스마트헬멧을 이용한 오토바이 운전자 주행정보 및 e-call 기능 제공 소프트웨어의 설계 Design of Autobike Driver's Driving Information and e-call Functions Providing Software using Smart Helmet원문보기
오토바이는 자동차에 비해 차량주행정보가 부족하고 사고 위험성이 높아 충돌감지센서, 후방카메라, 블루투스 통신모듈, 마이크로콘트롤러, HUD로 구성되는 스마트헬멧을 제작하여 오토바이 주행정보와 e-call 기능을 제공하는 시스템을 개발한다면 사용자에게 매우 유용하고 교통사고 시에 인명피해 감소 및 신속한 교통사고 처리가 가능하다. 본 논문에서는 이와 같은 "스마트헬멧을 이용한 오토바이 운전자 주행정보 및 e-call 기능 제공 시스템"의 소프트웨어를 개발하는데 있어 객체지향 분석 방법인 UML을 이용한 소프트웨어 개발 분석 방법, 하드웨어 블록다이어 그램 구조, 플로우차트 및 UI 설계를 보여줌으로써 실무 개발에 적합한 분석/설계 방법을 제시하고자 한다.
오토바이는 자동차에 비해 차량주행정보가 부족하고 사고 위험성이 높아 충돌감지센서, 후방카메라, 블루투스 통신모듈, 마이크로콘트롤러, HUD로 구성되는 스마트헬멧을 제작하여 오토바이 주행정보와 e-call 기능을 제공하는 시스템을 개발한다면 사용자에게 매우 유용하고 교통사고 시에 인명피해 감소 및 신속한 교통사고 처리가 가능하다. 본 논문에서는 이와 같은 "스마트헬멧을 이용한 오토바이 운전자 주행정보 및 e-call 기능 제공 시스템"의 소프트웨어를 개발하는데 있어 객체지향 분석 방법인 UML을 이용한 소프트웨어 개발 분석 방법, 하드웨어 블록다이어 그램 구조, 플로우차트 및 UI 설계를 보여줌으로써 실무 개발에 적합한 분석/설계 방법을 제시하고자 한다.
Autobike is insufficient of car navigation informations and high of accident dangerousness comparing to car. So if a system providing autobike driver's driving information and e-call function is developed using smart helmet consisting of collision perception sensor, rear camera, bluetooth communicat...
Autobike is insufficient of car navigation informations and high of accident dangerousness comparing to car. So if a system providing autobike driver's driving information and e-call function is developed using smart helmet consisting of collision perception sensor, rear camera, bluetooth communication module, MCU and HUD, It is very useful and can decrease of person's damage and handle expeditious traffic accident during autobike accident. In this paper, when this, "Providing system of autobike driver's information and e-call function", software is developed, a proper analysis and design method for practical affairs try to be presented due to showing software development analysis method, architecture of hardware block-diagram, flowchart and UI design.
Autobike is insufficient of car navigation informations and high of accident dangerousness comparing to car. So if a system providing autobike driver's driving information and e-call function is developed using smart helmet consisting of collision perception sensor, rear camera, bluetooth communication module, MCU and HUD, It is very useful and can decrease of person's damage and handle expeditious traffic accident during autobike accident. In this paper, when this, "Providing system of autobike driver's information and e-call function", software is developed, a proper analysis and design method for practical affairs try to be presented due to showing software development analysis method, architecture of hardware block-diagram, flowchart and UI design.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 스마트 헬멧에 장착된 센서 및 스마트폰의 카 네비게이션 등의 운전 주행정보를 오토바이에서는 자동차 처럼 편안하게 보기 어렵기 때문에 스마트헬멧의 HUD(Head Up Display)에 디스플레이가 가능하도록 하여 오토바이크 운전자의 차량 운전편리성을 높이도록 한다. 또한 대부분의 운전자가 스마트폰을 소지하고 다니기 때문에 오토바이크 사고시에 119 안전신고센터에 자동으로 전화를 걸어 사고를 알리고 사고 위치 또한 알리는 e-call 기능을 구현하여 교통사고의 신속한 대처가 가능하도록 시스템을 설계하는 방법을 제시하고자 한다.
따라서 본 논문에서는 최근에 웨어러블 스마트 디바이스 발전에 따라 스마트헬멧 사용에 연구가 이루어지 있는데 이와 같은 “스마트헬멧을 사용한 오토바이 운전자 주행정보 및 e-call 기능 제공 시스템”을 개발하는데 있어 그 소프트웨어를 구현하기 위한 분석 및 설계 방법을 제시하였다.
따라서 본 논문에서는 스마트 헬멧에 장착된 센서 및 스마트폰의 카 네비게이션 등의 운전 주행정보를 오토바이에서는 자동차 처럼 편안하게 보기 어렵기 때문에 스마트헬멧의 HUD(Head Up Display)에 디스플레이가 가능하도록 하여 오토바이크 운전자의 차량 운전편리성을 높이도록 한다. 또한 대부분의 운전자가 스마트폰을 소지하고 다니기 때문에 오토바이크 사고시에 119 안전신고센터에 자동으로 전화를 걸어 사고를 알리고 사고 위치 또한 알리는 e-call 기능을 구현하여 교통사고의 신속한 대처가 가능하도록 시스템을 설계하는 방법을 제시하고자 한다.
