KR100578657B1 - Method for detecting azimuth - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소정의 이동체가 이동함에 따라 변화되는 방위각을 정확히 검출한다.The present invention accurately detects an azimuth angle that changes as a given moving object moves.
지자계 센서가 검출하는 지자계로 이동체가 이동하는 방향의 방위각을 검출하고, 검출한 방위각이 이전에 검출한 방위각과 동일하지 않을 경우에 자이로 센서의 검출신호로 이동체가 회전하였는지의 여부를 판단하며, 판단 결과 이동체가 회전하였을 경우에 상기 검출한 방위각을 이동체가 이동하는 방향의 현재 방위각으로 결정하는 것으로서 지자계 센서의 주변에 강자성체나 철골 구조물이 있을 경우에도 방위각을 정확하게 검출한다.Detects the azimuth angle in the direction of movement of the moving object with the geomagnetic field detected by the geomagnetic field sensor, and if the detected azimuth angle is not the same as the previously detected azimuth angle, it is determined whether the moving object is rotated by the detection signal of the gyro sensor. As a result of the determination, when the moving object is rotated, the detected azimuth is determined as the current azimuth in the direction in which the moving object moves. The azimuth is accurately detected even when there is a ferromagnetic material or a steel structure around the geomagnetic field sensor.
이동체, 방위각, 자이로센서, 지자계센서, 경사계 센서, 네비게이션Moving object, azimuth, gyro sensor, geomagnetic sensor, inclinometer sensor, navigation
Description
도 1은 본 발명의 방위각 검출방법이 적용되는 네비게이션 시스템의 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a navigation system to which the azimuth detection method of the present invention is applied.
도 2는 본 발명의 방위각 검출방법을 보인 신호흐름도.2 is a signal flow diagram showing an azimuth detection method of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 안테나 102 : GPS용 수신모듈100: antenna 102: GPS receiving module
104 : 명령 입력부 106 : 속도센서104: command input unit 106: speed sensor
108 : 자이로 센서 110 : 경사계 센서108: gyro sensor 110: inclinometer sensor
112 : 지자계 센서 114 : 지도데이터 저장부112: geomagnetic sensor 114: map data storage unit
116 : 제어부 118 : 표시부116
본 발명은 차량 등과 같은 소정의 이동체의 이동경로를 안내하는 네비게이션 시스템을 비롯하여 방위각을 검출하는 각종 시스템에 있어서, 소정의 이동체가 이동함에 따라 변화되는 방위각을 정확히 검출하는 방위각 검출방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an azimuth detection method that accurately detects azimuth angles that change as a predetermined moving object moves in various systems for detecting azimuth angles, including a navigation system for guiding a movement path of a predetermined moving object such as a vehicle.
GPS(Global Positioning System)는 미국의 국방성에서 개발한 범세계 측위 시스템으로서, GPS 위성이 송신하는 항법 메시지를 GPS용 수신모듈이 수신하고, 수신한 항법 메시지를 이용하여 GPS용 수신모듈의 위치를 3차원 좌표로 계산할 수 있도록 하는 것이다.GPS (Global Positioning System) is a global positioning system developed by the US Department of Defense. The GPS receiving module receives a navigation message transmitted by a GPS satellite and uses the received navigation message to determine the position of the GPS receiving module. It is to be able to calculate in dimensional coordinates.
이러한 GPS는 지구 상공의 정지궤도 상에 복수의 GPS용 위성을 배치시켜 각기 항법 메시지를 송신하고, GPS용 수신모듈은 복수의 GPS용 위성들 중에서 최소한 4개 이상의 GPS용 위성이 송신하는 항법 메시지를 수신하며, 수신한 항법 메시지를 이용하여 GPS용 수신모듈의 위치벡터를 산출하는 것으로서 전 세계 어디에서나 GPS용 위성의 항법 메시지를 수신한 위치를 3차원의 좌표로 정확하게 검출할 수 있다.The GPS arranges a plurality of GPS satellites on a geostationary orbit above the earth and transmits navigation messages, respectively, and the GPS receiving module transmits a navigation message transmitted by at least four GPS satellites among a plurality of GPS satellites. By calculating the position vector of the GPS receiving module using the received navigation message, the position where the GPS satellite navigation message is received can be accurately detected in three-dimensional coordinates anywhere in the world.
