KR100260896B1 - 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템 및 그의항법 기능 수행 방법 - Google Patents

분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템 및 그의항법 기능 수행 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100260896B1
KR100260896B1 KR1019970057897A KR19970057897A KR100260896B1 KR 100260896 B1 KR100260896 B1 KR 100260896B1 KR 1019970057897 A KR1019970057897 A KR 1019970057897A KR 19970057897 A KR19970057897 A KR 19970057897A KR 100260896 B1 KR100260896 B1 KR 100260896B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
information
azimuth
gps
distance
sensor
Prior art date
Application number
KR1019970057897A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19990038243A (ko
Inventor
문억
지규인
김진원
김현수
이인홍
Original Assignee
김덕중
사단법인고등기술연구원연구조합
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 김덕중, 사단법인고등기술연구원연구조합 filed Critical 김덕중
Priority to KR1019970057897A priority Critical patent/KR100260896B1/ko
Publication of KR19990038243A publication Critical patent/KR19990038243A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100260896B1 publication Critical patent/KR100260896B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/38—Electronic maps specially adapted for navigation; Updating thereof
    • G01C21/3804—Creation or updating of map data
    • G01C21/3833—Creation or updating of map data characterised by the source of data
    • G01C21/3848—Data obtained from both position sensors and additional sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/183—Compensation of inertial measurements, e.g. for temperature effects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/26—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 specially adapted for navigation in a road network
    • G01C21/34—Route searching; Route guidance
    • G01C21/36—Input/output arrangements for on-board computers
    • G01C21/3667—Display of a road map
    • G01C21/367—Details, e.g. road map scale, orientation, zooming, illumination, level of detail, scrolling of road map or positioning of current position marker
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

본 발명은 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템 및 그의 항법 기능 수행 방법에 관한 것으로, GPS 위성(10)으로부터 GPS 안테나를 통하여 제공되는 방위각 정보 속도 정보등의 GPS 정보를 수신하는 GPS 수신기(30), 자동차의 주행에 따른 방위각을 검출하는 방위각 센서(40), 주행 거리를, 즉, 이동 거리를 검출하는 거리 센서(50), GPS 정보 와 각 센서들(40,50)로부터의 방위각 및 거리 정보를 인터페이스하는 데이타 인터페이스부(60), 방위각 정보의 오차 성분을 필터링하는 방위각 필터링부(80), 거리 정보에 따른 속도 정보의 오차 성분을 필터링하는 속도 필터링부(90), 필터링된 방위각 및 속도 정보에 따라 추측 항법을 실행하여 위치 정보를 산출하는 추측 항법부(100), 산출된 위치 정보의 오차 성분을 필터링하여 통합 위치 정보를 산출하는 위치 필터링부(110), GPS 방위각 및 속도 정보와 센서(40, 50)로부터의 방위각 및 거리 정보의 이상 여무를 판별하여 이에따른 제어신호를 발생하는 항법 제어부(70)와, 위치 필터링부(110)의 통합 위치 정보를 도로 정보와 매칭시키는 도로 매칭부(120)와, 도로 매칭부(120)에서 매칭된 상태를 디스플레이하는 디스플레이부(130)를 포함하고 구성된다.

Description

분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템 및 그의 항법 기능 수행 방법{CAR NAVIGATLON SYSTEM USING DISPERSION TYPE KALMAN FILTER AND NAVIGATION METHOD THEREOF}
본 발명은 자동차 항법 시스템에 관한 것으로, 특히, 분산형 칼만 필터를 채용하여 GPS 정보를 이용할 수 없거나, 또는 센서 오류가 발생할 경우에도 자동차의 주행상태에 따른 위치 정보를 연속적으로 제공하여 항법 기능을 수행하는 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템 및 그의 항법 기능 수행 방법에 관한 것이다.
최근에 대두되고 있는 지능형 교통 체계(ITS : Intelligent Transportation System)란, 존재하는 교통 체계를 관리함에 있어 첨단의 정보기술들을 활용하여 지능적 및 통합적으로 이를 관리함으로써 주어진 물리적 환경에서 그것의 효율성과 효과성을 극대화하여 엄청난 시간과 경비를 요하는 물리적 환경의 개선 또는 대체하거나 또는 최소화 하기 위한 것으로, 도로 및 교통의 소통성과 효율성, 안정성, 쾌적성을 도모하는데 목적을 두고 있으며, 교통량이 매우 많고 극심한 교통 체증 및 많은 사고가 발생하는 현재의 교통환경에서 절실히 필요한 것이다.
한편, 상술한 바와같이, 교통량이 매우 많고 극심한 교통 체증 및 많은 사고가 발생하는 현재의 교통환경을 극복하기 위한 지능형 교통 체계의 구체적인 방안으로, GPS(Global Positioning System)위성을 이용한 자동차 항법 시스템(CNS : Car Navigation System)이 개발되어 실제 교통 환경에 적용되고 있다.
또한, 이와같은 자동차 항법 시스템은 크게 두가지 형태로 나눌수 있는데, GPS 위성으로부터 전송된 GPS 정보만을 이용하는 시스템 및 이 시스템에 방위각 센서와 거리센서를 부가하므로써 GPS 정보를 이용할 수 없는 상황에서도 위치 정보를 계산할 수 있도록 하는 시스템이다.
