KR20230070845A - 이동장치 안전시스템과 그 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동장치 안전시스템과 그 동작 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 이동장치 안전시스템은, 이동장치의 주변에 신호를 송신하고, 상기 이동장치의 주변에 존재하는 물체에 의해 상기 신호가 반사된 신호를 수신하며, 상기 반사된 신호를 기초로 상기 물체와 상기 이동장치 간 거리, 상기 물체가 위치한 방향을 포함하는 표적 정보를 생성하는 물체 검출 장치; 상기 표적 정보를 기초로 상기 이동장치의 운전자가 인지할 수 있는 형태로 상기 물체에 관한 정보를 상기 운전자에게 제공하는 정보 제공 단말; 및 상기 표적 정보를 기초로 경고를 발생시키는 경고 단말;을 포함한다.

Description

이동장치 안전시스템과 그 동작 방법{SAFETY SYSTEM FOR MOBILITIES AND OPERATION METHOD THEREOF}

본 발명은 이동장치에 적용할 수 있는 안전시스템과 그 동작 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 물체와 이동장치 간의 거리를 측정할 수 있는 센서가 탑재된 위험 감지 장치 및 위험 감지 시 충돌을 경고하는 장치를 포함하는 안전시스템과 그 동작 방법에 관한 것이다.

최근의 많은 차량은 레이더 및 라이다와 같은 센서를 이용한 운전자 보조 시스템(ADAS) 또는 자율주행 시스템을 탑재하고 있다.

그러나 이러한 시스템이 적용되지 않은 기존 차량들이 아직 현존하며, 또한 개인형 이동장치(Personal Mobility, 본 명세서에서는 무동력 이동장치까지 포함하는 의미로 사용함)들에 대해서도 운전자 보조, 자율 주행 시스템이 적용되지 않고 있다.

특히 동력만으로 움직일 수 있는 개인형 이동장치(예컨대, 전동킥보드, 전동이륜평행차 등)는 현행법상 차로 분류되기 때문에 차도를 이용해야 하며, 따라서 안전사고 발생 시 심각한 결과가 초래될 수 있다.

따라서, 차량에서 많이 사용하는 전방/후방 추돌 경고 시스템을 개인형 이동장치에도 적용하는 방법이 고려되고 있다. 그러나, 차량과는 달리 개인형 이동장치에서는 주변상황을 인지하는 센서의 구동, 위험판단, 경고와 같은 작업들을 할 수 있는 수단과 방법이 매우 제한적이다. 따라서 전방/후방 추돌 경고 기능을 구현하기 위해서는 별도의 센서와 경고 수단의 추가 장착은 불가피하다.

등록특허 제10-1743721호(자전거 충돌 방지 장치)는 자전거 후방에 레이더를 설치하고, 가변 저항으로 레이더 감지 거리 범위를 조절하여, 감지 거리 범위 내에 진입한 물체가 있는 경우 알람 스피커 및 발광장치로 출력하는 장치를 제안하였고, 공개특허 제10-2018-0106626호(레이더 기능을 활용한 안전 감지 자전거 후방등)는 레이더로 후방에서 접근하는 물체를 감지하여 블루투스 통신으로 스마트폰으로 신호를 전송하고, 후방 접근 차량에게 램프 신호를 표출하기 위한 후방등을 제안하였다. 즉, 레이더로 이동장치에 접근하는 물체를 감지하거나, 스마트폰을 이용하여 램프 신호를 표출하는 방법이 제안되어 있다. 상기 발명들은 레이더 센서는 저렴하면서도 날씨 상황에 관계없이 근거리부터 장거리까지 물체를 탐지할 수 있으며, 스마트폰은 다양한 기능이 내장되어 있고 대부분의 개인이 휴대하고 있다는 장점을 이용한 것이다. 그런데, 상기 발명들에 있어서, 개인형 이동장치가 무동력인 경우 레이더 센서에 전력을 공급할 전원이 없다는 문제가 있으며, 동력을 갖춘 개인형 이동장치는 배터리를 내장하고 있으나 레이더 센서 구동을 위해 이동장치의 전력을 제공할 경우 이동장치의 주행거리를 희생하는 문제가 있다. 그리고, 차량에 레이더 센서를 추가적으로 장착하는 경우, 차량은 발전기를 내장하고 있으나 센서를 추가 장착하기 위해 별도의 배선 및 장착 작업이 필요하다는 문제가 있다. 또한, 주행 중 이동장치의 운전자는 전방을 주시해야 하기 때문에 스마트폰을 항상 확인할 수 없으며, 스피커로 알람을 출력하는 것은 시끄러운 도로 환경에서 운전자가 듣지 못할 수 있어, 안전사고를 방지할 수 없다는 문제도 있다. 한편, 동력 이동장치의 경우, 등화장치는 법률에 의해 동력 이동장치에 항상 구비하여 조작해야 하는 장치가 되었으며, 설령 레이더 센서와 연동시킨다고 하더라도 동력 이동장치 운전자가 아니라 후방 접근 차량 운전자에게 경고를 주는 용도에 한정된다.

따라서, 전방/후방의 충돌이나 추돌의 위험성을 개인형 이동장치의 운전자에게 경고할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

(1) 대한민국 등록특허공보 제10-1743721호 (2) 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0106626호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 개인 휴대용 장치 및 헬멧을 이용하여 운전자에게 충돌 위험을 확실하게 전달할 수 있는 이동장치 안전시스템과 그 동작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동장치 안전시스템은 이동장치의 주변에 신호를 송신하고, 상기 이동장치의 주변에 존재하는 물체에 의해 상기 신호가 반사된 신호를 수신하며, 상기 반사된 신호를 기초로 상기 물체와 상기 이동장치 간 거리, 상기 물체가 위치한 방향을 포함하는 표적 정보를 생성하는 물체 검출 장치; 상기 표적 정보를 기초로 상기 이동장치의 운전자가 인지할 수 있는 형태로 상기 물체에 관한 정보를 상기 운전자에게 제공하는 정보 제공 단말; 및 상기 표적 정보를 기초로 경고를 발생시키는 경고 단말;을 포함한다.

상기 물체 검출 장치는, 상기 반사된 신호를 기초로 상기 물체와 상기 이동장치 간의 거리, 상기 물체의 속도 및 상기 물체가 위치한 방향을 포함하는 제1 표적 정보를 생성할 수 있고, 상기 정보 제공 단말은 상기 제1 표적 정보를 기초로 상기 물체 중에서 표적을 선별하여 상기 표적과 상기 이동장치 간의 거리, 상기 표적의 위치, 상기 표적의 진행 방향, 상기 표적의 속도 및 상기 표적의 위험도를 포함하는 제2 표적 정보를 생성하고, 상기 제2 표적 정보를 기초로 상기 표적에 관한 정보를 상기 운전자에게 제공할 수 있으며, 상기 경고 단말은 상기 제2 표적 정보를 기초로 경고를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 물체 검출 장치는, 상기 반사된 신호를 기초로 상기 물체 중에서 표적을 선별하여 상기 표적과 상기 이동장치 간의 거리, 상기 표적의 위치, 상기 표적의 진행 방향, 상기 표적의 속도 및 상기 표적의 위험도를 포함하는 제2 표적 정보를 생성할 수 있고, 상기 정보 제공 단말은 상기 제2 표적 정보를 기초로 상기 표적에 관한 정보를 상기 운전자에게 제공할 수 있으며, 상기 경고 단말은 상기 제2 표적 정보를 기초로 경고를 발생시킬 수 있다.

