WO2020080569A1

WO2020080569A1 - 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 장치 및 그 동작 방법

Info

Publication number: WO2020080569A1
Application number: PCT/KR2018/012313
Authority: WO
Inventors: 송문빈
Original assignee: 인지니어스 주식회사
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2020-04-23

Abstract

본 발명의 실시 형태는 운전석의 등받이 시트의 내부에 마련되어, 운전자를 향해 레이더 신호의 송신 및 수신이 이루어지는 레이더 모듈; 및 상기 레이더 모듈을 이용하여 운전자의 착석이 검출되는지를 판단하는 운전자 착석 검출 모드와, 운전자의 운전석 착석이 검출되는 경우 레이더 모듈의 송수신 방향이 운전자의 심장을 향하도록 하는 심장박동 검출 모드를 수행한 후, 운전자의 심장을 향하는 레이더 모듈의 레이더 신호를 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판별하는 운전자 졸음 판별 모드를 수행하는 제어 모듈;을 포함할 수 있다.

Description

레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 장치 및 그 동작 방법

본 발명은 운전자 졸음 판별 장치 및 방법으로서, 차량을 운전하는 운전자의 졸음을 손쉽게 판별할 수 있는 운전자 졸음 판별 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 자동차기술의 핵심은 안락하고 안전한 것이다. 이는 자동차의 운행속도 증가, 운행거리 및 운행시간의 증가 그리고 운행 차량이 증가하면서 자동차로 인해 사고가 증가하기 때문이다. 이런 자동차의 사고는 사회적 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 운전자 개인에게 매우 심각한 영향을 미친다. 재산상의 손해는 물론이고 인명의 피해 발생시에는 그 피해가 더욱 커서 매우 심각한 사회적 문제로 대두되고 있다.

이에 교통사고로부터의 피해를 방지하고 사전에 예방하기 위한 자동차에서의 연구는 어느 분야보다 활발하게 진행되고 있다.

그러나 지능형도로 서비스나 도로에 설치된 각종 안전운전 보조시설물 및 정보제공 시스템, 효율적인 교통통제 신호체계, 자동차에 설치되어 자동차 운행시 운전자에게 제공되는 각종의 운행관련정보나 운전자를 보호하는 안전용품 등도 운전자가 이를 적절히 활용하거나 어떤 이유에서 적절하게 조작하지 못하면 그 효과를 볼 수 없다.

특히 자동차 사고 중에서 운전자의 졸음에 의한 사고는 대형 사고로 이어지면서 많은 인명과 재산손실을 유발한다. 운전자가 졸고 있는 경우에는 음주운전보다도 운전자 의식이 없는 상태이므로 사고 위험에의 대처 능력이 현저히 낮아져 대형 사고를 유발하는 원인이 되고 있다. 이런 이유로 졸음운전 감지 방법이 연구되고 실제 사용되고 있으나 현재 사용중인 기술의 대부분은 카메라를 이용하여 운전자 눈을 감시하거나 운전자의 몸에 직접 센서 등을 부착하여 운전자의 졸음여부를 감지하는 것이다.

그러나 이런 방법은 운전자가 선글라스 등의 안경 사용시, 안대 착용시 또는 갑자기 어둡거나 밝아지는 등의 환경 변화시에는 오보율이 높아 일부 제한적으로 사용되고 있고, 센서부착형도 운전자가 미착용시에는 전혀 졸음 상태를 감지할 수 없는 문제가 있다.

본 발명의 기술적 과제는 차량을 운전하는 운전자의 졸음 여부를 판별하는데 있어서 레이더를 이용하도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 기술적 과제는 운전자의 착석을 자동으로 검출할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 기술적 과제는 운전석에 착석한 운전자의 심장을 향하여 레이더를 송신 및 수신할 수 있도록 자동으로 위치 조절할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

상기 레이더 모듈은, 내부 공간을 가지는 외부 케이스; 상기 외부 케이스의 내부 공간에 위치하여 개방된 상부를 가지는 오목홈 구조를 가지며, 오목홈의 개방된 상부에 의해 노출되는 바닥면이 운전석의 등받이 시트의 전면을 향하는 내부 케이스; 상기 내부 케이스의 오목홈 바닥면에 위치하여 레이더 송수신을 수행하는 안테나를 구비한 레이더 PCB 기판; 및 상기 레이더 PCB 기판의 송수신 방향을 조절하는 송수신 방향 조절체;를 포함할 수 있다.

