KR20210015038A - 빅데이터 분석을 이용한 차량 노면소음 감소장치 - Google Patents

빅데이터 분석을 이용한 차량 노면소음 감소장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 차량 노면소음 감소장치는 차량의 노면소음을 획득하는 마이크; 음향신호를 출력하는 스피커; 상기 차량의 위치를 획득하는 위치정보 획득부; 노면정보 제공서버로부터, 상기 차량과 종류와 장착타이어의 종류가 같은 복수의 차량에 의하여 상기 차량의 위치에서 획득된 노면소음 모집단을 분석하여 획득된, 분석 노면정보를 수신하는 통신부; 및 상기 수신된 분석 노면정보를 고려하여 상기 획득된 노면소음을 감소시키기 위한 대응 음향신호를 발생하도록 상기 스피커를 제어하여 제어부를 포함할 수 있다.

Description

빅데이터 분석을 이용한 차량 노면소음 감소장치{apparatus for reducing noise induced under a car using big data analysis}
본 발명은 노면소음 감소장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 빅데이터 분석을 통하여 획득된 노면소음 관련 정보를 이용하여 차량의 노면소음을 효과적으로 감소시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.
차량 주행 중에는 공기 저항에 따른 풍절음, 타이어의 회전에 따라 타이어와 지면의 마찰로 인하여 발생하는 노면소음 등이 발생한다. 노면소음은 노면과 타이어의 접촉에 의하여 다양한 주파수 대역의 소음이 발생하는데, 그 중에는 타이어에 형성된 트레드 패턴배열에 트레드가 노면과 접촉할 때 발생하는 일정 주파수 대역의 패턴 노이즈(pattern noise), 트레드가 노면과 접촉할 때 노면을 두드리면서 발생하는 저주파 대역의 소음인 스켈치(squelch) 및 타이어와 노면 간의 슬립에 의하여 발생하는 스퀼(squeal) 등이 포함될 수 있다.
노면소음을 감소시키기 위해 종래에는 노면소음이 발생하는 부분과 인접한 차체에 흡음제, 방진제를 구비하여 노면소음이 차량의 내부로 유입되는 것을 차단하게 된다. 예를 들어, 종래의 노면소음을 감소시키기 위해 차체 하부를 언더코팅하거나 또는 휠가드에 흡음제를 설치함으로써 노면소음을 감소시켰다.
그러나, 이와 같은 차체 하부를 언더코팅하거나 휠가드에 흡음제를 설치하는 것은 노면 상태에 따라 발생되는 노면소음에 능동적으로 대응하지 못하므로 일정 성능 이상의 소음 저감 효과를 기대할 수 없어, 차량 탑승자는 노면소음으로 인한 스트레스로부터 벗어나기가 어렵다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 빅데이터 분석을 통하여 획득된 노면소음 관련 정보를 이용하여 차량의 노면소음을 능동적으로 감소시킬 수 있는 빅데이터 기반의 차량 노면소음 감소장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 빅데이터 분석을 이용한 차량 노면소음 감소장치는, 차량의 노면소음을 획득하는 마이크; 음향신호를 출력하는 스피커; 상기 차량의 위치를 획득하는 위치정보 획득부; 노면정보 제공서버로부터, 상기 차량과 종류와 장착타이어의 종류가 같은 복수의 차량에 의하여 상기 차량의 위치에서 획득된 노면소음 모집단을 분석하여 획득된, 분석 노면정보를 수신하는 통신부; 및 상기 수신된 분석 노면정보를 고려하여 상기 획득된 노면소음을 감소시키기 위한 대응 음향신호를 발생하도록 상기 스피커를 제어하여 제어부를 포함할 수 있다.
상기 분석 노면정보는, 상기 노면소음 모집단에 대한 주파수 분석을 통하여, 복수의 주파수 대역 각각에서 평균진폭이 가장 큰 주파수들인 대표 음향주파수 그룹을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는, 상기 획득된 노면소음에서 상기 대표 음향주파수 그룹에 대응되는 대표 음향주파수별 신호를 추출하고, 상기 추출된 대표 음향주파수별 신호와 위상이 반대인 복수의 음향신호들을 포함하는 상기 대응 음향신호를 발생하도록 상기 스피커를 제어할 수 있다.
상기 복수의 음향신호들의 진폭은, 상기 추출된 대표 음향주파수별 신호의 진폭에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다.
