KR20000007670A - 충돌방지 경보장치의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충돌방지 경보장치에 관한 것으로, 상세하게는 초음파 센서를 이용하는 자동차의 충돌방지경보장치에 있어서 초음파 센서의 여진시간을 측정하여 여진시간이 종료한 후 소정시간 경과후에 비교전압을 감소시킴으로서 초음파센서의 여진시간 변동에 따른 잘못된 감지동작을 방지할 수 있는 충돌방지 경보장치의 제어방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 충돌방지 경보장치의 제어방법에 의하여, 초음파 센서를 이용하는 자동차의 충돌방지경보장치에 있어서 초음파 센서의 여진시간을 측정하여 여진시간이 종료한 후 소정시간 경과후에 비교전압을 감소시킴으로서 초음파센서의 여진시간 변동에 따른 잘못된 감지동작을 방지할 수 있는데 이러한 것은 온도변화 혹은 초음파센서의 종류와 파라메터에 따라서 달라지는 여진시간에 따른 잘못된 감지동작을 방지할 수 있다.

Description

충돌방지 경보장치의 제어방법

본 발명은 충돌방지 경보장치에 관한 것으로, 상세하게는 초음파 센서를 이용하는 자동차의 충돌방지경보장치에 있어서 초음파 센서의 여진시간을 측정하여 여진시간이 종료한 후 소정시간 경과후에 비교전압을 감소시킴으로서 초음파센서의 여진시간 변동에 따른 잘못된 감지동작을 방지할 수 있는 충돌방지 경보장치의 제어방법에 관한 것이다.

근래들어, 차량의 주행중에 발생할 수 있는 각종 안전사고를 미연에 방지하기 위한 시스템이 개발되어 차량에 탑재되고 있는 바, 그 예들로서 자차와 선행차량과의 충돌 위험성을 경보하는 전방충돌 방지 경보장치와 자차와 측방물체와의 충돌위험성을 경보하는 측방충돌 방지 경보장치가 있다.

이러한 충돌방지 경보장치는 차량의 주행차선 변경시나 주차시 또는 주행시에 운전자의 시야가 미치지 못하는 사각지대에서의 차량 및 운전자의 안전성을 확보하기 위한 장치로서 초음파 센서 혹은 레이져 레이다등을 사용하여 충돌 가능성이 있는 장애물의 유무를 감지하게 된다.

도 1은 종래의 충돌방지 경보장치의 제어 흐름도이다.

도 2는 종래의 충돌방지 경보장치의 동작 파형이다.

도 3은 종래의 충돌방지 경보장치의 오동작 파형이다.

먼저, 종래의 충돌방지 경보장치는 장애물을 감지하기 위하여 초음파를 발생하는 초음파센서, 초음파센서를 구동시키는 센서구동부, 센서구동부에 접속되어 40㎑의 공진주파수를 발생시키는 발진부, 초음파 센서의 수신단에 접속되어 출력신호를 증폭시키는 전치증폭기, 전치증폭기와 접속되어 증폭된 신호중 일부만을 통과 시키는 대역필터, 대역필터에 접속되어 대역필터의 출력신호를 검파하는 검파기, 검파기의 출력과 비교하여 장애물의 유·무를 판단하게 하는 기준전압을 발생시키는 기준전압 발생기, 검파기의 출력신호와 기준전압 발생기의 전압신호를 비교하는 비교기, 비교기의 출력신호를 입력받아 장애물의 유·무를 감지하는 이외에 초음파센서의 단선 및 기타 부품의 이상동작을 판단하고, 발진부에 구동신호를 출력하여 초음파센서를 동작시키는 제어부, 장애물의 감지시 및 초음파센서의 에러 발생시에 경보음을 발생시키는 부저 및 경보램프, 제어부의 제어에 따라 부저 및 경보램프를 구동시키는 경보구동부로 이루어진다.

