KR20170054714A - 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템 및 그 방법 - Google Patents

자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템 및 그 방법 Download PDF

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허명선
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Abstract

본 발명은 차량 외부의 소음을 감지하는 소음 감지부; 상기 감지 결과에 따라 차량 외부의 소음의 정도가 위험 수준인지를 판단하여 경고용 신호를 출력하는 신호 처리부; 및 상기 경고용 신호에 따라 차량 내부의 운전자에게 들리도록 경고음을 출력하는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템을 제공한다.

Description

자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템 및 그 방법 {Beep transmission system and method for detecting a noise of a car exterior}
본 발명은 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 차량 주행 중 외부에서 발생하는 음향을 입력받아, 운전 중 주변 상황을 운전자에게 인지시키기 위한 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
차량에는 운전자가 사이드 미러 및 백미러를 통해 볼 수 없는 사각지대가 존재한다. 만약 운전자가 차량을 사용할 때, 사각지대에 위험한 장애물이 존재한다면, 운전자가 장애물을 감지하지 못함으로서 사고가 발생할 수 있다.
이에 따라, 차량 주행 중 졸음운전과 같은 전방 미 주시로 인한 사고를 막기 위해, 전방 충돌 경고 시스템(FCW), 차선 이탈 경고 시스템(LDW), 차선 유지 어시스트 시스템(LKAS), 긴급 제동 브레이크 시스템(CMBS) 등의 시스템들로부터 운전자를 보호함은 물론, 교통사고도 예방할 수 있음은 물론이다.
하지만, 상기한 시스템들은 운전자가 인지하지 못하는 소음에 따라 차량 문제에 따른 소음 발생 또는 차량의 고장에 대한 소음 또는 차량 외부에서 발생하는 소음들을 운전자가 인지하지 못하고 주행하는 경우가 많다.
또한, 차량이 고속으로 주행 중에 풍절음이나 외부 소음을 직접 듣는것은 많은 소음이 섞여 있어 운전자가 인지하지 못한다는 문제점이 끊임없이 재기되고 있다.
공개특허 제 10-2007-0069837호 (2007. 07. 03.)
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 보다 상게하게는, 차량 주행 중 외부에서 발생하는 음향을 분석하여, 외부 상황을 인지하지 못하는 운전자에게 경고음을 송출하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 차량 외부의 소음을 감지하는 소음 감지부; 상기 감지 결과에 따라 차량 외부의 소음의 정도가 위험 수준인지를 판단하여 경고용 신호를 출력하는 신호 처리부; 및 상기 경고용 신호에 따라 차량 내부의 운전자에게 들리도록 경고음을 출력하는 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템을 제공한다.
차량의 위치가 실외 또는 주행 중인 것을 판단하기 위한 GPS모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 소음 감지부는 차량 외부로부터 발생되는 소음의 특정 주파수를 감지할 수 있다.
상기 소음 감지부는 차량 외부 소음의 일정 데시벨(dB)을 감지하는 음향 센서일 수 있다.
상기 소음 감지부는 차량 외부 소음의 주파수 대역을 감지하기 위한 주파수 센서일 수 있다.
상기 신호 처리부는 상기 소음 감지부의 감지 결과를 디지털 변환하여 주파수로 이루어진 소음 신호 강도를 분석할 수 있다.
차량 외부로부터 발생하는 소음이 차량내에 들려지는 소음에 대한 음향 크기를 예측할 수 있다.
상기 신호 처리부는 차량 내에 위치하는 운전자로 전달되는 가청 음향 크기를 필터링하고, 운전자에게 전달되는 소음의 백색 잡음을 필터링할 수 있다.
상기 신호 처리부는 운전자가 외부 소음을 인지하도록 차량 외부로부터 발생되는 소음이 차량 내부에 전달되는 소음에 대한 주파수 형태를 보완할 수 있다.
또한, 본 발명은 차량의 위치가 실외 또는 주행 중인 것을 판단하는 위치 판단 단계; 차량의 외부 소음의 감지 결과에 따라 차량 외부 소음의 정도가 위험 수준인지를 분석하는 주파수 분석 단계; 및 운전자에게 경고음을 출력하는 경고음 송출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 방법을 제공한다.
상기 주파수 분석 단계는 차량 외부로부터 발생되는 소음의 특정 주파수를 감지할 수 있다.
상기 주파수 분석 단계는 상기 소음의 감지 결과를 디지털 변환하여 주파수로 이루어진 소음 신호 강도를 분석할 수 있다.
차량 외부로부터 발생하는 소음이 차량내에 들려지는 소음에 대한 음향 크기를 예측할 수 있다.
상기 주파수 분석 단계는 차량 내에 위치하는 운전자로 전달되는 가청 음향 크기를 필터링하고, 운전자에게 전달되는 소음의 백색 잡음을 필터링할 수 있다.
상기 주파수 분석 단계는 운전자가 외부 소음을 인지하도록 차량 외부로부터 발생되는 소음이 차량 내부에 전달되는 소음에 대한 주파수 형태를 보완할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템 및 그 방법은, 차량 내부에서 청각에 대한 정보가 단절된 운전자에게 차량 외부에서 발생하는 다양한 상황에 대응하는 경고음을 송출하여 교통사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 2는 가청 음원대역 필터링을 나타낸 그래프이다.
도 3은 내부 음향의 중첩된 신호를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 방법의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 주파수 분석 방법의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 첨부된 도면들에서 구성에 표기된 도면번호는 다른 도면에서도 동일한 구성을 표기할 때에 가능한 한 동일한 도면번호를 사용하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 도면에 제시된 어떤 특징들은 설명의 용이함을 위해 확대 또는 축소 또는 단순화된 것이고, 도면 및 그 구성요소들이 반드시 적절한 비율로 도시되어 있지는 않다. 그러나 당업자라면 이러한 상세 사항들을 쉽게 이해할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이고, 도 2는 가청 음원대역 필터링을 나타낸 그래프이고, 도 3은 내부 음향의 중첩된 신호를 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 방법의 흐름을 나타낸 흐름도이고, 도 5는 도 4에 나타낸 주파수 분석 방법의 흐름을 나타낸 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템(100)은 소음 감지부(110), 신호 처리부(120), 스피커(130), GPS모듈(140)을 포함한다.
상기 소음 감지부(110)는 외부의 소음을 감지하여 상기 신호 처리부(120)에 감지된 결과를 전달한다. 이때, 상기 소음 감지부(110)는 차량에 근접하여 발생되는 소음(예컨대, 자동차, 오토바이, 신호대기 중 앞차량의 출발 배기음, 사이렌 등)을 감지하여 감지 결과에 대응하는 신호를 출력하는데, 출력은 감지된 물체의 소음신호의 강도에 따라 크기가 다른 아날로그 신호일 수 있다.
한편, 상기 소음 감지부(110)는 차량 외부의 소음을 감지하기 위해, 차량의 전면, 측면 및 후면 중 적어도 하나의 위치에 설치될 수 있는데, 설치되어지는 위치는 이에 국한되지 않는다.
또한, 상기 소음 감지부(110)는 전 방향의 음향을 집음할 수 있는 무지향성 마이크, 집음하는 방향의 음향이 주로 집음되고 그 외의 방향에서 발생하는 음향은 약하게 집음되는 단일지향성 마이크, 상기 단일지향성 마이크 중 상기 집음하는 각도가 현저히 작은 초지향성 마이크 및 서로 상반되는 양 방향의 음향을 집음하고 그 외의 방향에서 발생되는 음향은 약하게 집음되는 양방향성 마이크 중 어느 하나를 포함하는 조합인 것이 바람직하다.
상기 신호 처리부(120)는 상기 소음 감지부(110)로부터 전달받은 소음 감지 결과에 따라 소음의 정도가 위험한 수준인지를 판단하여 경고용 신호를 출력한다.
따라서, 도 2를 참조하면, 상기 신호 처리부(120)는 차량 외부로부터 발생되는 소음의 정도를 분석하기 위해 주파수 도메인을 획득하고, 외부 소음을 운전자에게 전달시 감쇄되는 주파수 영역(2)을 예측하고, 운전자에게 필요한 소음(3) 정보를 전달하기 위해 차량 내부의 소음(1)을 고려하여, 전달에 불필요한 소음(4)을 필터링한다.
또한, 상기 신호 처리부(120)는 차량 내부 소음과 외부 소음의 주파수 대역이 대응되도록 외부 소음의 주파수 대역의 백색 잡음을 제거한다.
이어서, 도 3을 참조하면, 상기 신호 처리부(120)는 차량 외부에서 발생하는 외부의 소음(2`)을 차량 내부로 전달하기 위해, 차량 내부에서 발생하는 내부의 소음(1`)와 비교하여, 신호대잡음비(SNR : Signal to noise ratio)(3`)를 확보하고, 상기 스피커(130)를 통하여 신호대잡음비(3`)을 차량 내부로 전달한다.
여기서, 상기 신호 처리부(120)는 차량 외부의 소음 신호를 디지털 신호로 변경하는 AD 컨버터(미도시) 및 DA 컨버터(미도시)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이어서, 상기 AD 컨버터(미도시)는 상기 소음 감지부(110)로부터 획득되는 소음 감지 결과를 디지털 변환하여 디지털 신호를 생성하여 출력한다. 즉, 상기 AD 컨버터(미도시)는 상기 소음 감지부(110)로부터 감지 결과에 대응하는 아날로그 신호를 전달받고, 아날로그 신호를 디지털 변환하여 기 설정된 비트 수의 디지털 신호로 변환하여, 상기 신호 처리부(120)로부터 소음의 종류를 분석한다.
따라서, 상기 신호 처리부(120)는 디지털 신호가 소정기준 이상이면 외부 소음의 정도가 위험 수준인 것으로 판단하는 것이다. 즉, 상기 신호 처리부(120)는 차량 외부로부터 발생하는 소음을 기 설정된 소정기준인 경우에 운전자에게 경고음을 송출하기 위해 디지털 신호를 상기 DA 컨버터(미도시)로 전달한다.
이어서, 상기 DA 컨버터(미도시)는 소음의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여, 상기 스피커(130)에서 재생 가능한 형태의 아날로그 경고용 신호를 출력한다.
여기서, 상기 스피커(130)는 상기 신호 처리부(120)로부터 전달받은 경고용 신호에 따라 차량의 내부에 위치하는 운전자가 들을 수 있도록 경고음을 송출한다. 이때, 경고음은 외부의 소음 종류에 따라 음성 메시지 등의 다양한 소리일 수 있다.
상기 GPS모듈(130)은 차량의 현재 위치 및 주행 중임을 판단하는 장치로써, 차량의 현재 위치에 따라 상기 소음 감지부(110)를 작동시킨다.
즉, 상기 GPS모듈(130)은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 산출된 정보에 삼각법을 적용하여, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확하게 산출할 수 있다.
따라서, 상기 GPS모듈(130)은 차량의 현 위치를 실시간으로 획득함으로써 차량의 속도 정보를 획득한다.
상기한 구성의 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템(100)에 따른 '자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 방법'을 상세하게 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 차량의 위치가 실외 또는 주행 중인 것을 판단하는 위치 판단 단계(S1)와, 차량의 외부 소음의 감지 결과에 따라 차량 외부 소음의 정도가 위험 수준인지를 분석하는 주파수 분석 단계(S2)와, 운전자에게 경고음을 출력하는 경고음 송출 단계(S3)을 수행한다.
상기 위치 판단 단계(S1)는 상기 GPS모듈(130)을 통하여 차량의 현 위치를 실시간으로 획득하여, 차량의 속도 정보를 전달받아, 차량의 현재 위치 및 주행 중임을 판단한다.
상기 위치 판단 단계(S1)는 차량이 주행 중임을 판단하면, 이를 상기 소음 감지부(110)를 작동시킨다.
상기 주파수 분석 단계(S2)는 차량 외부로부터 발생되는 소음의 특정 주파수를 감지하고, 소음의 감지 결과를 상기 AD 컨버터(미도시)를 통하여 디지털 신호로 변환하여 주파수로 이루어진 소음 신호 강도를 분석한다.
또한, 상기 주파수 분석 단계(S2)는 외부로부터 발생하는 소음이 차량 내에 들려지는 소음의 음향 크기를 예측한다.
이어서, 상기 주파수 분석 단계(S2)는 차량 내에 위치하는 운전자로 전달되는 가청 음향 크기를 필터링하고, 운전자에게 전달되는 소음의 백색 잡음을 필터링한다.
따라서, 상기 주파수 분석 단계(S2)는 운전자가 외부 소음을 인지하도록, 차량 외부로부터 발생되는 소음이 차량 내부에 전달되는 소음에 대한 주파수 형태를 보완한다.
상기 경고음 송출 단계(S3)는 상기 신호 처리부(120)로부터 전달받은 경고용 신호에 따라 차량의 내부에 위치하는 운전자가 들을 수 있도록 상기 스피커(130)를 통하여 경고음을 송출한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 주파수 분석 단계(S2)에서 이루어지는 주파수 분석 방법을 수행하는 과정을 나타낸다.
차량 외부로부터 발생되는 소음 신호에 대한 음향 강도를 분석하기 위해 소음 주파수 도메인을 획득하는 과정(S10)과, 외부로부터 발생되는 소음을 운전자에게 전달시 감쇄되는 주파수 영역을 예측하는 과정(S11)과, 운전자에게 필요한 소음 정보를 전달하기 위해 차량 내부의 소음을 고려하여, 전달에 불필요한 소음을 필터링하는 과정(S12)과, 차량 내부 소음과 외부 소음의 주파수 대역이 대응되도록 외부 소음의 주파수 대역의 백색 잡음을 제거하는 과정(S13)과, 외부의 소음을 차량 내부로 전달하기 위해, 신호대잡음비를 확보하여 외부의 소음을 차량 내부로 전달하는 과정(S14)를 순차적으로 수행한다.
상기 과정(S10)은 상기 소음 감지부(110)를 통하여 외부의 소음을 감지하여 상기 신호 처리부(120)에 감지된 결과를 전달한다.
또한, 상기 과정(S10)은 차량 외부로부터 발생되는 소음의 특정 주파수를 감지하고, 소음의 감지 결과를 상기 AD 컨버터(미도시)를 통하여 디지털 신호로 변환하여 주파수로 이루어진 소음 신호 강도를 분석한다.
상기 과정(S12)은 상기 AD 컨버터(미도시)를 통하여 소음 감지 결과를 디지털 변환하고, 기 설정된 비트 수의 디지털 신호로 변환하여 소음의 종류를 분석한다.
이어서, 상기 과정(S12)은 차량 외부로부터 발생하는 소음을 기 설정된 소정기준인 경우에 운전자에게 경고음을 송출하기 위해 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여, 운전자에게 전달되는 소음의 불필요한 음향을 제거한다.
상기 과정(S13)은 운전자로 전달되는 가청 음향 크기를 필터링하고, 운전자에게 전달되는 소음을 필터링한다.
상기 과정(S14)는 차량의 외부로부터 발생하는 소음이 차량 내부로 들려지는 소음에 대한 음향을 중첩되도록 신호대잡음비(SNR : Signal to noise ratio)를 확보한다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같은 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
100 : 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템
110 : 소음 감지부 120 : 신호 처리부
130 : 스피커 140 : GPS모듈

Claims (15)

  1. 차량 외부의 소음을 감지하는 소음 감지부;
    상기 감지 결과에 따라 차량 외부의 소음의 정도가 위험 수준인지를 판단하여 경고용 신호를 출력하는 신호 처리부; 및
    상기 경고용 신호에 따라 차량 내부의 운전자에게 들리도록 경고음을 출력하는 스피커;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    차량의 위치가 실외 또는 주행 중인 것을 판단하기 위한 GPS모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 소음 감지부는,
    차량 외부로부터 발생되는 소음의 특정 주파수를 감지하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 소음 감지부는,
    차량 외부 소음의 일정 데시벨(dB)을 감지하는 음향 센서인 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 소음 감지부는,
    차량 외부 소음의 주파수 대역을 감지하기 위한 주파수 센서인 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    상기 소음 감지부의 감지 결과를 디지털 변환하여 주파수로 이루어진 소음 신호 강도를 분석하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    차량 외부로부터 발생하는 소음이 차량내에 들려지는 소음에 대한 음향 크기를 예측하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    차량 내에 위치하는 운전자로 전달되는 가청 음향 크기를 필터링하고, 운전자에게 전달되는 소음의 백색 잡음을 필터링하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 처리부는,
    운전자가 외부 소음을 인지하도록 차량 외부로부터 발생되는 소음이 차량 내부에 전달되는 소음에 대한 주파수 형태를 보완하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 시스템.
  10. 차량의 위치가 실외 또는 주행 중인 것을 판단하는 위치 판단 단계;
    차량의 외부 소음의 감지 결과에 따라 차량 외부 소음의 정도가 위험 수준인지를 분석하는 주파수 분석 단계; 및
    운전자에게 경고음을 출력하는 경고음 송출 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 주파수 분석 단계는,
    차량 외부로부터 발생되는 소음의 특정 주파수를 감지하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 주파수 분석 단계는,
    상기 소음의 감지 결과를 디지털 변환하여 주파수로 이루어진 소음 신호 강도를 분석하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 주파수 분석 단계는,
    차량 외부로부터 발생하는 소음이 차량내에 들려지는 소음에 대한 음향 크기를 예측하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 주파수 분석 단계는,
    차량 내에 위치하는 운전자로 전달되는 가청 음향 크기를 필터링하고, 운전자에게 전달되는 소음의 백색 잡음을 필터링하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 주파수 분석 단계는,
    운전자가 외부 소음을 인지하도록 차량 외부로부터 발생되는 소음이 차량 내부에 전달되는 소음에 대한 주파수 형태를 보완하는 것을 특징으로 하는 자동차 외부의 소음을 감지한 경고음 송출 방법.
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KR20230006971A (ko) 2021-07-05 2023-01-12 대구대학교 산학협력단 차량 외부 음원의 시각화 방법

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