WO2016133251A1 - 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치 - Google Patents

가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치 Download PDF

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WO2016133251A1
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signal
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light communication
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김상옥
김병오
김동식
윤상호
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㈜유양디앤유
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Definitions

  • This embodiment relates to a vehicle safety device using visible light communication.
  • Cars provide human convenience, but accidents related to driving a car are still a problem to be solved. Globally, there are about one million deaths each year from car accidents and 50 million accidents worldwide.
  • visible light communication a technology that is recently attracting attention, is a technology for carrying information by using light of a light such as an LED (Light Emitting Diode) emitted by a semiconductor as a carrier wave.
  • Light used in visible light communication is visible light having a wavelength of 780nm to 380nm, and has the advantage of being able to communicate simultaneously with illumination.
  • visible light communication uses only visible light lighting devices, the headlights and taillights attached to the vehicle can be used as communication means without requiring a separate communication infrastructure or device.
  • Visible light communication is very suitable to be used for inter-vehicle communication because of its low power drive. And light is much more precise than propagation in terms of precise location recognition.
  • a vehicle control apparatus using visible light communication that detects a rapid deceleration from the speed information of a preceding vehicle received through visible light communication and decelerates the speed of the own vehicle. Is disclosed. Since such a device is operated when the deceleration of the preceding vehicle is detected, there is a problem that the driver of the following vehicle cannot immediately take action when the preceding vehicle recognizes a dangerous situation ahead.
  • the brake pedal installed in the car emits a red tail light only when the driver operates, to alert the following vehicle driver.
  • the red taillights are intended to be lit at the same brightness regardless of the intensity with which the driver operates the brake pedal. Therefore, there is a problem that the driver of the rear vehicle cannot know how urgent the situation is ahead.
  • the trailing vehicle since the trailing vehicle may be operating the accelerator pedal from the perspective of the preceding vehicle, it is difficult to operate the rapid brake because the trailing vehicle may collide during the sudden stop of the vehicle.
  • the present invention discloses a vehicle safety device using visible light communication to solve the above problems.
  • the driver in a state in which any one of the preceding vehicles has operated the brake pedal, the driver is alerted of the collision risk when the driver of the present vehicle has operated the accelerator pedal.
  • the driver when any one of the following vehicles operates the accelerator pedal, the driver is alerted of the collision risk when the driver of the vehicle operates the brake pedal.
  • the driver of the present vehicle when the driver of the present vehicle turns on the turn signal for the lane change or the change of direction, if the trailing vehicle is within a predetermined distance in the lane in the direction in which the turn signal is turned on, the driver is warned of a collision risk.
  • the display device displays a situation in which the driver of the preceding vehicles is setting foot on the brake pedal, operating the brake pedal, or maximally operating the brake pedal. In addition, it displays a situation in which the driver of the following vehicles is operating the accelerator pedal or operating the accelerator pedal to the maximum. In addition, the distance to the trailing vehicle in the direction in which the turn signal is turned on while the turn signal is turned on is displayed.
  • a vehicle safety device using visible light communication comprising: a brake sensor installed in a brake pedal to generate a deceleration signal according to a braking degree; An acceleration sensor installed in the accelerator pedal to generate an acceleration signal according to the degree of acceleration; A visible light receiver configured to receive a front vehicle signal from the front vehicle and a rear vehicle signal from the rear vehicle; A visible light transmitter for transmitting the vehicle signal to the front vehicle and the rear vehicle; A collision risk determination unit determining whether there is a collision risk based on the front vehicle signal, the rear vehicle signal, and the present vehicle signal; And an alarm unit that alerts the driver when the collision risk determination unit determines that there is a collision risk.
  • the present invention when any one of the preceding vehicles is operating the brake pedal when the driver of the vehicle operates the accelerator pedal, a warning signal is received, thereby reducing the risk of collision with the preceding vehicle. And it has the effect of reducing the waste of fuel due to unnecessary acceleration.
  • the display device can intuitively determine whether the preceding vehicles are placing or operating the brake pedal on the brake pedal or operating at maximum intensity, so that the timing at which the driver should operate the accelerator pedal, especially on a congested road, can be known.
  • the risk of collision with trailing vehicles can be reduced, and the distance to the trailing vehicle can be determined when changing lanes or changing directions.
  • the driver advances the time when the foot is put on the brake pedal before the speed of the preceding vehicle is decelerated. Because it can be identified, it is possible to immediately detect the change in the situation ahead, which greatly helps the safe driving.
  • the low complexity of the device can be expected high penetration rate, and allows the driver to easily identify the situation of the road and take immediate action without using the collision algorithm.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a vehicle safety device using visible light communication according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a vehicle safety apparatus using visible light communication according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating a vehicle safety apparatus using visible light communication according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A and 4B are exemplary views illustrating a display apparatus of a vehicle safety apparatus using visible light communication according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically showing a vehicle safety device using visible light communication according to a first embodiment of the present invention.
  • a vehicle safety device using visible light communication may include a brake sensor 110, a taillight transmitter 120, a headlight receiver 130, an acceleration sensor 140, and a collision risk determination.
  • the unit 150 and the alarm unit 160 is included.
  • the braking sensor 110 is installed in a braking system of a vehicle in which a vehicle safety device using visible light communication according to the present embodiment is installed, for example, a braking pedal.
  • the braking sensor 110 distinguishes and detects when the driver operates the braking pedal at a weak strength and when the braking pedal is strongly operated. Therefore, the braking sensor 110 detects when the driver operates the braking pedal below a predetermined intensity and generates a weak deceleration signal. When the driver operates the braking pedal above a predetermined strength, the braking sensor 110 detects this to generate a strong deceleration signal. Create
  • the braking sensor 110 transmits the weak deceleration signal and the strong deceleration signal to the taillight transmitter 120.
  • the taillight transmitter 120 and the headlight receiver 130 are lighting devices having visible light communication functions installed in the taillight and the headlight, respectively.
  • Visible light communication is a technology for carrying information on a light such as a light emitting diode (LED) that emits light by using a carrier wave as a carrier wave.
  • a light such as a light emitting diode (LED) that emits light by using a carrier wave as a carrier wave.
  • Light used in visible light communication is visible light having a wavelength of 780 nm to 380 nm, and is characterized by an advantage of being able to communicate simultaneously with illumination.
  • the taillight transmitter 120 is installed at the rear of the vehicle and at the same time serves as a brake light as a communication means.
  • the rear light transmitter 120 transmits the weak deceleration signal and the strong deceleration signal received from the braking sensor 110 to the rear using visible light communication. If the rear vehicle is provided, the headlight receiver 130 of the rear vehicle receives the signal. .
  • the taillight transmitter 120 includes a power supply circuit and a communication signal conversion circuit for supplying power to each circuit element, a carrier frequency generation and a carrier carrier modulation circuit, and an LED driving circuit. Since the technology is already known and practiced prior to the filing of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
  • the taillight transmitter 120 converts the weak deceleration signal and the strong deceleration signal, which are electric signals received from the brake sensor 110, into an optical signal and transmits the light signal to the rear vehicle.
  • the rear light transmitter 120 also transmits a weak deceleration signal and a strong deceleration signal received from the front vehicle to the rear vehicle.
  • the headlight receiver 130 is installed in the headlight of the vehicle and receives the optical signal output from the taillight transmitter 120 of the front vehicle to convert it into an electrical signal.
  • the headlight receiver 130 includes a photodiode device for converting visible light received by an optical diode (LED) into an electrical signal, a driving circuit thereof, a signal amplification circuit for increasing the size of a received signal, an amplitude limiting circuit, a band pass filter circuit, and
  • a photodiode device for converting visible light received by an optical diode (LED) into an electrical signal
  • a driving circuit thereof for converting visible light received by an optical diode (LED) into an electrical signal
  • a signal amplification circuit for increasing the size of a received signal
  • an amplitude limiting circuit for a received signal
  • a band pass filter circuit for converting the carrier signal modulated by the carrier, etc.
