KR910001149B1

KR910001149B1 - 차량 충돌 경보장치

Info

Publication number: KR910001149B1
Application number: KR1019860003144A
Authority: KR
Inventors: 박홍철
Original assignee: 주식회사 금성사; 구자학
Priority date: 1986-04-23
Filing date: 1986-04-23
Publication date: 1991-02-25
Also published as: KR870010470A

Abstract

내용 없음.

Description

차량 충돌 경보장치

제1도는 본발명 장치의 회로도.

제2a도의 제1도중 속도측정용 펄스 발생기의 상세회로도, (b)는 앞 차와의 거리의 측정을 설명하기 위한 도면.

제3a - i도는 제1도중 각 회로부분에 대한 신호 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 펄스 발생기 2 : IOKHZ 발진기

3-5, 13, 20 : 계수기 6, 7, 11, 12 : 체배기

8 : 속도 표시기 10, 24 : 디지털 아날로그변환기

14 : 50KHZ 초음파 발진기 19 : 플립플롭

21 : 변이 레지스터 22 : 멀티 플렉서.

본 발명은 차량의 충돌을 방지하기 위한 경보장치에 관한 것으로서 특히, 앞 차와의 거리가 자체 진행 속도에 비교하여 짧은 경우 경고음을 발생하는 차량충돌 경보장치에 관한 것이다. 종래에는 차량과 차량사이의 안전거리를 운전자의 감각으로서만 유지하도록 되어있어 고속도로와 같이 높은 속도를 장시간 유지하는 경우에는 운전자가 속도 감각을 잃게되어 충돌사고의 위험이 매우 높은 것이다. 특히, 운전자가 운전에 집중하지 못하고 다른 신경을 쓰는 경우에는 운전제동 감각을 잃게되어 충돌사고 위험율이 매우 높다. 또한 종래에는 차량운행 속도가 시속 80km/h 이상이 되면 운전자에게 일률적으로 경보음을 발생하도록 된 것이 있으나 실제로 충돌사고는 주행속도에 상관없이 발생할 우려가 있는 것이므로 충돌사고 예방에 도움이 되지 않는 단점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 단점을 해결하도록 자체 진행속도에 앞 차와의 안전 거리가 유지되지 않으면 운전자에게 충돌위험 경보를 3단계로 알려 주도록하여 운전자의 주의를 일깨워 주므로서, 충돌사고를 미연에 방지할 수 있도록한 차량 충돌 경보장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 제1도를 참조하면 본 발명 장치는 펄스발생기(1), 10KHZ발진기(2), 계수기(3-5), 체배기(6, 7)및 속도표시기(8)로 구성된 자체 속도측정기(a)와 ; ROM(9), 디지털 아날로그 변환기(10)로 구성된 제동거리계산기(b)와 10KHZ발진기(2), 계수기(3, 13, 20), 50KHZ 초음파 발진기(14), 마이크로폰(16), 증폭기(17), 40KHZ 고역통과 필터(18), 플립플롭(19), 변이 레지스터(21), 멀티플렉서(22), ROM(23) 및 디지털 아날로그 변환기(24)로 구성된 앞 차와의 거리측정기(c)와 ; 체배기(11, 12), 비교기(C₁, C₂, C₃), 발광 다이오드(D₁, D₂) 및 벨(BE)로 구성된 경보기(d)를 포함하여된 구성으로서, 여기에서 미설명부호 15, 35 : 디멀티플렉서, 33 : 계수기, 38 : 속도 표시기이다.

이러한 구성의 작용효과를 설명하면, 우선 펄스발생기(1)는 제2a도에 나타나 있는 장치 전체를 의미하는 것으로서, 자체바퀴의 회전수를 측정하는 장치이다.

이는 제2a도에서와 같이 자동차 바퀴와 연동하여 회전하는 거울장착기(26)에는 다수개의 반사거울(27)이 부착되어 있다. 반사거울(27)에서 빛을 반사할 때 광다이오드(28)가 빛을 받아서 온 상태로 된다.