상기 제어부는, 상기 차량의 속도를 상기 통신부를 통하여 상기 노면정보 제공서버로 전달할 수 있다. 이때, 상기 노면정보 제공서버로부터 수신되는 상기 분석 노면정보의 내용은, 상기 차량의 상기 차량의 속도에 따라 가변된다.
상기 분석 노면정보는, 상기 획득된 차량의 위치의 날씨 및 상기 차량의 운행 시점에 따라 가변될 수 있다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 차량 노면소음 감소장치는 차량에 장착되어 노면소음과 반대위상의 대응 음향신호를 발생하고 운행 중에 발생하는 진동과 반대위상의 대응 진동을 발생함으로써 노면소음과 운행진동을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 노면소음 감소 시스템(10)의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량 노면소음 감소장치(100)의 개략적인 블락도이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량 노면소음 감소장치(100)의 구동방법의 일예를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 3의 구동방법에서 수행되는 노면소음 모집단에 대한 분석의 예를 나타내는 개념도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상 또는 기능상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 노면소음 감소 시스템(10)의 구성도이다. 도 2는 본 발명에 따른 차량 노면소음 감소장치(100)의 개략적인 블락도이다.
상기 노면소음 감소 시스템(10)은 노면정보 제공차량(20), 노면정보 제공서버(30), 및 차량 노면소음 감소장치(100)를 탑재하여 노면(50)을 주행하는 차량(40)을 포함한다. 상기 노면정보 제공차량(20)은 상기 차량(40)과 종류가 같은 것이 바람직하다. 그리고 상기 노면정보 제공차량(20)은 상기 차량(40)과 장착타이어의 종류도 같은 것이 바람직하다. 왜냐하면, 노면소음에 가장 큰 영향을 미치는 차량부품은 타이어이기 때문이다.
상기 노면정보 제공서버(30)는 상기 노면정보 제공차량(20)으로부터 수신되는 빅데이터인 노면소음 모집단을 분석하여 분석 노면정보를 저장하고, 이를 상기 차량 노면소음 감소장치(100)로 제공한다. 상기 분석 노면정보에는 상기 노면소음 모집단에 대한 주파수 분석결과 획득되는, 복수의 주파수 대역 각각에서 평균진폭이 가장 큰 주파수들의 집합인 대표 음향주파수 그룹을 포함할 수 있다.
상기 분석 노면정보는 상기 노면정보 제공차량(20)의 속도기반으로 분류되어 저장될 수 있다. 상기 노면정보 제공차량(20)에서 획득되는 노면소음은 상기 노면정보 제공차량(20)의 속도에 따라 크게 달라질 수 있기 때문이다. 상기 분석 노면정보는 상기 노면정보 제공차량(20) 주행시점의 날씨나 주행시간에 따라 분류되어 저장될 수 있다. 상기 노면정보 제공차량(20)이 획득하는 노면소음은 눈 오는 날, 비오는 날, 맑은 날이냐에 다라 달라질 수 있고, 아침이냐 저녁이냐에 따라 달라질 수 있기 때문이다.
상기 차량(40)에 장착된 차량 노면소음 감소장치(100)는 상기 노면정보 제공서버(30)로부터 상기 분석 노면정보를 수신하고, 노면소음을 감소시키기 위한 대응 음향신호를 발생할 수 있다.
상기 차량 노면소음 감소장치(100)는 제어부(110), 마이크(120), 스피커(130), 진동센서(140), 진동발생부(150), 메모리(160), 통신부(170), 위치정보 획득부(180) 및 전원부(190)를 포함할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 상기 차량 노면소음 감소장치(100)의 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 상기 차량 노면소음 감소장치(100)는 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하 각 구성요소들에 대해서 보다 상세히 살펴본다.
상기 제어부(110)는 상기 차량 노면소음 감소장치(100)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 상기 마이크(120)는 상기 차량(40)의 노면소음을 획득할 수 있다. 상기 스피커(130)는 음향신호를 출력할 수 있다. 상기 제어부(110)는 상기 획득된 노면소음과 반대위상의 대응 음향신호를 발생하도록 상기 스피커(130)를 제어할 수 있다.
상기 진동센서(140)는 상기 차량(40)의 진동을 감지할 수 있다. 상기 진동발생부(150)는 진동을 발생할 수 있다. 상기 제어부(110)는 상기 진동센서(140)에 의하여 감지되는 상기 진동과 반대위상의 대응 진동을 발생하도록 상기 진동발생부(150)를 제어하여 상기 차량(40)의 진동을 감소시킬 수 있다.
