본 논문은 차세대 자동차 지능형 통합 스마트 모니터 시스템을 제작하였다. 차량의 계기판 장치는 많은 방해 요소를 감소시키며, 운전자들에게 영향을 주지 않고 도로에 집중할 수 있도록 하는 것이 필수적이다. 위험 경보는 시각적인 디스플레이와 함께 유용하게 사용되지만 기존의 방식은 문제가 있다. 차량 안전 시스템의 최적화는 위험을 알리는 각종 경보보다 더 필수적인 것은 운전자가 도로에 집중할 수 있는 시각적인 장치가 요구된다. 지능형 통합 스마트 모니터 시스템은 자동차에서 가장 많이 보는 정보인 자동차 속도, 엔진 회전속도, 연료, 엔진 온도, 연료 게이지, 회전표시등과 각종 경보 표시등 기본 정보를 모아서 운전자에게 제공한다. 본 논문에서 설계한 지능형 통합 스마트 모니터 시스템은 박막 트랜지스터 액정 표시 장치, 액정 표시 장치배경 조명 발광다이오드, 평면 미러, 특수 제작된 렌즈 및 구동회로로 구성되어 있으며, 운전자 안전성을 고려한 차세대 지능형 자동차 통합스마트 모니터 시스템을 제작, 분석하였다.
본 논문은 차세대 자동차 지능형 통합 스마트 모니터 시스템을 제작하였다. 차량의 계기판 장치는 많은 방해 요소를 감소시키며, 운전자들에게 영향을 주지 않고 도로에 집중할 수 있도록 하는 것이 필수적이다. 위험 경보는 시각적인 디스플레이와 함께 유용하게 사용되지만 기존의 방식은 문제가 있다. 차량 안전 시스템의 최적화는 위험을 알리는 각종 경보보다 더 필수적인 것은 운전자가 도로에 집중할 수 있는 시각적인 장치가 요구된다. 지능형 통합 스마트 모니터 시스템은 자동차에서 가장 많이 보는 정보인 자동차 속도, 엔진 회전속도, 연료, 엔진 온도, 연료 게이지, 회전표시등과 각종 경보 표시등 기본 정보를 모아서 운전자에게 제공한다. 본 논문에서 설계한 지능형 통합 스마트 모니터 시스템은 박막 트랜지스터 액정 표시 장치, 액정 표시 장치배경 조명 발광다이오드, 평면 미러, 특수 제작된 렌즈 및 구동회로로 구성되어 있으며, 운전자 안전성을 고려한 차세대 지능형 자동차 통합스마트 모니터 시스템을 제작, 분석하였다.
In this paper, the intelligent smart monitor system is implemented for the next generation vehicle. to mitigate the numerous effects of distractions within the vehicle, it is vital to put critical information where the driver can use it without affection focus on the road ahead. Audible alarms are u...
In this paper, the intelligent smart monitor system is implemented for the next generation vehicle. to mitigate the numerous effects of distractions within the vehicle, it is vital to put critical information where the driver can use it without affection focus on the road ahead. Audible alarms are useful supplements when used in conjunction with visual displays. But driving is an overwhelmingly visual task. To optimize a vehicle's active safety systems, more than just audible alarms are necessary. The driver needs a visual interface that focuses his or her attention on the road ahead. The most commonly viewed information in a vehicle is from the instrument cluster, where speed, tachometer, fuel, engine temperature, fuel gauge, turn indicators and warning lights provide the driver with an array of fundamental information. TFT LCD, LCD Back light led, plane mirror, lens and controllers parts were designed to intelligent integrated smart monitor system. Finally, in this paper, we analyze intelligent integrated smart monitor system for driver safety vehicles.
