KR101133172B1 - A heading estimation system and the method of driving vehicle using magnet marker position - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정시스템 및 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 도로에 매설된 자석마커와 차량에 장착된 자석검지 시스템을 이용해 차량의 위치를 추정하기 위해 실시간으로 차량의 방위를 추정하는 시스템 및 그와 같은 추정 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a system and method for estimating the absolute vehicle driving direction using the absolute position of the magnetic marker, more specifically, in real time to estimate the position of the vehicle using the magnetic marker embedded in the road and the magnetic detection system mounted on the vehicle. A system for estimating the orientation of a vehicle and such an estimation method.
현재 자동운전차량에 대해 국내외에서 많은 연구개발이 수행되고 있고 이미 상용화 차량도 운행되고 있다. Currently, a lot of research and development has been carried out at home and abroad for autonomous vehicles, and commercial vehicles are already operating.
이와 같은 자동운전차량은 자동운전기능을 전자를 대신하여 핸들을 조작하고 속도를 제어함으로써 이루어지는 것으로, 자동운전차량이 기준 주행로를 이탈 없이 따라가기 위해 차량 자신의 주행위치를 실시간으로 확인해야 한다. Such autonomous vehicles are made by operating the steering wheel and controlling the speed instead of the former, and the autonomous vehicle must check the driving position of the vehicle in real time in order to follow the reference driving path without departing.
이때, 자동운전차량의 주행위치를 계측하기 위해서는 GPS, Vision sys 등을 비롯한 다양한 종류의 위치계측 시스템이 사용되고 있다. At this time, in order to measure the driving position of the autonomous vehicle, various kinds of position measuring systems including GPS, vision sys, and the like are used.
대표적으로 종래의 차량의 주행 방위를 측정하기 위해 전자 컴파스나 자이로스코프 등이 이용되었다. Typically, an electronic compass or gyroscope has been used to measure the driving direction of a conventional vehicle.
이때, 전자컴파스의 경우 지자기를 기반으로 한 절대방위정보를 제공하며 누적오차는 발생하지 않지만 외부 간섭자계의 영향에 민감하게 반응하는 문제점이 있다. In this case, the electronic compass provides absolute orientation information based on the geomagnetism, and there is a problem in that it does not accumulate errors but reacts sensitively to the influence of an external interference magnetic field.
그리고, 자이로스코프의 경우 상대 방위정보를 주며 짧은 시간 동안에 비교적 정확한 각도 값을 얻을 수 있지만 절대 방위와의 상대 오차를 설정해야하며 시간이 지남에 따라 각도 오차가 누적된다. 방위추정 방법으로 직선로 주행시 2개의 검출된 자석마커에 근거하여 센서의 검출위치와 자석의 매설위치를 이용하여 차량 절대방위각을 결정하고 이때 자이로 센서의 절대방위 오차분을 결정하여 다음 절대 방위각 계산시까지 자이로 센서와 절대방위오차를 이용하여 절대방위를 결정할 수 있다. In the case of the gyroscope, the relative orientation information is given and a relatively accurate angle value can be obtained in a short time, but the relative error with the absolute orientation must be set, and the angle error accumulates over time. When driving in a straight line by the azimuth estimation method, the absolute azimuth angle of the vehicle is determined by using the detection position of the sensor and the buried position of the magnet based on the two detected magnetic markers. The absolute direction can be determined using the gyro sensor and the absolute direction error.
그런데, 직선로 조건과 차량이 직선주행 조건을 만족해야만 절대 방위를 결정할 수 있으므로, 다음 절대방위 초기화조건을 만족할 때까지 시간이 길어지면 자이로센서가 갖는 원초적인 문제인 시간에 따른 방위 누적 오차가 증가하게 된다
However, since the absolute direction can be determined only when the straight line condition and the vehicle satisfy the straight driving condition, if the time becomes longer until the next absolute direction initialization condition is satisfied, the bearing accumulation error over time, which is a fundamental problem of the gyro sensor, increases.
따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차량위치추정을 위해 도로에 매설된 자석마커를 이용하여 차량의 실시간 절대 주행방위를 추정할 수 있는 주행차량 절대방위 추정시스템 및 그와 같은 추정 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, to solve these problems, an object of the present invention is to provide a driving vehicle absolute direction estimation system that can estimate the real-time absolute driving direction of the vehicle using a magnetic marker embedded in the road for vehicle location estimation and the like To provide an estimation method.
본 발명의 다른 목적은 방위 측정의 오차를 줄이고 추가적인 방위센서를 사용하지 않아 주행차량 절대방위 추정을 위한 시스템 구성 비용을 절감할 수 있는 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide a system and method for estimating absolute vehicle direction using a magnetic marker absolute position, which can reduce the error of orientation measurement and reduce the system configuration cost for estimating the absolute direction of the vehicle by not using an additional direction sensor. It is.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; The present invention to solve this technical problem;
도로에 매설된 다수의 자석마커를 감지하기 위해 차량에 장착되는 자석검지센서와; 상기 자석마커의 검출 시점간 차량 변동 방위를 검출하는 변동방위 검출센서와; 상기 자석검지센서로부터 검지되는 자석정보와 변동방위 검출센서로부터 검지되는 자석마커의 검출 시점간 차량 변동 방위를 이용하여 차량의 절대 주행 방위를 추정하는 제어기;로 구성되는 것을 특징으로 하는 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정 시스템을 제공한다.A magnetic detection sensor mounted to the vehicle to detect a plurality of magnetic markers embedded in the road; A variable bearing detection sensor for detecting a vehicle change bearing between detection time points of the magnet markers; And a controller for estimating the absolute driving direction of the vehicle by using the vehicle fluctuation bearing between the magnet information detected by the magnet detecting sensor and the detection time of the magnet marker detected by the variable bearing detection sensor. It provides a vehicle vehicle absolute direction estimation system using.
이때, 상기 변동방위 검출센서는 자이로스코프인 것을 특징으로 한다.In this case, the variable direction detection sensor is characterized in that the gyroscope.
그리고, 상기 자석마커는 도로에 4m 간격으로 매설되는 것을 특징으로 한다.In addition, the magnetic marker is characterized in that it is buried at intervals of 4m.
또한, 상기 제어기는; 자석마커(m0)와 자석마커(m1)의 절대위치인 m0(x0,y0) 및 m1(x1,y1)와, 자석감지센서의 자석마커 검출위치인 m0(dy0) 및 m1(dy1)와, 자석감지센서의 우측 끝단에서 자석감지센서의 중심까지의 거리(cr_y)와, 자석마커의 검출 시점간 차량 변동 방위(y_th)와, 자석마커의 검출시점 간 센서중심의 이동거리인 (MR1_x) 및 (MR1_y)를 이용해,In addition, the controller; M0 (x0, y0) and m1 (x1, y1), which are absolute positions of the magnet marker m0 and magnet marker m1, and m0 (dy0) and m1 (dy1), which are the magnetic marker detection positions of the magnet sensor, The distance from the right end of the magnet sensor to the center of the magnet sensor (cr_y), the vehicle fluctuation azimuth (y_th) between the detection time of the magnetic marker, the movement distance of the sensor center between the detection time of the magnetic marker (MR1_x) and Using (MR1_y),
dc=sqrt(MR1_x^2+MR1_y^2), th1=atan(MR1_y/MR1_x), th4=y_th-th1, MR2_x=dc*cos(th4), MR2_y=dc*sin(th4), cm_y=cr_y-dy0, cmy_y=cm_y*cos(y_th), hm0_y=cr_y-(MR2_y+cmy_y), A_y=hm0_y-dy1, cmy_x=cm_y*sin(y_th), A_x=MR2_x+cmy_x, Lm01=sqrt((x1-x0)^2+(y1-y0)^2)를 수행하여 얻어진 값을; dc = sqrt (MR1_x ^ 2 + MR1_y ^ 2), th1 = atan (MR1_y / MR1_x), th4 = y_th-th1, MR2_x = dc * cos (th4), MR2_y = dc * sin (th4), cm_y = cr_y- dy0, cmy_y = cm_y * cos (y_th), hm0_y = cr_y- (MR2_y + cmy_y), A_y = hm0_y-dy1, cmy_x = cm_y * sin (y_th), A_x = MR2_x + cmy_x, Lm01 = sqrt ((x1-x0 ) ^ 2 + (y1-y0) ^ 2) to obtain the value;
o_th=asin(A_y/Lm01)=atan2(A_y,A_x), m_th=atan2[(y1-y0),(x1-x0)]에 대입하여 수직방위(o_th) 및 자석(m0, m1)이 이루는 방위(m_th)를 구한 다음,o_th = asin (A_y / Lm01) = atan2 (A_y, A_x), m_th = atan2 [(y1-y0), (x1-x0)], and the orientation formed by the vertical orientation (o_th) and magnets (m0, m1) Find (m_th), then
v_th=m_th-o_th에 대입하여 차량의 절대방위각(v_th)을 계산하는 것을 특징으로 한다.The absolute azimuth angle (v_th) of the vehicle is calculated by substituting v_th = m_th-o_th.
이때, 상기 제어기는 상기 차량 절대방위각(v_th)을 이용해 자이로센서의 방위각 오차(d_th)를 결정하고, 새로운 자석마커를 검지할 때까지 절대방위각은 상기 차량 절대방위각(v_th)에서 방위오차(d_th)를 차감한 것으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
At this time, the controller determines the azimuth error d_th of the gyro sensor using the vehicle absolute azimuth angle v_th, and the absolute azimuth angle is the azimuth error d_th at the vehicle absolute azimuth angle v_th until a new magnetic marker is detected. Characterized in that it is determined by subtracting.
또한, 본 발명은;The present invention also provides
자석마커가 매설된 도로 위를 차량이 주행시에 변동방위 검출센서로부터 차량 변동 방위인 차량 변동각 정보를 입력받는 제1단계; 자석검지센서로부터 자석정보가 입력되는지를 감시하여, 자석검지센서로부터 자석정보가 입력되면 자석마커의 인덱스를 확인하고, 자석마커의 검출시점 간 센서중심의 이동거리를 확정하고 차량 절대방위각을 연산하고, 결정된 차량 절대방위각을 이용해 자이로센서의 방위각 오차를 결정하는 제2단계; 상기 제2단계 후, 새로운 자석마커를 검지할 때까지 상기 차량 절대방위각에서 방위오차를 차감하여 절대방위각을 결정하는 제3단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정 방법도 제공한다.A first step of receiving vehicle fluctuation angle information, which is a vehicle fluctuation azimuth, from a fluctuating direction detecting sensor when the vehicle is driving on a road where a magnet marker is embedded; When the magnet information is input from the magnet detection sensor, it checks the index of the magnet marker when the magnet information is input from the magnet detection sensor, determines the moving distance of the sensor center between the detection points of the magnet marker, and calculates the absolute azimuth angle of the vehicle. Determining azimuth error of the gyro sensor using the determined vehicle absolute azimuth angle; And after the second step, determining the absolute azimuth angle by subtracting an azimuth error from the vehicle absolute azimuth angle until a new magnetic marker is detected. The absolute direction of the driving vehicle using the absolute position of the magnetic marker An estimation method is also provided.
이때, 상기 제1 단계 이전에, 각종 상수의 설정 및 변수들을 초기화하는 제4단계;를 더 수행하는 것을 특징으로 한다.
In this case, before the first step, a fourth step of setting various constants and initializing the variables may be further performed.
본 발명에 따르면, 차량 특히 자동운전차량에서 차량 실시간 주행위치를 산정하기 위해 요구되는 차량 절대방위를 결정시에 방위각의 결정 오차를 차량위치측정오차에 직접 반영하여 방위측정 오차 줄이고 추가적인 고가의 상용 방위센서를 사용하지 않아 주행차량 절대방위 추정을 위한 시스템 구성 비용을 절감하는 효과가 있다.
According to the present invention, in determining a vehicle absolute direction required for calculating a vehicle real-time driving position in a vehicle, in particular, an autonomous vehicle, the determination error of the azimuth angle is directly reflected in the vehicle position measurement error, thereby reducing the orientation measurement error and additionally expensive commercial orientation sensor. Since the system is not used, the system configuration cost for estimating the absolute direction of the driving vehicle can be reduced.
도 1은 본 발명에 따른 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 도로에 설치되는 자석마커와 차량에 설치되는 자석검지센서를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정을 위한 자석검지센서의 시간에 따른 평면 이동 궤적을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정을 위한 제어 흐름도이다.1 is a block diagram of a system for estimating an absolute direction of a traveling vehicle using an absolute position of a magnetic marker according to the present invention.
2 is a diagram illustrating a magnet marker installed on a road and a magnet detection sensor installed on a vehicle of the present invention.
3 is a diagram illustrating a plane movement trajectory of a magnet detecting sensor for estimating absolute direction of a driving vehicle using an absolute position of a magnetic marker according to the present invention.
4 is a control flowchart for estimating the absolute direction of a traveling vehicle using the magnetic marker absolute position according to the present invention.
본 발명에 따른 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정시스템 및 방법을 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
With reference to the accompanying drawings, a vehicle vehicle absolute direction estimation system and method using a magnetic marker absolute position according to the present invention will be understood by the embodiments described in detail below.
도 1 내지 도 3에 의하면, 본 발명에 따른 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정시스템은 도로(1)에 매설된 자석마커(m)와 차량(100)에 장착된 자석검지센서(110)를 이용해 차량의 위치추정에 필요한 실시간 차량방위를 추정하기 위한 것이다.1 to 3, the absolute vehicle vehicle direction estimation system using the magnetic marker absolute position according to the present invention is a magnet marker (m) embedded in the road (1) and the
이때, 도로(1)에 매설된 자석마커(m)을 기반으로 한 위치 추정은 자석마커(m)를 검출한 시점에만 위치를 확인할 수 있지만 차량(100)을 제어하기 위해서는 제어에 요구되는 매 시점마다 차량(100)의 자기위치정보가 필요하다. At this time, the position estimation based on the magnet marker (m) embedded in the road (1) can confirm the position only at the time of detecting the magnetic marker (m), but in order to control the
따라서, 자석마커(m)를 이용하여 차량위치를 추정하기 위해 차량(100)의 실시간 절대 주행 방위를 알아야 한다.Therefore, in order to estimate the vehicle position using the magnet marker m, the real time absolute driving direction of the
그리고, 상기 자석마커(m)는 도로(1)에 4m 간격으로 매설한다.In addition, the magnetic marker (m) is embedded in the road (1) at intervals of 4m.
이때, 상기 자석마커(m)의 간격을 4m이하로 하면, 자석마커(m) 감지에 보다 정확성을 기할 수 있지만 비용 부담이 크고, 자석마커(m)의 간격을 4m이상으로 하면 자석마커(m) 감지의 신뢰성이 떨어지게 되므로, 필요에 따라서는 적절한 간격으로 조정하여 매설함도 가능하다.At this time, if the interval of the magnetic marker (m) is less than 4m, the accuracy of the detection of the magnetic marker (m) can be more accurate, but the cost burden is large, if the interval of the magnetic marker (m) is more than 4m, the magnetic marker (m) ) As the reliability of detection decreases, it is possible to bury it by adjusting it at appropriate intervals if necessary.
이와 같은 본 발명에 따른 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정시스템은 도로(1)에 매설된 자석마커(m)를 감지하기 위해 차량(100)에 장착되는 자석검지센서(110)와, 자석마커(m)의 검출 시점간 차량 변동 방위를 검출하는 변동방위 검출센서(120)와, 상기 자석검지센서(110)로부터 검지되는 자석정보와 변동방위 검출센서(120)로부터 검지되는 자석마커(m)의 검출 시점간 차량 변동 방위를 이용하여 차량(100)의 절대 주행 방위를 추정하는 제어기(130)로 구성된다.The absolute vehicle vehicle direction estimation system using the absolute position of the magnetic marker according to the present invention is a
상기 제어기(130)는 차량(100)의 절대 주행 방위를 추정하여 차량(100)의 절대위치를 추정하는데 이용한다. 이때 상기 차량(100)은 자동운전 차량이다.The
그리고, 상기 변동방위 검출센서(120)는 자이로스코프를 이용한다. 물론, 상기 변동방위 검출센서(120)는 자이로스코프 이외에 다양한 종류의 센서를 선택하여 사용할 수 있음은 당연하다.
The variable
이와 같은 본 발명에 따른 차량(100)의 절대 주행 방위를 추정하기 위해 도 3에 도시된 자석검지센서(110)가 시간(t)의 흐름에 따라 검출한 자석마커(m)와의 관계를 절대평면상에 표시한 평면 이동궤적으로 분석한다.In order to estimate the absolute driving direction of the
차량(100)의 절대 주행 방위 추정을 위해 먼저 차량에 장착되는 자석검지센서(110)는 시간(t0)에 자석마커(m0)를 검출하고 공간을 이동하여 시간(t1)에 또 다른 자석마커(m1)를 검출한다.In order to estimate the absolute driving direction of the
이때, 자석검지센서(110)는 시공간상에서 2개의 자석(m0, m1)을 검출하면 차량 절대 방위각(v_th)을 결정할 수 있다.In this case, the
차량 절대 방위각(v_th)을 결정을 위해서는 자석마커(m0)와 자석마커(m1)의 절대위치인 m0(x0,y0) 및 m1(x1,y1)와, 자석감지센서(110)의 자석마커 검출위치인 m0(dy0) 및 m1(dy1)와, 자석감지센서(110)의 우측 끝단에서 자석감지센서(110)의 중심까지의 거리(cr_y)와, 자석마커(m0, m1)의 검출 시점간 차량 변동 방위(y_th)와, 자석마커(m0, m1)의 검출시점 간 센서중심의 이동거리인 (MR1_x) 및 (MR1_y)를 알아야 한다.In order to determine the vehicle absolute azimuth angle (v_th), the m0 (x0, y0) and m1 (x1, y1), which are absolute positions of the magnet marker m0 and the magnet marker m1, and the magnet marker of the
이때, 상기 자석마커(m0)와 자석마커(m1)의 절대위치인 m0(x0,y0) 및 m1(x1,y1)는 도로(1)에 자석마커(m)를 매설한 후 GPS 등의 정밀측정장비를 이용하여 계측하여 데이타베이스(database)화 된다.At this time, m0 (x0, y0) and m1 (x1, y1), which are absolute positions of the magnet marker m0 and the magnet marker m1, are embedded with the magnet marker m on the
그리고, 상기 자석마커(m0,m1) 검출위치(dy0,dy1)는 자석검출센서(110)가 자석마커(m0,m1)을 지나갈 때 검출위치(dy0,dy1)에 의해 자석감지센서(110)에서 출력하는 정보이다.In addition, the magnet markers m0 and m1 are detected by the detection positions dy0 and dy1 when the
또한, 상기 자석감지센서(110)의 우측 끝단에서 자석감지센서(110)의 중심까지의 거리(cr_y)는 자석감지센서(110)의 검지 길이와 설치 위치에 의해 결정된다.In addition, the distance (cr_y) from the right end of the
그리고, 상기 자석마커(m0,m1)의 검출 시점간 차량 변동 방위(y_th)는 자이로스코프 등의 센서를 이용해 자석(m0)의 검출 시점(t0)을 기준으로 자석(m1)을 검출한 시점(t1)까지의 변동각을 측정할 수 있다.The vehicle variation direction y_th between the detection points of the magnet markers m0 and m1 is determined by detecting a magnet m1 based on the detection time t0 of the magnet m0 using a sensor such as a gyroscope ( The angle of change up to t1) can be measured.
그리고, 자석마커(m0,m1)의 검출시점 간 센서중심의 이동거리(MR1_x 및 MR1_y)는 차량 Kinematic 모델을 이용하여 자석마커(m0,m1)의 두 검출 시점(t0, t1) 간의 누적계산을 함으로 구할 수 있다.
In addition, the moving distances MR1_x and MR1_y of the sensor center between the detection points of the magnet markers m0 and m1 are accumulated between two detection points t0 and t1 of the magnet markers m0 and m1 using a vehicle kinematic model. You can get it by
이상의 차량 절대 방위각(v_th)을 결정하기 위한 다수의 정보를 이용해 다음과 같은 식(1) 내지 식(15)를 수행한다.The following equations (1) to (15) are performed using a plurality of pieces of information for determining the vehicle absolute azimuth angle v_th.
dc=sqrt(MR1_x^2+MR1_y^2); (1)dc = sqrt (MR1_x ^ 2 + MR1_y ^ 2); (One)
th1=atan(MR1_y/MR1_x); (2)th1 = atan (MR1_y / MR1_x); (2)
th4=y_th-th1; (3)th4 = y_th-th1; (3)
MR2_x=dc*cos(th4); (4)MR2_x = dc * cos (th4); (4)
MR2_y=dc*sin(th4); (5)MR2_y = dc * sin (th4); (5)
cm_y=cr_y-dy0; (6)cm_y = cr_y-dy0; (6)
cmy_y=cm_y*cos(y_th); (7)cmy_y = cm_y * cos (y_th); (7)
hm0_y=cr_y-(MR2_y+cmy_y); (8)hm0_y = cr_y- (MR2_y + cmy_y); (8)
A_y=hm0_y-dy1; (9)A_y = hm0_y-dy1; (9)
cmy_x=cm_y*sin(y_th); (10)cmy_x = cm_y * sin (y_th); 10
A_x=MR2_x+cmy_x; (11)A_x = MR2_x + cmy_x; (11)
Lm01=sqrt((x1-x0)^2+(y1-y0)^2); (12)Lm01 = sqrt ((x1-x0) ^ 2 + (y1-y0) ^ 2); (12)
o_th=asin(A_y/Lm01)=atan2(A_y,A_x); (13)o_th = asin (A_y / Lm01) = atan2 (A_y, A_x); (13)
m_th=atan2[(y1-y0),(x1-x0)]; (14)m_th = atan2 [(y1-y0), (x1-x0)]; (14)
v_th=m_th-o_th; (15)
v_th = m_th-o_th; (15)
좀 더 상세하게 설명하면, 상기 식(1) 내지 식(12)을 통해 연산된 값을 식(13)에 대입하여 수직방위(o_th)를 구하고, 식(14)를 이용해 자석(m0, m1)이 이루는 방위(m_th)를 구한다.In more detail, the vertical direction (o_th) is obtained by substituting the value calculated through Equation (1) to Equation (12) into Equation (13), and using Equation (14), magnets m0 and m1. This direction (m_th) is obtained.
그리고, 상기 식(14)를 통해 구해진 자석(m0, m1)이 이루는 방위(m_th)에서 식(13)을 통해 구해진 수직방위(o_th)를 식(15)에 대입함으로써 차량(100)의 절대방위각(v_th)을 계산한다.Then, the absolute azimuth angle of the
상기 차량 절대방위각(v_th)이 결정되면 이를 이용해서 자이로센서의 방위각 오차(d_th)를 결정할 수 있고, 이후 다시 새로운 자석마커를 검지할 때까지 절대방위각은 차량 절대방위각(v_th)에서 방위각 오차(d_th)를 차감하여 결정한다.
When the vehicle absolute azimuth angle v_th is determined, the azimuth error d_th of the gyro sensor may be determined using the vehicle azimuth angle. The absolute azimuth angle is then the azimuth error d_th from the vehicle absolute azimuth angle v_th until a new magnetic marker is detected again. Determine by subtracting).
이하, 도 1 내지 도 4를 참고로 본 발명에 따른 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정 과정을 설명한다.Hereinafter, a process of estimating an absolute direction of a driving vehicle using an absolute position of a magnet marker according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
차량(100)의 위치 추정을 위한 차량 절대방위각을 추정하기 위해 자석마커(m)가 매설된 도로(1) 위를 차량(100)이 주행하는 경우 차량(100)의 제어기(130)는 자석검지센서(110)로부터 자석정보를 입력받고 변동방위 검출센서(120)로부터 자석마커(m)의 검출 시점간 차량 변동 방위정보를 입력받아 절대 주행 방위각을 추정한다.In order to estimate the absolute vehicle azimuth for estimating the position of the
즉, 상기 제어기(130)는 자석감지센서(110)의 우측 끝단에서 자석감지센서(110)의 중심까지의 거리(cr_y)와, 자석마커(m0)와 자석마커(m1)의 절대위치인 m0(x0,y0) 및 m1(x1,y1)는 도로(1)에 자석마커(m)를 매설한 후 GPS 등의 정밀측정장비를 이용하여 계측하여 데이타베이스(database)화하는 등의 각종 상수의 설정 및 변수들을 초기화한다.(S100)That is, the
상기 단계(S100)를 수행한 후, 상기 제어기(130)는 변동방위 검출센서(120)로부터 차량 변동 방위인 차량 변동각 정보를 입력받는다.(S110)After performing step S100, the
그리고, 자석검지센서(110)로부터 자석정보가 입력되는지를 감시한다.(S120) Then, it is monitored whether magnet information is input from the
상기 단계(S120)를 통해 자석검지센서(110)로부터 자석정보가 입력되면 자석마커의 인덱스를 확인하고, 자석마커(m)의 검출시점 간 센서중심의 이동거리인 (MR1_x) 및 (MR1_y)를 확정하고 차량 절대방위각(v_th)을 식(1) 내지 식(15)를 수행함으로써 연산하며, 결정된 상기 차량 절대방위각(v_th)을 이용해 자이로센서의 방위각 오차(d_th)를 결정한다.(S130)When the magnet information is input from the
상기 단계(S130)를 통해 다시 새로운 자석마커(m)를 검지할 때까지 절대방위각은 차량 절대방위각(v_th)에서 방위각 오차(d_th)를 차감하여 절대방위각을 결정한다.(S140)
The absolute azimuth angle is determined by subtracting the azimuth error d_th from the vehicle absolute azimuth angle v_th until the new magnetic marker m is detected again through the step S130.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and the scope of the present invention extends to the scope of the present invention to be substantially equivalent to the embodiment of the present invention. Various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.
1: 도로 m, m0, m1: 자석마커
100: 차량 110: 자석검지센서
120: 변동방위 검출센서 130: 제어기1: road m, m0, m1: magnetic marker
100: vehicle 110: magnetic detection sensor
120: variable direction detection sensor 130: controller
Claims (7)
상기 자석마커의 검출 시점간 차량 변동 방위를 검출하는 변동방위 검출센서와;
상기 자석검지센서로부터 검지되는 자석정보와 변동방위 검출센서로부터 검지되는 자석마커의 검출 시점간 차량 변동 방위를 이용하여 차량의 절대 주행 방위를 추정하는 제어기;로 구성되되,
상기 제어기는,
자석마커(m0)와 자석마커(m1)의 절대위치인 m0(x0,y0) 및 m1(x1,y1)와, 자석감지센서의 자석마커 검출위치인 m0(dy0) 및 m1(dy1)와, 자석감지센서의 우측 끝단에서 자석감지센서의 중심까지의 거리(cr_y)와, 자석마커의 검출 시점간 차량 변동 방위(y_th)와, 자석마커의 검출시점 간 센서중심의 이동거리인 (MR1_x) 및 (MR1_y)를 이용해,
dc=sqrt(MR1_x^2+MR1_y^2);
th1=atan(MR1_y/MR1_x);
th4=y_th-th1;
MR2_x=dc*cos(th4);
MR2_y=dc*sin(th4);
cm_y=cr_y-dy0;
cmy_y=cm_y*cos(y_th);
hm0_y=cr_y-(MR2_y+cmy_y);
A_y=hm0_y-dy1;
cmy_x=cm_y*sin(y_th);
A_x=MR2_x+cmy_x;
Lm01=sqrt((x1-x0)^2+(y1-y0)^2);를 수행하여 얻어진 값을,
o_th=asin(A_y/Lm01)=atan2(A_y,A_x);
m_th=atan2[(y1-y0),(x1-x0)];에 대입하여 수직방위(o_th) 및 자석(m0, m1)이 이루는 방위(m_th)를 구한 다음,
v_th=m_th-o_th;에 대입하여 차량의 절대방위각(v_th)을 계산하는 것을 특징으로 하는 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정 시스템.
A magnetic detection sensor mounted to the vehicle to detect a plurality of magnetic markers embedded in the road;
A variable bearing detection sensor for detecting a vehicle change bearing between detection time points of the magnet markers;
And a controller for estimating the absolute driving azimuth of the vehicle by using the vehicle azimuth bearing between the magnet information detected by the magnet detecting sensor and the detection time of the magnet marker detected by the variable bearing detection sensor.
The controller,
M0 (x0, y0) and m1 (x1, y1), which are absolute positions of the magnet marker m0 and magnet marker m1, and m0 (dy0) and m1 (dy1), which are the magnetic marker detection positions of the magnet sensor, The distance from the right end of the magnet sensor to the center of the magnet sensor (cr_y), the vehicle fluctuation azimuth (y_th) between the detection time of the magnetic marker, the movement distance of the sensor center between the detection time of the magnetic marker (MR1_x) and Using (MR1_y),
dc = sqrt (MR1_x ^ 2 + MR1_y ^ 2);
th1 = atan (MR1_y / MR1_x);
th4 = y_th-th1;
MR2_x = dc * cos (th4);
MR2_y = dc * sin (th4);
cm_y = cr_y-dy0;
cmy_y = cm_y * cos (y_th);
hm0_y = cr_y- (MR2_y + cmy_y);
A_y = hm0_y-dy1;
cmy_x = cm_y * sin (y_th);
A_x = MR2_x + cmy_x;
Lm01 = sqrt ((x1-x0) ^ 2 + (y1-y0) ^ 2);
o_th = asin (A_y / Lm01) = atan2 (A_y, A_x);
Substituting m_th = atan2 [(y1-y0), (x1-x0)]; to find the azimuth (m_th) between the vertical orientation (o_th) and the magnets (m0, m1),
The absolute vehicle bearing direction estimation system using the magnetic marker absolute position, characterized in that to calculate the absolute bearing angle (v_th) of the vehicle by substituting v_th = m_th-o_th ;.
상기 변동방위 검출센서는 자이로스코프인 것을 특징으로 하는 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정 시스템.
The method of claim 1,
The absolute direction estimation system for a vehicle using the magnetic marker absolute position, characterized in that the variable position detection sensor is a gyroscope.
상기 자석마커는 도로에 4m 간격으로 매설되는 것을 특징으로 하는 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정 시스템.
The method of claim 1,
The magnetic marker is a vehicle vehicle absolute direction estimation system using the absolute position of the magnetic marker, characterized in that embedded in the road at intervals of 4m.
상기 제어기는 상기 차량 절대방위각(v_th)을 이용해 자이로센서의 방위각 오차(d_th)를 결정하고, 새로운 자석마커를 검지할 때까지 절대방위각은 상기 차량 절대방위각(v_th)에서 방위각 오차(d_th)를 차감한 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정 시스템.
The method of claim 1,
The controller determines the azimuth error d_th of the gyro sensor using the vehicle absolute azimuth angle v_th, and the absolute azimuth angle subtracts the azimuth error d_th from the vehicle absolute azimuth angle v_th until a new magnetic marker is detected. Travel vehicle absolute direction estimation system using the absolute position of the magnetic marker, characterized in that determined as one.
자석검지센서로부터 자석정보가 입력되는지를 감시하는 감시 단계와;
자석검지센서로부터 자석정보가 입력되면 자석마커의 인덱스를 확인하고, 자석마커의 검출시점 간 센서중심의 이동거리를 확정하고 차량 절대방위각을 연산하는 절대 방위각 연산 단계와;
결정된 차량 절대방위각을 이용해 자이로센서의 방위각 오차를 결정하는 방위각 오차 결정 단계 및
방위각 오차 결정 후, 새로운 자석마커를 검지할 때까지 상기 차량 절대방위각에서 방위각 오차를 차감하여 절대방위각을 결정하는 절대방위각 결정단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정 방법.
A change angle information input step of receiving vehicle change angle information, which is a vehicle change bearing, from a change direction detection sensor when the vehicle travels on a road on which the magnetic marker is embedded;
A monitoring step of monitoring whether magnetic information is input from a magnet detecting sensor;
An absolute azimuth calculation step of checking an index of the magnet marker when the magnet information is input from the magnet detection sensor, determining a moving distance of the sensor center between detection points of the magnet marker, and calculating the absolute vehicle azimuth angle;
Azimuth error determination step of determining azimuth error of the gyro sensor using the determined vehicle absolute azimuth angle, and
After determining the azimuth error, the absolute azimuth angle determining step of determining the absolute azimuth angle by subtracting the azimuth error from the vehicle absolute azimuth angle until a new magnetic marker is detected, the absolute direction of the driving vehicle using the absolute position of the magnetic marker Estimation method.
상기 변동각 정보 입력 단계 이전에, 자석감지센서의 우측 끝단에서 자석감지센서의 중심까지의 거리와, 자석마커의 절대위치를 포함하는 상수의 설정 및 변수들을 초기화하는 초기화 단계;를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 자석마커 절대위치를 이용한 주행차량 절대방위 추정 방법.The method of claim 6,
Prior to the step of inputting the variable angle information, an initialization step of initializing the constants and the setting of the constants including the distance from the right end of the magnet sensor to the center of the magnet sensor and the absolute position of the magnet marker; A method for estimating absolute direction of a vehicle using magnetic marker absolute position.
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EP3725946A4 (en) * | 2017-12-12 | 2021-07-07 | Aichi Steel Corporation | Construction apparatus |
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KR20100036882A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | 한국철도기술연구원 | System and its method for cruise line control of automatic driving vehicles |
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