WO2014133221A1 - 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치 - Google Patents

주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치 Download PDF

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김흥섭
부광석
백승환
최정광
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    • G01S17/931—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles

Definitions

  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an obstacle detecting apparatus for a vehicle using frequency modulation according to an embodiment of the present invention.
  • the first receiver 210, the second receiver 220, and the third receiver 230 may be located at different positions according to the reflection angle at which the infrared rays emitted from the transmitter 120 are reflected on the obstacle and the distance to the obstacle. It is preferable to be spaced apart from each other so as to receive infrared rays.

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Abstract

본 발명의 일면에 따른 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치는 기설정된 시간 순서에 따라 서로 각각 다른 주파수인 제1 주파수, 제2 주파수 및 제3 주파수를 가지는 주파수 변조 신호를 생성하는 주파수 변조 신호 생성부와, 주파수 변조 신호에 기초하여 적외선을 방사하는 발신부와, 제1 주파수를 가지는 적외선을 감지하는 제1 수신부와, 제2 주파수를 가지는 적외선을 감지하는 제2 수신부와, 제3 주파수를 가지는 적외선을 감지하는 제3 수신부와, 제1 수신부, 제2 수신부 및 제3 수신부 중 어느 하나의 적외선 수신 여부에 따라 장애물과의 거리를 인식하는 거리 인식부를 포함한다.

Description

주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치
본 발명은 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 적외선 방사에 따른 반사광을 수신하여 차량의 장애물을 감지하는데 있어서 각각 다른 주파수의 적외선 광원을 순차적으로 발생하도록하여 적외선의 주파수 크기에 따라 장애물 감지의 거리를 달리할 수 있는 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치에 관한 것이다.
차량 운전자의 사각지대를 해소하기 위한 하나의 방안으로서, 적외선 센서를 이용한 장애물 감지 기술이 제안되고 있다.
관련 종래기술로는, "적외선센서를 이용한 자동차의 측방향 장애물 경보장치 및 그 제어방법(대한민국 공개특허공보, 공개번호 특1997-0020701)", "차량의 장애물 감지장치 및 방법(대한민국 공개특허공보, 공개번호 특2001-0009254)"등이 있다.
하지만, 이와 같은 종래기술에 있어서는 차량과 장애물간의 거리에 따라 각각 다른 감지신호를 발생시키지는 못한다는 한계가 있다.
본 발명의 목적은, 차량 운전자의 사각지대를 해소하기 위하여 장애물을 감지할 수 있는 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 적외선 방사에 따른 반사광을 수신하여 차량의 장애물을 감지하는데 있어서 각각 다른 주파수의 적외선 광원을 순차적으로 발생하도록하여 적외선의 주파수 크기에 따라 장애물 감지의 거리를 달리할 수 있는 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일면에 따른 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치는 기설정된 시간 순서에 따라 서로 각각 다른 주파수인 제1 주파수, 제2 주파수 및 제3 주파수를 가지는 주파수 변조 신호를 생성하는 주파수 변조 신호 생성부와, 주파수 변조 신호에 기초하여 적외선을 방사하는 발신부와, 제1 주파수를 가지는 적외선을 감지하는 제1 수신부와, 제2 주파수를 가지는 적외선을 감지하는 제2 수신부와, 제3 주파수를 가지는 적외선을 감지하는 제3 수신부와, 제1 수신부, 제2 수신부 및 제3 수신부 중 어느 하나의 적외선 수신 여부에 따라 장애물과의 거리를 인식하는 거리 인식부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 차량과 장애물간의 거리에 따라 각각 다른 감지신호를 발생할 수 있도록 하여 운전자의 사각지대를 해소할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 적외선 방사에 따른 반사광을 수신하여 차량의 장애물을 감지하는데 있어서 각각 다른 주파수의 적외선 광원을 순차적으로 발생하도록하여, 단일한 발광부에 의해서도 다양한 거리의 장애물을 감지할 수 있도록 한다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치를 나타내는 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치를 이용한 장애물 감지 방법을 나타내는 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 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 것이다. 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. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치를 나타내는 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치는 주파수 변조 신호 생성부(110), 발신부(120), 제1 수신부(210), 제2 수신부(220), 제3 수신부(230), 거리 인식부(300)를 포함한다.
주파수 변조 신호 생성부(110)는 기설정된 시간 순서에 따라 서로 각각 다른 주파수인 제1 주파수, 제2 주파수 및 제3 주파수를 가지는 주파수 변조 신호를 생성한다.
예를 들어, 제1 주파수는 30kHz, 제2 주파수는 20kHz, 제1 주파수는 10kHz일 수 있다.
발신부(120)는 주파수 변조 신호 생성부(110)의 주파수 변조 신호에 기초하여 적외선을 방사한다.
여기서, 발신부(120)는 적외선 LED 센서일 수 있으며, 주파수 변조 신호는 PWM 신호(Pulse Width Modulation)일 수 있고 발신부(120)는 PWM 신호를 입력받아 입력되는 신호의 크기에 대응되는 전류를 출력하여 적외선 LED에서의 출력되는 빛의 세기를 다르게하는 것일 수 있다.
제1 수신부(210)는 제1 주파수를 가지는 적외선을 감지하고, 제2 수신부(220)는 제2 주파수를 가지는 적외선을 감지하며, 제3 수신부(230)는 제3 주파수를 가지는 적외선을 감지한다.
여기서, 제1 수신부(210), 제2 수신부(220) 및 제3 수신부(230)는 발신부(120)에서 방사되는 적외선이 장애물에 반사되는 반사각 및 장애물과의 거리에 따라 각각 다른 위치에 있어서 적외선을 수신할 수 있도록 각각 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.
거리 인식부(300)는 제1 수신부(210), 제2 수신부(220) 및 제3 수신부(230) 중 어느 하나의 적외선 수신 여부에 따라 장애물과의 거리를 인식한다.
예를 들어서, 거리 인식부(300)는, 제1 수신부(210)에서 적외선을 수신하는 경우 근거리(0m이상 부터 5m미만)로 인식하고, 제2 수신부(220)에서 적외선을 수신하는 경우 중거리(5m이상 부터 10m미만)로 인식하며, 제3 수신부(230)에서 적외선을 수신하는 경우 장거리(10m이상 부터 15m미만)로 인식하는 것일 수 있다.
한편, 거리 인식부(300)는, 제1 수신부(210)로부터 적외선을 수신하는 경우 기설정된 전압 레벨을 가지는 제1 신호를 생성 및 출력하는 것이고, 제2 수신부(220)로부터 적외선을 수신하는 경우 제1 신호의 전압 레벨과는 다른 전압 레벨을 가지는 제2 신호를 생성 및 출력하는 것이고, 제3 수신부(230)로부터 적외선을 수신하는 경우 제1 신호 및 제2 신호의 전압 레벨과는 다른 전압 레벨을 가지는 제3 신호를 생성 및 출력할 수 있다.
따라서, 차량과 장애물간의 거리에 따라 각각 다른 감지신호를 발생시킬 수 있다.
한편, 주파수 변조 신호 생성부(110)는, 발신부(120)에서 적외선을 방사한 시점으로부터 기설정된 시간 이내에 제1 수신부(210), 제2 수신부(220) 및 제3 수신부(230) 중 어느 하나로부터 적외선의 수신이 되지 않은 경우, 제1 주파수, 제2 주파수 및 제3 주파수 중 어느 하나의 주파수를 가지는 새로운 주파수 변조 신호를 생성하는 것일 수 있다. 여기서, 주파수 변조 신호 생성부(110)는 발신부(120)에서 적외선을 방사한 시점으로부터 기설정된 시간 이내에 적외선의 수신이 되지 않는 경우를 판단하고 그 결과에 따라 새로운 주파수 변조 신호를 생성하기 위하여, 타이머와 제어 수단의 구성(미도시)을 포함할 수 있다.
이 때, 도 3과 같이 먼저 발신부(120)를 통하여 제1 주파수, 제2 주파수 및 제3 주파수 중 주파수가 높은 상위 주파수가 먼저 방사된 후 기설정된 시간 내에 적외선이 수신되지 않으면 주파수가 낮은 하위 주파수가 방사되도록 할 수 있다. 각각의 주파수에 따른 적외선이 수신되지 않으면, 발신부(120)는 주파수 변조 신호 생성부(110)의 주파수 변조 신호에 기초하여 적외선을 재방사할 수 있다.
더욱 상세하게는, 먼저 주파수 변조 신호 생성부(110)는 기설정된 시간 순서에 따라 서로 각각 다른 주파수인 제1 주파수, 제2 주파수 및 제3 주파수를 가지는 주파수 변조 신호를 생성한다(S101).
이 때, 주파수 변조 신호는 순차적으로 제1 주파수, 제2 주파수 및 제3 주파수를 가지므로 제1 주파수를 가지는 적외선이 먼저 발신부(120)를 통해 방사가 된다(S103). 이 때, 제1 주파수는 3개의 주파수 중 가장 높은 주파수로, 제2 주파수는 3개의 주파수 중 중간 중파수로, 제3 주파수는 3개의 주파수 중 가장 낮은 주파수일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이 후, 제1 수신부(210)는 제1 주파수를 가지는 적외선을 감지하고, 거리 인식부(300)는 제1 수신부(210)로부터 적외선을 수신하는지를 판단하여(S105), 제1 수신부(210)에서 제1 주파수를 가지는 적외선이 수신되었다고 판단되는 경우 기설정된 전압 레벨을 가지는 제1 신호를 생성 및 출력한다. 이 경우 거리 인식부(300)는 장애물과의 거리를 장거리로 인식한다(S107).
한편, 제1 주파수를 가지는 적외선이 발신부(120)를 통해 방사된 이후 제2 주파수를 가지는 적외선이 방사가 된다(S109).
거리 인식부(300)는 제1 수신부(210)에서 제1 주파수를 가지는 적외선이 수신되지 않은 경우 제2 수신부(220)에서 제2 주파수를 가지는 적외선이 수신되었는지를 판단한다(S111). 제2 수신부(220)에서 제2 주파수를 가지는 적외선이 수신되었다고 판단되는 경우 기설정된 전압 레벨을 가지는 제2 신호를 생성 및 출력한다. 이 경우 거리 인식부(300)는 장애물과의 거리를 중거리로 인식한다(S113).
한편, 제2 주파수를 가지는 적외선이 발신부(120)를 통해 방사된 이후 제3 주파수를 가지는 적외선이 방사가 된다(S115).
거리 인식부(300)는 제2 수신부(220)에서 제2 주파수를 가지는 적외선이 수신되지 않은 경우 제3 수신부(230)에서 제3 주파수를 가지는 적외선이 수신되었는지를 판단한다(S117). 거리 인식부(300)는 제3 수신부(230)에서 제3 주파수를 가지는 적외선이 수신되었다고 판단되는 경우 기설정된 전압 레벨을 가지는 제3 신호를 생성 및 출력한다. 이 경우 거리 인식부(300)는 장애물과의 거리를 근거리로 인식한다(S119).
거리 인식부(300)는 제3 수신부(230)에서 제3 주파수를 가지는 적외선이 수신되었다고 판단되지 않는 경우는 미인식된 본다(S121).
전술한 바에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치는 발신부(120)의 적외선 방사 각도를 조절하고 이에 대응되는 수신부(210, 220, 230)의 이격 거리를 조절해서 장애물에 반사되는 적외선의 수신시 인식할 수 있는 차량과 장애물간의 거리를 변경할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치는 차량에 장애물 등이 접근할 때 거리에 따라 각각의 감지신호를 발생시킬수 있으며, 장애물이 감지되는 거리를 차등을 두어 인식할 수있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 적외선 방사에 따른 반사광을 수신하여 차량의 장애물을 감지하는데 있어서 각각 다른 주파수의 적외선 광원을 순차적으로 발생하도록하여 적외선의 주파수 크기에 따라 장애물 감지의 거리를 달리할 수 있는 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치 분야에 이용가능하다.

Claims (4)

  1. 기설정된 시간 순서에 따라 서로 각각 다른 주파수인 제1 주파수, 제2 주파수 및 제3 주파수를 가지는 주파수 변조 신호를 생성하는 주파수 변조 신호 생성부;
    상기 주파수 변조 신호에 기초하여 적외선을 방사하는 발신부;
    상기 제1 주파수를 가지는 적외선을 감지하는 제1 수신부;
    상기 제2 주파수를 가지는 적외선을 감지하는 제2 수신부;
    상기 제3 주파수를 가지는 적외선을 감지하는 제3 수신부;및
    상기 제1 수신부, 상기 제2 수신부 및 상기 제3 수신부 중 어느 하나의 적외선 수신 여부에 따라 장애물과의 거리를 인식하는 거리 인식부;
    를 포함하는 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 거리 인식부는,
    상기 제1 수신부로부터 적외선을 수신하는 경우 기설정된 전압 레벨을 가지는 제1 신호를 생성 및 출력하는 것이고, 상기 제2 수신부로부터 적외선을 수신하는 경우 제1 신호의 전압 레벨과는 다른 전압 레벨을 가지는 제2 신호를 생성 및 출력하는 것이고, 상기 제3 수신부로부터 적외선을 수신하는 경우 제1 신호 및 제2 신호의 전압 레벨과는 다른 전압 레벨을 가지는 제3 신호를 생성 및 출력하는 것
    인 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주파수 변조 신호 생성부는,
    상기 발신부에서 적외선을 방사한 시점으로부터 기설정된 시간 이내에 상기 제1 수신부, 상기 제2 수신부 및 상기 제3 수신부 중 어느 하나로부터 적외선의 수신이 되지 않은 경우, 상기 제1 주파수, 상기 제2 주파수 및 상기 제3 주파수 중 어느 하나의 주파수를 가지는 새로운 주파수 변조 신호를 생성하는 것
    인 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 수신부(210), 상기 제2 수신부(220) 및 상기 제3 수신부(230)는 상기 발신부(120)에서 방사되는 적외선이 장애물에 반사되는 반사각 및 상기 장애물과의 거리에 따라 각각 다른 위치에 있어서 적외선을 수신할 수 있도록 각각 이격되어 설치되는 것
    인 주파수 변조를 이용한 차량의 장애물 감지 장치.
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