상기 송수신 방향 조절체는, 상기 외부 케이스의 제1내측벽과 내부 케이스의 제1외측벽을 연결하는 제1회전축; 상기 외부 케이스의 제1내측벽의 반대편 측벽인 제2내측벽과, 내부 케이스의 제1외측벽의 반대편 측벽인 제2외측벽을 연결하는 제2회전축; 및 상기 제1회전축 또는 제2회전축을 회전시켜 내부 케이스의 기울기를 변화시키는 모터;를 포함할 수 있다.

내부 케이스의 상부단면이 내부 바닥면을 향하여 경사진 사선 방향으로 형성됨을 특징으로 할 수 있다.

경사진 사선 방향으로 형성된 상기 내부 케이스의 상부단면에 코팅된 반사 필름을 구비함을 특징으로 할 수 있다.

상기 운전자 착석 검출 모드는, 레이더 모듈을 통해 수신되는 레이더 신호의 파형에서 호흡 파형이 최초로 검출되는 경우 운전자가 운전석에 착석하였다고 판단하며, 상기 심장박동 검출 모드는, 수신되는 레이더 신호의 파형 중에서 가장 큰 심장박동 파형 세기가 검출될 때의 내부 케이스의 기울기를 가지도록 상기 모터를 제어하며, 상기 운전자 졸음 판별 모드는, 운전자의 심장을 향하는 레이더 모듈을 통해 수신되는 레이더 신호의 심장박동 파형을 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판별함을 특징으로 할 수 있다.

또한 본 발명의 실시 형태는, 운전석의 등받이 시트의 내부에 마련된 레이더 모듈을 이용하여 운전자의 착석이 검출되는지를 판단하는 운전자 착석 검출 모드를 수행하는 운전자 착석 검출 모드 과정; 운전자의 착석이 검출되는 경우, 레이더 모듈의 송수신 방향이 운전자의 심장을 향하도록 하는 심장박동 검출 모드를 수행하는 심장박동 검출 모드 과정; 및 운전자의 심장을 향하는 레이더 모듈의 레이더 신호를 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판별하는 운전자 졸음 판별 모드 과정;을 포함할 수 있다.

상기 운전자 착석 검출 모드 과정은, 레이더 모듈을 통해 수신되는 레이더 신호의 파형에서 호흡 파형이 최초로 검출되는 경우 운전자의 운전석 착석이 검출되었다고 판단함을 특징으로 할 수 있다.

상기 레이더 모듈이, 내부 공간을 가지는 외부 케이스, 상기 외부 케이스의 내부 공간에 위치하여 개방된 상부를 가지는 오목홈 구조를 가지며 오목홈의 개방된 상부에 의해 노출되는 바닥면이 운전석의 등받이 시트의 전면을 향하는 내부 케이스, 상기 내부 케이스의 오목홈 바닥면에 위치하여 레이더 송수신을 수행하는 안테나를 구비한 레이더 PCB 기판, 및 상기 레이더 PCB 기판의 송수신 방향을 조절하는 송수신 방향 조절체를 포함하는 경우, 상기 심장박동 검출 모드 과정은, 모터를 구동하여 내부 케이스의 기울기를 설정된 최고 기울기를 가지도록 하는 최고 기울기 설정 과정; 내부 케이스의 기울기를 단계적으로 하향 변화시켜 레이더 모듈을 통해 수신되는 레이더 신호의 기울기별 심장박동 파형 세기를 저장하는 기울기별 파형 세기 저장 과정; 및 내부 케이스의 기울기를 단계적으로 하향 변화시켜 가며 레이더 신호 스캔이 완료된 후, 가장 큰 심장박동 파형 세기를 가질 때의 내부 케이스의 기울기가 운전자의 심장을 향하는 방향으로서 결정되는 내부 케이스 기울기 결정 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따르면 운전자가 별도의 졸음 감지 센서를 착용하지 않더라도, 운전자가 운전석에 착석하기만 하면 자동으로 운전자의 졸음을 검출할 수 있게 되어 졸음 운전 사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면 레이더 송수신 방향 조절이 가능함으로서, 최상의 심장박동 파형을 검출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 파형을 도시한 그림.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 장치의 구성 블록도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 졸음 판별 장치가 운전석 등받이 시트에 설치된 모습을 도시한 그림.