부연하면, GPS 정보만을 이용하는 자동차 항법 시스템은, GPS 위성으로부터 전송되는 GPS 정보를 수신하기 위한 GPS 안테나 및 수신기, 도로 매칭부를 구비하며, 수신기는 수신된 GPS 정보를 기초로하여 위치 정보를 산출하고, 산출된 위치 정보를 도로 매칭부로 제공하며, 이에따라 도로 매칭부는 위치 정보를 근거로 주변의 도로정보를 검색하여 위치 정보와 도로 정보를 매칭시키도록 구성된다.
또한, 방위각 센서 및 거리센서를 더 포함하여 구성된 자동차 항법 시스템은 GPS 수신기로부터 제공되는 위치정보와 방위각 센서가 제공하는 자동차의 진행방향 각도정보 및 거리센서가 제공하는 이동 거리 정보들을 센서 통합부로 제공하고, 센서 통합부는 이 정보들을 이용하여, GPS 정보를 이용가능한 상태이면 GPS 정보를 도로 매칭부로 제공하고, GPS 정보를 이용가능한 상태가 아니면 방위각 센서의 각도정보 및 거리센서의 이동 거리 정보를 도로 매칭부로 제공하며, 이에따라 도로 매칭부는 GPS 정보 또는 각도정보 및 이동 거리 정보를 받아 해당도로를 탐색하고 그 도로상에서 위치 정보를 매칭시키도록 구성된다.
그런데, 상술한 바와같은 종래의 자동차 항법 시스템들은 다음과 같은 문제점이 발생된다.
즉, GPS 정보만을 이용하는 자동차 항법 시스템은 GPS 정보를 더 이상 수신할 수 없는 상황이 되면 자동차의 현재 위치를 알아낼 수 있는 근거가 없기 때문에 더 이상의 항법 기능을 상실하게 되는데, 이러한 경우 상술한 자동차 항법 시스템은 일반적으로 GPS 정보를 이용하였던 마지막 순간의 위치 정보를 계속 표시하고 경보만을 발생하도록 구성되어 있다.
또한, GPS 정보와 방위각 센서 및 거리 센서를 이용하는 자동차 항법 시스템은 GPS 정보를 받을 수 없더라도 방위각 센서 및 거리 센서로부터 제공되는 각도 정보 및 이동 거리 정보에 따라 추측 항법으로 계속적으로 항법 기능을 수행할 수 있으나, 이 시스템의 문제점은 GPS 정보를 이용 가능하면 GPS 정보를 이용하지만 GPS 정보를 이용할 수 없으면 곧바로 추측항법으로 전환되기 때문에 연속적인 위치 정보를 제공할 수는 있지만 고유한 위치오차는 그대로 가지게 되고, 더욱이, 추측항법에서는 한 순간 오차가 발생하면 이 오차가 계속적으로 누적되어 위치정보에 영향을 주기 때문에 이로 인한 오차 발생 범위는 상당히 커지게 된다. 즉, 이 시스템은 GPS 정보를 이용한 항법 기능과 각도 정보 및 이동 거리 정보를 이용한 추측 항법이 상호 보완적으로 위치 정보를 계속적으로 제공해 줄 수는 있지만 지속적인 위치 오차 보정이 이루어지지 않기 때문에 도로 매칭에서는 상당한 오차가 발생하게 되며, 이는 또한 자동차 항법 시스템의 장점인 안내 주행 서비스에 차질을 주게된다.
본 발명은 상술한 바와같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 분산형 칼만 필터를 채용하여 GPS 신호를 수신할 수 없는 곳에서도 현재 자동차의 위치를 계속 파악하여 항법 기능을 수행 가능 하도록 하며, 또한, 내고장성을 향상시켜 위치 정보를 제공하는 각각의 센서들이 고장 등의 이유로 인하여 센서 정보를 제공할 수 없을 경우에도 이를 자동으로 판단하여 위치 정보를 계속적으로 제공하므로써 항법 기능을 수행할 수 있도록 한 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템 및 그의 항법 기능 수행 방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 자동차의 주행상태에 따른 방위각 및 거리 또는 속도 정보를 이용하여 상기 자동차의 항법 기능을 수행하기 위한 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템에 있어서, GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 제공되는 자동차의 주행 상태에 따른 방위각 및 속도 정보를 수신하는 GPS 수신기와, 자동차의 소정 위치에 장착되어 상기 자동차의 주행에 따른 진행방향에 대한 방위각을 검출하는 방위각 센서와, 상기 자동차의 소정 위치에 장착되어 상기 자동차의 주행에 따른 이동거리에 대한 거리 정보를 검출하는 거리 센서와, 상기 GPS 수신기로부터 제공되는 방위각 및 속도 정보와 상기 방위각 센서 및 거리 센서로부터 제공되는 방위각 및 거리정보를 인터페이스하는 데이타 인터페이스부와, 상기 방위각 센서에서 검출되어 상기 데이타 인터페이스부를 통하여 제공되는 방위각 정보 및 상기 GPS 수신기로부터 제공되는 방위각 정보에 따라 상기 GPS 수신기로부터의 방위각 정보를 기준으로 하여 상기 방위각 센서에서 검출된 방위각 정보의 오차 성분을 보정하는 방위각 필터링부와, 상기 거리 센서에서 검출되어 상기 데이타 인터페이스부를 통하여 제공되는 거리 정보 및 상기 GPS 수신기로부터 제공되는 속도 정보에 따라, 상기 속도 정보를 기준으로하여 상기 거리 정보의 오차 성분을 보정하는 속도 필터링부와, 상기 방위각 필터링부 로부터 제공되는 오차 보정된 방위각 정보 및 상기 속도 필터링부 로부터 제공되는 오차 보정된 거리 정보를 근거로하여 상기 자동차의 추측된 위치정보를 검출하는 추측 항법부와, 상기 데이타 인터페이스부로부터 