이에 따라 트랜지스터(Q)가 도통되며, 그의 콜렉터에 연결된 반전기(N)에 의해 신호가 반전되어 반전기(N)의 출력이 하이로 된다. 이와 같은 펄스의 개수가 반사거울(27)에서 광다이오드(28)에 빛을 반사한 횟수가 되는 것이다.

즉, 반전기(N) 출력단(A)의 단위 시간당 펄스갯수는 자체 자동차 바퀴의 회전수, 즉 자체 차량의 속도에 비례한다. 예를 들어 바퀴 원주가 2m이고, 거울장착기(26)에 붙어있는 반사거울(27)의 총갯수가 10개, 1초 동안의 반전기(N)의 출력(A)의 펄스 갯수가 100개 라고 가정하면, 매초 거울 조각이 지나간 횟수는 100, 매초 바퀴의 회전수는 100/10=10, 초당 차량 속도는 10회/초×2m=20m/초, 시간당 속도는 20m/sec×360sec/h=72km/n로 나타나는 것이다.

또한, 10KHZ발진기(2) 및 계수기(3, 4)는 AND 게이트(N₁)를 10msec씩 반복 작동시키는 동작을 수행하는 것으로 상기, 10KHZ발진기(2)의 출력은 계수기(3)에서 계수되어 AND 게이트(N₂), 계수기(13)등에서 사용되며, 계수기(3)의 출력은 다시 계수기(4)에서 계수되어 AND 게이트(N₁)와 계수기(5)의 리세트단에 이용된다. 예를 들어, 계수기(3)가 100진 계수기이고, 계수기(4)가 200계수기라고 하면, 계수기(3)의 출력은 0.1KHZ의 주파수를 갖고, 계수기(4)의 출력은 0.5HZ의 주파수를 갖는 펄스 파형이 된다. 즉, 계수기(4)의 출력은 1초 동안은 하이이고, 또 다른 1초 동안은 로우 상태가 된다.

계수기(4)의 출력이 하이로 되는 순간, 계수기(5)가 리세트되며, 하이 상태인 동안에는 AND 게이트(N₁)을 거쳐 1의 출력, 즉 위에서 설명한 출력(A)이 계수기(5)로 입력되어 계수된다.

즉, 이 경우 1초 동안의 출력(A)의 펄스 갯수가 계수되어 계수가(5)의 출력이 되는 것이다. 따라서 계수기(5)의 출력은 앞의 예에서, 매초 반사거울(27)이 지나간 횟수 100에 해당하는 디지탈 코드신호가 된다. 이 값에 바퀴 원주 길이에 해당하는 값이 곱해진 결과가 체배기(6)의 출력이 되고, 시간당 속도를 km/h로 계산하기 위해 체배기(7)에서 또 다시 일정숫자가 곱해져서 체배기(7)의 출력이 되는 것이다.

상기 예에서의 각 부분의 출력 파형은 아래와 같다.

한편, 체배기(6)의 출력은 차량의 속도에 비례하는 값으로서, 이 값은 ROM(9)에 입력되어 제동 거리의 출력을 얻도록 해준다. 이 제동거리 데이터 즉, ROM(9)의 출력은 디지털 아날로그 변환기(10)에서 아날로그 신호로 변환되고, 체배기(11)에서 3배로 증폭되고, 체배기(12)에서 2배로 증폭된 후 비교기(C₁, C₂, C₃)에 입력되어 앞 차와의 거리 데이터인 디지털 아날로그 변환기(24)의 출력과 비교된다.

상기한 계수기(3)는 앞의 예의 경우와 같이 0.1KHZ의 펄스가 출력되고, 이 출력은 3가지로 이용된다.

첫 번째는 AND 게이트(N₂)의 입력으로서, 1초에 100번 하이상태이므로, 0.01초에 한번식 50KHZ 초음파 발진기(14)에 전원을 공급하고, 그 결과 1초에 100번 초음파를 발생시킨다.

