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KR20200128282A - 운전자 보조 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

운전자 보조 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20200128282A
KR20200128282A KR1020190051751A KR20190051751A KR20200128282A KR 20200128282 A KR20200128282 A KR 20200128282A KR 1020190051751 A KR1020190051751 A KR 1020190051751A KR 20190051751 A KR20190051751 A KR 20190051751A KR 20200128282 A KR20200128282 A KR 20200128282A
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암바지 말라구디 바갈락스미
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Abstract

개시된 발명의 일 실시예에 따르면, 스티어링 휠; 차량에 설치되어, 상기 차량의 전방 시야를 가지며, 전방 영상 데이터를 획득하는 전방 영상 센서; 레이더 센서와 라이다 센서로 구성된 그룹에서 선택되어, 상기 차량에 설치되며, 상기 차량의 전방의 감지 시야를 가지고, 전방 감지 데이터를 획득하는 전방 비-영상 센서; 레이더 센서와 라이다 센서로 구성된 그룹에서 선택되어, 상기 차량에 설치되며, 상기 차량의 측방의 감지 시야를 가지고, 측방 감지 데이터를 획득하는 코너 비-영상 센서; 상기 스티어링 휠에 마련되고, 운전자의 심전도, 운전자의 신경활동 또는 운전자의 말초신경으로부터 측정된 뇌파 중 어느 하나 이상의 생체신호 데이터를 측정하는 센서부; 상기 전방 영상 데이터와 상기 전방 감지 데이터와 상기 측방 감지 데이터 및 상기 생체신호 데이터를 처리하는 프로세서를 포함하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 생체신호 데이터와 상기 영상 데이터와 상기 전방 감지 데이터 및 상기 측방 감지 데이터를 처리한 것에 응답하여, 상기 차량의 전방에 위치하는 전방 객체와 상기 차량의 측방에 위치하는 측방 객체를 감지하고, 상기 제어부는 상기 운전자에게 경고하는 운전자 보조 시스템을 제공한다.

Description

운전자 보조 시스템 및 그 제어 방법{driver assistance apparatus and CONTROL METHOD}
본 발명은 운전자 보조 시스템에 관한 것이다.
최근에 운전자의 부담을 경감시켜주고 편의를 증진시켜주기 위하여 차량 상태, 운전자 상태 및 주변 환경에 대한 정보를 능동적으로 제공하는 첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assist System; ADAS)이 탑재된 차량에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
차량에 탑재되는 첨단 운전자 보조 시스템의 일 예로, 전방 충돌 회피 시스템(Forward Collision Avoidance; FCA), 긴급 제동 시스템(Autonomous Emergency Brake; AEB), 운전자 주의 경고 시스템(Driver Attention Warning, DAW) 등이 있다. 종래에는 상기와 같은 운전자 보조 시스템은 차량의 주변 환경을 감지하고 이를 기초로 구동 되는 것이 일반적이었다. 그러나, 운전환경은 반드시 주변환경에 의해서만 결정되는 것이 아니므로, 차량의 운전 주체인 운전자의 상태를 감지하여 운전자 보조 시스템을 구동시킬 필요성이 있다.
이러한 문제점에 착안하여, 운전자의 두뇌 활동을 감지하는 시스템이 개발되었다. 종래 운전자의 두뇌 활동은 운전자의 머리주변의 피부에 뇌파감지센서(Electroencephalogram, EEG 센서)를 설치하여 운전자의 머리 주변 피부에서 검출이 가능한 미세전류 신호를 통해 직접 감지 하거나, 운전자의 전방에 안구운동 감지센서(Electrooculogram, EOG 센서)를 설치하여 운전자의 안구운동을 기초로 운전자의 두뇌활동을 감지하는 방식을 주로 사용하였다.
또한, 졸음운전 등을 방지 하기 위하여 운전자의 얼굴 상태 변화를 감지하는 방식도 사용되었는데, 운전자의 상태 변화에 대한 정확도가 떨어지고, 사람마다 얼굴 상태변화 특징이 상이하여 변화하는 얼굴에 대한 접근법이 잘 알려져 있지 않다. 이러한 운전자 상태 감지 기술들에도 불구하고, 졸음운전으로 인한 치명적인 교통사고가 전체 교통사고에서 차지하는 비율은 15~20%인 것으로 나타났다.
상기와 같은 종래의 운전자의 두뇌 활동을 감지하는 시스템 또는 운전자의 얼굴 상태 변화를 감지하는 방식은 운전자의 피부에 따로 전극을 연결하여 운전자의 생체 신호를 감지하는 방식이어서 현실적으로 운전자가 활용하기 어렵고, 정확도가 떨어지는 문제점이 존재한다.
따라서, 운전자에게 별도의 전극이나 장치의 부착 없이, 운전자의 상태를 정확히 감지하여 운전자의 운전을 보조할 수 있는 기술개발이 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 개시된 발명의 일 측면은 스티어링 휠을 기반으로 하여 운전자의 말초신경 신호를 기초로 운전자의 뇌파를 측정하고, 운전자의 상태를 감지하는 것에 관한 운전자 보조 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.
