KR20220109909A - 이륜 이동수단 후방 충돌 방지효과를 높인 레이더센서 기반 모니터링 시스템 - Google Patents

이륜 이동수단 후방 충돌 방지효과를 높인 레이더센서 기반 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 후방 객체 감지 시, 감지객체와의 상대속도(△v) 및 거리(△d)를 활용하여 충돌여부를 예측하도록 구성됨으로써 충돌예측의 정확성 및 신뢰도를 높여 종래에 실제 충돌과 무관한 현상에 대한 알람으로 인해 경고 알람에 대한 정확성 및 신뢰도가 떨어져 오히려 안전성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있고, 후방에 카메라가 설치되되, 전방에 카메라의 촬영에 의해 획득된 영상이 전시되는 디스플레이 수단이 설치됨과 동시에 충돌 예측 시, 카메라 및 디스플레이 수단으로 전원을 공급하여 촬영 및 영상 출력이 이루어지도록 구성됨으로써 라이더가 충돌 예측 시, 후방의 상태를 신속하고 정확하게 인지할 수 있을 뿐만 아니라 충돌이 예측된 경우에만 카메라 촬영 및 영상 전시가 이루어져 불필요한 전력소모를 절감시켜 저전력 운영이 가능한 이륜 이동수단 후방 충돌 방지효과를 높인 모니터링 시스템에 관한 것이다.

Description

이륜 이동수단 후방 충돌 방지효과를 높인 레이더센서 기반 모니터링 시스템{Monitoring system based on radar sensor for enhancing collision protecting efficiency of two-wheeled movable means}
본 발명은 이륜 이동수단 후방 충돌 방지효과를 높인 레이더센서 기반 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 상세하게로는 후방 객체 감지 시, 감지객체와의 상대속도(△v) 및 거리(△d)를 활용하여 충돌여부를 예측함과 동시에 충돌 예측 시, 카메라 및 디스플레이 수단으로 전원을 공급하여 촬영 및 영상 출력이 이루어지도록 구성됨으로써 충돌예측의 정확성 및 신뢰도를 높여 종래에 실제 충돌과 무관한 현상에 대한 알람으로 인해 경고 알람에 대한 정확성 및 신뢰도가 떨어져 오히려 안전성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 충돌이 예측된 경우에만 카메라 촬영 및 영상 전시가 이루어져 불필요한 전력소모를 절감시켜 저전력 운영이 가능한 이륜 이동수단 후방 충돌 방지효과를 높인 레이더센서 기반 모니터링 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 삶의 질이 개선되어 운동에 대한 관심이 급증함과 동시에 자전거 도로 인프라가 확장됨에 따라 자전거, 원동기자전거, 바이크 등의 이륜 이동수단의 사용자 인구수 및 자전거 보급률이 기하급수적으로 증가하였다.
특히 수요자가 개인용 이동수단을 플랫폼을 통해 필요한 시간만큼 공유형 전기자전거를 공유하는 ‘스마트 모빌리티’ 산업이 발전하면서 취미, 출퇴근 이동 및 단거리 이동 등의 다양한 목적으로 공유형 전기자전거를 활용하는 추세가 급증하고 있다.
이러한 전기자전거는 일반 자전거와 비교하여 최고 속도가 매우 빠르며, 자전거 도로 뿐만 아니라 주행환경이 복잡한 일반 도로에서도 주행이 이루어지기 때문에 충돌사고 위험성이 매우 취약하며, 라이더의 신체가 차량과 같이 차체에 의해 보호받는 것이 아니라, 외부에 노출되기 때문에 충돌사고 시 대형 인명사고로 이어질 수 있는 단점을 갖고, 실제 자전거 이용률의 증가와 함께 자전거 사고율 또한 현저히 증가하고 있다.
이에 따라 자전거에 각종 센서를 이용하여 주변에 객체가 접근될 때, 알람을 표출하여 운전자가 이를 미연에 인식하도록 하거나 또는 액션캠을 설치하여 충돌사고에 대한 증거영상을 획득하도록 하는 노력이 이루어지고 있으나, 센서를 이용한 경고 알람 방식은 주변에 자전거 및 보행객들이 많은 경우에, 무분별하게 알람이 출력되어 정확성, 실용성 및 효율성이 떨어지고, 액션캠은 단순히 충돌사고 발생 시, 증거영상으로만 활용될 수 있기 때문에 충돌사고 방지효과가 전혀 없는 구조적 한계를 갖는다.
도 1은 국내등록특허 제10-1743721호(발명의 명칭 : 자전거 충돌 방지 장치)에 개시된 자전거 충돌 방지를 나타내는 블록도이다.
도 1의 자전거 충돌 방지 장치(이하 종래기술이라고 함)(100)는 자전거의 후방에 설치되어 상기 자전거의 후방에 위치한 다른 물체와의 거리를 측정하되, 후방으로부터의 다른 물체와의 거리를 측정하는 감지 거리 범위가 조절되는 레이더 센서부(110)와, 좌우 회전에 의해 저항값이 조절되어 레이더 센서부(110)의 감지 거리 범위를 조절하는 회전형 가변 저항 조절부(120)와, 레이더 센서부(110)의 레이더 센서가 다른 물체로 방사되기 위하여 필요한 전원을 공급하되, 조절된 측정 범위에 기초하여 요구되는 전원을 증감하여 레이더 센서로 공급하는 전원 공급부(130)와, 레이더 센서부(110)로부터 측정된 자전거와 다른 물체와의 거리가, 감지 거리 범위 내로 진입한 경우, 경고 알람을 출력하되 다른 물체와의 거리가 가까워질수록 경고음의 크기 또는 옥타브를 점점 높여 출력하는 충돌 방지부(140)로 이루어진다.