  • the optical signal received by the headlight receiver 130 may include a front deceleration of the front vehicle, a weak deceleration signal of the front vehicle of the front vehicle, and a strong deceleration signal in addition to the weak deceleration signal and the strong deceleration signal of the front vehicle. have. How many front and rear vehicle deceleration signals and strong deceleration signals are received by the headlight receiver 130 is controlled by the collision risk determination unit 150 to be described later.
  • the headlight receiver 130 transmits the weak deceleration signal and the strong deceleration signal of the front vehicles included in the electric signal converted from the received optical signal to the collision risk determination unit 150.
  • the acceleration sensor 140 is installed in an acceleration system of a vehicle, for example, an accelerator pedal, on which a vehicle safety device using visible light communication according to the present embodiment is installed.
  • the acceleration sensor 140 detects this when the driver operates the accelerator pedal and generates an acceleration signal.
  • the acceleration sensor 140 transmits the acceleration signal to the collision risk determination unit 150.
  • the collision risk determination unit 150 determines the collision risk based on the weak deceleration signal, the strong deceleration signal, and the acceleration signal of the present vehicle.
  • the collision risk determination unit 150 determines that there is a risk of collision when simultaneously detecting an acceleration signal of the vehicle while detecting a weak deceleration signal or a strong deceleration signal in one of the vehicles ahead.
  • the collision risk determination unit 150 may, for example, when the driver of the vehicle ahead of the vehicle operates the brake pedal below a predetermined intensity, the driver of the vehicle may operate the accelerator pedal, or the driver of the vehicle ahead may set the brake pedal. At the same time, if the driver of the vehicle operates the accelerator pedal, it is determined that there is a risk of collision.
  • the collision risk determination unit 150 controls the rear light transmitter 120 to transmit the weak deceleration signals and the strong deceleration signals of the front vehicles by a predetermined number to the rear vehicle. For example, if the predetermined number is 5, the control unit transmits five deceleration signals and strong deceleration signals to the rear vehicle including the present vehicle.
  • the collision risk determination unit 150 may be simply implemented by a combination of several AND gate ICs, or may be implemented as a digital circuit using a microprocessor.
  • the collision risk determination unit 150 may also implement the function to be linked to the signal lines of the present invention by programming the function to the ECU (automotive engine control unit).
  • the alarm unit 160 transmits an alarm signal to the driver by using a sound or a lamp when the collision risk determination unit 150 determines the collision risk. For example, the alarm unit 160 may output a voice guidance “There is a vehicle decelerating in the front vehicle. Be careful.” Or, the front warning lamp 162 (not shown) may be turned on to assist the driver in driving safely. .
  • the vehicle safety apparatus using visible light communication receives an alarm signal when any one of the vehicles in front of the vehicle operates the brake pedal when the driver operates the accelerator pedal. It can reduce the risk of collision and reduce the waste of fuel due to unnecessary acceleration.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a vehicle safety apparatus using visible light communication according to a second exemplary embodiment of the present invention.
  • the vehicle safety device using visible light communication includes a headlight receiver 130, a headlight transmitter 210, a taillight transmitter 120, a taillight receiver 220, and a braking sensor ( 110, an acceleration sensor 140, a collision risk determination unit 150, and an alarm unit 160.
  • the automobile safety apparatus using visible light communication according to the second embodiment of the present invention further includes a headlight transmitter 210 and a taillight receiver 220 in the automobile safety device using visible light communication according to the first embodiment of the present invention. do.
  • the headlight receiver 130, the taillight transmitter 120, and the brake sensor 110 shown in FIG. 2 are omitted since they are the same as in FIG. 1. Therefore, only the acceleration sensor 140, the headlight transmitter 210, the taillight receiver 220, the collision risk determination unit 150 and the alarm unit 160, which are not the same as those of FIG.
  • the acceleration sensor 140 distinguishes and detects when the driver operates the accelerator pedal at a low intensity and when the accelerator pedal is operated strongly. Therefore, the acceleration sensor 140 detects when the driver operates the accelerator pedal below a predetermined intensity and generates a weak acceleration signal, and detects this when the driver operates the accelerator pedal above a predetermined intensity to detect a strong acceleration signal.
  • the headlight transmitter 210 transmits the weak acceleration signal and the strong acceleration signal received from the acceleration sensor 140 to the rear light receiver 220 of the front vehicle using visible light communication.
  • the headlight transmitter 210 includes a power supply circuit, a communication signal conversion circuit, a carrier frequency generation and a carrier carrier modulation circuit, and an LED driving circuit for applying power to each circuit element, similar to the taillight transmitter 120 described above. Since the principle and basic technology of visible light communication are known and practiced before application of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
  • the headlight transmitter 210 converts the weak acceleration signal and the strong acceleration signal, which are electric signals received from the acceleration sensor 140, into optical signals and transmits the signals to the front vehicle.
  • the headlight transmitter 210 also transmits the weak acceleration signal and the strong acceleration signal received from the rear vehicle to the front vehicle. How many rear-vehicle weak acceleration signals and strong acceleration signals are received by the tail light receiver 210 is controlled by the collision risk determination unit 150 described later.
  • the taillight receiver 220 receives an optical signal output from the headlight transmitter 210 of the rear vehicle and converts it into an electrical signal.
  • the taillight receiver 220 includes a photodiode element and a driving circuit for converting visible light received by the photodiode into an electrical signal, a signal amplification circuit, an amplitude limiting circuit, and a band pass filter for increasing the size of the received signal to a size suitable for processing. Circuit, and a carrier detection circuit for restoring a signal modulated by a carrier wave, but the principle and basic technology of visible light communication are already known and practiced prior to the application of the present invention. Shall be.
  • the optical signal received by the rear light receiver 220 may include a weak acceleration signal of the rear vehicle and a strong acceleration signal of the rear vehicle of the rear vehicle, or the rear vehicle of the rear vehicle of the rear vehicle, in addition to the weak acceleration signal and the strong acceleration signal of the rear vehicle. have.
  • the taillight receiver 220 transmits the weak acceleration signal and the strong acceleration signal of the rear vehicles included in the converted electrical signal to the collision risk determination unit 150.
  • the collision risk determination unit 150 determines a collision risk based on the weak acceleration signal, the strong acceleration signal, and the deceleration signal of the present vehicle.
  • the collision risk determination unit 150 detects a weak acceleration signal or a strong acceleration signal in one of the rear vehicles, and detects a weak deceleration signal or a strong deceleration signal of the vehicle at the same time. To judge.
  • the collision risk determination unit 150 may, for example, when the driver of the rear vehicle operates the accelerator pedal below a predetermined strength, the driver of the vehicle may operate the brake pedal, or the driver of the rear vehicle may preset the accelerator pedal. At the same time, if the driver of the vehicle operates the brake pedal, it is determined that there is a risk of collision.
  • the collision risk determination unit 150 also controls the headlight transmitter 210 to transmit the weak acceleration signal and the strong acceleration signal of the rear vehicles by a predetermined number to the front vehicle. For example, if the preset number is 2, the control unit transmits two weak acceleration signals and a strong acceleration signal to the front vehicle including the present vehicle.
  • the collision risk determination unit 150 may be simply implemented by a combination of several AND gate ICs, or may be implemented as a digital circuit using a microprocessor.
  • the collision risk determination unit 150 may also implement the function to be linked to the signal lines of the present invention by programming the function to the ECU (automotive engine control unit).
  • the alarm unit 160 transmits an alarm signal to the driver by using a sound or a lamp when the collision risk determination unit 150 determines the collision risk. For example, the alarm unit 160 may output a voice guidance “There is a vehicle accelerating in the rear vehicle. Be careful.” Or the rear attention lamp 262 (not shown) may be turned on to assist the driver in driving safely. .