도 4는 운전자의 착석 위치에 따라 운전자의 심장 위치가 달라짐을 나타낸 그림.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 운전자 졸음 판별 장치의 평면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 졸음 판별 장치의 단면도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 송수신 방향 조절체의 모터의 구동에 의하여 내부 케이스의 기울기가 변화되는 모습을 도시한 그림.

도 8은 수평면으로 되었을 때의 전파 반사 모습을 도시한 그림.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 경사진 사선 방향의 상부 단면을 가지는 내부 케이스에 의해 레이더 신호의 수신 모습을 도시한 그림.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 방법을 도시한 플로차트.

이하, 본 발명의 장점 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, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호의 파형을 도시한 그림이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 장치의 구성 블록도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 졸음 판별 장치가 운전석 등받이 시트에 설치된 모습을 도시한 그림이며, 도 4는 운전자의 착석 위치에 따라 운전자의 심장 위치가 달라짐을 나타낸 그림이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 운전자 졸음 판별 장치의 평면도이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 졸음 판별 장치의 단면도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 송수신 방향 조절체의 모터의 구동에 의하여 내부 케이스의 기울기가 변화되는 모습을 도시한 그림이며, 도 8은 수평면으로 되었을 때의 전파 반사 모습을 도시한 그림이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따라 경사진 사선 방향의 상부 단면을 가지는 내부 케이스에 의해 레이더 신호의 수신 모습을 도시한 그림이다.

본 발명은 운전자의 졸음 상태를 검출하기 위해서 레이더를 사용하여 운전자의 심장박동과 호흡을 검출하기 위해서 자동차의 운전석 등받이 시트 내에 레이더를 설치하기 위한 구조물의 형태를 제시한다. 사람의 심장 박동이나 호흡의 크기가 작기 때문에 레이더 모듈(100)의 수신 성능을 높이기 위해서 레이더 안테나의 방향을 사람의 심장 방향으로 조절하는 것이 필요하다. 특히 운전자마다 신체 조건이 다르고 자동차 시트의 각도나 운전자의 체형에 따라 자동으로 안테나 센서가 최적의 성능을 발휘할 수 있도록 자동으로 방향이 설정되는 구조를 제시한다

레이더는 전파를 사용해서 사물의 거리나 속도를 측정하는데 사용하는 센서이다. 레이더의 기본적인 구조는 전파를 송신하는 송신 안테나를 포함한 송신부, 측정하는 사물에 반사되어 돌아오는 전파를 수신하는 수신 안테나를 포함하는 수신부, 그리고 수신한 전파를 분석하는 신호처리부로 구성된다.

레이더는 기존에 다양한 분야에서 많이 사용하는 적외선을 사용해서 움직임을 감지하는 적외선 센서인 PIR(Passive InfraRed) 센서나 초음파 센서의 [표 1]과 같은 단점을 극복하여 다양한 곳에 사용이 가능하다.

항목	PIR	초음파	레이더
실외 사용	불가능	가능	가능
기구물에 밀폐해서 설치가능 여부	불가능	불가능	가능
정밀도	매우 낮음	높음	매우 높음
환경의 영향	많이 받음	많이 받음	적음
감지 거리	매우 짧음	짧음	매우 길음

사람의 심장박동이나 호흡은 적외선 센서나 초음파 센서로는 측정이 불가능하지만 레이더는 도 1에 도시한 바와 같이 사람의 심장박동이나 호흡 측정이 가능하다. 레이더로 사람의 심장박동과 호흡을 측정하는 경우에 사람의 심장과 레이더의 거리와 각도 등에 따라서 심장박동과 호흡이 모두 검출되지 않거나, 호흡만 검출되거나, 심장박동과 호흡이 모두 검출되는 경우가 있다. 심장박동의 움직임 크기보다 호흡의 움직임 크기가 크기 때문에 신호의 세기가 작은 경우에는 호흡이 먼저 검출이 된다.

