KR100651549B1 - 이동체의 속력 측정 장치 및 방법 - Google Patents

이동체의 속력 측정 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100651549B1
KR100651549B1 KR1020050040359A KR20050040359A KR100651549B1 KR 100651549 B1 KR100651549 B1 KR 100651549B1 KR 1020050040359 A KR1020050040359 A KR 1020050040359A KR 20050040359 A KR20050040359 A KR 20050040359A KR 100651549 B1 KR100651549 B1 KR 100651549B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acceleration
speed
moving
inclination angle
respect
Prior art date
Application number
KR1020050040359A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060117810A (ko
Inventor
홍현수
이재면
Original Assignee
삼성전자주식회사
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 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050040359A priority Critical patent/KR100651549B1/ko
Priority to US11/391,595 priority patent/US7289898B2/en
Priority to EP06008122.1A priority patent/EP1722239B1/en
Priority to CNB2006100801880A priority patent/CN100565111C/zh
Publication of KR20060117810A publication Critical patent/KR20060117810A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100651549B1 publication Critical patent/KR100651549B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/02—Rotary gyroscopes
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P7/00—Measuring speed by integrating acceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/16—Pitch
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2520/00—Input parameters relating to overall vehicle dynamics
    • B60W2520/18—Roll

Abstract

본 발명은 이동체의 속력 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 이동체의 주행방향에 대한 제1 가속도 및 상기 이동체의 측면방향에 대한 제2 가속도를 측정하고, 이동체의 측면방향에 대한 제1 각속도 및 상기 이동체의 하부방향에 대한 제2 각속도를 측정한 후, 상기 제1 가속도 및 상기 제2 각속도와 상기 이동체의 주행방향으로의 이전 속력 및 상기 이동체의 주행방향에 대한 이전 도로 경사각을 이용하여 상기 이동체의 롤각을 계산하고, 상기 계산된 롤각과 상기 제1 각속도 및 제2 각속도를 이용하여 도로 경사각을 계산하며, 상기 도로 경사각을 이용하여 상기 이동체의 주행 방향에 대한 순수 이동 가속도를 구하고, 상기 이동체의 순수 이동 가속도로부터 상기 이동체의 속력을 산출한다. 따라서 이러한 본 발명은 롤각을 고려하여 이동체의 속력을 측정함으로써 이동체의 속력을 보다 정확히 측정할 수 있는 효과가 있다.
네비게이션 시스템, 이동체, 속력 측정, 롤각, 도로 경사각

Description

이동체의 속력 측정 장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING SPEED OF LAND VEHICLE}
도 1은 통상적인 이동체의 가속도에 포함된 중력가속도 성분을 설명하기 위한 도면
도 2는 이동체에 정의된 좌표축을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 자이로 및 가속도계 배치방법을 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 장치에 대한 블록 구성도
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 방법에 대한 흐름도
도 6 및 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 결과를 나타낸 도면
본 발명은 이동체의 속력 측정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 롤각을 고려하여 이동체의 속력을 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 차량, 선박, 항공기 등과 같은 이동체들에는 네비게이션 시스템(Navigation system)이 탑재되어 이용되고 있다. 네비게이션 시스템이란 이동체의 위치를 결정(positioning)하고 목적지까지의 경로를 탐색(routing)하여 그 결과를 제공하는 시스템을 말한다.
이러한 네비게이션 시스템은 이동체의 위치를 결정하고 목적지까지의 경로를 제공하기 위해 이동체의 정확한 위치를 알아야 하기 때문에 통상적으로 이동체의 위치를 결정하기 위한 측위 장치를 가진다. 측위 장치는 외부의 도움으로 위치를 결정하는 형태와 내부의 센서를 이용하여 위치를 결정하는 형태로 구분될 수 있다. 전자의 대표적인 예로는 GPS(Global Positioning System)를 들 수 있으며, 후자의 대표적인 예로는 관성 센서(inertial sensor)를 사용하는 DR(Dead Rocking)을 들 수 있다.
관성 센서로 구성된 DR 시스템은 이동체의 회전 운동을 감지하는 자이로스코프(gyroscope: 이하 '자이로'라 칭함)와 직선 운동을 감지하는 가속도계(accelerometer)를 이용하여 이동체의 속도를 계산한다. 특히 이동체의 속도는 가속도계에 의해 측정된 가속도로부터 구한 속력 정보와 자이로로부터 측정된 운동방향 정보를 함께 이용하여 구해질 수 있다.
일반적으로 DR 시스템은 도로상에서 차량의 주행 방향각과 주행방향으로의 가속도를 측정하고, 차량의 주행 방향각과 주행방향으로의 가속도로부터 차량의 주행 속도벡터를 구한다. DR 시스템이 차량의 주행방향을 측정하기 위해서는 차축이 놓여있는 평면과 수직을 이루는 축에 설치된 자이로가 필요하며, 그 주행방향으로의 가속도를 측정하기 위해서는 차축방향으로 설치된 가속도계 외에 도로 경사각의 측정치가 필요하다.
도로 경사각의 측정치가 필요한 이유는 가속도계의 출력값에 중력 가속도에 비례하는 비력(specific force) 성분이 포함되고, 이러한 비력 성분은 도로 경사각으로부터 산출될 수 있기 때문이다. 중력 가속도는 항상 지구 타원체의 표면(중력 가속도에 수직 방향으로 이루어진 구면)에 수직 방향으로 작용하고 있으므로 차량에 장착된 가속도계(차체에 일정 방향으로 고정)의 축이 지구 타원체의 표면과 이루는 각이 변하게 되면 가속도계의 출력에 나타나는 비력 성분이 변하게 된다.
다시 말해, 도로 경사각이 변화되면 차량에 설치된 가속도계의 축 방향이 지구 중력가속도의 방향과 수직을 이루지 않게 되고, 이에 따라 가속도계에서는 지구 중력가속도 성분이 실제 운동 속력의 변화율(실제 운동 가속도)과 함께 측정된다.
도 1은 통상적인 이동체의 가속도에 포함된 중력가속도 성분을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 도로 경사각은 지구 중력가속도의 방향(±g)과 수직인 평면에 대해 기울어진 각도이다. 도 1에서는 지구 중력 가속도의 방향(±g)과 수직인 평면(10)과 차량의 주행방향으로 연장된 평면(20)의 각이 도로 경사각(θ)이 된다. 도 1에 도시된 바와 같이 차량(30)이 지구 중력가속도의 방향(±g)과 수직인 평면(10)에 대하여 소정각(θ) 기울어진 평면(20)을 주행할 경우 차량(30)에 장착된 가속도계의 측정치(
Figure 112005025273266-pat00001
)는 실제 가속도와 지구 중력 가속도(
Figure 112005025273266-pat00002
)의 성분 이 포함된다. 따라서 이러한 지구 중력가속도(
Figure 112005025273266-pat00003
)의 성분은 실제 운동속력의 변화율과 함께 측정되어 속력 측정에 있어 큰 오차요인으로 작용한다.
그러므로 차량용 DR 시스템은 정확한 속도를 측정하기 위해 가속도계의 측정값(
Figure 112005025273266-pat00004
)으로부터 중력가속도(
Figure 112005025273266-pat00005
)를 빼 주어야 하며, 이러한 중력가속도(
Figure 112005025273266-pat00006
)를 측정하기 위해 도로 경사각(θ)을 반드시 측정해야 한다.
차량용 DR 시스템은 차량의 전방 방향에 대한 회전각, 차량의 전방 방향과 수직인 측면 방향의 회전각, 차량의 전방 방향 및 측면 방향 평면과 수직인 하부방향에 대한 회전각과 롤각(φ)을 이용하여 도로 경사각(θ)을 측정할 수 있다. 롤각(φ)은 차량 전방 방향을 기준으로 차량이 기울어지는 양을 말한다.
도 2는 이동체에 정의된 좌표축을 나타낸 도면이다. 도 2에서는 차량 전방을 향하는 축을 X축, X축과 수직을 이루며 차량 측면을 통과하는 축을 Y축, XY평면과 수직인 차량의 하부 방향축을 Z축으로 정의하고 있다.
도 2를 참조하면, 도로 경사각(θ)의 변화율은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005025273266-pat00007
수학식 1에서
Figure 112005025273266-pat00008
은 Y축에 대한 회전 각속도이고,
Figure 112005025273266-pat00009
는 Z축에 대한 회전각속도이다. φ는 차량의 롤각(Roll angle)이다. 이때 롤각(φ)은 X축을 기준으로 차량이 기울어지는 각도이다.
롤각(φ)의 변화율은 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112005025273266-pat00010
수학식 2에서
Figure 112005025273266-pat00011
는 X축에 대한 회전 각속도이다. 상기 수학식 1 및 2는 오일러(Euler)각의 변화율과 관련하여 공지된 관계식이다.
수학식 2를 참조하면, 롤각의 변화율(
Figure 112005025273266-pat00012
)을 정확히 구하기 위해서는 X축에 대한 각속도(
Figure 112005025273266-pat00013
), Y축에 대한 각속도(
Figure 112005025273266-pat00014
), Z축에 대한 각속도(
Figure 112005025273266-pat00015
)를 각각 측정하기 위한 3축 자이로가 필요하다.
그런데 통상적으로 차량의 주행 시 차량의 앞뒤를 잇는 차축(X축)에 대한 회전운동인 롤(roll) 운동과 지표면과 수직방향인 축(Z축)에 대한 직선운동은 미미하다. 따라서 종래에는 수학식 2에서 롤각(φ)과, Z축에 대한 각속도(
Figure 112005025273266-pat00016
)를 무시하고, X축에 대한 각속도(
Figure 112005025273266-pat00017
), Y축에 대한 각속도(
Figure 112005025273266-pat00018
)값만 가지고 도로 경사각(θ)를 계산하였다.
롤각(φ)과, Z축에 대한 각속도(
Figure 112005025273266-pat00019
)를 무시하면 즉, 롤각(φ)과, Z축에 대 한 각속도(
Figure 112005025273266-pat00020
)를 0으로 가정하면, 수학식 1은
Figure 112005025273266-pat00021
과 같이 되고, 이에 따라 도로 경사각 변화율 (
Figure 112005025273266-pat00022
)은 수학식 3과 같이 구해질 수 있다.
Figure 112005025273266-pat00023
상기 수학식 3에서
Figure 112005025273266-pat00024
은 차량의 전방 방향과 수직인 측면을 관통하는 축(Y축)의 회전각을 측정하는 자이로의 출력으로부터 얻을 수 있으며,
Figure 112005025273266-pat00025
을 적분하면 도로 경사각(θ)이 구해진다.
그런데 도로에 커브(curve)가 심해 차량의 롤각이 커지는 경우에는 차량의 롤각이 도로 경사각에 영향을 크게 미친다. 또한, 롤각이 그리 크지 않더라도 수학식 1에서 Z축에 대한 각속도(
Figure 112005025273266-pat00026
)가 큰 값을 가지는 경우에는 도로 경사각에 롤각의 영향이 크게 미친다. 따라서 상기한 바와 같은 종래 기술에 따라 롤각을 무시한 도로 경사각(θ) 산출 방법은 오차가 크게 발생하게 된다.
즉, 롤각이 도로 경사각에 영향을 크게 미치는 경우 롤각을 무시한 수학식 3에 의해 구해진 도로 경사각은 실제 도로 경사각에 비해 오차가 시간에 따라 증가하고, 이로 인해 속력 및 위치 오차가 크게 발생하는 문제점이 있다. 따라서 차량의 롤각을 고려하여 도로 경사각을 구해야 한다.
한편, 수학식 2에 따르면, 롤각(φ)을 무시하지 않고 롤각 변화율(
Figure 112005025273266-pat00027
)을 구하기 위해서는 X, Y, Z 각 축에 대한 3축 자이로가 필요하다. 그런데 3축 자이로를 사용하게 되면 DR 시스템에 자이로를 추가로 장착해야 하고 자이로 추가 장착으로 인해 차량 속력을 구하기 위한 DR 시스템 제조 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 롤 운동을 고려하여 이동체의 속력을 측정하는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 목적은 자이로를 추가 장착하는 대신 가속도계를 이용하여 롤 운동을 고려한 이동체의 속력을 측정하는 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이동체의 속력 측정 장치에 있어서, 상기 이동체의 주행방향에 대한 제1 가속도 및 상기 이동체의 측면방향에 대한 제2 가속도를 측정하는 가속도계와, 상기 이동체의 측면방향에 대한 제1 각속도 및 상기 이동체의 하부방향에 대한 제2 각속도를 측정하는 자이로와, 상기 제1 가속도 및 상기 제2 각속도와 상기 이동체의 주행방향으로의 이전 속력 및 상기 이동체의 주행방향에 대한 이전 도로 경사각을 이용하여 상기 이동체의 롤각을 계산하는 롤 각 계산부와, 상기 계산된 롤각과 상기 제1 각속도 및 제2 각속도를 이용하여 도로 경사각을 계산하는 경사각 계산부와, 상기 도로 경사각을 이용하여 상기 이동체의 주행 방향에 대한 순수 이동 가속도를 구하고, 상기 이동체의 순수 이동 가속도로부터 상기 이동체의 속력을 산출하는 속력 계산부를 포함한다.
또한 본 발명은 이동체의 속력 측정 방법에 있어서, 상기 이동체의 주행방향에 대한 제1 가속도 및 상기 이동체의 측면방향에 대한 제2 가속도를 측정하는 과정과, 상기 이동체의 측면방향에 대한 제1 각속도 및 상기 이동체의 하부방향에 대한 제2 각속도를 측정하는 과정과, 상기 제1 가속도 및 상기 제2 각속도와 상기 이동체의 주행방향으로의 이전 속력 및 상기 이동체의 주행방향에 대한 이전 도로 경사각을 이용하여 상기 이동체의 롤각을 계산하는 과정과, 상기 계산된 롤각과 상기 제1 각속도 및 제2 각속도를 이용하여 도로 경사각을 계산하는 과정과, 상기 도로 경사각을 이용하여 상기 이동체의 주행 방향에 대한 순수 이동 가속도를 구하고, 상기 이동체의 순수 이동 가속도로부터 상기 이동체의 속력을 산출하는 과정을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 장치는 2축 자이로와 2축 가 속도계를 이용하여 이동체의 롤각을 산출하고, 롤각을 고려하여 이동체의 속력을 측정한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 자이로 및 가속도계 배치방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에서는 이동체가 차량인 경우를 도시하고 있다.
도 3을 참조하면, 먼저 X축은 차량의 앞뒤를 잇는 차축이고, 차량의 주행 방향과 나란한 축이다. 그리고 Y축은 차량의 주행 방향과 직각을 이루며, 차량의 측면을 관통하는 축이다. 또한 Z축은 X, Y 축과 각각 직각을 이루며, 차량의 위아래를 잇는 축이다.
본 발명의 실시 예에 따르면 이동체의 속력 측정 장치는 Y축과 Z축 각각에 서로 직각으로 배치되는 2개의 자이로를 구비하고, X축과 Y축 각각에 서로 직각으로 배치되는 2개의 가속도계를 구비한다.
Y축에 배치되는 Y축 자이로는 Y축에 대한 회전 각속도(
Figure 112005025273266-pat00028
)를 측정하고, Z축에 배치되는 Z축 자이로는 Z축에 대한 회전 각속도 (
Figure 112005025273266-pat00029
)를 측정한다. 또한 X축에 배치되는 X축 가속도계는 X축에 대한 가속도(
Figure 112005025273266-pat00030
)를 측정하고, Y축에 배치되는 Y축 가속도계는 Y축에 대한 가속도(
Figure 112005025273266-pat00031
)를 측정한다.
중력 가속도의 상수를 g라 가정하면, X축 자이로에 의해 측정되는 X축에 대한 가속도(
Figure 112005025273266-pat00032
)는 수학식 4와 같다.
Figure 112005025273266-pat00033
상기 수학식 4 에서
Figure 112005025273266-pat00034
는 X축 방향에 대한 이동체의 실제 운동 가속도 성분이다.
Figure 112005025273266-pat00035
는 중력가속도의 상수이고,
Figure 112005025273266-pat00036
는 중력 가속도 성분이다.
Figure 112005025273266-pat00037
는 이동체의 회전 운동에 의한 가속도 성분이다.
한편, Y축 자이로에 의해 측정되는 Y축에 대한 가속도 (
Figure 112005025273266-pat00038
)는 수학식 5와 같다.
Figure 112005025273266-pat00039
상기 수학식 5에서
Figure 112005025273266-pat00040
는 Y축 방향에 대한 이동체의 실제 운동 가속도 성분이다.
Figure 112005025273266-pat00041
는 중력가속도의 상수이고,
Figure 112005025273266-pat00042
는 중력 가속도 성분이다.
Figure 112005025273266-pat00043
는 이동체의 회전 운동에 의한 가속도 성분이다.
상기 수학식 4 및 5에서
Figure 112005025273266-pat00044
는 X축 방향에 대한 회전 각속도이고,
Figure 112005025273266-pat00045
는 Y축 방향에 대한 회전 각속도이고,
Figure 112005025273266-pat00046
는 Z축 방향에 대한 회전 각속도이다. 또한,
Figure 112005025273266-pat00047
는 X축 방향에 대한 속력 성분이고,
Figure 112005025273266-pat00048
는 Y축 방향에 대한 속력 성분이고,
Figure 112005025273266-pat00049
은 Z축 방향에 대한 속력 성분이다.
그런데 차량은 거의 X축 방향으로 직선운동을 하기 때문에, 상기 수학식 4 및 5에서
Figure 112005025273266-pat00050
와
Figure 112005025273266-pat00051
는 거의 0에 가깝다. 따라서
Figure 112005025273266-pat00052
와
Figure 112005025273266-pat00053
을 0으로 가정하면, X축에 대한 가속도(
Figure 112005025273266-pat00054
)는 수학식 6과 같다.
Figure 112005025273266-pat00055
상기 수학식 6에서 X축에 대한 가속도 측정치(fX)에 포함된 중력 가속도 성분
Figure 112005025273266-pat00056
을 구하기 위해서는 도로 경사각 θ를 구해야한다.
이때 도로 경사각 θ는 종래 기술에서 언급한 수학식 1 즉,
Figure 112005025273266-pat00057
을 적분하여 구할 수 있다.
수학식 1을 적분하면, 시각 t에서의 도로 경사각 θ는 수학식 7과 같이 유도된다.
Figure 112005025273266-pat00058
여기서 θ0는 θ의 초기값을 나타낸다.
상기 수학식 7에서 도로 경사각 θ를 구하기 위해서는 롤각(φ)을 알아야한다. 롤각(φ)을 구하기 위한 식은 상기 수학식 5로부터 구해질 수 있다. 수학식 5 에서 Y방향으로의 가속도 성분
Figure 112005025273266-pat00059
를 0으로 가정하면 수학식 8과 같다.
Figure 112005025273266-pat00060
그리고 상기 수학식 8에서
Figure 112005025273266-pat00061
를 롤각(φ)에 관한 식으로 유도하면 수학식 9와 같다.
Figure 112005025273266-pat00062
수학식 9에서
Figure 112005025273266-pat00063
는 Y축 가속도계에 의한 측정치를 이용한다.
Figure 112005025273266-pat00064
는 Z축 자이로에 의한 측정치를 이용한다. 그리고 X축으로의 속력인
Figure 112005025273266-pat00065
와 도로 경사각 θ는 직전 추정치를 이용한다. 직전 추정치란 이전에 구해진
Figure 112005025273266-pat00066
와 θ를 말한다. 직전 추정치가 없는 경우에는 미리 정해진 소정의 초기치를 이용할 수도 있다.
수학식 9에서
Figure 112005025273266-pat00067
와 도로 경사각 θ를 직전 추정치를 사용하면, 롤각(φ)을 구하는 식은 수학식 10과 같다.
Figure 112005025273266-pat00068
수학식 10을 통해 롤각 추정치
Figure 112005025273266-pat00069
를 구한 후, 롤각 추정치
Figure 112005025273266-pat00070
를 수학식 1 에 대입하면, 도로 경사각 변화율
Figure 112005025273266-pat00071
은 수학식 11과 같다.
Figure 112005025273266-pat00072
수학식 11에서 롤각 추정치와 Y축 자이로에 의한 측정치
Figure 112005025273266-pat00073
및 Z축 자이로에 의한 측정치
Figure 112005025273266-pat00074
를 대입하면, 도로 경사각 변화율
Figure 112005025273266-pat00075
이 산출되며 도로 경사각 변화율
Figure 112005025273266-pat00076
을 시간축에 대해 적분하면 도로 경사각 θ가 구해진다.
그리고 이와 같이 구해진 도로 경사각 θ을 이용하면, 수학식 6에서 X축에 대한 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00077
)에 포함된 중력 가속도 성분
Figure 112005025273266-pat00078
을 구할 수 있다.
X축에 대한 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00079
)에서 중력 가속도 성분
Figure 112005025273266-pat00080
을 빼면 수학식 12와 같이 X축 방향으로의 이동체의 순수 이동 가속도가 얻어진다.
Figure 112005025273266-pat00081
그리고 수학식 12를 통해 얻어진 X축 방향으로의 이동체의 순수 이동 가속도
Figure 112005025273266-pat00082
를 시간에 대해 적분하면, X축 방향으로의 이동체의 순수 속력
Figure 112005025273266-pat00083
이 구해진다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 장치는 전술한 바와 같은 원리를 이용하여 이동체의 순수 이동 속력을 정확히 측정할 수 있다.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 장치의 구성을 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 장치에 대한 블록 구성도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 장치는 X축 가속도계(110), Y축 가속도계(120), Y축 자이로(130), Z축 자이로(140), 센서 데이터 처리부(150), 롤각 계산부(160), 경사각 계산부(170), 속력 계산부(180), 데이터 저장부(190)를 포함한다.
X축 가속도계(110)는 제1 각속도 즉, X축 방향에 대한 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00084
)를 측정하여 출력한다. Y축 가속도계(120)는 제2 각속도 즉, Y축 방향에 대한 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00085
)를 출력한다. Y축 자이로(130)는 제1 각속도 즉, Y축에 대한 각속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00086
)를 출력한다. Z축 자이로(140)는 제2 각속도 즉, Z축에 대한 각속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00087
)를 출력한다.
센서 데이터 처리부(150)는 X축 및 Y축 가속도계(110, 120)로부터 출력된 가속도 측정치들(
Figure 112005025273266-pat00088
,
Figure 112005025273266-pat00089
)과 Y축 및 Z축 자이로(130, 140)로부터 출력된 자이로 측정치들(
Figure 112005025273266-pat00090
,
Figure 112005025273266-pat00091
)을 처리한다. 즉, 센서 데이터 처리부(150)는 X축 및 Y축 방향에 대한 가속도 측정치들(
Figure 112005025273266-pat00092
,
Figure 112005025273266-pat00093
)과 Y축 및 Z 축 방향에 대한 각속도 측정치들(
Figure 112005025273266-pat00094
,
Figure 112005025273266-pat00095
)을 각각 보정하고, 보정된 데이터를 롤각 계산부(160)로 제공한다.
롤각 계산부(160)는 Y축 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00096
), Z축 각속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00097
)와 이전 X축으로의 속력
Figure 112005025273266-pat00098
와 이전 도로 경사각 θ를 이용하여 이동체의 롤각(φ)을 계산한다. 즉, 롤각 계산부(160)는 Y축 자이로에 의해 측정되는 Y축에 대한 가속도(
Figure 112005025273266-pat00099
)에 대한 식인 수학식 5를 수학식 9와 같이 롤각(φ)에 관한 식으로 유도한다. 그리고 롤각 계산부(160)는 수학식 9에 Y축 가속도계에 의한 측정치
Figure 112005025273266-pat00100
, Z축 자이로에 의한 측정치
Figure 112005025273266-pat00101
, 이전 X축으로의 속력인
Figure 112005025273266-pat00102
와 이전 도로 경사각 θ를 각각 대입하여 롤각(φ)을 계산한다. 이때 X축으로의 속력인
Figure 112005025273266-pat00103
와 도로 경사각 θ은 이전 값 즉, 직전 추정치를 이용한다. 직전 추정치란 이전에 구해진
Figure 112005025273266-pat00104
와 θ를 말한다. 직전 추정치가 없는 경우에는 미리 정해진 소정의 초기치를 이용할 수도 있다.
경사각 계산부(170)는 상기 롤각 계산부(160)에 의해 계산된 롤각(φ)과 Y축 자이로에 의한 측정치
Figure 112005025273266-pat00105
및 Z축 자이로에 의한 측정치
Figure 112005025273266-pat00106
를 이용하여 도로 경사각 θ를 계산한다. 즉, 경사각 계산부(170)는
Figure 112005025273266-pat00107
와 도로 경사각 θ를 직전 추정치를 사용하여 수학식 10과 같이 롤각(φ)을 구하는 식을 산출하고, 수학식 1에 롤각을 구하는 수학식 10을 대입하여 수학식 11과 같이 도로 경사각 변화율 을 산출한다. 그리고 경사각 계산부(170)는 수학식 11에 상기 계산된 롤각 φ과 Y축 자이로에 의한 측정치
Figure 112005025273266-pat00108
및 Z축 자이로에 의한 측정치
Figure 112005025273266-pat00109
를 대입하고, 도로 경사각 변화율
Figure 112005025273266-pat00110
을 시간축에 대해 적분하여 도로 경사각 θ를 산출한다.
속력 계산부(180)는 경사각 계산부(170)에 의해 계산된 도로 경사각 θ와 X축에 대한 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00111
)를 이용하여 이동체의 정확한 속력을 계산한다. 즉, 속력 계산부(180)는 X축에 대한 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00112
)에 관한 식인 수학식 6에서 도로 경사각 θ를 이용하여 중력 가속도 성분
Figure 112005025273266-pat00113
을 계산한다. 그리고 속력 계산부(180)는 X축에 대한 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00114
)에서 중력 가속도 성분
Figure 112005025273266-pat00115
을 빼서 수학식 12와 같이 X축 방향으로의 이동체의 순수 이동 가속도
Figure 112005025273266-pat00116
를 산출한다. 그리고 속력 계산부(180)는 X축 방향으로의 이동체의 순수 이동 가속도
Figure 112005025273266-pat00117
를 시간에 대해 적분하여 X축 방향으로의 이동체의 순수 속력
Figure 112005025273266-pat00118
를 계산한다.
데이터 저장부(190)는 경사각 계산부(170)에 의해 계산된 도로 경사각 θ를 저장하고, 속력 계산부(180)에 의해 계산된 이동체의 순수 속력
Figure 112005025273266-pat00119
를 저장하며, 저장된 이전 도로 경사각 θ와 이전 이동체의 순수 속력
Figure 112005025273266-pat00120
를 롤각 계산부(160)에 제공한다. 이에 따라 롤각 계산부(160)는 현재 Y축 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00121
), Z축 각속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00122
)와 이전 X축으로의 속력
Figure 112005025273266-pat00123
와 이전 도로 경사각 θ를 이용하여 이동체의 롤각(φ)을 계산할 수 있게 된다.
이하 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 방법을 상세히 설명한 다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 방법에 대한 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 장치는 402단계에서 Y축 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00124
)를 획득한다. Y축 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00125
)는 Y축 가속도계(120)에 의해 측정된 가속도 측정치로서, 이동체의 전방을 향하는 축(X축)과 수직을 이루는 이동체 측면 축(Y축)에 대한 속력 변화량이다.
또한 이동체의 속력 측정 장치는 404단계에서 Z축 자이로 측정치(
Figure 112005025273266-pat00126
)을 획득한다. Z축 자이로 측정치(
Figure 112005025273266-pat00127
)는 Z축 자이로(140)에 의해 측정된 자이로 측정치로서, XY 평면과 수직을 이루는 이동체 하부 방향축(Z축)에 대한 각속도이다.
또한 이동체의 속력 측정 장치는 406단계에서 Y축 자이로 측정치(
Figure 112005025273266-pat00128
)를 획득한다. Y축 자이로 측정치(
Figure 112005025273266-pat00129
)는 Y축 자이로(130)에 의해 측정된 자이로 측정치로서, 이동체 측면 축(Y축)에 대한 각속도이다.
상기한 바와 같이 Y축 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00130
), Z축 자이로 측정치(
Figure 112005025273266-pat00131
), Y축 자이로 측정치(
Figure 112005025273266-pat00132
)를 획득한 후, 이동체의 속력 측정 장치는 408단계에서 롤각을 산출한다. 즉, 이동체의 속력 측정 장치는 상기 획득한 Y축 가속도 측정치(fy), Z축 각속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00133
)와 이전 X축으로의 속력
Figure 112005025273266-pat00134
와 이전 도로 경사각 θ를 이용하여 이동체의 롤각(φ)을 계산한다. 즉, 속력 측정 장치는 Y축 자이로에 의해 측정 되는 Y축에 대한 가속도 (
Figure 112005025273266-pat00135
)에 대한 식을 롤각(φ)에 관한 식으로 유도한다. 그리고 속력 측정 장치는 상기 유도한 롤각(φ)에 관한 식에 Y축 가속도계에 의한 측정치
Figure 112005025273266-pat00136
, Z축 자이로에 의한 측정치
Figure 112005025273266-pat00137
, 이전 X축으로의 속력인
Figure 112005025273266-pat00138
와 이전 도로 경사각 θ를 각각 대입하여 롤각(φ)을 계산한다. 이때 X축으로의 속력인
Figure 112005025273266-pat00139
와 도로 경사각 θ은 이전 값 즉, 직전 추정치를 이용한다. 직전 추정치란 이전에 구해진
Figure 112005025273266-pat00140
와 θ를 말한다. 직전 추정치가 없는 경우에는 미리 정해진 소정의 초기치를 이용할 수도 있다.
이동체의 속력 측정 장치는 롤각을 산출한 후, 410단계에서 도로 경사각 변화율
Figure 112005025273266-pat00141
을 산출한다. 즉, 이동체의 속력 측정 장치는
Figure 112005025273266-pat00142
와 도로 경사각 θ를 직전 추정치를 사용하여 수학식 10과 같이 롤각(φ)을 구하는 식을 산출하고, 수학식 1에 롤각을 구하는 수학식 10을 대입하여 수학식 11과 같이 도로 경사각 변화율
Figure 112005025273266-pat00143
을 산출한다.
그리고 나서 이동체의 속력 측정 장치는 412단계에서 도로 경사각 변화율 을 시간축에 대해 적분하여 도로 경사각 θ를 산출한다.
그리고 이동체의 속력 측정 장치는 414단계에서 X축에 대한 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00144
)에서 중력 가속도 성분을 제거한 순수 가속도를 산출한다. 즉, 이동체의 속력 측정 장치는 상기 계산된 도로 경사각 θ를 이용하여 중력 가속도 성분
Figure 112005025273266-pat00145
를 계산하고, X축에 대한 가속도 측정치(
Figure 112005025273266-pat00146
)에서 중력 가속도 성분
Figure 112005025273266-pat00147
를 빼서 X축 방향으로의 이동체의 순수 이동 가속도
Figure 112005025273266-pat00148
를 산출한다.
그리고 이동체의 속력 측정 장치는 416단계에서 X축 방향으로의 이동체의 순수 이동 가속도
Figure 112005025273266-pat00149
를 시간에 대해 적분하여 X축 방향으로의 이동체의 순수 속력
Figure 112005025273266-pat00150
를 산출한다.
즉, 전술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 장치는 이동체의 롤각을 고려함으로써 보다 정확한 이동체의 속력을 측정하게 된다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 이동체의 속력 측정 실험 결과를 나타낸 도면이다. 도 6 및 7에서는 종래 기술에 따라 롤각을 고려하지 않고 측정한 이동체의 속력과 본 발명의 실시 예에 따라 롤각을 고려하여 측정한 이동체의 속력을 GPS(Global Positioning System)를 이용하여 산출한 이동체의 속력(V-GPS)과 비교하여 나타내고 있다.
종래 기술에 따라 측정된 이동체의 속력과 본 발명의 실시 예에 따라 측정된 이동체의 속력을 GPS를 이용하여 산출한 이동체의 속력과 비교하는 것은, GPS를 이용하여 측정한 이동체의 속력이 실제 속력과 비교했을 때 속력 오차가 작기 때문이다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에서는 GPS를 이용하여 측정한 이동체의 속력을 실제 속력으로 가정한다.
먼저 첫 번째 실험 결과인 도 6를 참조하면, 도 6의 (a)는 종래 기술에 따라 롤각을 고려하지 않고 측정한 이동체의 속력 그래프와 GPS를 이용하여 측정한 이동 체의 속력 그래프를 나타낸다. 도 6의 (a)에서 가로축은 시간(sec)축이고, 세로축은 속력(m/s)축이다. 참조부호 ⓐ는 GPS를 이용하여 측정된 이동체의 속력(V-GPS)이고, 참조부호 ⓑ는 종래 기술에 따라 롤각을 고려하지 않고 측정된 이동체의 속력(V-DR)이다. 도 6의 (a)를 참조하면, 종래 기술에 따라 롤각을 무시한 경우 이동체의 속력 측정값(V-DR)은 GPS를 이용한 속력 측정값(V-GPS)과 차이가 많이 난다. 따라서 롤각을 무시하고 이동체의 속력을 측정한 경우 오차가 크게 발생함을 알 수 있다.
한편, 도 6의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따라 롤각을 고려하여 측정한 이동체의 속력 그래프와, GPS를 이용하여 측정한 이동체의 속력 그래프를 나타낸다. 도 6의 (b)에서 참조부호 ⓐ는 GPS를 이용하여 측정된 이동체의 속력(V-GPS)이고, 참조부호 ⓒ는 본 발명의 실시 예에 따라 롤각을 고려하여 측정된 이동체의 속력(V'-DR)이다. 도 6의 (b)를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 롤각을 고려한 경우 이동체의 속력 측정값(V'-DR)은 GPS를 이용한 속력 측정값(V-GPS)과 차이가 거의 나지 않는다. 따라서 롤각을 고려하여 이동체의 속력을 측정하면, 실제 이동체의 속력과 거의 비슷한 속력을 얻게 된다.
또한 두 번째 실험 결과인 도 7을 참조하면, 도 7의 (a)는 종래 기술에 따라 롤각을 고려하지 않고 측정한 이동체의 속력 그래프와 GPS를 이용하여 측정한 이동체의 속력 그래프를 나타낸다. 도 7의 (a)에서 참조부호 ⓓ는 GPS를 이용하여 측정된 이동체의 속력(V-GPS)이고, 참조부호 ⓔ는 종래 기술에 따라 롤각을 고려하지 않고 측정된 이동체의 속력(V-DR)이다.
그리고 도 7의 (b)는 본 발명의 실시 예에 따라 롤각을 고려하여 측정한 이동체의 속력 그래프와, GPS를 이용하여 측정한 이동체의 속력 그래프를 나타낸다. 도 7의 (b)에서 참조부호 ⓓ는 GPS를 이용하여 측정된 이동체의 속력(V-GPS)이고, 참조부호 ⓕ는 본 발명의 실시 예에 따라 롤각을 고려하여 측정된 이동체의 속력(V'-DR)이다.
상기한 바와 같이 도 7의 (a)와 도 7의 (b)를 비교하면, 롤각을 무시하고 이동체의 속력을 측정한 경우와 롤각을 고려하여 이동체의 속력을 측정한 경우의 성능 차이를 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 롤각을 고려하여 이동체의 속력을 측정하면, 롤각을 무시하고 이동체의 속력을 측정했을 때보다 속력 측정 오차가 적고 실제 이동체의 속력과 거의 비슷한 속력을 얻을 수 있다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 롤각을 고려하여 이동체의 속력을 측정함으로써 보다 정확히 이동체의 속력을 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 롤각을 고려함에 있어 상대적으로 고가이고 부피가 큰 자이로를 추가 장착하지 않고, 기존에 장착된 가속도계를 이용하므로 DR 시스템 제조 비용이 적게 드는 효과가 있다.
또한 본 발명은 기존보다 이동체 속력을 정확히 측정함으로써 이동체 속력을 이용한 이동체 위치 추정의 정확도를 높이는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 이동체의 속력 측정 장치에 있어서,
    상기 이동체의 주행방향에 대한 제1 가속도 및 상기 이동체의 측면방향에 대한 제2 가속도를 측정하는 가속도계와,
    상기 이동체의 측면방향에 대한 제1 각속도 및 상기 이동체의 하부방향에 대한 제2 각속도를 측정하는 자이로와,
    상기 제1 가속도 및 상기 제2 각속도와 상기 이동체의 주행방향으로의 이전 속력 및 상기 이동체의 주행방향에 대한 이전 도로 경사각을 이용하여 상기 이동체의 롤각을 계산하는 롤각 계산부와,
    상기 계산된 롤각과 상기 제1 각속도 및 제2 각속도를 이용하여 도로 경사각을 계산하는 경사각 계산부와,
    상기 도로 경사각을 이용하여 상기 이동체의 주행 방향에 대한 순수 이동 가속도를 구하고, 상기 이동체의 순수 이동 가속도로부터 상기 이동체의 속력을 산출하는 속력 계산부를 포함함을 특징으로 하는 이동체의 속력 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계산된 도로 경사각과 상기 계산된 이동체의 주행방향으로의 속력을 저장하고, 상기 롤각 계산부에 이전 도로 경사각과 이동체의 주행방향으로의 이전 속력을 제공하는 데이터 저장부를 더 포함함을 특징으로 하는 이동체의 속력 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 롤각 계산부는 상기 이동체의 주행방향으로의 이전 속력 및 상기 이동체의 주행방향에 대한 이전 도로 경사각이 없으면, 미리 정해진 소정의 초기치를 이용함을 특징으로 하는 이동체의 속력 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 롤각 계산부는 상기 제1 가속도에 대한 식을 롤각에 관한 식으로 유도하고, 상기 롤각에 관한 식에 상기 제2 가속도, 상기 제2 각속도, 상기 이동체의 주행방향으로의 이전 속력 및 상기 이동체의 주행방향에 대한 이전 도로 경사각을 대입하여 상기 이동체의 롤각을 계산함을 특징으로 하는 이동체의 속력 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 속력 계산부는 상기 도로 경사각을 이용하여 상기 제1 가속도에 포함된 중력가속도 성분을 구하고, 상기 제1 가속도에서 상기 중력가속도 성분을 감산하여 상기 이동체의 주행방향에 대한 순수 이동 가속도를 구함을 특징으로 하는 이동체의 속력 측정 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가속도계는 2축 가속도계임을 특징으로 하는 이동체의 속력 측정 장치.
  7. 이동체의 속력 측정 방법에 있어서,
    상기 이동체의 주행방향에 대한 제1 가속도 및 상기 이동체의 측면방향에 대한 제2 가속도를 측정하는 과정과,
    상기 이동체의 측면방향에 대한 제1 각속도 및 상기 이동체의 하부방향에 대한 제2 각속도를 측정하는 과정과,
    상기 제1 가속도 및 상기 제2 각속도와 상기 이동체의 주행방향으로의 이전 속력 및 상기 이동체의 주행방향에 대한 이전 도로 경사각을 이용하여 상기 이동체의 롤각을 계산하는 과정과,
    상기 계산된 롤각과 상기 제1 각속도 및 제2 각속도를 이용하여 도로 경사각을 계산하는 과정과,
    상기 도로 경사각을 이용하여 상기 이동체의 주행 방향에 대한 순수 이동 가속도를 구하고, 상기 이동체의 순수 이동 가속도로부터 상기 이동체의 속력을 산출하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동체의 속력 측정 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 계산된 도로 경사각과 상기 계산된 이동체의 주행방향으로의 속력을 저장하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동체의 속력 측정 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 이동체의 주행방향으로의 이전 속력 및 상기 이동체의 주행방향에 대한 이전 도로 경사각이 없으면, 상기 제1 가속도 및 상기 제2 각속도와 미리 정해진 소정의 초기치를 이용하여 상기 이동체의 롤각을 계산하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동체의 속력 측정 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 이동체의 롤각을 계산하는 과정은,
    상기 제1 가속도에 대한 식을 롤각에 관한 식으로 유도하는 과정과,
    상기 제2 가속도, 상기 제2 각속도, 상기 이동체의 주행방향으로의 이전 속력 및 상기 이동체의 주행방향에 대한 이전 도로 경사각을 획득하는 과정과,
    상기 롤각에 관한 식에 상기 제2 가속도, 상기 제2 각속도, 상기 이동체의 주행방향으로의 이전 속력 및 상기 이동체의 주행방향에 대한 이전 도로 경사각을 대입하여 상기 이동체의 롤각을 계산하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동체의 속력 측정 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 이동체의 주행방향에 대한 순수 이동 가속도를 구하는 과정은,
    상기 도로 경사각을 이용하여 상기 제1 가속도에 포함된 중력가속도 성분을 구하는 과정과,
    상기 제1 가속도에서 상기 중력가속도 성분을 감산하여 상기 이동체의 주행방향에 대한 순수 이동 가속도를 구하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동체의 속력 측정 방법.
KR1020050040359A 2005-05-13 2005-05-13 이동체의 속력 측정 장치 및 방법 KR100651549B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050040359A KR100651549B1 (ko) 2005-05-13 2005-05-13 이동체의 속력 측정 장치 및 방법
US11/391,595 US7289898B2 (en) 2005-05-13 2006-03-28 Apparatus and method for measuring speed of a moving object
EP06008122.1A EP1722239B1 (en) 2005-05-13 2006-04-19 Apparatus and method for measuring speed of a moving object
CNB2006100801880A CN100565111C (zh) 2005-05-13 2006-05-10 测量运动物体速度的设备和方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050040359A KR100651549B1 (ko) 2005-05-13 2005-05-13 이동체의 속력 측정 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060117810A KR20060117810A (ko) 2006-11-17
KR100651549B1 true KR100651549B1 (ko) 2007-02-28

Family

ID=36997212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050040359A KR100651549B1 (ko) 2005-05-13 2005-05-13 이동체의 속력 측정 장치 및 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7289898B2 (ko)
EP (1) EP1722239B1 (ko)
KR (1) KR100651549B1 (ko)
CN (1) CN100565111C (ko)

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2419410B (en) 2004-10-20 2008-05-21 Vetco Gray Controls Ltd Sensor configuration
KR100651549B1 (ko) * 2005-05-13 2007-02-28 삼성전자주식회사 이동체의 속력 측정 장치 및 방법
JP2007101526A (ja) * 2005-09-06 2007-04-19 Sony Corp 速度検出装置、速度検出方法、速度検出プログラム、位置検出装置、位置検出方法及び位置検出プログラム並びにナビゲーション装置
JP4983132B2 (ja) * 2006-07-26 2012-07-25 株式会社デンソー 車両の方向特定方法，および，車両方向特定装置。
JP4556945B2 (ja) * 2006-12-07 2010-10-06 日産自動車株式会社 加速度検出装置および加速度センサのドリフト誤差補正方法ならびにそれを用いたニュートラル制御装置
US8250921B2 (en) 2007-07-06 2012-08-28 Invensense, Inc. Integrated motion processing unit (MPU) with MEMS inertial sensing and embedded digital electronics
US8020441B2 (en) * 2008-02-05 2011-09-20 Invensense, Inc. Dual mode sensing for vibratory gyroscope
US8952832B2 (en) 2008-01-18 2015-02-10 Invensense, Inc. Interfacing application programs and motion sensors of a device
US8508039B1 (en) 2008-05-08 2013-08-13 Invensense, Inc. Wafer scale chip scale packaging of vertically integrated MEMS sensors with electronics
US8141424B2 (en) * 2008-09-12 2012-03-27 Invensense, Inc. Low inertia frame for detecting coriolis acceleration
US7934423B2 (en) * 2007-12-10 2011-05-03 Invensense, Inc. Vertically integrated 3-axis MEMS angular accelerometer with integrated electronics
US8047075B2 (en) * 2007-06-21 2011-11-01 Invensense, Inc. Vertically integrated 3-axis MEMS accelerometer with electronics
US20100071467A1 (en) * 2008-09-24 2010-03-25 Invensense Integrated multiaxis motion sensor
US8462109B2 (en) * 2007-01-05 2013-06-11 Invensense, Inc. Controlling and accessing content using motion processing on mobile devices
US20090265671A1 (en) * 2008-04-21 2009-10-22 Invensense Mobile devices with motion gesture recognition
US7813851B2 (en) * 2007-02-21 2010-10-12 Autoliv Asp, Inc. Sensing misalignment detection and estimation system
JP4997065B2 (ja) * 2007-10-29 2012-08-08 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両制御装置
US9157737B2 (en) * 2008-06-11 2015-10-13 Trimble Navigation Limited Altimeter with calibration
US8566034B1 (en) 2008-06-11 2013-10-22 Trimble Navigation Limited Inclinometer with calibration
US8150651B2 (en) * 2008-06-11 2012-04-03 Trimble Navigation Limited Acceleration compensated inclinometer
TWI459242B (zh) * 2008-10-01 2014-11-01 Imu Solutions Inc 慣性滑鼠與應用於其上之校正方法
JP2010145274A (ja) * 2008-12-19 2010-07-01 Panasonic Corp 慣性センサ
CN102042833B (zh) * 2009-10-09 2012-11-07 财团法人工业技术研究院 运动追踪方法与系统
US9020776B2 (en) * 2011-09-28 2015-04-28 Caterpillar Inc. Inclination angle compensation systems and methods
US9145144B2 (en) 2011-09-28 2015-09-29 Caterpillar Inc. Inclination detection systems and methods
RU2486098C1 (ru) * 2012-01-25 2013-06-27 Открытое акционерное общество "Конструкторское Бюро Промышленной Автоматики" Устройство для определения углов крена и дифферента подвижных объектов
FI124697B (en) 2012-04-04 2014-12-15 Jc Inertial Oy Vehicle location
CN103358985A (zh) * 2012-04-09 2013-10-23 周亦武 汽车加速度显示装置
JP5916540B2 (ja) * 2012-06-28 2016-05-11 パイオニア株式会社 速度算出装置、速度算出方法、速度算出プログラム、および記録媒体
US20150176989A1 (en) * 2013-12-23 2015-06-25 Hti Ip, Llc Accelerometer-Based Hill Angle Estimation
US9459097B2 (en) * 2014-03-12 2016-10-04 John S Davey Tilt sensing apparatus, system and method for using same
CN105783921B (zh) * 2014-12-17 2019-02-19 高德软件有限公司 一种校正汽车姿态数据的方法及装置
CN106092148B (zh) * 2015-04-29 2020-02-28 恩智浦美国有限公司 用于测量物体运动的基于计数器的电路
KR101698681B1 (ko) 2015-08-26 2017-01-23 매그나칩 반도체 유한회사 지자기력의 수평 경사각 산출 방법 및 이를 이용한 장치
CN108888918B (zh) * 2018-05-09 2020-04-17 国家体育总局体育科学研究所 一种用于复杂路径下多目标运动速度测量系统及方法
CN111594392A (zh) * 2020-03-31 2020-08-28 华电电力科学研究院有限公司 一种风力发电塔筒螺栓在线监测方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000031712A (ko) * 1998-11-09 2000-06-05 김덕중 자이로와 가속도계를 이용한 경사각 및 차량속도 검출장치
KR20030015650A (ko) * 2001-08-17 2003-02-25 (주)마이크로인피니티 가속도감지수단 이용한 피치각/롤각 측정장치 및 그 방법
JP2004150973A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Honda Motor Co Ltd 車両用加速度検出装置
KR20050040359A (ko) * 2003-10-28 2005-05-03 Stx조선주식회사 보조 지그를 갖는 자동 엘보 컷팅기
KR20050066219A (ko) * 2003-12-26 2005-06-30 삼성전자주식회사 가속도계를 이용한 이동체의 속력측정 및 그 장치

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE396479B (sv) * 1976-02-09 1977-09-19 Westbeck Navitele Ab Anordning for att styra en lutningsanordning vid fordon
US7164117B2 (en) * 1992-05-05 2007-01-16 Automotive Technologies International, Inc. Vehicular restraint system control system and method using multiple optical imagers
US4531300A (en) * 1984-05-07 1985-07-30 Sperry Corporation Electronic inclination gauge with acceleration compensation
DE3924691C2 (de) * 1989-07-26 1993-11-04 Daimler Benz Ag Verfahren zur kompensation von fehlern eines beschleunigungsgebers
DE4328893B4 (de) * 1992-08-27 2007-07-05 Hitachi, Ltd. Verfahren und Einrichtung zur Steuerung eines Automatikgetriebes eines Fahrzeugs in Abhängigkeit von einem Gefälle einer Fahrbahn
US5446658A (en) * 1994-06-22 1995-08-29 General Motors Corporation Method and apparatus for estimating incline and bank angles of a road surface
US5935191A (en) * 1994-11-08 1999-08-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Navigation apparatus for a vehicle
KR100227288B1 (ko) * 1995-08-28 1999-11-01 미치야수 타노 이동검출장치
US5774832A (en) * 1996-04-19 1998-06-30 Honeywell Inc. Inertial navigation with gravity deflection compensation
JP3591130B2 (ja) * 1996-05-20 2004-11-17 松下電器産業株式会社 ナビゲーション装置
US6282496B1 (en) * 1999-10-29 2001-08-28 Visteon Technologies, Llc Method and apparatus for inertial guidance for an automobile navigation system
US6332104B1 (en) * 1999-12-21 2001-12-18 Ford Global Technologies, Inc. Roll over detection for an automotive vehicle
GB0001294D0 (en) * 2000-01-20 2000-03-08 British Aerospace Multi-axis sensing device
US7109856B2 (en) * 2000-09-25 2006-09-19 Ford Global Technologies, Llc Wheel lifted and grounded identification for an automotive vehicle
DE10154341A1 (de) * 2001-11-06 2003-05-15 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer geometrischen Fahrzeugneigung eines Kraftfahrzeuges
JP3818140B2 (ja) * 2001-12-04 2006-09-06 株式会社デンソー 乗員保護用の車両傾斜角検出装置
AU2003220396A1 (en) * 2002-03-19 2003-10-08 Automotive Systems Laboratory, Inc. Vehicle rollover detection system
US6718248B2 (en) * 2002-06-19 2004-04-06 Ford Global Technologies, Llc System for detecting surface profile of a driving road
US7079928B2 (en) * 2002-08-01 2006-07-18 Ford Global Technologies, Llc System and method for determining a wheel departure angle for a rollover control system with respect to road roll rate and loading misalignment
WO2004054677A1 (ja) * 2002-12-18 2004-07-01 Satoru Kojima リモコン走行体のロール角制御装置、及びリモコン二輪車のロール角制御装置
JP4126239B2 (ja) * 2003-02-04 2008-07-30 パイオニア株式会社 角速度検出装置
US7136731B2 (en) * 2003-06-11 2006-11-14 Ford Global Technologies, Llc System for determining vehicular relative roll angle during a potential rollover event
KR100526535B1 (ko) * 2003-07-22 2005-11-08 삼성전자주식회사 가속도계를 이용한 이동체의 속력측정장치 및 그 방법
JP4375161B2 (ja) * 2004-08-18 2009-12-02 株式会社豊田中央研究所 車両安定化制御装置
US7162343B2 (en) * 2004-09-17 2007-01-09 Ford Global Technologies, Llc Intelligent vehicle rollover detection methods and systems
US7480547B2 (en) * 2005-04-14 2009-01-20 Ford Global Technologies, Llc Attitude sensing system for an automotive vehicle relative to the road
KR100651549B1 (ko) * 2005-05-13 2007-02-28 삼성전자주식회사 이동체의 속력 측정 장치 및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000031712A (ko) * 1998-11-09 2000-06-05 김덕중 자이로와 가속도계를 이용한 경사각 및 차량속도 검출장치
KR20030015650A (ko) * 2001-08-17 2003-02-25 (주)마이크로인피니티 가속도감지수단 이용한 피치각/롤각 측정장치 및 그 방법
JP2004150973A (ja) * 2002-10-31 2004-05-27 Honda Motor Co Ltd 車両用加速度検出装置
KR20050040359A (ko) * 2003-10-28 2005-05-03 Stx조선주식회사 보조 지그를 갖는 자동 엘보 컷팅기
KR20050066219A (ko) * 2003-12-26 2005-06-30 삼성전자주식회사 가속도계를 이용한 이동체의 속력측정 및 그 장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN1862231A (zh) 2006-11-15
EP1722239A2 (en) 2006-11-15
US20060293826A1 (en) 2006-12-28
CN100565111C (zh) 2009-12-02
EP1722239B1 (en) 2016-12-21
US7289898B2 (en) 2007-10-30
KR20060117810A (ko) 2006-11-17
EP1722239A3 (en) 2013-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100651549B1 (ko) 이동체의 속력 측정 장치 및 방법
KR100526535B1 (ko) 가속도계를 이용한 이동체의 속력측정장치 및 그 방법
KR100227288B1 (ko) 이동검출장치
US7463953B1 (en) Method for determining a tilt angle of a vehicle
US8577595B2 (en) Location and path-map generation data acquisition and analysis systems
JP2005283586A (ja) 慣性ナビゲーションシステムの誤差補正
JP5602070B2 (ja) 位置標定装置、位置標定装置の位置標定方法および位置標定プログラム
KR100525517B1 (ko) 차량 항법 시스템 및 그 제어방법
KR100520144B1 (ko) 가속도계를 이용한 이동체의 속력측정 및 그 장치
Wu et al. Motion compensation with one-axis gyroscope and two-axis accelerometer for automotive SAR
KR100575933B1 (ko) 가속도계와 경로안내 데이터를 이용한 이동체의속력측정방법 및 그 장치
CN112567097A (zh) 用于确定机器的作业设备的角度的方法
CN114061619A (zh) 一种基于在线标定的惯导系统姿态补偿方法
KR101356347B1 (ko) 보행용 관성 항법 시스템 및 이를 이용한 경사각 및 높이 성분의 추정 방법
WO2010030565A1 (en) Magnetic sensing device for navigation and detecting inclination
US9791277B2 (en) Apparatus and method for measuring velocity of moving object in a navigation system
KR20120062519A (ko) 관성 항법 시스템의 바이어스 추정치를 이용한 정렬 장치 및 그 항법 시스템
CA1251563A (en) Doppler-inertial data loop for navigation system
JP3783061B1 (ja) 傾斜角と並進加速度の検出方法および検出装置
JP2003139536A (ja) 方位計および方位測定方法
KR102380586B1 (ko) 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템
KR102350823B1 (ko) 경사도 보상을 이용한 이동거리 측정 방법 및 장치
Vitale et al. Low-cost underwater navigation systems by multi-pressure measurements and AHRS data
JP3884742B2 (ja) 方位計
JP4271541B2 (ja) 勾配角度検出装置および方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121030

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131030

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141030

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151029

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161028

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171117

Year of fee payment: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee