KR20230025111A - 운전자의 핸즈오프 판단 장치 및 방법, 이를 이용한 차량 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시 예에 의한 운전자의 핸즈오프 판단 장치는 스티어링 휠의 회전에 의한 토크를 감지하고 토크 신호를 생성하는 토크 센서, 토크 신호를 필터링하는 제1 및 제2 주파수 필터, 제1 주파수 필터가 출력하는 제1 필터링 신호의 주파수 성분을 바탕으로 제1 대표값을 생성하고 제2 주파수 필터가 출력하는 제2 필터링 신호의 주파수 성분을 바탕으로 제2 대표값을 생성하는 대표값 생성부, 및 제1 대표값과 제2 대표값의 비율에 기초하여 운전자의 핸즈오프를 판단하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.

Description

운전자의 핸즈오프 판단 장치 및 방법, 이를 이용한 차량 제어 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DECISION HANDS-OFF OF DRIVER, AND METHOD FOR CONTROLLING A VEHICLE}

본 발명은 차량 운전자의 핸즈오프 판단 장치 및 방법, 이를 이용한 차량 제어 방법에 관한 것이다.

주행중인 차량에서 운전자의 자의 또는 타의에 의해 다양한 위험상황이 발생할 수 있다. 예를 들어, 운전자의 부주의에 의해 차량이 현재 주행하고 있는 차선을 이탈하거나, 옆 차선의 차량이 과도하게 접근하거나, 운전자가 스티어링 휠을 움켜쥐지 않고 있거나, 운전자가 조는 등의 위험상황이 발생할 수 있다.

이와 같은 위급 상황을 방지하기 위해서, 운전자가 스티어링 휠을 파지한지 여부를 판단하고, 운전자의 손이 스티어링 휠에서 떨어진 상태인 핸즈오프(hands off)를 감지한 것을 바탕으로 경고를 송출하는 기술들이 제안되고 있다.

종래의 핸즈오프 판단 방법은 스티어링 휠의 조작에 따라 획득되는 센싱값을 직접 이용하기 때문에, 노이즈에 취약하고 이로 인해서 핸즈오프 감지 결과의 정확도가 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 핸즈오프 판단을 보다 정확하게 할 수 있는 핸즈오프 판단 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 보다 정확한 핸즈오프 판단에 기초하여, 보다 안전한 차량 운행을 보장할 수 있는 핸즈오프 판단 장치 및 방법, 이를 이용한 차량 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 의한 운전자의 핸즈오프 판단 장치는 스티어링 휠의 회전에 의한 토크를 감지하고 토크 신호를 생성하는 토크 센서, 토크 신호를 필터링하는 제1 및 제2 주파수 필터, 제1 주파수 필터가 출력하는 제1 필터링 신호의 주파수 성분을 바탕으로 제1 대표값을 생성하고 제2 주파수 필터가 출력하는 제2 필터링 신호의 주파수 성분을 바탕으로 제2 대표값을 생성하는 대표값 생성부, 및 제1 대표값과 제2 대표값의 비율에 기초하여 운전자의 핸즈오프를 판단하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 주파수 필터는 제1 주파수 영역을 필터링하고, 상기 제2 주파수 필터는 상기 제1 주파수 영역 보다 높은 제2 주파수 영역을 필터링 하는 것일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 주파수 필터 또는 상기 제2 주파수 필터 중에서 적어도 하나 이상은 밴드 패스 필터일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 대표값 산출부 상기 제1 필터링 신호의 주파수 세기의 최대값 또는 주파수 세기의 평균값 또는 주파수 세기의 절대값 중에서 어느 하나를 상기 제1 대표값으로 산출할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 대표값 산출부는 고속 푸리에 변환(Fast Forier Transform; FFT)을 수행하는 모듈일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 대표값 산출부는 디지털 형태의 주파수 세기 데이터를 획득하고, 일정 시간 단위로 상기 주파수 세기 데이터를 샘플링 한 것에 기초하여 상기 제1 대표값을 산출할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 핸즈오프 판단부는 상기 제1 대표값에 대비한 상기 제2 대표값의 비율에 해당하는 대표값 비율이 미리 설정된 임계값 이상인 것에 기초하여 상기 운전자의 핸즈오프를 판단할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 주파수 필터는 상기 대표값 비율이 미리 설정된 임계 비율 이상이 되도록, 상기 제1 및 제2 주파수 영역이 설정될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 제어 모듈은 운전자가 상기 스트어링 휠을 파지한 상태에서, 상기 운전자에 의해서 상기 스티어링 휠에 가해지는 외력의 크기 변화를 야기할 수 있는 주행 조건에 따라 다르게 설정된 임계값 룩업 테이블에서 상기 임계값을 선택할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 핸즈오프 판단 방법은 토크 센서에서 생성한 토크 신호를 제1 및 제2 주파수 필터에 각각 통과시켜 제1 및 제2 필터링 신호를 획득하는 단계, 제1 및 제2 필터링 신호들로부터 제1 및 제2 대표값을 생성하는 단계, 및 제1 대표값과 제2 대표값의 비율에 기초하여 운전자의 핸즈오프를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 필터링 신호를 획득하는 단계는 조향휠의 회전에 비례하는 물리량을 상기 토크 신호로 제공받을 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 필터링 신호를 획득하는 단계는 제1 주파수 영역을 필터링 하는 상기 제1 주파수 필터, 및 상기 제1 주파수 영역 보다 높은 주파수 영역인 제2 주파수 영역을 필터링 하는 제2 주파수 필터를 이용할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 필터링 신호를 획득하는 단계는 밴드 패스 필터를 이용할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 대표값을 생성하는 단계는 상기 제1 필터링 신호의 주파수 세기의 최대값 또는 주파수 세기의 평균값 또는 주파수 세기의 절대값 중에서 어느 하나를 이용하여 상기 제1 대표값을 생성할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 대표값을 생성하는 단계는 상기 제1 필터링 신호의 주파수 세기를 고속 푸리에 변환(Fast Forier Transform; FFT)하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 제1 및 제2 대표값을 생성하는 단계는 상기 제1 필터링 신호에서 디지털 형태의 주파수 세기 데이터를 획득하고, 일정 시간 단위로 상기 주파수 세기 데이터를 샘플링 한 것에 기초하여 상기 제1 대표값을 생성할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 운전자의 핸즈오프를 판단하는 단계는 상기 제1 대표값에 대비한 상기 제2 대표값의 비율에 해당하는 대표값 비율이 미리 설정된 임계값 이상인 것에 기초하여 상기 운전자의 핸즈오프를 판단할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 운전자의 핸즈오프를 판단하는 단계는 상기 대표값 비율이 미리 설정된 임계 비율 이상이 되도록, 상기 제1 주파수 영역 및 상기 제2 주파수 영역을 설정할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 상기 운전자의 핸즈오프를 판단하는 단계는 운전자가 상기 스트어링 휠을 파지한 상태에서, 상기 운전자에 의해서 상기 스티어링 휠에 가해지는 외력의 크기 변화를 야기할 수 있는 주행 조건에 따라 상기 임계값을 다르게 설정할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의한 핸즈오프 판단 방법을 이용한 차량 제어 방법은 차량의 스티어링 휠의 회전에 의해 생성되는 토크 신호를 제1 및 제2 주파수 필터에 각각 통과시켜, 제1 및 제2 필터링 신호를 획득하는 단계, 제1 및 제2 필터링 신호들로부터 제1 및 제2 대표값을 생성하는 단계, 제1 대표값과 제2 대표값의 비율에 기초하여 운전자의 핸즈오프를 판단하는 단계, 및 운전자의 핸즈오프 상태를 확인한 것에 기초하여 알람을 송출하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 스트어링 휠에 가해지는 외력에 의해 발생하는 주파수 성분 변화를 이용함으로써 보다 정확하게 핸즈오프 판단을 할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 서로 다른 주파수 영역의 비율에 기초하여 핸즈오프를 판단하기 때문에 핸즈오프 판단의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 보다 정확한 핸즈오프 판단에 기초하여 차량을 제어함으로써, 보다 안전한 주행을 제공할 수 있다.

이 외에, 본 문서를 통해 직접적 또는 간접적으로 파악되는 다양한 효과들이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 핸즈오프 감지 장치를 포함하는 차량의 조향 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 핸즈오프 감지 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 핸즈오프 감지 장치를 이용한 핸즈오프 감지 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 1자유도 시스템(One Degree of Freedom System)을 나타내는 도면이고, 도 5는 1자유도 시스템의 주파수 응답 함수를 나타내는 도면이다.
도 6은 핸즈오프 또는 핸즈온 상태에 따라 조향 시스템에 관여된 물리량 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 핸즈오프 또는 핸즈온 상태에 따른 토크 신호의 주파수 성분을 나타내는 도면이다.
도 8은 핸즈온 상태에서, 시간에 따라 주파수 제1 및 제2 대표값들이 변하는 것을 나타내는 도면이다.
도 9는 핸즈오프 상태에서, 시간에 따라 제2 및 제2 대표값들이 변하는 것을 나타내는 도면이다.
도 10은 시간에 따라 제1 대표값 대 제2 대표값의 비율이 변하는 것을 나타내는 도면이다.
도 11은 비교 예에 의한 대표값 비율을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 도 1 내지 도 12를 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 핸즈오프 감지 장치를 포함하는 차량의 조향 시스템을 나타내는 도면이다.

차량의 조향 시스템은 스티어링 휠(10), 토크 센서(20), 토션바(30), 스티어링 컬럼(40), 모터(50), 스티어링 샤프트(60), 스티어링 기어박스(70), 암(80) 및 제어 모듈(100)을 포함할 수 있다. 스티어링 휠(10)은 운전자의 조작에 따라 회전하고, 토션바(30)는 스티어링 휠(10)의 회전을 감지하는 토크 센서(20)를 포함할 수 있다.

스티어링 컬럼(40)은 모터(50)와 결합되고, 모터(50)는 스티어링 휠(10)의 회전에 비례하여 어시스트 토크를 제공할 수 있다.

모터(50)가 생성한 어시스트 토크는 스티어링 샤프트(60) 및 스티어링 기어박스(70)를 통해서 암(80)에 전달될 수 있다.

제어 모듈(100)은 차속, 토크 센서로부터 획득된 토크 신호 등을 바탕으로 모터(50)의 토크를 제어할 수 있다. 제어 모듈(100)은 전동식 파워 스티어링 시스템(Motor Driven Power Steering; MDPS)을 포함할 수 있다. 특히, 제어 모듈(100)은 운전자의 핸즈오프 여부를 판단하기 위한 핸즈오프 감지 장치를 포함할 수 있다.

핸즈오프 감지 장치는 토크 신호에 기초하여, 운전자의 핸즈오프를 판단할 수 있다. 토크 신호는 토크 센서(20)가 획득한 물리량으로써, 스티어링 휠(10)의 회전에 비례하는 신호일 수 있다.

토크 센서(20)는 자기 방식 또는 광학 방식으로 스티어링 휠(10)의 회전을 감지하고, 감지된 회전에 따라 토크 신호를 생성할 수 있다.

자기방식의 토크 센서는 스티어링 휠(10)의 회전에 따라 스티어링 컬럼(40)의 입력 컬럼(input column)과 출력 컬럼(output column)의 회전량 편차를 바탕으로 토크 신호를 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 스티어링 휠(10)의 회전에 따라 입력컬럼이 회전할 수 있다. 입력 컬럼이 회전하면서 토션바가 비틀어지고 출력컬럼이 회전할 수 있다. 스티어링 컬럼(40)의 회전 과정에서, 바퀴의 노면 마찰력이 출력컬럼에 전달되기 때문에, 입력칼럼은 출력칼럼보다 더 많이 회전할 수 있다. 입력컬럼에 결합된 제1 검출링과 상기 토션바에 결합된 제2 검출링의 대향 면적은 거의 변하지 않을 수 있다. 이에 반해서, 제2 검출링과 출력칼럼에 결합된 제3 검출링의 대향 면적은 입력칼럼과 출력칼럼의 회전차에 의해 변할 수 있고, 제2 검출링에 구비된 제1 코일과 상기 제3 검출링에 구비된 제2 코일의 인덕턴스 값이 변할 수 있다. 제어 모듈(100)은 제2 코일의 인덕턴스 값에 대한 제1 코일의 인덕턴스 값의 변화를 측정하여 스티어링 휠과 차륜의 회전편차를 측정할 수 있다.

광학방식의 토크 센서는 입력칼럼과 출력칼럼에 각각 입력디스크와 출력디스크가 서로 마주보게 결합될 수 있다. 입력디스크와 출력디스크를 중심으로 상/하측에 발광소자와 수광소자가 구비될 수 있고, 수광소자는 발광소자로부터 입력디스크 및 출력디스크를 경유한 광을 수광할 수 있다. 스티어링 휠(10)의 회전에 따라 입력디스크와 출력디스크의 회전각이 변하게 되면, 수광소자가 수신하는 광량도 변할 수 있다. 제어 모듈(100)은 수광소자가 수신하는 광량을 바탕으로 스티어링 휠(10)과 차륜의 회전 편차를 측정할 수 있다.

핸즈오프 감지 장치의 구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 핸즈오프 감지 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3은 핸즈오프 감지 장치를 이용한 핸즈오프 감지 방법을 나타내는 순서도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 핸즈오프 감지 장치는 주파수 필터(110), 대표값 생성부(120), 및 핸즈오프 판단부(130)를 포함할 수 있다. 주파수 필터(110)는 제1 및 제2 주파수 필터들(111,112)을 포함하고, 대표값 생성부(120)는 제1 및 제2 대표값 생성부들(121,122)을 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 의한 핸즈오프 감지 방법을 살펴보면 다음과 같다.

제1 단계(S310)에서, 제1 주파수 필터(111)는 토크 신호를 수신하고, 토크 신호에서 제1 주파수 영역을 필터링하여 제1 필터링 신호를 출력할 수 있다. 제1 주파수 필터(111)는 제1 필터링 신호를 제1 대표값 생성부(121)로 제공할 수 있다.

이와 유사하게, 제2 주파수 필터(112)는 수신된 토크 신호에서 제2 주파수 영역을 필터링하여 제2 필터링 신호를 생성하고, 제2 필터링 신호를 제2 대표값 생성부(122)로 전달할 수 있다. 제2 주파수 필터(112)는 제1 주파수 필터(111)와 다른 주파수 대역을 필터링 할 수 있다. 이하 본 명세서는 제2 주파수 필터(112)는 제1 주파수 필터(111) 보다 높은 주파수 대역을 필터링하는 실시 예를 중심으로 설명하기로 한다.

제2 단계(S320)에서, 제1 대표값 생성부(121)는 제1 주파수 필터(111)로부터 제공받은 제1 필터링 신호를 바탕으로 제1 대표값을 생성한다. 이를 위해서, 제1 대표값 생성부(121)는 고속 푸리에 변환(Fast Forier Transform; 이하, FFT) 모듈을 포함할 수 있다. FFT 모듈은 제1 필터링 신호를 고속 푸리에 변환하고, 디지털 형태의 주파수 세기 데이터를 획득할 수 있다.

제1 대표값 생성부(121)는 주파수 세기 데이터를 일정 시간 단위로 샘플링하고, 샘플링한 것에 기초하여 제1 대표값을 생성할 수 있다. 일례로 제1 대표값 생성부(121)는 샘플링 기간에서 주파수 세기 데이터의 최대값을 제1 대표값으로 설정할 수 있다. 또는 제1 대표값 생성부(121)는 샘플링 기간에서 주파수 세기 데이터의 평균값을 제1 대표값으로 설정할 수 있다. 또는 제1 대표값 생성부(121)는 샘플링 기간에서 주파수 세기 데이터의 절대값을 제1 대표값으로 설정할 수 있다.

제1 대표값 생성부(121)는 제1 대표값을 핸즈오프 판단부(130)로 제공할 수 있다.

이와 유사하게, 제2 대표값 생성부(122)는 제2 주파수 필터(112)로부터 제공받은 제2 필터링 신호를 바탕으로 제2 대표값을 생성하고, 제2 대표값을 핸즈오프 판단부(130)로 제공할 수 있다.

제3 단계(S330)에서, 핸즈오프 판단부(130)는 제1 대표값 및 제2 대표값에 기초하여, 핸즈오프 여부를 판단할 수 있다.

핸즈오프 판단부(130)는 대표값 비율에 기초하여, 핸즈오프 여부를 판단할 수 있다. 대표값 비율은 제1 대표값과 제2 대표값의 비율에 해당하며, 본 명세서는 제2 대표값을 제1 대표값으로 나눈 몫을 대표값 비율로 설정한 실시 예를 중심으로 설명하기로 한다.

핸즈오프 판단부(130)는 제1 대표값과 제2 대표값의 비율이 미리 설정된 임계값 이하일 경우에, 운전자가 스티어링 휠(10)을 파지하지 않은 핸즈오프 상태라고 판단할 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 의한 핸즈오프 감지 방법의 원리를 설명하는 도면들이다. 도 4는 1자유도 시스템(One Degree of Freedom System)을 나타내는 도면이고, 도 5는 1자유도 시스템의 주파수 응답 함수를 나타내는 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 1자유도 시스템은 초기 에너지나 변위에 의한 저항을 받지 않고 같은 진폭으로 계속 진동할 수 있다. 1자유도 시스템은 질량(m), 강성(k), 및 댐핑(b)에 영향을 받는 고유 주파수를 가질 수 있다. 그리고, 자유도 시스템의 구성이 변하면, 주파수 특성은 달라질 수 있다.

예를 들어, 차량 조향 시스템의 주파수 특성은 운전자의 핸즈온 또는 핸즈오프 상태에 따라서 달라질 수 있다. 운전자의 스티어링 휠 파지 여부에 따른 주파수 특성 변화를 살펴보면 다음과 같다.

도 6은 핸즈오프 또는 핸즈온 상태에 따라 조향 시스템에 관여된 물리량 변화를 나타내는 도면이다.

도 6의 (a)를 참조하면, 스티어링 휠 토크 및 스티어링 휠 앵글은 핸즈오프 또는 핸즈온 상태에 따라 달라지지만, 변화량의 차이는 미미하다. 따라서 단순히 스티어링 휠 토크의 크기 변화만으로 핸즈오프 여부를 판단하면 신뢰성이 저하될 수 있다.

이에 반해서, 도 6의 (b)에서와 같이, 주파수 특성을 나타내는 FFT의 출력은 핸즈오프 또는 핸즈온 상태에 따라서 매우 크게 달라지는 것을 알 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 의한 핸즈오프 감지 방법은 주파수 특성을 반영하기 때문에, 핸즈오프 감지 여부를 판단하는 신뢰성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 의한 핸즈오프 판단부(130)는 제1 및 제2 주파수 필터를 사용함으로써 핸즈오프 판단의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 7은 핸즈오프 또는 핸즈온 상태에 따른 토크 신호의 주파수 성분을 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 토크 신호의 주파수 성분은 주파수 및 주파수에 대응하는 세기(amplitude)를 포함할 수 있다. 핸즈오프인 상태와 핸즈온 상태에서, 주파수에 따라 세기가 변하는 경향성은 유사하지만, 주파수에 따라 세기가 변하는 비율은 상이한 것을 알 수 있다. 특히, 약 10Hz 이하인 구간과 약 20H 내외의 구간에서 주파수에 대응하는 세기의 비율은 매우 상이한 것을 알 수 있다. 약 10HZ 이하의 구간에서는 핸즈온 인 상태의 주파수 세기가 핸즈오프 인 상태의 주파수 세기보다 작은 데에 반해서, 약 20HZ 내외의 구간에서는 핸즈온 인 상태의 주파수 세기가 핸즈오프 인 상태의 주파수 세기보다 큰 것을 알 수 있다.

도 7에 도시된 토크신호의 주파수 성분은 실험 결과를 바탕으로 획득될 수 있다.

핸즈오프 판단부(130)는 제1 대표값 대 제2 대표값의 비율에 기초하여 핸즈오프를 판단하기 때문에, 제1 대표값 및 제2 대표값의 크기 차이가 클수록 핸즈오프 판단의 신뢰성이 높아질 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 의한 제1 주파수 필터(111) 및 제2 주파수 필터(112)는 토크신호의 주파수 성분에서 제1 대표값 대 제2 대표값의 비율을 크게 야기하는 주파수 범위에서 선택될 수 있다. 이를 위해서, 임계 비율을 미리 설정하고, 대표값 비율이 임계 비율 이상이 되도록 제1 및 제2 주파수 필터들(111,112)의 주파수 영역을 설정할 수 있다.

예를 들어, 도 7과 같은 주파수 성분을 나타내는 토크 신호를 필터링하기 위해서, 제1 주파수 필터(111)는 중심 주파수가 약 8Hz의 주파수 대역을 필터링하는 밴드패스필터를 이용하고, 제2 주파수 필터(112)는 중심 주파수가 약 20Hz의 주파수 대역을 필터링하는 밴드패스필터를 이용할 수 있다.

도 8 내지 도 10은 핸즈오프 판단 방법을 설명하는 도면들이다.

도 8은 핸즈온 상태에서, 시간에 따라 주파수 제1 및 제2 대표값들이 변하는 것을 나타내는 도면이다. 도 9는 핸즈오프 상태에서, 시간에 따라 제2 및 제2 대표값들이 변하는 것을 나타내는 도면이다. 도 10은 시간에 따라 제1 대표값 대 제2 대표값의 비율이 변하는 것을 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 핸즈온 상태에서, 제1 대표값의 변화와 제2 대표값의 변화는 비슷한 것을 알 수 있다. 즉, 핸즈온 상태에서, 제1 대표값과 제2 대표값의 세기 차이는 크지 않다.

도 9를 참조하면, 핸즈오프 상태에서, 제1 대표값은 시간에 따라 크게 변하는 데에 반해서, 제2 대표값은 시간에 따라 큰 변화를 나타내는 않는다.

즉, 도 10에서와 같이, 핸즈온 상태에서 대표값 비율 보다 핸즈오프 상태에서 대표값 비율이 큰 것을 알 수 있다. 도 10에서 대표값 비율은 제2 대표값을 제1 대표값으로 나눈 몫으로 구할 수 있다.

핸즈오프 판단부(130)는 대표값 비율이 임계값 이상인 것에 기초하여, 핸즈오프 상태로 판단할 수 있다.

도 10을 참조하면, 임계값은 대표값 비율에 따라 핸즈온 상태와 핸즈오프 상태를 구분할 수 있는 크기로 설정될 수 있다. 임계값을 설정하기 위해서 핸즈온 상태일 때의 대표값 비율과 핸즈오프 상태일 때의 대표값 비율을 미리 획득할 수 있다. 그리고 임계값은 핸즈온 상태일 때 대표값 비율의 최대값 보다 크고, 핸즈오프 상태일 때 대표값 비율의 최소값 보다 작은 범위(R_Th)에서 설정될 수 있다.

또한, 임계값은 주행 조건에 따라 다르게 설정될 수 있다. 주행 조건은 운전자의 파지에 의해서 스티어링 휠(10)에 가해지는 외력의 크기 변화를 야기할 수 있는 조건을 의미할 수 있다. 예를 들어, 스티어링 휠(10)의 회전에 따른 차량의 곡률 및 차량의 속도에 따라 운전자가 스티어링 휠(10)을 잡는 힘은 달라질 수 있다. 운전자가 스티어링 휠(10)을 잡는 힘이 달라지면, 조향 시스템의 운동계 시스템도 달라질 수 있다. 이를 반영하기 위해서, 임계값은 곡률 또는 속도 중에서 어느 하나 이상에 따라 달라지도록 설정될 수 있다. 그리고, 주행 조건에 따른 임계값은 룩-업 테이블 형태로 저장될 수 있다.

[표 1]은 곡률 및 속도를 모두 반영한 임계값의 룩-업 테이블을 나타내는 표이다.

		속도
		40 이하	40~60	80 이상
곡률	0.	제1 임계값	제2 임계값	제3 임계값
	0~0.002	제2 임계값	제3 임계값	제4 임계값
	0.002~0.008	제3 임계값	제4 임계값	제5 임계값

[표 1]을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제어 모듈(100)은 주행 조건을 확인하고, 주행 조건에 따른 임계값을 선택할 수 있다. 제1 대표값 및 제2 대표값은 임계값에 의해서 구분이 될 수 있어야 한다. 만약 제1 및 제2 주파수 필터(112)의 선택이 적절하지 못하면, 제1 대표값 및 제2 대표값은 임계값으로 구분되지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

도 11은 비교 예에 의한 대표값 비율을 나타내는 도면으로써, 제1 및 제2 주파수 필터의 선택이 적절하지 못한 경우를 설명하고 있다.

도 11을 참조하면, 임계값은 핸즈온 상태에서 대표값 비율보다 크게 설정되어야 하기 때문에, 임계값의 최소 크기는 "Th_min"일 수 있다. 임계값을 최소 크기로 설정한다고 할지라도, 핸즈오프 상태에서 대표값이 임계값 보다 작은 구간에 해당하는 감지 불능 구간이 존재할 수 있다.

따라서, 제1 주파수 필터(111) 및 제2 주파수 필터(112)는 대표값 비율이 임의의 크기를 기준으로 구분될 수 있도록 선택될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 제어 모듈(100)은 핸즈오프 감지에 따라 차량의 구동장치를 제어할 수 있다.

일 실시 예에 따라, 제어 모듈(100)은 핸즈오프를 감지한 것에 기초하여, 운전자에게 알람을 송출할 수 있다.

다른 실시 예에 따라, 제어 모듈(100)은 핸즈오프를 감지한 것에 기초하여, 차선 이탈 여부를 판단하고, 차선 이탈이 발생한다고 판단한 것에 기초하여, 조향 시스템을 제어할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨팅 시스템을 도시한다.

도 12를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 의한 제어 모듈은 프로세서(1100)의 일부 구성으로 구현될 수 있다.

프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.

따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다.

예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

1. 스티어링 휠의 회전에 의한 토크를 감지하고 토크 신호를 생성하는 토크 센서;
   상기 토크 신호를 필터링하는 제1 및 제2 주파수 필터;
   상기 제1 주파수 필터가 출력하는 제1 필터링 신호의 주파수 성분을 바탕으로 제1 대표값을 생성하고, 상기 제2 주파수 필터가 출력하는 제2 필터링 신호의 주파수 성분을 바탕으로 제2 대표값을 생성하는 대표값 생성부; 및
   상기 제1 대표값과 상기 제2 대표값의 비율에 기초하여, 운전자의 핸즈오프를 판단하는 제어 모듈;
   을 포함하는 운전자의 핸즈오프 판단 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 주파수 필터는 제1 주파수 영역을 필터링하고,
   상기 제2 주파수 필터는 상기 제1 주파수 영역 보다 높은 제2 주파수 영역을 필터링 하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 주파수 필터 또는 상기 제2 주파수 필터 중에서 적어도 하나 이상은 밴드 패스 필터인 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 대표값 산출부
   상기 제1 필터링 신호의 주파수 세기의 최대값 또는 주파수 세기의 평균값 또는 주파수 세기의 절대값 중에서 어느 하나를 상기 제1 대표값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 대표값 산출부는
   고속 푸리에 변환(Fast Forier Transform; FFT)을 수행하는 모듈인 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 대표값 산출부는
   디지털 형태의 주파수 세기 데이터를 획득하고, 일정 시간 단위로 상기 주파수 세기 데이터를 샘플링 한 것에 기초하여 상기 제1 대표값을 획득하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 장치.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 핸즈오프 판단부는
   상기 제1 대표값에 대비한 상기 제2 대표값의 비율에 해당하는 대표값 비율이 미리 설정된 임계값 이상인 것에 기초하여 상기 운전자의 핸즈오프를 판단하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 주파수 필터는,
   상기 대표값 비율이 미리 설정된 임계 비율 이상이 되도록, 상기 제1 및 제2 주파수 영역이 설정되는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 장치.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 제어 모듈은
   운전자가 상기 스트어링 휠을 파지한 상태에서, 상기 운전자에 의해서 상기 스티어링 휠에 가해지는 외력의 크기 변화를 야기할 수 있는 주행 조건에 따라 다르게 설정된 임계값 룩업 테이블에서 상기 임계값을 선택하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 장치.
10. 토크 센서에서 생성한 토크 신호를 제1 및 제2 주파수 필터에 각각 통과시켜, 제1 및 제2 필터링 신호를 획득하는 단계;
    상기 제1 및 제2 필터링 신호들로부터 제1 및 제2 대표값을 생성하는 단계; 및
    상기 제1 대표값과 상기 제2 대표값의 비율에 기초하여, 운전자의 핸즈오프를 판단하는 단계;
    를 포함하는 운전자의 핸즈오프 판단 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    제1 및 제2 필터링 신호를 획득하는 단계는,
    조향휠의 회전에 비례하는 물리량을 상기 토크 신호로 제공받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 방법.
12. 제 10 항에 있어서,
    제1 및 제2 필터링 신호를 획득하는 단계는,
    제1 주파수 영역을 필터링 하는 상기 제1 주파수 필터, 및 상기 제1 주파수 영역 보다 높은 주파수 영역인 제2 주파수 영역을 필터링 하는 제2 주파수 필터를 이용하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 방법.
13. 제 12 항에 있어서,
    제1 및 제2 필터링 신호를 획득하는 단계는, 밴드 패스 필터를 이용하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 방법.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 대표값을 생성하는 단계는,
    상기 제1 필터링 신호의 주파수 세기의 최대값 또는 주파수 세기의 평균값 또는 주파수 세기의 절대값 중에서 어느 하나를 이용하여 상기 제1 대표값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 방법.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 대표값을 생성하는 단계는,
    상기 제1 필터링 신호의 주파수 세기를 고속 푸리에 변환(Fast Forier Transform; FFT)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 대표값을 생성하는 단계는,
    상기 제1 필터링 신호에서 디지털 형태의 주파수 세기 데이터를 획득하고, 일정 시간 단위로 상기 주파수 세기 데이터를 샘플링 한 것에 기초하여 상기 제1 대표값을 생성하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 운전자의 핸즈오프를 판단하는 단계는,
    상기 제1 대표값에 대비한 상기 제2 대표값의 비율에 해당하는 대표값 비율이 미리 설정된 임계값 이상인 것에 기초하여 상기 운전자의 핸즈오프를 판단하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 방법.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 운전자의 핸즈오프를 판단하는 단계는,
    상기 대표값 비율이 미리 설정된 임계 비율 이상이 되도록, 상기 제1 주파수 영역 및 상기 제2 주파수 영역을 설정하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 방법.
19. 제 17 항에 있어서,
    상기 운전자의 핸즈오프를 판단하는 단계는,
    운전자가 상기 스트어링 휠을 파지한 상태에서, 상기 운전자에 의해서 상기 스티어링 휠에 가해지는 외력의 크기 변화를 야기할 수 있는 주행 조건에 따라 상기 임계값을 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 운전자의 핸즈오프 판단 방법.
20. 차량의 스티어링 휠의 회전에 의해 생성되는 토크 신호를 제1 및 제2 주파수 필터에 각각 통과시켜, 제1 및 제2 필터링 신호를 획득하는 단계;
    상기 제1 및 제2 필터링 신호들로부터 제1 및 제2 대표값을 생성하는 단계;
    상기 제1 대표값과 상기 제2 대표값의 비율에 기초하여, 운전자의 핸즈오프를 판단하는 단계; 및
    상기 운전자의 핸즈오프 상태를 확인한 것에 기초하여, 알람을 송출하는 단계;
    를 포함하는 차량 제어 방법.

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