두 번째는 디 멀티 플렉서(15)의 입력으로서, 다음에 설명한 계수기(13)의 작용에 의해 이 출력 펄스가 디멀티플렉서(15)를 통하여 계수장치(A₀-A₃₁)의 32개의 모듈 속에 각각 들어있는 J-K 플립플롭의 입력단(J₁-J₃₁)으로 순차적으로 입력된다.

즉, 첫 번째 펄스는 계수장치(A₀)에 들어있는 플립플롭(19)으로 다음번 펄스는 계수장치(A₁)에 들어있는 플립플롭으로 입력된다. 플립플롭에 이 펄스가 입력될때 그의 출력단(Q₀) 등은 하이상태로 되며, AND게이트(N₃)를 통하여 10KHZ 발진기(2)의 출력인 10KHZ 펄스가 계수기(20)로 입력될 수 있도록 해준다.

세 번째는 계수기(13)의 입력으로서, 이 펄스가 입력될 때 마다, 계수기(13)의 출력 데이터가 하나씩 증가하며, 이와 같이 증가된 데이터는 디멀티플렉서(15)의 출력 어드레스로 작용하여 디멀티플렉서(15)로 입력되는 펄스가 계수장치(A₀-A₃₁)의 플립플롭은 순차적으로 입력될 수 있도록 해준다.

그리고 50KHZ 초음파 발진기(14)는 제3c도와 같은 펄스폭 동안만 초음파를 반복해 발진한다. 이 발진을 시작하는 순간 디멀티플렉서(15)의 첫 번째 출력(J₀)이 발생되어 플립플롭(19)의 입력단자(J)에 가해져 플립플롭(19)이 세트되어 출력(Q₀)이 하이가 되므로 AND 게이트(N₃)가 도통된다.

이때 플립플롭(19)의 출력(Q₀)에서 상승에지가 나타난다. 이 시점부터 AND 게이트(N₃)를 통하여 공급되는 10KHZ 펄스의 갯수를 계수기(20)에서 계수하게 된다. 이후 50KHZ 초음파 발진기(14)에서 발생된 초음파는 앞 차에 반향되어 마이크(16)에서 수신되고, 증폭기(17)에서 증폭되어 40KHZ 고역통과 필터(18)를 통하여 계수기(33)와 디멀티플렉서(35)에 입력된다.

이는 앞에서 설명한 계수기(3)의 출력이 계수기(13), 디멀티플렉서(15)에로 입력되는 것과 동일한 동작으로서, 계수기(33)는 40KHZ 고역필터(18)의 출력 펄스가 입력될 때 마다 출력이 하나씩 증가하여 디멀티플렉서(35)의 어드레스를 순차적으로 바꿔주며, 그 결과 40KHZ 고역필터(18)의 출력 펄스가 계수장치(A₀-A₃₁)의 모듈에 들어 있는 J-K 플립플롭의 입력단(K₀-K₃₁)으로 순차적으로 입력되게 된다.

이 펄스가 플립플롭에 입력될때, 플립플롭의 출력은 로우상태로 변하며, AND 게이트(N₃)를 닫아준다.

그 결과 10KHZ 발진기(2)의 출력인 10KHZ 펄스가 계수기(20)에 입력되는 것이 중단된다.

즉, N번째로 초음파를 발사하는 순간, A_N계수장치 모듈의 플립플롭 출력이 하이상태로 되며, 이 초음파가 입력되는 순간 그 플립플릅의 출력이 로우상태로 되는 것이다.

따라서 이 출력이 하이 상태로 되어 있는 시간이 초음파가 발사되어 반향되어 돌아오는 시간과 같고, 이 시간을 측정함으로써 앞 차와의 거리를 알 수 있게 한다.

이 시간의 측정은, 이 시간 동안 AND 게이트(N₃)를 통과하는 10KHZ 펄스의 갯수를 셈으로써 알 수 있으므로, 계수기(20)의 계수된 결과가 앞 차와의 거리에 비례하는 값이 되는 것이다.

이 값은 변이 레지스터(21)에서 잠시 기억되었다가 32개의 초음파가 발사된 후 즉, 1주기가 끝난 후 멀티플렉서(22)를 통해서 ROM(23)으로 입력된다.

ROM(23)에서는 적합한 숫자를 이 계수된 결과에 곱하여 실제의 앞 차와의 간격에 해당하는 값이 디지털 코드로 변환시키며, 이 데이터가 디지털 아날로그 변환기(24)에 의해 아날로그 신호로 변환된 후, 각 비교기에서 (C₁, C₂, C₃)에서 제동거리의 1배, 2배, 3배 값과 비교된다.

한편, 멀티플렉서(22)의 출력 데이터, 즉 앞 차와의 거리에 비례하는 디지털 데이터는 앞 차 간격 표시를 위한 속도 표시기(38)에 입력되어 운전자가 앞 차와 얼마 정도의 간격을 유지하고 있는가를 알아볼 수 있도록 한다.

본 고안에서는 측정시간(T) 320msec로 설정되어 있고, 10msec마다 앞 차와의 거리(X)를 측정하도록 되어 있으므로 디멀티플렉서(15)와 멀티플렉서(22), 플립플롭(19), AND 게이트(N₃), 계수기(20) 및 변이 레지스터(21)로 구성된 계수장치(A₀-A₃₁)가 상술한 바와 같이 다수개(예 32개)가 장치된다.

여기에서 32개의 모듈을 사용하는 이유는, 초음파가 반향되어 돌아오는데 걸리는 시간이 얼마가 될지 알 수 없기 때문이다.

즉, 차간 거리가 멀 경우는 오랜 시간이 걸리고, 가까울 경우는 짧은 시간이 걸리게 되는데, 초음파를 발사하는 간격은 일정한 짧은 시간(본 발명의 설명예에서는 0.01초)이므로 여러개의 계수기에서 반향되어 오는 시간을 측정하지 않으면 데이터가 서로 섞여서 에러가 발생되는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기한 바와 같이 비교기(C₁, C₂, C₃)에서는 제동거리를 3등분(1배, 2배, 3배)하여 현재 앞 차와의 거리에 비교하여 3단계 경보를 발생시켜 준다.

즉, 비교기 (C₁, C₂,)에서는 발광다이오드(D₁, D₂)를 점등시켜 시각적인 경보를 한후 안전거리 이내로 차량이 들어선 경우에는 비교기(C₃)가 작동되어 벨(BE)을 작동하여 최종 경보음을 발생시킨다.

또한, 제2a도에서 거울 장착기(26)가 바퀴의 회전에 따라 제3a도와 같은 펄스를 발생한다.

10KHZ 발진기(2), 계수기(3, 4)에 의하여 AND 게이트(N₁)는 10msec 마다 개폐되므로 만약 거울장착기(26)에 거울(27)을 100개 달면 바퀴가 1회전 할 때마다 100개의 펄스가 발생되고, 10msec 동안 발생되는 AND 게이트(N₁)의 출력은 1초 동안의 회전수와 같게 된다.

이 펄스 갯수를 계수기(5)로 계수하여 그 갯수(M)를 차바퀴의 원주 길이(L)와 체배기(6)에서 곱하여 1초당의 진행거리가 cm 단위로 계산된다. 체배기(7)에서는 진행거리에 3.6을 곱하여 km/h의 단위로 속도계산을 하여 속도표시기(8)에 현재 차량 진행속도를 표시한다. 여기에서 3.6은 1시간은 3600초이고, 진행거리가 cm로 계산되었으므로 km/h의 단위로 변환시키기 위한 것이다.

한편, 제3c도와 같이 펄스가 '0'으로되면 계수기(5)가 리세트되어 다음번의 펄스 갯수를 계수한다.

체배기(6)에서 계산된 속도는 ROM(9)에 입력되어 그 속도에 제동거리가 그 진수로 출력되어 디지털 아날로그 변환기(10)에 의해 제동거리를 나타내는 전압(Y)으로 변환된다.

한편, 이 ROM(9)에는 표준측정 데이터를 기억시키면 되고, 필요에 따라 여러 가지 데이터를 넣을 수도 있다.