레이더의 이러한 특징을 이용하여 본 발명의 운전자 졸음 판별 장치(10)는, 운전자의 졸음을 판별하기 위하여 도 2에 도시한 바와 같이 레이더 모듈(100), 제어 모듈(120)을 포함한다.

레이더 모듈(100)은, 송신 안테나와, 수신 안테나와, 레이더 신호를 송신하고 수신하는 송신 제어부와, 수신된 신호를 분석하고 전체 시스템을 제어하는 신호 처리부를 구비하여, 운전자를 향해 레이더 신호의 송신 및 수신이 이루어지는 모듈이다. 신호 처리부는 레이더 신호에서 검출되는 아날로그 신호를 ADC(AC/DC Converter)를 거쳐서 디지털로 변환한 후에 프로세서에서 디지털 데이터를 FFT 작업을 수행하면 레이더의 출력 신호에 포함된 주파수를 분석할 수 있다.

본 발명은 특히 레이더 모듈(100)이 구비된 운전자 졸음 판별 장치(10)는, 운전자를 향해 레이더 신호의 송신 및 수신이 이루어지도록 하기 위하여 도 3에 도시한 바와 같이 운전석의 등받이 시트의 내부에 마련되도록 한다.

다만, 사람 사람마다 체형이 다르기 때문에 운전자가 자동차 운전석 의자에 앉는 경우에 도 4에서 운전자의 심장 위치가 B와 같이 운전자 졸음 판별 장치(10)와 높이가 일치 하면 정상적인 심장박동이 검출되지만, A나 C와 같이 운전자 졸음 판별 장치(10) 보다 심장의 위치가 높거나 낮은 경우에는 심장박동이 검출되지 않는다.

따라서 레이더 모듈(100)이 구비된 운전자 졸음 판별 장치(10)가 향하는 방향이 운전석에 착석한 운전자의 심장을 향하도록 하기 위하여, 본 발명의 레이더 모듈(100)은, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이 외부 케이스(110), 내부 케이스(120), 레이더 PCB 기판(130), 및 송수신 방향 조절체(140)를 포함할 수 있다.

외부 케이스(110)는, 내부 공간을 가지는 케이스이다.

내부 케이스(120)는, 외부 케이스(110)의 내부 공간에 위치하여 개방된 상부를 가지는 오목홈 구조를 가지며, 오목홈의 개방된 상부에 의해 노출되는 바닥면이 운전석의 등받이 시트의 전면을 향하는 케이스이다.

레이더 PCB 기판(130)은, 내부 케이스(120)의 오목홈 바닥면에 위치하여 레이더 송수신을 수행하는 안테나를 구비한 기판이다. 따라서 레이더 PCB 기판(130)을 통하여 운전자를 향하여 레이더 송신 및 수신이 이루어질 수 있다.

송수신 방향 조절체(140)는, 운전자를 향하는 레이더 PCB 기판(130)의 송수신 방향을 조절하는 조절체이다. 이러한 송수신 방향 조절체(140)는, 외부 케이스(110)의 제1내측벽과 내부 케이스(120)의 제1외측벽을 연결하는 제1회전축(141)과, 외부 케이스(110)의 제1내측벽의 반대편 측벽인 제2내측벽과, 내부 케이스(120)의 제1외측벽의 반대편 측벽인 제2외측벽을 연결하는 제2회전축(142)과, 제1회전축(141) 또는 제2회전축(142)을 회전시켜 내부 케이스(120)의 기울기를 변화시키는 모터(143)를 구비한다.

예를 들어, 제1회전축(141)은 외부 케이스(110)와 내부 케이스(120)에 고정되어 있지 않고 자유롭게 회전이 가능하게 연결되어 있다. 제2회전축(142)은 내부 케이스(120)의 모터(143)와 연결되어 있고, 외부 케이스(110)와는 고정되어 연결되어 있다. 레이더 PCB 기판(130)에 레이더 모듈(100)과 제어 모듈(120)이 존재하며 제어 모듈(120)에서 모터(143)를 제어해서 내부 케이스(120)의 각도를 조절할 수 있다.

