KR100758389B1 - 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템 및 그추정 방법 - Google Patents

Abstract

좌표계 상에서 이동물체의 이동을 인식할 수 있는 영역들의 위치를 알 수 있을 때, 이동물체가 그 영역들 중의 어느 한 곳에 속할 경우 영역의 위치정보와 이동물체의 오도메트리 정보를 이용하여 이동물체의 위치를 추정하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템 및 그 추정 방법에 관한 것으로, 고유의 ID 및 위치정보가 저장된 다수의 RFID 태그로부터 위치정보를 인식하여 이동물체의 이동을 인식하는 위치추정 시스템에 있어서, 상기 이동물체는 상기 이동물체를 이동시키며 오도메트리 정보를 획득하는 구동감지부, 상기 구동감지부의 속도 및 방향을 제어하여 상기 구동감지부를 구동시키는 구동제어부, 상기 다수의 RFID 태그의 각각과 통신하여 상기 태그에 저장된 정보를 수신하는 RFID 리더부, 상기 구동감지부, 구동제어부 및 RFID 리더부를 제어하는 컴퓨터부를 포함하는 구성을 마련한다.

상기와 같은 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템 및 그 추정 방법을 이용하는 것에 의해, 종래의 다른 방법에 비해 위치 추정의 정확도가 높아 이동물체의 위치를 추정하기 위해 단위 넓이당 필요한 RFID 태그와 같은 인식 장치의 수를 줄일 수 있어 비용면에서 경제적이다.

이동물체, 위치추정, 오도메트리, RFID

Description

이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템 및 그 추정 방법{Localization System for Moving Object Using State Group of Moving Object and Method Thereof}

도 1은 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템을 도시한 블록도,

도 2는 본 발명에 따른 RFID 태그의 좌표계를 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 위치추정 시스템에서의 오도메트리 좌표계와 RFID 좌표계의 관계를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 이동물체 위치추정 방법을 설명하는 흐름도,

도 5a는 본 발명에 따른 이동물체의 최초 위치 추정을 도시한 도면,

도 5b는 본 발명에 따른 최초 위치 추정 후 이동물체의 이동모양을 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 태그 인식시의 이동물체의 위치 추정을 도시한 도면,

도 7은 본 발명에 따른 태그 비인식시의 이동물체의 위치 추정을 도시한 도면,

도 8은 본 발명에 따른 이동물체의 이동에 따라 선택되는 상태점을 도시한 도면,

도 9는 본 발명에 따른 이동물체의 위치추정에 이용될 상태점들의 선택을 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100: 이동물체 110: 구동감지부

120: 구동제어부 130: RFID 리더부

140: 컴퓨터부 200: RFID 태그

본 발명은 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템 및 그 추정 방법에 관한 것으로, 특히 좌표계 상에서 이동물체의 이동을 인식할 수 있는 영역들의 위치를 알 수 있을 때, 이동물체가 그 영역들 중의 어느 한 곳에 속할 경우 영역의 위치정보와 이동물체의 오도메트리(Odometry) 정보를 이용하여 이동물체의 위치를 추정하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템 및 그 추정 방법에 관한 것이다.

일반적으로 위치추정에는 RFID(Radio Frequency Identification, 무선 주파수 식별)와 오도메트리를 이용한 기술이 사용된다.

우선, RFID는 일종의 칩(Chip)으로, 전자태그(Tag)를 사물에 부착하여 사물이 주변 상황을 인지하고 기존 IT 시스템과 실시간으로 정보를 교환하고 처리할 수 있는 기술이다. RFID는 안테나와 태그만 있으면 태그가 부착된 사물의 정보를 식별할 수 있으며, 필요한 정보를 삽입할 수도 있다. RFID 시스템은 RFID에 고유정보를 전기적으로 저장하는 태그, 송수신기 역할을 하는 리더기, 그리고 호스트 서버와 응용프로그램 등 크게 세 가지 요소로 구성된다. 기본적인 동작 원리는 RFID의 안테나와 리더기의 안테나가 전파를 통해 통신하여 데이터를 주고 받는 행위를 수행하는 것이다. 우선, RFID 태그 안에 내장된 안테나가 리더기로부터 전파를 수신한다. 전파를 수신한 RFID 안에 내장된 IC 칩은 기동하여 칩 안의 정보를 신호화하고, 태그의 안테나를 통해 신호를 발신한다. 리더기는 RFID 태그로부터 발신된 신호를 리더기 내의 안테나를 통해 수신하여 정보를 전달받으며, 전달된 정보는 유무선 통신방식 의해 서버에 전달된다. RFID는 사용자의 필요에 따라 태그의 간격을 조절함으로써 정밀한 위치 측정 및 소비 절감 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 RFID를 이용한 위치측정 기술의 일례가 대한민국 특허 공개공보 제2003-0080436호(2003.10.17 공개, 이동로봇의 위치측정 장치 및 방법 )에 개시되어 있다.

상기 대한민국 특허 공개공보 제2003-0080436호에 개시된 기술은 고유의 위치 정보를 갖는 RFID 태그로서 이동로봇의 작업 영역에 설치되는 적어도 하나의 센서 셀과 상기 센서 셀로부터 상기 위치 정보를 획득하여 상기 이동로봇의 현재 위치를 측정할 수 있도록 상기 이동로봇에 장착되는 센서로 구성되며, 하나의 센서 셀을 이동로봇의 작업 영역에 설치한 후, 이동로봇에 장착된 센서를 통해 상기 센서 셀의 위치 정보를 획득하여 이동로봇의 현재 위치와 이동 거리, 이동 방향 등을 정밀하게 측정할 수 있다고 기재되어 있다.

다음으로, 오도메트리는 주로 로봇의 위치 및 방향을 인식하는데 사용하는 기술로서, 이동물체의 운동학적인 상태, 위치, 속도, 가속도, 방향 등의 정보를 인식한다. 즉, 이동물체의 주행 거리계(Odometer) 또는 휠 센서(Wheel sensor)를 이용하여 속도 정보를 얻고, 자성 센서 등을 이용하여 방위각 정보를 얻어 이동한 거리 및 방향에 대한 정보를 계산하여 이동물체 자신의 위치와 방향을 인식한다. 오도메트리는 외부로부터 별도의 정보를 입력받지 않고 자체 정보만을 이용한다. 따라서, 높은 샘플링(Sampling) 속도로 위치 정보를 획득하고, 위치 정보의 업데이트(Update) 또한 빠르다. 또한, 짧은 거리에서의 정확도가 높고 비용이 저렴하다.

이와 같은 오도메트리의 단점을 해결하기 위한 위치인식 기술의 일례가 대한민국 특허 공개공보 제2005-0091549호((2005.09.15 공개, 오도메트리를 이용한 이동로봇의 위치 인식 방법)에 개시되어 있다.

상기 대한민국 특허 공개공보 제2005-0091549호에 개시된 기술은 임의의 이동로봇을 센서기반 주행 경로를 따라 시작 노드에서 종료 노드까지 이동시키는 제 1단계, 상기 이동로봇의 이동에 따른 바퀴 회전수를 검출하여 제 1오도메트리 경로 정보를 획득하는 제 2단계, 종료 노드에 위치한 상기 이동로봇을 센서기반 주행 경로를 따라 반대방향으로 이동시키는 제 3단계, 상기 이동로봇의 반대 방향으로의 이동에 따른 바퀴 회전수를 검출하여 제 2오도메트리 경로 정보를 획득하는 제 4단계, 상기 이동로봇의 오차모델 및 오차변수를 이용하여 상기 제 1 및 제 2오도메트 리 경로 정보를 재계산하여 상기 제 1 및 제 2오도메트리 보정 경로 정보를 각각 획득하는 제 5단계, 상기 제 5단계에서 획득된 상기 제 1 및 제 2오도메트리 보정 경로 정보에 따라 이동로봇의 위치 정보를 결정하는 제 6단계로 이루어지며, GVG(Generalized Voronoi Graph)를 두(2)번 왕복한 후 오차를 최소화시키는 '오차변수'를 정확하게 예측함으로써 이동로봇의 기구학적인 위치 부정확도를 최소화할 수 있으며, '오차변수'를 이용한 정밀도 향상 후 예측 불가능한 오차원인에 의한 오도메트리의 부정확도를 수식적으로 표현할 수 있다고 기재되어 있다.

그러나 상기 대한민국 특허 공개공보 제2003-0080436호에 개시된 기술에 있어서는 RFID 태그의 분포 밀도에 따라 이동물체의 위치 및 방향 인식의 정밀도가 결정되므로, RFID 태그의 분포밀도가 낮으면 이동물체의 위치 및 방향 인식의 정밀도도 낮고, RFID 태그의 분포밀도가 높으면 RF 신호들간의 상호 간섭에 의해 오류가 발생률이 높아지는 문제가 있었다.

또, 상기 대한민국 특허 공개공보 제2003-0080436호에 개시된 기술에 있어서는 새로운 위치 및 방향 정보에 대한 업데이트가 느리다는 문제가 있었다.

또, 상기 대한민국 특허 공개공보 제2005-0091549호에 개시된 기술에 있어서는 위치와 방향을 적분을 이용하여 계산하기 때문에 주행 거리가 증가할수록 측정 오차가 누적되는 문제가 있었다.

또, RFID와 오도메트리에 관한 종래 기술 및 상기 공보들에 개시된 기술들에 있어서는 위치정보만 보정될 뿐 이동물체의 자세 오차가 보정되지 않는 문제가 있 었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인식가능한 영역을 나누고 영역의 위치정보와 이동물체의 오도메트리 정보를 이용하여 이동물체의 위치 및 자세 추정의 정확도를 높이는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. 즉, 이동물체가 인식 가능한 영역들 중의 어느 한 곳에 속한 후, 오차가 있는 오도메트리만으로 이동하더라도 저장된 이동물체의 좌표이력과 좌표계 상에서 이동물체의 위치와 자세를 표현하고 독립된 이동성을 갖는 이동물체의 상태군을 이용하여 이동물체의 현재 위치를 추정한다.