또한 레이더 센서부(110)는 자전거의 정후면에 위치한 다른 물체를 감지하는 후방 감지 모드와, 자전거의 우측 후면에 위치한 다른 물체를 감지하는 우측 후방 감지 모드, 자전거의 좌측 면에 위치한 다른 물체를 감지하는 좌측 후방 감지 모드를 포함하고, 충돌 방지부(140)에 좌측 후방 감지 모드, 후방 감지 모드 및 우측 후방 감지 모드를 알리는 출력이 좌측으로부터 우측으로 배열되어 어떠한 방향으로부터 물체가 다가오고 있는지를 파악할 수 있게 된다.
이와 같이 구성되는 종래기술(100)은 레이더 센서를 이용하여 후방의 물체를 감지하고 후방의 물체를 감지할 수 있는 거리를 식별 또는 감지거리로 조절할 수 있으며, 식별 거리 내에 물체가 위치한 경우, 지속적으로 추격하는 경우라서 알람을 울려야 하는지 아닌지에 대한 판단을 한 후 인공지능적으로 알람을 울릴 수 있어 배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 장점을 갖는다.
일반적으로 자전거와 같은 이동수단은 라이더의 운전상태에 따라 각기 다른 속도를 갖기 때문에 후방 감지거리 이내에 자전거가 위치하더라도, 본인의 속도와 후방 자전거의 속도에 따라 충돌 여부가 결정되게 된다. 예를 들어, 본인의 속도가 ‘18km/h’이고, 후방 감지거리 이내의 자전거 ‘A’, ‘B’의 속도가 ‘15km/h’, ‘25km’라고 가정할 때, 후방 자전거 ‘A’는 후방 감지거리 이내에 위치하더라도, 본인 보다 속도가 떨어지기 때문에 충돌사고가 발생할 위험이 없으나, 후방 자전거 ‘A’는 본인 보다 속도가 빠르기 때문에 충돌사고가 발생할 위험 요소를 갖게 된다.
그러나 종래기술(100)은 이러한 상대속도와 충돌사고에 대한 특성을 전혀 감안하지 않은 것으로서, 단순히 레이더 센서부(110)에 의해 감지된 물체와의 거리가 감지 거리 범위 내로 진입하는 경우, 경고 알람을 출력하도록 구성되었기 때문에 경고 알람에 대한 정확성이 떨어지고, 이러한 잘못된 경고 알람의 출력의 반복은 라이더에게 경각심을 떨어뜨려 오히려 위험에 대한 불감증을 높여 충돌사고 안전성을 떨어뜨리게 된다.
또한 종래기술(100)은 경고음을 통해 경고 알람이 출력되기 때문에 라이더가 후방의 상황을 직관적으로 인지할 수 없어 충돌에 대한 적합한 대처를 유연하게 할 수 없으며, 경고 알람으로 인해 주행 중, 뒤를 돌아 보는 등의 행동으로 주행사고가 발생할 수 있는 단점을 갖는다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 후방에 카메라를 설치하고, 전방에 스마트폰 등의 디스플레이 수단을 설치해야하는데, 이러한 경우 카메라 촬영에 따른 전력소모와, 디스플레이 수단의 영상 전시에 따른 전력소모가 높아 전력공급이 어려운 문제점이 발생한다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 후방 객체 감지 시, 감지객체와의 상대속도(△v) 및 거리(△d)를 활용하여 충돌여부를 예측하도록 구성됨으로써 충돌예측의 정확성 및 신뢰도를 높여 종래에 실제 충돌과 무관한 현상에 대한 알람으로 인해 경고 알람에 대한 정확성 및 신뢰도가 떨어져 오히려 안전성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있는 모니터링 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 다른 해결과제는 후방에 카메라가 설치되되, 전방에 카메라의 촬영에 의해 획득된 영상이 전시되는 디스플레이 수단이 설치됨과 동시에 충돌 예측 시, 카메라 및 디스플레이 수단으로 전원을 공급하여 촬영 및 영상 출력이 이루어지도록 구성됨으로써 라이더가 충돌 예측 시, 후방의 상태를 신속하고 정확하게 인지할 수 있을 뿐만 아니라 충돌이 예측된 경우에만 카메라 촬영 및 영상 전시가 이루어져 불필요한 전력소모를 절감시켜 저전력 운영이 가능한 모니터링 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 속도감지수단과, 이륜 이동수단 후방에 설치되어 후방을 촬영하는 카메라와, 이륜 이동수단 후방의 객체를 감지하는 객체감지수단과, 이륜 이동수단 전방에 설치되어 카메라의 촬영에 의해 획득된 영상을 전시하는 디스플레이 수단과, 컨트롤러를 포함하는 모니터링 시스템에 있어서: 상기 컨트롤러는 상기 속도감지수단에 의해 검출된 감지정보를 이용하여 해당 이륜 이동수단의 속도(v)를 검출하는 속도검출부; 상기 객체감지수단에 의해 검출된 감지신호를 분석하여 객체를 감지하는 객체감지부; 상기 객체감지부에 의해 감지된 객체의 속도(v’)를 산출한 후, 속도검출부(v)에 의해 검출된 속도(v)가 감지객체의 속도(v’) 보다 느린 경우, 충돌을 예측하는 충돌예측부; 상기 충돌예측부에 의해 충돌이 예측될 때, 상기 카메라 및 상기 디스플레이 수단으로 