개시된 운전자 보조 시스템 및/또는 제어 방법은 스티어링 휠; 차량에 설치되어, 상기 차량의 전방 시야를 가지며, 전방 영상 데이터를 획득하는 전방 영상 센서; 레이더 센서와 라이다 센서로 구성된 그룹에서 선택되어, 상기 차량에 설치되며, 상기 차량의 전방의 감지 시야를 가지고, 전방 감지 데이터를 획득하는 전방 비-영상 센서; 레이더 센서와 라이다 센서로 구성된 그룹에서 선택되어, 상기 차량에 설치되며, 상기 차량의 측방의 감지 시야를 가지고, 측방 감지 데이터를 획득하는 코너 비-영상 센서; 상기 스티어링 휠에 마련되고, 운전자의 심전도, 운전자의 신경활동 또는 운전자의 말초신경으로부터 측정된 뇌파 중 어느 하나 이상의 생체신호 데이터를 측정하는 센서부; 및 상기 전방 영상 데이터, 상기 전방 감지 데이터, 상기 측방 감지 데이터 및 상기 생체신호 데이터를 처리하는 프로세서를 포함하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 생체신호 데이터에 포함된 상기 뇌파를 기초하여 상기 운전자의 졸린 상태를 판단한다.
개시된 운전자 보조 시스템 및/또는 제어 방법의 제어부는, 상기 생체신호 데이터에서 상기 뇌파의 진폭이 급변하는 주파수 대역을 기초로 임계치를 산정할 수 있다.
개시된 운전자 보조 시스템 및/또는 제어 방법의 제어부는, 상기 생체신호 데이터에서 측정된 상기 뇌파의 진폭을 상기 산정된 임계치와 비교할 수 있다.
개시된 운전자 보조 시스템 및/또는 제어 방법은 소리 또는 진동을 출력하는 경고부;를 더 포함할 수 있고, 제어부는, 상기 판단 결과에 기초하여 상기 경고부를 제어할 수 있다.
개시된 운전자 보조 시스템 및/또는 제어 방법의 제어부는, 운전자의 졸음 여부를 판단한 후, 전방 영상 데이터, 전방 감지 데이터 또는 측방 감지 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 전방 객체 및 측방 객체와의 충돌 여부를 판단하고, 상기 충돌 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 조향 장치를 제어할 수 있다.
개시된 운전자 보조 시스템 및/또는 제어 방법은 차량에 설치되어 상기 차량의 전방 시야를 가지는 카메라에 의하여, 상기 차량의 전방 영상 데이터를 획득하고; 상기 차량에 설치되어 상기 차량의 전방 감지 시야를 가지는 전방 레이더에 의하여, 상기 차량의 전방 레이더 데이터를 획득하고; 상기 차량에 설치되어 상기 차량의 측방 감지 시야를 가지는 코너 레이더에 의하여, 상기 차량의 측방 레이더 데이터를 획득하고; 상기 전방 영상 데이터와 상기 전방 레이더 데이터와 상기 측방 레이더 데이터를 처리한 것에 응답하여, 상기 차량의 전방에 위치하는 전방 객체와 상기 차량의 측방에 위치하는 측방 객체를 감지하고; 스티어링 휠에 마련된 센서부를 통해 운전자의 심장 박동수, 운전자의 신경활동 또는 운전자의 말초신경으로부터 측정된 뇌파 중 적어도 하나 이상의 생체신호 데이터를 측정하고; 상기 생체신호 데이터에 포함된 상기 뇌파를 기초하여 상기 운전자의 졸린 상태를 판단하는 것이다.
개시된 운전자 보조 시스템 및/또는 제어 방법에서 상기 판단하는 것은,상기 생체신호 데이터에서 상기 뇌파의 진폭이 급변하는 주파수 대역을 기초로 임계치를 산정하는 것을 포함할 수 있다.
개시된 운전자 보조 시스템 및/또는 제어 방법은 상기 생체신호 데이터에서 측정된 상기 뇌파의 진폭을 상기 산정된 임계치와 비교하는 것을 포함할 수 있다.
개시된 운전자 보조 시스템 및/또는 제어 방법은 경고부에 의해서 소리 또는 진동을 출력하는 것을 더 포함하고, 상기 판단 결과에 기초하여 상기 경고부를 제어하는 것일 수 있다.
개시된 운전자 보조 시스템 및/또는 제어 방법은 상기 운전자의 졸음 여부를 판단한 후, 상기 전방 영상 데이터, 상기 전방 레이더 데이터 또는 상기 측방 레이더 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 전방 객체 및 측방 객체와의 충돌 여부를 판단하고, 상기 충돌 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 조향 장치를 제어하는 것일 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 스티어링 휠에 마련되고, 운전자의 말초신경으로부터 생체 신호를 측정하는 센서부 및 상기 센서부가 측정하는 신호에 기초하여 운전자의 졸음 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 운전자 보조 시스템으로서, 말초신경신호를 통하여 뇌파를 측정하고, 이를 통해 운전자의 상태를 감지하고, 운전자에게 경고하여 안전한 운전을 도모할 수 있다.
개시된 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 운전자 상태를 감지하고, 차량의 주변 환경을 감지하여, 감지된 운전자의 상태와 감지된 주변환경 정보를 기초로 운전자에게 경고하거나 조향 장치 및/또는 제동장치를 제어할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량의 구성을 도시한다.
도 2은 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템의 구성을 도시한다.
도 3은 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에 포함된 카메라 및 레이더를 도시한다.