상기 메모리(160)에는 상기 차량 노면소음 감소장치(100)의 구동에 필요한 소프트웨어나 데이터가 저장될 수 있고, 상기 차량 노면소음 감소장치(100)의 동작 과정에서 발생하는 각종 정보나 데이터가 저장될 수도 있다. 상기 통신부(170)는 상기 노면정보 제공서버(30)와 무선통신을 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 통신부(170)는 상기 노면정보 제공서버(30)를 통하여 상기 분석 노면정보를 수신할 수 있다.
상기 위치정보 획득부(180)는 상기 차량(40)의 위치정보를 획득할 수 있다. 상기 위치정보 획득부(180)는 자체적으로 상기 차량(40)의 위치정보를 획득할 수도 있고, 상기 차량(40) 또는 스마트폰과 같은 다른 디바이스로부터 상기 차량(40)의 위치정보를 수신할 수도 있다.
상기 전원부(190)는 상기 차량 노면소음 감소장치(100)에 전원을 공급한다. 여기서 전원은 상기 전원부(190)에 포함된 배터리로부터 공급될 수도 있고, 상기 차량(40)의 배터리로부터 직접 공급될 수도 있고, 상기 차량(40)의 시거잭이나 USB 포트 등으로부터 공급될 수도 있으나, 본 발명의 범위가 이로 한정되는 것은 아니다.
이와 같이, 본 발명에 따른 차량 노면소음 감소장치(100)는 상기 차량(40)에장착되어 노면소음과 반대위상의 음향신호를 발생하고 상기 차량(40)의 진동과 반대위상의 진동을 발생함으로써, 상기 차량(40)의 노면소음과 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 차량 노면소음 감소장치(100)의 구동방법의 일예를 나타내는 흐름도이다. 도 4는 도 3의 구동방법에서 수행되는 노면소음 모집단에 대한 분석의 예를 나타내는 개념도이다. 이하 필요한 도면들을 참조하여 상기 구동방법을 설명한다.
먼저, 노면정보 제공서버(30)는 복수의 노면정보 제공차량(20)으로부터 노면소음을 획득하고, 이를 모집단으로 한 분석을 수행하여 분석 노면정보를 획득하여 저장한다(S100). 상기 분석 노면정보가 상기 노면정보 제공서버(30)에 저장되어 있는 상태에서 상기 차량(40)은 위치정보 및 노면소음을 획득한다(S110).
그런 다음, 상기 차량 노면소음 감소장치(100)는 통신부(170)를 통하여 상기 노면정보 제공서버(30)로부터 상기 차량(40)의 위치에 대응되는 분석 노면정보를 수신한다(S120). 그리고 상기 수신된 분석 노면정보에 기초하여 상기 획득된 노면소음을 감소시키기 위한 대응 음향신호를 발생한다(S130).
이하, 상기 차량 노면소음 감소장치(100)에서 상기 분석 노면정보에 기초하여 노면소음을 감소시키는 구체적인 예들을 살펴본다.
먼저, 대표 음향주파수 개념에 따른 노면소음 감소방법을 살펴본다.
상기 분석 노면정보에는 상기 노면정보 제공차량(20)에서 획득된 노면소음 모집단에 대한 주파수 분석을 통하여 획득된, 복수의 주파수 대역 각각에서 평균진폭이 가장 큰 주파수들의 집합인 대표 음향주파수 그룹을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 노면정보 제공차량(20)으로부터 노면소음 모집단이 획득되면, 상기 노면정보 제공서버(30)는 이들 각각에 대한 주파수 분석을 수행하고, 일정 주파수 대역에서 평균 진폭이 큰 주파수들의 그룹인 대표 음향주파수 그룹(F_R1, F_R2 및 F_R3)을 결정할 수 있다.
상기 대표 음향주파수 그룹을 포함하는 분석 노면정보가 상기 노면정보 제공서버(30)로부터 수신되면, 상기 차량 노면소음 감소장치(100)는 마이크(120)를 통하여 획득되는 노면소음에서 상기 대표 음향주파수 그룹에 대응되는 대표 음향주파수별 신호를 추출하고, 상기 추출된 대표 음향주파수별 신호와 위상이 반대인 복수의 음향신호들을 포함하는 음향신호를 발생하도록 스피커(130)를 제어할 수 있다.
이때, 상기 복수의 음향신호들의 진폭은 상기 획득된 노면소음으로부터 추출된 대표 음향주파수별 신호의 진폭에 기초하여 결정될 수 있다. 이는 실제로 획득되는 노면소음의 크기를 반영함으로써 보다 정확한 노면소음 감소기능을 수행하기 위함이다.
