KR102063841B1 - 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치 및 방법 - Google Patents

음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량 내 구비된 복수의 센서를 이용하되, 차량이 주행하는 노면에 따른 차량의 속도 별 소음과 센서가 구비된 위치에 따른 차량의 소음을 비교하여 터널을 인식할 수 있는 기술로써, 소음 또는 소리만을 이용하여 터널 진입 여부를 판단할 수 있으므로 터널 진입 전 또는 후에 사고 방지가 가능한 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치는 차량의 타이어에 근접하여 구비되는 제 1 센서, 상기 차량의 루프 또는 상부에 구비되는 제 2 센서 및 상기 차량의 속도를 측정하고, 상기 차량의 속도와 상기 제 1 및 제 2 센서가 측정한 소음을 비교하는 제어부를 포함한다.

Description

음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치 및 방법{Apparatus and Method for recognizing to approach tunnel through analysis of sound}
본 발명은 음향 분석을 통한 터널 인식 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량이 주행하는 노면 및 차량에 구비된 센서의 위치에 따라 소음 또는 소리를 분석하는 기술에 관한 것이다.
차량이 터널을 통과할 때 운전자는 터널 내부의 오염된 공기가 차량 내부로 유입되지 않도록 공조 장치를 내기 모드로 전환하고, 도어 글라스를 폐쇄하는 등의 조작을 수행한다.
따라서, 차량이 터널을 진입하는지 인지하여 자동으로 차량 내 편의 장치를 구동하는 기술이 필요하다.
이와 관련하여, GPS를 이용하여 터널 진입을 예상하는 시스템이 있다. 그러나, GPS를 이용하는 시스템은 GPS 오차가 존재하고 날씨 등의 환경 변화에 민감하여 오작동이 발생할 수 있다.
또한, 스텝 모터를 제어하여 초음파 센서를 상하방향으로 회동시켜 상부 장애물의 높이를 측정하여 터널을 감지하는 차량용 터널 자동인식 시스템이 있다.
이러한 종래기술은 터널을 감지하기 위하여 스텝 모터를 추가로 장착해야 하고, 스텝 모터가 다리나 교량 등을 터널로 잘못 인식할 문제점이 있다.
본 발명은 차량 내 구비된 복수의 센서를 이용하되, 차량이 주행하는 노면에 따른 차량의 속도별 소음과 센서가 구비된 위치에 따른 차량의 소음을 비교하여 터널을 인식할 수 있는 기술로써, 소음 또는 소리만을 이용하여 터널 진입 여부를 판단할 수 있으므로 터널 진입 전 또는 후에 사고 방지가 가능한 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치는 차량의 타이어에 근접하여 구비되는 제 1 센서, 상기 차량의 루프 또는 상부에 구비되는 제 2 센서 및 상기 차량의 속도를 측정하고, 상기 차량의 속도와 상기 제 1 및 제 2 센서가 측정한 소음을 비교하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제 1 센서는 차량의 타이어에 근접하여 구비되어 상기 타이어에서 발생하는 소음을 주파수로 측정할 수 있다.
또한, 상기 주파수는 상기 차량의 속도, 엔진 RPM 또는 타이어 패턴 수에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 주파수는 상기 차량이 주행하는 노면에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 터널 진입 전에는 상기 차량의 속도에 따라 상기 제 1 센서에서 측정된 소음이 상기 제 2 센서에서 측정된 소음보다 더 클 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 방법은 차량의 타이어에 근접하여 구비된 제 1 센서를 이용하여 소음을 측정하는 단계, 상기 차량의 루프 또는 상부에 구비된 제 2 센서를 이용하여 소음을 측정하는 단계 및 상기 차량의 속도를 측정하여 상기 차량의 속도에 따른 상기 제 1 센서가 측정한 소음과 상기 제 2 센서가 측정한 소음을 비교하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 제 1 센서는 차량의 타이어에 근접하여 구비되어 상기 타이어에서 발생하는 소음을 주파수로 측정할 수 있다.
또한, 상기 주파수는 상기 차량의 속도, 엔진 RPM 또는 타이어 패턴 수에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 주파수는 상기 차량이 주행하는 노면에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 터널 진입 전에는 상기 차량의 속도에 따라 상기 제 1 센서에서 측정된 소음이 상기 제 2 센서에서 측정된 소음보다 더 큰 것일 수 있다.