따라서 상기와 같은 기구적 구성을 가지는 송수신 방향 조절체는, 모터 구동을 통하여 도 7에 도시한 바와 같이 내부 케이스(120)의 기울기를 다양하게 변화시킴으로써, 내부 케이스(120)에 구비된 레이더 PCB 기판(130)이 향하는 방향이 운전자의 심장을 향하도록 할 수 있게 된다.

한편, 도 8에 도시한 바와 같이 일직선의 표면을 가지는 구조체의 경우 수신되는 신호가 외부로 반사됨을 알 수 있다. 이러한 점을 고려하여 본 발명은 도 9에 도시한 바와 같이 내부 케이스(120)의 상부단면(120a)이 내부 바닥면을 향하여 경사진 사선 방향으로 형성되도록 한다. 내부 케이스(120)에서 전파가 수신되는 방향의 상부단면(120a)을 도 9과 같이 비스듬하게 설계하면 내부 케이스(120)에 부딪히는 수신전파가 내부 케이스(120)에 반사되어 최대한 많이 레이더 수신 안테나로 들어와 수신 성능을 높일 수 있게 된다.

나아가, 경사진 사선 방향으로 형성된 내부 케이스(120)의 상부단면(120a)에 코팅된 반사 필름(미도시)을 구비할 수 있다. 반사 필름이 내부 케이스(120)의 상부단면(120a)에 부착되어 마련됨으로써, 수신되는 레이더 신호의 수신 성능이 더욱 향상될 수 있다.

한편, 제어 모듈(120)은, 레이더 모듈(100)을 이용하여 운전자의 착석이 검출되는지를 판단하는 운전자 착석 검출 모드와, 운전자의 운전석 착석이 검출되는 경우 레이더 모듈(100)의 송수신 방향이 운전자의 심장을 향하도록 하는 심장박동 검출 모드를 수행한 후, 운전자의 심장을 향하는 레이더 모듈(100)의 레이더 신호를 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판별하는 운전자 졸음 판별 모드를 수행한다.

이러한 운전자 착석 검출 모드는, 레이더 모듈(100)을 통해 수신되는 레이더 신호의 파형에서 호흡 파형이 최초로 검출되는 경우 운전자가 운전석에 착석하였다고 판단한다. 일반적으로 호흡은 60Hz 미만의 주파수를 갖고, 심장박동은 60 ~ 100Hz의 주파를 가지게 되는데, 레이더 신호에서 검출되는 아날로그 신호를 ADC(AC/DC Converter) 를 거쳐서 디지털로 변환한 후에 프로세서에서 디지털 데이터를 FFT 작업을 수행하면 레이더의 출력 신호에 포함된 주파수를 분석한다. 분석한 주파수에 호흡에 해당하는 주파수만 있는지, 호흡과 심장박동에 해당하는 주파수가 모두 있는지 판단한다. 심장박동의 신호 크기는 호흡에 비해서 상대적으로 작기 때문에, 심장의 방향과 안테나의 각도가 맞지 않는 경우에도 운전자가 운전석에 있으면 호흡은 검출이 된다. 이러한 호흡 파형이 검출되는 경우 운전자가 운전석에 착석하였다고 판단하는 것이다.

또한 심장박동 검출 모드는, 수신되는 레이더 신호의 파형 중에서 가장 큰 심장박동 파형 세기가 검출될 때의 내부 케이스(120)의 기울기를 가지도록 모터(143)를 제어하는 모드이다. 심장의 방향과 안테나의 각도가 맞지 않는 경우에도 운전자가 운전석에 있으면 호흡은 검출되는데, 이때 심장박동을 검출하기 위한 조절 작업이 이루어진다. 즉, 수신되는 레이더 신호의 파형 중에서 가장 큰 심장박동 파형 세기가 검출될 때의 내부 케이스(120)의 기울기를 가지도록 모터(143)를 제어하는 것이다. 이를 위하여 심장박동 검출 모드는, 모터를 구동하여 내부 케이스의 기울기를 설정된 최고 기울기를 가지도록 설정하여, 내부 케이스의 기울기를 단계적으로 하향 변화시켜 레이더 모듈을 통해 수신되는 레이더 신호의 기울기별 심장박동 파형 세기를 저장한다. 그리고 내부 케이스의 기울기를 단계적으로 하향 변화시켜 가며 레이더 신호 스캔이 완료된 후 가장 큰 심장박동 파형 세기를 가질 때의 내부 케이스의 기울기가 운전자의 심장을 향하는 방향으로서 결정한다.