이와 같이, 대표 음향주파수 그룹을 이용한 노면소음 감소방법은 빅데이터 분석을 통하여 미리 노면정보 제공서버(30)에 저장되어 있으며 노면소음에서 큰 비중을 차지하는 대표 음향주파수 그룹에 대해서만 대응 음향신호를 발생시킴으로써 높은 실시간성을 구현할 수 있다.
다음으로 상기 차량(40)의 속도를 고려한 노면소음 감소방법을 살펴본다.
상기 차량 노면소음 감소장치(100)는 상기 차량(40)의 속도정보를 상기 노면정보 제공서버(30)로 전송한다. 상기 노면정보 제공서버(30)는 속도에 따라 분류/저장되어 있는 분석 노면정보에서 상기 차량(40)의 속도에 대응되는 정보를 선택하여 상기 차량(40)으로 제공한다. 그러면, 상기 차량 노면소음 감소장치(100)는 상기 차량(40)의 속도를 고려한 노면소음 감소 기능을 수행할 수 있다. 차량의 노면소음은 차량의 속도에 따라 크게 달라질 수 있기 때문이다.
마지막으로 주변환경을 고려한 노면소음 감소방법을 살펴본다.
상기 노면정보 제공서버(30)에는 상기 노면정보 제공차량(20)으로부터 수신된 노면소음 모집단을 분석하여, 이를 날씨별, 차량 운행시간을 기준으로 분류하여 저장할 수 있다. 그러면, 상기 차량 노면소음 감소장치(100)는 이를 수신하여 상기 차량(40)의 위치의 날씨 및 상기 차량의 운행 시간을 고려하여 보다 정밀도가 높은 노면소음 감소기능을 수행할 수 있다. 차량의 노면소음은 눈 오는 날, 비 오는 날, 맑은 날이냐에 다라 달라질 수 있고, 아침이냐 저녁이냐에 따라 달라질 수 있기 때문이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 노면소음 감소 시스템 20: 노면정보 제공 차량
30: 노면정보 제공서버 40: 차량
50: 노면 100: 차량 노면소음 감소장치
110: 제어부 120: 마이크
130: 스피커 140: 진동센서
150: 진동발생부 160: 메모리
170: 통신부 180: 위치정보 획득부
190: 전원부

Claims (5)

  1. 차량의 노면소음을 획득하는 마이크;
    음향신호를 출력하는 스피커; 및
    상기 차량의 위치를 획득하는 위치정보 획득부;
    노면정보 제공서버로부터, 상기 차량과 종류와 장착타이어의 종류가 같은 복수의 차량에 의하여 상기 차량의 위치에서 획득된 노면소음 모집단을 분석하여 획득된, 분석 노면정보를 수신하는 통신부; 및
    상기 수신된 분석 노면정보를 고려하여 상기 획득된 노면소음을 감소시키기 위한 대응 음향신호를 발생하도록 상기 스피커를 제어하여 제어부를 포함하는, 빅데이터 분석을 이용한 차량 노면소음 감소장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 분석 노면정보는,
    상기 노면소음 모집단에 대한 주파수 분석을 통하여, 복수의 주파수 대역 각각에서 평균진폭이 가장 큰 주파수들인 대표 음향주파수 그룹을 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 획득된 노면소음에서 상기 대표 음향주파수 그룹에 대응되는 대표 음향주파수별 신호를 추출하고, 상기 추출된 대표 음향주파수별 신호와 위상이 반대인 복수의 음향신호들을 포함하는 상기 대응 음향신호를 발생하도록 상기 스피커를 제어하는 것을 특징으로 하는, 빅데이터 분석을 이용한 차량 노면소음 감소장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 음향신호들의 진폭은,
    상기 추출된 대표 음향주파수별 신호의 진폭에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 빅데이터 분석을 이용한 차량 노면소음 감소장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 차량의 속도를 상기 통신부를 통하여 상기 노면정보 제공서버로 전달하고,
    상기 노면정보 제공서버로부터 수신되는 상기 분석 노면정보의 내용은,
    상기 차량의 상기 차량의 속도에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는, 빅데이터 분석을 이용한 차량 노면소음 감소장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 분석 노면정보는,
    상기 획득된 차량의 위치의 날씨 및 상기 차량의 운행시간에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는, 빅데이터 분석을 이용한 차량 노면소음 감소장치.
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