제공되는 GPS 수신기로부터의 방위각 정보 및 속도 정보에 따라 위치정보를 검출하고, 이 검출된 위치 정보를 근거로 상기 추측 항법부로부터 제공되는 위치 정보의 오차 성분을 보정하므로써 통합 위치 정보을 산출하는 위치 필터링부와, 상기 데이타 인터페이스부로부터 제공되는 상기 GPS 정보 및 상기 방위각 센서와 거리 센서의 방위각 정보와 거리 정보에 따라 상기 GPS 정보 및 상기 방위각 센서와 거리 센서의 이상 유무를 판별하고 이에 따른 제어신호를 발생하여 상기 방위각 필터링부 , 속도 필터링부 및 위치 필터링부를 제어하는 항법 제어부와, 사전 설정된 도로 정보에 따라 상기 위치 필터링부로부터 제공되는 통합 위치 정보에 따른 위치를 탐색하여 탐색된 위치를 지도상에 매칭시키는 도로 매칭부와, 상기 도로 매칭부에서 매칭된 지도상의 위치를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하고 구성된다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 자동차의 주행상태에 따른 방위각 센서 및 거리 센서로부터 제공되는 방위각 및 거리 정보와 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 제공되는 방위각 및 속도 정보에 따라 상기 자동차의 항법 기능을 수행하는 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템에서의 항법 기능 수행 방법에 있어서, (가) 상기 시스템을 초기화하고 상기 방위각 센서 및 거리 센서로부터 제공되는 방위각 및 거리 정보와 상기 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 제공되는 방위각 및 속도를 포함하는 GPS 정보를 수집하는 단계와, (나) 상기 (가) 단계에서 수집된 데이타를 기초로하여 상기 GPS 정보 와 방위각 센서 및 거리 센서의 이상여부를 판별하는 단계와, (다) 상기 (나) 단계에서의 판별 결과, 상기 GPS 정보 와 방위각 센서 및 거리 센서가 모두 정상이면 상기 GPS 정보의 방위각 정보 및 속도 정보를 기초로하여 상기 방위각 센서 및 거리 센서로부터 제공되는 방위각 정보 및 거리 정보의 오차 성분을 보정하므로써 상기 방위각 정보를 필터링하며 상기 거리 정보는 속도 정보로 필터링하고, 상기 필터링된 방위각 및 거리에 따른 속도 정보에 따라 추측항법을 실행하여 위치 정보를 산출한 후 상기 GPS 정보의 위치 정보를 기초로하여 오차 성분을 보정하므로써 상기 산출된 위치 정보를 필터링하고, 이 필터링된 위치 정보를 도로 정보와 도로 매칭을 실행하여 매칭된 상태를 디스플레이하는 단계와, (라) 상기 (나) 단계에서의 판별 결과, 상기 GPS 정보에는 이상이 없고 다른 센서들만 이상이 있는 경우 방위각 센서 및 거리 센서에 이상이 있음을 알리는 메시지와 함께 GPS 정보를 이용한 GPS 단독 매칭을 실시함을 알리고 GPS의 위치 및 속도정보, 방위각 정보와 상기 도로 정보와의 도로 매칭을 실행하여 매칭된 상태를 디스플레이하는 단계와, (마) 상기 (나) 단계에서의 판별 결과, 상기 GPS 정보만이 이상일 경우 상기 방위각 센서 및 거리 센서로부터의 방위각 및 거리 정보에 따라 추측항법을 실행하여 위치 정보를 산출하고, 산출된 위치 정보를 상기 도로 정보와 도로 매칭을 실행하여 매칭된 상태를 디스플레이하는 단계와, (바) 상기 (나) 단계에서의 판별 결과, 상기 방위각 센서만이 이상일 경우, 상기 GPS 속도 정보를 기초로하여 상기 거리 센서의 거리 정보에 포함된 오차 성분을 보정하므로써 상기 거리 정보를 속도 정보로 필터링하고, 이 필터링된 속도 정보 및 GPS 방위각 정보에 따라 추측항법을 수행하여 위치 정보를 산출한 후 산출된 위치 정보를 상기 도로 정보와 매칭을 실행하여 매칭된 상태를 디스플레이하는 단계와, (사) 상기 (나) 단계에서의 판별 결과, 상기 거리 센서만이 이상일 경우, 상기 GPS 방위각 정보를 기초로하여 상기 방위각 센서의 방위각 정보에 포함된 오차 성분을 보정하므로써 상기 방위각 정보를 필터링하고, 이 필터링된 방위각 정보 및 GPS 속도 정보에 따라 추측항법을 수행하여 위치 정보를 산출한 후 산출된 위치 정보를 상기 도로 정보와 매칭을 실행하여 매칭된 상태를 디스플레이하는 단계를 포함하고 구성된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템의 구성 블럭도,
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템에서의 항법 기능 수행 방법을 나타낸 상세 흐름도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10 : GPS 위성 20 : GPS 안테나
30 : GPS 수신기 40 : 방위각 센서
50 : 거리 센서 60 : 데이타 인터페이스부
70 : 항법 제어부 80 : 방위각 칼만 필터
90 : 속도 칼만 필터 100 : 추측 항법부
110 : 위치 칼만 필터 120 : 도로 매칭부
130 : 디스플레이부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 자동차 항법 시스템의 구성 블럭도 이다.