상기 GPS를 이용하면 매우 정확한 위치좌표의 취득이 가능하다. 그러나 GPS는 그 원리에서 알 수 있듯이 GPS용 위성의 항법 메시지를 정확히 수신할 수 있는 지역에서만 사용할 수 있다. 즉, 터널 내부나 나무가 우거진 숲 속 또는 고층빌딩으로 둘러싸인 도심지 등과 같이 GPS용 위성이 송신하는 항법 메시지를 GPS용 수신모듈이 정확하게 수신하지 못하는 수신불능 지역에서는 GPS용 위성의 항법 메시지를 수신하는 위치의 위치좌표를 산출할 수 없게 되거나 또는 위치좌표의 산출결과가 매우 부정확하게 된다.Using the GPS, highly accurate position coordinates can be obtained. However, as the principle shows, GPS can only be used in areas that can correctly receive navigation messages from GPS satellites. That is, the GPS satellite navigation module receives a GPS navigation message in a region where the GPS reception module cannot accurately receive a navigation message transmitted by the GPS satellite, such as in a tunnel, in a wooded forest, or in an urban area surrounded by tall buildings. It is impossible to calculate the position coordinate of or the calculation result of the position coordinate becomes very inaccurate.
그러므로 GPS용 위성의 항법 메시지를 정확하게 수신하지 못하여 위치좌표의 산출이 불가능한 지역에서는 이동체의 이동거리와 이동방향을 측정하여 이동체의 현재위치를 추정하는 추측항법 시스템이 도입되었다.Therefore, in an area where the position coordinates cannot be calculated because GPS navigation messages of GPS satellites cannot be accurately received, a dead reckoning system has been introduced to estimate the current position of a moving object by measuring the moving distance and direction of movement of the moving object.
상기 추측항법 시스템은 이동체의 구동륜의 회전수로 이동체의 이동속도를 검출하는 속도 센서와, 이동체의 좌우 회전에 따른 방위각 변화를 검출하는 자이로 센서와, 이동체가 이동하는 방향의 방위각을 검출하는 지자기 센서를 비롯한 각종 센서로 이동체가 이동을 시작하는 초기위치로부터 이동거리 및 이동방향을 계속 측정하고, 상기 측정한 이동거리 및 이동방향을 이용하여 이동체의 현재위치를 추측하는 것이다. The dead reckoning system includes a speed sensor for detecting a moving speed of a moving body at a rotational speed of a driving wheel of the moving body, a gyro sensor for detecting a change in azimuth angle according to left and right rotation of the moving body, and a geomagnetic sensor for detecting an azimuth in a moving direction of the moving body. It is to continue to measure the moving distance and the moving direction from the initial position from which the moving object starts moving with various sensors, and to estimate the current position of the moving object using the measured moving distance and the moving direction.
이러한 추측항법 시스템은 반드시 초기에 참조할 만한 이동체의 위치 좌표를 알고 있어야만 하므로 데드레코닝(Dead-Reckoning) 항법이라고 한다.This dead reckoning system is known as dead-reckoning navigation system because it must know the position coordinates of the moving object.
이러한 추측항법 시스템에 있어서, 이동체가 이동하는 방향의 방위각을 정확히 검출해야 이동체가 이동한 현재위치를 정확히 산출할 수 있다.In such a dead reckoning system, it is necessary to accurately detect the azimuth angle in the direction in which the moving object moves to accurately calculate the current position of the moving object.
이동체가 이동하는 방향의 방위각을 검출하기 위하여 종래에는 지자기 센서를 사용하였다. 그러나 상기 지자기 센서는 주변에 강자성체나 철골 구조물이 있을 경우에 지자기 센서의 검출신호에 오차가 발생하고, 이로 인하여 이동체가 이동하는 방향의 방위각을 정확하게 검출하지 못하여 이동체의 현재위치를 정확하게 검출하지 못하게 되는 문제점이 있었다.In order to detect the azimuth angle in the direction in which the moving body moves, a geomagnetic sensor is conventionally used. However, the geomagnetic sensor has an error in the detection signal of the geomagnetic sensor when there is a ferromagnetic material or a steel structure in the vicinity, thereby failing to accurately detect the azimuth angle in the direction in which the mobile body moves, and thus cannot accurately detect the current position of the mobile body. There was a problem.
그러므로 본 발명의 목적은 소정의 이동체가 이동함에 따라 변화되는 방위각을 정확히 검출하는 방위각 검출방법을 제공하는데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide an azimuth detection method for accurately detecting an azimuth that changes as a predetermined moving object moves.
이러한 목적을 가지는 본 발명의 방위각 검출방법은 지자계 센서로 방위각을 검출하고, 그 검출한 방위각이 정확히 검출된 것인지의 여부를 자이로 센서 및 경사계 센서의 검출신호로 판단하여 정확히 검출된 것일 경우에 지자계 센서가 검출한 방위각을 인정한다. The azimuth detection method of the present invention having the above object detects an azimuth angle with a geomagnetic field sensor, and determines whether the detected azimuth angle is detected correctly by detecting the detection signals of the gyro sensor and the inclinometer sensor. The azimuth angle detected by the system sensor is recognized.
이를 위하여 본 발명의 방위각 검출방법은 지자계 센서가 검출하는 지자계로 이동체가 이동하는 방향의 방위각을 검출하고, 상기 검출한 방위각이 이전에 검출한 방위각과 동일하지 않을 경우에 자이로 센서의 검출신호로 이동체가 회전하였는지의 여부를 판단하여, 이동체가 회전하였을 경우에 상기 검출한 방위각을 이동체가 이동하는 방향의 현재 방위각으로 결정하는 것을 특징으로 한다.To this end, the azimuth detection method of the present invention detects an azimuth angle in a direction in which a moving object moves to a geomagnetic field detected by a geomagnetic field sensor, and detects an azimuth angle as a detection signal of a gyro sensor when the azimuth angle is not equal to a previously detected azimuth angle. It is characterized by determining whether the moving object is rotated and determining the detected azimuth angle as the current azimuth in the direction in which the moving object moves when the moving object is rotated.
그리고 상기 자이로 센서의 검출신호는 경사도 센서가 검출하는 경사도에 따라 보정한 후 이동체가 회전하였는지의 여부를 판단하고, 상기 경사도 센서가 검출하는 경사도는, 이동체가 주행하는 도로의 좌우 방향의 횡축 경사도와, 전후 방향의 종축 경사도인 것을 특징으로 한다.The detection signal of the gyro sensor is corrected according to the inclination detected by the inclination sensor, and then it is determined whether the moving object is rotated, and the inclination detected by the inclination sensor is a horizontal axis inclination in the horizontal direction of the road on which the moving object travels. It is characterized by the longitudinal axis inclination of the front-back direction.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 방위각 검출방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, the azimuth detection method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 방위각 검출방법이 적용되는 네비게이션 시스템의 구성을 보인 블록도이다. 이에 도시된 바와 같이 GPS용 위성(도면에 도시되지 않았음)이 송신하는 항법 메시지를 안테나(100)를 통해 수신하는 GPS용 수신모듈(102)과, 사용자의 조작에 따른 동작명령을 입력하는 명령입력부(104)와, 이동체의 이동속도를 검출하는 속도센서(106)와, 이동체의 좌우 회전을 검출하는 자이로 센서(108)와, 이동체가 이동하는 도로의 좌우 방향의 횡축 경사도 및 전후 방향의 종축 경사도를 검출하는 경사계 센서(110)와, 이동체가 이동하는 이동방향의 방위각을 검출하는 지자계 센서(112)와, 디지털 지도 데이터가 미리 저장되는 지도 데이터 저장부 (114)와, 상기 GPS용 수신모듈(102)이 수신하는 항법 메시지와 상기 속도센서(106), 자이로 센서(108), 경사계 센서(110) 및 지자계 센서(108)의 검출신호를 이용한 혼합항법으로 이동체의 현재위치를 검출하고 검출한 이동체의 현재위치를 상기 지도 데이터 저장부(114)에 저장된 디지털 지도 데이터에 맵 매칭시킨 후 그 맵 매칭시킨 디지털 지도 데이터 및 이동체의 현재위치의 표시를 제어하는 제어부(116)와, 상기 제어부(116)의 제어에 따라 디지털 지도 데이터 및 이동체의 현재위치를 표시하는 표시부(118)로 구성하였다.1 is a block diagram showing the configuration of a navigation system to which the azimuth detection method of the present invention is applied. As shown therein, a
이러한 구성을 가지는 네비게이션 시스템은 사용자가 이동체를 이동시키면서 명령 입력부(104)를 통해 이동체의 이동 안내를 명령할 경우에 GPS용 위성이 송신하는 항법 메시지를 GPS용 수신모듈(102)이 안테나(100)를 통해 수신하여 제어부(116)로 입력시킨다.In the navigation system having the above configuration, the
그리고 속도 센서(106)는 이동체의 구동륜의 회전수로 이동체의 이동속도를 검출하고, 자이로 센서(108)는 이동체의 좌우 회전을 검출하며, 경사계 센서(110)는 이동체가 이동하는 도로의 좌우 경사도 및 전후 경사도를 검출하며, 지자계 센서(112)는 이동체가 이동하는 방향의 방위각을 검출하여 각기 제어부(116)로 입력시킨다.And the
그러면, 제어부(116)는 상기 GPS용 수신모듈(102)이 수신한 항법 메시지들을 이용하여 DOP(Dilution of Precision)의 값을 산출하고, 산출한 DOP의 값으로 항법 메시지의 신뢰성 여부를 판단하며, 판단 결과 항법 메시지가 신뢰성이 있을 경우에 그 항법 메시지로 이동체의 현재위치를 판단하고, 판단한 이동체의 현재위치를 지 도 데이터 저장부(114)에 저장된 디지털 지도 데이터에 맵 매칭시킨 후 표시부(118)로 출력하여 표시한다.Then, the