  • the vehicle safety apparatus using visible light communication receives an alarm signal when any one of the rear vehicles is operating the accelerator pedal when the driver operates the brake pedal. It is effective in reducing the risk of collision and in knowing at what point the brake pedal should be operated.
  • An automobile safety apparatus using visible light communication according to a second embodiment of the present invention includes an automobile safety apparatus using visible light communication according to a first embodiment. Therefore, the function implemented in the second embodiment may be implemented to be additionally included along with the function implemented in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram schematically illustrating a vehicle safety apparatus using visible light communication according to a third exemplary embodiment of the present invention.
  • a vehicle safety device using visible light communication includes a headlight receiver 130, a headlight transmitter 210, a taillight transmitter 120, a taillight receiver 220, and a braking sensor ( 110, an acceleration sensor 140, a direction indicator light sensor 310, a collision risk determination unit 150, a distance measuring unit 320, and an alarm unit 160.
  • the direction indicator sensor 310 and the distance measuring unit 320 are added to the vehicle safety apparatus using the visible light communication according to the second embodiment of the present invention. It includes.
  • the headlight receiver 130, the headlight transmitter 210, the taillight transmitter 120, the taillight receiver 220, and the brake sensor 110 shown in FIG. 3 are omitted because they are the same as those of FIGS. 1 and 2. Therefore, only the direction indicator light sensor 310, the distance measuring unit 320, the collision risk determining unit 150, and the alarm unit 160 which are not the same as those of FIGS. 1 to 2 will be described.
  • the direction indicator sensor 310 is installed in a direction indicator light or a direction indicator lever of a vehicle in which a vehicle safety device using visible light communication according to the present embodiment is installed.
  • the direction indicator sensor 310 distinguishes and detects when a driver gives a left turn indicator light signal and a right turn indicator light signal.
  • the turn signal sensor 310 transmits a left turn signal and a right turn signal to the collision risk determination unit 150.
  • the distance measuring unit 320 analyzes the visible light signal output from the headlight transmitter 210 of the rear vehicle received by the rear light receiver 220 and measures the position and distance of the rear vehicle. Since the technique related to the analysis of the visible light signal is already known and practiced before this application, a detailed description thereof will be omitted.
  • the collision risk determining unit 150 measures the position and distance of the rear vehicle measured by the distance measuring unit 320, and the rear vehicle is located in the left lane of the vehicle and the rear vehicle is shorter than the preset distance. If the vehicle detects the turn signal of the vehicle and the signal is on the left side, it is determined that there is a risk of collision.
  • the collision risk determination unit 150 measures the position and distance of the rear vehicle measured by the distance measurement unit 320, the rear vehicle is located in the right lane of the vehicle and the distance of the rear vehicle is shorter than the preset distance In the situation, when detecting the direction indicator signal of the vehicle, if the signal is the left signal, it is determined that there is a risk of collision.
  • the collision risk determination unit 150 may be implemented by a combination of several digital ICs, and the function may be implemented to be linked with the signal lines of the present invention by programming a function to an ECU (automotive engine control unit).
  • ECU automotive engine control unit
  • the alarm unit 160 transmits an alarm signal to the driver by using a sound or a lamp when the collision risk determination unit 150 determines the collision risk. For example, when the distance of the right lane rear vehicle is closer than 15 m, which is a preset distance, and the driver of the vehicle turns on the right turn signal, the alarm unit 160 indicates, "The distance of the right lane rear vehicle is within 15 m. Changing lanes Please pay attention. " In addition, the alarm unit 160 may turn on the rear attention lamp 262 (not shown) to help the driver's safe driving.
  • the vehicle safety device using visible light communication receives an alarm signal according to the distance to the rear vehicle when the lane is changed or the direction is changed, thereby making it possible to safely change the lane or change the direction. .
  • An automobile safety apparatus using visible light communication according to a third embodiment of the present invention includes an automobile safety apparatus using visible light communication according to the first and second embodiments of the present invention. Therefore, the function implemented in the third embodiment may be implemented to be included in addition to the function implemented in the first or second embodiment.
  • FIGS. 4A and 4B are exemplary views illustrating display means of a vehicle safety apparatus using visible light communication according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the vehicle safety apparatus using visible light communication according to the fourth embodiment of the present invention further includes a display means 400 in the vehicle safety apparatus using visible light communication according to the first, second or third embodiment of the present invention. Is implemented.
  • the braking sensor 110 in the vehicle safety device using the visible light communication when the driver put the foot on the braking pedal, when the braking pedal is operated with a weak strength, the braking pedal Detect when you operate strongly.
  • the braking sensor 110 detects when the driver applies a slight pressure to the brake to generate a deceleration ready signal, detects this when the braking pedal is operated below a predetermined strength, and generates a weak deceleration signal, and the driver brakes. Generates a strong deceleration signal by detecting this when the pedal is operated above a preset intensity.
  • the braking sensor 110 transmits the deceleration preparation signal, the weak deceleration signal, and the strong deceleration signal (hereinafter, deceleration information) to the tail light transmitter 120.
  • the headlight receiver 130 receives the deceleration information output by the taillight transmitter 120 of the front vehicle.
  • the taillight receiver 220 receives an acceleration signal and a strong acceleration signal (hereinafter, acceleration information) output by the headlight transmitter 210 of the rear vehicle.
  • the collision risk determination unit 150 transmits the deceleration information of the front vehicles and the acceleration information of the rear vehicles to the display means 400.
  • the display means 400 is a device that displays vehicle deceleration information of the front vehicles and acceleration information of the rear vehicles to the driver to provide a vehicle safety service for the driver.
  • the display means 400 includes a tablet PC, a smart phone, a personal digital assistant (PDA), a mobile communication terminal, and a navigation terminal for a vehicle. It may be implemented in any one form.
  • the connection method between the display means 400 and the collision risk determination unit 140 is not limited to any one of radio frequency (RF), visible light communication (VLC), and wired connection cable, and various methods may be used.
  • 4A is a view showing the preceding and rear vehicle information screens of the display means of the vehicle safety apparatus using visible light communication according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the preceding and rear vehicle information screen displays the front vehicles and the rear vehicles in the form of a vehicle together with the present vehicle.
  • the display means 400 displays the front vehicles and the rear vehicles to the driver by a preset number of vehicles.
  • the display means 400 may display five front vehicles, two main vehicles, and two rear vehicles as shown in FIG. 4A.
  • the display means 400 displays the vehicle shape in yellow when the front vehicle is ready for deceleration, the vehicle shape in orange when the front vehicle is normally decelerated, and the vehicle shape in red when the acceleration is at maximum acceleration. Display in white or green.
  • the display means 400 displays the vehicle shape in blue when the rear vehicle is normally accelerated, and displays the vehicle shape in blue when the rear vehicle is at maximum acceleration, and displays white or green when there is no acceleration signal.
  • the display means 400 displays the present vehicle between the front vehicles and the rear vehicles, and displays a symbol indicating that the vehicle is the present vehicle. For example, a circle symbol may be displayed around the vehicle in the meaning of the present vehicle.
  • 4B is a diagram illustrating a lane change screen of a display means of a vehicle safety apparatus using visible light communication according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • the vehicle safety apparatus using visible light communication normally displays the preceding and rear vehicle information screens shown in FIG. 4A and displays the lane change screen shown in FIG. 4B when the driver's direction indicator lights up. It can be implemented to.
  • the lane change screen displays the vehicle behind the side lane along with the present vehicle, and displays the distance between the vehicle and the vehicle behind.
  • the distance of the vehicle behind the left lane is displayed from the vehicle.
  • the vehicle safety device using visible light communication intuitively determines whether the front vehicles are placing or operating the foot on the brake pedal or operating at the maximum intensity through the display device.
  • the low complexity of the device can be expected high penetration rate, and allows the driver to understand the situation of the road at a glance and take immediate action without using the collision algorithm. .
  • braking sensor 120 taillight transmitter
  • headlight transmitter 220 taillight receiver

Landscapes

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Abstract

가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치를 개시한다. 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치에 있어서, 제동페달에 설치되어 제동 정도에 따른 감속신호를 생성하는 제동센서; 가속페달에 설치되어 가속 정도에 따른 가속신호를 생성하는 가속센서; 전방차량으로부터 전방차량 신호를, 후방차량으로부터 후방차량 신호를 수신하는 가시광 수신부; 본 차량 신호를 상기 전방차량 및 상기 후방차량에 송신하는 가시광 송신부; 상기 전방차량 신호, 상기 후방차량 신호 및 상기 본 차량 신호를 근거로 충돌위험이 있는지 판단하는 충돌위험 판단부; 및 상기 충돌위험 판단부가 충돌위험이 있다고 판단했을 때 운전자에게 경보를 발하는 경보부를 제공한다.

Description

가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치
본 실시예는 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
자동차는 인간에게 편의를 제공하기도 하지만, 자동차 운행과 관련된 사고는 여전히 풀어야 할 숙제이다. 전세계적으로 자동차 사고로 인한 사망자가 매년 백만 명에 달하며 사고건수는 5천만 건에 달한다고 한다.
자동차의 안전 문제를 해결하기 위한 시도는 오래전부터 이루어져왔다. 그 중에서도 특히 무선주파수(RF)를 이용한 차량간 통신(Vehicle-to-Vehicle Communication)을 이용하여 인접 차량 간에 정보를 교환하고 교환된 정보를 바탕으로 충돌 알고리즘을 적용하여 액츄에이터나 스티어링휠을 제어하는 다양한 기술들이 연구되어 왔다.
충돌 알고리즘을 이용한 제어 기술은 위험 상황이 발생해야 자동으로 작동하도록 되어 있으므로 평소의 위험 예방 차원에서 운전자에게 도움을 줄 수 있는 안전 서비스 제공 기술의 필요성이 대두된다.
한편, 최근에 주목받는 기술인 가시광 통신(Visible Light Communication)은 반도체에 의해 발광하는 LED(Light Emitting Diode)와 같은 조명의 빛을 반송파(carrier wave)로 이용하여 정보를 실어 전송하는 기술이다. 가시광 통신에서 사용되는 빛은 780nm에서 380nm의 파장(wavelength)을 갖는 가시광선으로서, 조명과 동시에 통신을 할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
가시광 통신은 가시광 조명기기만을 이용하므로 차량에 부착된 전조등과 후미등을 그대로 통신수단으로 이용할 수 있어서 별도의 통신 인프라나 장치를 필요로 하지 않는다. 또한 빛의 직진성에 의해 혼선이 없으므로 기존 무선 주파수 통신의 문제점이었던 다수의 차량들로 인한 전파 혼선 문제에서 자유롭다. 가시광 통신은 저전력 구동이 가능하므로 차량 간 통신에 사용되기에 매우 적합하다. 그리고 광은 정밀하게 위치를 인지하는 측면에서 전파보다 훨씬 정밀하다.
최근에 이러한 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 관련 특허들이 개시되고 있으나, 아직까지는 가시광 통신을 응용하여 널리 보급될 수 있는 구체적이고도 실용적인 수단이 부족하다고 할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0009132호(2013. 1. 23)에 따르면, 가시광 통신으로 수신한 선행 차량의 속도 정보에서 급감속을 검출하여 자차의 속도를 감속하는 가시광 통신을 이용한 차량 제어 장치가 개시되어 있다. 이러한 장치는 선행 차량의 감속을 검출하였을 때에 동작하게 되어 있으므로, 선행 차량이 전방의 위험 상황을 인지하였을 때 후행 차량의 운전자가 곧바로 조치를 할 수 없는 문제점이 있다.
자동차에 설치된 제동페달은 운전자가 동작시켰을 때만 적색 후미등이 발광하여 후행 차량 운전자에게 경각심을 주도록 되어 있다. 또한 적색 후미등은 운전자가 제동페달을 동작시키는 세기와 관계 없이 동일한 밝기로 켜지도록 되어 있다. 그러므로 후미 차량의 운전자는 전방에 어느 정도의 긴급한 상황이 있는지를 알 수 없다는 문제가 있다.
또한, 선행 차량이 제동페달을 동작시켰음에도 속도를 줄이지 않으려는 의도로 제동페달을 동작시키지 않는 운전자도 존재한다. 이런 경우 후행 차량의 운전자는 선행 차량에 가려진 앞 차들이 제동페달을 동작시켰는지 여부를 확인할 수 없어 그대로 가속한 채로 운전하게 되는 위험이 있다. 따라서 전방에 돌발 상황에 발생했을 때 앞 차의 브레이크 후미등만을 보면서 운전하던 차량은 앞 차의 급정차로 인해 연쇄 충돌을 일으키게 될 위험이 있다.
이러한 극단적인 상황이 아니더라도, 브레이크 후미등은 제동페달을 동작시켜야만 켜지도록 되어 있기 때문에 운전자는 앞 차가 제동페달에 가볍게 발을 올려놓았는지 등은 확인할 수가 없다. 그러므로 앞 차들의 후미등이 켜지지 않은 것만을 보고 가속페달을 동작시키다가 앞 차들이 제동페달을 동작시키고 나서야 다시 급하게 제동페달을 동작시켜서 안전에 문제가 생기는 상황이 발생한다.
또한, 선행 차량 입장에서는, 후행 차량이 가속페달을 동작시키고 있을 수도 있지만 이를 확인할 수 없기 때문에, 자신의 급정차시 후행 차량이 추돌할 우려 때문에 급브레이크를 동작시키기가 어려운 점도 있다.
또한 차선 변경시에는 변경할 옆 차선의 후행 차량을 확인하는 것이 원칙이나, 이와 동시에 선행 차량도 확인해야 하기 때문에 후행 차량과의 거리를 알려주거나 차선 변경시의 위험성을 운전자에게 경보해줄 필요성이 있다.
그러므로 본 발명에서는, 위와 같은 문제점들을 해결하기 위한 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치를 개시한다.
제1 실시예에서는, 선행 차량들 중 어느 하나의 차량이 제동페달을 동작시킨 상태에서, 본 차량의 운전자가 가속페달을 동작시켰을 때 충돌위험을 운전자에게 경보한다.
제2 실시예에서는, 후행 차량들 중 어느 하나의 차량이 가속페달을 동작시킨 상태에서, 본 차량의 운전자가 제동페달을 동작시켰을 때 충돌위험을 운전자에게 경보한다.
제3 실시예에서는, 차선 변경 또는 방향 변경을 위하여 본 차량의 운전자가 방향지시등을 켠 상태에서, 방향지시등을 켠 방향의 차로에서 후행 차량이 기 설정된 거리 내에 있으면 충돌위험을 운전자에게 경보한다.
제4 실시예에서는, 선행 차량들의 운전자가 제동페달에 발을 올려놓고 있거나, 제동페달을 동작시키고 있거나, 제동페달을 최대로 동작시키고 있는 상황을 디스플레이 장치에 디스플레이한다. 또한, 후행 차량들의 운전자가 가속페달을 동작시키고 있거나, 가속페달을 최대로 동작시키고 있는 상황을 디스플레이한다. 또한, 방향지시등을 켠 상태에서 방향지시등을 켠 방향의 후행차량과의 거리를 디스플레이한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치에 있어서, 제동페달에 설치되어 제동 정도에 따른 감속신호를 생성하는 제동센서; 가속페달에 설치되어 가속 정도에 따른 가속신호를 생성하는 가속센서; 전방차량으로부터 전방차량 신호를, 후방차량으로부터 후방차량 신호를 수신하는 가시광 수신부; 본 차량 신호를 상기 전방차량 및 상기 후방차량에 송신하는 가시광 송신부; 상기 전방차량 신호, 상기 후방차량 신호 및 상기 본 차량 신호를 근거로 충돌위험이 있는지 판단하는 충돌위험 판단부; 및 상기 충돌위험 판단부가 충돌위험이 있다고 판단했을 때 운전자에게 경보를 발하는 경보부를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 본 차량의 운전자가 가속페달을 동작시켰을 때 선행 차량들 중에서 어느 하나의 차량이 제동페달을 동작시키고 있으면 경보 신호를 받으므로 선행 차량과의 충돌위험을 줄일 수 있고 불필요한 가속으로 인한 연료의 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 차량의 운전자가 가속페달을 동작시켰을 때 후행 차량들 중 어느 하나의 차량이 가속페달을 동작시키고 있으면 경보 신호를 받으므로 후행 차량과의 충돌위험을 줄일 수 있고 어느 정도의 시점에서 제동페달을 동작시켜야 하는지를 알 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 차선 변경 또는 방향 변경 시 후행 차량과의 거리에 따라 경보 신호를 받으므로 안전하게 차선을 변경하거나 방향을 변경할 수 있다.
또한, 선행 차량들이 제동페달에 발을 올려놓거나 동작시키고 있는지, 혹은 최대의 세기로 동작시키고 있는지를 디스플레이 장치를 통해 직관적으로 파악함으로써 특히 정체된 도로에서 운전자가 가속페달을 동작시켜야 하는 타이밍을 알 수 있으며, 후행 차량들과의 충돌위험도 줄일 수가 있으며, 차선 변경 또는 방향 변경 시 후행 차량과의 거리도 파악할 수 있는 효과가 있다.
본 실시예에 의하면, 선행 차량의 속도 변경 시에만 차량간 통신으로 본 차량에 통보하던 기존의 자동차 안전 장치와 달리, 선행 차량의 속도가 감속되기 전에 제동페달에 발을 올려놓는 시점을 미리 운전자가 파악할 수 있으므로, 전방의 상황에 따른 변동을 즉각적으로 감지할 수 있어 안전 운전에 크게 도움이 된다.
또한, 별도로 외부의 네트워크를 전혀 필요로 하지 않으며, 장치의 복잡도가 낮으므로 높은 보급률을 기대할 수 있으며, 충돌 알고리즘을 사용하지 않고 도로의 상황을 운전자가 쉽게 파악하고 즉각 대처를 할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 4a 및 도4b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치의 디스플레이 장치를 설명하는 예시도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는 제동센서(110), 후미등 송신기(120), 전조등 수신기(130), 가속센서(140), 충돌위험 판단부(150) 및 경보부(160)를 포함한다.
제동센서(110)는 본 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치가 설치된 차량의 제동 계통, 예컨대 제동페달에 설치된다.
제동센서(110)는 운전자가 제동페달을 약한 강도로 동작시켰을 때와, 제동 패달을 강하게 동작시켰을 때를 구분하여 감지한다. 그러므로 제동센서(110)는 운전자가 제동페달을 기 설정된 강도 미만으로 동작시켰을 때 이를 감지하여 약감속신호를 생성하고, 운전자가 제동페달을 기 설정된 강도 이상으로 동작시켰을 때 이를 감지하여 강감속신호를 생성한다.
제동센서(110)는 약감속신호 및 강감속신호를 후미등 송신기(120)로 송신한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치에서 후미등 송신기(120)와 전조등 수신기(130)는 각각 후미등과 전조등에 설치된 가시광 통신기능을 가진 조명장치이다.
가시광 통신은 반도체에 의해 발광하는 LED(Light Emitting Diode)와 같은 조명의 빛을 반송파(carrier wave)로 이용하여 정보를 실어서 전송하는 기술이다. 가시광 통신에서 사용되는 빛은 780nm에서 380nm의 파장(wavelength)을 갖는 가시광선으로서, 조명과 동시에 통신을 할 수 있다는 것이 특징이며 장점이다.
후미등 송신기(120)는 자동차의 후미에 설치되며 통신 수단의 역할과 동시에 브레이크등의 역할을 한다.
후미등 송신기(120)는 제동센서(110)로부터 수신한 약감속신호, 강감속신호를 가시광 통신을 이용하여 후방으로 송신하는데, 후방차량이 있다면 후방차량의 전조등 수신기(130)가 이 신호를 수신한다.
후미등 송신기(120)는 각 회로 소자에 전원을 공급하기 위한 전원회로와 통신 신호 변환 회로, 반송파 주파수 생성과 반송파 캐리어 변조 회로와 LED 구동 회로 등을 포함하여 구현되나, 가시광 통신의 원리 및 기본 기술은 본 발명의 출원 이전에 이미 공지되어 실시되고 있는 기술이므로 여기서는 자세한 설명을 생략하는 것으로 한다.
후미등 송신기(120)는 제동센서(110)로부터 수신한 전기신호인 약감속신호, 강감속신호를 광신호로 변환하여 후방차량으로 송신한다. 또한, 후미등 송신기(120)는 전방차량으로부터 수신한 약감속신호, 강감속신호 역시 후방차량으로 송신한다.
전조등 수신기(130)는 자동차의 전조등에 설치되며 전방차량의 후미등 송신기(120)로부터 출력된 광 신호를 수신하여 전기 신호로 변환시킨다.
전조등 수신기(130)는 광다이오드(LED)로 수신한 가시광을 전기적 신호로 변환시키는 광다이오드 소자와 그 구동회로, 수신 신호의 크기를 증대시키는 신호 증폭 회로, 진폭 제한 회로, 대역 통과 필터 회로, 그리고 반송파로 변조된 신호를 복원하는 반송파 검파 회로 등을 포함하여 구현되나, 가시광 통신의 원리 및 기본 기술은 본 발명의 출원 이전에 이미 공지되어 실시되고 있는 기술이므로 여기서의 자세한 설명은 생략하는 것으로 한다.
전조등 수신기(130)가 수신한 광 신호에는 전방차량의 약감속신호 및 강감속신호 이외에도 전방차량의 전방차량, 또는 전방차량의 전방차량의 전방차량의 약감속신호 및 강감속신호가 포함되어 있을 수 있다. 전조등 수신기(130)가 몇 대의 전방차량의 약감속신호 및 강감속신호를 수신하는지는 후술하는 충돌위험 판단부(150)에서 제어한다.
전조등 수신기(130)는 수신한 광 신호를 변환한 전기 신호가 포함하는 전방차량들의 약감속신호, 강감속신호를 충돌위험 판단부(150)로 송신한다.
가속센서(140)는 본 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치가 설치된 차량의 가속 계통, 예컨대 가속페달에 설치된다.
가속센서(140)는 운전자가 가속페달을 동작시켰을 때 이를 감지하여 가속신호를 생성한다. 가속센서(140)는 가속신호를 충돌위험 판단부(150)로 송신한다.
충돌위험 판단부(150)는 전방차량들의 약감속신호, 강감속신호 및 본 차량의 가속신호를 근거로 충돌위험을 판단한다.
충돌위험 판단부(150)는 전방차량들 중 어느 하나의 차량에서 약감속신호 또는 강감속신호를 감지한 상태에서, 본 차량의 가속신호를 동시에 감지했을 경우 충돌위험이 있는 것으로 판단한다.
충돌위험 판단부(150)는 예컨대, 전방차량의 운전자가 제동페달을 기 설정된 강도 미만으로 동작시켰을 때 동시에 본 차량의 운전자가 가속페달을 동작시키거나, 전방차량의 운전자가 제동페달을 기 설정된 강도 이상으로 동작시켰을 때 동시에 본 차량의 운전자가 가속페달을 동작시키면 충돌위험이 있는 것으로 판단한다.
충돌위험 판단부(150)는 후미등 송신기(120)가 기 설정된 숫자만큼의 전방차량들의 약감속신호 및 강감속신호를 후방차량으로 전송하도록 제어한다. 예컨대, 기 설정된 숫자가 5라면, 본 차량을 포함하여 다섯 대의 감속신호 및 강감속신호를 후방차량으로 전송하도록 제어한다.
충돌위험 판단부(150)는 몇개의 AND 게이트 IC들의 조합으로 간단하게 구현되거나, 마이크로프로세서를 사용하여 디지털 회로로 구현될 수 있다. 충돌위험 판단부(150)는 또한 그 기능을 ECU(자동차 엔진 제어 유닛)에 프로그래밍하여 본 발명의 신호선들과 연동되도록 구현할 수 있다.
경보부(160)는 충돌위험 판단부(150)가 충돌위험을 판단하면 음향 또는 램프를 이용하여 운전자에게 경보 신호를 전달한다. 예컨대, 경보부(160)는 "전방차량 중에 감속하는 차량이 있습니다. 주의하십시오."라는 음성 안내를 출력하거나, 전방 주의 램프(162, 미도시)를 점등시켜 운전자의 안전 운전에 도움을 줄 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는 운전자가 가속페달을 동작시켰을 때 전방차량들 중에서 어느 하나의 차량이 제동페달을 동작시키고 있으면 경보 신호를 받으므로 전방차량과의 충돌위험을 줄일 수 있고 불필요한 가속으로 인한 연료의 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는 전조등 수신기(130), 전조등 송신기(210), 후미등 송신기(120), 후미등 수신기(220), 제동센서(110), 가속센서(140), 충돌위험 판단부(150) 및 경보부(160)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치에서 전조등 송신기(210) 및 후미등 수신기(220)를 추가로 포함한다.
도 2에 도시된 전조등 수신기(130), 후미등 송신기(120) 및 제동센서(110)에 대한 내용은 도 1과 동일하기 때문에 생략한다. 따라서, 도 1과 동일하지 않은 가속센서(140), 전조등 송신기(210), 후미등 수신기(220), 충돌위험 판단부(150) 및 경보부(160)만을 설명한다.
제2 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치에서, 가속센서(140)는 운전자가 가속페달을 약한 강도로 동작시켰을 때와, 가속페달을 강하게 동작시켰을 때를 구분하여 감지한다. 그러므로 가속센서(140)는 운전자가 가속페달을 기 설정된 강도 미만으로 동작시켰을 때 이를 감지하여 약가속신호를 생성하고, 운전자가 가속페달을 기 설정된 강도 이상으로 동작시켰을 때 이를 감지하여 강가속신호를 생성한다.
전조등 송신기(210)는 가속센서(140)로부터 수신한 약가속신호, 강가속신호를 가시광 통신을 이용하여 전방차량의 후미등 수신기(220)로 송신한다.
전조등 송신기(210)는 전술한 후미등 송신기(120)와 마찬가지로 각 회로 소자의 전원을 인가하기 위한 전원회로와 통신 신호 변환 회로, 반송파 주파수 생성과 반송파 캐리어 변조 회로와 LED 구동 회로를 포함하여 구현되나, 가시광 통신의 원리 및 기본 기술은 본 발명의 출원 이전에 이미 공지되어 실시되고 있는 기술이므로 여기서의 자세한 설명은 생략하는 것으로 한다.
전조등 송신기(210)는 가속센서(140)로부터 수신한 전기신호인 약가속신호, 강가속신호를 광신호로 변환하여 전방차량으로 송신한다. 전조등 송신기(210)는 또한, 후방차량으로부터 수신한 약가속신호, 강가속신호도 전방차량으로 송신한다. 후미등 수신기(210)가 몇 대의 후방차량의 약가속신호 및 강가속신호를 수신하는지는 후술하는 충돌위험 판단부(150)에서 제어한다.
후미등 수신기(220)는 후방차량의 전조등 송신기(210)로부터 출력된 광 신호를 수신하여 전기 신호로 변환시킨다.
후미등 수신기(220)는 광다이오드(LED)로 수신한 가시광을 전기적 신호로 변환시키는 광다이오드 소자와 구동회로, 수신 신호 크기를 처리하기 적절한 크기로 증대시키는 신호 증폭 회로, 진폭 제한 회로, 대역 통과 필터 회로, 그리고 반송파로 변조된 신호를 복원하는 반송파 검파 회로 등을 포함하여 구현되나, 가시광 통신의 원리 및 기본 기술은 본 발명의 출원 이전에 이미 공지되어 실시되고 있는 기술이므로 여기서의 자세한 설명은 생략하는 것으로 한다.
후미등 수신기(220)가 수신한 광 신호에는 후방차량의 약가속신호 및 강가속신호 이외에도 후방차량의 후방차량, 또는 후방차량의 후방차량의 후방차량의 약가속신호 및 강가속신호가 포함되어 있을 수 있다.
후미등 수신기(220)는 수신한 광 신호를 변환한 전기 신호가 포함하는 후방차량들의 약가속신호, 강가속신호를 충돌위험 판단부(150)로 송신한다.
충돌위험 판단부(150)는 후방차량들의 약가속신호, 강가속신호 및 본 차량의 감속신호를 근거로 충돌위험을 판단한다.
충돌위험 판단부(150)는 후방차량들 중 어느 하나의 차량에서 약가속신호 또는 강가속신호를 감지한 상태에서, 본 차량의 약감속신호 또는 강감속신호를 동시에 감지했을 경우 충돌위험이 있는 것으로 판단한다.
충돌위험 판단부(150)는 예컨대, 후방차량의 운전자가 가속페달을 기 설정된 강도 미만으로 동작시켰을 때 동시에 본 차량의 운전자가 제동페달을 동작시키거나, 후방차량의 운전자가 가속페달을 기 설정된 강도 이상으로 동작시켰을 때 동시에 본 차량의 운전자가 제동페달을 동작시키면 충돌위험이 있는 것으로 판단한다.
충돌위험 판단부(150)는 또한, 전조등 송신기(210)가 기 설정된 숫자만큼의 후방차량들의 약가속신호 및 강가속신호를 전방차량으로 전송하도록 제어한다. 예컨대, 기 설정된 숫자가 2라면, 본 차량을 포함하여 두 대의 약가속신호 및 강가속신호를 전방차량으로 전송하도록 제어한다.
충돌위험 판단부(150)는 몇개의 AND 게이트 IC들의 조합으로 간단하게 구현되거나, 마이크로프로세서를 사용하여 디지털 회로로 구현될 수 있다. 충돌위험 판단부(150)는 또한 그 기능을 ECU(자동차 엔진 제어 유닛)에 프로그래밍하여 본 발명의 신호선들과 연동되도록 구현할 수 있다.
경보부(160)는 충돌위험 판단부(150)가 충돌위험을 판단하면 음향 또는 램프를 이용하여 운전자에게 경보 신호를 전달한다. 예컨대, 경보부(160)는 "후방차량 중에 가속하는 차량이 있습니다. 주의하십시오."라는 음성 안내를 출력하거나, 후방 주의 램프(262, 미도시)를 점등시켜 운전자의 안전 운전에 도움을 줄 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는 운전자가 제동페달을 동작시켰을 때 후방차량들 중에서 어느 하나의 차량이 가속페달을 동작시키고 있으면 경보 신호를 받으므로 후방차량과의 충돌위험을 줄일 수 있고 어느 정도의 시점에서 제동페달을 동작시켜야 하는지를 알 수 있게 되는 효과가 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는, 제1 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치를 포함한다. 따라서 제2 실시예에 구현된 기능은 제1 실시예에 구현된 기능과 함께 추가적으로 포함되는 것으로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는 전조등 수신기(130), 전조등 송신기(210), 후미등 송신기(120), 후미등 수신기(220), 제동센서(110), 가속센서(140), 방향지시등 센서(310), 충돌위험 판단부(150), 거리측정부(320) 및 경보부(160)를 포함한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치에서 방향지시등 센서(310) 및 거리측정부(320)를 추가로 포함한다.
도 3에 도시된 전조등 수신기(130), 전조등 송신기(210), 후미등 송신기(120), 후미등 수신기(220) 및 제동센서(110)에 대한 내용은 도 1 내지 2와 동일하기 때문에 생략한다. 따라서, 도 1 내지 2와 동일하지 않은 방향지시등 센서(310), 거리측정부(320), 충돌위험 판단부(150) 및 경보부(160)만을 설명한다.
방향지시등 센서(310)는 본 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치가 설치된 차량의 방향지시등 또는 방향지시등 레버에 설치된다.
방향지시등 센서(310)는 운전자가 좌측 방향지시등 점등 신호를 줄 때와, 우측 방향지시등 점등 신호를 줄 때를 구분하여 감지한다.
방향지시등 센서(310)는 좌측 방향지시등 신호 및 우측 방향지시등 신호를 충돌위험 판단부(150)로 송신한다.
거리측정부(320)는 후미등 수신기(220)가 수신한 후방차량의 전조등 송신기(210)에서 출력된 가시광 신호를 분석하여 후방차량의 위치와 거리를 측정한다. 가시광 신호의 분석에 관한 기술은 이 출원 이전에 이미 공지되어 실시되고 있는 기술이므로 여기서의 자세한 설명은 생략하는 것으로 한다.
충돌위험 판단부(150)는 거리측정부(320)에서 측정한 후방차량의 위치와 거리의 측정 결과, 후방차량이 본 차량의 좌차선에 위치하고 있고 후방차량의 거리가 기 설정된 거리보다 짧은 상황에서, 본 차량의 방향지시등 신호를 감지했을 때 그 신호가 좌측 신호이면 충돌위험이 있는 것으로 판단한다.
또한, 충돌위험 판단부(150)는 거리측정부(320)에서 측정한 후방차량의 위치와 거리의 측정 결과, 후방차량이 본 차량의 우차선에 위치하고 있고 후방차량의 거리가 기 설정된 거리보다 짧은 상황에서, 본 차량의 방향지시등 신호를 감지했을 때 그 신호가 좌측 신호이면 충돌위험이 있는 것으로 판단한다.
충돌위험 판단부(150)는 몇개의 디지털 IC의 조합으로 구현될 수 있으며, 그 기능을 ECU(자동차 엔진 제어 유닛)에 프로그래밍하여 본 발명의 신호선들과 연동되도록 구현될 수 있다.
경보부(160)는 충돌위험 판단부(150)가 충돌위험을 판단하면 음향 또는 램프를 이용하여 운전자에게 경보 신호를 전달한다. 예컨대, 우차선 후방차량의 거리가 기 설정된 거리인 15m 보다 가깝고, 본 차량의 운전자가 우측 방향지시등 신호를 점등했을 경우, 경보부(160)는 "우차선 후방차량의 거리가 15m 이내입니다. 차선 변경 시 주의하십시오."라는 음성 안내를 출력할 수 있다. 또한, 경보부(160)는 후방 주의 램프(262, 미도시)를 점등시켜 운전자의 안전 운전에 도움을 줄 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는 차선 변경 또는 방향 변경 시 후방차량과의 거리에 따라 경보 신호를 받으므로 안전하게 차선을 변경하거나 방향을 변경할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치를 포함한다. 따라서 제3 실시예에 구현된 기능은 제1 또는 제2 실시예에 구현된 기능과 함께 추가적으로 포함되는 것으로 구현될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치의 디스플레이 수단을 설명하는 예시도이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는, 본 발명의 제1, 제2 또는 제3 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치에서 디스플레이 수단(400)을 추가로 포함하여 구현된다.
한편, 제4 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치에서의 제동센서(110)는, 운전자가 제동페달에 발을 올려 놓았을 때와, 제동페달을 약한 강도로 동작시켰을 때와, 제동페달을 강하게 동작시켰을 때를 구분하여 감지한다.
그러므로 제동센서(110)는 운전자가 브레이크에 경미한 압력을 가했을 때 이를 감지하여 감속준비신호를 생성하고, 제동페달을 기 설정된 강도 미만으로 동작시켰을 때 이를 감지하여 약감속신호를 생성하고, 운전자가 제동페달을 기 설정된 강도 이상으로 동작시켰을 때 이를 감지하여 강감속신호를 생성한다.
제동센서(110)는 감속준비신호, 약감속신호 및 강감속신호(이하, 감속 정보)를 후미등 송신기(120)로 송신한다.
전조등 수신기(130)는 전방차량의 후미등 송신기(120)가 출력한 감속 정보를 수신한다.
또한, 후미등 수신기(220)는 후방차량의 전조등 송신기(210)가 출력한 가속신호 및 강가속신호(이하, 가속 정보)를 수신한다.
충돌위험 판단부(150)는 전술한 전방차량들의 감속 정보, 후방차량들의 가속 정보를 디스플레이 수단(400)으로 송신한다.
디스플레이 수단(400)은 전방차량들의 감속 정보, 후방차량들의 가속 정보를 운전자에게 디스플레이하여 운전자를 위한 자동차 안전 서비스를 제공하는 장치이다. 이러한, 디스플레이 수단(400)은 태블릿 PC(Tablet PC), 스마트폰(Smart Phone), 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal) 및 차량용 네비게이션(Navigation) 단말기 등 중 어느 하나의 형태로 구현될 수 있다. 디스플레이 수단(400)과 충돌위험 판단부(140)간의 연결 방법은 무선 주파수(RF), 가시광 통신(VLC) 및 유선 연결 케이블 등 어느 한가지에 한정되지 않으며 다양한 방법을 사용할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치의 디스플레이 수단의 선행 및 후방차량 정보 화면을 나타낸 도면이다.
도 4a에 도시하듯이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 선행 및 후방차량 정보 화면은 본 차량과 함께 전방차량들과 후방차량들을 자동차 형태로 디스플레이한다.
디스플레이 수단(400)은 전방차량들과 후방차량들을 기 설정된 차량 수만큼 운전자에게 디스플레이한다. 예컨대, 디스플레이 수단(400)은 도 4a에 도시하듯이 전방차량 5대, 본 차량 및 후방차량 2대를 디스플레이 할 수 있다.
디스플레이 수단(400)은 전방차량이 감속 준비 시에는 자동차 형태를 황색으로, 전방차량이 통상 감속 시에는 자동차 형태를 주황색으로, 최대 가속 시에는 자동차 형태를 적색으로 디스플레이하며, 감속신호가 없을 시에는 흰색 또는 녹색으로 디스플레이한다.
디스플레이 수단(400)은 후방차량이 통상 가속 시에는 자동차 형태를 청색으로, 후방차량이 최대 가속 시에는 자동차 형태를 남색으로 디스플레이하며, 가속신호가 없을 시에는 흰색 또는 녹색으로 디스플레이한다.
디스플레이 수단(400)은 전방차량들과 후방차량들 사이에 본 차량을 디스플레이하고, 본 차량임을 표시하는 기호를 디스플레이한다. 예컨대, 본 차량을 나타내는 의미로 자동차 주변에 원기호를 표시할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 전방차량들의 운전자가 제동페달에 발을 올려 놓았거나, 제동페달을 기 설정된 강도 미만으로 동작시키거나, 제동페달을 기 설정된 강도 이상으로 동작시켰을 때 각각에 대하여 노란색, 주황색, 적색으로 자동차 형태를 디스플레이하고 있다. 또한, 후방차량들의 운전자가 가속페달을 기 설정된 강도 미만으로 동작시키거나, 가속페달을 기 설정된 강도 이상으로 동작시켰을 때 각각에 대하여 청색, 남색으로 자동차 형태를 디스플레이하고 있다.