도 1에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 자동차 항법 시스템은 GPS 위성(10)으로부터 GPS 안테나를 통하여 제공되는 각종 정보를 이용하여 방위각 정보 속도 정보등의 GPS 정보를 계산하는 GPS 수신기(30), 자동차의 주행에 따른 방위각을 검출하는 방위각 센서(40), 주행 거리를, 즉, 이동 거리를 검출하는 거리 센서(50), GPS 정보와 각 센서들(40,50)로부터의 방위각 및 거리 정보를 인터페이스하는 데이타 인터페이스부(60), 방위각 정보의 오차 성분을 필터링하는 방위각 필터링부(80), 거리 정보에 따른 속도 정보의 오차 성분을 필터링하는 속도 필터링부(90), 필터링된 방위각 및 속도 정보에 따라 추측 항법을 실행하여 위치 정보를 산출하는 추측 항법부(100), 산출된 위치 정보의 오차 성분을 필터링하여 통합 위치 정보를 산출하는 위치 필터링부(110), GPS 방위각 및 속도 정보와 센서(40, 50)로부터의 방위각 및 거리 정보의 이상 여무를 판별하여 이에따른 제어신호를 발생하는 항법 제어부(70)와, 위치 필터링부(110)의 통합 위치 정보를 도로 정보와 매칭시키는 도로 매칭부(120)와, 도로 매칭부(120)에서 매칭된 상태를 디스플레이하는 디스플레이부(130)를 포함하고 구성된다.
GPS 수신기(30)는 GPS 위성(10)으로부터 제공되는 자동차의 주행 상태에 따른 방위각 및 속도 정보를 수신하여 데이타 인터페이스부(60)로 제공한다.
그리고, 방위각 센서(40)는 자동차의 소정 위치에 장착되어, 자동차의 주행 상태에 따른 진행방향에 대한 방위각을 검출하여 데이타 인터페이스부(60)로 제공하고, 거리 센서(50) 역시 자동차의 소정 위치에 장착되어, 자동차의 주행에 따른 이동거리에 대한 거리 정보를 검출하여 데이타 인터페이스부(60)로 제공한다.
데이타 인터페이스부(60)는 GPS 수신기(30)로부터 제공되는 방위각 및 속도 정보와 방위각 센서(40) 및 거리 센서(50)로부터 제공되는 방위각 및 거리정보를 인터페이스하여 후술하는 방위각 필터링부(80), 속도 필터링부(90), 위치 필터링부(110) 및 항법 제어부(70)로 제공한다.
한편, 본 발명에 따르면, 방위각 필터링부(80)는 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용한 방위각 칼만 필터(80)로 구성되며, 방위각 센서(40)에서 검출되어 데이타 인터페이스부(60)를 통하여 제공되는 방위각 정보 및 GPS 수신기(30)로부터 데이타 인터페이스부(60)를 통하여 제공되는 방위각 정보에 따라, GPS 수신기(30)로부터의 방위각 정보를 기준으로 하여 방위각 센서(40)에서 검출된 방위각 정보의 오차 성분을 보정하므로써 방위각 정보를 필터링하고 이 필터링된 방위각 정보를 추측 항법부(100)로 제공한다.
또한, 속도 필터링부(90) 역시 칼만 필터를 이용한 속도 칼만 필터(90)로 구성되며, 거리 센서(50)에서 검출되어 데이타 인터페이스부(60)를 통하여 제공되는 거리 정보 및 GPS 수신기로부터 데이타 인터페이스부(60)를 통하여 제공되는 속도 정보에 따라, GPS 속도 정보를 기준으로하여 거리 센서(50)에서 검출된 거리 정보의 오차 성분을 보정하므로써 거리에 따른 속도 정보를 필터링하고, 이 필터링된 속도 정보를 추측 항법부(100)로 제공한다.
추측 항법부(100)는 방위각 방위각 칼만 필터(80)로부터 제공되는 오차 보정된, 즉, 필터링된 방위각 정보 및 속도 칼만 필터(90)로부터 제공되는 오차 보정된 속도 정보를 근거로하여 자동차의 주행상태에 따른 추측된 위치정보를 검출하여 위치 필터링부(110)로 제공한다.
한편, 위치 필터링부(110)는 방위각 필터링부(80) 및 속도 필터링부(90)와 같이, 칼만 필터를 이용한 위치 칼만 필터(110)로 이루어지며, 데이타 인터페이스부(60)로부터 제공되는 GPS 수신기(30)로부터의 방위각 정보 및 속도 정보에 따른 위치정보를 검출하고, 이 검출된 위치 정보를 근거로 추측 항법부(100)로부터 제공되는 위치 정보의 오차 성분을 보정하므로써 통합 위치 정보을 산출하여 도로 매칭부(120)로 제공하며 또한 추측 항법부(100)로 피드백하여 제공하므로써 추측 항법부(100)가 오차 보정된 통합 위치 정보를 참조하여 위치 정보를 산출하도록 한다.