In this paper, the intelligent smart monitor system is implemented for the next generation vehicle. to mitigate the numerous effects of distractions within the vehicle, it is vital to put critical information where the driver can use it without affection focus on the road ahead. Audible alarms are useful supplements when used in conjunction with visual displays. But driving is an overwhelmingly visual task. To optimize a vehicle's active safety systems, more than just audible alarms are necessary. The driver needs a visual interface that focuses his or her attention on the road ahead. The most commonly viewed information in a vehicle is from the instrument cluster, where speed, tachometer, fuel, engine temperature, fuel gauge, turn indicators and warning lights provide the driver with an array of fundamental information. TFT LCD, LCD Back light led, plane mirror, lens and controllers parts were designed to intelligent integrated smart monitor system. Finally, in this paper, we analyze intelligent integrated smart monitor system for driver safety vehicles.
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문제 정의
본 논문에서는 차량 안전시스템을 위한 운전자보조 차세대 지능형 자동차 통합스마트 모니터 시스템을 제작 및 분석하였다. 제작된 통합스마트시스템은 액정 표시 장치와 액정 표시 장치의 배경 조명의 발광다이오드를 광원으로 하여, 이미지를 생성하고 액정 표시 장치로 부터 생성된 디스플레이 이미지는 평면경 미러와 특수 설계된 곡면미러를 통해 이미지왜곡을 보정한다.
따라서 수많은 정보 시스템이 제공하는 여러 시각정보를 운전자의 시각적 간섭을 최소화하면서 효율적으로 전달할 수 있는 새로운 인터페이스의 설계는 차세대 통합 고안전 차량의 실용화에 있어 매우 중요한 문제이다. 본 논문에서는 차세대 자동차 지능형 통합 스마트 HUD(Head-Up Display)모니터 시스템을 개발하여 분석 및 적용함으로써 차량 운전자의 편의성 및 안전성을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 통합 스마트 모니터 시스템의 시인성을 향상시키기 위한 표시기, 평면경, 다중초점 곡면미러 및 앞 창유리에 대한 요소기술들을 실험을 통하여 시인성의 향상에 관한 연구를 하였다. 그림 1은 영상이미지가 운전자 눈에 맺히는 거리와 초점시간 관계에 대해 나타내고 있으며, 그림 2는 운전자의 시야에 물체 반응 시간을 기존의 계기판과 통합스마트 모니터 시스템을 비교하여 나타내고 있다.
제안 방법
통합스마트 모니터 시스템의 하드웨어 구성은 중앙 처리 신호, 그래픽 처리 회로, 전원회로, 통신 등으로 구성되어져 있다. 고성능 마이크로프로세서는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 그래픽처리 및 액정 표시 장치 배경 조명 발광다이오드를 구동할 수 있게 설계되었고, 나이트비전 및 후방 카메라 입력신호와 그래픽 컨트롤러 IC를 사용하여 영상신호를 아날로그 또는 디지털로 그래픽처리를 하였다. 자동차의 전자제어장치와 통합스마트 모니터 시스템의 인터페이스는 자동차의 핵심통신 방식인 CAN 통신을 채택하였고, 전원회로에서 전자파장해, 전자파적합성 문제로 마이크로프로세서와 그래픽 처리 부분의 회로를 분리하였으며, 고성능 직류-직류 변환기의 노이즈를 고려한 설계 및 그래픽 컨트롤러의 고주파 노이즈 억제에 필요한 필터 회로를 추가하여 설계 및 제작분석하였다.
또한, 여러 운전자의 다양한 시야조건을 만족할수 있도록 다중초점 곡면미러와 평면경의 높이를조절해 주는 평면 미러용 구동 모터회로로 하드웨어를 구성하였다. 그림 9는 통합스마트 모니터 시스템의 하드웨어 전체 블록도를 나타내고 있다.