도 4b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치의 디스플레이 수단의 차선 변경 화면을 나타낸 도면이다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는, 평상시에는 도 4a에 도시된 선행 및 후방차량 정보 화면을 디스플레이하다가 운전자의 방향지시등 점등 시 도 4b에서 도시된 차선 변경 화면을 디스플레이하도록 구현될 수 있다.
이때, 차선 변경 화면은 본 차량과 함께 옆 차선 후방차량을 디스플레이하고, 본 차량과 후방차량과의 거리를 디스플레이한다.
예컨대, 본 차량의 운전자가 좌측 방향지시등을 켜면, 본 차량으로부터 좌차선 후방차량의 거리를 디스플레이한다.
이와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치는 전방차량들이 제동페달에 발을 올려놓거나 동작시키고 있는지, 혹은 최대의 세기로 동작시키고 있는지를 디스플레이 장치를 통해 직관적으로 파악함으로써 특히 정체된 도로에서 운전자가 가속페달을 동작시켜야 하는 타이밍을 알 수 있으며, 후방차량들과의 충돌위험도 줄일 수가 있으며, 차선 변경 또는 방향 변경 시 후방차량과의 거리도 안전하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전방차량의 속도가 줄거나 속도 변경 시에만 차량간 통신으로 본 차량에 통보하던 기존의 자동차 안전 장치와 달리, 전방차량의 속도가 감속되기 전에 제동페달에 발을 올려놓는 시점을 미리 운전자가 파악할 수 있으므로, 전방의 상황에 따른 변동을 즉각적으로 감지할 수 있어 안전 운전에 크게 도움이 된다.
또한, 별도로 외부의 네트워크를 전혀 필요로 하지 않으며, 장치의 복잡도가 낮으므로 높은 보급률을 기대할 수 있으며, 충돌 알고리즘을 사용하지 않고 도로의 상황을 운전자가 직접 한눈에 파악하고 즉각 대처를 할 수 있게 한다.
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 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 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.
<부호의설명>
110 : 제동센서 120 : 후미등 송신기
130 : 전조등 수신기 140 : 가속센서
150 : 충돌위험 판단부 160 : 경보부
210 : 전조등 송신기 220 : 후미등 수신기
310 : 방향지시등 센서 320 : 거리측정부
400 : 디스플레이 수단
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본 특허출원은 2015년 02월 16일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2015-0023582 호에 대해 미국 특허법 119(a)조(35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하면, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (17)

  1. 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치에 있어서,
    제동페달에 설치되어 제동 정도에 따른 감속신호를 생성하는 제동센서;
    가속페달에 설치되어 가속 정도에 따른 가속신호를 생성하는 가속센서;
    전방차량으로부터 전방차량 신호를, 후방차량으로부터 후방차량 신호를 수신하는 가시광 수신부;
    본 차량 신호를 상기 전방차량 및 상기 후방차량에 송신하는 가시광 송신부;
    상기 전방차량 신호, 상기 후방차량 신호 및 상기 본 차량 신호를 근거로 충돌위험이 있는지 판단하는 충돌위험 판단부; 및
    상기 충돌위험 판단부가 충돌위험이 있다고 판단했을 때 운전자에게 경보를 발하는 경보부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제동센서는,
    운전자가 상기 제동페달을 기 설정된 강도 미만으로 동작시켰을 때 약감속신호를 생성하고,
    운전자가 상기 제동페달을 기 설정된 강도 이상으로 동작시켰을 때 강감속신호를 생성하고,
    상기 가속센서는,
    운전자가 상기 가속페달을 기 설정된 강도 미만으로 동작시켰을 때 약가속신호를 생성하고,
    운전자가 상기 가속페달을 기 설정된 강도 이상으로 동작시켰을 때 강가속신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가시광 송신부는,
    상기 전방차량 신호를 상기 후방차량으로 전달하고,
    상기 후방차량 신호를 상기 전방차량으로 전달하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 충돌위험 판단부는,
    상기 전방차량으로부터 상기 강감속신호를 수신했을 경우에 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 충돌위험 판단부는,
    상기 본 차량의 전방차량들 중 어느 하나의 차량에서 상기 약감속신호 또는 상기 강감속신호를 수신하고, 상기 본 차량의 상기 가속신호를 감지했을 경우를 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 충돌위험 판단부는,
    상기 본 차량의 후방차량들 중 어느 하나의 차량에서 상기 약가속신호 또는 상기 강가속신호를 수신하고, 상기 본 차량의 상기 약감속신호 또는 상기 강감속신호를 감지했을 경우를 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 경보부는,
    음향과 램프를 이용하여 상기 경보를 발하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 차량 안전 장치는,
    방향지시등 스위치에 설치되어 방향지시등 신호를 감지하는 방향지시등 센서; 및
    상기 후방차량 신호를 이용하여 상기 본 차량으로부터의 인접차선 후방차량의 거리를 계산하는 거리계산부를 추가로 포함하고,
    상기 가시광 송신부는 인접차선의 전방차량에 본 차량의 신호를 송신하고,
    상기 가시광 수신부는 인접차선의 후방차량의 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 충돌위험 판단부는,
    상기 후방차량이 상기 본 차량의 좌차선에 위치하고 있고, 상기 후방차량의 거리가 기 설정된 거리보다 짧고, 상기 본 차량의 상기 방향지시등 센서가 감지한 상기 방향지시등 신호가 좌측 방향지시등 신호인 경우 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 충돌위험 판단부는,
    상기 후방차량이 상기 본 차량의 우차선에 위치하고 있고, 상기 후행차량의 거리가 기 설정된 거리보다 짧고, 상기 본 차량의 상기 방향지시등 센서가 감지한 상기 방향지시등 신호가 우측 방향지시등 신호인 경우 상기 충돌위험이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  11. 제 1항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 차량 안전 장치는,
    상기 본 차량의 전방차량들의 감속신호 및 상기 본 차량의 후방차량들의 가속신호에 대한 정보를 운전자에게 디스플레이하는 디스플레이 수단
    을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제동센서는,
    운전자가 상기 감속신호를 감지하기 시작하였을 때 감속준비신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 디스플레이 수단은,
    상기 전방차량들의 감속신호, 상기 후방차량들의 가속신호를 각각 기 설정된 차량 수만큼 운전자에게 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 기 설정된 차량 수는,
    전방차량 5대, 후방차량 2대로 초기 설정되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 디스플레이 수단은,
    상기 전방차량들의 감속신호를 디스플레이할 때 차량 형태의 기호로 디스플레이하되, 상기 전방차량의 감속준비신호를 수신한 경우 차량 형태를 황색으로, 상기 전방차량의 약감속신호를 수신한 경우 차량 형태를 주황색으로, 상기 전방차량의 강감속신호를 수신한 경우 차량 형태를 적색으로 디스플레이하며, 해당 차량의 감속신호를 수신하지 않은 경우 흰색 또는 녹색으로 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 디스플레이 수단은,
    상기 후방차량들의 가속신호를 디스플레이할 때 차량 형태의 기호로 디스플레이하되, 상기 후방차량의 약가속신호를 수신한 경우 차량 형태를 청색으로, 상기 후방차량의 강가속신호를 수신한 경우 차량 형태를 남색으로 디스플레이하며, 해당 차량의 가속신호를 수신하지 않은 경우 흰색 또는 녹색으로 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
  17. 제 8항에 있어서,
    상기 디스플레이 수단은,
    상기 방향지시등 센서가 상기 본 차량의 좌측 방향지시등 신호를 감지하면, 상기 거리계산부가 계산한 상기 본 차량으로부터 상기 좌차선 후방차량의 거리를 디스플레이하고,
    상기 방향지시등 센서가 상기 본 차량의 우측 방향지시등 신호를 감지하면, 상기 거리계산부가 계산한 상기 본 차량으로부터 상기 우차선 후방차량의 거리를 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 차량 안전 장치.
PCT/KR2015/007445 2015-02-16 2015-07-17 가시광 통신을 이용한 자동차 안전 장치 WO2016133251A1 (ko)

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