KR20090022909A

KR20090022909A - 운전자 졸음 방지장치

Info

Publication number: KR20090022909A
Application number: KR1020070088595A
Authority: KR
Inventors: 홍철운; 김기범; 정우석; 강형섭
Original assignee: 전북대학교산학협력단
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-03-04

Abstract

본 발명에 의한 운전자 졸음 방지장치는 운전자의 맥박을 측정하는 감지유닛; 상기 감지유닛을 통해 측정된 아날로그 맥박 신호를 디지털로 변환하는 A/D 변환기; 상기 A/D 변환기에서 변환된 디지털 맥박 신호를 주파수 분석하는 신호 분석기; 상기 신호 분석기에서 주파수 분석된 신호를 저주파 성분(L/F)과 고주파 성분(H/F) 및 중주파 성분(M/F)으로 분해하고, 상기 감지유닛을 통해 입력된 신호에서 고주파 성분(H/F)이 증가할 경우, 운전자가 졸음상태라고 판단하여 이를 운전자에게 경고하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이상과 같은 본 발명에 의하면, 측정된 맥박신호에서 HRV(heart rate variable)을 추출하여 파워 스펙트럼 분석을 수행하기 때문에, 기존의 맥박을 이용한 운전자 졸음상태 감지 방법보다 정확하게 운전자의 졸음상태를 감지할 수 있다.

운전자, 졸음방지, 자동차, 심박동, 맥박, 주파수분석

Description

운전자 졸음 방지장치{Driver sleepiness prevent device}

본 발명은 자동차를 포함한 운전 가능한 이동수단에 탑재되는 운전자 졸음 방지장치에 관한 것이다.

자동차와 같은 이동수단의 경우, 도심 주행의 경우에는 운전 패턴이 다양하기 때문에, 졸음운전의 우려가 크지 않으나, 고속도로나 국도와 같이, 단조로운 구간을 장시간 운전하게 되면, 운전자가 집중력을 상실하면서 졸음운전을 하기 쉽다.

이와 같은 운전자의 졸음운전을 방지하기 위하여, 최근에는 운전자가 자각하지 못하는 상태에서 다양한 생체정보들을 측정 및 분석하여, 운전자가 졸음에 빠졌는지의 여부를 판단하고, 운전자가 졸음 상태에 빠지려고 할 경우, 이를 경고하는 기술이 다양하게 제시되고 있다.

그 일 예로서, 한국공개특허 10-2007-0028745호에서는 맥박 및 호흡에 대한 무자각적 측정방법이 개시되어 있다.

상기 인용발명은 운전자의 맥박신호를 검출하는 맥박검출부와 맥박검출부의 그립형 센서가 부착되는 핸들 및 맥박신호를 분석하여 호흡신호를 검출하는 호흡검출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 인용발명과 같이 운전자의 맥박신호와 호흡신호를 주기적으로 검출하는 방법으로는 운전자가 현재 졸음을 느끼고 있는 상태인지 정확하게 판단하기 어렵다. 즉, 상기한 인용발명은, 맥박과 호흡과의 연관성을 찾아 이를 운전자의 졸음상태와 매칭하게 되는데, 이는 개인차가 있을 수 있어 운전자가 졸음 상태에 빠졌는지의 여부를 정확하게 판단하기 어렵기 때문이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 운전자가 졸음상태에 빠졌는지의 여부를 정확하게 판단하여 이를 경고할 있는 운전자 졸음운전 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 운전자 졸음 방지장치는 운전자의 맥박을 측정하는 감지유닛; 상기 감지유닛을 통해 측정된 아날로그 맥박 신호를 디지털로 변환하는 A/D 변환기; 상기 A/D 변환기에서 변환된 디지털 맥박 신호를 주파수 분석하는 신호 분석기; 상기 신호 분석기에서 주파수 분석된 신호를 저주파 성분(L/F)과 중주파 성분(M/F) 및 고주파 성분(H/F)으로 분해하고, 상기 감지유닛을 통해 입력된 신호에서 고주파 성분(H/F)이 증가할 경우, 운전자가 졸음상태라고 판단하는 제어부; 및 상기 제어부에서 운전자가 졸음상태라고 판단되었을 경우, 이를 운전자에게 경고하는 경보장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 감지유닛은, 시계형 심전도 측정장치로 마련되는 것이 좋다.

