KR101628427B1

KR101628427B1 - 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101628427B1
Application number: KR1020120147195A
Authority: KR
Inventors: 장재훈
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2016-06-08
Also published as: KR20140078158A

Abstract

본 발명은 기존의 추측항법 수행시에 누적되는 오차를 주기적으로 초기화함으로써 GPS의 음영 지역에서도 차량의 위치를 정확하게 제공할 수 있는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템은, GPS로부터 차량의 GPS 위치 정보를 수신하는 네비게이션 수신부와, 차량에 탑재된 센서로부터 제1 신호를 수신하는 제1 수신부와, 차량에 탑재된 카메라로부터 제2 신호를 수신하는 제2 수신부와, 제1 신호를 토대로 차량의 이동거리와 이동방향을 구하고, 이동거리와 이동방향을 이용하여 차량의 현재 위치를 추정하는 추측항법부와, 제2 신호에 기초하여 차량의 궤적 정보를 생성하는 궤적생성부와, 궤적생성부의 궤적 정보를 토대로 추측항법부에 의해 추정된 차량의 현재 위치에 대한 누적 오차를 보상하여 차량의 추측항법에 의한 위치를 결정하는 추측항법 위치결정부와, 추측항법 위치결정부에서 결정된 위치 정보를 수신하며, GPS로부터의 위성신호가 정상일 때, GPS 위치 정보에 따라 차량의 현재 위치를 판단하고, GPS로부터의 위성신호가 비정상일 때, 추측항법에 의한 위치 정보에 따라 차량의 현재 위치를 판단하는 차량 위치 판단부를 포함한다.

Description

카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템 및 그 제어방법{DEADRECKONING-BASED NAVIGATION SYSTEM USING CAMERA AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기존의 추측항법 수행시에 누적되는 오차를 주기적으로 초기화함으로써 GPS(Global Positioning System)의 음영 지역에서도 차량의 위치를 정확하게 제공할 수 있는 카메라를 이용하는 추측항법 기반 네비게이션 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 네비게이션(Navigation)은 GPS(Global Positioning System)의 위성 신호를 바탕으로 위치 정보를 제공하는 위치정보 제공 시스템을 지칭한다. 네비게이션은 GPS의 위성 신호를 정확하게 수신할 수 있는 장소에서만 정확한 위치를 표시할 수 있다. 즉, 네비게이션은 터널, 지하주차장, 도심 지역 등과 같이 GPS의 위성 신호에 전체적인 혹은 부분적인 손실이 생기는 지역에서는 정확한 GPS 위치 정보를 제공할 수 없다.

최근, 차량의 네비게이션 기술에서는, 위성 신호의 손실에 의해 네비게이션이 정상적으로 작동하지 못하는 경우를 대비하여 차량의 이동거리와 이동방향을 이용하여 차량의 현재 위치를 추정하는 추측항법이 등장하였다.

그러나, 이러한 추측항법은 센서 자체의 한계(적분에 의한 오차 누적 등)로 인하여 정확한 항법 정보를 제공하지 못하는 단점이 있다. 그 중에서, 지자계 센서는 차량용 멀티미디어 시스템 내부에서 발생하는 전자계의 간섭으로 인해 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.

