KR101311998B1

KR101311998B1 - 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템

Info

Publication number: KR101311998B1
Application number: KR1020100113382A
Authority: KR
Inventors: 유윤식; 김진덕; 문혜영; 윤상두
Original assignee: 동의대학교 산학협력단
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2013-09-27
Also published as: KR20120051980A

Abstract

본 발명은 차량 측위 시스템에서 GPS 데이터뿐만 아니라 차량 동작 정보 및 영상 정보,센서 정보를 종합적으로 활용하여 현재의 차량 위치에 대한 정보를 정확하게 운전자에게 제공할 수 있도록 한 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템에 관한 것으로, 차량 측위에 사용되는 데이터들을 수집하는 데이터 수집 수단들;상기 데이터 수집 수단들로부터 입력되는 데이터들을 받아 처리하여 측위 모듈로 전달하는 멀티 프레임워크 블록;상기 멀티 프레임워크 블록을 통하여 전달된 데이터를 각각 처리하여 차량 측위 적용 정보를 출력하는 측위 모듈;상기 측위 모듈에 의해 처리된 차량 측위 적용 정보를 차량 측위에 적용하기 위한 우선 순위를 결정하는 우선 순위 모듈;상기 우선 순위를 기준으로 차량 측위 적용 정보를 활용하여 맵에 차량 위치를 매칭하여 화면에 표시되도록 하는 맵 매칭 모듈;을 포함한다.

Description

다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템{Vehicle Hybrid Positioning System Using Multiple data}

본 발명은 차량 측위 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 GPS 데이터뿐만 아니라 차량 동작 정보 및 영상 정보,센서 정보를 종합적으로 활용하여 현재의 차량 위치에 대한 정보를 정확하게 운전자에게 제공할 수 있도록 한 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템에 관한 것이다.

최근 이동통신 기술이 발달함에 따라 사용자의 위치를 파악하여 새로운 서비스를 제공하기 위한 위치결정 기술이 개발되고 있다.

일반적으로 위치정보를 활용한 서비스 분야를 위치기반서비스(LBS: Location based Service)라 부르며, 이는 텔레메틱스(Telematics)의 한 분야로서 차량의 위치추적 또는 항법 기술이 이에 포함된다.

종래 기술의 위치 정보 획득 방법으로는, 위성측위시스템(GPS: Global Positioning System)만을 이용한 전통적인 방법, 이동 통신단말기만을 이용한 방법, GPS와 관성항법장치(INS)를 결합한 방법, GPS와 이동통신단말기를 결합한 방법, GPS/이통통신단말기/INS를 결합한 방법 등이 주로 개발되고 있다.

GPS를 이용한 전통적인 방법은 GPS음영지역(예를 들면, 빌딩숲, 높은 가로수, 터널, 실내 등)에서의 GPS신호의 단절에 의해 측위가 불가능할 수 있으며, 이동통신망을 이용한 방법은 근원문제(Near-far problem), 가청성(Hearability), 다중경로(Multipath), 나쁜 정도(精度)열화(DOP: Dilution of Precision), 중계기 문제(Repeater problem) 등으로 인해 정확도 및 신뢰도가 떨어진다는 문제점이 있었다.

한편. 차량항법장치로 많이 사용되고 있는 GPS/INS 결합 방법은 GPS신호의 단절 및 INS의 시간에 따른 오차누적 문제로 장시간 동안 GPS신호를 받지 못하면 위치 오차가 발산하는 문제점이 있었고, GPS와 이동통신단말기의 결합 방법은 이동통신단말기의 특성상 짧은 순간의 위치정보만 서비스가 가능하며 역시 GPS신호의 단절시 이동통신단말기만으로 측위를 수행해야 하므로 부정확한 위치 획득과 많은 비용이 소모되는 문제점이 있었다.

이를 보완하기 위하여 여러 가지 방법이 제안되고 있다. 자이로, 속도, 지자기 등의 센서를 활용하여 차량의 방향 및 추후 위치를 예측하는 시스템이 있고 영상 데이터를 통해 주변 사물을 인지하여 차량의 위치를 판단하는 시스템도 많은 연구가 진행 중이다.