또한 운전자 졸음 판별 모드는, 운전자의 심장을 향하는 레이더 모듈(100)을 통해 수신되는 레이더 신호의 심장박동 파형을 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판별한다. 예를 들어, 운전자의 심장을 향하는 레이더 모듈(100)을 통해 수신되는 레이더 신호의 심장박동 파형의 세기가 미리 설정된 임계치 미만인 경우 운전자가 졸고 있다고 판단하는 것이다. 이러한 운전자 졸음이 검출되면, 제어 모듈(120)은, 경고 알람벨 등의 다양한 졸음 방지 조치를 취할 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 운전자가 별도의 졸음 감지 센서를 착용하지 않더라도, 운전석에 착석하게 되면 자동으로 운전자의 졸음을 검출할 수 있게 되어 졸음 운전 사고를 미연에 방지할 수 있게 된다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 방법을 도시한 플로차트이다.

본 발명의 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 방법은, 도 10에 도시한 바와 같이 운전자 착석 검출 모드 과정(S110), 심장박동 검출 모드 과정(S120), 및 운전자 졸음 판별 모드 과정(S130)을 포함할 수 있다.

운전자 착석 검출 모드 과정(S110)은, 운전석의 등받이 시트의 내부에 마련된 레이더 모듈(100)을 이용하여 운전자의 착석이 검출되는지를 판단하는 운전자 착석 검출 모드를 수행하는 과정이다.

레이더 모듈(100)을 통해 수신되는 레이더 신호의 파형에서 호흡 파형이 최초로 검출되는 경우 운전자의 운전석 착석이 검출되었다고 판단한다. 일반적으로 호흡은 60Hz 미만의 주파수를 갖고, 심장박동은 60 ~ 100Hz의 주파를 가지게 되는데, 일정한 거리내에 사람이 있을 때 사람의 호흡이나 심장 박동을 검출할 수 있는 레이더 센서를 자동차 운전석 등받이에 안테나를 운전석 쪽으로 향하도록 설치한다. 운전자가 없는 경우에는 호흡이나 심장박동이 감지되지 않다가, 운전자가 착석하면 호흡이나 심장박동이 감지된다. 이때 호흡이나 심장박동의 감지는 사람이 호흡을 하거나 심장이 뛸 때에 사람 가슴이나 등이 미세하게 움직이는 것을 레이더가 감지하고 가슴이나 등이 위로 올라왔다 내려가는 것을 아날로그 파형으로 감지한다.

레이더 신호에서 검출되는 신호에서, 호흡에 해당하는 주파수만 있는지, 호흡과 심장박동에 해당하는 주파수가 모두 있는지 판단한다. 심장박동의 신호 크기는 호흡에 비해서 상대적으로 작기 때문에, 심장의 방향과 안테나의 각도가 맞지 않는 경우에도 운전자가 운전석에 있으면 호흡은 검출이 된다. 이러한 호흡 파형만이 검출되는 경우 운전자가 운전석에 착석하였다고 판단하는 것이다.

심장박동 검출 모드 과정(S120)은, 운전자의 착석이 검출되는 경우, 레이더 모듈(100)의 송수신 방향이 운전자의 심장을 향하도록 하는 심장박동 검출 모드를 수행하는 과정이다.

도 5에 도시한 바와 같이 레이더 모듈(100)이, 내부 공간을 가지는 외부 케이스(110), 상기 외부 케이스(110)의 내부 공간에 위치하여 개방된 상부를 가지는 오목홈 구조를 가지며 오목홈의 개방된 상부에 의해 노출되는 바닥면이 운전석의 등받이 시트의 전면을 향하는 내부 케이스(120), 내부 케이스(120)의 오목홈 바닥면에 위치하여 레이더 송수신을 수행하는 안테나를 구비한 레이더 PCB 기판(130), 및 상기 레이더 PCB 기판(130)의 송수신 방향을 조절하는 송수신 방향 조절체(140)를 구비하는 경우, 이러한 심장 박동 검출 모드 과정은, 최고 기울기 설정 과정(S121,S122), 기울기별 파형 세기 저장 과정(S123), 및 내부 케이스 기울기 결정 과정(S124,S125)을 포함할 수 있다.