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 충돌예측부에 의해 충돌이 예측될 때, 상기 카메라를 동작시킴과 동시에 상기 카메라의 촬영에 의해 획득된 영상을 상기 디스플레이 수단으로 출력하는 제어부를 포함하는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 속도감지수단은 자이로센서이고, 상기 객체감지수단은 레이더기이고, 상기 객체감지부는 상기 레이더기에 의해 송수신된 레이더신호를 분석하여 객체를 감지하며, 감지객체의 거리(d) 정보를 검출하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 충돌예측부는 상기 객체감지부로부터 입력된 감지객체의 거리(d) 정보를 통해 감지객체를 추적하는 감지객체 추적모듈; 상기 감지객체 추적모듈에 의해 거리(d)가 멀어지는 객체를 필터링 한 후, 남은 감지객체를 후방객체로 결정하는 후방객체 결정모듈; 상기 속도검출부에 의해 검출된 속도(v)와, 상기 후방객체 결정모듈에 의해 결정된 후방객체의 거리(d) 정보를 활용하여 후방객체의 속도(v’)를 산출한 후, 후방객체와의 상대속도(△v)를 산출하는 후방객체 속도 산출모듈; 상기 후방객체 속도 산출모듈에 의한 상대속도(△v)와, 후방객체의 거리(d) 정보를 활용하여 후방객체와 충돌하는데 소요되는 시간인 충돌예측시간(△t)을 산출하는 충돌예측시간 산출모듈; 상기 충돌예측시간 산출모듈에 의해 산출된 충돌예측시간(△t)을 기 설정된 설정시간(TH)과 비교하는 비교모듈; 상기 비교모듈에서, 1)충돌예측시간(△t)이 설정시간(TH)을 초과하면, 충돌이 발생하지 않을 것으로 판단하고, 2)충돌예측시간(△t)이 설정시간(TH) 이하이면, 충돌이 발생할 것으로 판단하는 충돌예측판단모듈을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 디스플레이 수단은 상기 컨트롤러로부터 전송받은 영상을 디스플레이 할 때, 경고 알람을 출력하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 이륜 이동수단은 배터리를 구비하고,상기 전원공급부는 상기 배터리로부터 전력을 공급받아 충전하는 축전기를 포함하며, 상기 충돌예측부에 의해 충돌이 예측될 때, 상기 축전기에 충전된 전력을 상기 카메라 및 상기 디스플레이 수단으로 공급하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 컨트롤러는 후방객체의 평균속도의 범위 별로 설정시간(TH)이 매칭된 기준테이블이 저장되며, 상기 후방객체 속도 산출모듈에 의해 산출된 후방객체의 속도(v’)가 임시 저장되는 메모리; 기 설정된 주기(T) 마다 실행되어 설정시간(TH)을 설정하는 설정시간 설정부를 더 포함하고, 상기 설정시간 설정부는 상기 주기(T) 동안 검출되어 상기 메모리에 저장된 후방객체의 속도(v‘) 정보들을 수집하는 후방객체 속도 수집모듈; 상기 후방객체 속도 수집모듈에 의해 수집된 후방객체의 속도(v’)들의 평균값인 평균속도(
Figure pat00001
)를 산출하는 평균속도 산출모듈; 상기 메모리에 저장된 기준테이브을 추출한 후, 추출된 기준테이블을 탐색하여 상기 평균속도 산출모듈에 의해 산출된 평균속도(
Figure pat00002
)에 매칭되는 설정시간(TH’)을 추출하는 기준테이블 추출 및 탐색모듈; 상기 기준테이블 추출 및 탐색모듈에 의해 추출된 설정시간(TH’)을 다음 주기(T)의 설정시간(TH)으로 결정하는 설정시간 설정모듈을 더 포함하고, 상기 비교모듈은 데이터 비교 시, 상기 충돌예측시간 산출모듈에 의해 산출된 충돌예측시간(△t)을 상기 설정시간 설정모듈에 의해 설정된 설정시간(TH)과 비교하고, 상기 기준테이블에는 평균속도 범위가 클수록 매칭된 설정시간(TH)이 큰 것이 바람직하다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 후방 객체 감지 시, 감지객체와의 상대속도(△v) 및 거리(△d)를 활용하여 충돌여부를 예측하도록 구성됨으로써 충돌예측의 정확성 및 신뢰도를 높여 종래에 실제 충돌과 무관한 현상에 대한 알람으로 인해 경고 알람에 대한 정확성 및 신뢰도가 떨어져 오히려 안전성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 후방에 카메라가 설치되되, 전방에 카메라의 촬영에 의해 획득된 영상이 전시되는 디스플레이 수단이 설치됨과 동시에 충돌 예측 시, 카메라 및 디스플레이 수단으로 전원을 공급하여 촬영 및 영상 출력이 이루어지도록 구성됨으로써 라이더가 충돌 예측 시, 후방의 상태를 신속하고 정확하게 인지할 수 있을 뿐만 아니라 충돌이 예측된 경우에만 카메라 촬영 및 영상 전시가 이루어져 불필요한 전력소모를 절감시켜 저전력 운영이 가능하게 된다.