본 발명의 다른 목적은 RFID와 오도메트리로부터 정보를 얻어 양측 기술의 장점이 통합된 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. 즉, 오도메트리와 함께 RFID 태그의 절대 위치 정보를 이용하여 이동물체의 위치추정의 오차가 누적되는 단점을 보완한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템은 고유의 ID(Identification) 및 위치정보가 저장된 다수의 RFID 태그(Radio Frequency Identification Tag)로부터 위치정보를 인식하여 이동물체의 이동을 인식하는 위치추정 시스템에 있어서, 상기 이동물체는 상기 이동물체를 이동시키며 오도메트리(Odometry) 정보를 획득하는 구동감지부, 상기 구동감지부의 속도 및 방향을 제어하여 상기 구동감지부를 구동시키는 구동제어부, 상기 다수의 RFID 태그 각각과 통신하여 상기 태그에 저장된 정보를 수신하는 RFID 리더부, 상기 구동감지부, 구동제어부 및 RFID 리더부를 제어하는 컴퓨터부를 포함하며, 상기 컴퓨터부는 주기적으로 수신되는 상기 오도메트리 정보와 상기 RFID 리더부로부터 수신된 태그 정보에 의해 선택된 상기 이동물체의 상태정보를 갖는 다수의 상태점을 이용하여 상기 이동물체의 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템에 있어서, 상기 컴퓨터부는 상기 RFID 태그의 ID에 대응하는 좌표 정보와 인식 가능한 인식범위 정보를 테이블 형태로 저장하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템에 있어서, 상기 상태점은 2차원 좌표 및 자세성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법은 이동물체를 이동시키며 오도메트리 정보를 획득하는 구동감지부, 상기 구동감지부의 속도 및 방향을 제어하여 상기 구동감지부를 구동시키는 구동제어부, 고유의 ID가 저장된 다수의 RFID 태그들과 통신하여 태그 정보를 수신하는 RFID 리더부, 상기 RFID 태그의 ID에 대응하는 맵으로 된 좌표 정보와 인식 가능한 인식범위 정보를 테이블 형태로 저장하며 상기 이동물체 전체를 제어하는 컴퓨터부를 구비하고 상기 이동물체의 위치정보를 상기 RFID 태그로부터 인식하는 위치추정 방법에 있어서, (a) 상기 구동감지부가 구동하면서 상기 오도메트리 정보를 상기 컴퓨터부에 주기적으로 전송하는 단계, (b) 상기 RFID 리더부가 첫 번째 상기 RFID 태그를 인식하는 단계, (c) 상기 컴퓨터부가 상기 이동물체의 상태정보를 갖는 다수의 상태점들을 상기 맵에 초기화하는 단계, (d) 상기 구동감지부의 구동에 따라 상기 컴퓨터부가 상기 RFID 태그의 인식 여부를 확인하여 위치추정에 유효한 상태점들을 상기 맵에서 선택하는 단계, (e) 상기 컴퓨터부가 상기 유효한 상태점들로부터 상기 이동물체의 위치(x, y) 및 자세(θ)를 추정하는 단계, (f) 상기 맵에서 상태점을 추가하는 단계를 포함하고, 상기 이동체의 구동이 멈출때까지 상기 (d) 단계 내지 (f) 단계를 반복하면서 상기 이동체의 이동에 따른 위치 및 자세를 추정하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 컴퓨터부가 상기 맵을 생성하는 단계, 상기 RFID 태그의 위치에 해당하는 상기 맵상의 위치에 상기 상태점들을 생성하는 단계, 상기 상태점들에 방향(θ)을 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법에 있어서, 상기 (d) 단계에서 상기 태그를 인식하지 않으면 상기 컴퓨터부가 상기 맵의 상태점들을 유효한 상태점들으로 선택하고, 상기 유효한 상태점들을 상기 구동감지부로부터 획득된 오도메트리 정보로부터 얻은 거리, 방향, 노이즈를 고려하여 이동시키는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법에 있어서, 상기 유효한 상태점들이 이동할 위치 및 자세는 식

의 실행에 의해 연산되며, 상기 P_i,t는 시간 t에서의 i번째 상태점의 위치 및 자세이고, 상기 △l은 상기 이동물체의 이동거리이고, 상기 V_t는 시간 t에서 상기 이동물체의 이동거리 및 자세의 변화 정도에 비례하는 변수이고, 상기 rand()는 0~2까지의 수 중 하나를 택하여 소수 첫째 자리수를 반환하는 함수이며, 상기 V_t와 rand()는 상기 노이즈의 특성을 표현하기 위한 변수인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법에 있어서, 상기 (d) 단계에서 상기 태그를 인식하면 상기 컴퓨터부가 상기 맵에서 상기 인식한 영역의 중심으로부터 상기 영역의 인식범위의 2배 이내에 존재하는 상태점들을 유효한 상태점으로 선택하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법에 있어서, 상기 (e) 단계는 (e1) 상기 맵의 유효한 상태점들을 x축, y축, θ축으로 투영하여 상기 x축, 상기 y축, 상기 θ축에 대한 히스토그램(Histogram)으로 생성하는 단계, (e2) 상기 맵에서 상기 유효한 상태점들이 이루는 최대 군집의 위치를 찾는 단계, (e3) 상기 히스토그램의 x축 최대값(x_max)과 y축 최대값(y_max)이 이루는 점을 원의 중심으로 하여 상기 맵에서 상기 중심점으로부터 미리 지정된 거리(L) 안의 상태점들을 선택하는 단계, (e4) 상기 (e3) 단계에서 선택된 상태점들 중에서 상기 히스토그램의 θ축 최대값(θ_max)-미리 지정된 각도(K) ~ θ축의 최대값(θ_max)+미리 지정된 각도(K) 사이의 자세를 갖는 상태점들을 유효한 상태점으로 선택하는 단계, (e5) 상기 (e4) 단계에서 선택된 유효한 상태점들로부터 상기 이동물체의 위치(x, y) 및 자세(θ)를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법에 있어서, 상기 (e5) 단계는 식

의 실행에 의해 연산되며, 상기 P_이동물체는 상기 이동물체의 추정된 위치 및 자세이고, 상기 P_i는 상기 유효한 상태점들 중 i번째 상태점의 위치 및 자세이고, 상기 N은 상기 유효한 상태점들의 총 개수인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법에 있어서, 상기 (f) 단계는 상기 이동물체의 추정된 위치를 중심으로 거리

이하의 원안에 상기 이동물체의 자세와 동일한 자세를 갖는 상태점을 N_dim개를 추가로 생성하며, 상기 N_dim은 상기 (d) 단계 및 (e) 단계에서 제거된 상태점의 수인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템에 대해 도 1 내지 도 3에 따라 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템을 도시한 블록도이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 위치 추정 시스템은 이동물체(100)와 고유의 ID(Identification, 식별자)가 저장된 다수들의 RFID 태그(200)로 구성된다.

도 1에 도시된 이동물체(100)는 이동물체(100)를 이동시키며 회전량을 측정하는 엔코더(Encoder)를 내장하여 오도메트리 정보를 획득하는 구동감지부(110), 구동감지부(110)의 속도 및 방향을 제어하여 구동감지부(110)를 구동시키는 구동제어부(120), 다수의 RFID 태그(200)의 각각과 통신하여 RFID 태그(200)에 저장된 정보를 수신하는 RFID 리더(Reader)부(130), 상기 구동감지부, 구동제어부 및 RFID 리더부 등 이동물체(100) 전체를 제어하는 컴퓨터(Computer)부(140)를 구비한다.

구동제어부(120)는 컴퓨터부(140)로부터 전달된 속도와 방향에 대한 명령을 받아 구동감지부(110)를 동작시키며, 컴퓨터부(140)는 구동감지부(110)로부터 0.1 초 간격으로 오도메트리 정보를 수신한다.

RFID 태그(200)는 이동물체(100)가 이동하는 바닥에 깔아두어 이동물체(100)가 RFID 태그 위를 이동하면서 RFID 리더부(130)에 인식된다. RFID 태그(200)에는 태그의 종류를 나타내는 그룹 ID와 각각의 태그를 구분하는 개별 ID가 저장되어 있으며, 컴퓨터부(140)는 상기 ID에 대응하는 맵(Map)으로 된 태그의 좌표 정보와 인식 가능한 인식범위 정보를 테이블로 저장하고 있다. 이렇게 태그의 종류에 따른 인식범위 데이터를 저장해두면 여러 종류의 태그를 혼용해서 쓰는 경우에 효율적이다. RFID 리더부(130)는 RFID 태그(200)를 감지하기 위하여 0.02초 간격으로 RFID 태그(200)가 인식영역 안에 있는지 확인한다.

컴퓨터부(140)는 구동감지부(110)와 RFID 리더부(130)로부터 각각 오도메트리 정보와 태그 정보를 주기적으로 수신하여 이동물체(100)의 위치를 추정하는데, 이동물체(100)의 위치는 상태정보를 갖는 다수의 상태점들을 이용하여 추정한다. 상기 상태점은 위치를 나타내는 2차원 좌표(x, y) 및 자세(θ)성분으로 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 RFID 태그의 좌표계를 도시한 도면이다.

도 2에서 도시한 바와 같이, 바닥에 깔아둔 RFID 태그(200)들 중에서 현 시점에서 이동물체(100)가 인식한 RFID 태그(200)의 좌표 (X_A, Y_A)가 현재 이동물체(100)의 위치가 된다. 각각의 RFID 태그(200)에는 고유의 ID가 저장되어 있으며, 이동물체(100)의 컴퓨터부(140)에는 이 고유번호에 대응하는 RFID 좌표값이 저장되 어 있다. 이동물체(100)는 RFID 리더부(130)를 통해 RFID 태그(200)를 인식하여 ID를 얻고, 상기 ID에 대응하는 RFID 좌표를 찾아서 위치를 추정한다.

도 3은 본 발명에 따른 위치추정 시스템에서의 오도메트리 좌표계와 RFID 좌표계의 관계를 도시한 도면이다.

도 3에서 도시한 바와 같이, 이동물체(100)가 시간 t에 RFID 좌표계의 (X_A, Y_A) 지점에서 RFID 태그(200)를 발견하고, 시간 t+1에 거리 d만큼 진행한 경우 원점 O_R과 이동물체(100)의 중심이 이루는 선분이 오도메트리 좌표계의 X축과 이루는 각을 θ_AC라 하면, RFID 좌표계에서의 위치는 (Y_A+d·sinθ_AC, X_A+d·cosθ_AC)이고, 자세는 θ_A,t와 θ_R,t+1을 더한 θ_A,t+1이 된다.

다음에 본 발명의 실시예에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법에 대해 도 4 내지 도 9에 따라 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 이동물체 위치추정 방법을 설명하는 흐름도이고, 도 5a는 본 발명에 따른 이동물체의 최초 위치 추정을 도시한 도면이고, 도 5b는 본 발명에 따른 최초 위치 추정 후 이동물체의 이동모양을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 태그 인식시의 이동물체의 위치 추정을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 태그 비인식시의 이동물체의 위치 추정을 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 이동물체의 이동에 따라 선택되는 상태점을 도시한 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 이동물체의 위치추정에 이용될 상태점들의 선택을 도시한 도면이다.

이동물체(100)가 위치할 만한 곳에 이동물체(100)의 상태를 갖는 점인 상태점을 임의로 여러개 선정하고, 상기 상태점들을 분석하여 실제 이동물체(100)의 위치를 추정하는 과정은 1 단계 내지 4단계이며, 2단계에서는 RFID 태그(200)의 인식여부에 따라 2-1 단계 또는 2-2 단계를 수행한다. 이동물체(100)의 이동에 따른 위치추정 과정은 다음과 같이 설명한다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 우선 이동물체(100)가 정보를 얻어오기 전에 컴퓨터부(140) 내에 저장된 상기 맵상에서 위치추정을 하고자 하는 모든 영역 내에 상태점들을 고르게 배치시킨다. 구동감지부(110)인 바퀴를 회전시켜 이동물체(100)가 구동하면 구동과 함께 구동감지부(110)에서 오도메트리 정보를 획득하여 컴퓨터부(140)에 0.1초 간격으로 전송한다(ST 4010). 상기 오도메트리 정보는 이동물체(100)의 바퀴(110)의 회전수로부터 획득한다. RFID 리더부(130)가 첫 번째 RFID 태그(200)를 인식하면(ST 4020), 컴퓨터부(140)가 이동물체(100)의 상태정보를 갖는 다수의 상태점들을 컴퓨터부(140)에 저장된 상기 맵에 초기화한다.

초기화 단계인 1단계는 다음과 같다.

1단계: 초기화

컴퓨터부(140)가 상기 맵을 생성하고(ST 4030), 구동감지부(110)에서 인식한 RFID 태그(200)의 위치에 해당하는 상기 맵상의 위치(x, y)에 상태점들을 생성한다(ST 4031). 이때 상기 상태점들의 위치가 예상하는 이동물체(100)의 위치가 된다. 즉, 상태점 각각은 이동물체(100)가 있다고 추정되는 예상 후보 위치들 중 하나이다. 상기 상태점들에는 임의의 방향(θ)도 부여하는데(ST 4032), 이는 RFID 태그(200)를 하나만 발견했을 때에는 방향을 알 수 없기 때문이다.

도 5에서 도시한 바와 같이, 정사각형 모양으로 배치된 큰 원들은 RFID 태그(200)로서 이동물체(100)가 인식할 수 있는 영역들이고, 그 중 빨간색 원은 이동물체(200)가 현재 인식하고 있는 RFID 태그(200)이다. 그리고, 속이 빈 작은 원은 실제 이동물체(200)의 위치를 나타내며, 이동물체(100)가 최초로 발견한 영역의 가운데 부분에 점들이 모여서 원 모양을 이룬 남색의 점들은 상태점들이다. 이동물체(100)가 첫 번째 RFID 태그(200)를 인식했을 때 RFID 태그(200)의 위치를 중심으로 상태점 군집이 밀집된다. 이때 이동물체(100)의 위치는 알 수 있으나 자세는 알 수 없다.

즉, 인식된 RFID 태그(200)의 중심으로부터 인식범위 내의 영역에만 상태점들을 촘촘히 고르게 배치시키며, 각각의 상태점들은 0^o~360^o 범위에서 임의의 자세를 갖게 한다. 이는 RFID 센서의 특성상 리더부(130)가 RFID 태그(200)를 발견하면 이동물체(100)가 위치할 수 있는 영역이 확실하게 제한되지만, 방향은 알 수 없기 때문이다. 그리고 각각의 상태점이 가지는 데이터를 다음과 같이 정의한다.

P_i : 포지션(x, y, θ)

P_i는 이동물체(100)의 위치를 추정하고자 이동물체가 활동하는 바닥 공간을 X, Y 좌표로 나타낸 영역에서 i번째 상태점이 위치한 좌표(x, y)와 이동물체의 자세(θ)성분을 나타낸다. 이때 하나의 상태점은 다른 상태점과 같은 위치와 같은 자세를 가질 수 있다.

상기 1단계 후에는 바퀴(100)를 회전시켜 이동물체(100)가 다시 구동하고, 오도메트리 정보를 획득하여 컴퓨터부(140)에 0.1초 간격으로 전송한다(ST 4050). 이동물체(100)는 RFID 태그(200)가 인식되는지 여부를 확인하면서(4060) 이동한다. 따라서, 이동물체(100)가 이동하면 이동하는 방향과 거리를 고려하여 상기 맵상의 상태점들도 이동시킨다. 이때 상태점들이 이동하는 방향은 상기 1단계에서 임의로 선택한 방향에 근거하여 오도메트리 정보에서 얻어진 값만큼 방향을 바꾼다. 이동에 따른 이동물체(100)의 새로운 위치를 추정하는 방법은 RFID 태그(200)의 인식 여부에 따라 달라진다. 상기 1단계에서와 같이 이동물체(100)가 첫 번째 RFID 태그(200)를 발견하고 진행할 때에는 위치정보만 알고 자세를 알 수 없기 때문에 도 5b에 도시한 바와 같이 상태점들이 이동물체(100)가 이동한 거리만큼 원모양을 유지하며 퍼져나간다.

상기 1단계 이후 이동물체(100)가 이동하다가 RFID 태그(200)를 인식하면 다음의 2-1단계를 수행한다.

2-1단계: 태그 인식

이동물체(100)가 RFID 태그(200)를 인식하여 어떤 영역을 인식했을 경우에는 인식된 영역의 중심으로부터 영역의 인식범위, 즉 인식 가능한 영역 중에서 중심으로부터 중심과 가장 먼 가장자리 지점까지의 거리의 2배 이내에 존재하는 상태점들은 남기고, 2배보다 멀리 위치한 상태점들은 상기 맵상에서 제거한다(ST 4062).

도 5b에서 도시된 원모양의 상태점들은 (ST 4062) 단계에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 위치 추정에 유효한 상태점들만 선택된다. 도 6에서 작은 원의 중심에서 돌기의 끝으로 향하는 방향이 이동물체(100)의 자세를 나타낸다.

상기 1단계 이후 이동물체(100)가 이동하다가 RFID 태그(200)를 인식하지 못하면 다음의 2-2단계를 수행한다.

2-2단계: 이동물체의 진행

이동물체(100)가 태그를 인식하지 못한 경우에는 컴퓨터부(140)가 상기 맵에 있는 N개의 상태점들을 유효한 상태점들으로 선택하고, 상기 N개의 상태점들을 구동감지부(110)로부터 획득된 오도메트리 정보로부터 얻은 거리, 방향, 임의의 노이즈(Noise)를 고려하여 [수학식 1]에 따라 결정되는 새로운 위치로 이동시킨다(ST 4061).

Pi, t: 시간 t에서의 i번째 상태점의 위치 및 자세

△l: 이동물체(100)의 이동거리

V_t: 시간 t에서 이동물체(100)의 이동거리 및 자세의 변화 정도에 비례하는 변수

rand(): 0~2까지의 수 중 임의의 소수 첫째 자리수를 반환하는 함수

여기서, 임의의 노이즈는 오도메트리 정보를 읽어올 때 발생하는 오차와 주변환경에 의해서 발생하는 측정 오차이다. 즉, V_t와 rand()는 상기 노이즈의 특성을 표현하기 위한 식의 변수들로서, 변수 V_t는 거리와 자세를 하나로 나타낸 것이며, 함수 rand()가 호출될 때마다 0.0, 0.1, 0.2,…, 0.9,…, 1.0, 1.1,…, 1.9, 2.0 와 같이 0 ~ 2까지의 수를 반환한다.

도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 시간 t에 Pi, t에 위치한 상태점이 오도메트리로부터 얻은 거리와 방향만큼 정확히 이동한다면, 시간 t+1에 이 상태점의 위치는 P'i, t₊₁이 될 것이다. 그러나 오도메트리에는 노이즈가 포함되어 있다. 그러 므로 본 발명에서는 거리에 비례하는 범위에서 임의의 노이즈가 발생하는 것으로 가정한다. 따라서, 이를 고려한 시간 t+1에서의 상태점의 위치는 Pi, t₊₁이 된다. 이와 같은 상태점들은 도 7의 (b)와 같이 이동한다.

이동물체(100)가 도 8의 (a)에 도시된 경로와 같이 이동할 경우, 도 8의 (a)의 A지점에서부터 상태점들의 모양은 도 8의 (b)와 같이 변해간다. 즉, A지점에서 이동물체(100)는 정확한 위치를 인식하지 못하며, 상태점들은 널리 분포한다. 이후, RFID 태그(200)를 발견하면 RFID 태그(200)에 가까운 이동물체 앞쪽의 상태점들은 그대로 남고 RFID 태그(200)에서 먼 이동물체(100) 뒤쪽의 상태점들은 조금씩 제거된다. RFID 태그(200)를 벗어날 때는 반대로 앞쪽의 상태점들만 제거되어 이동물체(100)가 RFID 태그(200)를 인식하기 직전에는 이동물체(100)의 위치를 중심으로 원모양으로 상태점들이 생성된다. 그 결과 RFID 태그(200)를 벗어난 직후에는 이동물체(100)가 RFID 태그(200)를 발견하기 전보다 더 정확하게 위치를 추정하게 된다. 이렇듯 이동물체(100)는 이동하면서 RFID 태그(200)를 인식하는 과정과 인식하지 못하는 과정을 계속 반복한다.

상기 2-1단계 또는 상기 2-2단계 후에는 선택된 유효한 상태점들을 3단계의 위치추정 방법을 이용하여 이동물체(100)의 위치(x, y) 및 자세(θ)를 추정한다.

3단계: 위치 추정

컴퓨터부(140)는 상기 맵의 유효한 상태점들을 x축, y축, θ축으로 투영하여 상기 x축, 상기 y축, 상기 θ축에 대한 히스토그램(Histogram, 상태점들의 수 그래프)으로 생성한다(ST 4070). 이렇게 해서 상기 맵에서 상기 유효한 상태점들이 이루는 최대 군집의 위치를 찾는다(ST 4071). 다음으로, 상기 히스토그램의 최대값을 갖는 각 축의 x, y, θ를 P_max(x_max, y_{max ,} θ_max)라 하면, x_max와 y_max가 이루는 점과의 거리가 L(500mm), θ_max와의 각도의 차가 가 K(15˚~20˚) 이하인 상태점들의 평균 위치를 이동물체(100)의 위치로, 상태점들의 평균 자세를 이동물체(100)의 자세로 결정한다.

본 실시예에서 L은 임의로 지정할 수 있지만, 500mm로 지정한 이유는 다음과 같다. 일단 이동물체(100)는 x_max와 y_max가 이루는 점 근처에 위치할 가능성이 있다고 판단한다. 따라서, 상기 x_max와 y_max가 이루는 점으로부터 거리가 너무 떨어진 곳에 위치한 상태점들이 갖는 위치정보는 실제 이동물체(100)의 위치정보와 큰 차이가 있다고 판단하고, 위치를 추정할 때 고려 대상에서 제외한다. 따라서, 일정한 거리 안(x_max와 y_max를 중심으로 하는 원의 내부)에 있는 상태점들만 선택하고, 이때 선택하는 거리(원의 반지름)가 L이 된다.

또, K는 임의로 지정할 수 있지만, 15˚~20˚로 지정한 이유는 다음과 같다. 본 실시예에서는 θmax의 방향이 이동물체(100)의 방향일 가능성이 높다고 판단하고, 상기 방향으로부터 너무 벗어난 방향성분을 갖는 상태점들은 제외하고 15˚ 정 도의 범위 안에 있는 점들만 선택하여 로봇의 방향을 추정한다.

도 9에서 도시한 바와 같이, 원의 중심에 위치한 점은 히스토그램에서 최대값을 갖는 점이다. 이 점(x_max, y_max)을 중심으로 일정한 거리(원) 안의 상태점들을 선택한다(ST 4072). 그리고 이렇게 선택된 상태점들 중에서 다시 θ_max-K~θ_max+K 사이의 자세를 갖는 상태점들만 선택한다(ST 4073). 따라서, 도 9에서 B, C, D 방향의 상태점들은 유효한 상태점으로 선택되고, A, E, F, G는 버려진다.

최종적으로 선택된 유효한 상태점들로부터 [수학식 2]에 의해 이동물체(100)의 위치를 추정한다.

P_이동물체: 이동물체(100)의 추정된 위치 및 자세

P_i: 상기 유효한 상태점들 중 i번째 상태점의 위치 및 자세

N: 상기 유효한 상태점들의 총 개수

상기 3단계에서 이동물체(100)의 위치가 추정되면 다음의 4단계를 수행한다.

4단계: 상태점 추가

3단계의 위치추정 과정을 거치면 상태점의 수가 줄어들기 때문에 줄어든 수만큼 보상해 준다(ST 4080). 최종적으로 추정된 이동물체(100)의 위치를 중심으로 거리

(N_dim: 제거된 상태점의 수) 이하의 원안에 임의의 위치에 추정된 이동물체(100)의 자세와 같은 자세를 갖는 상태점을 N_dim개 추가 생성한다.

이동물체(100)가 계속 이동함에 따라 2단계 내지 4단계를 반복하면서 이동하는 이동물체(100)의 위치 및 자세를 추정한다.

다음에 본 발명에 따른 더욱 구체적인 실시예에 따라 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법을 설명한다.

본 실시예에서는 RFID 태그(200)를 평평한 바닥에 깔고 이동물체(100)인 로봇이 그 위를 이동하면서 위치를 인식한다고 가정한다.

먼저, 본 발명에 따른 이동물체 위치추정 시스템에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 위치추정 시스템에서는 바닥에 RFID 태그(200)를 정사각형의 격자로 된 망 모양으로 깔아둔다. 이때 각각의 RFID 태그(200)에는 고유의 ID를 부여한다.

로봇(100)은 각각 따로 구동될 수 있는 두 개의 바퀴를 구동감지부(110)로 가지며, 두 바퀴(110)의 중심축은 일직선상에 있다. 그리고 RFID 리더부(130)는 두 바퀴(110)의 중심축에 위치한다. 이때 로봇(100)의 방향을 변경하고자 할 경우에는 두 바퀴(110)의 속도(시간당 회전량)를 다르게 하여 방향을 바꿀 수 있다.

또, 로봇(100)의 바퀴(110)에는 각각 엔코더가 있어 회전량을 측정할 수 있다. 두 바퀴(110)에는 모터(Motor)가 있는데, 각각의 모터는 로봇(100)의 구동 제어부(120)에 의해 회전속도가 조절된다.

또, 로봇(100)에는 컴퓨터부(140)가 있는데 발견한 RFID 태그(200)의 위치 정보와 상기 엔코더로부터 들어온 로봇 바퀴(110)의 속도 정보, 기존의 로봇(100)의 자세 및 위치 정보를 바탕으로 하여 로봇(100)의 위치를 인식한다.

또, 본 발명에 따른 위치추정 시스템의 초기상태 및 배경은 다음과 같다.

로봇(100)은 RFID ID에 대한 위치 좌표와 인식 범위에 대한 정보를 알고 있다. 그래서 RFID 태그(200)를 발견하게 되면 발견한 태그(200)의 ID를 읽어 태그(200)의 중심 위치를 알 수 있고, 인식 범위 내에 로봇(100)이 위치한다는 정보를 알 수 있다. 그러나 최초 출발시에는 로봇(100) 자신의 위치와 방향을 알지 못한다.

이와 같은 로봇(100) 자신의 위치 추정과정은 다음과 같다.

1. 로봇(100)이 첫 번째 RFID 태그(200)를 발견하기 직전까지는 단지 태그(200)를 발견하기 위해 운행한다(ST 4010).

2. 로봇(100)이 첫 번째 RFID 태그(200)를 발견하면 1단계의 초기화 과정을 수행한다. 즉, 컴퓨터부(140)상에서 맵을 만들고(ST 4030), 인식한 RFID 태그(200)의 위치에 해당하는 상기 맵상의 위치에 상태점들을 생성한다(ST 4031). 이때 점들의 위치가 예상하는 로봇(100)의 위치가 된다. 즉, 점 하나하나는 로봇(100)이 있다고 추정되는 예상 후보 위치들 중 하나이다. 이 점들은 또한 로봇(100)의 방향 정보도 포함하는데 최초에는 각 상태점마다 임의의 방향을 부여한다(ST 4032). 이는 RFID 태그(200)를 하나만 발견했을 때에는 방향을 알 수 없기 때문이다.

3. 이 상태에서 로봇이 진행하면(ST 4050), 진행하는 방향과 거리를 고려하여 상태점들을 이동시킨다. 이때 상태점들이 이동하는 방향은 1단계에서 임의로 선택한 방향에 근거하여 상기 엔코더에서 얻어진 값만큼 방향을 바꾸게 된다. 그리고 이동한 거리에 비례하여 상태점들도 이동하게 된다. 이때 상태점은 엔코더에 얻어진 값에 약간의 임의성분을 고려하여 이동시키는데 그 방법은 위의 2-2단계와 같다(ST 4061).

1단계에서 로봇(100)의 방향을 임의로 정했기 때문에 이때 각 상태점들은 도넛 모양을 형성하며 흩어지게 된다. 이는 아직 로봇(100)의 방향을 알지 못하기 때문이다.

4. 두 번째 RFID 태그(200)를 발견하면 인식한 태그로부터 인식범위의 2배까지의 거리에 있는 상태점만을 남기고 나머지 상태점들은 제거한다(ST 4062). 이렇게 남은 상태점들은 최초 임의로 선택된 방향이 실제 로봇(100)의 방향과 유사했던 것들이므로 지금의 로봇(100)의 위치와 방향을 잘 표현하고 있는 것들이 된다.

이렇게 선태된 상태점들로부터 상기 3단계의 위치 추정방법에 의해 로봇(100)의 위치를 추정하고(ST 4070 ~ ST 4074), 줄어든 상태점의 수만큼 보상해 준다(ST 4080).

5. 두 번째 태그를 찾은 이후 로봇(100)이 다시 진행하면 다시 2-2단계에서와 같이 진행하며, 0.1초 간격으로 다시 3단계의 위치추정방법에 의해 매시간 로봇(100)의 위치를 추정하고(ST 4070 ~ ST 4074), 줄어든 상태점의 수만큼 보상해 준다(ST 4080).

6. 이후 다른 RFID 태그(200)를 발견하면 앞의 4, 5의 과정을 반복한다.

상술한 과정의 반복에 의해 본 발명에 따른 이동물체의 위치추정 방법이 완료된다.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템 및 방법에 의하면, 이동물체의 위치 및 자세 추정의 정확도를 높일 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템 및 방법에 의하면, 종래의 다른 방법에 비해 위치 추정의 정확도가 높아 이동물체의 위치를 추정하기 위해 단위 넓이당 필요한 RFID 태그와 같은 인식 장치의 수를 줄일 수 있어 비용면에서 경제적이다는 효과도 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템 및 방법에 의하면, RFID와 오도메트리로부터 정보를 얻어 양측 기술의 단점을 보완하고 장점을 취한다는 효과도 얻어진다.

Claims (11)

1. 이동물체를 이동시키며 오도메트리(Odometry) 정보를 획득하는 구동감지부;

   상기 구동감지부의 속도 및 방향을 제어하여 상기 구동감지부를 구동시키는 구동제어부;

   고유의 ID(Identification) 및 위치정보가 저장된 다수의 RFID 태그(Radio Frequency Identification Tag) 각각과 통신하여 상기 태그에 저장된 정보를 수신하는 RFID 리더부;

   상기 구동감지부, 상기 구동제어부 및 상기 RFID 리더부를 제어하는 컴퓨터부를 포함하는 이동물체의 이동을 인식하는 위치추정 시스템에 있어서,

   상기 컴퓨터부는 주기적으로 수신되는 상기 오도메트리 정보와 상기 태그 정보에 의해 선택되는 상기 이동물체의 상태정보를 갖는 다수의 상태점을 이용하여 상기 이동물체의 위치를 추정하며, 상기 태그가 인식된 영역의 중심으로부터 상기 영역의 인식범위의 2배 이내에 존재하는 상태점들을 위치 추정에 유효한 상태점으로서 선택하는 것을 특징으로 하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 컴퓨터부는 상기 RFID 태그의 ID에 대응하는 좌표 정보와 인식 가능한 인식범위 정보를 테이블 형태로 저장하는 것을 특징으로 하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 상태점은 2차원 좌표 및 자세성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 시스템.
4. 구동감지부가 이동물체를 구동시켜 이동물체의 오도메트리 정보를 획득하는 구동감지부, RFID 태그를 인식하는 RFID 리더부, 상기 구동감지부와 상기 RFID 리더부로부터 정보를 주기적으로 수신하는 컴퓨터부로 이루어지는 이동물체를 사용하여 이동물체의 이동을 인식하는 위치추정 방법에 있어서,

   (a) 상기 컴퓨터부가 상기 이동물체의 상태정보를 갖는 다수의 상태점을 상기 RFID 태그의 ID에 대응하는 맵에 초기화하는 단계;

   (b) 상기 컴퓨터부가 상기 구동감지부의 구동에 따라 상기 RFID 태그의 인식 여부를 확인하고, 상기 태그가 인식되면 인식된 영역의 중심으로부터 상기 영역의 인식범위의 2배 이내에 존재하는 상태점들을 유효한 상태점으로서 상기 맵에서 선택하는 단계;

   (c) 상기 컴퓨터부가 상기 유효한 상태점들로부터 상기 이동물체의 위치(x, y) 및 자세(θ)를 추정하는 단계;

   (d) 상기 맵에 상태점을 추가하는 단계를 포함하고;

   상기 이동물체의 구동이 멈출때까지 상기 (b) 단계 내지 (d) 단계를 반복하면서 상기 이동체의 이동에 따른 위치 및 자세를 추정하는 것을 특징으로 하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 (a) 단계는

   상기 컴퓨터부가 상기 맵을 생성하는 단계,

   상기 RFID 태그의 위치에 해당하는 상기 맵상의 위치에 상기 상태점들을 생성하는 단계,

   상기 상태점들에 방향(θ)을 부여하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 (b) 단계에서 상기 태그가 인식되지 않으면

   상기 맵의 상태점들을 유효한 상태점으로서 선택하고, 상기 유효한 상태점들을 상기 구동감지부로부터 획득된 오도메트리 정보로부터 얻은 거리, 방향, 노이즈를 고려하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 유효한 상태점들이 이동할 위치 및 자세는 식

   

   

   

   의 실행에 의해 연산되며,

   상기 P_i,t는 시간 t에서의 i번째 상태점의 위치 및 자세이고, 상기 △l은 상기 이동물체의 이동거리이고, 상기 V_t는 시간 t에서 상기 이동물체의 이동거리 및 자세의 변화 정도에 비례하는 변수이고, 상기 rand()는 0~2까지의 수 중 하나를 택하여 소수 첫째 자리수를 반환하는 함수이며, 상기 V_t와 rand()는 상기 노이즈의 특성을 표현하기 위한 변수인 것을 특징으로 하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법.
8. 삭제
9. 제 4항에 있어서,

   상기 (c) 단계는

   (c1) 상기 맵의 유효한 상태점들을 x축, y축, θ축으로 투영하여 상기 x축, 상기 y축, 상기 θ축에 대한 히스토그램(Histogram)으로 생성하는 단계,

   (c2) 상기 맵에서 상기 유효한 상태점들이 이루는 최대 군집의 위치를 찾는 단계,

   (c3) 상기 히스토그램의 x축 최대값(x_max)과 y축 최대값(y_max)이 이루는 점을 원의 중심으로 하여 상기 맵에서 상기 중심점으로부터 미리 지정된 거리(L) 안의 상태점들을 선택하는 단계,

   (c4) 상기 (c3) 단계에서 선택된 상태점들 중에서 상기 히스토그램의 θ축 최대값(θ_max)-미리 지정된 각도(K) ~ θ축의 최대값(θ_max)+미리 지정된 각도(K) 사이의 자세를 갖는 상태점들을 유효한 상태점으로 선택하는 단계,

   (c5) 상기 (c4) 단계에서 선택된 유효한 상태점들로부터 상기 이동물체의 위치(x, y) 및 자세(θ)를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 (c5) 단계는 식

    

    

    의 실행에 의해 연산되며,

    상기 P_이동물체는 상기 이동물체의 추정된 위치 및 자세이고, 상기 P_i는 상기 유효한 상태점들 중 i번째 상태점의 위치 및 자세이고, 상기 N은 상기 유효한 상태점들의 총 개수인 것을 특징으로 하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법.
11. 제 4항에 있어서,

    상기 (d) 단계는 상기 이동물체의 추정된 위치를 중심으로 거리

    

    이하의 원안에 상기 이동물체의 자세와 동일한 자세를 갖는 상태점을 N_dim개를 추가로 생성하며, 상기 N_dim은 상기 (b) 단계 및 (c) 단계에서 제거된 상태점의 수인 것을 특징으로 하는 이동물체 상태군을 적용한 이동물체 위치추정 방법.

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