전체동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저 자차와 물체와의 거리를 측정하기 위하여 초음파를 송신한다(S10). 초음파를 송신하기 위해서 발진부는 센서구동부에 약 40㎑의 공진 주파수를 출력하여 초음파센서를 구동시켜 40㎑의 주파수를 갖는 초음파신호를 발생시키게 된다. 한편, 일반적으로 음파의 전달속도(V)는 V = 331 + 0.6T [m/s]에 의하여 산출되어 지며, 이 때 T는 주위의 온도를 나타낸다.

초음파를 송신한 후에는 초음파가 물체에서 반사되어 수신이 되는지를 판단한다(S20).

판단(S20)에서 초음파가 수신된다고 판단되면 자차와 물체와의 거리를 산출한다(S30).

초음파센서에 수신된 수신신호는 전치증폭기를 통하여 대역필터를 거쳐 필터링(filtering)된다. 필터링된 신호는 검파기를 거치고, 검파기에서 검파된다. 비교기는 기준전압 발생기에 의하여 발생된 신호와 검파기에서 검파된 신호를 비교하여 출력을 제어부로 입력한다. 제어부는 비교기로부터의 입력에 따라 자차와 장애물체까지의 거리를 계산한다.

자차와 장애물체까지의 거리계산은 초음파센서로부터 발생된 초음파가 장애물에 반사되어 수신될 때까지의 시간에 의하여 계산되는데 제어부에 의하여 거리는 (시간 × 초음파의 속도)/2의 공식으로 산출되어진다.

자차와 물체와의 거리가 산출되고 나면 제어부는 산출된 거리를 3단계로 판단하여 경보를 한다.

먼저 제어부는 산출된 거리가 120센티미터보다 작거나 같은지를 판단한다(S40). 판단 (S40)에서 산출된 거리가 120센티미터보다 작거나 같다고 판단되면 산출된 거리가 조금 더 가까운 거리에 있는지를 판단하기 위하여 산출된 거리가 80센티미터보다 작거나 같은지를 판단한다(S50).

판단(S50)에서 산출된 거리가 80센티미터보다 작거나 같지 않다면 산출된 거리는 80센티미터에서 120센티미터 사이의 거리가 된다. 그러면 제어부는 경보부를 구동시켜 1차경보를 한다(S51).

그런데 판단(S50)에서 산출된 거리가 80센티미터보다 작거나 같다고 판단되면 제어부는 산출된 거리가 더 가까운 거리에 있는지를 판단한다. 그래서 제어부는 산출된 거리가 50센티미터보다 작거나 같은지를 판단한다(S60).

판단(S60)에서 산출된 거리가 50센티미터보다 작거나 같지 않다면 산출된 거리는 50센티미터에서 80센티미터 사이의 거리가 된다. 그러면 제어부는 경보부를 구동하여 2차경보를 한다(S61).

그러나 판단(S60)에서 산출된 거리가 50센티미터보다 작거나 같다고 판단되면 제어부는 경보부를 구동시켜 3차경보를 한다(S70).

그런데, 초음파 센서의 구동후에는 종이 타종되었을때 생기는 종소리와 같이 잔향, 즉 진동에 의한 여진이 발생된다. 도 2를 참조하면 시점(T1)은 초음파센서의 송신시점이고 시점(T2)은 종료시점이다. 또한 초음파의 송신에 의하여 발생한 여진시간은 구간(T2에서 T4)이다.

그런데 종래의 충돌방지 경보장치에서는 초음파를 송신할 때의 송신하는 초음파 신호의 세기가 비교전압을 초과하여 잘못된 수신이 되지 않도록 초음파를 송신할 때 비교전압을 상승시켰다가 초음파를 송신하고 나서 소정시간(약 300㎲) 후 비교전압을 감소시켰는데 그 시간을 조절할 수가 없었다. 그리하여 온도 및 초음파센서의 편차 등으로 인하여 여진시간이 늘어날 경우 잘못된 경보를 하는 경우가 발생하였다.

