KR102020630B1

KR102020630B1 - 차량용 근접 장애물 감지 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR102020630B1
Application number: KR1020120078774A
Authority: KR
Inventors: 조영섭
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2019-11-04
Anticipated expiration: 2032-07-19
Also published as: CN103576135B; CN103576135A; KR20140012303A

Abstract

차량용 근접 장애물 감지 장치 및 그 방법이 개시된다. 이 장치 및 방법은 장애물 감지용 초음파 센서의 초음파 신호 송출시 발생하는 진동 여진 시간을 측정하고, 측정된 여진 시간이 여진 발생 가능 시간 이내일 경우 메모리에 저장하며, 저장된 여진 시간 종료 시점부터 장애물 존재 여부를 감지함으로써, 장애물 감지 장치의 근접 장애물 감지 성능을 향상되어 실제로 근접에 있는 장애물임에도 불구하고 멀리 있는 장애물로 인식되는 오류를 방지하여 결과적으로 차량 사고의 위험을 미연에 방지한다.

Description

차량용 근접 장애물 감지 장치 및 그 방법{Device for detection of vehicle proximity obstacle and methed thereof}

본 발명은 초음파 센서를 이용한 차량용 장애물 감지 기술에 관한 것으로, 특히 차량에 근접한 장애물을 감지하는 기술에 관한 것이다.

최근 들어, 차량 범퍼에는 차량의 후진 또는 주차 시 장애물 또는 사람과의 충돌에 의한 안전사고를 예방하기 위해 차량용 장애물 감지 장치가 구비된다. 이 장애물 감지 장치는 차량 주변의 장애물 존재 여부를 감지하여 이를 경보음 또는 표시등으로 운전자에게 알린다. 장애물 감지 장치에는 주로 초음파 센서가 이용된다. 장애물 감지 장치는 초음파 센서를 통해 초음파를 송출하고, 장애물에 반사되는 초음파 신호를 수신하여 차량의 후방에 존재하는 장애물의 접근 방향 및 접근 거리를 판단한다. 장애물이 일정 거리 이내에 접근하면 장애물 감지 장치는 운전자에게 장애물의 존재 정보를 제공하여 각종 접촉사고 등의 안전사고를 예방한다.

한편, 초음파 송출시 초음파 센서의 물리적인 진동으로 인해 도 1에 도시된 바와 같이 ⓐ 시간 구간 동안 여진 파형이 발생하게 된다. 여기서 ⓐ 시간 구간을 여진 시간이라 하며, 통상 링타임(ring-time)이라 부른다. 그런데 ring-time은 항상 동일하지 않으므로 어느 정도의 가변 시간(α)을 고려해야 하며, 이 가변 시간을 포함한 ⓑ 시간 구간(ⓐ+α)을 ring-time+라 한다. 보통 ring-time+에서 고려되는 α는 200us 정도이다. 이 ring-time+ 이후부터 실제 장애물 감지가 수행된다. 도 1에서 노란색 파형은 초음파 발생을 위해 마이컴에서 센서셀로 보내는 송신(Tx) 신호이고, 초록색 파형은 초음파 발생시 검출되는 초음파 신호를 나타내며, 붉은색 파형은 장애물 감지 여부 판단을 위한 기준 신호이다. 검출되는 초음파 신호(초록색 파형) 레벨이 기준 신호(붉은색 파형) 레벨보다 높으면 장애물이 감지되는 것으로 판단한다.

