KR100196725B1

KR100196725B1 - Gps를 이용한 자동차 항법장치의 맵 매칭방법

Info

Publication number: KR100196725B1
Application number: KR1019960077421A
Authority: KR
Inventors: 박재환
Original assignee: 김영환; 현대전자산업주식회사
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR19980058112A

Abstract

본 발명은 GPS(GLOBAL POSITIONING SYSTEM : 전세계 위치검출장치 : 이하 GPS라 한다)를 이용하여 자기의 위치를 검출하는 자동차 항법장치에 관한 것으로, 특히, GPS를 통해 자동차의 현재위치를 검출하여 전단계에서 검출한 위치와 비교하므로써 위치 변화량을 산출하는 GPS검출단계(100)와; 자이로스코프(2)와 스피드센서(3)를 통해 자동차의 현재위치를 검출하여 전단계에서 검출한 위치와 비교하므로써 위치 변화량을 산출하는 추측항법검출단계(200)와; 상기 GPS검출단계(100)와 추측항법검출단계(200)를 수행한 후, 상기 GPS검출단계(100)에서 검출한 위치 변화량과, 상기 추측항법검출단계(200)에서 검출한 위치 변화량을 비교하여, 그 비교값의 차가 기 설정된 오차기준값보다 클경우에는 GPS의 수신오차가 많이 발생한 것으로 판단하여 상기 추측항법검출단계(200)에서 검출한 자동차의 위치를 채택하며, 그 비교값의 차가 기 설정된 오차기준값보다 크지 않을 경우에는 상기 GPS검출단계(100)에서 검출한 자동차의 위치를 채택하는 위치채택단계(300)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 GPS를 이용한 자동차 항법장치의 맵 매칭 방법이다.

이러한 본 발명은 GPS의 오차로 인한 맵 매칭의 오류를 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

GPS를 이용한 자동차 항법장치의 맵 매칭방법

제1도는 GPS를 이용한 자동차 항법장치의 구성을 나타낸 블록도.

제2도는 GPS를 이용한 자동차 항법장치의 설치 상태를 개략적으로 나타낸 사시도.

제3도는 맵 매칭의 일례를 나타낸 도면.

제4도는 본 발명 GPS를 이용한 자동차 항법장치의 맵 매칭 방법을 나타낸 제어흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : GPS수신기 2 : 자이로스코프

3 : 스피드센서 4 : 마이컴

5 : CD-ROM플레이어 6 : LCD표시패널

100 : GPS검출단계 200 : 추측항법검출단계

300 : 위치채택단계

본 발명은 GPS(GLOBAL POSITIONING SYSTEM : 전세계 위치검출장치 : 이하 GPS라 한다)를 이용하여 자기의 위치를 검출하는 자동차 항법장치에 관한 것으로, 특히, GPS를 통해 검출한 자동차의 이동범위가, 스피드센서와 자이로스코프를 통해 검출한 자동차의 이동범위에서 소정의 오차범위 이내일 경우에는 상기 GPS를 통해 검출한 자동차의 위치를 채택하여 맵 매칭(MAP MATCHING)을 수행하고, 그렇지 않을 경우에는 상기 스피드센서와 자이로스코프를 통해 검출한 위치를 채택하여 맵 매칭을 수행하므로 인해, GPS의 오차로 인한 맵 매칭의 오류를 방지하기 위한 것이다.

주지하다시피, GPS는, 20,183Km 상공에서 1일 2회 지구를 공전하며 현재 위치에 대한 좌표신호와, 좌표신호를 송신한 시각에 대한 신호를 송신하는 GPS위성을 6개의 궤도면 각각에 3개씩 총 18개(각 궤도에 대한 예비 위성을 포함하면 총 24개)등 간격으로 배치한 후, GPS수신기를 사용하여 상기 GPS위성에서 송신된 신호를 수신, 처리하므로써 GPS수신기가 존재하는 위치를 검출할 수 있는 장치이다.

즉, GPS안테나와 GPS수신회로로 이루어지는 GPS수신기를 사용하여 3개이상의 GPS위성에서 송신되는 신호를 검출하여 자기의 위치를 검출하는 장치이다(단, 3차원 위치측정의 경우에는 4개 이상의 GPS위성 신호가 필요).