게다가, 추측항법은 사용하는 시간이 길어지면 길어질수록 오차가 누적되어 사용 시간에 따라 신뢰성이 크게 떨어지는 단점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0020882호(2012.03.08)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차량의 전방 카메라로부터 수집한 데이터를 이용하여 추측항법 수행시에 누적되는 오차를 주기적으로 초기화함으로써 GPS(Global Positioning System)의 음영 지역에서도 차량의 위치를 정확하게 찾을 수 있는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템은, GPS(Global Positioning System)로부터 차량의 위치 정보(GPS 위치 정보)를 수신하는 네비게이션 수신부; 차량에 탑재된 센서로부터 제1 신호를 수신하는 제1 수신부; 차량에 탑재된 카메라로부터 제2 신호를 수신하는 제2 수신부; 제1 신호를 토대로 차량의 이동거리와 이동방향을 구하고, 이동거리와 이동방향을 이용하여 차량의 현재 위치를 추정하는 추측항법부; 제2 신호에 기초하여 차량의 궤적 정보를 생성하는 궤적생성부; 궤적생성부의 궤적 정보를 토대로 추측항법부에 의해 추정된 차량의 현재 위치에 대한 누적 오차를 보상하여 차량의 추측항법에 의한 위치를 결정하는 추측항법 위치결정부; 및 추측항법 위치결정부에서 결정된 위치 정보를 수신하며, GPS로부터의 위성신호가 정상일 때, GPS 위치 정보에 따라 차량의 현재 위치를 판단하고, GPS로부터의 위성신호가 비정상(위성신호의 손실량이 일정량 이상 등)일 때, 추측항법 위치결정부로부터의 추측항법에 의한 위치 정보에 따라 차량의 현재 위치를 판단하는 차량 위치 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 제2 수신부는 차량의 CAN(Controller Area Network) 통신 또는 유무선 사용자 인터페이스를 통해 카메라와 연결되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 제1 수신부는 제1 신호를 통해 차량의 주행 거리를 나타내는 주행 거리계(Odometer) 정보, 차량의 가속도 센서로부터의 가속도 정보, 차량의 요레이트(Yawrate) 센서로부터의 요레이트 정보, 및 차량의 차속 센서로부터의 차속 정보를 수신하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 가속도 센서, 요레이트 센서 및 차속 센서 중 적어도 어느 하나는 자계 센서 또는 지자계 센서일 수 있다.

일 실시예에서, 궤적생성부는, 차량 위치 판단부의 데이터와 카메라의 데이터에 기초하여 차량의 현재 주행 차선에 대한 차선정보를 추정하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 차선정보는, 차량 위치 판단부의 데이터에 기초한 차량의 주행 도로의 차선 수 및 차량의 주행 차선에 대한 정보와 카메라의 데이터에 기초한 기준차선에서 차량 중심선까지의 간격에 대한 정보를 포함한다.

일 실시예에서, 궤적생성부는, 차량이 음영 지역에 들어서기 전에 차량 위치 판단부로부터 수신한 차량 위치 판단부의 데이터를 이용하여 음영 지역에서 차량의 주행 차선을 추정한 궤적 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 제어방법은, GPS(Global Positioning System)로부터 차량의 GPS 위치 정보를 수신하는 단계; 차량에 탑재된 센서로부터 제1 신호를 수신하는 단계; 차량에 탑재된 센서로부터 제2 신호를 수신하는 단계; 제1 신호를 토대로 차량의 이동거리와 이동방향을 구하는 단계; 이동거리와 이동방향을 이용하여 차량의 현재 위치를 추정하는 단계; GPS 위치 정보에 따라 차량의 위치를 판단하는 차량 위치 결정부로부터의 데이터와 제2 신호에 기초하여 차량의 궤적 정보를 생성하는 단계; 궤적 정보를 토대로 차량의 추정된 현재 위치에 대한 누적 오차를 보상하여 차량의 추측항법 위치를 결정하는 단계; 및 GPS로부터의 위성신호가 정상일 때, GPS 위치 정보에 따라 차량의 현재 위치를 판단하고, GPS로부터의 위성신호가 비정상(차량이 GPS 음영 지역에 진입한 경우)일 때, 추측항법에 의한 위치 정보에 따라 차량의 현재 위치를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에서, 궤적 정보를 생성하는 단계는, 네비게이션과 카메라의 데이터를 통해 얻은 차선정보에 기초하여 차량의 현재 주행 차선에 대한 차선정보를 추정하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 차선정보는, 네비게이션의 데이터에 기초한 차량의 주행 도로의 차선 수 및 차량의 주행 차선에 대한 정보와 카메라의 데이터에 기초한 기준차선에서 차량 중심선까지의 간격에 대한 정보를 포함한다.

일 실시예에서, 궤적 정보를 생성하는 단계는, 궤적생성부가 차량이 음영 지역에 들어서기 전에 차량 위치 판단부로부터 수신한 차량 위치 판단부의 데이터를 이용하여 상기 음영 지역에서 차량의 차선정보를 추정한 궤적 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 차량의 전방 카메라로부터 수집한 데이터를 이용하여 추측항법 수행시에 누적되는 오차를 주기적으로 초기화함으로써 GPS(Global Positioning System)의 음영지역에서도 차량의 위치를 정확하게 찾을 수 있는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템의 개략적인 블록도.
도 2 내지 도 4는 도 1의 네비게이션 시스템에 채용할 수 있는 추측항법을 설명하기 위한 도면들.
도 5는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 제어방법에 대한 순서도.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되므로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면 복수의 형태를 포함할 수 있다.

실시예

도 1은 본 발명에 따른 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템의 개략적인 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 네비게이션 시스템(10)은 GPS 위치 정보를 이용하는 중에 GPS 위치 정보를 이용할 수 없을 때, 카메라를 이용하여 누적 오차를 주기적으로 초기화한 추측항법에 의해 위치 정보를 이용하도록 이루어진다. 이를 위해, 네비게이션 시스템(10)은 네비게이션 수신부(11), 제1 수신부(12), 제2 수신부(13), 추측항법부(14), 궤적생성부(15), 추측항법 위치 결정부(17) 및 차량 위치 판단부(18)를 구비한다.

각 구성요소를 좀더 구체적으로 설명하면, 네비게이션 수신부(11)는 GPS(Global Positioning System)로부터 차량의 위치 정보(이하, GPS 위치 정보라 한다)를 수신한다. 네비게이션 수신부(11)는 GPS로부터 위성 신호를 수신하는 통신 모듈에 대응한다.

제1 수신부(12)는 차량에 탑재된 센서(지자계, 자이로, 속도, 관성 센서 등)로부터 제1 신호를 수신한다. 제1 수신부(12)는 제1 신호를 통해 차량의 주행 거리를 나타내는 주행 거리계(Odometer) 정보, 차량의 가속도 센서로부터의 가속도 정보, 차량의 요레이트(Yawrate) 센서로부터의 요레이트 정보, 및 차량의 차속 센서로부터의 차속 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 가속도 센서, 요레이트 센서 및 차속 센서 중 적어도 어느 하나는 자계 센서 또는 지자계 센서일 수 있다.

제2 수신부(13)는 차량에 탑재된 카메라로부터 제2 신호를 수신한다. 제2 신호는 기준차선(노란색 중앙의 노란색 실선, 주행 차선의 왼쪽 점선 등)으로부터 차량 주행 방향으로 연장하는 차량 중심선까지의 간격을 계산하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 제2 신호는 LKAS(Lane Keeping Assist System) 등으로부터 알 수 있는 차선정보로 가공될 수 있다. 여기서, 차선정보는 차선 유효 오프셋(Line Lateral Offset), 차선 헤딩 각도(Line Heading Angle), 차선 곡률(Line Curvature) 등을 포함한다.

또한, 제2 수신부(13)는 차량의 CAN(Controller Area Network) 통신 또는 유무선 사용자 인터페이스를 통해 카메라와 연결될 수 있다. 본 실시예에서, 카메라는 기본적으로 차량에 탑재된 전방 카메라인 것이 바람직하지만, 구현에 따라서, 차량의 전방 카메라로 이용가능한 카메라 탑재 전자기기를 포함한다. 카메라 탑재 전자기기는 사용자의 스마트기기(삼성전자의 갤럭시폰, 갤럭시패드, 애플사의 아이폰, 아이패드 등)를 포함할 수 있다.

추측항법부(14)는 제1 신호를 토대로 차량의 이동거리와 이동방향을 구하고, 이동거리와 이동방향을 이용하여 차량의 현재 위치를 추정한다. 추측항법부(14)는 DOP(Dilution of Precision)가 저하되어 GPS 정보의 신뢰성이 낮아진 경우에 차량의 위치 정보를 제공하도록 기능한다.

한편, 제1 수신부(12)가 자계 또는 지자계 센서로부터 신호를 수신하는 경우, 추측항법부(14)는, 차량 내 멀티미디어 시스템의 전자계 간섭 등으로 인해 신뢰성이 낮아진 정보를 수신하여 이용할 수 있고, 그에 의해 추측항법에 의한 위치 정보의 신뢰성은 저하될 수 있으며, 특히 시간 경과에 따라 그 오차의 누적으로 인해 신뢰성이 크게 저하되는 문제가 있다.