도 3을 참조하여 다시 말하면 정상적 여진시간(도 3의c)이 어떤 요인에 의하여 늘어났을 경우(도 3의 d) 비교전압의 감소시기가 고정되어 있어서 여진에 의한 신호가 초기 비교전압보다 높은 경우가 발생하게 된다. 그리하여 비교기의 출력이 로우신호(도 3의 시점 T5)가 되는 경우가 발생하여 실제로는 시점(T6)에 물체가 있는데 제어부가 센서로부터 근접한 거리에 물체가 있는 것으로 판단하여 경보를 하는 문제가 발생하였다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 초음파 센서를 이용하는 자동차의 충돌방지경보장치에 있어서 초음파 센서의 여진시간을 측정하여 여진시간이 종료한 후 소정시간 경과후에 비교전압을 감소시킴으로서 초음파센서의 여진시간 변동에 따른 잘못된 감지동작을 방지할 수 있는 충돌방지 경보장치의 제어방법을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래의 충돌방지 경보장치의 제어 흐름도이다.

도 2는 종래의 충돌방지 경보장치의 동작 파형이다.

도 3은 종래의 충돌방지 경보장치의 오동작 파형이다.

도 4는 본 발명에 따른 충돌방지 경보장치의 블럭도이다.

도 5는 본 발명에 따른 충돌방지 경보장치의 제어 흐름도이다.

도 6은 본 발명에 따른 충돌방지 경보장치의 동작 파형이다.

도 7은 본 발명에 따른 충돌방지 경보장치의 동작 파형이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

13:초음파 센서 17:기준전압 발생기

18:비교기 20:제어부

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 충돌방지경보장치는, 초음파를 이용하여 자차와 물체와의 거리를 측정하여 자차와 물체간의 거리가 소정거리 이하이면 경보를 하는 충돌방지 경보장치 제어방법에 있어서, 초음파를 송신하는 제1초음파송신단계, 제1초음파송신단계에서 송신한 초음파의 여진시간을 측정하는 여진시간측정단계, 여진시간측정단계에서 측정한 여진시간에 의하여 비교전압감소시점을 설정하는 비교전압감소시점설정단계, 자차와 물체와의 거리 측정을 하기 위하여 초음파를 송신하는 제2초음파송신단계, 제2초음파송신단계에서 초음파의 송신이 끝날 때 비교전압감소시점설정단계에서 설정한 비교전압감소시점에서 비교전압을 감소시키는 비교전압감소단계, 비교전압감소단계후 제2초음파송신단계에서 송신한 초음파가 물체에 반사되는 반사파가 존재하는지를 판단하는 반사파 판단단계, 반사파 판단단계에서 반사파가 존재한다고 판단될 경우 자차와 물체와의 거리를 산출하여 경보를 하는 경보단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양호한 실시예를 상세하게 설명하겠다.

도 4는 본 발명에 따른 충돌방지 경보장치의 블럭도이다.

도 5는 본 발명에 따른 충돌방지 경보장치의 제어 흐름도이다.

도 6은 본 발명에 따른 충돌방지 경보장치의 동작 파형이다.

도 7은 본 발명에 따른 충돌방지 경보장치의 동작 파형이다.

먼저 본 발명에 따른 충돌방지 경보장치는 장애물을 감지하기 위하여 초음파를 발생하는 초음파센서(13), 초음파센서(13)를 구동시키는 센서구동부(12), 센서구동부(12)에 접속되어 40㎑의 공진주파수를 발생시키는 발진부(11), 초음파 센서(13)의 수신단에 접속되어 출력신호를 증폭시키는 전치증폭기(14), 전치증폭기(14)와 접속되어 증폭된 신호중 일부만을 통과 시키는 대역필터(15), 대역필터(15)에 접속되어 대역필터(15)의 출력신호를 검파하는 검파기(16), 검파기(16)의 출력과 비교하여 장애물의 유·무를 판단하게 하는 기준전압을 발생시키는 기준전압 발생기(17), 검파기(16)의 출력신호와 기준전압 발생기(17)의 전압신호를 비교하는 비교기(18), 비교기(18)의 출력신호를 입력받아 장애물의 유·무를 감지하는 이외에 초음파센서(13)의 단선 및 기타 부품의 이상동작을 판단하고, 발진부(11)에 구동신호를 출력하여 초음파센서(13)를 동작시키는 제어부(20), 장애물의 감지시 및 초음파센서의 에러 발생시에 경보음을 발생시키는 부저(22) 및 경보램프(21), 제어부(20)의 제어에 따라 부저(22) 및 경보램프(21)를 구동시키는 경보구동부(19)로 이루어진다.

먼저 시스템에 전원이 인가(S100)되고 나면 초음파센서(13)에서 송신되는 초음파의 여진시간을 측정하기 위하여 초음파를 송신한다(S110). 초음파를 송신하기 위하여 제어부(20)는 발진부(11)로 하여금 센서구동부(12)로 40킬로헤르츠의 공진주파수를 출력하도록 한다. 센서구동부(12)는 발진부(11)로부터 출력되는 공진주파수에 따라서 초음파센서(13)를 구동시킨다. 그에 따라서 초음파 센서(13)에서는 약 40킬로헤르츠의 주파수를 갖는 초음파신호가 송신된다.

초음파를 송신한 후에는 제어부(20)는 초음파의 여진시간을 산출한다(S120).

초음파의 여진시간 산출은 다음과 같다.

여진시간을 측정하기 위하여 초음파센서(13)에서 초음파 신호가 발사되면 제어부는 기준전압발생기(17)를 제어하여 소정전압을 갖는 비교전압(도 6 나의 a)을 비교기(18)로 출력하도록 한다.

한편 비교기의 또 다른 입력으로는 초음파센서에서 초음파가 송신되는 시간동안 비교전압을 초과하는 신호(도 6 다의 b)가 입력된다. 그렇게 되면 비교기(18)의 출력은 초음파가 발사될 때 로우에서 하이로 바뀌었다가 초음파의 여진이 끝나면 하이에서 로우로 바뀐다. 그때 초음파가 발사되는 시점에서 비교기의 출력이 하이에서 로우신호로 바뀌는 시점까지의 시간이 ΔT1이 된다. 시간 (ΔT1)은 온도, 초음파센서의 파라미터 등에 의하여 길어지거나 짧아질 수 있다.

제어부(20)는 시간(ΔT1)을 여진시간으로 설정한다. 그때 물체에 의한 반사파(도 6 나의 c)가 있다면 비교기(18)의 출력이 로우(도 6 다의 d)로 바뀔수도 있다.

제어부(20)는 시간(ΔT1)을 여진시간으로 설정하고 나면 비교전압의 감소시점을 산출한다. 비교전압의 감소시점은 산출된 초음파 여진시간의 종료 후 약 100㎲가 흐른 뒤이다.

비교전압의 감소시점을 산출한 후에는 제어부(20)는 자차와 물체와의 거리를 산출하기 위하여 초음파를 송신한다(S140). 초음파의 송신은 발진부(13)가 센서구동부(12)에 약 40㎑의 공진 주파수를 출력하여 초음파센서(11)를 구동시켜 40㎑의 주파수를 갖는 초음파신호를 발사하는 것이다.

이때 송신되는 초음파의 여진시간(ΔT2)은 전술한 시간(ΔT1)과 같은 시간이 된다. 또한 제어부(20)는 초음파의 송신이 개시될 때 초음파의 송신에 의한 잘못된 감지를 방지하기 위하여 기준전압발생기(17)의 전압을 증가시켰다가 시간(ΔT2)이 끝나는 시점에서 시간(ΔT3)이 경과한 다음 제어부(20)는 기준전압발생기(17)의 출력전압을 감소시킨다. 시간(ΔT3)은 약 100㎲의 시간이다.

다시 말하면 제어부(20)는 송신되는 초음파의 여진시간이 종료한 다음 소정시간(약 100㎲)이 경과한 다음 기준전압 발생기(17)의 출력전압을 감소시킨다. 그에 따라서 초음파의 여진시간 변동에 따른 잘못된 감지를 방지할 수 있다.

초음파를 송신한 후에는 초음파가 물체에서 반사되어 수신이 되는지를 판단한다(S150).

판단(S150)에서 초음파가 수신된다고 판단되면 자차와 물체와의 거리를 산출한다(S170).

초음파센서(13)에 수신된 수신신호(도 7 나의 c)는 전치증폭기(14)를 통하여 대역필터(15)를 거쳐 필터링(filtering)된다. 필터링된 신호는 검파기(16)를 거치고, 검파기(16)에서 검파된다.

비교기(18)는 기준전압 발생기(17)에 의하여 발생된 신호와 검파기(116)에서 검파된 신호를 비교하여 출력을 제어부(20)로 입력한다. 이때 물체에서 반사된 초음파신호가 존재하면 물체에서 반사된 초음파 신호는 기준전압 발생기(17)이 발생시킨 기준전압보다 크게 되므로 비교기(18)의 출력은 하이에서 로우로 떨지게 된다(도 7 다의 d). 그에 따라서 제어부(20)는 물체의 존재를 인식하고 자차와 물체까지의 거리를 계산한다.

자차와 물체까지의 거리계산은 초음파센서(13)로부터 발생된 초음파가 장애물에 반사되어 수신될 때까지의 시간에 의하여 계산되는데 제어부(20)에 의하여 거리는 (시간 × 초음파의 속도)/2의 공식으로 산출되어진다.

자차와 물체와의 거리가 산출되고 나면 제어부(20)는 산출된 거리를 3단계로 판단하여 경보를 한다.

먼저 제어부(20)는 산출된 거리가 120센티미터보다 작거나 같은지를 판단한다(S170). 판단 (S170)에서 산출된 거리가 120센티미터보다 작거나 같다고 판단되면 산출된 거리가 조금 더 가까운 거리에 있는지를 판단하기 위하여 산출된 거리가 80센티미터보다 작거나 같은지를 판단한다(S180).

판단(S180)에서 산출된 거리가 80센티미터보다 작거나 같지 않다면 산출된 거리는 80센티미터에서 120센티미터 사이의 거리가 된다. 그러면 제어부(20)는 경보구동부(19)를 구동시켜 1차경보를 한다(S181).

그런데 판단(S180)에서 산출된 거리가 80센티미터보다 작거나 같다고 판단되면 제어부(20)는 산출된 거리가 더 가까운 거리에 있는지를 판단한다. 그래서 제어부(20)는 산출된 거리가 50센티미터보다 작거나 같은지를 판단한다(S190).

판단(S190)에서 산출된 거리가 50센티미터보다 작거나 같지 않다면 산출된 거리는 50센티미터에서 80센티미터 사이의 거리가 된다. 그러면 제어부(20)는 경보구동부(19)를 구동하여 2차경보를 한다(S191).

그러나 판단(S190)에서 산출된 거리가 50센티미터보다 작거나 같다고 판단되면 제어부(20)는 경보구동부(19)를 구동시켜 3차경보를 한다(S200).

경보구동부(19)는 제어부(20)의 제어에 따라서 램프(21)를 구동시켜 시각적 경보를 하며 부저(22)를 구동시켜 청각적경보를 하는데 1차, 2차, 3차경보에 따라서 서로 다른 경보를 한다.

본 발명에 따른 충돌방지 경보장치의 제어방법에 의하여, 초음파 센서를 이용하는 자동차의 충돌방지경보장치에 있어서 초음파 센서의 여진시간을 측정하여 여진시간이 종료한 후 소정시간 경과후에 비교전압을 감소시킴으로서 초음파센서의 여진시간 변동에 따른 잘못된 감지동작을 방지할 수 있다.

이러한 것은 온도변화 혹은 초음파센서의 종류와 파라미터에 따라서 달라지는 여진시간에 따른 잘못된 감지동작을 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 초음파를 이용하여 자차와 물체와의 거리를 측정하여 자차와 물체간의 거리가 소정거리 이하이면 경보를 하는 충돌방지 경보장치 제어방법에 있어서,

   초음파를 송신하는 제1초음파송신단계,

   상기 제1초음파송신단계에서 송신한 초음파의 여진시간을 측정하는 여진시간측정단계,

   상기 여진시간측정단계에서 측정한 상기 여진시간에 의하여 비교전압감소시점을 설정하는 비교전압감소시점설정단계,

   상기 자차와 상기 물체와의 거리 측정을 하기 위하여 초음파를 송신하는 제2초음파송신단계,

   상기 제2초음파송신단계에서 상기 초음파의 송신이 끝날 때 상기 비교전압감소시점설정단계에서 설정한 상기 비교전압감소시점에서 비교전압을 감소시키는 비교전압감소단계,

   상기 비교전압감소단계후 상기 제2초음파송신단계에서 송신한 초음파가 상기 물체에 반사되는 반사파가 존재하는지를 판단하는 반사파 판단단계,

   상기 반사파 판단단계에서 상기 반사파가 존재한다고 판단될 경우 상기 자차와 상기 물체와의 거리를 산출하여 경보를 하는 경보단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌방지 경보장치의 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 여진시간측정단계는 상기 제1초음파송신단계에서 초음파를 송신할 때 비교전압을 소정전압으로 유지하여 상기 초음파가 송신될 때의 신호가 상기 비교전압을 초과하는 시간을 측정하는 것임을 특징으로 하는 충돌방지 경보장치의 제어방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 비교전압감소시점은 상기 자차와 상기 물체와의 거리 측정을 위하여 송신되는 초음파에 의하여 감지되는 잘못된 반사파 감지를 방지하기 위하여 비교전압을 소정레벨로 상승시켜서 상기 초음파가 송신될 때 상기 초음파의 송신이 종료하면 상기 소정레벨로 상승시킨 비교전압을 정상적인 반사파 감지를 위하여 하강시키는 시점인 것을 특징으로 하는 충돌방지 경보장치의 제어방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 경보단계는 자차와 물체간의 거리를 산출하여 상기 거리가 미리 설정된 제1임계거리 이내에 있는지를 판단하는 제1거리판단단계와, 상기 제1거리판단단계에서 상기 거리가 상기 제1임계거리 이내에 있으면 미리 설정된 제2임계거리 이내에 있는지를 판단하는 제2거리판단단계와, 만약 상기 제2거리판단단계에서 상기 거리가 상기 제2임계거리이내에 있지 않으면 경보를 하는 1차경보단계와, 상기 제2거리판단단계에서 상기 거리가 상기 제2임계거리이내에 있으면 상기 거리가 제3임계거리 이내에 있는지를 판단하는 제3거리판단단계와, 만약 상기 제3거리판단단계에서 상기 거리가 상기 제3임계거리이내에 있지 않으면 경보를 하는 2차경보단계와 만약 상기 제3거리판단단계에서 상기 거리가 상기 제3임계거리이내에 있으면 경보를 하는 3차경보단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충돌방지 경보장치의 제어방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제1임계거리는 상기 제2임계거리보다 길이가 길며 상기 제2임계거리는 상기 제3임계거리보다 길이가 긴 것을 특징으로 하는 충돌방지 경보장치의 제어방법.