이와 같은 종래 기술의 차량 측위 시스템에서 네비게이션을 통한 안내의 경우 GPS의 정보를 너무 맹신하는 경향이 있는데, GPS 음영지역에 대한 대처 방법의 경우에도 소프트웨어적인 회피 기법 또는 예측 기법을 적용하는 경우가 대부분이다.

따라서, 이로 인하여 운전자들은 종종 목적지에 이탈 된 경로로 주행을 하여 예기치 못한 비용의 증가 문제가 발생한다.

본 발명은 종래 기술의 차량 측위 시스템의 문제를 해결하기 위한 것으로, GPS 데이터뿐만 아니라 차량 동작 정보 및 영상 정보,센서 정보를 종합적으로 활용하여 현재의 차량 위치에 대한 정보를 정확하게 운전자에게 제공할 수 있도록 한 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 이동하는 차량의 정확한 위치 정보를 GPS 음영지역에서도 운전자에게 효과적으로 알려 의도하지 않게 발생되는 운행비용을 최소화할 수 있도록 한 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 차량 네트워크의 데이터(속도)와 지자기,가속도 센서를 활용하여 지도상에 현재 위치 정보를 정확하게 표현할 수 있도록 한 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 센서 및 차량의 운행 정보를 이용하는 경우에서 위치를 판단 하기 힘든 구간의 정보를 영상 데이터를 통해 처리하여 현재의 위치에 대한 정보를 정확하게 운전자에게 제공할 수 있도록 한 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템은 차량 측위에 사용되는 데이터들을 수집하는 데이터 수집 수단들;상기 데이터 수집 수단들로부터 입력되는 데이터들을 받아 처리하여 측위 모듈로 전달하는 멀티 프레임워크 블록;상기 멀티 프레임워크 블록을 통하여 전달된 데이터를 각각 처리하여 차량 측위 적용 정보를 출력하는 측위 모듈;상기 측위 모듈에 의해 처리된 차량 측위 적용 정보를 차량 측위에 적용하기 위한 우선 순위를 결정하는 우선 순위 모듈;상기 우선 순위를 기준으로 차량 측위 적용 정보를 활용하여 맵에 차량 위치를 매칭하여 화면에 표시되도록 하는 맵 매칭 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 데이터 수집 수단들은,GPS 장치와, 차량 내부의 CAN(Controller Area Network) 네트워크와, DSRC(Dedicated Short Range Communication) 통신 장치와, 지자기,자이로 센서 유닛과, MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 측위 모듈은,GPS 장치에서 입력되는 위도-경도 좌표 정보를 처리하는 GPS 모듈과,차량 내부의 CAN(Controller Area Network) 네트워크에서 입력되는 속도 정보와 지자기,자이로 센서 유닛에서 입력되는 동서남북 방위 정보 및 상하좌우 방향 정보를 처리하는 CAN/센서 추정 모듈과,DSRC 통신 장치에서 입력되는 외곽지역 도로 DSRC 통신을 통한 RSE(Road Side Equipment) 장치의 위치 정보를 처리하는 DSRC 모듈과,MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크를 통한 카메라 영상 정보를 처리하는 영상 매칭 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 멀티 프레임워크 블록은 MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크를 통한 카메라 영상 정보가 영상 DB에 저장되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, GPS 데이터뿐만 아니라 차량 동작 정보 및 영상 정보,센서 정보를 종합적으로 활용하여 현재의 차량 위치에 대한 정보를 정확하게 운전자에게 제공할 수 있다.

둘째, 차량 측위의 정확도를 높여 운전자의 효과적인 운전을 보장하여 차량 운행에 따른 비용을 최소화할 수 있다.

셋째, 차량 네트워크의 데이터(속도)와 지자기,가속도 센서를 활용하여 지도상에 현재 위치 정보를 정확하게 표현할 수 있다.

넷째, 센서 및 차량의 운행 정보를 이용하는 경우에서 위치를 판단 하기 힘든 구간의 정보를 영상 데이터를 통해 처리하여 현재의 위치에 대한 정보를 정확하게 운전자에게 제공할 수 있다.