이러한 GPS를 이용한 자동차의 항법장치는, 제1도와 제2도에서 도시되는 바와 같이, GPS안테나와 GPS수신회로로 이루어져, GPS위성에서 송신되는 GPS위성의 좌표데이타와 시각데이타를 수신하는 GPS수신기(1)와; 자동차의 진행방향을 검출하는 자이로스코프(GYROSCOPE)(2)와; 바퀴의 회전수를 검출하는 스피드센서(SPEED SENSOR)(3)와; 지도데이타가 지정된 CD-ROM(COMPACT DISK READ ONLY MEMORY)을 동작시켜, 지도데이타를 독출하는 CD-ROM플레이어(5)와; CD-ROM에서 독출된 지도데이타 위에 차량의 위치를 표시하는 LCD표시패널(6)과; GPS수신기(1)를 통해 GPS위성의 신호를 검출할 수 있을 경우에는, 상기 GPS수신기(1)를 통해 검출한 자동차의 위치를 상기 LCD표시패널(6)에 나타내다가, 상기 GPS수신기(1)를 통해 GPS위성의 신호를 검출할 수 없을 경우에는, 상기 자이로스코프(2)와 스피드센서(3)로부터 인가되는 신호를 분석하여, GPS위성의 신호가 중단된 지점부터 자동차가 운행한 거리를 검출하여 상기 LCD표시패널(6)에 나타내는 마이컴(4)을 포함하여 구성된다.

이러한 GPS를 이용한 자동차 항법장치는, 상기 GPS수신기(1)에 3개 이상의 GPS위성에서 송신된 신호가 검출되는지의 여부를 판단하여, 3개 이상의 GPS위성에서 송신된 신호가 검출될 경우에는, 상기 송신된 신호(GPS위성 좌표와, 시각에 대한 신호)를 분석하여 자동차의 위치에 대한 좌표를 검출하는 동작을 수행하고, 3개 이상의 GPS위성에서 송신된 신호를 수신할 수 없을 경우에는, 상기 자이로스코프(2)의 출력값을 분석하여 자동차의 주행방향을 검출하고, 상기 스피드센서(3)의 출력값을 분석하여 바퀴의 회전수를 검출하므로써 자동차의 주행거리를 검출하여, 상기 LCD표시패널(7)에 자동차의 위치를 나타내는 동작을 수행하였다. 여기서, 상기 스피드센서(3)와 자이로스코프(2)를 통해 자동차의 위치를 검출하는 방법을 추측항법이라 한다.

즉, GPS위성에서 송신되는 신호를 양호하게 수신할 수 있을 경우에는, GPS를 통한 위치검출을 우선적으로 수행하고, 그렇지 않을 경우에는 상기 추측항법을 통해 위치를 검출하게 된다.

그러나, 상기에서와 같이 GPS통해 위치를 검출할 경우에는, GPS위성에 대한 오차, 시계에 대한 오차 및 전파지연경로에 대한 오차등에 의해 약 20m∼30m의 거리오차가 발생하게 된다는 문제점이 있었다.

따라서, 자동차의 주행궤도와 도로지도와의 상관계수를 몇번씩 통계적으로 비교하여 상기 오차를 정정하는 맵 매칭방법을 사용하고 있다.

제3도는 굴곡도로에서 자동차가 회전할 경우, 자동차의 위치와 주행거리를 지도정보에 의해 정정하는 맵 매칭의 일례를 나타낸 것이다.

즉, 자동차의 실제 주행궤적이 ①과 같고, GPS를 통해 검출한 자동차의 주행궤적이 ②와 같다고 할 경우, 도로 지도 정보를 상기 GPS를 통해 검출한 자동차의 주행궤적과 비교하여 ③과 같은 맵 매칭 궤적을 구하게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같이 맵 매칭 방법에 의해 자동차의 위치를 검출할 경우에 있어서는, 자동차가 주행하고 있는 도로 주변에, 자동차가 주행하고 있는 도로와 유사한 도로가 있거나, 또는 갈림길 등에 있어서는 맵 매칭방법을 통한 위치 검출시 오차가 발생해 주변도로를 현재 주행하고 있는 도로로 인식하는 경우가 발생한다는 문제점이 있었따.