다시, 도 1을 참조하면, 궤적생성부(15)는 제2 신호에 기초하여 차량의 궤적 정보를 생성한다. 본 실시예에서, 궤적생성부(15)는 차량 위치 판단부(18)의 데이터와 카메라의 데이터에 기초하여 차량의 현재 주행 차선에 대한 차선정보를 추정하는 것을 특징으로 한다.

다시 말해서, 궤적생성부(15)는, 차량이 음영 지역에 들어서기 전에 차량 위치 판단부(18)로부터 수신한 차량 위치 판단부의 데이터와 카메라의 데이터를 이용하여 음영 지역에서 차량의 위치를 추정한 궤적 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다. 카메라의 데이터를 이용하여 궤적을 생성할 때, 궤적생성부(15)는 카메라의 데이터와 차량 내 조향각 센서로부터의 조향각 정보를 이용하여 차량의 주행 차선 레벨의 위치 정보를 실시간으로 제공할 수 있다.

이와 같이, 궤적생성부(15)는, 차량 위치 판단부(18)의 데이터에 기초한 차량의 주행 도로의 차선 수 및 차량의 주행 차선에 대한 정보와 카메라의 데이터에 기초한 기준차선에서 차량 중심선까지의 간격에 대한 정보를 이용하여 GPS 음영 지역에서 추측항법에 의한 고해상도 위치정보를 제공하기 위한 궤적 정보를 제공할 수 있다.

추측항법 위치결정부(17)는 궤적생성부(15)의 궤적 정보를 토대로 추측항법부(14)에 의해 추정된 차량의 현재 위치에 대한 누적 오차를 보상하여 차량의 추측항법에 의한 위치를 결정한다. 추측항법 위치결정부(17)는 차량 운행 중에 계속해서 차량의 궤적(Trajectory)을 통해 기존의 추측항법을 통한 위치를 파악하면서 카메라에 의한 위치를 계속하여 비교하며 추측항법에 의한 위치 정보를 초기화한다. 그리고, 주기적으로 초기화되는 추측항법에 의한 위치 정보를 차량 위치 결정부(18)로 전달한다.

본 실시예에 따른 추측항법 위치결정부(17)에 의해 수집되거나 추측된 포인트들(Points)은 맵 기반 종횡 방향 제어나 차선 기반의 차량 제어 기술들에 이용될 수 있다. 또한, 추측항법 위치결정부(17)은, 구현에 따라서, 그 입력단에 추측항법부(14)의 출력과 궤적생성부(15)의 출력을 혼합하기 위한 수단(16)이나 이러한 수단에 상응하는 기능을 수행하는 구성부(모듈, 인터페이스 등)를 구비할 수 있다.

차량 위치 판단부(18)는, 네비게이션 수신부(11)로부터 GPS 위성 신호를 수신하고, 추측항법 위치결정부(17)로부터 추측항법에 의한 위치 정보를 수신하며, GPS로부터의 위성신호가 정상일 때, GPS 위치 정보에 따라 차량의 현재 위치를 판단하고, GPS로부터의 위성신호가 비정상(위성신호의 손실량이 일정량 이상이거나 차량이 음영 지역으로 진입한 경우 등)일 때, 추측항법에 의한 위치 정보에 따라 차량의 현재 위치를 판단한다.

이와 같이, 차량 위치 판단부(18)는 GPS 위치 정보를 이용하여 차량의 현재 위치를 판단하다가 차량이 GPS 음영 지역에 진입하는 경우 카메라로부터의 데이터에 기초한 궤적 정보에 의해 주기적으로 그 위치 정보가 초기화되는 추측항법에 의한 위치 정보에 따라 차량의 현재 위치를 판단함으로써 GPS 음영 지역에서도 고해상도의 위치 정보를 제공할 수 있게 된다.

한편, 본 실시예에 있어서, 추측항법부(14), 궤적생성부(15), 추측항법 위치결정부(17) 및 차량 위치 판단부(18)는 차량 또는 네비게이션 시스템(10)에 탑재되는 마이크로프로세서로 구현될 수 있다. 제1 수신부(12) 및 제2 수신부(13)는 마이크로프로세서의 입력단(아날로그 디지털 컨버터 등)으로 구현될 수 있다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템에 채용되는 오차 제거된 추측항법의 작동 원리를 좀더 구체적으로 설명한다.