일반적으로 초음파를 발생시켜 장애물을 감지할 경우, 도 2와 같은 파형을 볼 수 있다. 그러나 근접 거리의 장애물을 감지할 경우, 도 3과 같은 파형이 나타날 수 있다. 이 파형 그래프는 ① 구간인 ring-time+ 내에서 ring-time 신호와 장애물에 반사된 신호가 겹쳐서 검출된 것이다. 이 파형 그래프에서 실제로 장애물로 인식되는 부분은 ② 구간의 신호이며, 감지되는 장애물의 거리는 실제 장애물의 위치보다 대략 2배 정도 멀리 떨어져 있는 위치가 된다. 이러한 현상이 벌어지는 이유는 근접한 장애물로 초음파를 송출하면 1회만의 반사가 일어나는 것이 아니라 2회 반사가 일어나게 되는데, 이때의 2회 반사 신호가 ring-time+ 이후의 측정 영역에서 검출되어 실제 장애물의 위치인 것처럼 인식되는 것이다. 한편, 차량과 장애물의 거리가 도 3의 경우보다도 더 가까운 경우에는 도 4와 같이 2회 반사 신호 또한 ring-time+ 구간 내에서 ring-time와 겹쳐 검출됨으로써, 장애물을 전혀 감지하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이 근접에 위치한 장애물에 대한 감지 성능을 개선할 수 있는 기술적 방안을 제공함을 목적으로 한다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 차량용 근접 장애물 감지 장치는 장애물 감지를 위해 초음파 신호를 송수신하는 초음파 센서, 및 상기 초음파 신호 송출시 발생하는 진동 여진 시간을 측정하고, 상기 측정된 여진 시간이 기설정된 여진 발생 가능 시간 이내일 경우, 상기 측정된 여진 시간을 메모리에 저장하며, 상기 메모리에 상기 측정된 여진 시간을 저장한 이후에 상기 초음파 센서의 초음파 신호 송수신을 통해 장애물 존재 여부를 감지시, 상기 저장된 여진 시간이 종료된 시점부터 장애물 존재 여부를 감지하는 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 제어부는 상기 저장된 여진 시간이 종료된 시점부터 소정 시간 이내에 장애물 감지를 위한 기준 신호 레벨 이상의 신호가 검출되면 근접 장애물이 존재하는 것으로 판단하여 경보음을 출력한다.

한편, 전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 차량용 근접 장애물 감지 방법은 장애물 감지용 초음파 센서의 초음파 신호 송출시 발생하는 진동의 여진 시간을 측정하는 단계, 상기 측정된 여진 시간이 기설정된 여진 발생 가능 시간 이내일 경우, 상기 측정된 여진 시간을 메모리에 저장하는 단계, 상기 메모리에 상기 측정된 여진 시간을 저장한 이후에 상기 초음파 센서의 초음파 신호 송수신을 통해 장애물 존재 여부를 감지하되, 상기 저장된 여진 시간이 종료된 시점부터 장애물 존재 여부를 감지하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 장애물 존재 여부를 감지하는 단계는 상기 저장된 여진 시간이 종료된 시점부터 소정 시간 동안 장애물 감지를 위한 기준 신호 레벨 이상의 신호가 검출되는지 확인하는 단계, 및 상기 확인 결과 기준 레벨 이상의 신호가 검출되면 장애물이 존재하는 것으로 판단하여 경보음을 출력하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 차량에 근접한 장애물을 효과적으로 감지함으로써, 사고의 위험을 미연에 방지하고, 운전자에게 보다 나은 안전함, 안정감 등을 줄 수 있다. 또한, 실제로 근접에 있는 장애물임에도 불구하고 멀리 있는 장애물로 인식될 수도 있는 문제점을 사전 제거할 수 있는 효과를 창출한다.

도 1은 종래의 장애물 감지 장치에서 초음파 송출 시 파형 예시도.
도 2는 종래 초음파를 발생시켜 장애물를 감지하게 될 경우의 파형 예시도.
도 3은 장애물 감지 가능 최단 거리보다 더 근접한 장애물을 감지하게 될 경우 파형 예시도.
도 4는 도 3의 경우보다 더 가까운 매우 근접한 장애물을 감지하게 될 경우 파형 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 근접 장애물 감지 장치 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 근접 장애물 감지 장치의 ring-time 측정 방법 흐름도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 근접 장애물 감지 방법 흐름도.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 근접 장애물 감지 장치 블록도이다.