도 1은 국내등록특허 제10-1743721호(발명의 명칭 : 자전거 충돌 방지 장치)에 개시된 자전거 충돌 방지를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 자전거 후방 충돌 방지효과를 높인 모니터링 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 구성 예시도이다.
도 4는 도 2의 디스플레이 수단을 나타내는 예시도이다.
도 5는 도 2의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 5의 충돌예측부를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 5의 설정시간 설정부를 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예인 자전거 후방 충돌 방지효과를 높인 모니터링 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 3은 도 2의 구성 예시도이다.
본 발명의 일실시예인 자전거 후방 충돌 방지효과를 높인 모니터링 시스템(1)은 후방 객체 감지 시, 감지객체와의 상대속도(△v) 및 거리(△d)를 활용하여 충돌여부를 예측함과 동시에 충돌 예측 시, 카메라 및 디스플레이 수단으로 전원을 공급하여 촬영 및 영상 출력이 이루어지도록 구성됨으로써 충돌예측의 정확성 및 신뢰도를 높여 종래에 실제 충돌과 무관한 현상에 대한 알람으로 인해 경고 알람에 대한 정확성 및 신뢰도가 떨어져 오히려 안전성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 충돌이 예측된 경우에만 카메라 촬영 및 영상 전시가 이루어져 불필요한 전력소모를 절감시켜 저전력 운영이 가능하도록 하기 위한 것이다.
또한 자전거 후방 충돌 방지효과를 높인 모니터링 시스템(1)은 도 2와 3에 도시된 바와 같이, 전원을 공급하는 자전거 배터리(7)와, 자전거(20)의 차체(21)에 설치되는 자이로센서(6)와, 자전거(20)의 차체(21) 후방에 설치되어 자전거의 후방으로 레이더신호를 송신한 후, 반사신호를 수집하는 레이더기(5)와, 레이더기(5)에 의해 송수신된 레이더신호 및 자이로센서(6)에 의해 검출된 각속도정보를 분석하여 충돌을 예측함과 동시에 충돌 예측 시, 후술되는 카메라(4) 및 디스플레이 수단(8)으로 전원을 공급하며 카메라(4)로 트리거신호(Trigger signal)를 출력하는 컨트롤러(3)와, 자전거(20)의 차체(21) 후방에 설치되어 충돌 예측 시, 컨트롤러(3)로부터 전원을 공급받음과 동시에 트리거신호를 수신 받아 촬영을 수행하여 영상을 획득하는 카메라(4)와, 자전거(20)의 차체(21) 전방에 설치되어 컨트롤러(3)로부터 카메라(4)의 촬영에 의해 획득된 영상을 수신받아 이를 디스플레이 함과 동시에 경로 알람을 출력하는 디스플레이 수단(8)으로 이루어진다.
이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 이륜 이동수단이 자전거(20)인 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이륜 이동수단의 종류는 이에 한정되지 않으며, 원동기자전거, 바이크 등의 공지된 다양한 종류가 적용될 수 있음은 당연하다.
이때 본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 카메라(4)의 촬영에 의해 획득된 영상을 전시하는 디스플레이 수단(8)이 별도로 구성되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 디스플레이 수단(8)은 스마트폰과, 스마트폰에 설치되어 컨트롤러(3)와 연동하는 어플리케이션으로 구성될 수 있음은 당연하다.
또한 도 2와 3에서는 컨트롤러(3) 및 카메라(4)가 독립적으로 구성되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 컨트롤러(3) 및 카메라(4)는 일체형으로 제작되어 자전거(20) 차체(21)에 설치되는 것으로 구성될 수 있다.
또한 본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 컨트롤러(3)가 자이로센서(6)에 의해 검출된 각속도를 활용하여, 해당 자전거(20)의 속도(v)를 검출하는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 컨트롤러(3)는 GPS 모듈을 자체적으로 내장하거나 또는 디스플레이 수단(8)으로 스마트폰이 설치되는 경우, 스마트폰으로부터 전송받은 GPS 위치정보를 통해 해당 자전거(20의 속도(v)를 검출하는 것으로 구성될 수 있다.
또한 도면에는 도시되지 않았으나, 컨트롤러(3) 및 디스플레이 수단(8)은 유선케이블로 연결되거나 또는 블루투스(Bluetooth) 등의 근거리통신을 통해 데이터를 송수신한다.
자이로센서(6)는 자전거(20)의 차체(21), 상세하게로는 휠(23)의 허브에 설치되어 각속도를 검출하며, 검출된 각속도 정보를 컨트롤러(3)로 출력한다.
레이더기(5)는 후방으로 레이더신호를 송신한 후, 반사되는 신호를 수신 받는다.
또한 레이더기(5)는 송수신된 레이더신호 정보를 컨트롤러(3)로 출력한다.
카메라(4)는 자전거(20)의 차체(21)의 후방에 설치된다.
또한 카메라(4)는 평시에는 전원이 차단되어 촬영을 수행하지 않되, 충돌 예측 시, 컨트롤러(3)로부터 트리거신호(Trigger signal)을 전송받으면, 컨트롤러(3)의 제어에 따라 자전거 배터리(7)로부터 전원을 공급받아 촬영을 수행하여 영상을 획득한다.