다섯째, 차량의 동작 정보를 통한 시스템이기 때문에 세밀한 위치까지 안내 가능하다.

여섯째, 영상 정보 및 센서 정보에 활용되는 디바이스의 경우 높은 스펙이 아닌 낮은 스펙에서도 가능하므로 적용성이 높고, 비용 측면에서 유리하다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템의 상세 구성도
도 3은 본 발명에 적용되는 MOST 네트워크 링 구성도
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템에 사용되는 영상 정보 사진

이하, 본 발명에 따른 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템의 상세 구성도이다.

본 발명은 GPS 데이터뿐만 아니라 차량 동작 정보 및 영상 정보,센서 정보를 종합적으로 활용하여 현재의 차량 위치에 대한 정보를 정확하게 운전자에게 제공할 수 있도록 한 것이다.

본 발명에 따른 차량용 복합 측위 시스템에서 사용되는 데이터는, GPS 장치의 위도-경도 좌표 정보, 자동차 내부 CAN 네트워크의 속도 정보, 지자기 센서의 동서남북 방위 정보, 자이로 센서의 상하좌우 방향 정보, 외곽지역 도로 DSRC 통신을 통한 RSE(Road Side Equipment) 장치의 위치 정보, 자동차 내부 MOST 네트워크를 통한 카메라 영상 정보를 포함한다.

이와 같은 본 발명은 센서 및 차량의 운행 정보로도 위치를 판단 하기 힘든 구간 즉, 연결 되지 않는 평행한 갈림길 또는 한참 동안 똑같은 직선 주행을 하다가 끝부분에 서로 다른 방향으로 진입하는 도로 구조의 정보를 영상 데이터를 통해 처리하여 현재의 위치에 대한 정보를 정확하게 운전자에게 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템의 구성은 도 1에서와 같다.

도 1에서와 같이 차량 위치 측위를 위하여 데이터를 입력하는 수단은 GPS 장치(100), 차량 내부의 CAN(Controller Area Network) 네트워크(200), DSRC(Dedicated Short Range Communication) 통신 장치(400),지자기 및 자이로 등의 센서 유닛(500), MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크(300)를 포함한다.

이와 같이 각기 다른 통신방식과 데이터형식을 사용하는 입력 데이터들은 차량 통합 게이트웨이 역할을 하는 다중 데이터를 활용한 차량 위치측정 장치로 연결되고, 각 통신모듈 기능을 포함하는 멀티 프레임워크 블록(Framework For Multi-Vehicle Networks)를 거쳐 측위 모듈에서 위치정보를 추출한다.

추출된 위치정보는 맵(Map)과 매칭(Matching) 되어 다중 데이터를 활용한 차량 위치측정 장치 화면에 차량의 현재위치를 표시한다.

본 발명에 따른 차량용 복합 측위 시스템에 입력되는 다중 데이터는 다음과 같다.

먼저, GPS 장치(100)에서 입력되는 위도-경도 좌표 정보, 차량 내부의 CAN(Controller Area Network) 네트워크(200)에서 입력되는 속도 정보, 지자기 및 자이로 등의 센서 유닛(500)에서 입력되는 동서남북 방위 정보 및 상하좌우 방향 정보, DSRC(Dedicated Short Range Communication) 통신 장치(400)에서 입력되는 외곽지역 도로 DSRC 통신을 통한 RSE(Road Side Equipment) 장치의 위치 정보, MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크(300)를 통한 카메라 영상 정보를 포함한다.

이와 같은 다중 데이터를 처리하여 차량 측위를 하기 위한 본 발명에 따른 차량용 복합 측위 시스템의 구체적인 구성은 다음과 같다.

도 2에서와 같이, 차량 측위에 사용되는 데이터들을 수집하는 데이터 수집 수단들(20)과, 데이터 수집 수단들(20)에서 입력되는 데이터들을 받아 처리하여 영상 DB(22) 및 측위 모듈(23)로 전달하는 멀티 프레임워크 블록(21)과, 멀티 프레임워크 블록(21)을 통하여 전달된 데이터를 각각 처리하는 GPS 모듈(23a),CAN/센서 추정 모듈(23b),DSRC 모듈(23c),영상 매칭 모듈(23d)을 포함하는 측위 모듈(23)과, 상기 측위 모듈(23)에 의해 처리된 차량 측위 적용 정보를 차량 측위에 적용하기 위한 우선 순위를 결정하는 우선 순위 모듈(24)과, 우선 순위 모듈(24)에 의해 정해진 우선 순위를 기준으로 차량 측위 적용 정보를 활용하여 맵 DB(25)에서 제공되는 맵에 차량 위치를 매칭하여 차량 위치 측정 시스템의 화면에 표시되도록 하는 맵 매칭 모듈(26)을 포함한다.

여기서, 측위 모듈(23)의 GPS 모듈(23a)은 GPS 장치(100)에서 입력되는 위도-경도 좌표 정보를 처리하고, CAN/센서 추정 모듈(23b)은 차량 내부의 CAN(Controller Area Network) 네트워크(200)에서 입력되는 속도 정보, 지자기 및 자이로 등의 센서 유닛(500)에서 입력되는 동서남북 방위 정보 및 상하좌우 방향 정보를 처리하고, DSRC 모듈(23c)은 DSRC(Dedicated Short Range Communication) 통신 장치(400)에서 입력되는 외곽지역 도로 DSRC 통신을 통한 RSE(Road Side Equipment) 장치의 위치 정보를 처리하고, 영상 매칭 모듈(23d)은 MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크(300)를 통한 카메라 영상 정보를 처리한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량용 복합 측위 시스템의 데이터 처리 및 차량 측위 과정을 다음과 같다.

차량의 각 장치로부터 수신되는 입력 데이터는 멀티 프레임워크 블록(21)을 통해 각각의 처리모듈로 전달된다.

측위 모듈(23)의 각 모듈들은 데이터를 처리하여, 위치정보를 우선순위 모듈(24)로 전달한다. 우선순위 모듈(24)은 GPS, CAN, DSRC, MOST의 측위 우선순위 결정한다.

측위 우선 순위가 결정되면 맵 매칭 모듈(26)은 맵에 차량 위치를 매칭하여 다중 데이타를 활용한 차량 위치측정 장치의 화면에 표시한다. 또한 CAN/센서 추정 모듈(23b)에서 요청하는 MAP DB 정보를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 차량용 복합 측위 시스템의 DSRC 모듈(23c)에 관하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 차량 측위 시스템에 적용되는 DSRC(Dedicated Short Range Communications)는 차량의 측위 기술과 양방향 통신이 가능한 시스템을 이용하여 다양한 정보 및 서비스를 제공하는 텔레매틱스(Telematics: Telecommunication + Information)분야의 하나인 지능형 교통 시스템(ITS:Intelligent transport systems)에 서비스를 제공하기 위해 개발된 것이다.

DSRC(Dedicated Short Range Communication: 단거리 전용 통신)는 도로변 기지국(RSE:Road Side Equipment)과 차량의 단말장치(OBE:On-board Equipment)로 통신한다.

DSRC는 톨게이트와 같은 도로변 기지국(RSE)과 차량에 탑재한 단말장치(OBE)간에 수~수십m의 거리에서 5.8Ghz 대역을 사용하여 수백 kbps이상의 데이터를 송수신한다. 그리고 무선 AP가 거의 설치되지 않은 외곽 지역에 설치나 고속도로 진입로 또는 특정 분기점에 주로 설치된다.

현재는 우리나라의 DSRC 통신은 하이패스(High-pass)와 같은 톨게이트에 차량의 도로요금 자동 징수에 활용되고 있다.

DSRC는 도로변 기지국(RSE) 장치의 위치 정보를 제공하고, ITS의 일환으로 차량에 각종 정보를 제공하기 위한 통신수신단으로 사용 가능하다. 그리고 도로변 기지국(RSE)의 위치정보를 차량 단말장치(OBE)에서 DSRC로 수신하고, DSRC 데이터에서 도로변 기지국(RSE) 위치정보를 추출한다.

그리고 이와 같은 본 발명에 따른 차량용 복합 측위 시스템의 영상 매칭 모듈(23d)에 관하여 설명하면 다음과 같다.

측위시스템에 적용가능한 MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크는 차량 내에 멀티미디어 서비스 환경을 제공하기 위한 것이다.

MOST 네트워크는 일반적으로 도 3에서와 같이 링 토폴로지(Ring Topology) 형태를 갖고 최대 64개(1 Timing Master + 63 Slaves)의 MOST 장치로 구성될 수 있다.

MOST 네트워크는 스트리밍 데이터 전송과 패킷 데이터 전송을 위해 높은 대역폭 사용하고, DVD, 증폭기(Amplifier), 카메라(Camera) 등의 각종 장치의 연결을 통해 네트워크를 구성한다.

영상 매칭 모듈(23d)은 카메라 영상 정보 패턴 매칭을 이용하여 위치정보를 추출하는 것이 가능하다.

차량 내 MOST 네트워크를 구성하는 카메라로부터 수신되는 영상정보는 도 4a와 도 4b에서와 같다.

영상 매칭 모듈(23d)은 이와 같은 영상 데이터와 DSRC를 통해 수신 받은 영상 DB 정보와 영상매칭을 통해 위치정보를 추출한다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템은 GPS 데이터뿐만 아니라 차량 동작 정보 및 영상 정보,센서 정보를 종합적으로 활용하여 현재의 차량 위치에 대한 정보를 정확하게 운전자에게 제공할 수 있도록 한 것이다.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

20. 데이터 수집 수단 21. 멀티 프레임워크 블록
22. 영상 DB 23. 측위 모듈
24. 우선순위 모듈 25. 맵 DB
26. 맵 매칭 모듈

Claims

차량 측위에 사용되는 데이터들을 수집하는 GPS 장치와, 차량 내부의 CAN(Controller Area Network) 네트워크와, DSRC(Dedicated Short Range Communication) 통신 장치와, 지자기,자이로 센서 유닛과, MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크를 포함하는 각각 다른 통신 방식의 데이터 수집 수단들;
상기 데이터 수집 수단들과의 통신을 위한 통신모듈 기능을 포함하고, 상기 데이터 수집 수단들로부터 입력되는 각각 다른 데이터 형식의 데이터들을 받아 처리하여 측위 모듈로 전달하고, MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크를 통한 카메라 영상 정보를 처리하는 멀티 프레임워크 블록;
상기 멀티 프레임워크 블록을 통하여 전달된 데이터를 각각 처리하여 차량 측위 적용 정보를 출력하는 측위 모듈;
상기 측위 모듈에 의해 처리된 차량 측위 적용 정보를 차량 측위에 적용하기 위한 우선 순위를 결정하는 우선 순위 모듈;
상기 우선 순위를 기준으로 차량 측위 적용 정보를 활용하여 맵에 차량 위치를 매칭하여 화면에 표시되도록 하는 맵 매칭 모듈;을 포함하고,
상기 활용되는 차량 측위 적용 정보의 하나는 상기 MOST 네트워크를 통한 카메라 영상 정보와 DSRC(Dedicated Short Range Communication)를 통해 수신받은 영상 DB 정보와의 영상 매칭을 통해 추출한 위치 정보인 것을 특징으로 하는 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 측위 모듈은,
GPS 장치에서 입력되는 위도-경도 좌표 정보를 처리하는 GPS 모듈과,
차량 내부의 CAN(Controller Area Network) 네트워크에서 입력되는 속도 정보와 지자기,자이로 센서 유닛에서 입력되는 동서남북 방위 정보 및 상하좌우 방향 정보를 처리하는 CAN/센서 추정 모듈과,
DSRC 통신 장치에서 입력되는 외곽지역 도로 DSRC 통신을 통한 RSE(Road Side Equipment) 장치의 위치 정보를 처리하는 DSRC 모듈과,
MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크를 통한 카메라 영상 정보를 처리하는 영상 매칭 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 멀티 프레임워크 블록은 MOST(Media Oriented Systems Transport) 네트워크를 통한 카메라 영상 정보가 영상 DB에 저장되도록 하는 것을 특징으로 하는 다중 데이터를 이용한 차량용 복합 측위 시스템.