한편, 항법 제어부(70)는 데이타 인터페이스부(60)를 통하여 제공되는 GPS 정보 및 방위각 센서(40)와 거리 센서(50)의 방위각 정보 및 거리 정보에 따라 상기 GPS 정보 및 방위각 센서와 거리 센서의 이상 유무를 각각 판별하고 이에 따른 제어신호를 방위각 칼만 필터(80), 속도 칼만 필터(90) 및 위치 칼만 필터(110)로 발생하여, 방위각 칼만 필터(80), 속도 칼만 필터(90) 및 위치 칼만 필터(110)의 기능을 제어한다. 즉, 부연하면, 항법 제어부(70)는 GPS 정보 및 방위각 센서(40), 거리 센서(50)가 모두 이상이 없을 경우에는 방위각 칼만 필터(80), 속도 칼만 필터(90) 및 위치 칼만 필터(110)가 각각 오차 성분을 보정하여 필터링을 수행하도록 하고, 방위각 센서(40)에 이상이 있을 경우에는 속도 칼만 필터(90)만이 필터링을 수행하도록하므로써 필터링된 속도 정보와 GPS 방위각 정보를 이용하여 추측항법을 실행하여 위치 정보를 산출하도록 하며, 거리 센서(50)에 이상이 있을 경우에는 방위각 칼만 필터(80)만이 필터링을 수행하도록 하므로써 필터링된 방위각 정보와 GPS 속도 정보를 이용하여 추측항법을 실행하여 위치 정보를 산출하도록 한다. 또한, 항법 제어부(70)는 GPS 정보 및 방위각 센서(40), 거리 센서(50)가 모두 이상이 있거나 또는 GPS 정보와 방위각 센서(40)또는 거리 센서(50)에 이상이 있을 경우에는 디스플레이부(130)를 통하여 추측항법이 이루어질수 없음을 경고하도록 제어한다.
또한, 도로 매칭부(120)는 사전 설정된 도로 정보에 따라 위치 칼만 필터(110)로부터 제공되는 통합 위치 정보에 따른 위치를 탐색하여 탐색된 위치를 지도상에 매칭시키고 이를 디스플레이부(130)로 제공한다.
그리고, 디스플레이부(130)는 도로 매칭부(120)에서 매칭된 지도상의 위치를 영상으로 디스플레이하고, 또한, 항법 제어부(70)의 제어에 따라 추측 항법이 이루어지지 않음을 나타내는 경고 메시지를 디스플레이하는데, 일반적인 모니터등을 이용하여 구성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따르면, 방위각 칼만 필터(80), 속도 칼만 필터(90), 및 위치 칼만 필터(110)는 각각의 정보의 오차 성분에 대한 보정을 독립적으로 수행하는 분산형 칼만 필터 구조로써, 상술한 바와같이, 각각 독립적으로 동작되므로, 각각의 센서(40,50) 또는 GPS 정보에 이상이 있을지라도 이상이 발생하지 않은 다른 센서 또는 정보를 통한 위치 추적에 영향을 미치지 않도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 자동차 항법 시스템에서의 항법 기능 수행 방법을 나타낸 상세 흐름도이다.
단계(S10)에서 시스템이 초기화 되면, 단계(S20)에서는 방위각 센서(40) 및 거리 센서(50)의 방위각 정보 및 거리 정보 와 GPS 정보, 즉, GPS 방위각 정보 및 GPS 속도 정보를 수집하고, 단계(S30)에서는 단계(S20)에서 수집된 방위각 정보, 거리 정보 및 GPS 방위각 정보 및 GPS 속도 정보에 따라 GPS 정보의 이상 유무, 즉, 현재 자동차의 위치 또는 상태가 GPS 정보를 이용할 수 있는지를 판별한다. 단계(S30)에서 GPS 정보가 이상이 있으면 단계(S180)로 진행하고 이상이 없으면 단계(S40)로 진행한다.
먼저, 단계(S30)에서 단계(S40)로 진행하면 단계(S40)에서는 수집된 방위각 정보를 기초로하여 방위각 센서(40)에 이상이 있는지를 판별하는데, 이때, 이상이 있으면 단계(S110)로 진행하고 그렇지 않으면 단계(S50)로 진행한다.
단계(S40)에서 단계(S50)로 진행하면 단계(S50)에서는 거리 정보를 기초로하여 거리 센서(50)의 이상 유무를 판별하는데, 거리 센서(50)에 이상이 있으면 단계(S150)로 진행하고 없으면 단계(S60)로 진행한다.