또한 카메라(4)는 촬영에 의해 획득된 영상을 컨트롤러(3)로 전송한다. 이때 컨트롤러(3)는 카메라(4)로부터 수신받은 영상을 디스플레이 수단(8)으로 전송하고, 디스플레이 수단(8)은 컨트롤러(3)로부터 전송받은 영상을 디스플레이 하여 라이더(운전자)가 디스플레이 수단(8)을 통해 전시되는 영상의 열람을 통해 후방의 상태를 정확하고 신속하게 인지하여 충돌사고에 대비한 적합한 주행이 이루어질 수 있게 된다.
도 4는 도 2의 디스플레이 수단을 나타내는 예시도이다.
도 4의 디스플레이 수단(8)은 자전거(20)의 차체(21)의 전방, 상세하게로는 핸들바(22)의 중간지점에 설치된다.
또한 디스플레이 수단(8)은 평시에는 전원이 차단되어 별도의 동작을 수행하지 않되, 컨트롤러(3)에 의해 충돌이 예측될 때, 컨트롤러(3)로부터 전원을 공급받음과 동시에 컨트롤러(3)로부터 전송받은 영상을 디스플레이 한다. 이때 디스플레이 수단(8)은 컨트롤러(3)에 의해 충돌 예측 시에만, 영상이 디스플레이 됨으로써 라이더가 충돌 예측을 즉각적으로 인지할 수 있을 뿐만 아니라 후방 상태를 정확하게 인지하여 이에 대한 적합한 주행이 이루어질 수 있게 된다.
또한 디스플레이 수단(8)은 컨트롤러(3)로부터 영상을 전송받으면, 경고음 또는 경고 알람을 출력한다.
도 5는 도 2의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 5의 컨트롤러(3)는 자이로센서(6), 카메라(4) 및 디스플레이 수단(8)을 관리 및 제어하여 라이더에게 후방 충돌방지 서비스를 제공하기 위한 제어기이다.
또한 컨트롤러(3)는 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(31)와, 메모리(32), 통신 인터페이스부(33), 전원공급부(34), 속도검출부(35), 레이더신호 분석부(36), 객체 감지부(37), 충돌예측부(38), 트리거신호 생성부(39), 설정시간 설정부(40)로 이루어진다.
제어부(31)는 컨트롤러(3)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(32), (33), (34), (35), (36), (37), (38), (39), (40)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(31)는 충돌예측부(38)에 의해 충돌이 예측된다고 판단될 때, 전원공급부(34)를 실행시켜 전원공급부(34)에 의해 축전된 전원이 카메라(4) 및 디스플레이 수단(8)으로 공급되도록 한다.
또한 제어부(31)는 충돌예측부(38)에 의해 충돌이 예측된다고 판단될 때, 트리거신호 생성부(39)를 실행시키고, 트리거신호 생성부(39)에 의해 생성된 트리거신호가 카메라(4) 및 디스플레이 수단(8)으로 전송되도록 통신 인터페이스부(33)를 제어한다.
또한 제어부(31)는 통신 인터페이스부(33)를 통해 자이로센서(6)로부터 전송받은 각속도정보를 속도검출부(35)로 입력하며, 레이더기(5)로부터 전송받은 레이더신호 정보를 레이더신호 분석부(36)로 입력한다.
또한 제어부(31)는 기 설정된 주기(T) 마다 설정시간 설정부(40)를 실행시킨다.
메모리(32)에는 카메라(4)에 의해 촬영된 영상과 속도검출부(35)에 의해 검출된 속도(v) 정보가 임시 저장된다.
또한 메모리(32)에는 기 설정된 신호분석 알고리즘이 저장된다. 이때 신호분석 알고리즘은 송수신된 레이더신호 정보를 통해 객체를 감지하는 알고리즘이고, 이러한 레이더신호를 이용한 객체 감지 기술 및 방법은 통상적으로 사용되는 기술 및 방법이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 메모리(32)에는 충돌예측부(38)에서 검출된 후방객체의 속도(v’) 및 거리차(△d) 정보가 임시 저장된다.
또한 메모리(32)에는 후방객체의 평균속도의 범위 별로 설정시간(TH)이 매칭된 기준테이블이 기 설정되어 저장된다.
또한 메모리(32)에는 설정시간 설정모듈(40)에 의해 설정된 설정시간(TH, Threshold)이 저장된다.
통신 인터페이스부(33)는 카메라(4), 레이더기(5), 자이로센서(6) 및 디스플레이 수단(7)과 데이터를 송수신한다.
전원공급부(34)는 배터리 등의 별도의 축전기를 구비하여 평시에 자전거 배터리(7)로부터 전력을 공급받아 충전한다.
또한 전원공급부(34)는 충돌예측부(38)에 의해 충돌이 예측된다고 판단될 때, 제어부(31)의 제어에 따라 축전기에 충전된 전력을 카메라(4) 및 디스플레이 수단(8)으로 공급되도록 스위치를 제어한다.
속도검출부(35)는 제어부(31)의 제어에 따라 통신 인터페이스부(33)를 통해 자이로센서(6)로부터 전송받은 각속도정보를 입력받는다.
또한 속도검출부(35)는 입력된 각속도정보를 분석하여 해당 자전거(20)의 속도(v)를 검출하며, 검출된 속도(v) 정보를 충돌예측부(38)로 입력한다.
레이더신호 분석부(36)는 제어부(31)의 제어에 따라 통신 인터페이스부(33)를 통해 레이더기(5)로부터 전송받은 레이더신호 정보를 입력받으며, 입력된 레이더신호를 분석한다.
객체감지부(37)는 레이더신호 분석부(36)에 의해 검출된 분석데이터를 통해 객체를 감지하며, 검출된 감지객체의 거리(d) 정보를 충돌예측부(38)로 입력한다.
도 6은 도 5의 충돌예측부를 나타내는 블록도이다.
충돌예측부(38)는 도 6에 도시된 바와 같이, 데이터 입력모듈(381)과, 감지객체 추적모듈(382), 후방객체 결정모듈(383), 후방객체 속도 산출모듈(384), 충돌예측시간 산출모듈(385), 비교모듈(386), 충돌예측판단모듈(387)로 이루어진다.
데이터 입력모듈(381)은 속도검출부(35)로부터 속도(v) 정보를 입력받으며, 객체감지부(37)로부터 감지객체의 거리(d) 정보를 입력받는다.
감지객체 추적모듈(382)은 객체감지부(37)로부터 입력된 감지객체의 거리(d) 정보를 통해 감지객체를 추적한다.
후방객체 결정모듈(383)은 감지객체 추적모듈(382)에 의해 거리(d)가 멀어지는 객체를 필터링 한 후, 남은 감지객체를 후방객체로 결정한다.
즉 후방객체 결정모듈(383)은 1)감지객체가 해당 자전거(20) 보다 낮은 속도로 주행 중일 때, 충돌위험성이 낮기 때문에 이들을 필터링 함과 동시에 2)감지객체가 자전거나 차량이 아닌 구조물 등의 기타물일 때, 이들을 필터링 하고, 남은 감지객체를 후방객체로 결정함으로써 충돌과 무방한 감지객체들에 대한 연산처리를 생략하도록 하여 연산처리속도 및 시간을 절감시킬 수 있게 된다.
후방객체 속도 산출모듈(384)은 데이터 입력모듈(381)에 의해 입력된 해당 자전거(20)의 속도(v) 정보와, 후방객체 결정모듈(383)에 의해 결정된 후방객체의 거리(d) 정보를 활용하여 후방객체의 속도(v’)를 산출한 후, 해당 자전거와의 상대속도(△v)를 산출한다.
충돌예측시간 산출모듈(385)은 후방객체 속도 산출모듈(384)에 의해 산출된 상대속도(△v)와, 후방객체의 거리(d) 정보를 활용하여 후방객체와 충돌하는데 소요되는 시간인 충돌예측시간(△t)을 산출한다.
예를 들어, 충돌예측시간 산출모듈(385)은 후방객체와의 상대속도(△v)가 3m/s이고, 거리차(d)가 12m일 때, 거리차(d)를 상대속도(△v)로 나누어 충돌예측시간(△t) ‘4초’를 산출하게 된다.
비교모듈(386)은 충돌예측시간 산출모듈(385)에 의해 산출된 충돌예측시간(△t)과, 후술되는 설정시간 설정모듈(40)에 의해 설정되어 메모리(32)에 저장된 설정시간(TH)을 비교한다.
충돌예측판단모듈(387)은 비교모듈(386)에서, 1)충돌예측시간(△t)이 설정시간(TH)을 초과하면, 충돌이 발생하지 않을 것으로 판단하고, 2)충돌예측시간(△t)이 설정시간(TH) 이하이면, 충돌이 발생할 것으로 판단한다.
일반적으로, 자전거는 주변 상충상태, 도로 형상, 노면 상태 등의 다양한 변수로 인해 라이더의 속도 변경이 수시로 이루어지는 특성을 갖기 때문에 해당 자전거의 속도(v) 보다 후방객체의 속도(v’)가 빠르다고 하더라도, 충돌하는데 소요되는 시간인 충돌예측시간(△t)이 설정시간(TH) 이상인 경우까지 충돌을 예측하게 되면, 충돌예측의 정확성 및 신뢰도가 떨어지게 된다.
예를 들어, 설정시간(TH)을 초과하는 충돌예측시간(△t)을 갖는 후방객체의 라이더는 비교적 여유있는 시간을 갖기 때문에 이를 사전에 미리 인지하여 속도를 줄이는 등의 안전주행을 할 여력이 충분하여 충돌 위험성이 떨어지나, 설정시간(TH) 미만의 충돌예측시간(△t)을 갖는 후방객체의 라이더는 비교적 촉박한 시간으로 인해 사전에 안전주행을 할 여력이 충분하지 않아 충돌 위험성이 높아지게 된다.
본원 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 충돌예측판단모듈(387)에 의해 충돌예측시간(△t)이 설정시간(TH) 이하인 경우에만 충돌이 발생할 것으로 예측함으로써 불필요한 충돌 예측을 사전에 필터링 하여 충돌 예측의 정확성 및 신뢰도를 더욱 높일 수 있게 된다.
또한 충돌예측판단모듈(387)에 의해 충돌이 예측되면, 제어부(31)는 전원공급부(34)를 실행시켜 카메라(4) 및 디스플레이 수단(8)으로 전원이 공급되도록 함과 동시에 트리거신호 생성부(39)를 실행시킨다.