상기 경보장치는, 운전자에게 음성으로 경고 메시지를 출력하는 스피커 유닛을 포함하는 것이 바람직하며, 계기판에 시각적으로 졸음운전을 경고하는 디스플레이 유닛을 더 포함할 수도 있다.

상기 저주파 성분은 0.05Hz 미만의 대역으로, 체온 조절과 관계된 성분을 의 미하고, 상기 중주파 성분은 0.05~0.15Hz 대역으로, 교감신경과 관련된 심장박동의 변동을 나타내며, 상기 고주파 성분은 0.15Hz 이상의 대역으로, 부교감 신경이 작용하는 대역을 의미한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 측정된 맥박신호에서 HRV(heart rate variable)을 추출하여 파워 스펙트럼 분석을 수행하기 때문에, 기존의 맥박을 이용한 운전자 졸음상태 감지 방법보다 정확하게 운전자의 졸음상태를 감지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 함께 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 운전자 졸음 방지장치의 제어 블록도이고, 도 2는 본 발명에 의한 운전자 졸음 방지장치가 자동차에 적용된 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 자동차에 적용된 운전자 졸음 방지장치를 일 예로 설명한다.

운전자 졸음 방지장치는 감지유닛(10), 외부 인터페이스(20), 경고유닛(30) 및 제어부(40)를 포함한다.

감지유닛(10)은 핸들(11)에 전극을 마련하여 운전자의 맥박신호를 전기적으로 검출할 수도 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 시계형 심전도 측정 장치(12)를 사용하여 운전자의 맥박정보를 검출하고, 검출된 정보를 상기 제어부(40)로 전송하는 것이 바람직하다. 전송은 케이블을 통한 유선 연결을 통해 이루어질 수도 있으며, 블루투스와 같은 근거리 무선통신을 이용하는 것도 가능하다.

외부 인터페이스(20)는, 상기 제어부(40)를 통한 주파수 분석에 필요한 설정 정보들을 입력할 수 있도록 구성되며, 상기 제어부(40)에서 비교/판단하는 주파수 대역을 설정 및 변경할 수 있다.

경고유닛(30)은 상기 제어부(40)에서 상기 감지유닛(10)을 통해 입력된 맥박 정보를 이용하여, 운전자가 졸음 상태에 빠진 것을 감지하였을 경우, 운전자가 졸지 않도록 경고하는 것으로, 청각적 경고를 위한 스피커유닛(31) 및 시각적 경고를 위한 디스플레이 유닛(32)을 포함한다.

스피커유닛(31)은 자동차에 내장된 내부 스피커장치를 전용하여 사용하는 것이 바람직하며, 디스플레이 유닛(32)은 자동차 전면 계기판에 점멸 가능한 램프를 설치하여 사용할 수 있다.

제어부(40)는 상기 감지유닛(10)에서 측정된 맥박 신호를 분석하여, 운전자가 졸음 상태에 빠졌는지의 여부를 판단한다.

상기 제어부(40)는 A/D 변환부(41), 신호처리부(42) 및 비교/판단부(43)를 포함한다.

A/D 변환부(41)는 상기 감지유닛(10)에서 측정된 아날로그 맥박 신호를 신호처리가 가능하도록 디지털 맥박 신호로 변환한다.

신호처리부(42)는 상기 A/D 변환부(41)에서 디지털 신호로 변환된 맥박에서 HRV(heart rate variable) 신호를 추출하여, 상기 비교/판단부(43)에서 주파수 분석을 할 수 있도록 한다.

비교/판단부(43)는 상기 신호처리부(42)에서 추출된 HRV 신호를 주파수 분석 하여, 측정된 맥박을 주파수 대역별로 분해한다.