도 4는 일 실시예에 의한 본 발명이 설치된 차량내부를 도시한다.
도 5는 일 실시예에 의한 본 발명의 제어부가 제동장치 및/또는 조향 장치를 제어하는 경우와 경고부가 경보음이나 스티어링 휠을 진동하는 방식에 의해서 경고하는 경우의 제어 블록도이다.
도 6은 운전자의가 졸린 상태에 있는 경우 운전자의 뇌파 스펙트럼 분류도 이다.
도 7은 운전자의 상태에 따른 뇌파 스펙트럼의 비교도이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 개시된 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는‘부, 모듈, 부재, 블록’이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 개시된 발명의 작용 원리 및 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 일 실시예에 의한 차량의 구성을 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 엔진(10)과, 변속기(20)와, 제동 장치(30)와, 조향 장치(40)를 포함한다. 엔진(10)은 실린더와 피스톤을 포함하며, 차량(1)이 주행하기 위한 동력을 생성할 수 있다. 변속기(20)는 복수의 기어들을 포함하며, 엔진(10)에 의하여 생성된 동력을 차륜까지 전달할 수 있다. 제동 장치(30)는 차륜과의 마찰을 통하여 차량(1)을 감속시키거나 차량(1)을 정지시킬 수 있다. 조향 장치(40)는 차량(1)의 주행 방향을 변경시킬 수 있다.
차량(1)은 복수의 전장 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 차량(1)은 엔진 관리 시스템(Engine Management System, EMS) (11)과, 변속기 제어 유닛(Transmission Control Unit, TCU) (21)과, 전자식 제동 제어 모듈(Electronic Brake Control Module) (31)과, 전자식 조향 장치(Electronic Power Steering, EPS) (41)과, 바디 컨트롤 모듈(Body Control Module, BCM)과, 운전자 보조 시스템(Driver Assistance System, DAS)을 더 포함한다.
엔진 관리 시스템(11)은 가속 페달을 통한 운전자의 가속 의지 또는 운전자 보조 시스템(100)의 요청에 응답하여 엔진(10)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 엔진 관리 시스템(11)은 엔진(10)의 토크를 제어할 수 있다.
변속기 제어 유닛(21)은 변속 레버를 통한 운전자의 변속 명령 및/또는 차량(1)의 주행 속도에 응답하여 변속기(20)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 변속기 제어 유닛(21)은 엔진(10)으로부터 차륜까지의 변속 비율을 조절할 수 있다.
전자식 제동 제어 모듈(31)은 제동 페달을 통한 운전자의 제동 의지 및/또는 차륜들의 슬립(slip)에 응답하여 제동 장치(30)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 제동 시에 감지되는 차륜의 슬립에 응답하여 차륜의 제동을 일시적으로 해제할 수 있다(Anti-lock Braking Systems, ABS). 전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 조향 시에 감지되는 오버스티어링(oversteering) 및/또는 언더스티어링(understeering)에 응답하여 차륜의 제동을 선택적으로 해제할 수 있다(Electronic stability control, ESC). 또한, 전자식 제동 제어 모듈(31)은 차량(1)의 구동 시에 감지되는 차륜의 슬립에 응답하여 차륜을 일시적으로 제동할 수 있다(Traction Control System, TCS).
전자식 조향 장치(41)는 스티어링 휠(50)을 통한 운전자의 조향 의지에 응답하여 운전자가 쉽게 스티어링 휠(50)을 조작할 수 있도록 조향 장치(40)의 동작을 보조할 수 있다. 예를 들어, 전자식 조향 장치(41)는 저속 주행 또는 주차 시에는 조향력을 감소시키고 고속 주행 시에는 조향력을 증가시키도록 조향 장치(40)의 동작을 보조할 수 있다.
바디 컨트롤 모듈(51)은 운전자에게 편의를 제공하거나 운전자의 안전을 보장하는 전장 부품들의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 바디 컨트롤 모듈(51)은 헤드 램프, 와이퍼, 클러스터, 다기능 스위치 및 방향 지시 램프 등을 제어할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 센서부(103)을 통하여 운전자의 상태를 감지하고 운전자가 차량(1)을 조작(구동, 제동, 조향)하는 것을 보조할 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 시스템(100)은 차량(1) 주변의 환경(예를 들어, 다른 차량, 보행자, 사이클리스트(cyclist), 차선, 도로 표지판 등)을 감지하고, 운전자의 상태를 감지하여 감지된 환경 및 감지된 운전자의 상태에 대한 응답으로 차량(1)의 구동 및/또는 제동 및/또는 조향을 제어할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 운전자에게 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 시스템(100)은 차선 이탈 경고(Lane Departure Warning, LDW)와, 차선 유지 보조(Lane Keeping Assist, LKA)와, 상향등 보조(High Beam Assist, HBA)와, 자동 긴급 제동(Autonomous Emergency Braking, AEB)과, 교통 표지판 인식(Traffic Sign Recognition, TSR)과, 스마트 크루즈 컨트롤(Smart Cruise Control, SCC)과, 사각지대 감지(Blind Spot Detection, BSD) 등을 제공할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 차량(1) 주변의 영상 데이터를 획득하는 카메라 모듈(101)과, 차량(1) 주변의 객체 데이터를 획득하는 레이더 모듈(102) 및 운전자의 상태를 감지하는 센서부(103)를 포함한다.
카메라 모듈(101)은 카메라(101a)와 제어기(Electronic Control Unit, ECU) (101b)를 포함하며, 차량(1)의 전방을 촬영하고 다른 차량, 보행자, 사이클리스트, 차선, 도로 표지판 등을 인식할 수 있다.
레이더 모듈(102)은 레이더(102a)와 제어기(102b)를 포함하며, 차량(1) 주변의 객체(예를 들어, 다른 차량, 보행자, 사이클리스트 등)의 상대 위치, 상대 속도 등을 획득할 수 있다.
센서부(103)는 운전자의 뇌파를 특정하는 제1 센서(103a)와, 운전자의 심전도를 측정하는 제2 센서(103b)와 운전자의 교감신경 및 부교감신경의 상호작용에 의한 신경활동을 측정하는 제3 센서(103c)를 포함할 수 있다.
한편, 운전자 보조 시스템(100)은 도 1에 도시된 바에 한정되지 아니하며, 차량(1) 주변을 스캔하며 객체를 감지하는 라이다(lidar)를 더 포함할 수 있다.
이상의 전자 부품들은 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 전장 부품들은 이더넷(Ethernet), 모스트(MOST, Media Oriented Systems Transport), 플렉스레이(Flexray), 캔(CAN, Controller Area Network), 린(LIN, Local Interconnect Network) 등을 통하여 데이터를 주고 받을 수 있다. 예를 들어, 운전자 보조 시스템(100)은 엔진 관리 시스템(11), 전자식 제동 제어 모듈(31) 및 전자식 조향 장치(41)에 각각 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 구동 제어 신호, 제동 신호 및 조향 신호를 전송할 수 있다.
도 2은 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템의 구체적인 구성을 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 차량(1)은 제동 시스템(32)과, 조향 시스템(42)과, 운전자 보조 시스템(100) 및 경고부(52)를 포함할 수 있다.
제동 시스템(32)은 도 1과 함께 설명된 전자식 제동 제어 모듈(31, 도 1 참조)과 제동 장치(30, 도 1 참조)를 포함하며, 조향 시스템(42)은 전자식 조향 장치(41, 도 1 참조)와 조향 장치(40, 도 1 참조)를 포함할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 센서부(103)와, 전방 카메라(110)와, 전방 레이더(120)와, 복수의 코너 레이더들(130)과 제어부(140)를 포함할 수 있다.
센서부(103)의 제1 센서(103a)는 운전자의 손의 말초신경 신호를 감지하고, 이를 기초로 운전자의 뇌파를 측정한다. 제1 센서(103a)가 감지하는 운전자의 말초신경 신호는 전기적 신호이므로 제1 센서(103a)는 전도성 중합체(Conductive polymer)나 그래핀(Grephene)을 재료로 할 수 있다.
개시된 제1 센서(103a)의 일 예로, 제1 센서(103a)는 습식전극이 아닌 건식전극을 사용할 수 있다. 제1 센서(103a)의 전극으로 습식전극을 사용하는 경우 겔(Gel)타입의 액체를 운전자의 두피에 바르고 전극을 부착하여야 하므로 운전자가 운전시 불편하다. 그러나, 제1 센서(103a)의 전극으로 건식전극을 사용하는 경우 겔(Gel)타입의 액체를 피부에 바를 필요가 없고, 운전자의 두피가 아닌 손에서 감지되는 운전자의 말초신경 신호를 감지할 수 있어 운전자가 운전시 편리하다.
센서부(103)의 제2 센서(103b)는 운전자의 심전도를 측정할 수 있다. 제2 센서(103b)가 감지하는 운전자의 심전도 또한 운전자의 말초신경 신호와 같은 전기적 신호이므로 제2 센서(103b)는 전도성 중합체(Conductive polymer)나 그래핀(Grephene)을 재료로 할 수 있다.
센서부(103)의 제3 센서(103c)는 운전자의 말초신경 신호를 감지하고, 운전자의 말초신경 신호를 기초로 운전자의 부교감 신경 활동과 교감 심경 활동의 변화를 감지한다. 제3 센서(103c)가 감지하는 운전자의 신경활동 신호 또한 전기적 신호이므로 제3 센서(103c)는 전도성 중합체(Conductive polymer)나 그래핀(Grephene)을 재료로 할 수 있다.
제어부(140)는 프로세서(141)와 메모리(142)를 포함한다. 제어부(140)는 카메라 모듈(101, 도 1 참조)의 제어기(101b, 도 1 참조) 및/또는 레이더 모듈(102, 도 1 참조)의 제어기(102b, 도 1 참조) 및/또는 별도의 통합 제어기를 포함할 수 있다.
프로세서(141)는 센서부(103)에 의해 측정된 운전자의 생체 신호를 수집하고, 수집된 생체 신호를 기반으로 뇌파 스펙트럼 데이터 베이스(Database)를 생성한다.
또한 프로세서(141)는 전방카메라(110)의 전방 영상 데이터와 전방 레이더(120)의 전방 레이더 데이터와 복수의 코너 레이더들(130)의 코너 레이더 데이터를 처리하고, 제동 시스템(32) 및 조향 시스템(42)을 제어하기 위한 제동 신호 및 조향 신호를 생성할 수 있다.
프로세서(141)는 전방 카메라(110)의 전방 영상 데이터를 처리하는 이미지 프로세서 및/또는 레이더들(120, 130)의 레이더 데이터를 처리하는 디지털 시그널 프로세서 및/또는 제동 신호와 조향 신호를 생성하고, 운전자의 생체신호를 처리하는 마이크로 컨트롤 유닛(Micro Control Unit, MCU)을 포함할 수 있다.
프로세서(141)는 전방 객체와의 충돌이 예측되는지 여부에 기초하여 제동 신호를 제동 시스템(32)으로 전송할 수 있다. 측방 객체가 존재하지 아니하거나 측방 객체와의 충돌이 예측되지 않으면 프로세서(141)는 전방 객체와의 충돌을 회피하기 위하여 조향 신호를 조향 시스템(42)으로 전송할 수 있다. 조향 이후 측방 객체와의 충돌이 예측되면 프로세서(141)는 조향 신호를 조향 시스템(42)으로 전송하지 아니할 수 있다.
프로세서(141)는 운전자의 생체신호와 차량(1)의 측방 객체들의 위치(거리 및 방향) 및 상대 속도에 기초하여 조향 신호를 조향 시스템(42)으로 전송할 수 있다.
프로세서(141)는 운전자의 생체신호와 전방 객체들의 상대 속도에 기초하여 충돌까지의 거리(Distance to Collision, DTC)를 산출하고, 충돌까지의 거리와 전방 객체들까지의 거리 사이의 비교에 기초하여 운전자에게 충돌을 경고하거나 제동 신호를 제동 시스템(32)으로 전송할 수 있다.
프로세서(141)는 운전자의 생체신호와 차량(1)의 측방 객체들의 위치(거리 및 방향) 및 상대 속도에 기초하여 차량(1)의 주행 방향을 변경함으로써 전방 객체와의 충돌을 회피할지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 운전자의 뇌파가 졸린 상태의 뇌파로 판단되고, 차량(1)의 측방에 위치하는 객체가 없으면, 제어부(140)는 전방 객체와의 충돌을 회피하기 위하여 조향 신호를 조향 시스템(42)으로 전송할 수 있다.
프로세서(141)의 동작에 관한 구체적인 설명은 이하의 다른 도면을 통해 후술한다.
메모리(142)는 프로세서(141)가 운전자의 생체신호 데이터를 처리하기 위한 프로그램 및/또는 데이터와, 영상 데이터를 처리하기 위한 프로그램 및/또는 데이터와, 레이더 데이터를 처리하기 위한 프로그램 및/또는 데이터와, 프로세서(141)가 제동 신호 및/또는 조향 신호를 생성하기 위한 프로그램 및/또는 데이터를 저장할 수 있다.
메모리(142)는 전방 카메라(110)로부터 수신된 영상 데이터 및/또는 레이더들(120, 130)로부터 수신된 레이더 데이터를 임시로 기억하고, 프로세서(141)의 영상 데이터 및/또는 레이더 데이터의 처리 결과를 임시로 기억할 수 있다.
메모리(142)는 S램(S-RAM), D램(D-RAM) 등의 휘발성 메모리뿐만 아니라 플래시 메모리, 롬(Read Only Memory, ROM), 이피롬(Erasable Programmable Read Only Memory: EPROM) 등의 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
한편, 제어부(140)를 구성하는 제어칩은 도트 매트릭스 디스플레이, 온칩 디버깅 에뮬레이터(On-chip Debugging Emulator)가 포함되어 있으며, 아날로그 기능이 지원되는'르네사스 프로모션 보드'가 될 수 있다. 또한, 측정된 뇌파 스펙트럼은 차량 운전자마다 모두 상이할 수 있으므로 제어부(140)를 구동하는 소프트웨어에는 사용자 정의가 포함될 수 있다. 소프트웨어는 C++언어로 개발된 소프트웨어일 수 있다.
경고부(52)는 졸음 상태라고 판단된 사용자에게 소리 또는 진동을 발생시킨다.
구체적으로 경고부(52)는 차량(1)에 마련된 스피커 또는 내비게이션 등을 제어함으로써, 소리를 출력할 수 있다. 경고부(52)는 사용자에게 특정 알람 신호를 출력할 수 있다.
경고부(52)는 스티어링 휠(50)에 마련된 진동 장치를 제어할 수 있다. 경고부(52)는 진동 장치를 통해 운전자에게 진동을 전달할 수 있다.
운전자 보조 시스템(100)은 도 2에 도시된 바에 한정되지 아니하며, 차량(1) 주변을 스캔하며 객체를 감지하는 라이다(lidar)를 더 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템에 포함된 카메라 및 레이더를 도시한다.
전방 카메라(110)는 도 3에 도시된 바와 같이 차량(1)의 전방을 향하는 시야(field of view) (110a)를 가질 수 있다. 전방 카메라(110)는 예를 들어 차량(1)의 프론트 윈드 쉴드에 설치될 수 있다.
전방 카메라(110)는 차량(1)의 전방을 촬영하고, 차량(1) 전방의 영상 데이터를 획득할 수 있다. 차량(1) 전방의 영상 데이터는 차량(1) 전방에 위치하는 다른 차량 또는 보행자 또는 사이클리스트 또는 차선에 관한 위치를 포함할 수 있다.
전방 카메라(110)는 복수의 렌즈들 및 이미지 센서를 포함할 수 있다. 이미지 센서는 광을 전기 신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드들을 포함할 수 있으며, 복수의 포토 다이오드들이 2차원 매트릭스로 배치될 수 있다.
전방 카메라(110)는 제어부(140)와 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 전방 카메라(110)는 차량용 통신 네트워크(NT)를 통하여 제어부(140)와 연결되거나, 하드 와이어(hard wire)를 통하여 제어부(140)와 연결되거나, 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board, PCB)을 통하여 제어부(140)와 연결될 수 있다.
전방 카메라(110)는 차량(1) 전방의 영상 데이터를 제어부(140)로 전달할 수 있다.
전방 레이더(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 차량(1)의 전방을 향하는 감지 시야(field of sensing) (120a)을 가질 수 있다. 전방 레이더(120)는 예를 들어 차량(1)의 그릴(grille) 또는 범퍼(bumper)에 설치될 수 있다.
전방 레이더(120)는 차량(1)의 전방을 향하여 송신 전파를 방사하는 송신 안테나(또는 송신 안테나 어레이)와, 객체에 반사된 반사 전파를 수신하는 수신 안테나(또는 수신 안테나 어레이)를 포함할 수 있다. 전방 레이더(120)는 송신 안테나에 의한 송신된 송신 전파와 수신 안테나에 의하여 수신된 반사 전파로부터 전방 레이더 데이터를 획득할 수 있다. 전방 레이더 데이터는 차량(1) 전방에 위치하는 다른 차량 또는 보행자 또는 사이클리스트에 관한 거리 정보 및 속도 정도를 포함할 수 있다. 전방 레이더(120)는 송신 전파와 반사 전파 사이의 위상 차이(또는 시간 차이)에 기초하여 객체까지의 상태 거리를 산출하고, 송신 전파와 반사 전파 사이의 주파수 차이에 기초하여 객체의 상대 속도를 산출할 수 있다.
전방 레이더(120)는 예를 들어 차량용 통신 네트워크(NT) 또는 하드 와이어 또는 인쇄 회로 기판을 통하여 제어부(140)와 연결될 수 있다. 전방 레이더(120)는 전방 레이더 데이터를 제어부(140)로 전달할 수 있다.
복수의 코너 레이더들(130)은 차량(1)의 전방 우측에 설치되는 제1 코너 레이더(131)와, 차량(1)의 전방 좌측에 설치되는 제2 코너 레이더(132)와, 차량(1)의 후방 우측에 설치되는 제3 코너 레이더(133)와, 차량(1)의 후방 좌측에 설치되는 제4 코너 레이더(134)를 포함한다.
제1 코너 레이더(131)는 도 3에 도시된 바와 같이 차량(1)의 전방 우측을 향하는 감지 시야(131a)를 가질 수 있다. 전방 레이더(120)는 예를 들어 차량(1)의 전방 범퍼의 우측에 설치될 수 있다. 제2 코너 레이더(132)는 차량(1)의 전방 좌측을 향하는 감지 시야(132a)를 가질 수 있으며, 예를 들어 차량(1)의 전방 범퍼의 좌측에 설치될 수 있다. 제3 코너 레이더(133)는 차량(1)의 후방 우측을 향하는 감지 시야(133a)를 가질 수 있으며, 예를 들어 차량(1)의 후방 범퍼의 우측에 설치될 수 있다. 제4 코너 레이더(134)는 차량(1)의 후방 좌측을 향하는 감지 시야(134a)를 가질 수 있으며, 예를 들어 차량(1)의 후방 범퍼의 좌측에 설치될 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더들(131, 132, 133, 134) 각각은 송신 안테나와 수신 안테나를 포함할 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더들(131, 132, 133, 134)은 각각 제1 코너 레이더 데이터와 제2 코너 레이더 데이터와 제3 코너 레이더 데이터와 제4 코너 레이더 데이터를 획득할 수 있다. 제1 코너 레이더 데이터는 차량(1) 전방 우측에 위치하는 다른 차량 또는 보행자 또는 사이클리스트(이하 "객체"라 한다)에 관한 거리 정보 및 속도 정도를 포함할 수 있다. 제2 코너 레이더 데이터는 차량(1) 전방 좌측에 위치하는 객체의 거리 정보 및 속도 정도를 포함할 수 있다. 제3 및 제4 코너 레이더 데이터는 차량(1) 후방 우측 및 차량(1) 후방 좌측에 위치하는 객체의 거리 정보 및 상대 속도를 포함할 수 있다.
제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더들(131, 132, 133, 134) 각각은 예를 들어 차량용 통신 네트워크(NT) 또는 하드 와이어 또는 인쇄 회로 기판을 통하여 제어부(140)와 연결될 수 있다. 제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더들(131, 132, 133, 134)은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 코너 레이더 데이터를 제어부(140)로 전달할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 차량의 내부를 도시한 것이다. 도4에 도시된 바와 같이 차량(1)은 스티어링 휠(50), 센서부(103)를 포함한다.
센서부(103)는 사용자의 뇌파를 측정하는 제 1센서(103a)와, 사용자의 심전도를 측정하는 제 2센서(103b)와, 사용자의 교감신경 또는 부교감신경의 신경활동을 측정하는 제 3센서(103c)를 포함할 수 있다.
여기서 센서부(103)는 스티어링 휠(50)상에 위치할 수 있으며, 반드시 도4와 같은 위치로 한정되는 것은 아니다. 또한, 제 1센서(103a), 제 2센서(103b), 제 3센서(103c)는 반드시 같은 위치에 존재하는 것은 아니고, 서로 다른 위치에 구비될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템의 경고시스템 및 일 실시예에 의한 운전자 보조 시스템의 긴급 조향 및/또는 긴급 제동 방법의 일 예를 도시한다. 단, 이는 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예일 뿐이며, 필요에 따라 일부 단계가 추가되거나 삭제될 수 있다.
센서부(103)는 운전자의 생체 신호를 측정한다(211).
생체 신호는 상술한 바와 같이 운전자의 말초신경으로부터 측정된 뇌파, 심전도, 교감 또는 부교감신경활동 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어부(140)는 측정된 운전자의 생체 신호를 기반으로 실시간으로 운전자의 생체 정보를 데이터 베이스를 구축한다(212).
여기서, 데이터 베이스는 측정된 운전자에 따른 모든 생체 신호를 포함한다.
구체적으로, 구축된 데이터 베이스는 운전자의 뇌파 정보를 포함할 수 있다. 운전자의 뇌파는 전기적 신호로 측정되므로, 뇌파 정보는 주파수 대역을 기준으로 파형을 형성할 수 있고, 형성된 파형을 기초로 뇌파 스펙트럼 데이터 베이스가 구축될 수 있다.
제어부(140)는 운전자의 뇌파 스펙트럼을 분류하고, 졸린 상태에 해당하는 뇌파 진폭의 임계치를 산정한다(213).
구체적으로, 제어부(140)는 생성된 뇌파 스펙트럼 데이터 베이스에서 운전자의 졸린 상태의 뇌파를 정량적으로 분류한다. 이러한 정량적인 측정을 위해서, FFT(Fast Fourier Transform)방식이 적용될 수 있다. 운전자의 뇌파는 졸린 상태에서 진폭이 급증하는 파형을 보이므로, 제어부(140)는 운전자의 뇌파의 진폭이 증가되는 특정 주파수 대역을 임계치로 산정할 수 있다.
임계치가 산정된 후 제어부(140)는 다음 시점에서 측정된 생체 신호를 상정된 임계치와 비교한다(214).
만약, 측정된 생체 신호가 임계치 미만이면, 제어부는 다시 생체 신호를측정한다(아니오)
만약, 측정된 신호가 임계치보다 크면 제어부(140)는 경고부(52)에 명령 값을 발생시키고(215), 제동장치 및/또는 조향 장치를 제어한다(225).
즉, 제어부(140)는 운전자의 뇌파 데이터 베이스 분석결과 운전자의 뇌파가 졸린 상태의 뇌파로 판단되면 경고부(52)로 신호를 전송할 수 있다. 또한, 제어부(140)는 운전자가 졸린 상태에 있는 것으로 판단한 경우, 조향 장치 및/또는 제동장치를 제어하여 차량의 갓길주차를 유도할 수도 있다.한편, 경고부(52)가 경고하는 방식은 운전자에게 경보음을 울리는 방식이 될 수 있다. 경고부(52)가 경고하는 방식은 스티어링 휠(50)을 진동시키는 방식이 될 수도 있다. 다만, 개시된 발명이 경고하는 방식은 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 경고방식이 포함될 수 있다.
개시된 발명의 다른 예로, 운전자의 뇌파가 졸린 상태의 뇌파로 판단되고, 충돌까지의 시간 또는 충돌까지의 거리에 기초하여 전방 객체와의 충돌이 판단되면, 제어부(140)는 전방 객체와의 충돌을 회피하기 위하여 조향 신호를 조향 시스템(42)으로 전송할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 본 발명의 센서부(103)에 의해 측정된 생체 신호를 기초로 제어부(140)에서 생성된 운전자의 뇌파도이다. 단, 이는 본 발명의 운전자의 일 실시예일 뿐이며, 운전자에 따라 뇌파도가 상이할 수 있음은 물론이다.
도 6의 X축은 운전자의 뇌파의 주파수 대역을 나타낸 것이고, Y축은 FFT(Fast Fourier Transform) 과정을 거친 운전자의 뇌파의 진폭이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 운전자의 뇌파는 졸음 상태에서 특정 주파수 대역의 진폭이 활성화 되는 경향을 지니므로, 제어부(140)는 도 6과 같이 다양한 형태로 측정될 수 있는 생체 신호에 대해 데이터 베이스를 구축하고, 구축된 데이터 베이스에서 임계치를 다양하게 설정할 수 있다.
도 7은 운전자가 정상상태인 경우와 졸음 상태 등 비정상 상태인 경우의 뇌파 비교도이다.
도 7의 X축은 5초당 운전자의 뇌파의 주기를 나타낸 것이고, Y축은 운전자 뇌파의 주파수 대역에 따른 뇌파의 진폭을 나타낸 것이다.
운전자가 졸음 상태 등 비정상 상태인 경우, 운전자의 뇌파의 주기와 진폭이 정상상태의 뇌파의 주기와 진폭보다 길어지거나 짧아지는 경향을 가진다. 따라서, 제어부(140)는 구축된 데이터 베이스에서 도 7에 도시된 바와 같은 뇌파의 주기와 진폭의 변화가 감지되면, 현재 운전자가 비정상적인 상태인 것으로 판단하고, 사용자에게 경고하거나, 조향 장치 및 제동 장치를 제어할 수 있다.
이를 통해서 개시된 시스템 및 방법은, 스티어링 휠(50)에 마련되고, 운전자의 말초신경으로부터 신호를 측정하는 센서부(103) 및 센서부(103)가 측정하는 신호에 기초하여 운전자의 졸음 여부를 판단하는 제어부(140)를 포함하는 운전자 보조 시스템으로서, 말초신경신호를 통하여 뇌파를 측정하고, 이를 통해 운전자의 상태를 감지할 수 있다.
한편, 개시된 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 프로그램 모듈을 생성하여 개시된 실시예들의 동작을 수행할 수 있다. 기록매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로 구현될 수 있다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 컴퓨터에 의하여 해독될 수 있는 명령어가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
1: 차량 50: 스티어링 휠
100: 운전자 보조 시스템 103: 센서부
110: 전방 카메라 120: 전방 레이더
130: 복수의 코너 레이더들 131: 제1 코너 레이더
132: 제2 코너 레이더 133: 제3 코너 레이더
134: 제4 코너 레이더 140: 제어부

Claims (10)

  1. 스티어링 휠;
    차량에 설치되어, 상기 차량의 전방 시야를 가지며, 전방 영상 데이터를 획득하는 전방 영상 센서;
    레이더 센서와 라이다 센서로 구성된 그룹에서 선택되어, 상기 차량에 설치되며, 상기 차량의 전방의 감지 시야를 가지고, 전방 감지 데이터를 획득하는 전방 비-영상 센서;
    레이더 센서와 라이다 센서로 구성된 그룹에서 선택되어, 상기 차량에 설치되며, 상기 차량의 측방의 감지 시야를 가지고, 측방 감지 데이터를 획득하는 코너 비-영상 센서;
    상기 스티어링 휠에 마련되고, 운전자의 심전도, 운전자의 신경활동 또는 운전자의 말초신경으로부터 측정된 뇌파 중 적어도 하나 이상의 생체신호 데이터를 측정하는 센서부; 및
    상기 전방 영상 데이터, 상기 전방 감지 데이터, 상기 측방 감지 데이터 및 상기 생체신호 데이터를 처리하는 프로세서를 포함하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 생체신호 데이터에 포함된 상기 뇌파를 기초하여 상기 운전자의 졸린 상태를 판단하는 운전자 보조 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 생체신호 데이터에서 상기 뇌파의 진폭이 급변하는 주파수 대역을 기초로 임계치를 산정하는 운전자 보조 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 생체신호 데이터에서 측정된 상기 뇌파의 진폭을 상기 산정된 임계치와 비교하는 운전자 보조 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    소리 또는 진동을 출력하는 경고부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 판단 결과에 기초하여 상기 경고부를 제어하는 운전자 보조 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 운전자의 졸음 여부를 판단한 후, 상기 전방 영상 데이터, 상기 전방 감지 데이터 또는 상기 측방 감지 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 전방 객체 및 측방 객체와 충돌 여부를 판단하고,
    상기 충돌 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 조향 장치를 제어하는 운전자 보조 시스템.
  6. 차량에 설치되어 상기 차량의 전방 시야를 가지는 카메라에 의하여, 상기 차량의 전방 영상 데이터를 획득하고;
    상기 차량에 설치되어 상기 차량의 전방 감지 시야를 가지는 전방 레이더에 의하여, 상기 차량의 전방 레이더 데이터를 획득하고;
    상기 차량에 설치되어 상기 차량의 측방 감지 시야를 가지는 코너 레이더에 의하여, 상기 차량의 측방 레이더 데이터를 획득하고;
    상기 전방 영상 데이터와 상기 전방 레이더 데이터와 상기 측방 레이더 데이터를 처리한 것에 응답하여, 상기 차량의 전방에 위치하는 전방 객체와 상기 차량의 측방에 위치하는 측방 객체를 감지하고;
    스티어링 휠에 마련된 센서부를 통해 운전자의 심장 박동수, 운전자의 신경활동 또는 운전자의 말초신경으로부터 측정된 뇌파 중 적어도 하나 이상의 생체신호 데이터를 측정하고; 및
    상기 생체신호 데이터에 포함된 상기 뇌파에 기초하여 상기 운전자의 졸린 상태를 판단하는 것;을 포함하는 운전자 보조 시스템의 제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 판단하는 것은,
    상기 생체신호 데이터에서 상기 뇌파의 진폭이 급변하는 주파수 대역을 기초로 임계치를 산정하는 것;을 포함하는 운전자 보조 시스템의 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 생체신호 데이터에서 측정된 상기 뇌파의 진폭을 상기 산정된 임계치와 비교하는 운전자 보조 시스템의 제어 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    경고부에 의해서 소리 또는 진동을 출력하는 것을 더 포함하고,
    상기 판단 결과에 기초하여 상기 경고부를 제어하는 운전자 보조 시스템의 제어 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 운전자의 졸음 여부를 판단한 후, 상기 전방 영상 데이터, 상기 전방 레이더 데이터 또는 상기 측방 레이더 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 전방 객체 및 측방 객체와의 충돌 여부를 판단하고,
    상기 충돌 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 조향 장치를 제어하는 운전자 보조 시스템의 제어 방법.
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