본 논문에서는 스마트헬멧과 스마트폰을 이용한 시스템 구조를 제시하고 스마트헬멧의 하드웨어 구성과 그 소프트웨어 동작방법을 분석하기 위해서 객체지향 분석/설계 방법인 UML을 이용한 그 시스템의 소프트웨어 개발을 위한 분석 방법을 제시하였고, 설계 단계에서는 플로우차트 및 UI 화면설계를 통하여 스마트헬멧 사용한 오토바이 운전자 주행정보 및 e-call 기능 제공 소프트웨어 구현이 가능한 설계방법을 제시하였다.
본 시스템은 기존 헬멧에 각종 센서, 디바이스, 카메라, 블루투스 통신 모듈이 MCU(Micro Controller Unit)와 연결되어 오토바이 운전자의 스마트폰과 블루투스 통신으로 연동되어 운전자의 주행과 안전을 돕는 시스템이다. 운전자가 출발시에 스마트폰 앱에 출발지와 도착지를 세팅하고 출발하면 카네이비게이션 기능이 오토바이 헬멧의 HUD(Head Up Display)에 주행정보가 표시되도록 한다.
다음 단계로는 스마트 헬멧에 장착된 충돌감지센서가 오토바이 운전자가 교통사고에 의해 충돌이 감지되는 경우에 스마트헬멧 MCU에서 자동으로 블루투스 통신으로 신호를 보내 응급상황센터(119)에 긴급알림 전화를 하게 되는 e-call 서비스 기능을 갖도록 한다. 스마트 헬멧의 MCU에는 이어폰 및 마이크 장치가 연결되어 제어되며 스마트폰과의 전화통화 및 음악감상이 가능하도록 개발한다.
제안 방법
후방카메라는 후면에서 접근하는 차량의 거리를 계산하여 차량의 접근 거리를 헬멧의 HUD에 표시되도록 한다. 다음 단계로는 스마트 헬멧에 장착된 충돌감지센서가 오토바이 운전자가 교통사고에 의해 충돌이 감지되는 경우에 스마트헬멧 MCU에서 자동으로 블루투스 통신으로 신호를 보내 응급상황센터(119)에 긴급알림 전화를 하게 되는 e-call 서비스 기능을 갖도록 한다. 스마트 헬멧의 MCU에는 이어폰 및 마이크 장치가 연결되어 제어되며 스마트폰과의 전화통화 및 음악감상이 가능하도록 개발한다.
다음으로는, 스마트헬멧의 HUD에 표시되는 주행정보와 스마트폰에서 e-call 기능에 대한 UI 설계를 통하여 주행정보 및 e-call 기능을 제공하기 위해 동작하는 프로그램 구현 이전단계인 설계 단계로서의 화면설계를 보여주도록 한다.
둘째는 오토바이 운전자 안전 운행을 위하여 스마트헬멧 뒤쪽에 후방카메라를 장착하여 뒤에서 접근하는 차량의 거리를 계산하야 HUD에 디스플레이 되도록 한다.
셋째는 교통사고 발생시에 충돌감시센서에 의해 감지된 충돌신호를 블루투스 통신으로 운전자의 스마트폰으로 전송하고 이는 자동으로 스마트폰 앱이 119 안전센터에 자동으로 전화를 걸어서 사고위치 및 교통사고 신고를 신속하게 할 수 있도록 한다.
첫째는 오토바이 운전자에게 운전주행 정보를 제공하기 위해서 블루투스 통신을 이용해서 스마트폰에서의 네비게이션 기능에서 구현되는 주행정보가 스마트헬멧의 MCU으로 전송되어 스마트헬멧의 HUD에 디스플레이되도록 한다.
성능/효과
(2) 스마트폰앱에서 충돌감지 신호가 포착되면 자동으로 119 안전센터에 자동으로 전화를 건다.
본 논문에서 제시한 방법으로 프로그램을 제작하여 본 결과, UML 설계는 객체지향 분석에 의한 명확한 스마트헬멧을 이용한 오토바이 운전자 주행정보 및 e-call기능 프로그램 제작에 대한 전체 이해와 기능 구현을 위한 프로그래밍에 유익한 방법 이였다. 또한 플로우차드 및 UI 설계는 프로토타입 개발을 지원함으로써 소프트웨어 개발에 아주 유용하였다.
후속연구
본 논문에서 제시되는 스마트 헬멧 기능은 최신의 IoT 기능 및 블루투스 통신에 의한 기능으로 오토바이크의 편리성 및 안전성을 높이는 IT 분야의 신기술로서 기술적 파급효과가 크고, 신기술 분야의 산업화를 촉진시키는 효과가 있어 산업 일선에 있는 엔지니어에게 도움이 되리라 본다.
본 논문에서 제시한 분석/설계방법이 실제 개발에 있어 주요 분석/설계 프로세스를 세우는 기준이 되고, 본 연구에서 제안한 분석/방법이 오토바이 운전자 주행정보 및 e-call 기능 프로그램을 제작하고자 하는 실무자들에게 어떻게 그 소프트웨어를 설계할지에 대한 주요 가이드라인으로 자리매김 할 수 있기를 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
e-call 기능은 무엇인가?
즉, 오토바이의 특성상 자동차에 비해 오픈되어서 차를 타게 되며 주변 차량에 대한 정보 및 각종 차량 운행정보를 보는 기능이 부족하다. 사고가 발생하였을 때에 응급대처가 되기 위해서 운전자의 스마트폰으로 스마트헬멧에서 감지된 충돌신호로 자동 응급센터로 전화가 걸리는 e-call 기능 구현한 시스템이 있다면 매우 유용하고 사고처리를 신속하게 할 수 있어 인명피해를 줄일 수 있다. 전 세계적으로 오토바이가 많이 생산되고 있는데 이제는 오토바이도 IoT(Internet of Things) 기술을 이용한 차량주행 정보 및 차량사고 방지 기술을 채택하여 차별화 할 필요성이 있다[1,6].
넥시스에서 만든 산업용 스마트헬멧의 특징은 무엇인가?
국내 제품으로는 넥시스 회사에 만든 것으로 오토바이용 아니라 산업현장에서 사용할 수 있는 산업용 스마트헬멧인데 이는 건설현장, 조선소, 소방현장, 발전소, 화학공장, 정유사, 군/경찰 등 분야 종사자를 위한 LTE 기반 웨어러블 토탈 솔루션을 제공한다. 리눅스 운영체제로 구동되며, 헬멧에 LTE모듈과 HD카메라를 탑재하여 현장요원의 모든 상황을 기록하고, 이를 LTE망으로 실시간으로 서버에 업로드 한다. 동시에 작업자의 심박, 가스, 위치 등의 데이터 또한 관제플랫폼에 전송합니다. 헬멧에 카메라만 달린 것이 아니라, 생체데이터까지 관제하는 모니터링 플랫폼을 제공하는 기술을 가지고 있다.
오토바이의 단점은 무엇인가?
최근 오토바이로 레저를 즐기는 인구 및 교통체증 때문에 편리함 등으로 오토바이 타는 인구가 상당한데 오토바이의 단점은 자동차에 비해 주행정보 표시 및 안전성 측면에서 부족하여 사고를 방지하고 사고 발생 때에도 자동응급 전화가 걸려 빠른 조치가 가능한 e-call(emergency call) 시스템 개발이 필요하다.
참고문헌 (12)
Vivien Melchera,*, Frederik Diederichsa, Rafael Maestreb, Christian Hofmannc, Jose-Maria Nacentad, Jos van Gente, Dragan Kusic, Bostjan Zagarg, "Smart vital signs and accident monitoring system for motorcyclists embedded in helmets and garments for advanced eCall emergency assistance and health analysis monitoring", 6th International Conference on Applied Human Factors and Ergonomics and the Affiliated Conferences, AHFE 2015. DOI: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2015.07.871
Bummo Ahn., "Wearable Wellness Sensors and Devices (WWSD): State of the Arts and Challenges", J. Korean Soc. Precis. Eng., Vol. 32, No. 2, pp. 199-208, 2015.
Sung-Woo Ahn.,"Design and Implementation of Smart LED Bicycle Helmet using Arduino", KDK Jounal, 2016. DOI: https://doi.org/10.6109/jkiice.2016.20.6.1148
Cho, W. S., "UML Object-Oriented Analysis and Design", Hongnung Publishing Company, 2000.
Jong-Jin Park, Bum-Dong Cho, "Development of a Control System for E-Bike on IOT", The Transactions of Korea Institute of Electrical Engineers, 2016. DOI: https://doi.org/10.5370/kiee.2016.65.1.150
Kim Jin, Koo Sung Eun, Lim Jun Young, Jin Min Wan, Choi Jong Myungho, "Smart Helmet", The Korea Contents Society Association Paper, 2016.
Si-oh Kim, "Wearable Smart Device and Application", The Magazine of the IEEK 42(6), 2015.
J. K. Ko,S. G. Hong, "Trends of Converging Smart Devices with IoT Technology", Electronics and Telecommunications Trends, 2013
Han-Wul Joo*, Sung-Moon Choi*, Won-Seok Choi*, Bokgyu Joo**,"Development of Car HUD Navigation Using a Raspberry Pi", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication (IIBC), Vol. 17, No. 3, pp.175-181, Jun. 30, 2017. DOI: https://doi.org/10.7236/JIIBC.2017.17.3.175
Dong-Jin Han1*, Hyun-Hee Kim1,"Optical System Design of Compact Head-Up Display(HUD) using Micro Display",Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society Vol. 16, No. 9 pp. 6227-6235, 2015 DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2015.16.9.6227
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