통합스마트 모니터 시스템의 소프트웨어 구성으로 마이크로 컨트롤러의 디스플레이 알고리즘, 그래픽 컨트롤의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치및 액정 표시 장치 배경 조명 발광다이오드 제어, 나이트비전의 입력신호 제어, CAN(Controller Area Network) 통신을 이용한 속도, 차량의 회전수, 방향지시등, 각종 경고등의 신호를 처리 할 수 있도록 모듈 단위로 소프트웨어를 구현하였다. 복잡한 통신 및 영상 알고리즘 처리를 위하여 최대한 간결한 소스코드 설계 및 임베디드 분야에 널리 사용되고 있는 C 언어를 사용하여 설계하였으며, 모듈단위의 소프트웨어를 작성은 소프트웨어의 품질 강화 및 재사용성을 확보하였다. 그림 7은 통합스마트 모니터 시스템의 소프트웨어 블록도를 나타내었으며, 입력부는 전원, CAN 통신, 하이 빔, 안전밸트, 미러모터, 나이트비전 전원, 조광등으로 구성되며, 출력부에서는 박막 트랜지스터액정 표시 장치, 미러 높이조절부, 후방 카메라, 나이트비전, 속도, 안전밸트 등 각종 경고등으로구성되어있다.
본 시스템의 광학계 특성은 차량에 장착이 용이하도록 최대한 작은 사이즈의 패키지로 제작하여 앞 창유리에 밝고 선명한 디스플레이 및 빛의 반사 구조, 효율적인 반사와 확대 및 축소를 위한 미러의 고확대 광학기술, 왜곡 보정을 고려한 광학 경로를 시뮬레이션 하였다. 그림 6은 통합스마트 모니터 시스템의 앞 창유리의 광학적 특성을 나타내었다.
그림 1은 영상이미지가 운전자 눈에 맺히는 거리와 초점시간 관계에 대해 나타내고 있으며, 그림 2는 운전자의 시야에 물체 반응 시간을 기존의 계기판과 통합스마트 모니터 시스템을 비교하여 나타내고 있다. 이러한 운전자의 반응속도를 이용하여 앞 창유리에 허상이 맺힐 수 있도록 시스템을 구성하였다. 그림 3은 광학경로 시뮬레이션을 통한 통합 스마트 모니터 시스템의 원리를 나타내고 있다.
고성능 마이크로프로세서는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 그래픽처리 및 액정 표시 장치 배경 조명 발광다이오드를 구동할 수 있게 설계되었고, 나이트비전 및 후방 카메라 입력신호와 그래픽 컨트롤러 IC를 사용하여 영상신호를 아날로그 또는 디지털로 그래픽처리를 하였다. 자동차의 전자제어장치와 통합스마트 모니터 시스템의 인터페이스는 자동차의 핵심통신 방식인 CAN 통신을 채택하였고, 전원회로에서 전자파장해, 전자파적합성 문제로 마이크로프로세서와 그래픽 처리 부분의 회로를 분리하였으며, 고성능 직류-직류 변환기의 노이즈를 고려한 설계 및 그래픽 컨트롤러의 고주파 노이즈 억제에 필요한 필터 회로를 추가하여 설계 및 제작분석하였다. 차량의 운전자가 운전 중에 카메라에서 입력되는 영상신호는 비디오처리회로에서 신호처리 되어 박막 트랜지스터 액정 표시 장치에 화면에 출력되며, 앞 창유리에서 보이는 화면의 밝기는 액정 표시 장치 배경 조명에서 효과적으로밝기를 제어해주는 구동회로로 구현된다.
본 논문에서는 차량 안전시스템을 위한 운전자보조 차세대 지능형 자동차 통합스마트 모니터 시스템을 제작 및 분석하였다. 제작된 통합스마트시스템은 액정 표시 장치와 액정 표시 장치의 배경 조명의 발광다이오드를 광원으로 하여, 이미지를 생성하고 액정 표시 장치로 부터 생성된 디스플레이 이미지는 평면경 미러와 특수 설계된 곡면미러를 통해 이미지왜곡을 보정한다. 제작된 렌즈는 앞 창유리에 이미지를 투사하고 운전자의 시선에 자동차 안전 및 편의정보가 표시된다.
차세대 지능형 통합스마트 모니터 시스템은 표시기에 도시바의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치와 고효율의 액정 표시 장치 배경 조명을 광원으로 이미지를 생성하고 박막 트랜지스터 액정 표시장치로부터 생성된 디스플레이 이미지는 평면경과다초점 압공성형에 의해 제작된 다중초점 곡면미러를 통해 이미지 왜곡을 보정하며, 특수 제작한렌즈를 사용하여 앞 창유리로 전송된 이미지는 투사 및 이중상이 제거되어 운전자의 시선에 수많은 자동차 정보가 표시된다. 통합스마트 모니터 시스템은 밝고 선명한 이미지를 확보하기 위하여 효율적인 광학경로 확보를 최우선으로 설계되었으며, 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치 배경조명으로부터 발생되는 열은 효과적인 방출과 회로기판의 최적화된 부품배치를 모두 고려하여 설계되었다.
통합스마트 모니터 시스템의 소프트웨어 구성으로 마이크로 컨트롤러의 디스플레이 알고리즘, 그래픽 컨트롤의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치및 액정 표시 장치 배경 조명 발광다이오드 제어, 나이트비전의 입력신호 제어, CAN(Controller Area Network) 통신을 이용한 속도, 차량의 회전수, 방향지시등, 각종 경고등의 신호를 처리 할 수 있도록 모듈 단위로 소프트웨어를 구현하였다. 복잡한 통신 및 영상 알고리즘 처리를 위하여 최대한 간결한 소스코드 설계 및 임베디드 분야에 널리 사용되고 있는 C 언어를 사용하여 설계하였으며, 모듈단위의 소프트웨어를 작성은 소프트웨어의 품질 강화 및 재사용성을 확보하였다.
대상 데이터
본 연구는 2010년 동남 광역경제권 선도 산업기술개발사업. 과제번호: 70007573에 의해 수행되었습니다.
성능/효과
이러한 문제는 광학 시뮬레이션을 통하여 고확대광학기술 및 다중초점 곡면미러를 통한 왜곡 보정으로 밝고 선명한 디스플레이를 위한 빛의 반사 구조, 빛의 효율적인 반사와 확대 및 축소를 위한 미러 설계로 문제를 해결할 수 있다. 또한 나이트비전 및 전/후방 카메라 신호처리시 어둡게 보이는문제는 다양한 환경에서의 색도, 명도, 채도에 대한 최적 테이블을 산출하고 소프트웨어에 적용하여 문제 해결을 할 수 있었다.
차량의 앞 창유리에서 운전자가 바라본 이미지는 주변의배경 및 상황에 따라 즉, 터널주행, 주간과 야간, 직광, 설면에서 밝기를 조절할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 다양한 환경조건에서 테스트한 결과 운전자의 시인성이 우수함을 확인할 수가 있었으며, 이는 운전자의 눈의 피로도와 안정성을 확보 할 수 있다. 향후 과제로는 차량 운전자가 편광렌즈를 사용한 선글라스를 착용하였을 경우 빛의 굴절로 인한 이미지의 상이 맺혀지는 초점이 틀어지므로 보완할 수 있도록 앞 창유리의 필름과 다중초점렌즈의 광학적 설계가 필요하다.
그림 13은 운전자 통합 스마트 모니터의 이미지이며, 앞 창유리에서 바라본 영상은 주간 및 야간, 직광, 설면에서 이미지의 밝기를 조절할 수 있도록 구성되어 있으며, 터널 진입의 경우 주변의 밝기에 따라 자동으로 앞 창유리에 맺혀지는 상의 휘도를 조절 할 수 있도록 설계되었다. 주간, 야간 및 설면, 직광 등의 다양한 환경조건에서 운전자의 시인성이 우수함을 확인할 수가 있었다. 그림 14는 운전자가 바라본 앞 창유리의 실제 이미지이다.