트리거신호 생성부(39)는 충돌예측판단모듈(387)에 의해 충돌이 예측된다고 판단될 때 실행되며, 트리거신호를 생성한다. 이때 트리거신호 생성부(39)에 의해 생성된 트리거신호는 제어부(31)의 제어에 따라 통신 인터페이스부(33)를 통해 카메라(4)로 전송됨과 동시에 디스플레이 수단(8)으로 전송된다.
도 7은 도 5의 설정시간 설정부를 나타내는 블록도이다.
도 7의 설정시간 설정부(40)는 제어부(31)의 제어에 따라 기 설정된 주기(T) 마다 실행된다.
또한 설정시간 설정부(40)는 도 7에 도시된 바와 같이, 후방객체 속도 수집모듈(401)과, 평균속도 산출모듈(402), 기준테이블 추출 및 탐색모듈(403), 설정시간 설정모듈(404)로 이루어진다.
후방객체 속도 수집모듈(401)은 주기(T) 동안 검출되어 메모리(32)에 저장된 후방객체의 속도(v’) 정보들을 수집한다.
평균속도 산출모듈(402)은 후방객체 속도 수집모듈(401)에 의해 수집된 후방객체의 속도(v’)들의 평균값인 평균속도(
Figure pat00003
)를 산출한다.
기준테이블 추출 및 탐색모듈(403)은 메모리(32)에 저장된 기준테이블을 추출한 후, 추출된 기준테이블을 탐색하여 평균속도 산출모듈(402)에 의해 산출된 평균속도(
Figure pat00004
)에 매칭되는 설정시간(TH’)을 추출한다.
이때 기준테이블에는 평균속도의 범위 별로 설정시간(TH)이 매칭되어 저장되고, 이러한 기준테이블의 설정시간(TH)은 평균속도의 범위가 클수록 높은 값으로 이루어지게 된다.
예를 들어, 기준테이블은 평균속도의 범위가 ‘30 ~ 50 km/s’의 범위의 설정시간(TH1)이, 평균속도의 범위가 ‘10 ~ 15 km/s’의 범위의 설정시간(TH2) 보다 높은 크기를 갖는다.
일반적으로, 자전거 도로이면서 사람 및 자전거의 상충이 많은 제1 조건인 경우, 전체적으로 자전거의 평균속도가 매우 느리게 이루어지게 되고, 이러한 평균속도가 느린 환경에서는 동일 충돌예측시간 대비 충돌사고 위험성이 현저히 떨어지기 때문에 설정시간(TH)이 과도하게 높은 경우, 실제 충돌 위험이 높지 않은 후방객체가 감지되더라도, 이를 충돌 예측으로 판단하여 충돌 예측의 정확성 및 신뢰도가 떨어지게 되고, 자전거 도로이면서 사람 및 자전거의 상충이 많지 않은 제2 조건인 경우에는 제1 조건 보다 충돌예측시간 대비 충돌사고 위험성이 높아지기 때문에 제1 조건 보다 설정시간(TH)이 크게 설정되어야 한다.
또한 자전거와 비교하여 속도가 매우 빠른 차도인 제3 조건의 경우, 차량이 매우 빠른 속도로 이동하기 때문에 설정시간(TH)이 낮게 설정될 경우, 라이더가 영상 열람을 통해 후방상태를 인지하여 안전주행을 하기 전에 이미 차량이 통과하기 때문에 안전성이 현저히 떨어짐에 따라 제3 조건의 경우에서는 설정시간(TH)이 매우 높게 설정되어야만 한다.
설정시간 설정모듈(404)은 기준테이블 추출 및 탐색모듈(403)에 의해 추출된 설정시간(TH’)을 다음 주기(T)의 설정시간(TH)으로 결정한다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 모니터링 시스템(1)은 후방 객체 감지 시, 감지객체와의 상대속도(△v) 및 거리(△d)를 활용하여 충돌여부를 예측하도록 구성됨으로써 충돌예측의 정확성 및 신뢰도를 높여 종래에 실제 충돌과 무관한 현상에 대한 알람으로 인해 경고 알람에 대한 정확성 및 신뢰도가 떨어져 오히려 안전성이 저하되는 문제점을 해결할 수 있게 된다.
또한 본 발명의 모니터링 시스템(1)은 후방에 카메라가 설치되되, 전방에 카메라의 촬영에 의해 획득된 영상이 전시되는 디스플레이 수단이 설치됨과 동시에 충돌 예측 시, 카메라 및 디스플레이 수단으로 전원을 공급하여 촬영 및 영상 출력이 이루어지도록 구성됨으로써 라이더가 충돌 예측 시, 후방의 상태를 신속하고 정확하게 인지할 수 있을 뿐만 아니라 충돌이 예측된 경우에만 카메라 촬영 및 영상 전시가 이루어져 불필요한 전력소모를 절감시켜 저전력 운영이 가능하게 된다.