또한, 상기 터널 진입 후에는 상기 차량의 속도에 따라 상기 제 2 센서에서 측정된 소음이 상기 제 1 센서에서 측정한 소음보다 더 큰 것일 수 있다.
본 기술은 소음만을 이용하여 터널 진입 여부를 판단함으로써, 운전자의 건강 유지가 가능하고, 터널 진입 전 또는 후에 사고 방지가 가능한 음향 분석 기술이다.
아울러, 본 기술은 복수의 센서를 이용하여 차량의 속도 및 차량이 주행하는 노면 상태를 파악하여 터널 인식을 하는 방법으로써, 차량에 터널 진입 인지를 위한 설비의 추가 설치비용이 들지 않고, 원가를 절감할 수 있는 기술이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 방법을 설명하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 소음을 주파수 별 필터링한 그래프이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치의 구성을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 터널 진입 인식 장치는 제 1 센서(A), 제 2 센서(B) 및 제어부(100)를 포함한다.
제 1 센서(A)는 흡음 센서로서 차량의 타이어 휠 영역에 구비되며, 타이어에서 가장 가까운 위치에서 발생하는 소음을 수신할 수 있다. 즉, 타이어에서 발생하는 소음을 측정할 수 있다.
제 1 센서(A)는 타이어에서 발생하는 소음에서 타이어 주파수를 파악할 수 있다. 타이어 주파수는 타이어 패턴과 차량의 속도에 의해 결정되는 특정 주파수이다. 이러한 타이어 주파수는 타이어 소음 주파수라고 일컬을 수 있다.
즉, 제 1 센서(A)가 차량의 타이어의 고유의 주파수를 갖는 차량 속도별 타이어 주파수를 수신할 수 있다.
구체적으로, 타이어 주파수(Hz)는 하기 식과 같이 파악될 수 있다.
타이어 주파수(Hz) = 엔진 RPM ÷ 60 ÷ Gear Ratio × 타이어 1회전당 패턴 수
아울러, 타이어에서 발생하는 소음은 차량이 주행 시 노면의 재질과 관계가 있고, 노면의 재질이 시멘트, 아스팔트, 일반 노면(흙으로 된 도로)의 순으로 소음이 크다. 즉, 노면의 재질이 시멘트인 경우는 노면의 재질이 아스팔트인 경우보다 소음이 크고, 노면의 재질이 아스팔트인 경우는 노면의 재질이 일반 노면인 경우보다 소음이 크다.
아울러, 제 1 센서(A)에서 측정한 소음은 터널 진입 전과 후보다 터널 통과 시에 소음의 크기가 증가한다.
제 2 센서(B)는 흡음 센서로서 차량의 루프 또는 상부에 구비되며, 차량이 주행 시 터널 벽면으로부터 반사된 소음을 수신할 수 있다. 여기서, 제 2 센서(B)에서 측정한 소음은 터널 진입 전과 후보다 터널 통과 시에 소음의 크기가 증가한다.
제어부(100)는 차량의 차속(RPM)을 수신하고, 제 1 센서(A) 및 제 2 센서(B)로부터의 소음의 크기를 비교하여 터널 진입 여부를 판단한다.
구체적으로, 제어부(100)는 제 1 센서(A)에서의 소음 크기 및 제 2 센서(B)에서의 소음 크기를 각각 설정된 크기와 비교하거나, 제 1 센서(A)에서의 소음 크기와 제 2 센서(B)에서의 소음 크기를 서로 비교하여 제 2 센서(B)에서의 소음 크기가 제 1 센서(A)에서의 소음 크기보다 크면 터널로 인식한다.
여기서, 제 1 센서(A)에서 측정한 소음이 노면에 따라 소음의 크기가 증가하더라도 도로의 노면의 재질에 따라 유사한 비율로 증가하거나, 유사한 비율로 감소하기 때문에 터널 통과 시에는 도로의 노면에 의한 소음이 제 2 센서(B)에서 측정한 소음보다 크지 않는 것이 일반적이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 방법을 설명하는 그래프이다.
도 2의 (i)을 참조하면, 차량이 주행 시 노면에 따라 차량 속도 별 소음을 설명한 것이다.
구체적으로, 차량의 속도가 증가함에 따라 시멘트로 된 노면이 아스팔트로 된 노면보다 소음의 크기가 증가함을 알 수 있다.
도 2의 (ii)를 참조하면, 차량에 구비된 센서의 위치에 따라 차량의 속도 별 소음을 설명한 것이다.
구체적으로, 차량의 속도가 증가함에 따라 차량의 루프 또는 상부에 구비된 센서의 소음보다 차량의 타이어 휠 영역에 구비된 센서의 소음의 크기가 증가함을 알 수 있다.
도 2의 (iii)을 참조하면, 터널 진입 전과 후에 따라 시간 별 소음을 설명한 것이다.
구체적으로, 터널 진입 전과 후에 차량의 루프 또는 상부에 구비된 센서의 소음과 차량의 타이어 휠 영역에 구비된 센서의 소음의 크기 중에서 차량의 타이어 휠 영역에 구비된 센서의 소음이 크게 발생한다.
그러나, 터널 통과 시에는 차량의 루프 또는 상부에 구비된 센서의 소음은 타이어 휠 영역에 구비된 센서의 소음보다 더 크게 발생함을 알 수 있다. 터널 통과 시에는 터널 상부 또는 측면에서 반사된 소음이 차량의 루프 또는 상부에 구비된 센서에 더 큰 소음을 발생시킨다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량의 소음을 주파수 별 필터링한 그래프이다.
차량의 속도 별 차량의 소음(특히, 차량의 타이어에서 발생된 소음)에서 발생된 주파수에 따른 차량의 속도 별 소음을 3개(X, Y, Z) 축으로 나타낸 것이다. 여기서, 주파수는 타이어에서 발생된 소음의 주파수(타이어 주파수)를 의미하며, 이러한 타이어 주파수의 소음의 크기는 차량의 속도에 비례한다. 특히, 각각의 소음 별로 주파수가 다르므로, 각각의 대역 별 주파수(A, B, C, D 및 E)를 필터링하여 소음을 측정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 기술은 소음만을 이용하여 터널 진입 여부를 판단함으로써, 운전자의 건강 유지가 가능하고, 터널 진입 전 또는 후에 사고 방지가 가능한 음향 분석 기술이다.
아울러, 본 기술은 복수의 센서를 이용하여 차량의 속도 및 차량이 주행하는 노면 상태를 파악하여 터널 인식을 하는 방법으로써, 차량에 터널 진입 인지를 위한 설비의 추가 설치비용이 들지 않고, 원가를 절감할 수 있는 기술이다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 구성과 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 차량의 타이어에 근접하여 구비되는 제 1 센서;
    상기 차량의 루프 또는 상부에 구비되는 제 2 센서; 및
    상기 차량의 속도를 수신하고, 상기 차량의 속도에 따른 상기 제 1 센서가 측정한 소음과 상기 제 2 센서가 측정한 소음을 비교하여, 터널 진입 여부를 판단하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 센서는 차량의 타이어에 근접하여 구비되어 상기 타이어에서 발생하는 소음을 주파수로 측정하는 것을 특징으로 하는 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 주파수는 상기 차량의 속도, 엔진 RPM 또는 타이어 패턴 수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 주파수는 상기 차량이 주행하는 노면에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 터널 진입 전에는 상기 차량의 속도에 따라 상기 제 1 센서에서 측정된 소음이 상기 제 2 센서에서 측정된 소음보다 더 큰 것을 특징으로 하는 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 장치.
  6. 차량의 타이어에 근접하여 구비된 제 1 센서를 이용하여 소음을 측정하는 단계;
    상기 차량의 루프 또는 상부에 구비된 제 2 센서를 이용하여 소음을 측정하는 단계; 및
    상기 차량의 속도를 수신하고, 상기 차량의 속도에 따른 상기 제 1 센서가 측정한 소음과 상기 제 2 센서가 측정한 소음을 비교하여, 터널 진입 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 1 센서는 차량의 타이어에 근접하여 구비되어 상기 타이어에서 발생하는 소음을 주파수로 측정하는 것을 특징으로 하는 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 주파수는 상기 차량의 속도, 엔진 RPM 또는 타이어 패턴 수에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 주파수는 상기 차량이 주행하는 노면에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 터널 진입 전에는, 상기 차량의 속도에 따라 상기 제 1 센서에서 측정된 소음이 상기 제 2 센서에서 측정된 소음보다 더 큰 것을 특징으로 하는 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 방법.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 터널 진입 후에는, 상기 차량의 속도에 따라 상기 제 2 센서에서 측정된 소음이 상기 제 1 센서에서 측정한 소음보다 더 큰 것을 특징으로 하는 음향 분석을 통한 터널 진입 인식 방법.
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