후속연구
차세대 지능형 자동차 통합스마트 모니터 시스템은 차량의 앞 창유리에 주행 중 필요한 정보를 결상 영상으로 표현하여 차량의 운전자가 전방에서 이탈하는 문제점을 개선하며, 그 결과 운전자의 운전성과 안전성을 향상 시킬 수 있는 장점을 가지게 된다[2,4]. 본 시스템은 주간, 야간뿐만 아니라 직광 및 설면에 구분 없이 사용하여야 하므로 선명하고 밝은 이미지를 제공할 필요가 있다.
또한, 다양한 환경조건에서 테스트한 결과 운전자의 시인성이 우수함을 확인할 수가 있었으며, 이는 운전자의 눈의 피로도와 안정성을 확보 할 수 있다. 향후 과제로는 차량 운전자가 편광렌즈를 사용한 선글라스를 착용하였을 경우 빛의 굴절로 인한 이미지의 상이 맺혀지는 초점이 틀어지므로 보완할 수 있도록 앞 창유리의 필름과 다중초점렌즈의 광학적 설계가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
통합스마트 모니터 시스템은 기존의 디스플레이 장치와는 어떠한 차이점이 있는가?
통합스마트 모니터 시스템은 운전자의 시야를분산 시킬 수 있는 기존의 디스플레이 장치와는달리 운전자의 주시선 위치에 주행 시 필요한 정보를 외부 시야와 함께 표시함으로써 시선이동에따른 위험요소를 제거 할 수 있다. 그림 5는 통합스마트 모니터 시스템의 광학 경로 시뮬레이션을통하여 이미지가 박막 트랜지스터 액정 표시 장치로부터 평면경과 다중초점 곡면미러로부터 앞 창유리에 이미지의 상이 맺어지는 광학경로를 분석할 수 있다.
통합스마트 모니터 시스템의 소프트웨어는 어떻게 구성되어 있는가?
통합스마트 모니터 시스템의 소프트웨어 구성으로 마이크로 컨트롤러의 디스플레이 알고리즘, 그래픽 컨트롤의 박막 트랜지스터 액정 표시 장치및 액정 표시 장치 배경 조명 발광다이오드 제어, 나이트비전의 입력신호 제어, CAN(Controller Area Network) 통신을 이용한 속도, 차량의 회전수, 방향지시등, 각종 경고등의 신호를 처리 할 수있도록 모듈 단위로 소프트웨어를 구현하였다. 복잡한 통신 및 영상 알고리즘 처리를 위하여 최대한 간결한 소스코드 설계 및 임베디드 분야에 널리 사용되고 있는 C 언어를 사용하여 설계하였으며, 모듈단위의 소프트웨어를 작성은 소프트웨어의 품질 강화 및 재사용성을 확보하였다.
통합스마트 모니터 시스템의 하드웨어 중 고성늠 마이크로프로세서는 어떻게 설계되어 있는가?
통합스마트 모니터 시스템의 하드웨어 구성은중앙 처리 신호, 그래픽 처리 회로, 전원회로, 통신 등으로 구성되어져 있다. 고성능 마이크로프로세서는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치 그래픽처리 및 액정 표시 장치 배경 조명 발광다이오드를 구동할 수 있게 설계되었고, 나이트비전 및 후방 카메라 입력신호와 그래픽 컨트롤러 IC를 사용하여 영상신호를 아날로그 또는 디지털로 그래픽처리를 하였다. 자동차의 전자제어장치와 통합스마트 모니터 시스템의 인터페이스는 자동차의 핵심통신 방식인 CAN 통신을 채택하였고, 전원회로에서 전자파장해, 전자파적합성 문제로 마이크로프로세서와 그래픽 처리 부분의 회로를 분리하였으며, 고성능 직류-직류 변환기의 노이즈를 고려한 설계 및 그래픽 컨트롤러의 고주파 노이즈 억제에 필요한 필터 회로를 추가하여 설계 및 제작분석하였다.
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