1:자전거 후방 충돌 방지효과를 높인 모니터링 시스템
3:컨트롤러 4:카메라
5:레이더기 6:자이로센서
7:자전거 배터리 8:디스플레이 수단
20:자전거 21:차체
22:핸들바 23:휠
31:제어부 32:메모리
33:통신 인터페이스부 34:전원공급부
35:속도검출부 36:레이더신호 분석부
37:객체감지부 38:충돌예측부
39:트리거신호 생성부 40:설정시간 설정부

Claims (6)

  1. 속도감지수단과, 이륜 이동수단 후방에 설치되어 후방을 촬영하는 카메라와, 이륜 이동수단 후방의 객체를 감지하는 객체감지수단과, 이륜 이동수단 전방에 설치되어 카메라의 촬영에 의해 획득된 영상을 전시하는 디스플레이 수단과, 컨트롤러를 포함하는 모니터링 시스템에 있어서:
    상기 컨트롤러는
    상기 속도감지수단에 의해 검출된 감지정보를 이용하여 해당 이륜 이동수단의 속도(v)를 검출하는 속도검출부;
    상기 객체감지수단에 의해 검출된 감지신호를 분석하여 객체를 감지하는 객체감지부;
    상기 객체감지부에 의해 감지된 객체의 속도(v’)를 산출한 후, 속도검출부(v)에 의해 검출된 속도(v)가 감지객체의 속도(v’) 보다 느린 경우, 충돌을 예측하는 충돌예측부;
    상기 충돌예측부에 의해 충돌이 예측될 때, 상기 카메라 및 상기 디스플레이 수단으로 전원을 공급하는 전원공급부;
    상기 충돌예측부에 의해 충돌이 예측될 때, 상기 카메라를 동작시킴과 동시에 상기 카메라의 촬영에 의해 획득된 영상을 상기 디스플레이 수단으로 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 속도감지수단은 자이로센서이고, 상기 객체감지수단은 레이더기이고,
    상기 객체감지부는
    상기 레이더기에 의해 송수신된 레이더신호를 분석하여 객체를 감지하며, 감지객체의 거리(d) 정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 충돌예측부는
    상기 객체감지부로부터 입력된 감지객체의 거리(d) 정보를 통해 감지객체를 추적하는 감지객체 추적모듈;
    상기 감지객체 추적모듈에 의해 거리(d)가 멀어지는 객체를 필터링 한 후, 남은 감지객체를 후방객체로 결정하는 후방객체 결정모듈;
    상기 속도검출부에 의해 검출된 속도(v)와, 상기 후방객체 결정모듈에 의해 결정된 후방객체의 거리(d) 정보를 활용하여 후방객체의 속도(v’)를 산출한 후, 후방객체와의 상대속도(△v)를 산출하는 후방객체 속도 산출모듈;
    상기 후방객체 속도 산출모듈에 의한 상대속도(△v)와, 후방객체의 거리(d) 정보를 활용하여 후방객체와 충돌하는데 소요되는 시간인 충돌예측시간(△t)을 산출하는 충돌예측시간 산출모듈;
    상기 충돌예측시간 산출모듈에 의해 산출된 충돌예측시간(△t)을 기 설정된 설정시간(TH)과 비교하는 비교모듈;
    상기 비교모듈에서, 1)충돌예측시간(△t)이 설정시간(TH)을 초과하면, 충돌이 발생하지 않을 것으로 판단하고, 2)충돌예측시간(△t)이 설정시간(TH) 이하이면, 충돌이 발생할 것으로 판단하는 충돌예측판단모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 디스플레이 수단은 상기 컨트롤러로부터 전송받은 영상을 디스플레이 할 때, 경고 알람을 출력하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 이륜 이동수단은 배터리를 구비하고,
    상기 전원공급부는
    상기 배터리로부터 전력을 공급받아 충전하는 축전기를 포함하며, 상기 충돌예측부에 의해 충돌이 예측될 때, 상기 축전기에 충전된 전력을 상기 카메라 및 상기 디스플레이 수단으로 공급하는 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    후방객체의 평균속도의 범위 별로 설정시간(TH)이 매칭된 기준테이블이 저장되며, 상기 후방객체 속도 산출모듈에 의해 산출된 후방객체의 속도(v’)가 임시 저장되는 메모리;
    기 설정된 주기(T) 마다 실행되어 설정시간(TH)을 설정하는 설정시간 설정부를 더 포함하고,
    상기 설정시간 설정부는
    상기 주기(T) 동안 검출되어 상기 메모리에 저장된 후방객체의 속도(v‘) 정보들을 수집하는 후방객체 속도 수집모듈;
    상기 후방객체 속도 수집모듈에 의해 수집된 후방객체의 속도(v’)들의 평균값인 평균속도(
    Figure pat00005
    )를 산출하는 평균속도 산출모듈;
    상기 메모리에 저장된 기준테이브을 추출한 후, 추출된 기준테이블을 탐색하여 상기 평균속도 산출모듈에 의해 산출된 평균속도(
    Figure pat00006
    )에 매칭되는 설정시간(TH’)을 추출하는 기준테이블 추출 및 탐색모듈;
    상기 기준테이블 추출 및 탐색모듈에 의해 추출된 설정시간(TH’)을 다음 주기(T)의 설정시간(TH)으로 결정하는 설정시간 설정모듈을 더 포함하고,
    상기 비교모듈은
    데이터 비교 시, 상기 충돌예측시간 산출모듈에 의해 산출된 충돌예측시간(△t)을 상기 설정시간 설정모듈에 의해 설정된 설정시간(TH)과 비교하고,
    상기 기준테이블에는 평균속도 범위가 클수록 매칭된 설정시간(TH)이 큰 것을 특징으로 하는 모니터링 시스템.
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