그리고 상기 판단 결과 신뢰성이 없을 경우에 제어부(116)는 속도 센서(106)가 검출하는 이동체의 이동속도와, 자이로 센서(108)가 검출하는 이동체의 좌우 회전과, 경사계 센서(110)가 검출하는 도로의 좌우 경사도 및 전후 경사도와, 지자계 센서(112)가 검출하는 이동체의 이동방향 방위각을 이용하여 이동체의 현재위치를 판단하고, 판단한 이동체의 위치를 지도 데이터 저장부(114)에 저장된 디지털 지도 데이터에 맵 매칭시킨 후 표시부(116)로 출력하여 표시한다.When the determination result is not reliable, the
한편, 도 2는 본 발명의 방위각 검출방법을 보인 신호흐름도이다. 이에 도시된 바와 같이 단계(200)에서 제어부(116)는 지자계 센서(112)의 검출신호로 지자계를 검출하고, 단계(202)에서 상기 검출한 지자계로 이동체가 이동하는 방향의 방위각을 검출 즉, 지표면에 수평인 방위각을 검출한다.2 is a signal flow diagram illustrating an azimuth detection method of the present invention. As shown in FIG. 200, the
다음 단계(204)에서 상기 검출한 방위각이 바로 전에 검출한 방위각과 동일한 지의 여부를 판단한다.In the
상기 단계(204)의 판단 결과 현재 검출한 방위각이 이전에 검출한 방위각과 동일할 경우에 이전에 검출한 방위각을 계속 사용하고, 방위각 검출을 종료한다.If the azimuth angle detected at the
그리고 상기 단계(204)의 판단 결과 현재 검출한 방위각과 이전에 검출한 방위각이 상이할 경우에 제어부(116)는 단계(206)에서 자이로 센서(108)의 검출신호를 경사계 센서(110)의 검출신호에 따라 보정한다. 즉, 자이로 센서(108)의 검출신호 레벨은 이동체가 이동하는 도로의 좌우 방향의 경사도와 전후 방향의 경사도에 따라 자이로 센서(108)의 검출신호의 레벨은 감소하게 되는 것으로서 제어부(116)는 상기 단계(206)에서 자이로 센서(108)의 검출신호가 도로의 경사도에 의해 영향을 받지 않도록 경사계 센서(110)의 검출신호에 따라 보정한다.When the azimuth angle detected previously and the previously detected azimuth angle are different from each other, the
다음 단계(208)에서 상기 보정한 자이로 센서(108)의 검출신호의 레벨로 이동체가 좌회전 또는 우회전하였는지의 여부를 판단하고, 판단 결과 이동체가 회전하지 않았을 경우에 상기 지자계 센서(112)의 검출신호로 검출한 방위각을 무시하고, 종료한다.In the
그리고 상기 단계(208)의 판단 결과 이동체가 회전하였을 경우에 제어부(116)는 방위각에 변화가 있음을 판단하고, 상기 지자계 센서(112)의 검출신호로 검출한 방위각을 새로운 방위각으로 결정한다.When the moving object rotates as a result of the determination of
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. 예를 들면, 상기에서는 이동체에 설치된 이동체용 네비게이션 시스템을 예로 들어 설명한 것으로서 본 발명을 실시함에 있어서는 사용자가 도로로 이동하는 이동경로를 안내하는 도보용 네비게이션 시스템은 물론 방위각을 검출하는 각종 시스템에 간단히 적용 실시할 수 있다.On the other hand, while the present invention has been shown and described with respect to specific preferred embodiments, various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit or field of the invention provided by the claims below It can be easily understood by those skilled in the art. For example, in the above description, the navigation system for a mobile body installed in the mobile body has been described as an example. In the present invention, a walk navigation system for guiding a moving route in which a user moves to a road, as well as various systems for detecting azimuth angles is easily implemented. can do.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 자이로 센서의 검출신호를 이용하여 이동체가 좌우로 회전하는지의 여부를 판단하고, 이동체의 회전이 판단될 경우에 지자계 센서의 검출신호로 검출되는 방위각을 이동체가 이동하는 방향의 방위각으로 결정하는 것으로서 이동체의 방위각을 정확하게 검출하여 추측항법에서 이동체의 현재위치를 정확하게 검출할 수 있다.As described above, the present invention determines whether the moving object rotates left and right using the detection signal of the gyro sensor, and when the rotation of the moving object is determined, the moving object moves the azimuth angle detected by the detection signal of the geomagnetic sensor. By determining the azimuth of the moving direction, it is possible to accurately detect the azimuth of the moving object and to accurately detect the current position of the moving object in dead reckoning.
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