도 2 내지 도 4는 도 1의 네비게이션 시스템에 채용할 수 있는 추측항법을 설명하기 위한 도면들이다.

우선, 도 2에 도시한 바와 같이, 추측항법부에서 차량 센서를 이용하여 차량의 궤적을 구한다. 차량의 궤적은 아래의 수학식 1 및 수학식 2와 같이 표현되는 X와 Y에 의한 좌표 (X, Y)로 나타낼 수 있다.

차량 궤적을 그리기 위해서는 차량의 방향성 정보가 필요하다. 차량의 방향성을 나타내는 헤딩(Heading) 정보는 일반적인 차량 센서로부터 직접 얻을 수 없으므로 통상 차량에 탑재되는 요레이트(Yawrate) 센서를 이용하여 얻을 수 있다.

요레이트 센서에서 차량의 헤딩이 변하는 각도를 θ라 하면, θ는 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

수학식 3에서, θ₀는 기준방향 또는 이전방향의 피치 각도(Pitch angle)를 나타내고, ψ는 요 각도(Yaw angle)를 나타낸다.

전술한 바와 같이, 추측항법부는 차량 위치를 추적하여 추측항법에 의한 궤적 정보를 생성한다. 예를 들어, 제1 위치(x, y)에 위치하는 차량(20)이 Y-방향에서 시계 방향으로 제1 각도(θ1)만큼 전환된 방향으로 제1 거리(L)만큼 주행하여 제2 위치로 이동하면, 추측항법부는 제2 위치에 위치하는 차량(21)의 현재 위치를 수학식 4에 기초하여 계산할 수 있다.

그리고, 추측항법부는 제2 위치에 위치하는 차량(21)의 이전 위치로부터 이동거리와 이동방향에 대한 센서 데이터에 기초하여 제3 위치에 위치하는 차량(22)의 현재 위치를 계산할 수 있다.

한편, 추측항법부가 요레이트 센서를 이용하여 차량 궤적을 구하는 경우, 시간이 지나면 지날수록 적분 오차가 누적되는 요레이트 센서의 한계로 인하여, 추측항법부는 XY 좌표계(XY Cordinates)에서 도 3에 도시한 바와 같이 오차가 누적된 차량 궤적(31)을 생성하게 된다.

도 3에서는 설명의 편의를 위해 추측항법부가 요레이트 센서의 헤딩(Heading) 데이터와 WSS(Wheel Steering Sensor)의 데이터와 조향각 센서(Steering Angle Sensor, SAS)의 데이터에 기초하여 계산한 궤적(31)과 GPS 위치 정보에 의한 궤적(30)을 함께 도시하고 있다.

이와 같이, 추측항법부는 센서의 한계와 차량 내 전자계의 간섭 등에 의해 오차를 가진 궤적에 의한 위치 정보를 생성한다. 오차의 누적을 제거하지 않은 상태로 추측항법에 의한 위치 정보를 생성하면, 위치 정보에 대한 신뢰성이 낮을 수밖에 없다. 그러므로, 어떠한 방법으로든 도 4에 도시한 바와 같이, 추측항법부에서 생성한 궤적을 기준궤적(예컨대, GPS 위치 정보에 의한 궤적)을 기준으로 오차를 보상하여 수정된 궤적(32)을 생성하는 것이 필요하다. 하지만, 이러한 오차 보상을 통해 수정된 궤적을 생성하는 것은 차량의 네비게이션 시스템에 있어서 실시간으로 처리되는 것이 요구되므로 기존의 보정 방법은 적용하기가 어렵다.

이에, 본 발명에서는 차량에 배치되는 카메라(전방 카메라 등)를 이용하여 차선정보를 획득하고, 획득한 차선정보에 기초하여 추측항법부의 오차를 주기적으로 제거할 수 있는 방안을 제공한다. 즉, 본 발명에서는 차량 센서를 이용하여 추측항법부에서 생성한 제1 궤적을 카메라의 데이터를 이용하여 궤적생성부에서 생성한 제2 궤적에 기초하여 주기적으로 초기화함으로써 신뢰성 있는 수정된 궤적 정보를 제공한다.

이를 위해, 본 발명의 네비게이션 시스템(10)에 채용된 궤적생성부(15)는 카메라로부터의 데이터에 기초하여 다음과 같은 라인 모델(Line Model)을 생성한다.

궤적생성부에서 카메라의 데이터에 기초하여 생성한 라인 모델을 식으로 나타내면, 아래의 수학식 5와 같다.

수학식 5에서, Y는 3차 함수로 표시되고 차량 궤적에 대응하는 라인 모델(Line Model)이며, C₀는 차선과 차량 간의 거리를 나타내는 차선 유효 오프셋(Line Lateral Offset), C₁은 소정의 기준 방향을 기준으로 차량의 헤딩(Heading) 방향이 틀어진 각도를 나타내는 차선 헤딩 각도(Line Heading Angle), C₂는 도로가 어떠한 형상을 그리는지를 나타내는 차선 곡률(Line Curvature), 그리고 C₃는 차량이 어떠한 상태(속도 등)로 이동하고 있는지를 나타내는 차선 곡률 도함수(Line Curvature Derivative)를 각각 나타낸다. 차선의 넓이는 해당 지역의 규정상의 넓이로 미리 설정될 수 있다.

한편, 궤적생성부가 궤적을 그리는 동안, 차선 유효 오프셋이 허용 범위를 벗어나면, 일정 범위 기준위치(x, y)에서 다시 궤도를 그리도록 궤적생성부를 설정하면, 궤적생성부에서 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 궤적생성부는, 차량의 궤적 정보를 생성하여, 차량이 현재 어떠한 상태로 주행하고 있는지에 대한 정보를 제공할 수 있다. 아울러, 추측항법 위치결정부는 추측항법부의 궤적 정보(위치 정보 등)를 궤적생성부의 궤적 정보에 기초하여 주기적으로 초기화함으로써 추측항법에서의 오차를 주기적으로 보상한 고해상도 위치 정보로 차량의 현재 위치를 결정할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 제어방법에 대한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 제어방법은, 우선 네비게이션 시스템이 GPS의 위성 정보를 이용하여 차량의 현재 위치를 파악하는 중에 차량이 음영 지역으로 진입하여 위성 신호에 손실이 발생하고 그에 의해 차량의 현재 위치를 파악할 수 없을 때(S51 및 S52), 네비게이션 시스템의 추측항법부는 차량 센서로부터의 수신되는 제1 신호에 기초하여 차량의 이동거리 및 이동방향을 산출한다(S53). 그리고, 차량의 이동거리 및 이동방향에 기초하여 차량의 현재 위치(P1)를 추정한다(S54).

다음, 궤적생성부는 차량 위치 판단부로부터의 차선정보와 카메라로부터의 제2 신호에 기초하여 차량의 제2 위치(q)를 추적한 궤적 정보를 생성한다(S55).

차량의 제2 위치(q)를 추적하는 궤적 정보의 생성 단계(S55)에서, 궤적생성부는, 네비게이션과 카메라의 데이터를 통해 얻은 차선정보에 기초하여 차량의 현재 주행 차선에 대한 차선정보를 추정한다. 즉, 궤적 정보를 생성하는 단계는, 궤적생성부가 차량이 음영 지역에 들어서기 전에 차량 위치 판단부로부터 수신한 차량 위치 판단부의 데이터를 이용하여 이전의 지역에 이어서 음영 지역에서도 차량의 차선정보를 추정한 궤적 정보를 생성한다. 여기서, 차선정보는, 차량 위치 판단부의 데이터에 기초한 차량의 주행 도로의 차선 수 및 차량의 주행 차선에 대한 정보와 카메라의 데이터에 기초한 기준차선에서 차량 중심선까지의 간격에 대한 정보를 포함한다.

다음, 추측항법 위치결정부는 추측항법부의 차량의 궤적을 통해 얻은 기존 방식의 추측항법에 의한 제1 위치(P1)와 카메라에서 수집한 데이터에 의한 제2 위치(q)를 계속해서 비교하며 차량의 현재 위치를 결정한다. 즉, 제1 위치(P1)에서 제2 위치(q)를 뺀 절대값이 소정의 기준값(R) 이상이면(S56), 추측항법 위치결정부는 추측항법부의 추정 위치에 대한 오차를 제거하고(S57), 오차가 제거된 추측항법의 위치를 차량의 현재 위치로 결정한다(S58). 한편, 제1 위치(P1)에서 제2 위치(q)를 뺀 절대값이 소정의 기준값(R) 이상인 경우, 추측항법 위치결정부는 추측항법부에 의해 추정된 위치를 차량의 현재 위치로 결정한다(S59).

본 실시예에 따른 추측항법 기반 네비게이션 기술에서 수집되거나 추측된 포인트(Points)는 맵 기반 종횡 방향 제어나 차선 기반의 차량 제어 기술에 이용될 수 있다. 예를 들어, 자차량이 주행 중인 차선의 우측이나 좌측의 실선(중앙선, 끝선 등)에서 자차량이 얼마의 거리만큼 이격되어 있는지와 네비게이션에서 자차량이 현재 도로의 어느 차선을 주행하고 있는지에 대한 정보를 이용한다면, 추측항법 기반 네비게이션 시스템은 GPS의 위성 신호가 손실되어 GPS 위치 정보를 이용할 수 없는 경우에도 자차량이 현재 도로의 몇 번째 차선을 달리고 있는지에 대한 정보를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예에 의하면, 향후 LKAS(Lane Keeping Assist System) 등의 기술에서 알 수 있는 차선 정보(차선 유효 오프셋 등)를 이용하여 추측항법 기반 네비게이션 시스템에서 자차량의 위치를 정확하게 쉽게 추출할 수 있다. 즉, 음영 지역에 들어서면 GPS 정보는 신뢰성을 읽는다. 그러나, 본 발명에 따른 추측항법 기반 네비게이션 시스템은 음영 지역에 들어서기 전부터 카메라에 의한 차선정보와 GPS 정보를 함께 이용하므로, 자차량이 현재 어느 차선을 달리고 있는지를 알 수 있고, 그에 의해 차량이 GPS 음영 지역에 진입하는 경우에도 차선 단위의 고해상도의 위치 정보를 제공할 수 있다. 이러한 추측항법 기반 네비게이션 시스템은 자율 주행 차량, 무인 주행 차량 등에 유용할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의하면, 기존의 추측항법 수행시에 누적되는 오차를 카메라의 데이터를 이용하여 주기적으로 제거함으로써 오차 누적이 없고 단순한 궤적이 아닌 차선의 변화까지의 고해상도를 가진 추측항법 기반 네비게이션 시스템 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경, 치환, 수정이 가능할 것이며, 이러한 변경, 치환, 수정 등은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

GPS(Global Positioning System)로부터 차량의 GPS 위치 정보를 수신하는 네비게이션 수신부;
상기 차량에 탑재된 센서로부터 제1 신호를 수신하는 제1 수신부;
상기 차량에 탑재된 카메라로부터 제2 신호를 수신하는 제2 수신부;
상기 제1 신호를 토대로 차량의 이동거리와 이동방향을 구하고, 상기 이동거리와 이동방향을 이용하여 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 추측항법부;
상기 제2 신호에 기초하여 상기 차량의 궤적 정보를 생성하는 궤적생성부;
상기 궤적생성부의 궤적 정보를 토대로 상기 추측항법부에 의해 추정된 상기 차량의 현재 위치에 대한 누적 오차를 보상하여 상기 차량의 추측항법에 의한 위치를 결정하는 추측항법 위치결정부; 및
상기 추측항법 위치결정부에서 결정된 위치 정보를 수신하며, 상기 GPS로부터의 위성신호가 정상일 때, 상기 GPS 위치 정보에 따라 상기 차량의 현재 위치를 판단하고, 상기 GPS로부터의 위성신호가 비정상일 때, 상기 추측항법에 의한 위치 정보에 따라 상기 차량의 현재 위치를 판단하는 차량 위치 판단부;를 포함하고,
상기 제1 신호에 기초하여 생성된 제1 위치(P1)와 제2 신호에 기초하여 생성된 제2 위치(q)를 지속적으로 비교하여 차량의 현재 위치를 결정하되, 상기 제1 위치(P1)에서 상기 제2 위치(q)를 뺀 절대값이 소정의 기준값(R) 이상이면, 상기 추측항법부에서 추정한 차량의 현재 위치에 대한 오차를 제거하고, 오차가 제거된 추측항법의 위치를 차량의 현재 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 수신부는 상기 차량의 CAN(Controller Area Network) 통신 또는 유무선 사용자 인터페이스를 통해 상기 카메라와 연결되는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 수신부는 상기 제1 신호를 통해 상기 차량의 주행 거리를 나타내는 주행 거리계(Odometer) 정보, 상기 차량의 가속도 센서로부터의 가속도 정보, 상기 차량의 요레이트(Yawrate) 센서로부터의 요레이트 정보, 및 상기 차량의 차속 센서로부터의 차속 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 가속도 센서, 상기 요레이트 센서 및 상기 차속 센서 중 적어도 어느 하나는 자계 센서인 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 궤적생성부는, 상기 차량 위치 판단부로부터의 데이터와 상기 카메라의 데이터에 기초하여 상기 차량의 현재 주행 차선에 대한 차선정보를 추정하되,
여기서, 상기 차선정보는, 상기 차량 위치 판단부의 데이터에 기초한 차량의 주행 도로의 차선 수 및 차량의 주행 차선에 대한 정보와 상기 카메라의 데이터에 기초한 기준차선에서 차량 중심선까지의 간격에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 궤적생성부는, 상기 차량이 음영 지역에 들어서기 전에 상기 차량 위치 판단부의 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 시스템.
GPS(Global Positioning System)로부터 차량의 GPS 위치 정보를 수신하는 단계;
상기 차량에 탑재된 센서로부터 제1 신호를 수신하는 단계;
상기 차량에 탑재된 센서로부터 제2 신호를 수신하는 단계;
상기 제1 신호를 토대로 차량의 이동거리와 이동방향을 구하는 단계;
상기 이동거리와 이동방향을 이용하여 차량의 현재 위치를 추정하는 단계;
상기 GPS 위치 정보에 따라 차량의 현재 위치를 판단하는 차량 위치 결정부로부터의 데이터와 상기 제2 신호에 기초하여 상기 차량의 궤적 정보를 생성하는 단계;
상기 궤적 정보를 토대로 상기 차량의 추정된 현재 위치에 대한 누적 오차를 보상하여 차량의 추측항법 위치를 결정하고, 결정된 추측항법에 의한 위치 정보를 상기 차량에 배치된 네비게이션의 차량 위치 판단부에 제공하는 단계; 및
상기 GPS로부터의 위성신호가 정상일 때, 상기 GPS 위치 정보에 따라 상기 차량의 현재 위치를 판단하고, 상기 GPS로부터의 위성신호가 비정상일 때, 상기 추측항법에 의한 위치 정보에 따라 상기 차량의 현재 위치를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 차량의 추측항법 위치를 결정하는 단계에서, 상기 제1 신호에 기초하여 생성된 제1 위치(P1)와 제2 신호에 기초하여 생성된 제2 위치(q)를 지속적으로 비교하여 차량의 현재 위치를 결정하되, 상기 제1 위치(P1)에서 상기 제2 위치(q)를 뺀 절대값이 소정의 기준값(R) 이상이면, 상기 추정된 차량의 현재 위치에 대한 오차를 제거하고, 오차가 제거된 추측항법의 위치를 차량의 현재 위치로 결정하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 제어방법.
제 7 항에 있어서,
상기 궤적 정보를 생성하는 단계는, 상기 네비게이션과 상기 카메라의 데이터를 통해 얻은 차선정보에 기초하여 차량의 현재 주행 차선에 대한 차선정보를 추정하는 것을 특징으로 하되,
여기서, 상기 차선정보는, 상기 네비게이션의 데이터에 기초한 차량의 주행 도로의 차선 수 및 차량의 주행 차선에 대한 정보와 상기 카메라의 데이터에 기초한 기준차선에서 차량 중심선까지의 간격에 대한 정보를 포함하는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 제어방법.
제 8 항에 있어서,
상기 궤적 정보를 생성하는 단계는, 상기 차량이 음영 지역에 들어서기 전에 궤적생성부가 상기 차량 위치 판단부로부터 상기 네비게이션의 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 추측항법 기반 네비게이션 제어방법.