또한, 상기 물체 검출 장치는 교체 가능한 배터리를 전원으로 사용할 수 있다.

또한, 상기 경고 단말은 웨어러블 디바이스(wearable device)일 수 있다.

또한, 상기 물체 검출 장치는, 상기 이동장치의 주변에 신호를 송신하고, 상기 이동장치의 주변에 존재하는 물체에 의해 상기 신호가 반사된 신호를 수신하는 물체 측정부; 상기 반사된 신호를 기초로 상기 물체와 상기 이동장치 간 거리, 상기 물체가 위치한 방향을 포함하는 표적 정보를 생성하는 신호 처리부; 상기 표적 정보를 상기 정보 제공 단말 및 상기 경고 단말 중 적어도 어느 하나에 송신하는 통신부; 및 상기 물체 측정부, 상기 신호 처리부 및 상기 통신부에 전력을 공급하는 전원부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 물체 검출 장치는 이동장치의 주변에 RF 및 레이저 중 적어도 어느 하나의 신호를 송신하고, 상기 이동장치의 주변에 존재하는 물체에 의해 반사된 신호를 수신하며, 상기 반사된 신호를 기초로 상기 물체와 상기 이동장치 간의 거리, 상기 물체의 속도 및 상기 물체가 위치한 방향을 포함하는 제1 표적 정보를 생성할 수 있고, 상기 물체 중에서 표적을 선별하고 상기 표적과 상기 이동장치 간의 거리, 상기 표적의 위치, 상기 표적의 진행 방향, 상기 표적의 속도 및 상기 표적의 위험도를 포함하는 제2 표적 정보를 생성할 수 있으며, 상기 경고 단말은 상기 제2 표적 정보를 기초로 경고를 발생시킬 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법은, 물체 검출 장치가 정보 제공 단말 및 경고 단말 각각과 무선으로 연결되는 단계; 상기 물체 검출 장치가 이동장치의 주변에 신호를 송신하고, 상기 이동장치의 주변에 존재하는 물체에 의해 상기 신호가 반사된 신호를 수신하며, 상기 반사된 신호를 기초로 상기 물체와 상기 이동장치 간 거리, 상기 물체가 위치한 방향을 포함하는 표적 정보를 생성하는 단계; 상기 물체 검출 장치가 상기 정보 제공 단말 및 상기 경고 단말에 상기 표적 정보를 송신하는 단계; 상기 정보 제공 단말이 상기 표적 정보를 기초로 상기 이동장치의 운전자가 인지할 수 있는 형태로 상기 물체에 관한 정보를 상기 운전자에게 제공하는 단계; 및 상기 경고 단말이 상기 표적 정보를 기초로 경고를 발생시키는 단계;를 포함한다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법은, 물체 검출 장치와 정보 제공 단말이 무선으로 연결되고, 정보 제공 단말과 경고 단말이 무선으로 연결되는 단계; 상기 물체 검출 장치가 이동장치의 주변에 신호를 송신하고, 상기 이동장치의 주변에 존재하는 물체에 의해 상기 신호가 반사된 신호를 수신하며, 상기 반사된 신호를 기초로 상기 물체와 상기 이동장치 간의 거리, 상기 물체의 속도 및 상기 물체가 위치한 방향을 포함하는 제1 표적 정보를 생성하는 단계; 상기 물체 검출 장치가 상기 제1 표적 정보를 상기 정보 제공 단말에 전송하는 단계; 상기 정보 제공 단말이 상기 제1 표적 정보를 기초로 상기 물체 중에서 표적을 선별하여 상기 표적과 상기 이동장치 간의 거리, 상기 표적의 위치, 상기 표적의 진행 방향, 상기 표적의 속도 및 상기 표적의 위험도를 포함하는 제2 표적 정보를 생성하는 단계; 상기 정보 제공 단말이 상기 제2 표적 정보를 기초로 상기 이동장치의 운전자가 인지할 수 있는 형태로 상기 선별된 표적에 관한 정보를 상기 운전자에게 제공하는 단계; 상기 정보 제공 단말이 상기 제2 표적 정보를 상기 경고 단말에 전송하는 단계; 및 상기 경고 단말이 상기 제2 표적 정보를 기초로 경고를 발생시키는 단계;를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동장치 안전시스템과 그 동작 방법은, 교체 가능한 배터리를 전력공급원으로 사용하여 동력이 없는 이동장치에도 사용할 수 있으며, 운전자가 휴대할 가능성이 높은 휴대폰, 헬멧 등을 레이더 장치와 연동하는 단말로 채용하여 최소한 하나 이상의 단말이 무선 연결되면 레이더 장치와 연동하여 운전자에게 충돌 위험을 확실하게 알릴 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동장치 안전시스템과 그 동작 방법은, 물체 검출 장치에 비해 운전자 휴대 단말의 연산 능력이 뛰어날 경우, 물체 검출 장치가 담당하는 신호처리 연산의 일부를 운전자 휴대 단말이 수행하도록 하여 물체 인식 성능을 높일 수 있으며, 물체 인식부터 알람 표출까지의 소요되는 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서에서는 자전거, 스쿠터, 굴삭차를 예시로 하였으나, 본 발명은 다른 개인형 이동장치, 중장비, 캐러밴, 농기계, 골프카트 등에도 적용할 수 있으며, 그 외 이동장치 주변의 물체 인식 등 다양한 목적에 활용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템을 동력이 없는 자전거에 적용한 경우의 참고도.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템을 전동 스쿠터에 적용한 경우의 참고도.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템을 중장비에 적용한 경우의 참고도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치의 상세 구성을 나타낸 블록도.
도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치가 라이다 장치일 경우의 구성을 나타낸 블록도.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치가 레이더 장치일 경우의 구성을 나타낸 블록도.
도 5b 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치가 레이더 장치일 경우의 예시 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정보 제공 단말의 화면 예시 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 경고 단말의 예시 도면.
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도.
도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법의 제1 표적 정보 생성 단계에 관한 상세 흐름도.
도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법의 제2 표적 정보 생성 단계에 관한 상세 흐름도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명은 물체 검출 장치를 이용하여 이동장치와 이동장치 주변의 물체 간의 거리, 상기 물체가 위치한 방향 등을 인식하고, 위험도를 판단하여, 이를 무선 통신으로 운전자의 개인 휴대 단말 및 보조 단말에 전송하고, 각 단말에서 운전자에게 관련 정보를 표시하거나 알람(경고)을 하는 이동장치 안전시스템과 그 동작 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 이동장치 안전시스템은 교체 가능한 배터리를 물체 검출 장치의 전원으로 사용한다. 이에 따라, 배터리나 모터, 엔진 등의 동력원이 없는 이동장치에도 적용될 수 있다는 특징이 있다.

또한, 본 발명에 따른 이동장치 안전시스템과 그 동작 방법은, 이동장치의 운전자의 신체에 부착된 보조 단말에 이동장치 주변의 물체에 관한 정보를 전송하여 보조 단말이 운전자에게 경고하는 방식을 사용하므로, 운전자가 휴대 단말을 주시하지 않더라도 상기 보조 단말에 의해 알람(경고)을 확실하게 전달받을 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이동장치 안전시스템과 그 동작 방법은, 각도 검출이나 표적 추적과 같이 많은 연산량이 필요한 신호 처리 과정을 물체 검출 장치(예컨대 레이더 센서) 대신 고성능의 CPU와 GPU를 탑재한 휴대 단말에서 수행하게 할 수 있다. 따라서, 신호 처리 시간을 단축할 수 있음은 물론이고, 본 이동장치 안전시스템의 구성 요소로 연산 성능이 낮은 MCU를 가진 물체 검출 장치도 활용할 수 있다. 신호 처리 시간을 단축하면 이동장치의 운전자에게 빠르게 위험을 알릴 수 있으므로 사고 방지 효과도 증대되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 이동장치 안전시스템은, 이동장치에 편리하게 장착/탈착할 수 있으므로, 내연자동차, 전기자동차와 같은 동력을 이용하는 차량뿐만 아니라, 자전거, 킥보드와 같은 동력이 없는 개인형 이동장치부터 전기자전거, 전동킥보드, 전동휠체어 등 동력 구동 방식의 개인형 이동장치 등 다양한 이동체에 적용할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 '개인형 이동장치'의 범위에 대해 하기와 같이 정리한다. 개인형 이동장치(PM, Personal Mobility)란 법적인 의미에서 전기를 동력으로 사용하는 1인용 교통수단으로, 원동기장치자전거 중 최고속도 25km/h 미만, 총 중량 30kg 미만인 것을 의미한다 (도로교통법 제2조19의2). 최근 자전거, 킥보드와 같은 무동력 이동장치 뿐만 아니라 전기자전거, 전동킥보드 등 전기를 동력으로 사용하는 개인형 이동장치(personal mobility)가 많이 사용되고 있다. 다만, 본 발명에서는 발명의 의도를 보다 쉽게 설명하기 위해 무동력 이동장치도 개인형 이동장치에 포함하여 설명한다. 즉, 본 발명의 설명을 통해 언급되는 개인형 이동장치는 동력을 가진 이동장치는 물론, 무동력 이동장치도 포함하는 의미로 사용된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템(10)의 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동장치 안전시스템(10)은 이동장치의 주변 상황을 인지할 수 있는 물체 검출 장치(100), 물체 검출 장치에서 전송한 신호를 수신하고 운전자에게 정보를 제공(예컨대, 수신한 신호를 그래픽이나 텍스트 형태로 화면에 표시)하는 정보 제공 단말(200), 알람 장치(350)가 장착된 경고 단말(300)을 포함하여 구성된다. 정보 제공 단말(200)은 운전자의 개인 휴대 단말이 바람직하다. 다만, 정보 제공 단말(200)은 이동장치에 이미 장착되어 있는 단말(예컨대, 중장비 운전석의 전용 단말)인 경우도 있을 수 있다. 한편, 경고 단말(300)은 물체 검출 장치(100)나 정보 제공 단말(200)과 통신이 가능한 장치인데, 이동장치에 장착하거나 운전자가 착용할 수 있는 장치가 바람직하다. 경고 단말(300)은 웨어러블 디바이스(wearable device)일 수 있다. 예를 들어, 경고 단말(300)은 스피커나 램프를 포함한 무선 통신이 가능한 헬멧이 될 수 있다. 경고 단말(300)의 경고 방법은 시각/청각/촉각/후각 등 다양한 방법이 있을 수 있다.

물체 검출 장치(100)가 동작을 시작하면 물체 검출 장치는 정보 제공 단말(200) 및 경고 단말(300)과 무선 연결을 시도한다. 물체 검출 장치(100)는 두 개의 단말 중 어느 하나와 무선 연결을 성공하더라도 물체 검출 및 위험 판단 작업을 수행한다. 물체 검출 장치(100)는 물체 검출 장치(100)가 검출한 물체 정보(표적 정보)를 무선 연결에 성공한 단말로 전송한다. 각각의 단말(200, 300)은 수신한 표적 정보를 단말 화면에 표시하거나, 단말에 연결된 스피커나 램프와 같은 알람 장치를 통해 경고를 발생시킨다.

본 발명에서 사용하는 무선 통신 수단은 ZigBee, 802.11, LoRa, Bluetooth 등 다양한 수단이 있을 수 있다. 어떤 무선 통신 수단을 사용할 것인지는 통신이 이루어지는 거리, 통신 속도, 소모 전력 등을 고려하여 결정된다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템을 동력이 없는 자전거에 적용한 경우의 참고도이다.

이 경우, 물체 검출 장치(100)로 레이더 장치가 사용될 수 있고, 정보 제공 단말(200)로는 개인 스마트폰이 사용될 수 있으며, 경고 단말(300)은 개인이 착용하는 헬멧이 될 수 있다.

도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템을 전동 스쿠터에 적용한 경우의 참고도이다.

이 경우, 물체 검출 장치(100)로 레이더 장치가 사용될 수 있고, 정보 제공 단말(200)로는 개인 스마트폰이 사용될 수 있으며, 경고 단말(300)은 개인이 착용하는 헬멧이 될 수 있다.

도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템을 중장비에 적용한 경우의 참고도이다.

이 경우, 물체 검출 장치(100)로서 라이다 장치(100-1)와 레이더 장치(100-2)가 혼용될 수 있다. 도 2c에 도시하지 않았으나 정보 제공 단말(200)로는 운전석의 전용 단말이 사용될 수 있고, 경고 단말(300)로는 중장비 내부 또는 외부에 부착되는 위험경보시스템이 사용될 수 있다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동장치 안전시스템(10)에 포함되는 물체 검출 장치(100)는 물체 측정부(110), 신호 처리부(120), 통신부(130) 및 전원부(140)를 포함한다.

각 구성요소의 기능은 도 3b를 참조하여 설명한다.

도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치의 상세 구성을 나타낸 블록도이다.

물체 검출 장치(100)는 전파 혹은 레이저로 물체와의 거리와 방위를 측정하고, 표적 정보를 생성하며, 정보 제공 단말(200)과 경고 단말(300)에 표적 정보를 송신한다.

물체 측정부(110)는 이동장치 주변에 소정의 신호를 송신하고, 이동장치 주변에 있는 물체에서 반사된 신호를 수신하여 측정 결과를 생성한다. 물체 측정부(110)는 측정 결과(반사된 신호)를 신호 처리부(120)에 전달한다. 물체 측정부(110)가 이동장치 주변 물체에 송신하거나 해당 물체에서 수신한 신호는 전파 또는 레이저의 형태일 수 있다.

신호 처리부(120)는 측정 결과(반사된 신호)를 기초로 물체를 인식하고, 물체에 관한 거리, 속도, 각도 등의 정보(표적 정보)를 생성하고, 통신부(130)에 전달한다. 신호 처리부(120)는 측정 결과에서 물체를 인식하고 표적 정보를 생성하기 위해 신호 처리 기법을 사용한다. 또한 신호 처리부(120)는 물체 측정부(110)에 포함된 센서를 제어하는 기능을 가지고 있다. 신호 처리부(120)는 MCU(Micro Controller Unit)에 구현될 수 있다.

신호 처리부(120)가 신호 처리 기법을 사용하여 표적 정보를 생성하는 과정은 다음과 같다. 신호 처리부(120)가 생성하는 표적 정보는 제1 표적 정보와 제2 표적 정보가 있다. 신호 처리부(120)는 수신된 신호(반사 신호)를 기초로 제1 표적 정보를 생성한다. 제1 표적 정보는 이동장치와 검출된 물체(표적) 간 거리, 표적의 속도/각도, 이후 제2 표적 정보 생성에 필요한 추가 정보(예컨대 DBF를 위한 각 수신 안테나의 수신 신호)를 포함하는 정보로서, 제2 표적 정보 생성에 필요한 정보이다. 또한, 신호 처리부(120)는 제1 표적 정보를 기초로, 신호 처리 연산을 통해 제2 표적 정보를 생성한다. 제2 표적 정보는 표적 중 일시적으로 나타난 표적을 제외하고 선별된 표적(관심 표적)과 이동장치 간의 거리, 관심 표적의 위치, 관심 표적의 진행 방향, 관심 표적의 속도 및 관심 표적의 위험도 정보를 포함한 정보로서, 각 단말(200, 300)에서 운전자에게 정보를 제공하거나 경고할 때 활용할 수 있는 정보이다.

신호 처리부(120)는 물체 측정부(110)의 측정 결과(반사 신호)를 전달받아 디지털 신호로 변환한다. 그리고 신호 처리부(120)는 디지털 신호를 이용하여 반사된 신호의 거리별 신호세기를 계산하고, 신호세기를 기초로 표적 여부를 검사한다. 그리고 신호 처리부(120)는 표적으로 검출된 신호를 이용하여 표적의 속도와 각도를 계산한다. 이상의 과정을 통해 신호 처리부(120)는 제1 표적 정보를 생성한다.

신호 처리부(120)는 제1 표적 정보를 기초로 표적의 방위각(각도)를 검출하고, 추적 프로세스를 통해 일시적으로 나타난 표적을 제거하고 관심 표적(위험도 분석 대상이 되는 표적)을 판별한다. 신호 처리부(120)는 관심 표적이 판별되면, 측정 오차를 감안하여 관심 표적의 현재 위치를 추정하고, 관심 표적에 관한 위험도를 산출한다. 이상의 과정을 통해, 이동장치와 관심 표적 간 거리, 관심 표적의 각도(방향)와 속도 및 위험도를 포함하는 제2 표적 정보를 생성할 수 있다. 제2 표적 정보는 각 단말(200, 300)에서 운전자에게 정보를 제공하거나 경고하기 위해 활용할 수 있다.

한편, 제1 표적 정보를 기초로 제2 표적 정보를 생성하는 신호 처리 연산을 신호 처리부(120)에서 수행하는 것으로 전술하였으나, 상기 신호 처리 연산을 정보 제공 단말(200)에서 수행할 수도 있다. 예를 들어, 신호 처리부(120)에 내장된 프로세서의 연산 성능이 떨어지는 경우, 신호 처리 시간이 증가할 수 있으므로, 고성능의 CPU와 GPU를 탑재한 개인 휴대 단말을 정보 제공 단말(200)로 삼아 상기 신호 처리 연산을 수행하도록 함으로써 신호 처리 시간을 단축할 수 있다. 이러한 기술적 사상이 반영된 이동장치 안전시스템의 동작 방법의 실시예를 도 9를 참조하여 후술한다.

통신부(130)는 무선 통신이나 유선 통신을 통해 표적 정보를 정보 제공 단말(200) 및 경고 단말(300) 중 적어도 하나의 단말에 송신한다. 통신부(130)는 무선 통신 모듈, 적어도 한 개 이상의 안테나, 유선 통신 모듈 및 주변 장치에 신호를 전달하기 위한 외부 신호 입출력 단자를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 통신부(130)와 정보 제공 단말(200) 간의 무선 연결이 형성된 경우, 통신부(130)는 표적 정보를 무선 통신 모듈과 안테나를 통해 정보 제공 단말(200)로 송신한다. 통신부(130)는 복수 개의 무선 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 통신부(130)가 2개의 무선 통신 모듈(제1 무선 통신 모듈과 제2 무선 통신 모듈)을 가지는 경우, 통신부(130)는 제1 무선 통신 모듈을 통해 표적 정보를 정보 제공 단말(200)로 송신함과 동시에 제2 무선 통신 모듈을 통해 표적 정보를 경고 단말(300)로 송신할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 통신부(130)의 제1 무선 통신 모듈이 Wi-Fi 방식으로 표적이 20m, 좌측 후방에서 40km/h로 이동 장치에 접근하고 있다는 정보를 개인 휴대 단말(200)로 송신하면, 개인 휴대 단말(200)은 화면에 나타난 맵 상에 이동장치의 위치를 파란 동그라미로 표시하고, 표적의 위치를 빨간 동그라미로 표시한 다음, '좌측 후방'이라는 메시지 창을 팝업 형태로 나타내고, 개인 휴대 단말(200)에 내장된 스피커로 경고음 내지는 경고 메시지를 송출할 수 있다. 한편, 제2 무선 통신 모듈이 블루투스 방식으로 동일한 정보를 운전자가 착용한 헬멧(300)에 송신하면, 헬멧에서는 스피커로 '좌측 후방 20m 거리에서 시속 40km로 접근하는 물체가 있습니다. 주의하세요!'라는 메시지를 출력하거나, 운전자가 볼 수 있는 불빛 점멸을 통해 운전자에게 경고할 수 있다.

또한, 상술한 예시에서는 두 개의 무선 통신 모듈이 정보 제공 단말(200)과 경고 단말(300)에 각각 표적 정보를 송신하는 것으로 기술하였으나, 한 개의 무선 통신 모듈이 정보 제공 단말(200)과 경고 단말(300)에 표적 정보를 송신할 수도 있다. 이 경우, 무선 통신 모듈은 주파수분할 다중화, 시분할 다중화, 코드분할 다중화 등의 방식을 사용하여 정보 제공 단말(200)과 경고 단말(300)에 표적 정보를 송신할 수 있다.

전원부(140)는 물체 측정부(110), 신호 처리부(120) 및 통신부(130)에 전력을 공급하기 위하여 전원을 포함하여 구성된다. 상기 전원은 교체 가능한 배터리일 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치(100)가 라이다 장치일 경우의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 물체 검출 장치(100)가 라이다 장치인 경우, 물체 측정부(110)는 라이다 센서로서, 레이저를 송신하고 물체에 의해 반사된 신호를 수신하여 측정 결과를 생성한다. 또한 물체 측정부(110)는 레이저 송신 모듈, 레이저 수신 모듈, 레이저 송수신 제어 및 측정 데이터 생성 모듈을 포함하여 구성된다. 레이저 송수신 제어 및 측정 데이터 생성 모듈은 레이저 송신 모듈이 이동장치 주변에 레이저 신호를 송신하도록 하고, 레이저 수신 모듈이 수신한 반사 신호를 기초로 측정 데이터를 생성한다. 신호 처리부(120)는 물체 측정부(110)가 생성한 측정 데이터(또는 반사 신호)에서 물체를 인식한다. 즉, 신호 처리부(120)는 측정 데이터(또는 반사 신호)를 기초로 신호 처리 연산을 수행하여 표적 정보를 생성한다. 통신부(130)는 무선 통신 모듈을 통해 표적 정보를 정보 제공 단말(200)과 경고 단말(300)에 송신한다. 예를 들어, 통신부(130)가 2개의 무선 통신 모듈(제1 무선 통신 모듈과 제2 무선 통신 모듈)을 가지고 있는 경우, 통신부(130)는 제1 무선 통신 모듈을 통해 표적 정보를 정보 제공 단말(200)에 전송하고, 제2 무선 통신 모듈을 통해 표적 정보를 보조 단말(300)로 전송한다. 또한, 물체 검출 장치(100)은 라이다 센서(110), 신호 처리부(120) 및 통신부(130)에 전력을 공급하기 위한 전원을 포함하고 있는 전원부(140)를 포함한다.

일 실시예에서 통신부(130)는 신호 처리를 통해 물체를 검출한 결과를 외부 장치로 전송하기 위해 두 개의 무선 안테나를 기본적으로 구비한다. 다만, 통신부(130)가 정보 제공 단말(200)과 경고 단말(300)에 데이터를 각각 전송하기 위한 용도임을 드러내기 위해 두 개의 무선 안테나로 설명하였지만, 하나의 모듈로 다수의 장치와 페어링하여 동작할 수 있는, 예를 들어 1:N 통신이 가능한 블루투스 모듈을 사용할 경우 하나의 무선 안테나만을 구비할 수 있다. 상술한 내용은 이하에 설명되는 통신부(130)의 무선 안테나에 관하여 동일하게 적용된다. 한편, 간결한 표현을 위해 도 4b에는 도시하지 않았으나, 본 실시예의 물체 검출 장치(100)는 전원 공급 단자, 외부 장치와 유선통신을 위한 커넥터, 기타 주변장치에 신호를 전송하기 위한 신호 입출력 단자 등을 추가로 포함한다.

또 일 실시예에서 전원부(140)는 배터리 팩(142)을 내장하고 있는 카트리지(141) 형태로 구성된다. 전원부(140)는 신호 처리부(120) 및 통신부(130)의 외함에 나사로 고정할 수 있는 탈부착 가능한 형태로 구성된다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치(100)가 레이더 장치일 경우의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 5b 내지 도 5d는 본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치가 레이더 장치일 경우의 예시 도면이다.

물체 검출 장치(100)가 레이더 장치인 경우, 물체 측정부(110)는 레이더 전파를 전송하고 물체에 반사된 신호를 수신한다. 신호 처리부(120)는 물체에 반사된 신호를 신호 처리하여 물체를 검출하고, 표적 정보를 생성한다. 통신부(130)는 무선 통신 모듈을 통해 표적 정보를 정보 제공 단말(200)과 경고 단말(300)에 송신한다. 예를 들어, 통신부(130)가 2개의 무선 통신 모듈(제1 무선 통신 모듈과 제2 무선 통신 모듈)을 가지고 있는 경우, 통신부(130)는 제1 무선 통신 모듈을 통해 표적 정보를 정보 제공 단말(200)에 전송하고, 제2 무선 통신 모듈을 통해 표적 정보를 보조 단말(300)로 전송한다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 물체 측정부(110)는 중거리 송신 안테나, 근거리 송신 안테나, 수신 안테나와 RF 송수신 제어부를 포함하여 구성된다. RF 송수신 제어부는 각 안테나의 송신과 수신을 제어하며, 중거리 송신 안테나와 근거리 송신 안테나는 RF 신호를 송신하며, 수신 안테나는 물체에서 반사되는 RF 신호를 수신한다. 본 발명의 실시예에 따른 물체 측정부(110)는 중거리 및 근거리 송신 안테나를 각각 구비하고 있는 것으로 설명하였지만, 이는 예시를 위한 것이며 하나의 근거리 또는 하나의 중거리 송신 안테나를 구비하거나, 장거리 송신 안테나를 추가로 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 물체 검출 장치(100)가 레이더 장치일 경우, 신호 처리부(120)의 신호 처리 연산 과정을 하기에 기술한다. 하기의 신호 처리 연산 과정은 톱니파(saw-tooth)를 기준으로 설명하였지만, 이는 예시를 위한 것이며 삼각파와 같은 다른 파형도 사용될 수 있다.

레이더 장치(100)의 물체 측정부(110)는 물체를 검출하기 위해 특별히 고안된 파형을 만들어 송신 안테나로 파형을 송신하고 물체에 반사된 신호를 수신 안테나를 통해 수신한다. 신호 처리부(120)에 의해 수신된 신호는 기저대역 신호로 변환되어 AD 변환(Analog-to-Digital Conversion)을 통해 다시 디지털 신호로 변환된다. 그 다음, 신호 처리부(120)는 ADC 데이터를 이용하여 첫 번째 FFT(Range FFT)를 수행한다. 신호 처리부(120)는 Range FFT 결과를 이용하여 반사된 신호의 거리별 신호세기를 계산하고 CFAR 프로세스를 통해 표적 여부를 검사한다. 표적이 검출되면 신호 처리부(120)는 두 번째 FFT(Doppler FFT)를 수행하여 속도를 계산한다. 그 다음, 신호 처리부(120)는 위상 비교 모노펄스 기법(phase-comparison monopulse technique)을 이용하여 각도를 구한다. 신호 처리부(120)는 이상의 과정을 통해 표적(물체)와 이동장치 간의 거리, 표적(물체)의 속도, 표적의 각도(물체가 위치한 방향)를 구할 수 있으며, 이후의 신호처리를 하기 위한 추가 정보(즉, Digital Beamforming을 하기 위한 각 수신안테나의 수신 신호)도 구할 수 있다. 이들 정보는 레이더 파형을 통해 측정한 결과인데, 본 발명에서는 이를 '제1 표적 정보'라고 칭한다.

그 다음, 신호 처리부(120)는 보다 정확한 각도 검출을 위해 DBF(Digital Beamforming)과 같은 각도 검출 방법을 적용하여 표적의 방위각을 구하고, 추적 프로세스를 적용하여 일시적으로 나타난 '가짜' 표적을 제거하고 '진짜' 표적(이후 '관심 표적'이라고 함)을 판별한 후 측정 오차를 감안하여 표적의 현재 위치를 추정한다. 이 과정을 통해 표적으로 탐지한 최종 결과를 이하 '제2 표적 정보'라고 칭한다. 제2 표적 정보는 표적 중 일시적으로 나타난 표적을 제외하고 선별된 표적(관심 표적)과 이동장치 간의 거리, 관심 표적의 위치, 관심 표적의 진행 방향, 관심 표적의 속도 및 관심 표적의 위험도 정보를 포함한 정보로서, 각 단말(200, 300)에서 운전자에게 정보를 제공하거나 경고할 때 활용할 수 있는 정보이다.

도 5b에 도시된 레이더 센서(101)는 물체 측정부(110), 신호 처리부(120) 및 통신부(130)를 포함한다. 여기에서, 물체 검출 장치(100)는 레이더 센서(101)와 전원부(140)을 포함하여 구성된다. 전원부(140)는 레이더 센서(101), 즉 물체 측정부(110), 신호 처리부(120) 및 통신부(130)에 전력을 공급하기 위한 전원을 포함한다.

도 5c에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 레이더 센서(101)는 레이더 전파를 송신하며, 반사 신호를 수신하고 신호를 처리하는 본체(105)와, 물체를 검출한 결과를 외부 장치로 전송하는 통신부(130)를 포함한다. 통신부(130)는 두 개의 무선 안테나를 기본적으로 구비한다. 다만, 통신부(130)가 정보 제공 단말(200)과 경고 단말(300)에 데이터를 각각 전송하기 위한 용도임을 드러내기 위해 두 개의 무선 안테나로 설명하였지만, 하나의 모듈로 다수의 장치와 페어링하여 동작할 수 있는, 예를 들어 1:N 통신이 가능한 블루투스 모듈을 사용할 경우 하나의 무선 안테나만을 구비할 수 있다. 한편, 레이더 센서(101)는 레이더 센서가 개인이동장치에 부착될 때 수평방향으로 잘 설치되었는지 확인하기 위한 수평계(135)를 포함할 수 있다.

간결한 표현을 위해 도 5c에는 도시하지 않았으나, 본 실시예의 레이더 센서(101)는 전원 공급 단자, 외부 장치와 유선통신을 위한 커넥터, 기타 주변장치에 신호를 전송하기 위한 신호 입출력 단자 등을 추가로 포함한다.

도 5d에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 전원부(140)는 배터리 팩(142)을 내장하고 있는 카트리지(141) 형태로 구성되어 있으며, 레이더 센서(101)의 외함에 나사로 고정할 수 있는 탈부착 가능한 형태로 구성된다. 전원을 교체할 때는 카트리지(141) 전체를 교환하거나, 카트리지 내의 배터리 팩(142)만 교환하는 방식을 취할 수 있다.

이상 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명한 바와 같이, 물체 검출 장치(100)가 레이더 장치일 경우, 물체 검출 장치(100)는, 이동장치의 주변에 RF 신호를 송신하고, 이동장치의 주변에 존재하는 물체에 의해 반사된 신호를 수신하며, 반사된 신호를 기초로 Range FFT, CFAR, 도플러 FFT 및 위상 비교 모노펄스 기법(phase-comparison monopulse technique)을 적용하여 상기 물체와 이동장치 간의 거리, 상기 물체의 속도 및 상기 물체가 위치한 방향을 포함하는 제1 표적 정보를 생성할 수 있고, 이때 정보 제공 단말(200)은, 제1 표적 정보를 기초로 DBF 및 추적 프로세스를 적용하여, 상기 물체 중에서 표적을 선별하고, 표적과 이동장치 간의 거리, 표적의 위치, 표적의 진행 방향, 표적의 속도 및 표적의 위험도를 포함하는 제2 표적 정보를 생성할 수 있으며, 경고 단말(300)은 제2 표적 정보를 기초로 경고를 발생시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 정보 제공 단말의 화면 예시 도면이다. 도 6는 본 발명에 따른 정보 제공 단말(200)이 휴대 단말인 경우, 휴대 단말 화면에 이동장치의 위치와 표적의 위치가 표시되는 실시예이다. 맵 상에 이동장치(운전자)의 위치가 표시되며, 물체 검출 장치(100)에서 송신한 표적 정보를 휴대 단말이 수신하면, 휴대 단말은 표적의 위치를 맵에 표시(D200)하거나, 별도의 메시지(예컨대, 표적이 있는 방향과 거리)를 맵 위에 겹쳐서 표시(D100)한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 경고 단말(300)의 예시 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 경고 단말(300)은 무선 통신 안테나(310)와 LED 램프(320)가 외부에 부착되고, 통신 및 알람 제어 장치(330, 신호처리용 장치)와 배터리(340), 알람 장치(350) 등이 내부에 장착된 헬멧이다. 알람 장치(350)가 이동장치의 운전자에게 경고를 전달하는 방식은 다양한 방식이 있을 수 있다. 예를 들어, 알람 장치(350)는 시각(불빛 점멸 장치), 청각(스피커) 또는 촉각(진동 발생 장치)을 통해 운전자에게 경고를 전달할 수 있다. 진동 발생 방식으로 경고를 전달하는 경우, 경고 단말(300)로서 헬멧 대신 운전자의 머리 이외의 신체 부위에 착용된 웨어러블 디바이스(wearable device)가 사용될 수 있다.

이러한 방식을 통해 운전자가 정보 제공 단말(200)을 주시하지 않더라도 운전자에게 경고를 확실하게 전달할 수 있다. 도 7에서 신호처리용 장치(330)와 배터리(340), 알람 장치(350)는 그 표시를 생략하였다.

도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법은 S410 단계 내지 S470 단계를 포함한다.

S410 단계는 물체 검출 장치(100)와 각 단말(200,300)이 무선으로 연결되는 단계이다. 물체 검출 장치(100)가 동작을 시작하면 물체 검출 장치는 정보 제공 단말(200) 및 경고 단말(300)과 무선 연결을 시도한다. 물체 검출 장치(100)는 두 개의 단말 중 어느 하나와 무선 연결을 성공하더라도 물체 검출 및 위험 판단 작업(제1 표적 정보 생성 및 제2 표적 정보 생성)을 수행한다.

S420 단계는 물체 검출 장치(100)가 제1 표적 정보를 생성하는 단계이다. 물체 검출 장치(100)는 물체 검출을 위해 신호(예컨대, 전파 또는 레이저 등)을 이동장치의 주변에 송신하고 이동장치 주변의 물체에 의한 반사 신호를 수신하여, 신호 처리 연산을 통해 제1 표적 정보를 생성한다. 제1 표적 정보는 이동장치와 검출된 물체(표적) 간 거리, 표적(물체)의 속도, 표적의 각도(물체가 위치한 방향), 이후 제2 표적 정보 생성에 필요한 추가 정보(예컨대 DBF를 위한 각 수신 안테나의 수신 신호)를 포함하는 정보로서, 제2 표적 정보 생성에 필요한 정보이다. S420 단계는 도 8b를 참조하여 상세히 후술한다.

S430 단계는 물체 검출 장치(100)가 제2 표적 정보를 생성하는 단계이다. 물체 검출 장치(100)는 제1 표적 정보를 이용하여, 신호 처리 연산을 통해 제2 표적 정보를 생성한다. 제2 표적 정보는 표적 중 일시적으로 나타난 표적을 제외하고 선별된 표적(관심 표적)과 이동장치 간의 거리, 관심 표적의 위치, 관심 표적의 진행 방향, 관심 표적의 속도 및 관심 표적의 위험도 정보를 포함한 정보로서, 각 단말(200, 300)에서 운전자에게 정보를 제공하거나 경고할 때 활용할 수 있는 정보이다. 제2 표적 정보를 생성하기 위한 신호 처리 연산은 신뢰도 높은 각도 검출(예컨대 DBF) 또는 추적(관심 표적 판별)을 위한 연산이므로 많은 연산량을 필요로 한다. S430 단계는 도 8c를 참조하여 상세히 후술한다.

S440 단계는 물체 검출 장치(100)가 제2 표적 정보를 정보 제공 단말(200)에 전송하는 단계이다. 무선 통신으로 전송하는 경우, 물체 검출 장치(100)의 통신부(130)는 제2 표적 정보를 무선 통신 모듈과 안테나를 통해 정보 제공 단말(200)로 송신한다. 통신부(130)는 복수 개의 무선 통신 모듈을 포함하여 구성될 수 있는데, 예를 들어 통신부(130)가 2개의 무선 통신 모듈(제1 무선 통신 모듈과 제2 무선 통신 모듈)을 가지는 경우, 통신부(130)는 제1 무선 통신 모듈을 통해 제2 표적 정보를 정보 제공 단말(200)로 송신(S440)함과 동시에 제2 무선 통신 모듈을 통해 제2 표적 정보를 경고 단말(300)로 송신(S450)할 수 있다.

S450 단계는 물체 검출 장치(100)가 제2 표적 정보를 경고 단말(300)에 전송하는 단계이다. 무선 통신으로 전송하는 경우, 물체 검출 장치(100)의 통신부(130)는 제2 표적 정보를 무선 통신 모듈과 안테나를 통해 경고 단말(300)로 송신한다.

S440 단계와 S450 단계는 동시에 진행될 수도 있고, 역순으로(S450 단계 진행 후 S440 단계) 진행될 수도 있으며, 무선 연결 결과에 따라 두 단계(S440, S450) 중 어느 한 단계만 진행될 수도 있다.

S460 단계는 정보 제공 단말(200)이 운전자에 정보를 제공하는 단계이다. 정보 제공 단말(200)이 운전자에 제공하는 정보에는 이동장치와 주변 물체(표적) 간의 거리, 표적의 각도(방향), 표적의 속도, 위험도 등의 정보 중 적어도 어느 하나의 정보가 포함된다. 정보 제공 단말(200)은 시각/청각/촉각 등 다양한 방법 중 적어도 어느 하나의 방법을 이용하여 운전자에 정보를 제공한다. 예를 들어, 정보 제공 단말(200)이 휴대 단말인 경우, 정보 제공 단말(200)은 휴대 단말 화면에 이동장치의 위치와 표적의 위치를 표시하는 방법으로 정보를 제공할 수 있다. 정보 제공 단말(200)이 물체 검출 장치(100)에서 송신한 제2 표적 정보를 수신하면, 정보 제공 단말(200)은 휴대 단말 화면의 맵 상에 이동장치(운전자)의 위치와 표적의 위치를 맵에 표시하고, 별도의 메시지(예컨대, 표적이 있는 방향과 거리)를 맵 위에 겹쳐서 표시하여 운전자에게 정보를 제공할 수 있다.

S470 단계는 경고 단말(300)이 경고를 발생시키는 단계이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 경고 단말(300)은 무선 통신 안테나(310), 통신 및 알람 제어 장치(330, 신호처리용 장치), 알람 장치(350)를 포함한다. 경고 단말(300)이 물체 검출 장치(100)에서 송신한 제2 표적 정보를 수신하면, 경고 단말(300)의 알람 장치(350)가 이동장치의 운전자에게 경고를 전달한다. 경고 단말(300)은 제2 표적 정보에 포함된 위험도 정보에 따라 경고의 여부나 경고의 강도를 다르게 할 수 있다. 또한, 알람 장치(350)의 경고 방식은 다양한 방식이 있을 수 있다. 예를 들어, 알람 장치(350)는 시각(불빛 점멸 장치. 예를 들어, LED), 청각(스피커)이나 촉각(진동 발생 장치)을 통해 운전자에게 경고를 전달할 수 있다. 이러한 방식을 통해 운전자가 정보 제공 단말(200)을 주시하지 않더라도 운전자에게 경고를 확실하게 전달할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 물체 검출 장치와 각 단말이 무선 통신으로 연결되는 것으로 기술하였으나, 변형 실시예로, 무선 통신 대신 유선 통신이 사용될 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 이동장치 안전시스템이 도 2c의 중장비에 적용되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법은 유선 통신을 기반으로 이루어질 수 있다.

도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법의 제1 표적 정보 생성 단계(S420 단계)에 관한 상세 흐름도이다. S420 단계는 S421 단계 내지 S427 단계를 포함한다.

물체 검출 장치(100)로 레이더 장치를 사용하는 경우를 예로 들어, 제1 표적 정보 생성 단계(S420 단계)에 관하여 하기에 상세히 설명한다.

레이더 센서는 물체를 검출하기 위해 특별히 고안된 파형을 만들어 송신 안테나로 파형을 송신하고 물체에 반사된 신호를 수신 안테나를 통해 수신한다. 본 발명의 일 실시예는 톱니파(saw-tooth)를 기준으로 설명되지만, 이는 예시를 위한 것이며 삼각파와 같은 다른 파형도 사용될 수 있다.

S421 단계는 물체 검출을 위한 신호 송수신 단계이다. 물체 검출 장치(100)로 레이더 장치를 사용하는 경우, 물체 검출을 위한 신호는 전파(RF)이다. 물체 검출 장치(100)는 송신 안테나를 통해 주변에 전파를 송신하고, 수신 안테나를 통해 이동장치 주변에 있는 물체에서 반사된 신호를 수신한다.

S422 단계는 수신된 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계이다. 수신된 신호(물체에서 반사된 신호)는 기저대역 신호로 변환되어 AD 변환(Analog-to-Digital Conversion)을 통해 다시 디지털 신호로 변환된다.

S423 단계는 반사된 신호의 신호세기를 계산하는 단계이다. S422 단계의 수행 결과 얻어진 디지털 신호를 이용하여 첫 번째 FFT(Range FFT)를 수행한다. Range FFT 결과를 이용하여 반사된 신호의 신호세기를 계산한다.

S424 단계는 표적 여부 검사 단계이다. 계산된 신호세기를 CFAR 프로세스에 적용하여 표적 여부를 검사한다.

S425 단계는 이동장치와 표적(물체) 간의 거리를 계산하는 단계이다. 표적으로 검출된 신호의 주파수 값을 이용하여 이동장치와 표적(물체) 간의 거리를 계산할 수 있다.

S426 단계는 표적(물체)의 속도를 계산하는 단계이다. 표적으로 검출된 신호를 대상으로 두 번째 FFT(Doppler FFT)를 수행하여 속도를 계산한다.

S427 단계는 표적의 각도(물체가 위치한 방향)를 계산하는 단계이다. 위상 비교 모노펄스 기법(phase-comparison monopulse technique)을 이용하여 표적의 각도를 구할 수 있다. 또한 검출된 표적에 대한 각 수신안테나의 수신 신호도 수집한다. 각 수신안테나의 수신 신호는 이후 신호 처리(예컨대 Digital Beamforming(DBF)) 과정에 사용된다.

이상의 과정을 통해 표적을 검출하고, 이동장치와 표적 간의 거리, 표적의 속도, 표적의 각도를 구할 수 있으며, 이후의 신호처리(예컨대 DBF 등)를 하기 위한 추가 정보(예컨대, 각 수신안테나의 수신 신호)도 구할 수 있다. 즉 이들 정보는 도 8b를 참조하여 설명한 실시예에서 레이더 파형을 통해 측정한 결과인데, 본 발명에서는 이를 '제1 표적 정보'라고 한다.

도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법의 제2 표적 정보 생성 단계(S430 단계)에 관한 상세 흐름도이다. S430 단계는 S431 단계 내지 S434 단계를 포함한다. 도 8c를 참조한 설명 또한, 물체 검출 장치(100)로 레이더 장치를 사용하는 경우를 예시로 한다.

S431 단계는 각도(표적의 방위각)를 검출하는 단계이다. 본 단계에서는 보다 정확한 각도 검출을 위해 Digital Beamforming(DBF)과 같은 각도 검출 방법을 적용하여 표적의 방위각을 구한다.

S432 단계는 추적(관심 표적 판별) 단계이다. 본 단계에서는 추적 프로세스를 적용하여 일시적으로 나타난 표적을 제거하고 위험도 분석 대상이 되는 표적(이하 '관심 표적'이라 함)을 판별한다.

S433 단계는 관심 표적의 현재 위치를 추정하는 단계이다. 관심 표적이 판별되면, 측정 오차를 감안하여 관심 표적의 현재 위치를 추정한다.

S434 단계는 위험 판단 단계이다. 관심 표적의 추정된 위치와 관심 표적의 속도를 기초로 하여 위험도를 산출한다. 예를 들어, 관심 표적의 속도를 기초로 이동장치와 관심 표적의 충돌까지 남은 시간이 얼마인지 계산하여 이를 바탕으로 위험도를 산출할 수 있다.

이상의 과정을 통해 표적으로 탐지한 최종 결과, 즉 이동장치와 관심 표적 간 거리, 관심 표적의 위치, 관심 표적의 진행 방향(각도), 관심 표적의 속도 및 관심 표적의 위험도를 포함하는 '제2 표적 정보'를 생성할 수 있다. 제2 표적 정보는 각 단말(200, 300)에서 운전자에게 정보를 제공하거나 경고하기 위해 활용할 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법을 나타낸 흐름도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법은 S510 단계 내지 S570 단계를 포함한다.

도 9를 참조하여 설명하는 동작 방법의 실시예는 도 8a를 참조하여 설명한 동작 방법의 실시예와 달리, 정보 제공 단말(200)이 정보 제공 이외에 신호 처리 연산까지 수행하도록 한다는 특징을 가진다. 즉, 본 실시예를 통해 정보 제공 단말(200)을 다른 용도로 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 이동장치 안전시스템 및 그 동작 방법에 있어서, 휴대 단말(200) 및 보조 단말(300)에 전송되는 표적 정보는 기본적으로 제2 표적 정보이다. 그런데, 제2 표적 정보를 생성하기 위해서는 많은 연산량을 필요로 한다. 예를 들어, 물체 검출 장치(100)가 레이더 장치일 경우, 제2 표적 정보를 생성하기 위해서는 DBF나 추적 프로세스 등의 신호 처리 연산이 필요한데, 비용 절감을 위해 연산 성능을 다소 낮춘 MCU가 레이더 장치에 사용되는 경우, 제2 표적 정보를 생성하기 위한 신호 처리 소요 시간이 길어질 수 있다. 반면, 정보 제공 단말(200)에 사용될 수 있는 개인 휴대 단말은 고성능의 CPU와 GPU를 탑재하고 있는 경우가 많으며, 이를 이용할 경우 보다 빠른 신호처리가 가능하다.

도 9를 참조하여 설명되는 이동장치 안전시스템의 동작 방법의 실시예는, 정보 제공 단말(200)이 물체 검출 장치(100)와 무선 연결되었을 때, 운전자가 정보 제공 단말(200)에서 동작하는 어플리케이션을 조작하여 물체 검출 장치(100)로 설정 변경을 전송하고, 물체 검출 장치(100)는 변경된 설정에 따라 제1 표적 정보를 정보 제공 단말(200)로 전송하며, 정보 제공 단말(200)에 탑재된 어플리케이션에서는 수신된 제1 표적 정보를 이용하여 제2 표적 정보를 생성하기 위한 연산(예를 들어, 물체 검출 장치(100)가 레이더 장치일 경우, DBF 이후의 신호 처리)을 수행하고 그 결과를 출력하는 순서로 진행된다.

본 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법은, 정보 제공 단말(200)이 정보 제공 이외에 신호 처리 연산까지 수행하여 이동장치 안전시스템(10)의 신호 처리 시간을 단축할 수 있다는 특징이 있다.

S510 단계는 구성요소 간 무선 연결을 형성하는 단계이다. 본 실시예에서 제2 표적정보는 정보 제공 단말(200)에서 생성하므로, 본 단계에서 물체 검출 장치(100)과 정보 제공 단말(200)이 무선으로 연결되고, 정보 제공 단말(200)과 경고 단말(300)이 무선으로 연결된다.

S520 단계는 물체 검출 장치(100)가 제1 표적 정보를 생성하는 단계이다. S520 단계의 내용은 S420 단계와 동일하다.

S530 단계는 물체 검출 장치(100)가 제1 표적 정보를 정보 제공 단말(200)에 전송하는 단계이다. 무선 통신으로 전송하는 경우, 물체 검출 장치(100)의 통신부(130)는 제1 표적 정보를 무선 통신 모듈과 안테나를 통해 정보 제공 단말(200)로 송신한다.

S540 단계는 정보 제공 단말(200)이 제2 표적 정보를 생성하는 단계이다. 정보 제공 단말(200)은 제1 표적 정보를 이용하여, 신호 처리 연산을 통해 제2 표적 정보를 생성한다. 정보 제공 단말(200)이 제2 표적 정보를 생성하는 과정은 S430 단계와 동일하다.

S550 단계는 정보 제공 단말(200)이 운전자에 정보를 제공하는 단계이다. 정보 제공 단말(200)이 물체 검출 장치(100)에서 제2 표적 정보를 수신하지 않고 자체적으로 생성한 제2 표적 정보를 활용하여 운전자에 정보를 제공한다는 점을 제외하면, S460 단계와 내용이 동일하다.

S560 단계는 정보 제공 단말(200)이 제2 표적 정보를 경고 단말(300)에 전송하는 단계이다. 예를 들어, 정보 제공 단말(200)은 블루투스 등의 무선 통신 방법을 이용하여 제2 표적 정보를 경고 단말(300)로 송신한다.

S570 단계는 경고 단말(300)이 경고를 발생시키는 단계이다. S570 단계의 내용은 S470 단계와 동일하다.

한편, 본 실시예에서는 물체 검출 장치와 각 단말이 무선 통신으로 연결되는 것으로 기술하였으나, 변형 실시예로, 무선 통신 대신 유선 통신이 사용될 수 있다. 예를 들어 본 발명에 따른 이동장치 안전시스템이 도 2c의 중장비에 적용되는 경우, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동장치 안전시스템의 동작 방법은 유선 통신을 기반으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에서 사용되는 '~부' 또는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부' 또는 '모듈'은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부' 또는 '모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 복수 개의 구성요소, '~부' 또는 '모듈' 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들, '~부' 또는 모듈 들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들, '~부' 및 '모듈'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

전술한 이동장치 안전시스템의 동작 방법은 도면에 제시된 흐름도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다. 예컨대, 도 3b에서 무선 통신 모듈이 복수 개인 것으로 도시하였으나, 하나의 무선 통신 모듈이 정보 제공 단말(200)과 경고 단말(300)에 표적 정보를 안테나를 통해 송신할 수도 있다.

이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 상기 상세한 설명보다는 후술한 특허청구범위에 의하여 정해지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태는 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 이동장치 안전시스템
100: 물체 검출 장치
101: 레이더 센서 105: 레이더 센서 본체
110: 물체 측정부
120: 신호 처리부
130: 통신부
135: 수평계
140: 전원부
141: 카트리지 142: 배터리 팩
200: 정보 제공 단말
300: 경고 단말
310: 무선 통신 안테나 320: LED 램프
330: 통신 및 알람 제어 장치(신호처리용 장치)
340: 배터리 350: 알람 장치

Claims (1)

1. 이동장치의 주변에 신호를 송신하고, 상기 이동장치의 주변에 존재하는 물체에 의해 상기 신호가 반사된 신호를 수신하며, 상기 반사된 신호를 기초로 상기 물체와 상기 이동장치 간 거리, 상기 물체가 위치한 방향을 포함하는 표적 정보를 생성하는 물체 검출 장치;
   상기 표적 정보를 기초로 상기 이동장치의 운전자가 인지할 수 있는 형태로 상기 물체에 관한 정보를 상기 운전자에게 제공하는 정보 제공 단말; 및
   상기 표적 정보를 기초로 경고를 발생시키는 경고 단말;
   을 포함하는 이동장치 안전시스템.

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