상기 비교/판단부(43)는 HRV 신호에 대하여 파워 스펙트럼 분석(power spectrum analysis)을 수행하여 주파수 성분별 신호를 추출하는 것이 바람직하다. 파워 스펙트럼 분석은 조화분석(harmonic analysis)의 형태를 자기상관 함수(auto-correlation function)에 적용시킨 분석방법으로, 이에 대한 이론은 일반적인 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

추출된 HRV 신호에 대하여 파워 스펙트럼 분석을 수행하면, 분석된 신호는 주파수 대역에 따라 0.05Hz 미만의 저주파(L/F) 성분과, 0.05~0.15Hz 사이의 중주파(M/F) 성분 및 0.15Hz 이상의 고주파(H/F) 성분으로 구분될 수 있다.

저주파(L/F) 성분은 체온조절과 관계된 성분이며, 중주파(M/F) 성분은 교감신경과 관련된 성분이고, 고주파(H/F) 성분은 부교감 신경과 관련된 성분이다.

따라서, 상기 감지유닛(10)에서 측정된 맥박이 점차 감소하면서, 상기 비교/판단부(43)에서 분석된 HRV 신호에서 고주파(H/F) 성분이 증가하면, 상기 비교/판단부(43)는 운전자가 졸음에 빠지고 있는 상황으로 판단하여, 상기 경고유닛(30)을 통해, 운전자에게 졸음운전을 경고한다.

이상에서는, 자동차에 본 발명에 의한 운전자 졸음 방지장치를 적용한 것을 일예로 하여 설명하였으나, 이를 한정하는 것은 아니며, 비행기, 열차 등 운전자를 필요로 하는 모든 종류의 이동수단에 적용되는 것이 가능하다.

이상, 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며 한정의 의미로 이해되어서는 안될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구항의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.

자동차, 비행기, 기차 등 사람이 운전자로 탑승하는 모든 종류의 이동장치에 적용 가능하다.

도 1은 본 발명에 의한 운전자 졸음 방지장치의 제어 블록도,

도 2는 본 발명에 의한 운전자 졸음 방지장치의 개략적인 구성도를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10; 감지유닛 20; 외부인터페이스

30; 경고장치 31; 스피커유닛

32; 디스플레이유닛 40; 제어부

41; A/D 변환부 42; 신호처리부

43; 비교/판단부

Claims

운전자의 맥박을 측정하는 감지유닛;

상기 감지유닛을 통해 측정된 아날로그 맥박 신호를 디지털로 변환하는 A/D 변환기;

상기 A/D 변환기에서 변환된 디지털 맥박 신호를 주파수 분석하는 신호 분석기;

상기 신호 분석기에서 주파수 분석된 신호를 저주파 성분(L/F)과 중주파 성분(M/F) 및 고주파 성분(H/F)으로 분해하고, 상기 감지유닛을 통해 입력된 신호에서 고주파 성분(H/F)이 증가할 경우, 운전자가 졸음상태라고 판단하는 제어부; 및

상기 제어부에서 운전자가 졸음상태라고 판단되었을 경우, 이를 운전자에게 경고하는 경보장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자 졸음 방지장치.
제 1 항에 있어서, 상기 감지유닛은,

시계형 심전도 측정장치인 것을 특징으로 하는 운전자 졸음 방지장치.
제 1 항에 있어서, 상기 경보장치는,

운전자에게 음성으로 경고 메시지를 출력하는 스피커 유닛인 것을 특징으로 하는 운전자 졸음 방지장치.
제 3 항에 있어서, 상기 경보장치는,

계기판에 시각적으로 졸음운전을 경고하는 디스플레이 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운전자 졸음 방지장치.
제 1 항에 있어서,

상기 저주파 성분은 0.05Hz 미만의 대역으로, 체온 조절과 관계된 성분을 의미하고,

상기 중주파 성분은 0.05~0.15Hz 대역으로, 교감신경과 관련된 심장박동의 변동을 나타내며,

상기 고주파 성분은 0.15Hz 이상의 대역으로, 부교감 신경이 작용하는 대역을 의미하는 것을 특징으로 하는 운전자 졸음 방지장치.