다시말해, GPS수신기를 통해 위치를 검출할 시 발생하는 20m∼30m의 거리오차 내에 유사 도로가 존재할 경우에는, 맵 매칭시 검출하는 특징점이 유사하므로 인해 상기 맵 매칭방법에 의해서도 이를 정정할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 자동차의 주행속도를 검출하는 스피드센서와 자동차의 이동방향을 검출하는 자이로스코프를 통해 검출한 자동차의 이동범위와, GPS를 통해 검출한 자동차의 이동범위를 비교하여, 상기 GPS를 통해 검출한 이동범위가 스피드센서와 자이로스코프를 통해 검출한 이동범위에서 설정한 오차범위 이내일 경우에는 상기 GPS를 통해 검출한 자동차의 위치를 채택하고, 그렇지 않을 경우에는 상기 스피드센서와 자이로스코프를 통해 검출한 위치를 채택하여 맵 매칭을 수행하므로 인해, GPS의 오차로 인한 맵 매칭의 오류를 방지할 수 있는 GPS를 이용한 자동차 항법장치의 맵 매칭방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 GPS를 이용한 자동차 항법장치의 맵 매칭 방법은, GPS를 통해 자동차의 현재위치를 검출하여 전단계에서 검출한 위치와 비교하므로써 위치 변화량을 산출하는 GPS검출단계와; 자이로스코프와 스피드센서를 통해 자동차의 현재위치를 검출하여 전단계에서 검출한 위치와 비교하므로써 위치 변화량을 산출하는 추측항법검출단계와; 상기 GPS검출단계와 추측항법검출단계를 수행한 후, 상기 GPS검출단계에서 검출한 위치 변화량과, 상기 추측항법검출단계에서 검출한 위치 변화량을 비교하여, 그 비교값의 차가 기 설정된 오차기준값보다 클경우에는 GPS의 수신오차가 많이 발생한 것으로 판단하여 상기 추측항법검출단계에서 검출한 자동차의 위치를 채택하며, 그 비교값의 차가 기 설정된 오차기준값보다 크지 않을 경우에는 상기 GPS검출단계에서 검출한 자동차의 위치를 채택하는 위치채택단계를 포함하여 구성됨을 그 방법적 구성상의 특징으로 한다.

이러한 본 발명 GPS를 이용한 자동차 항법장치의 맵 매칭 방법은, GPS를 통해 검출한 자동차의 위치를 주로 하되, 상기 GPS를 통해 검출한 자동차의 위치가 상기 자이로스코프와 스피드센서를 통해 검출한 위치와 소정의 값 이상 차이날 경우에는, 상기 자이로스코프와 스피드센서를 통해 검출한 위치를 채택하여 LCD표시 패널상에 나타내주므로써 맵 매칭의 오류를 방지할 수 있게 되는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 GPS를 이용한 자동차 항법장치의 맵 매칭방법의 기술적 사상에 따른 일 실시예를 들어 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

먼저, GPS를 통해 검출한 자동차의 위치에 대한 변화량과, 자이로스코프 및 스피드센서를 통해 검출한 자동차의 위치에 대한 변화량의 차가 어느 정도 일 경우에, 상기 GPS를 통해 검출한 위치, 또는 상기 자이로스코프와 스피드센서를 통해 검출한 위치 중 어느 것을 채택하여 자동차의 위치를 표시할 것인지의 여부를 판단하는 기준이 되는 오차기준값을 반복적인 실험을 통해 설정하여, 마이컴(4)의 내부메모리, 또는 상기 마이컴(4)의 제어를 받는 외부메모리에 저장한다.

이후, 상기 마이컴(4)은, 제4도에서 도시되는 바와 같이, GPS수신기(1)를 통해 자동차의 현재위치를 검출하여 전단계에서 검출한 위치와 비교하므로써 위치 변화량을 산출하는 GPS검출단계(100)를 수행하고, 자이로스코프(2)와 스피드센서(3)를 통해 자동차의 현재위치를 검출하여 전단계에서 검출한 위치와 비교하므로써 위치 변화량을 산출하는 추측항법검출단계(200)를 수행하여, 상기 GPS검출단계(100)에서 검출한 위치 변화량과, 상기 추측항법검출단계(200)에서 검출한 위치 변화량을 비교하여, 그 비교값의 차가 기 설정된 오차기준값보다 클경우에는 GPS의 수신오차가 많이 발생한 것으로 판단하여 상기 추측항법검출단계(200)에서 검출한 자동차의 위치를 채택하며, 그 비교값의 차가 기 설정된 오차기준값보다 크지 않을 경우에는 상기 GPS검출단계(100)에서 검출한 자동차의 위치를 채택하는 위치채택단계(300)를 수행하게 된다.

즉, GPS수신기(1)를 통해 검출한 자동차의 위치와 자이로스코프(2) 및 스피드센서(3)를 통해 검출한 자동차의 위치를, 바로 전단계에서 검출한 자동차의 위치와 비교하여 각각에 대한 위치 변화량을 산출한 후, 상기 GPS검출단계(100)에서 검출한 위치 변화량과 추측항법검출단계(200)에서 검출한 위치 변화랑을 비교하여, 그 비교값이 상기 메모리에 저장된 오차기준값 보다 클 경우에는 상기 추측항법검출단계(200)에서 검출한 자동차의 위치를 채택하여 LCD표시패널(6)에 자동차의 위치를 표시하여주고, 그렇지 않을 경우에는 상기 GPS검출단계(100)에서 검출한 자동차의 위치를 채택하여 상기 LCD표시패널(6)에 자동차의 위치를 나타내주게 되는 것으로, 이는, 자동차의 경우 상기 자이로스코프(2)와 스피드센서(3)를 통해 검출한 이동궤적이 짧은 단위시간 중에는 크게 변할 수 없다는 것에 착안한 것이다.

다시말해, 자동차는, 그 구조상 단시간내에 옆으로 이동하거나, 갑자기 많은 거리를 이동할 수 없으며, 또한, 주행중에 갑자기 후진할 수 없는 것으로, GPS를 통해 검출한 자동차의 현재위치가 바로 전단계에 검출한 위치에 비해 급격히 변화하였거나, 후진, 또는 수평이동 등을 하였을 경우에는, GPS의 수신오차로 판단하여, 상기 자이로스코프와 스피드센서에서 검출한 위치를 채택하게 되는 것이다.

따라서, GPS의 수신오차로 인하여 발생하는 위치검출 오차 및 맵 매칭 오차를 방지할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 GPS를 이용한 자동차 항법장치의 맵 매칭방법은, 특히, 자동차의 주행속도를 검출하는 스피드센서와 자동차의 이동방향을 검출하는 자이로스코프를 통해 검출한 자동차의 이동범위와, GPS를 통해 검출한 자동차의 이동범위를 비교하여, 상기 GPS를 통해 검출한 이동범위가 스피드센서와 자이로스코프를 통해 검출한 이동범위에서 설정한 오차범위 이내일 경우에는 상기 GPS를 통해 검출한 자동차의 위치를 채택하고, 그렇지 않을 경우에는 상기 스피드센서와 자이로스코프를 통해 검출한 위치를 채택하여 맵 매칭을 수행하므로 인해, GPS의 오차로 인한 맵 매칭의 오류를 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

GPS를 통해 자동차의 현재위치를 검출하여 전단계에서 검출한 위치와 비교하므로써 위치 변화량을 산출하는 GPS검출단계와; 자이로스코프와 스피드센서를 통해 자동차의 현재위치를 검출하여 전단계에서 검출한 위치와 비교하므로써 위치 변화량을 산출하는 추측항법검출단계와; 상기 GPS검출단계와 추측항법검출단계를 수행한 후, 상기 GPS검출단계에서 검출한 위치 변화량과, 상기 추측항법검출단계에서 검출한 위치 변화량을 비교하여, 그 비교값의 차가 기 설정된 오차기준값보다 클경우에는 GPS의 수신오차가 많이 발생한 것으로 판단하여 상기 추측항법검출단계에서 검출한 자동차의 위치를 채택하며, 그 비교값의 차가 기 설정된 오차기준값보다 크지 않을 경우에는 상기 GPS검출단계에서 검출한 자동차의 위치를 채택하는 위치 채택단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 GPS를 이용한 자동차 항법장치의 맵 매칭 방법.