단계(S50)에서 단계(S60)로 진행하면 단계(S60)에서는 GPS 방위각 정보 및 GPS 속도 정보를 근거로하여 방위각 센서(40) 및 거리 센서(50)로부터의 방위각 정보 및 거리 정보에 포함된 오차 성분을 보정하므로써 방위각 정보 및 거리 정보를 필터링하고, 단계(S70)에서 필터링된 방위각 및 속도 정보에 따라 추측항법을 실행하여 추측된 위치 정보를 산출하고, 단계(S80)에서는 GPS 방위각 정보 및 속도 정보로부터 산출된 위치 정보를 기초로하여 단계(S70)에서 산출된 추측된 위치 정보의 오차 성분을 보정하므로써 위치 정보를 필터링한다. 그후에, 단계(S90)에서는 필터링된 위치 정보를 사전 설정된 도로 정보를 통하여 탐색하므로써 도로상에 매칭시키고, 단계(S100)에서는 매칭된 상태를 디스플레이한다.
한편, 단계(S30)에서 GPS 정보의 이상이 판별되어 단계(S180)로 진행하면, 단계(S180)에서는 단계(S40)에서와 같이 방위각 센서(40)의 이상 유무를 판별하여, 방위각 센서(40)에 이상이 있을 경우 단계(S210)로 진행하고 이상이 없으면 단계(S190)로 진행하여 거리 센서(50)의 이상 유무를 판별한다. 단계(S190)에서 거리 센서(50)에 이상이 있으면 단계(S180)에서와 마찬가지로 단계(S210)로 진행하고, 이상이 없으면 단계(S200)로 진행하여 방위각 센서(40) 및 거리 센서(50)로 부터의 방위각 정보 및 거리 센서에 따라 추측 항법을 실행하여 추측된 위치 정보를 산출한 후 단계(S90)로 진행하여 흐름을 수행한다.
다른 한편, 단계(S40)에서 단계(S110)로 진행하면, 단계(S110)에서는 거리 센서에 이상이 있는지를 판별하는데, 단계(S110)에서 거리 센서에 이상이 있으면 단계(S220)로 진행하고 이상이 없으면 단계(S120)로 진행한다. 단계(S110)에서 단계(S220)로 진행할때는 GPS 정보만을 이용한 GPS 단독 매칭이 가능하므로 메시지 출력을 하는 단계(S220)로 진행함과 동시에, 단계(S220)가 완료되면 단계(S90)를 거쳐 GPS의 위치 및 속도, 방위각 정보만을 이용하여 도로매칭을 수행한 후 단계(S100)를 수행한다. 또한, 단계(S110)에서 단계(S120)로 진행하면 단계(S120)에서는 GPS 속도 정보를 기초로하여 거리 센서(50)의 거리 정보에 포함된 오차 성분을 보정하므로써 속도 정보를 필터링하고, 그후에, 단계(S130)에서는 GPS 방위각 정보를 독출하며, 단계(S140)에서는 단계(S120) 및 단계(S130)에서의 필터링된 속도 정보 및 GPS 방위각 정보에 따라 추측 항법을 실행하여 위치 정보를 산출한 후 단계(S90) 및 단계(S100)를 수행한다.
그리고, 단계(S50)에서 단계(S150)로 진행하면, 단계(S150)에서는 GPS 방위각 정보를 기초로하여 방위각 센서(40)의 방위각 정보의 오차 성분을 제거하므로써 방위각 정보를 필터링하고, 단계(S160)로 진행하여 GPS 속도 정보를 독출한 후, 단계(S170)에서 GPS 속도 정보 및 필터링된 방위각 정보에 따라 추측 항법을 실행하여 추측된 위치 정보를 산출한 후 단계(S90) 및 단계(S100)를 수행한다.
한편, 단계(S110), 단계(S180) 및 단계(S190)에서 단계(S210)로 진행하면 단계(S210)에서는 추측 항법이 실행될 수 없음을 알리는 경고 메시지를 디스플레이한 후 단계(S20)로 복귀하여 다시 흐름을 수행한다.
마지막으로, 단계(S100)가 완료되면 단계(S20)로 복귀되어 매칭된 위치 정보는 이전 정보로써 저장되고, 이후의 주행 상태에 따라 단계(S20) 내지 단계(S210)를 반복 수행한다.