제3b도의 펄스가 하이가 되는 펄스폭 동안 AND 게이트(N₂)는 열려서 50KHZ의 초음파가 발진된다. 초음파를 발진시키는 펄스로 1개씩 들어가면 계수기(13)에 의해 디멀티플렉서(15)의 어드레스가 지정되어 펄스의 순서에 따라 출력단자(J₀, J₁, J₂....J₃₁)가 차례로 여기되었다가 다시 '0'으로 된다.

0번째 펄스가 출력되는 순간 제3e도와 같은 펄스가 플립플롭(19)에 공급되어 플립플롭(19)이 세트되므로, 플립플롭(19)의 출력(Q₀)이 하이로 되어 AND 게이트(N₃)가 열린다. 제3g도와 같이 출력(Q₀)이 1이 되는 순간을 t₀라 가정하면, 50KHZ 초음파 발진기(14)에서 발진된 초음파 발진기(14)에서 발진된 초음파는 제2b도와 같이 앞 차에 의해 반사되어 마이크(16)에 의해 검출되고, 증폭기(17)에 의해 증폭된 뒤, 40KHZ 고역통과 필터(18)에 의해 초음파 성분만 인출되어 제3h도와 같은 펄스로 된다. (여기서 40KHZ의 고역통과 필터를 사용한 것은 도플러 효과를 고려한 것이다.)

제3h도에서 0'의 펄스가 공급되면 계수장치(A₀)내의 플립플롭(19)이 리세트되어 출력(Q₀)은 0이 되고, 이 시각은 제3g도에서 t₀가 된다.

시각(t₀-t₀) 사이의 시간(t)동안 AND 게이트(N₃)는 구동상태이므로, 제3i도와 같은 펄스가 통과하고, 이 펄스의 갯수는 계수기(20)에 의해 계수된 후 변이 레지스터(21)에 저장되었다가 제3b도의 펄스로된 후 320msec가 지난후 멀티플렉서(22)에 의해 출력된다.

제3g도에서 t라는 시간은 '0'번째의 초음파가 발사되어 되돌아오는데 걸린 시간이므로 그시간 동안 통과한 펄스의 수를 계수하므로서 앞 차와의 (32msec 이전의)거리를 알 수 있다. 한편, 두 번째 펄스는 출력(J₁)으로 출력되고, 이 두 번째 펄스가 반사되어 돌아온 입력펄스는 출력(K₁)으로 출력된다.

이것은 앞 차와의 간격을 매 10msec마다 측정하기 위한 것인데 만약 이런 방식을 쓰지 않는다면 320msec마다(약 1/3초마다) 한번씩 거리를 측정하게 되어, 속도가 빠른 경우에는 경보장치의 구실을 다하지 못하게 된다. 초음파가 발진 시점으로부터 320msec후에 출력된 10KHZ 펄스의 갯수(N)는 ROM(23)에 입력되어, 앞 차와의 거리의 2진수로 출력된 후 디지털 아날로그 변환기(24)를 거쳐서 거리를 나타내는 전압(X)으로 바뀐다.

디지털 아날로그 변환기(10)에서 출력된 제동거리(y)는 체배기(11)에서 3배로 증폭된 뒤 비교기(C₁)에서 상기한 바와 같이 거리를 나타내는 전압(X)과 비교되어 만약 제동거리의 3배인 제동거리(3y)보다도 앞 차와의 간격이 좁으면 발광다이오드(D1)에 불이 들어온다.

또한, 체배기(12)에서는 2배로 증폭된 뒤 비교기(C₂)에서 전압(X)과 비교되어 만약 차 간격이 제동거리(2y)보다 작으면 발광다이오드(D₁, D₂)에 모두 불이 들어오고 마지막으로 제동거리보다도 차 간격이 작으면 벨(BE)이 울림으로써 운전자에게 주의를 환기시키게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 앞 차와의 거리간격을 현재 차량진행 속도에 의한 제동거리와 비교하여 제동거리보다 작으면 경보음이 발생되므로 운전자에게 경각심을 일깨워 충돌사고를 미연에 방지할 수 있는 것이고, 정확한 자체의 주행 속도로 확인할 수 있는 것이다.

Claims

자체 차량의 속도에 비례하는 단위 시간당 출력되는 펄스 갯수에 의해 자체 바퀴의 회전수를 측정하는 자체 속도 측정수단(a)과 ; 상기 자체 속도 측정수단(a)에서 출력되는 차량속도의 비례값을 제동거리 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 제동거리 계산수단(b)과; 초음파가 발사되어 반향되어 돌아오는 시간을 측정하여 앞 차와의 거리를 측정하도록 하는 앞 차와의 거리 측정수단(c)과 ; 상기 제동거리 계산수단(b)에서 검출된 제동거리인 아날로그 신호값을 1배, 2배, 3배한 값과 실제의 앞 차와의 간격에 해당하는 아날로그 신호값을 비교하여 3단계로 구분하여 해당 경고 표시 및 경고음을 발하는 경보수단(e)과로 이루어진 차량충돌 경보장치.
제1항에 있어서, 상기 자체 속도수단(a)은 차량의 속도에 비례하는 단위시간당 펄스를 발생하는 펄스 발생기(10)와, 10KHZ 발진 주파수를 생성하는 10KHZ 발진기(2)와 100진 및 200진으로 계수 동작하는 계수기(3), (4)와, 상기 계수기(4)의 출력이 하이일 때 리세트 동작하는 계수기(5)와, 상기 계수기(5)의 디지털 코드 출력신호와 차 바퀴 원주길이에 해당하는 값을 곱하는 체배기(6)와, 상기 체배기(6)의 출력에 시간당 속도를 산출하기 위해 소정값을 곱하는 체배기(7)와, 상기 체배기(7)의 출력값을 속도로 표시하는 속도 표시기(8)로 구성하여서 된 차량 충돌 경보장치.
제1항에 있어서, 상기 앞 차와의 거리측정수단(c)은 상기 계수기(3)의 출력 펄스를 소정값으로 계수하는 계수기(13)와, 상기 계수기(3) 출력을 입력 받는 디멀티플렉서(15)와, 50KHZ 초음파를 발생하는 50KHZ 초음파 발진기(14)와, 상기 50KHZ 초음파 발진기(14)로부터 발사되어 반향되는 신호를 수신하는 마이크로폰(16)과, 상기 마이크로폰(16) 출력을 소정값으로 증폭시키는 증폭기(17)와, 상기 증폭기(17)의 출력중 소정의 고역만을 통과시키는 40KHZ 고역통과필터(18)와, 상기 디멀티플렉서(15)의 출력 펄스를 입력받아 로우, 하이 신호를 출력하는 플립플롭(19)과, 상기 플립플롭(19)의 출력과 상기 10KHZ 발진기(2)의 출력을 논리적하는 AND 게이트(N₃)와, 상기 AND 게이트(N₃)의 출력을 앞 차와의 거리에 비례하는 값으로 계수하는 계수기(20)와, 상기 계수기(20)의 출력값을 일시적으로 기억하는 변에 레지스터(21)와, 상기 변이레지스터(21)로부터의 초음파 신호를 멀티플렉서(22)를 통해 입력 받아 실제의 앞 차와의 간격에 해당하는 값의 디지털코드로 변환시키는 ROM(23)과, 상기 ROM(23)의 디지털 출력을 아날로그 신호로 변환하여 경보수단(e)의 기준신호로 출력하는 디지털 아날로그 변환기(24)로 구성하여서 된 차량충돌 경보장치.
제1항에 있어서, 상기 경보수단(e)은 상기 제동거리 계산수단(b)의 아날로그 출력값을 각각 3배 및 2배로 체배시키는 체배기(11), (12)와, 상기 체배기(11), (12)의 출력 및 제동거리 계산수단(b)의 출력과 앞차와의 거리측정수단(c)의 기준 출력으 각각 비교하는 비교기 (C₁), (C₂), (C₃)와, 상기 비교기(C₁), (C₂), (C₃)의 출력에 따라 선택적으로 동작되는 발광다이오드(D₁, D₂) 및 벨(BE)로 구성하여서 된 차량 충돌 차량 경보장치.