최고 기울기 설정 과정(S121,S122)은, 모터(143)를 구동하여 내부 케이스(120)의 기울기를 변화시켜 설정된 최고 기울기를 가지도록 하는 과정이다. 즉, 심장박동 파형이 검출되는지를 판단(S121)하여, 내부 케이스(120)의 기울기가 가장 높은 곳을 향하도록 하는 기울기인 최고 기울기를 가지도록 모터(143)를 제어한다.

최고 기울기 설정이 있은 후에 기울기별 파형 세기 저장 과정(S123)을 가진다. 기울기별 파형 세기 저장 과정(S123)은, 내부 케이스(120)의 기울기를 단계적으로 하향 변화시켜 레이더 모듈(100)을 통해 수신되는 레이더 신호의 기울기별 심장박동 파형 세기를 저장하는 과정이다. 운전자의 체형에 맞추어서 레이더의 안테나가 운전자의 심장에 방향을 맞추어야 레이더가 최상의 신호를 검출할 수 있다. 이를 위해 스캔하는 과정을 기울기가 제일 높은 곳에서 낮은 곳까지 모두 스캔하여 기울기별 신호의 세기를 저장한다.

내부 케이스 기울기 결정 과정(S124,S125)은, 내부 케이스(120)의 기울기를 단계적으로 하향 변화시켜 가며 레이더 신호 스캔이 완료(S124)된 후, 가장 큰 심장박동 파형 세기를 가질 때의 내부 케이스(120)의 기울기가 운전자의 심장을 향하는 방향으로서 결정되는 과정(S125)이다. 즉, 기울기가 제일 높은 곳에서 낮은 곳까지 모두 스캔하여 기울기별 신호의 세기를 저장한 후, 비교하여 최종적으로 제일 신호가 큰 기울기를 가지도록 내부 케이스(120)의 기울기를 조절한다.

운전자 졸음 판별 모드 과정(S130)은, 운전자의 심장을 향하는 레이더 모듈(100)의 레이더 신호를 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판별하는 과정이다. 예를 들어, 운전자의 심장을 향하는 레이더 모듈(100)을 통해 수신되는 레이더 신호의 심장박동 파형의 세기가 미리 설정된 임계치 미만인 경우 운전자가 졸고 있다고 판단하는 것이다.

상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.

Claims

운전석의 등받이 시트의 내부에 마련되어, 운전자를 향해 레이더 신호의 송신 및 수신이 이루어지는 레이더 모듈; 및

상기 레이더 모듈을 이용하여 운전자의 착석이 검출되는지를 판단하는 운전자 착석 검출 모드와, 운전자의 운전석 착석이 검출되는 경우 레이더 모듈의 송수신 방향이 운전자의 심장을 향하도록 하는 심장박동 검출 모드를 수행한 후, 운전자의 심장을 향하는 레이더 모듈의 레이더 신호를 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판별하는 운전자 졸음 판별 모드를 수행하는 제어 모듈;

을 포함하는 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 장치.
제1항에 있어서, 상기 레이더 모듈은,

내부 공간을 가지는 외부 케이스;

상기 외부 케이스의 내부 공간에 위치하여 개방된 상부를 가지는 오목홈 구조를 가지며, 오목홈의 개방된 상부에 의해 노출되는 바닥면이 운전석의 등받이 시트의 전면을 향하는 내부 케이스;

상기 내부 케이스의 오목홈 바닥면에 위치하여 레이더 송수신을 수행하는 안테나를 구비한 레이더 PCB 기판; 및

상기 레이더 PCB 기판의 송수신 방향을 조절하는 송수신 방향 조절체;

를 포함하는 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 장치.
제2항에 있어서, 상기 송수신 방향 조절체는,

상기 외부 케이스의 제1내측벽과 내부 케이스의 제1외측벽을 연결하는 제1회전축;

상기 외부 케이스의 제1내측벽의 반대편 측벽인 제2내측벽과, 내부 케이스의 제1외측벽의 반대편 측벽인 제2외측벽을 연결하는 제2회전축; 및

상기 제1회전축 또는 제2회전축을 회전시켜 내부 케이스의 기울기를 변화시키는 모터;

를 포함하는 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 장치.
제2항에 있어서,

내부 케이스의 상부단면이 내부 바닥면을 향하여 경사진 사선 방향으로 형성됨을 특징으로 하는 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 장치.
제4항에 있어서,

경사진 사선 방향으로 형성된 상기 내부 케이스의 상부단면에 코팅된 반사 필름을 구비함을 특징으로 하는 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 장치.
제2항에 있어서,

상기 운전자 착석 검출 모드는, 레이더 모듈을 통해 수신되는 레이더 신호의 파형에서 호흡 파형이 최초로 검출되는 경우 운전자가 운전석에 착석하였다고 판단하며,

상기 심장박동 검출 모드는, 수신되는 레이더 신호의 파형 중에서 가장 큰 심장박동 파형 세기가 검출될 때의 내부 케이스의 기울기를 가지도록 상기 모터를 제어하며,

상기 운전자 졸음 판별 모드는, 운전자의 심장을 향하는 레이더 모듈을 통해 수신되는 레이더 신호의 심장박동 파형을 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판별함을 특징으로 하는 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 장치.
제6항에 있어서, 상기 심장박동 검출 모드는,

모터를 구동하여 내부 케이스의 기울기를 설정된 최고 기울기를 가지도록 설정하여, 내부 케이스의 기울기를 단계적으로 하향 변화시켜 레이더 모듈을 통해 수신되는 레이더 신호의 기울기별 심장박동 파형 세기를 저장하고,

내부 케이스의 기울기를 단계적으로 하향 변화시켜 가며 레이더 신호 스캔이 완료된 후 가장 큰 심장박동 파형 세기를 가질 때의 내부 케이스의 기울기가 운전자의 심장을 향하는 방향으로서 결정함을 특징으로 하는 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 장치.
운전석의 등받이 시트의 내부에 마련된 레이더 모듈을 이용하여 운전자의 착석이 검출되는지를 판단하는 운전자 착석 검출 모드를 수행하는 운전자 착석 검출 모드 과정;

운전자의 착석이 검출되는 경우, 레이더 모듈의 송수신 방향이 운전자의 심장을 향하도록 하는 심장박동 검출 모드를 수행하는 심장박동 검출 모드 과정; 및

운전자의 심장을 향하는 레이더 모듈의 레이더 신호를 이용하여 운전자의 졸음 여부를 판별하는 운전자 졸음 판별 모드 과정;

을 포함하는 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 방법.
제8항에 있어서, 상기 운전자 착석 검출 모드 과정은,

레이더 모듈을 통해 수신되는 레이더 신호의 파형에서 호흡 파형이 최초로 검출되는 경우 운전자의 운전석 착석이 검출되었다고 판단함을 특징으로 하는 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 방법.
제8항에 있어서,

상기 레이더 모듈이, 내부 공간을 가지는 외부 케이스, 상기 외부 케이스의 내부 공간에 위치하여 개방된 상부를 가지는 오목홈 구조를 가지며 오목홈의 개방된 상부에 의해 노출되는 바닥면이 운전석의 등받이 시트의 전면을 향하는 내부 케이스, 상기 내부 케이스의 오목홈 바닥면에 위치하여 레이더 송수신을 수행하는 안테나를 구비한 레이더 PCB 기판, 및 상기 레이더 PCB 기판의 송수신 방향을 조절하는 송수신 방향 조절체를 포함하는 경우,

상기 심장박동 검출 모드 과정은,

모터를 구동하여 내부 케이스의 기울기를 설정된 최고 기울기를 가지도록 하는 최고 기울기 설정 과정;

내부 케이스의 기울기를 단계적으로 하향 변화시켜 레이더 모듈을 통해 수신되는 레이더 신호의 기울기별 심장박동 파형 세기를 저장하는 기울기별 파형 세기 저장 과정; 및

내부 케이스의 기울기를 단계적으로 하향 변화시켜 가며 레이더 신호 스캔이 완료된 후, 가장 큰 심장박동 파형 세기를 가질 때의 내부 케이스의 기울기가 운전자의 심장을 향하는 방향으로서 결정되는 내부 케이스 기울기 결정 과정;

을 포함하는 레이더 신호를 이용한 운전자 졸음 판별 방법.