이상 설명한 바와같이, 본 발명은 자동차의 현재 위치 정보로부터 어떠한 상황에서도 연속적으로 다음 위치 정보를 산출할 수 있기 때문에 운전자는 진행할 수 있는 모든 지역에 대한 위치 정보를 실시간으로 계속해서 제공받을 수 있는 효과가 있으며 방위각, 속도 및 위치 정보에 대한 오차 보정을 독립적으로 수행하도록 분산형으로 설계되었기 때문에 센서의 이상을 지속적으로 점검하여 이상 발생시 이에 대해 적절한 대응을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은, GPS 정보에 따른 위치 오차는 센서 정보를 이용한 추측 항법으로 보정하고, 센서 정보의 오차는 분산형 칼만 필터를 통해 GPS 정보를 통하여 보정하기 때문에 최적의 위치 정보를 얻을 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

  1. 자동차의 주행상태에 따른 방위각 및 거리 또는 속도 정보를 이용하여 상기 자동차의 항법 기능을 수행하기 위한 자동차 항법 시스템에 있어서,
    GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 제공되는 자동차의 주행 상태에 따른 방위각 및 속도 정보를 수신하는 GPS 수신기와;
    자동차의 소정 위치에 장착되어 상기 자동차의 주행에 따른 진행방향에 대한 방위각을 검출하는 방위각 센서와;
    상기 자동차의 소정 위치에 장착되어 상기 자동차의 주행에 따른 이동거리에 대한 거리 정보를 검출하는 거리 센서와;
    상기 GPS 수신기로부터 제공되는 방위각 및 속도 정보와 상기 방위각 센서 및 거리 센서로부터 제공되는 방위각 및 거리정보를 인터페이스하는 데이타 인터페이스부와;
    상기 방위각 센서에서 검출되어 상기 데이타 인터페이스부를 통하여 제공되는 방위각 정보 및 상기 GPS 수신기로부터 제공되는 방위각 정보에 따라 상기 GPS 수신기로부터의 방위각 정보를 기준으로 하여 상기 방위각 센서에서 검출된 방위각 정보의 오차 성분을 보정하는 방위각 필터링부와;
    상기 거리 센서에서 검출되어 상기 데이타 인터페이스부를 통하여 제공되는 거리 정보 및 상기 GPS 수신기로부터 제공되는 속도 정보에 따라, 상기 속도 정보를 기준으로하여 상기 거리 정보의 오차 성분을 보정하는 속도 필터링부와;
    상기 방위각 필터링부 로부터 제공되는 오차 보정된 방위각 정보 및 상기 속도 필터링부 로부터 제공되는 오차 보정된 거리 정보를 근거로하여 상기 자동차의 추측된 위치정보를 검출하는 추측 항법부와;
    상기 데이타 인터페이스부로부터 제공되는 GPS 수신기로부터의 방위각 정보 및 속도 정보에 따라 위치정보를 검출하고, 이 검출된 위치 정보를 근거로 상기 추측 항법부로부터 제공되는 위치 정보의 오차 성분을 보정하므로써 통합 위치 정보을 산출하는 위치 필터링부와;
    상기 데이타 인터페이스부로부터 제공되는 상기 GPS 정보 및 상기 방위각 센서와 거리 센서의 방위각 정보와 거리 정보에 따라 상기 GPS 정보 및 상기 방위각 센서와 거리 센서의 이상 유무를 판별하고 이에 따른 제어신호를 발생하여 상기 방위각 필터링부, 속도 필터링부 및 위치 필터링부를 제어하는 항법 제어부와;
    사전 설정된 도로 정보에 따라 상기 위치 필터링부로부터 제공되는 통합 위치 정보에 따른 위치를 탐색하여 탐색된 위치를 지도상에 매칭시키는 도로 매칭부와;
    상기 도로 매칭부에서 매칭된 지도상의 위치를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방위각 필터링부, 속도 필터링부 및 위치 필터링부는 각각 방위각 칼만(Kalman Filter)필터, 속도 칼만 필터 및 위치 칼만 필터로 구성되는 것을 특징으로 하는 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 방위각 칼만(Kalman Filter)필터, 속도 칼만 필터 및 위치 칼만 필터는 각각 독립적인 분산형 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템.
  4. 자동차의 주행상태에 따른 방위각 센서 및 거리 센서로부터 제공되는 방위각 및 거리 정보와 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 제공되는 방위각 및 속도 정보에 따라 상기 자동차의 항법 기능을 수행하는 자동차 항법 시스템에서의 항법 기능 수행 방법에 있어서,
    (가) 상기 시스템을 초기화하고 상기 방위각 센서 및 거리 센서로부터 제공되는 방위각 및 거리 정보와 상기 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 제공되는 방위각 및 속도를 포함하는 GPS 정보를 수집하는 단계와;
    (나) 상기 (가) 단계에서 수집된 데이타를 기초로하여 상기 GPS 정보 와 방위각 센서 및 거리 센서의 이상여부를 판별하는 단계와;
    (다) 상기 (나) 단계에서의 판별 결과, 상기 GPS 정보 와 방위각 센서 및 거리 센서가 모두 정상이면 상기 GPS 정보의 방위각 정보 및 속도 정보를 기초로하여 상기 방위각 센서 및 거리 센서로부터 제공되는 방위각 정보 및 거리 정보의 오차 성분을 보정하므로써 상기 방위각 정보를 필터링하며 상기 거리 정보는 속도 정보로 필터링하고, 상기 필터링된 방위각 및 거리에 따른 속도 정보에 따라 추측항법을 실행하여 위치 정보를 산출한 후 상기 GPS 정보의 위치 정보를 기초로하여 오차 성분을 보정하므로써 상기 산출된 위치 정보를 필터링하고, 이 필터링된 위치 정보를 도로 정보와 도로 매칭을 실행하여 매칭된 상태를 디스플레이하는 단계와;
    (라) 상기 (나) 단계에서의 판별 결과, 상기 GPS 정보에는 이상이 없고 다른 센서들만 이상이 있는 경우 방위각 센서 및 거리 센서에 이상이 있음을 알리는 메시지와 함께 GPS 정보를 이용한 GPS 단독 매칭을 실시함을 알리고 GPS의 위치 및 속도정보, 방위각 정보와 상기 도로 정보와의 도로 매칭을 실행하여 매칭된 상태를 디스플레이하는 단계와;
    (마) 상기 (나) 단계에서의 판별 결과, 상기 GPS 정보만이 이상일 경우 상기 방위각 센서 및 거리 센서로부터의 방위각 및 거리 정보에 따라 추측항법을 실행하여 위치 정보를 산출하고, 산출된 위치 정보를 상기 도로 정보와 도로 매칭을 실행하여 매칭된 상태를 디스플레이하는 단계와;
    (바) 상기 (나) 단계에서의 판별 결과, 상기 방위각 센서만이 이상일 경우, 상기 GPS 속도 정보를 기초로하여 상기 거리 센서의 거리 정보에 포함된 오차 성분을 보정하므로써 상기 거리 정보를 속도 정보로 필터링하고, 이 필터링된 속도 정보 및 GPS 방위각 정보에 따라 추측항법을 수행하여 위치 정보를 산출한 후 산출된 위치 정보를 상기 도로 정보와 매칭을 실행하여 매칭된 상태를 디스플레이하는 단계와;
