반사 레이더 신호를 수신한다. 레이더 수신부(120)는, 복수의 안테나, 예를 들어 네 개의 안테나를 구비하고, 복수의 안테나를 이용하여 반사 레이더 신호를 수신한다. 레이더 송신부(110)의 각 안테나에서 송신된 레이더 신호의 반사 레이더 신호는 레이더 수신부(120)의 복수의 안테나에 시간차를 두고 수신된다.

제어부(130)는 상기 레이더 수신부(120)에서 수신되는 반사 레이더 신호를 이용하여 차량 후석의 승객 유무를 판단한다. 제어부(130)는 상기 레이더 수신부(120)의 복수의 안테나를 통해 수신되는 동일한 반사 레이더 신호의 수신 시간차를 이용하여 물체의 위치를 분석할 수 있다. 복수의 안테나에 동일한 신호가 수신될 때 수신 시간차를 이용하여 위치를 분석하는 것은 삼각 측량 기술 등에서 많이 알려진 기술이므로 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.

제어부(130)는 상기 레이더 수신부(120)에서 수신되는 신호를 ADC(Analog-Digital Converter)를 통해 디지털 신호, 예를 들어 In-phase 신호와 Q-Phase 신호로 변환하고 그 디지털 신호에서 배경 신호를 제거한다. 여기서 배경 신호는 차량 내에 고정 설치된 물체에 의해 반사되는 신호이다. 고정된 물체에서는 동일한 반사 신호가 계속해서 발생하므로, 제어부(130)는 상기 레이더 수신부(120)에서 수신되는 신호에서 과거에 계속해서 반복 수신되었던 신호를 제거한다.

제어부(130)는 상기 레이더 송신부(110)를 제어하여 복수의 안테나에서 송신되는 레이더 신호의 지향 방향을 변경하고 상기 레이더 수신부(120)의 복수의 안테나에서 수신되는 반사 레이더 신호를 이용하여 2차원의 탐색 면적을 생성한다. 2차원의 탐색 면적은 감지 장치를 기준으로 한 부채꼴 형상일 수 있다.

제어부(130)는 2차원의 탐색 면적을 복수의 존(Zone)으로 분할하고, 각 존(Zone)별로 일정 시간 동안 수신되는 반사 레이더 신호 중 가장 신호 세기가 큰 반사 레이더 신호를 추출한다. 제어부(130)는 추출한 반사 레이더 신호를 고속 퓨리에 변환(FFT:Fast Fourier Transform)을 이용하여 주파수 도메인에서 사람 호흡에 따른 피부 움직임과 유사한 주파수 성분이 있는지 확인한다. 사람의 호흡에 따른 피부의 움직임은 20bpm에서 40bpm 사이의 사인파(sinewave)가 형성되고, 제어부(130)는 이 사인파와 유사한 주파수 대역의 주성분을 확인한다. 바람직하게, 제어부(130)는, 사람 호흡에 따른 피부 움직임과 유사한 주파수 대역에서 소정 임계값 이상의 크기가 확인되면, 사람이 있는 것으로 판단할 수 있다.

2차원 탐색 면적에서 검출되는 모든 반사 레이더 신호에 대해 고속 퓨리에 변환을 하여 사람 호흡에 따른 피부 움직임과 유사한 주파수 성분을 확인할 경우 연산량이 많아져 후석 승객 탐지에 오랜 시간이 걸리고 하드웨어 사양을 높여야 하기 때문에 비용이 상승한다. 본 발명에서는 2차원의 탐색 면적을 복수의 존으로 분할하고 각 존마다 일정 시간 동안 수신되는 반사 레이더 신호 중에서 가장 신호 세기가 큰 반사 레이더 신호만을 대상으로 신호 분석을 하여 연산량을 줄이고 저사양의 하드웨어로 구현이 가능하다.

제어부(130)는 복수의 존 중에서 사람의 호흡과 유사한 주파수 성분의 반사 레이더 신호가 확인하면 차량의 후석에 사람이 존재하는 것으로 판단하고 이를 운전자에게 알린다. 예를 들어, 제어부(130)는 차량의 헤드램프를 작동시키거나, 경보기를 작성시킬 수 있고, 또는 통신망을 통해 미리 저장된 운전자의 휴대 단말로 문자 메시지, 알람 등을 전송할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감지 장치에서 차량의 후석 승객을 감지하는 방법을 설명하는 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 단계 S201에서, 감지 장치(100)는, 복수의 안테나를 통해 차량 내부로 레이더 신호를 송신한다. 예를 들어 두 개의 안테나를 이용하여 레이더 신호를 송신할 수 있다. 감지 장치(100)는, 복수의 안테나를 이용하여 빔 포밍 방식으로 레이더 신호를 송신할 수 있다. 즉, 각 안테나별로 레이더 신호의 지향 방향을 변경하며 레이더 신호를 송신할 수 있다. 바람직하게, 좌우 60도 내지 80도의 각도로 레이더 신호를 송신하고, 전후 90도 내지 100도의 각도로 레이더 신호를 송신한다.

단계 S202에서, 감지 장치(100)는, 송신된 레이더 신호가 물체에 의해 반사되는 반사 레이더 신호를 복수의 안테나를 통해 수신한다. 감지 장치(100)는, 예를 들어, 네 개의 안테나를 구비하고, 네 개의 안테나를 이용하여 반사 레이더 신호를 수신한다. 단계 S201에서 각 안테나에서 송신된 레이더 신호의 반사 레이더 신호는 본 단계 S202에서 복수의 안테나에 시간차를 두고 수신된다. 감지 장치(100)는 복수의 안테나를 통해 수신되는 동일한 반사 레이더 신호의 수신 시간차를 이용하여 물체의 위치를 분석할 수 있다.

단계 S203 및 단계 S204에서, 감지 장치(100)는, 수신되는 반사 레이더 신호를 ADC(Analog-Digital Converter)를 통해 디지털 신호, 예를 들어 In-phase 신호와 Q-Phase 신호로 변환하고 그 디지털 신호에서 배경 신호를 제거한다. 여기서 배경 신호는 차량 내에 고정 설치된 물체에 의해 반사되는 신호이다. 고정된 물체에서는 동일한 반사 신호가 계속해서 발생하므로, 감지 장치(100)는 수신되는 반사 레이더 신호에서 과거에 계속해서 반복 수신되었던 반사 레이더 신호를 제거한다.

단계 S205에서, 감지 장치(100)는, 수신되는 반사 레이더 신호를 이용하여 2차원의 탐색 면적을 생성한다. 2차원의 탐색 면적은 감지 장치(100)를 기준으로 한 부채꼴 형상일 수 있다.

단계 S206에서, 감지 장치(100)는 2차원의 탐색 면적을 복수의 존(zone)으로 분할하고, 단계 S207에서, 각 존별로 일정 시간 동안 수신되는 반사 레이더 신호 중 가장 신호 세기가 큰 반사 레이더 신호를 추출한다.

단계 S208에서, 감지 장치(100)는, 각 존별로 추출한 반사 레이더 신호를 고속 퓨리에 변환(FFT:Fast Fourier Transform)하고, 단계 S209에서, 주파수 도메인에서 사람 호흡에 따른 피부 움직임과 유사한 주파수 성분이 있는지 확인한다. 사람의 호흡에 따른 피부의 움직임은 20bpm에서 40bpm 사이의 사인파(sinewave)가 형성되고, 감지 장치(100)는, 이 사인파와 유사한 주파수 대역의 주성분을 확인한다. 바람직하게, 감지 장치(100)는, 사람 호흡에 따른 피부 움직임과 유사한 주파수 대역에서 소정 임계값 이상의 크기가 확인되면, 사람이 있는 것으로 판단할 수 있다.

차량의 후석에 사람이 있는 것으로 판단되면, 단계 S210에서, 감지 장치(100)는, 이를 운전자에게 알린다. 예를 들어, 감지 장치(100)는, 차량의 ECU를 통해 차량의 헤드램프를 작동시키거나, 경보기를 작성시킬 수 있고, 또는 통신망을 통해 미리 저장된 운자의 휴대 단말로 문자 메시지 등을 전송할 수 있다.

본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.

도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(시디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

110 : 레이더 송신부
120 : 레이더 수신부
130 : 제어부

Claims (8)

1. 차량 후석 승객을 감지하는 감지 장치에 있어서,
   복수의 안테나를 통해 빔 포밍 방식으로 레이더 신호를 송신하는 레이더 송신부;
   복수의 안테나를 통해 반사 레이더 신호를 수신하는 레이더 수신부; 및
   상기 반사 레이더 신호를 이용하여 2차원 탐색 면적을 생성하고 승객의 호흡에 따른 피부 움직임에 대응하는 주파수 성분을 확인하여 후석의 승객 유무를 판단하는 제어부를 포함하는 감지 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 반사 레이더 신호 중에서 배경 신호를 제거하되,
   상기 배경 신호는,
   과거에 동일하게 반복 수신된 신호인 것을 특징으로 하는 감지 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 2차원 탐색 면적을 복수의 존으로 분할하고, 각 존별로 일정 시간 동안 수신되는 반사 레이더 신호 중 가장 신호 세기가 큰 반사 레이더 신호를 추출하여 후석의 승객 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   반사 레이더 신호를 주파수 도메인으로 변환하여 승객의 호흡에 따른 피부의 움직임에 대응하는 주파수 성분이 있는 경우 후석에 승객이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 감지 장치.
5. 감지 장치가 차량 후석 승객을 감지하는 방법에 있어서,
   복수의 안테나를 통해 빔 포밍 방식으로 레이더 신호를 송신하는 단계;
   복수의 안테나를 통해 반사 레이더 신호를 수신하는 단계; 및
   상기 반사 레이더 신호를 이용하여 2차원 탐색 면적을 생성하고 승객의 호흡에 따른 피부 움직임에 대응하는 주파수 성분을 확인하여 후석의 승객 유무를 판단하는 단계를 포함하는 방법.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 반사 레이더 신호 중에서 배경 신호를 제거하는 단계를 더 포함하고,
   상기 제거하는 단계는, 과거에 동일하게 반복 수신된 신호를 배경 신호로서 제거하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 판단하는 단계는,
   상기 2차원 탐색 면적을 복수의 존으로 분할하고, 각 존별로 일정 시간 동안 수신되는 반사 레이더 신호 중 가장 신호 세기가 큰 반사 레이더 신호를 추출하여 후석의 승객 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 판단하는 단계는,
   반사 레이더 신호를 주파수 도메인으로 변환하여 승객의 호흡에 따른 피부의 움직임에 대응하는 주파수 성분이 있는 경우 후석에 승객이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.

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