도시된 바와 같이, 근접 장애물 감지 장치는 초음파 센서(100), 메모리(200), 제어부(300)를 포함한다. 초음파 센서(100)는 차량 주변의 장애물을 감지하기 위한 센서로서, 차량 외부 소정 위치(예를 들어, 범퍼)에 장착될 수 있다. 메모리(200)는 데이터 저장을 위한 저장 수단으로서, 플래시 메모리일 수 있다. 이 메모리(200)에는 후술하는 바에 따라 측정된 ring-time 값이 저장된다. 제어부(300)는 근접 장애물 감지 장치 전반을 제어하기 위한 프로세서이다. 일 예로, 초음파 센서(100)와 제어부(300)는 단일의 모듈로 구현될 수 있다. 다른 예로, 초음파 센서(100)와 제어부(300)는 물리적으로 이격되어 있으며, 차량 네트워크를 통해 연결되게 구현될 수도 있다.

이하, 근접 장애물 감지 장치의 동작 실시예에 대해 설명한다. 근접 장애물 감지 장치는 최초 동작시 우선 ring-time을 측정한다. 즉, 시스템이 ON 되면, 제어부(300)는 먼저 초음파 센서(100)로 하여금 초음파를 송출하게 하고, 그에 따라 발생하는 초음파 센서(100)의 진동에 따른 ring-time을 측정하는 것이다. ring-time을 먼저 측정하는 이유는 장애물 감지를 위한 기준 시간을 잡기 위함이다. 실제로 기준 시간은 가변 시간(α)을 고려한 ring-time+로 정하게 되는데, 이는 근접거리 경보를 어디까지로 정하느냐에 따라 Max 값이 달라질 수 있다. 근접 경보영역을 25cm까지라고 할 때 ring-time+의 값은 최대 1.4ms로 잡을 수 있다. 따라서 제어부(300)가 ring-time을 측정했는데 1.4ms보다 큰 신호가 측정이 되었을 시, 근접에 장애물가 있다라고 판단을 하고 근접 장애물 경보를 만들어주게 된다. 이후, 제어부(300)는 정상적인 ring-time이 측정될 때까지 매번 ring-time을 측정하게 된다. 측정된 ring-time이 1.4ms보다 작을 경우, 제어부(300)는 측정된 ring-time을 메모리(200)에 저장한다. 이후 시스템이 다시 OFF되고 난 후에 ON 될 때까지 더 이상 ring-time은 측정되지 않는다.

ring-time을 저장하고 난 후에 장애물 감지시, 제어부(300)는 ring-time+가 아닌 메모리(200)에 저장된 ring-time의 종료 시점부터 신호 레벨을 검출하여 장애물을 감지한다. 일 실시예에 있어서, 제어부(300)는 ring-time 종료 시점부터 소정 시간 동안 신호 레벨을 검출하여 근접 장애물 존재 여부를 판단한다. 여기서 소정 시간 동안이라 함은 ring-time 종료 시점부터 ring-time+의 종료 시점까지의 시간 구간일 수 있다. ring-time 종료 시점부터 소정 시간 동안 장애물이 감지되면, 제어부(300)는 근접 장애물 경보를 수행한다. 장애물이 감지되지 않으면, 제어부(300)는 기존과 동일하게 ring-time+ 이후에도 장애물 감지를 수행한다. 이에 따라 기존에 감지하지 못했던 근접 장애물에 대한 감지가 가능해진다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 근접 장애물 감지 장치의 ring-time 측정 방법 흐름도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 근접 장애물 감지 방법 흐름도이다.

제어부(300)는 최초 동작시 우선 ring-time을 측정한다(S610), 즉, 시스템이 ON 되면, 제어부(300)는 먼저 초음파 센서(100)로 하여금 초음파를 송출하게 하고, 그에 따라 발생하는 초음파 센서(100)의 진동에 따른 ring-time을 측정하는 것이다. ring-time을 먼저 측정하는 이유는 장애물 감지를 위한 기준 시간을 잡기 위함이다. 실제로 기준 시간은 가변 시간(α)을 고려한 ring-time+로 정하게 되는데, 이는 근접거리 경보를 어디까지로 정하느냐에 따라 Max 값이 달라질 수 있다. 근접 경보영역을 25cm까지라고 할 때 ring-time+의 값은 최대 1.4ms로 잡을 수 있다. 따라서 제어부(300)가 ring-time을 측정했는데 1.4ms보다 큰 신호가 측정이 되었을 시는 근접에 장애물가 있다라고 판단을 하고 근접 장애물 경보를 만들어주게 된다(S620)(S630). 이후, 제어부(300)는 정상적인 ring-time이 측정될 때까지 매번 ring-time을 측정하게 된다. 측정된 ring-time이 1.4ms보다 작은 경우, 제어부(300)는 측정된 ring-time을 메모리(200)에 저장한다(S640). 이후 시스템이 다시 OFF되고 난 후에 ON 될 때까지 더 이상 ring-time은 측정되지 않는다.

ring-time을 저장하고 난 후에 장애물 감지시, 제어부(300)는 ring-time+가 아닌 메모리(200)에 저장된 ring-time 종료 시점부터 소정 시간 동안 신호 레벨을 검출한다(S710). 일 실시예에 있어서, 제어부(300)는 ring-time 종료 시점부터 100us 동안 검출된 신호 레벨과 기준 신호 레벨을 비교하여 근접 장애물 존재 여부를 판단한다(S720). 비교 결과 100us 동안 연속해서 기준 신호 레벨 이상의 신호가 검출될 경우, 제어부(300)는 근접에 장애물가 있다라고 판단을 하고 근접 장애물 경보를 만들어주게 된다(S730). 비교 결과 연속해서 기준 신호 레벨 이상의 신호가 검출되지 않을 경우, 제어부(300)는 기존과 동일하게 ring-time+ 이후에도 장애물 감지를 수행한다(S740). 이에 따라 기존에 감지하지 못했던 근접 장애물에 대한 감지가 가능해진다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 초음파 센서 200 : 메모리
300 : 제어부

Claims

장애물 감지를 위해 초음파 신호를 송수신하는 초음파 센서; 및
상기 초음파 신호 송출시 발생하는 진동 여진 시간을 측정하되, 소정의 진동 여진 시간 동안 신호의 크기 측정 시, 전체 진동 여진 시간 동안 소정의 값보다 큰 신호가 측정되었을 시에 장애물이 있다라고 판단하여 근접 장애물 경보를 만들고, 상기 측정된 여진 시간이 기설정된 여진 발생 가능 시간 이내일 경우, 상기 측정된 여진 시간을 메모리에 저장하며, 상기 메모리에 상기 측정된 여진 시간을 저장한 이후에 상기 초음파 센서의 초음파 신호 송수신을 통해 장애물 존재 여부를 감지시, 상기 저장된 여진 시간이 종료된 시점부터 장애물 존재 여부를 감지하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 근접 장애물 감지 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 저장된 여진 시간이 종료된 시점부터 소정 시간 이내에 장애물 감지를 위한 기준 신호 레벨 이상의 신호가 검출되면 근접 장애물이 존재하는 것으로 판단하여 경보음을 출력하는 것을 특징으로 하는 차량용 근접 장애물 감지 장치.
장애물 감지용 초음파 센서의 초음파 신호 송출시 발생하는 진동의 여진 시간을 측정하는 단계;
소정의 진동 여진 시간 동안 신호의 크기 측정 시, 전체 진동 여진 시간 동안 소정의 값보다 큰 신호가 측정되었을 시에 장애물이 있다라고 판단하여 근접 장애물 경보를 만드는 단계;
상기 측정된 여진 시간이 기설정된 여진 발생 가능 시간 이내일 경우, 상기 측정된 여진 시간을 메모리에 저장하는 단계;
상기 메모리에 상기 측정된 여진 시간을 저장한 이후에 상기 초음파 센서의 초음파 신호 송수신을 통해 장애물 존재 여부를 감지하되, 상기 저장된 여진 시간이 종료된 시점부터 장애물 존재 여부를 감지하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 근접 장애물 감지 방법.
제3항에 있어서, 상기 장애물 존재 여부를 감지하는 단계는 :
상기 저장된 여진 시간이 종료된 시점부터 소정 시간 동안 장애물 감지를 위한 기준 신호 레벨 이상의 신호가 검출되는지 확인하는 단계; 및
상기 확인 결과 기준 레벨 이상의 신호가 검출되면 장애물이 존재하는 것으로 판단하여 경보음을 출력하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 근접 장애물 감지 방법.