    (사) 상기 (나) 단계에서의 판별 결과, 상기 거리 센서만이 이상일 경우, 상기 GPS 방위각 정보를 기초로하여 상기 방위각 센서의 방위각 정보에 포함된 오차 성분을 보정하므로써 상기 방위각 정보를 필터링하고, 이 필터링된 방위각 정보 및 GPS 속도 정보에 따라 추측항법을 수행하여 위치 정보를 산출한 후 산출된 위치 정보를 상기 도로 정보와 매칭을 실행하여 매칭된 상태를 디스플레이하는 단계를 포함하는 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템에서의 항법 기능 수행 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    (사) 상기 (나) 단계에서의 판별 결과, 상기 GPS 정보가 이상이고 상기 방위각 센서 및 거리 센서가 모두 이상이거나, 상기 GPS 정보가 이상이고 상기 방위각 센서 또는 거리 센서중 하나의 센서가 이상일 경우 항법 기능을 수행할 수 없음을 알리는 경고 신호를 출력하여 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템에서의 항법 기능 수행 방법.
KR1019970057897A 1997-11-04 1997-11-04 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템 및 그의항법 기능 수행 방법 KR100260896B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970057897A KR100260896B1 (ko) 1997-11-04 1997-11-04 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템 및 그의항법 기능 수행 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970057897A KR100260896B1 (ko) 1997-11-04 1997-11-04 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템 및 그의항법 기능 수행 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990038243A KR19990038243A (ko) 1999-06-05
KR100260896B1 true KR100260896B1 (ko) 2000-07-01

Family

ID=19524104

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970057897A KR100260896B1 (ko) 1997-11-04 1997-11-04 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템 및 그의항법 기능 수행 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100260896B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8155874B2 (en) 2006-11-07 2012-04-10 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for integrated navigation based on multi filter fusion and method for providing navigation information using the same

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100723786B1 (ko) * 2005-03-31 2007-05-30 에스케이 텔레콤주식회사 네비게이션 시스템 및 네비게이션 시스템에서의 위치 보정방법 및 그 장치
KR100723785B1 (ko) * 2005-04-06 2007-05-30 에스케이 텔레콤주식회사 네비게이션 시스템 및 네비게이션 시스템에서의 위치 보정방법 및 그 장치
KR102215762B1 (ko) * 2017-03-10 2021-02-15 현대자동차주식회사 추적 기법을 이용한 맵 매칭 기반 차량 측위 시스템
CN114755975B (zh) * 2022-06-17 2022-09-02 济南邦德激光股份有限公司 速度滤波产生的轨迹误差的控制方法、设备和存储介质

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8155874B2 (en) 2006-11-07 2012-04-10 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for integrated navigation based on multi filter fusion and method for providing navigation information using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990038243A (ko) 1999-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9638532B2 (en) Vehicle drive assist system, and drive assist implementation method
CN112750333B (zh) 异常判定装置、车辆辅助系统、服务器
US6226591B1 (en) Vehicle present position detection apparatus, vehicle present position display apparatus, navigation system and recording medium
JP2799324B2 (ja) 路線案内システムの路線決定方法および路線案内モジュール
EP2402923B1 (en) Vehicle-mounted information processing apparatus and information processing method
KR100626539B1 (ko) 네비게이션 시스템에서 이동체의 방위각 보정방법
US10928205B2 (en) In-vehicle device and vehicle
JP4435519B2 (ja) 車両の走行制御装置
JP2017003395A (ja) 車両の測位システム
JP2005182310A (ja) 車両運転支援装置
KR100260896B1 (ko) 분산형 칼만 필터를 채용한 자동차 항법 시스템 및 그의항법 기능 수행 방법
JPH07134040A (ja) 衛星航法による移動体の運動検出方法
JP2000146607A (ja) ナビゲ−ション装置
JP2006317287A (ja) 車両用現在位置決定装置
CN114413912A (zh) 隧道内辅助车辆定位的车载导航系统及导航方法
JP2672778B2 (ja) 位置検出装置
JP7497286B2 (ja) 周辺他車監視システム
JPH10141969A (ja) ナビゲーションシステム
JP2547723Y2 (ja) 車載用航法装置
KR100260897B1 (ko) 경로 결합 가설을 이용한 자동차 항법 시스템 및 그의 도로정합 방법
JP7414683B2 (ja) 自車位置推定装置及び自車位置推定方法
JPH1073442A (ja) ナビゲーション装置
CN112644501B (zh) 一种车辆控制方法、装置、设备及计算机存储介质
KR100513065B1 (ko) 자동차 무인운전 장치 및 방법
JP3557834B2 (ja) 車両の絶対位置演算方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee