KR101755944B1 - Gps, uwb 및 v2x를 접목하여 차량의 위치를 결정하는 자율 주행 방법 및 시스템 - Google Patents

Gps, uwb 및 v2x를 접목하여 차량의 위치를 결정하는 자율 주행 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

GPS, UWB 및 V2X를 접목한 자율 주행 방법 및 시스템이 제시된다. GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 방법은, GPS 정보에 기초하여 주행 중인 이동 단말의 현재 위치를 결정하는 단계, 상기 이동 단말이 UWB 측위 구간에 진입함에 따라, 도로 주변에 배치된 기지국에서 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보를 V2I통신을 통해 수신하는 단계, 및 상기 GPS 정보에 기초한 이동 단말의 현재 위치를 상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보에 기초하여 V2V 통신 및 정밀 지도의 정보를 활용하여 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

GPS, UWB 및 V2X를 접목하여 차량의 위치를 결정하는 자율 주행 방법 및 시스템{AUTONOMOUS DRIVING METHOD AND SYSTEM FOR DETERMING POSITION OF CAR GRAFT ON GPS, UWB AND V2X}
아래의 실시예들은 GPS, UWB 및 V2X를 접목하여 차량의 위치를 결정하는 자율 주행 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, GPS 정보의 수신이 어려운 지하 주차장, 터널 등의 음영 지역, 도심 교차로와 같은 도로 상의 일부 구간 또는 주차장에서 UWB 및 V2I 통신을 이용하여 차량의 위치를 결정하고 V2V 통신과 정밀 지도의 정보를 통해 이웃 차량의 위치를 결정하는 자율 주행을 제공하는 기술에 관한 것이다.
자율 주행(Autonomous Driving)은 스마트 카 구현을 위한 핵심 기술로서, 운전자가 브레이크, 핸드, 가속 페달 등을 제어하지 않아도 도로의 상황을 파악하여 자동으로 주행하는 자동차 기술이다.
자율 주행을 위해서는 자차의 정확한 위치를 파악하는 것이 매우 중요하다. 현재는, GPS 정보에 기초하여 자차의 위치를 측위하고 있다.
그러나, GPS 기반 측위 기술은 측이 정밀도가 평균 오차 2 내지 5m를 가지므로, 자율 주행에서 요구하는 최소 측위 오차 범위인 약 30cm 이내에 도달하지 못하고 있는 실정이다.
GPS 측위보다 작은 오차 범위를 가지며 실내 측위에 이용되는 와이파이(WiFi) 및 블루투스(Bluetooth) 기술의 경우, 전력 소모 및 측위 오차가 크며, 전파의 간섭, 액세스 포인트(Access Point: AP)의 높은 밀도성 요구로 인해 먼 거리를 이동하는 차량의 위치를 측위하기 위해서는 액세스 포인트를 좁게 설치해야 하는 등의 어려움이 존재한다. 예를 들어, 와이파이 기술의 경우, 오차 범위가 3 내지 5m이며, 2.4GHz 주파수 대역을 와이파이, 블루투스, 지그비(Zigbee) 등 다양한 통신방식이 공유함에 따라, 서로 다른 통신으로 인한 전파 간섭이 증가한다.
그리고, GPS 측위 기술의 경우, GPS 정보가 터널, 지하 주차장 등의 음영 지역에서는 수신되지 않는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해소하기 위해 DGPS(Differential GPS), LiDAR, RADAR, Stereo Camera 등의 센서를 이용하여 GPS 오차를 보정하는 기술이 존재하나, LiDAR와 RADAR의 경우 센서의 오동작 및 의도적 공격에 대한 대처 능력이 부족하고, Stereo Camera의 경우 기상 환경의 영향이 크고, Blind spot에 대한 대응이 불가능하다. 또한 DGPS 및 LiDAR 센서의 경우, 센서 가격만 차량 가격 이상으로 매우 고가이므로 자율 주행을 위한 차량에 적용하는데 어려움이 존재한다.
한국등록특허 10-1231534호는 GPS 측위 오차를 감소시키기 위해 DGPS를 이용하여 차량의 위치를 측위하는 기술을 기재하고 있다.
실시예들은 GPS, UWB 및 V2X 통신을 접목하여 이동 단말인 차량이 UWB 측위 구간에 진입하면, 진입 이전에 GPS 정보에 기초하여 결정된 이동 단말의 현재 위치를 UWB 통신에 기초하여 결정된 위치 정보에 기초하여 V2I 통신을 통해 보정함으로써, 자율 주행을 수행하도록 하는 기술을 제공하고자 한다.
실시예들은 차량 간의 UWB 통신을 이용하여 UWB 측위 구간에 진입한 차량에서 보정된 위치 정보에 기초하여 상기 UWB 측위 구간에 진입하지 않은 이웃 차량의 위치 정보를 V2V 통신과 정밀 지도의 정보를 통해 보정함으로써, 자율 주행을 수행하도록 하는 기술을 제공하고자 한다.
GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 방법은, GPS 정보에 기초하여 주행 중인 이동 단말의 현재 위치를 결정하는 단계, 상기 이동 단말이 UWB 측위 구간에 진입함에 따라, 도로 주변에 배치된 기지국에서 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보를 수신하는 단계, 및 상기 GPS 정보에 기초한 이동 단말의 현재 위치를 상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보에 기초하여 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보는, 상기 UWB 측위 구간에 해당하는 도로 주변에 배치된 복수의 기지국에서 상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그(TAG)를 감지하여 기지국 각각으로부터 상기 이동 단말까지의 거리를 계산하고, 계산된 거리에 기초하여 결정될 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 UWB 측위 구간에 진입하기 이전의 이웃 단말에 V2V(Vehicle to Vehicle) 통신을 이용하여 보정된 상기 이동 단말의 현재 위치를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 이웃 단말은, 상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그를 감지하여 이동 단말과 이웃 단말 간의 거리를 계산하고, 계산된 거리, 이웃 단말의 GPS 정보 및 상기 보정된 이동 단말의 현재 위치에 기초하여 정밀 지도의 정보를 통해 이웃 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 이동 단말의 위치 정보를 수신하는 단계는, 상기 이동 단말에 탑재된 GPS 모듈 및 IMU(Inertia Measurement Unit) 센서에서 감지된 차량의 주행 정보에 기초하여 상기 기지국과의 UWB 통신 시 이용될 슬롯(slot)을 미리 예약할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 이동 단말의 현재 위치를 상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보에 기초하여 보정하는 단계는, 상기 이동 단말이 UWB 측위 구간을 통과함에 따라, 상기 UWB 측위 구간에서 보정된 이동 단말의 위치 정보, UWB 측위 구간을 통과한 이후에 수신된 GPS 정보 및 이동 단말의 가속도 정보를 기초로 DR(Dead Reckoning), 또는 RTK(Real Time Kinematic) 알고리즘과 정밀 지도의 정보를 이용하여 이동 단말의 위치 정보를 보정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 이동 단말의 위치 정보를 수신하는 단계는, 상기 기지국으로부터 V2I(Vehicle to Infrastructure) 통신을 이용하여 상기 위치정보를 수신할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 UWB 위치 측위 구간은, 상기 GPS 정보가 도달하지 않는 도로 상의 음영 지역에 배치된 복수의 기지국이 UWB 통신을 통해 상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그를 인식 가능한 영역을 나타낼 수 있다.
GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 시스템은, GPS 정보에 기초하여 주행 중인 이동 단말의 현재 위치를 결정하는 위치 결정부, 상기 이동 단말이 UWB 측위 구간에 진입함에 따라, 도로 주변에 배치된 기지국에서 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보를 수신하는 정보 수신부, 및 상기 GPS 정보에 기초한 이동 단말의 현재 위치를 상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보에 기초하여 보정하는 위치 보정부를 포함할 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보는, 상기 UWB 측위 구간에 해당하는 도로 주변에 배치된 복수의 기지국에서 상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그(TAG)를 감지하여 기지국 각각으로부터 상기 이동 단말까지의 거리를 계산하고, 계산된 거리에 기초하여 결정될 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 UWB 측위 구간에 진입하기 이전의 이웃 단말에 V2V(Vehicle to Vehicle) 통신을 이용하여 보정된 상기 이동 단말의 현재 위치를 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 이웃 단말은, 상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그를 감지하여 이동 단말과 이웃 단말 간의 거리를 계산하고, 계산된 거리, 이웃 단말의 GPS 정보 및 상기 보정된 이동 단말의 현재 위치에 기초하여 정밀 지도의 정보를 활용하여 이웃 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 정보 수신부는, 상기 이동 단말에 탑재된 GPS 모듈 및 IMU(Inertia Measurement Unit) 센서에서 감지된 차량의 주행 정보에 기초하여 상기 기지국과의 UWB 통신 시 이용될 슬롯(slot)을 미리 예약할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 이동 단말의 현재 위치를 상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보에 기초하여 보정하는 단계는, 상기 이동 단말이 UWB 측위 구간을 통과함에 따라, 상기 UWB 측위 구간에서 보정된 이동 단말의 위치 정보, UWB 측위 구간을 통과한 이후에 수신된 GPS 정보 및 이동 단말의 가속도 정보를 기초로 DR(Dead Reckoning), 또는 RTK(Real Time Kinematic) 알고리즘과 정밀 지도의 정보를 이용하여 이동 단말의 위치 정보를 보정할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 기지국은, 상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그를 감지하는 UWB 리더기 및 상기 UWB 리더기에서 감지된 정보에 기초하여 상기 이동 단말의 위치 정보를 계산하는 UWB 위치 결정 모듈을 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 이동 단말의 위치 정보는, 복수의 기지국이 상기 이동 단말로부터 수신된 신호에 기반하는 TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference of Arrival), AOA(Angle of Arrival), 또는 RSS(Received Signal Strength)에 기초하여 결정될 수 있다.
실시예들에 따르면, GPS와 UWB 통신을 접목하여 이동 단말인 차량이 UWB 측위 구간에 진입하면, 진입 이전에 GPS 정보에 기초하여 결정된 이동 단말의 현재 위치를 UWB 통신에 기초하여 결정된 위치 정보를 V2I 통신을 통해 수신하여 보정함으로써, 자율 주행을 수행할 수 있다.
실시예들에 따르면, 차량 간의 UWB 통신을 이용하여 UWB 측위 구간에 진입한 차량에서 보정된 위치 정보에 기초하여 상기 UWB 측위 구간에 진입하지 않은 이웃 차량의 위치 정보를 V2V 통신과 정밀 지도의 정보를 통해 보정함으로써, 자율 주행을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자율 주행 시스템의 전반적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, UWB 측위 구간에서의 이동 단말의 위치를 결정하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, GPS 및 UWB를 접목하여 이동 단말의 현재 위치를 보정함에 따라 자율 주행을 제공하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, GPS 및 UWB를 접목한 자율 주행 시스템의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, V2V 통신을 통해 이웃 단말의 현재 위치를 보정하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, UWB 측위 구간에서 보정된 이동 단말의 현재 위치에 기초하여 이웃 단말의 현재 위치를 보정하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서, 이웃 단말의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
아래의 실시예들은 차량의 자율 주행을 위한 측위 기술에 관한 것으로서, 특히, GPS 측위의 오차를 보정하고, 음영지역에서의 자율 주행이 가능하도록 GPS에 UWB를 접목하여 차량의 측위를 수행함으로써, 자율 주행을 제공하는 기술에 관한 것이다.
본 명세서에서, 이동 단말은 도로, 주차장 등을 주행하는 차량을 의미하고, 음영지역은 위성으로부터 전송된 GPS 정보가 차량에 도달하지 않는 지역을 나타낼 수 있다. 예컨대, 음영 지역은 도로 상의 터널, 지하 주차장 등을 나타낼 수 있다.
본 명세서에서, UWB 측위 구간은 기지국과 이동 단말 간에 UWB 통신이 가능한 영역을 나타내는 것으로서, 이동 단말이 주행 중인 도로 상의 일부 구간에 형성될 수도 있고, 음영 지역에 형성될 수도 있다. 예를 들어, 음영 지역 또는 도로 상의 일부 구간에 UWB 통신을 제공하는 기지국들이 일정 간격(예컨대, 150m, 200m 등)으로 배치되어 UWB 측위 구간을 형성할 수 있다.
UWB(Ultra Wideband) 초정밀 위치 측위 기술은 저전력 근거리 무선 통신 기술인 지그비(Zigbee)보다 송신 시 최대 7배 이하, 수신 시 최대 3배 이하의 낮은 수준의 전력을 소모하는 기술로서, 대역 별로 배타적인 주파수 이용 권한이 부여되는 것이 아니라, 연속된 짧은 펄스(pulse)를 이용하는 기술이다. 국내의 경우, 로우 밴드(low band)로는 3.1 내지 4.8GHz가 할당되었으며, 하이 밴드(high band)로는 7.2 내지 10.2GHz가 할당되었다. 이처럼, UWB 통신은 500MHz 이상의 광대역폭을 사용하여 단위시간 당 정밀한 전파 정보 구분이 가능하므로, 기존 주파수 대역을 사용하고 있는 다른 통신 서비스에 의한 전파 간섭을 일으키지 않을 수 있다. 그리고, UWB 통신은 반송파를 사용하지 않고, 기저 대역에서 통신이 이루어짐에 따라, 송수신기 구조가 간단해질 수 있다. 또한, 스펙트럼 전력 밀도가 낮아 보안성, 데이터 전송 특성을 높이고, 거리를 보다 정확히 측정하여 높은 해상도를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 따르면, 자율 주행 시스템은 UWB 측위 구간 밖에 위치하는 이동 단말을 대상으로 GPS 측위를 기반으로 이동 단말의 현재 위치를 결정하고, UWB 측위 구간에 진입한 이동 단말을 대상으로 UWB 측위를 수행하여 이동 단말의 현재 위치를 결정할 수 있다. 이때, UWB 측위 구간에 진입한 경우에도, 이동 단말은 GPS 정보에 기초하여 이동 단말의 현재 위치를 결정할 수 있다. 이에 따라, 상기 GPS 정보에 기초하여 결정된 현재 위치가 상기 UWB 측위에 기초하여 결정된 현재 위치로 보정되어, 이동 단말의 측위 오차가 감소될 수 있다.
또한, 터널, 지하 주차장 등의 음영 지역이나, GPS 정보가 도달하지 않는 사각 지대를 이동 단말이 주행 중인 경우에, 상기 음영 지역 또는 사각 지대에 UWB 측위 구간이 설치됨에 따라, UWB 측위에 기초하여 이동 단말의 현재 위치가 결정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자율 주행 시스템의 전반적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2에 따르면, 이동 단말(210) 및 이웃 단말(220)은 차량으로서, 위성으로부터 GPS 정보를 수신하여 GPS 정보에 기초하여 자신의 현재 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, GPS 정보는 위도 및 경도를 포함한 위치 좌표 정보를 포함할 수 있다.
이동 단말(210)은 주행을 시작하면 GPS 정보에 기초하여 이동 단말의 현재 위치를 결정하며, 주행 중에 UWB 측위 구간에 진입하면 도로 주변에 위치하는 기지국에서 결정된 이동 단말의 위치 정보에 기초하여 이동 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다. 이때, 이동 단말(210)은 V2I(Vehicle to Infrastructure) 통신을 이용하여 기지국(230)으로부터 UWB 기반으로 측위된 이동 단말의 위치 정보를 수신할 수 있다. 그러면, 이동 단말은 수신된 이동 단말의 위치 정보에 기초하여 이동 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다.
이웃 단말(220)은 이동 단말 주변에서 주행 중인 단말로서, 예컨대, UWB 측위 구간에 아직 진입하지 않은 차량을 나타낼 수 있다. 이웃 단말(220)은 위성으로부터 GPS 정보를 수신하여 이웃 단말의 현재 위치를 결정할 수 있다. 그리고, 이웃 단말(220)은 UWB 측위 구간에 진입하여 위치가 보정된 이동 단말(210)로부터 V2V(Vehicle to Vehicle) 통신을 상기 보정된 이동 단말(210)의 위치 정보를 수신할 수 있다. 그러면, 이웃 단말(220)은 보정된 이동 단말(210)의 위치 정보에 기초하여 상기 GPS 정보에 기초하여 결정된 이웃 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, UWB 측위 구간에서의 이동 단말의 위치를 결정하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 3에 따르면, 도로를 주행 중인 이동 단말(301)은 위성(302)으로부터 수신된 GPS 정보에 기초하여 이동 단말의 현재 위치를 결정할 수 있다. 그리고, 주행을 계속하여 UWB 측위 구간(310)에 진입하면, 이동 단말(303)은 UWB 측위 구간(310)에 배치된 복수의 기지국 중 어느 하나의 기준 기지국(304)에서 결정된 위치 정보에 기초하여 이동 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다.
이때, 이동 단말(303)은 UWB 태그(TAG)를 탑재하고 있으며, UWB 측위 구간(310)에 배치된 복수의 기지국들은 이동 단말(303)에 탑재된 UWB 태그를 감지하는 UWB 리더기, UWB 리더기에서 감지된 정보를 수집하는 제어기(Location Control: LCT)를 탑재하고 있을 수 있다. 그러면, 복수의 기지국들은 이동 단말이 UWB 측위 구간(310)에 진입하여 통과할 때까지 이동 단말(303)의 UWB 태그를 감지할 수 있다. 여기서, 기지국들은 기설정된 일정 간격(예컨대, 150m, 200m 등)으로 UWB 측위 구간에 해당하는 도로 주변에 배치될 수 있다. 이때, 이동 단말(303)의 UWB 태그를 감지하기 위해 이동 단말(303) 및 각 기지국에는 UWB 통신 모듈이 탑재될 수 있으며, 각 기지국은 이동 단말의 UWB 태그를 감지하는 UWB 리더기 및 UWB 리더기에서 감지된 정보를 수집하는 제어기(Location Control: LCT)를 탑재하고 있을 수 있다. 다. 즉, 각 기지국은 UWB 통신 모듈을 통해 이동 단말(303)과 UWB 통신 세션이 설정되면, 설정된 통신 세션을 통해 UWB 리더기를 이용하여 UWB 태그를 감지할 수 있다. 기지국들은 이동 단말(303)의 UWB 태그를 감지하여 수신된 UWB 신호에 기초하여 각 기지국과 이동 단말(230) 간의 상대 거리를 계산할 수 있으며, 상기 상대 거리에 기초하여 이동 단말(230)의 위치 정보를 결정할 수 있다. 여기서, 복수의 기지국들 중 어느 하나의 기준 기지국에서 이동 단말의 위치 정보를 결정하며, 기준 기지국은 기준 기지국 주변에 위치하는 RSU를 통해 V2I(Vehicle to Infrastructure) 통신으로 상기 결정된 위치 정보를 이동 단말(230)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 복수의 기지국들 중 이동 단말(303)로부터 UWB 신호를 가장 먼저 수신한 기지국 또는 이동 단말(303) 거리가 가장 가까운 기지국이 기준 기지국이 될 수 있다. 그리고, 이동 단말(303)은 UWB 측위 구간(310)에서도 여전히 위성(302)으로부터 GPS 정보를 수신할 수 있다.
이동 단말(303)은 기준 기지국으로부터 수신된 위치 정보에 기초하여 GPS 정보에 기초하여 측위된 현재 위치를 보정할 수 있다. 예컨대, 이동 단말(303)은 GPS 정보에 기초하여 측위된 현재 위치를 상기 수신된 위치 정보로 변경함으로써, 현재 위치를 보정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, GPS 및 UWB를 접목하여 이동 단말의 현재 위치를 보정함에 따라 자율 주행을 제공하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, GPS 및 UWB를 접목한 자율 주행 시스템의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 5에 따르면, 자율 주행 시스템(500)는 위치 결정부(501), 정보 수신부(502) 및 위치 보정부(503)를 포함할 수 있다. 그리고, 도 4의 각 단계들(410 내지 440 단계)은, 도 5의 위치 결정부(501), 정보 수신부(502) 및 위치 보정부(503)에 의해 수행될 수 있다. 도 5에서는 하나의 기지국(510)만을 도시하였으나, 이는 실시예에 해당되면 복수개의 기지국에서 이동 단말에 탐재된 UWB 태그를 태깅하여 UWB 신호를 수신할 수 있다. 도 4 및 도 5에서, 정보 수신부(502)는 UWB 태깅을 통해 UWB 신호를 기지국(510)으로 전송 시 UWB 통신을 수행하기 위한 UWB 송수신 모듈, UWB 태그, 및 V2I 통신을 통해 기준 기지국으로부터 위치 정보를 수신하기 위한 V2X(Vehicle to everything) 통신 모듈을 포함할 수 있다. 그리고, 기지국들은 UWB 통신을 위한 UWB 송수신 모듈, UWB 측위 기반으로 이동 단말의 위치 정보를 결정하기 위한 UWB 위치 결정 모듈 및 V2I 통신을 통해 이동 단말로 결정된 위치 정보를 제공하기 위한 V2X(Vehicle to everything) 통신 모듈을 포함할 수 있다.
410 단계에서, 정보 수신부(502)는 위성으로부터 이동 단말의 GPS 정보를 수신할 수 있다. 이때, 이동 단말이 UWB 측위 구간에 진입 전인 경우, 위치 결정부(502)는 상기 GPS 정보에 기초하여 이동 단말의 현재 위치를 결정할 수 있다.
420 단계에서, 이동 단말이 계속 주행하여 UWB 측위 구간에 진입한 경우, 기준 기지국에서 UWB 통신에 기초하여 측위된 이동 단말의 위치 정보를 기준 기지국으로부터 V2I 통신을 통해 수신할 수 있다.
예를 들어, 이동 단말이 계속 주행하여 UWB 측위 구간에 진입한 경우, UWB 측위 구간에 배치된 복수의 기지국들은 이동 단말에 탑재된 UWB 태그를 감지할 수 있다. 예컨대, 복수의 기지국들은 이동 단말의 UWB 태그를 감지함으로써, 이동 단말로부터 UWB 신호를 수신할 수 있다. 그러면, 복수의 기지국들 중 이동 단말로부터 UWB 신호를 가장 먼저 수신한 기지국이 기준 기지국으로 결정될 수 있다.
기준 기지국은, 각 기지국에서 이동 단말의 UWB 신호를 수신한 시간에 기초하여 이동 단말의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference of Arrival)에 기초하여 이동 단말의 위치를 결정할 수 있다.
TOA를 이용하는 경우, 기준 기지국에서 수신한 이동 단말의 UWB 신호의 도달시간, UWB 측위 구간에 배치된 나머지 2개 이상의 이웃 기지국에서 수신한 UWB 신호의 도달 시간의 차이에 기초하여 이동 단말의 위치 정보가 결정될 수 있다. 예를 들어, 각 기지국을 중심으로 신호 도달 시간 값에 해당하는 거리를 반지름으로 하는 원이 가상으로 생성될 수 있다. 그러면, 기지국이 3개인 경우, 3개의 원이 생성될 수 있으며, 기준 기지국은 3개의 원들의 교점을 이동 단말의 위치 정보로 결정할 수 있다. 이때, 복수의 기지국들 및 이동 단말 간에는 시간 동기가 이루어질 수 있다.
TDOA를 이용하는 경우, 기준 기지국에서 수신한 UWB 신호의 도달 시간 및 이웃 기지국에서의 UWB 신호의 도달 시간 차이에 기초하여 여러 개의 쌍곡선이 생성될 수 있으며, 생성된 쌍곡선들의 교점이 상기 이동 단말의 위치로 결정될 수 있다. 예컨대, 기준 기지국에서 UWB 신호를 수신한 이후 이웃 기지국에서 UWB 신호를 수신한 경우, 기준 기지국은 기준 기지국에서 UWB 신호를 수신한 시각을 기준으로 이웃 기지국에서 UWB 신호를 수신한 시각 간의 차이를 계산할 수 있다. 상기 차이는 TDOA 측정값이 되며, 2개 이상의 측정값이 존재하는 경우, 기준 기지국은 상기 2개 이상의 측정값을 이용하여 기준 기지국과 이동 단말 간의 거리를 계산할 수 있다. 이때, 2개의 거리가 계산될 수 있으며, 기준 기지국은 생성된 2개의 거리 중 어느 하나를 이용하여 이동 단말의 위치 정보를 결정할 수 있다. 여기서, 2개의 거리 중 어느 하나를 이동 단말의 위치 정보에 해당하는 거리 파라미터로 선별하는 프로세스가 이용될 수 있다.
이때, 3개 이상의 TDOA 측정값이 생성된 경우, 기준 기지국은, 3개 이상의 TDOA 측정값을 이용하여 이동 단말과 기준 기지국 간의 거리를 한번에 계산하여 이동 단말의 위치 정보를 결정할 수 있다.
이외에, 각 기지국에서 이동 단말의 UWB 신호를 수신한 방향에 기초하여 이동 단말의 위치 정보가 결정될 수도 있다. 예를 들어, AOA(Angle of Arrival)에 기초하여, 두 개 이상의 기지국에서 이동 단말로부터 전송된 UWB 신호의 방향을 배열 안테나를 이용하여 업링크(uplink) 신호의 도달각을 측정함에 따라 방향각을 계산할 수 있다. 기준 기지국은 2개 이상의 방향각에 기초하여 이동 단말의 위치 정보를 결정할 수 있다. 그리고, 기준 기지국은 이동 단말의 UWB 신호를 수신한 신호의 세기에 기초하여 이동 단말의 위치 정보를 결정할 수도 있다. 즉, RSS(Received Signal Strength)에 기초하여 이동 단말의 위치 정보가 결정될 수도 있다.
이처럼, 복수의 기지국들에서 수신된 이동 단말의 UWB 신호에 기초하여 다양한 방식으로 이동 단말의 위치 정보가 결정되면, 기준 기지국은, 주변의 RSU를 통해 V2I 통신으로 상기 결정된 위치 정보를 이동 단말로 전송할 수 있다. 이에 따라, 이동 단말은, 기준 기지국으로부터 UWB 측위에 기반하여 결정된 이동 단말의 위치 정보를 수신할 수 있다. 예컨대, 기지국은 LAP(Location Access Point)로서, RSU(Road Side Unit)을 포함할 수도 있고, 기지국과 별도로 RSU가 위치할 수도 있다. 이때, RSU가 별도로 존재하는 경우, RSU 주변에 기지국이 배치되어, RSU를 통해 V2I 통신으로 이동 단말로 위치 정보를 전송하도록 할 수 있다.
430 단계에서, 이동 단말은 기준 기지국으로부터 수신된 이동 단말의 위치 정보에 기초하여 GPS 측위에 기초하여 결정된 이동 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다. 예컨대, GPS 측위 기반의 현재 위치를 상기 UWB 측위 기반의 위치 정보로 변경함으로써, 상기 현재 위치를 보정할 수 있다.
440 단계에서, 이동 단말이 UWB 측위 구간을 통과하여 벗어난 경우, 위치 보정부(503)는 UWB 측위 구간에서 보정된 이동 단말의 위치 정보, UWB 측위 구간을 통과한 이후에 수신된 GPS 정보 및 이동 단말의 가속도 정보를 기초로 DR(Dead Reckoning), 또는 RTK(Real Time Kinematic) 알고리즘과 정밀 지도의 정보를 이용함으로써, 이동 단말의 위치 정보를 계속하여 보정할 수 있다. 여기서, DR 알고리즘은 차속 센서와 자이로 센서를 이용하여 이동 단말이 어느 방향으로 얼마나 이동하였는지 상대적 위치를 측정하는 기술이며 RTK 알고리즘은, 정밀한 위치를 확보한 기준점의 반송파 오차 보정치를 이용하여 사용자가 실시간으로 높은 정밀 수준으로 관측치를 얻을 수 있게 하는 기술이다.
예컨대, 위치 보정부(503)는 UWB 측위 구간에서 보정된 이동 단말의 위치 정보를 기준으로 가속도 정보를 적용하여 이동 단말이 이동한 거리를 계산할 수 있다. 그러면, 위치 보정부(503)는 도로의 차선까지 구분되어 표시되는 정밀 지도 상에서 상기 GPS 정보에 따른 지점, 상기 보정된 이동 단말의 위치 정보에 따른 지점 및 상기 계산된 이동 거리에 기초하여 이동 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다. 예를 들어, 위치 보정부(503)는 상기 GPS 정보에 따라 결정된 현재 위치를 상기 보정된 이동 단말의 위치 정보에 따른 지점으로부터 상기 계산된 이동 거리까지 이동한 지점으로 변경함으로써, 이동 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다.
한편, 420 단계에서, 정보 수신부(502)는 이동 단말에 탑재된 GPS 모듈 및 IMU(Inertia Measurement Unit) 센서에서 감지된 차량의 주행 정보에 기초하여 복수의 기지국들과의 UWB 통신 시 이용될 슬롯(slot)을 미리 할당할 수 있다. 그러면, 이동 단말이 UWB 측위 구간에 진입 시 UWB 통신을 위한 슬롯을 할당하는 별도의 과정 없이 곧 바로 예약된 슬롯을 이용하여 UWB 측위가 수행될 수 있다. 여기서, 주행 정보는, GPS 정보, 주행 속도 정보, 주행 방향 정보, 주행 가속도 정보 등을 포함할 수 있다. 이처럼, UWB 통신 시 사용할 슬롯을 이동 단말이 UWB 측위 구간에 진입하기 이전에 미리 할당함에 따라, 고속으로 주행 중인 이동 단말이 UWB 측위 구간에 진입하더라도 UWB 측위에 기초하여 이동 단말의 위치 정보가 결정될 수 있다.
이동 단말이 UWB 측위 구간에 진입하면, UWB 측위에 기초하여 이동 단말의 현재 위치가 보정될 수 있으나, UWB 측위 구간에 아직 진입하기 이전이거나 또는 UWB 통신 범위 밖의 차량인 이웃 단말은 여전히 GPS 정보에 기초하여 이웃 단말의 현재 위치를 결정함에 따라 GPS 오차가 존재할 수 있다. 이에 따라, UWB 통신 범위 밖에 위치하는 이웃 단말의 경우, V2V 통신을 통해 UWB 측위 구간에 위치한 이동 단말에서 보정된 현재 위치에 기초하여 이웃 단말의 현재 위치가 보정될 수 있으며, 이웃 단말의 현재 위치를 보정하는 자세한 동작은 도 5 내지 도 7을 참고하여 후술하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서, V2V 통신을 통해 이웃 단말의 현재 위치를 보정하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 6에 따르면, 이웃 단말(601)은 UWB 측위 구간(610)에 진입하여 현재 위치가 보정된 이동 단말(602)에 탑재된 UWB 태그를 감지하여 이동 단말(602)로부터 이웃 단말(601)의 상대 거리를 계산할 수 있다. 그리고, 이웃 단말(601)은 V2V 통신을 통해 이동 단말(602)로부터 이동 단말의 보정된 현재 위치를 수신할 수 있다. 그러면, 이웃 단말(601)은 상기 보정된 현재 위치 및 상기 계산된 상대 거리에 기초하여 이동 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다. 예컨대, 이웃 단말(601)은 정밀 지도 상에서 GPS 정보에 기초하여 결정된 이웃 단말의 현재 위치에 해당하는 지점을 상기 이동 단말의 보정된 현재 위치 및 상대 거리에 기초하여 보정된 위치에 해당하는 지점으로 변경함으로써, 이웃 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 있어서, UWB 측위 구간에서 보정된 이동 단말의 현재 위치에 기초하여 이웃 단말의 현재 위치를 보정하는 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 있어서 이웃 단말의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 7의 각 단계들(710 내지 740 단계)은, 도 7의 정보 수신부(801), 상대 거리 계산부(802) 및 위치 보정부(803)에 의해 수행될 수 있다. 도 7 및 도 8에서, 정보 수신부(802)는 UWB 태깅을 통해 UWB 신호를 기지국으로 전송 시 UWB 통신을 수행하기 위한 UWB 송수신 모듈, 및 V2V 통신을 통해 이동단말로부터 보정된 현재 위치를 수신하기 위한 V2X(Vehicle to everything) 통신 모듈을 포함할 수 있다.
도 5 및 도 8에서는, UWB 측위 구간에 진입하였는지 여부에 따라 진입한 경우 이동 단말, UWB 측위 구간 밖에 위치하는 경우 이웃 단말로 구분하였으며, 이동 단말 및 이웃 단말이 수행하는 주요 동작에 따라 구성 요소를 도시하였으나, 이동 단말과 이웃 단말은 실질적으로 동일한 것으로서, 도 5의 구성을 이웃 단말이 포함할 수도 있고, 도 8의 구성을 이동 단말이 포함할 수도 있다.
710 단계에서, 정보 수신부(801)는 이웃 단말의 앞에 주행 중인 적어도 하나의 이동 단말(810)에 탑재된 UWB 태그를 감지할 수 있다. 이때, 정보 수신부(801)는 이웃 단말에 탑재된 UWB 송수신 모듈을 통해 이동 단말(810)과 UWB 통신을 수행함으로써, 이동 단말의 UWB 태그를 감지할 수 있다.
여기서, 이동 단말(810)은 UWB 측위 구간에 진입하여 현재 위치가 보정된 단말일 수도 있고, UWB 측위 구간에 진입하지는 않았으나, UWB 측위 구간에 진입한 이동 단말(810)로부터 보정된 위치 정보를 수신하여 자신의 위치 정보를 보정한 단말에 해당할 수 있다. 도 7에서는 이동 단말이 UWB 측위 구간에 진입하여 현재 위치가 보정된 단말임을 가정하여 설명하기로 한다.
이때, 정보 수신부(801)는 UWB 측위 구간 밖에 위치하는 이웃 단말은 위성으로부터 이웃 단말의 GPS 정보를 수신할 수 있으며, 수신된 GPS 정보에 기초하여 이웃 단말의 현재 위치가 결정될 수 있다. 여기서, GPS 정보는 위도 및 경도를 포함하는 좌표 정보를 포함할 수 있다.
720 단계에서, 상대 거리 계산부(802)는 이동 단말의 UWB 태그를 감지함에 따라 수신된 UWB 신호에 기초하여 이동 단말(810)로부터 이웃 단말의 상대 거리를 계산할 수 있다. 예컨대, 상대 거리 계산부(802)는 TOA, TDOA, RSS, AOA 등을 기반으로 이동 단말의 UWB 신호의 세기, 이동 단말의 UWB 신호를 수신한 시각 등의 정보에 기초하여 상대 거리를 계산할 수 있다. 이외에, 상대 거리 계산부(802)는 이웃 단말에 탑재된 IMU 센서에서 탐지된 이웃 단말의 가속도 정보, 속도 정보, 방향 정보 등을 더 이용하여 이웃 단말의 상대 거리를 계산할 수도 있다.
730 단계에서, 정보 수신부(801)는 V2V 통신을 통해 이동 단말(810)로부터 보정된 이동 단말의 현재 위치를 수신할 수 있다. 예컨대, 이동 단말(810)이 UWB 측위 구간에 진입한 경우, 정보 수신부(801)는 UWB 측위에 기초하여 보정된 이동 단말의 현재 위치를 수신할 수 있다.
740 단계에서, 위치 보정부(803)는 이동 단말의 보정된 현재 위치 및 상기 계산된 상대 거리에 기초하여 정밀 지도 상에서 이웃 단말의 현재 위치를 보정할 수 있다. 예를 들어, 위치 보정부(803)는 이동 단말의 보정된 현재 위치로부터 상기 상대 거리만큼 이동한 지점을 이웃 단말의 현재 위치로 보정할 수 있다. 즉, GPS 측위에 기초하여 결정된 이웃 단말의 현재 위치가 상기 이동 단말의 보정된 현재 위치를 기준으로 계산된 이웃 단말의 위치로 보정될 수 있다.
이때, 이웃 단말 이전에 위치하는 이동 단말이 많을수록 보정된 이웃 단말의 현재 위치의 정밀도가 높아질 수 있다. 예컨대, 이동 단말이 복수 개(예를 들어, 3개)인 경우, 3개의 이동 단말 각각과 이웃 단말 간의 상대 거리가 계산될 수 있으며, 2개의 이동 단말 각각을 중심으로 상기 계산된 3개의 상대 거리를 반지름으로 하는 3개 원이 생성될 수 있다. 그러면, 위치 보정부(803)는 상기 생성된 3개의 원이 만나는 지점, 즉, 교차점을 상기 이웃 단말의 현재 위치로 보정할 수 있다.
그리고, 이웃 단말이(800)이 UWB 측위 구간에 진입하는 경우, UWB 측위에 기초하여 이웃 단말의 현재 위치가 다시 정교하게 보정될 수 있다. UWB 측위에 기초하여 현재 위치를 보정하는 동작은 도 5 및 도 6에서 상세히 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 자율 주행 시스템은 GPS와 UWB 측위를 접목하여 이동 단말의 현재 위치를 보정함으로써 GPS 오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, GPS 정보가 도달하지 않는 음영지역 및 사각지대에서도 용이하게 이동 단말의 위치 측위를 제공함으로써 지속적으로 자율 주행이 가능하도록 제공할 수 있다.
또한, 도로, 음영지역, 사각지대 등에 구현되는 UWB 측위 구간의 경우, DGPS 등의 고가 센서에 비해 비용이 상당히 저렴하기 때문에 많은 구간에 설치하여 GPS 오차 범위를 감소시킬 수 있다.
또한, V2I 통신에서만 UWB 측위를 이용하는 것이 아니라, V2V 통신에서도 UWB 측위를 이용하여 이웃 단말의 현재 위치를 보정함으로써, UWB 측위 구간 밖에 위치하는 이웃 단말의 GPS 오차 범위를 감소시킬 수 있다. 결국, UWB 측위 구간에 진입한 이동 단말, UWB 측위 구간 밖에 위치하는 이웃 단말들의 GPS 오차 범위가 감소되어, 위치 측위의 정밀도가 높아짐에 따라 이동 단말과 이웃 단말들이 충돌없이 안전하게 자율 주행을 수행하도록 제공할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. GPS 정보에 기초하여 주행 중인 이동 단말의 현재 위치를 결정하는 단계;
    상기 이동 단말이 UWB 측위 구간에 진입함에 따라, 도로 주변에 배치된 기지국에서 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 GPS 정보에 기초한 이동 단말의 현재 위치를 상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보에 기초하여 보정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 이동 단말의 위치 정보를 수신하는 단계는,
    상기 이동 단말에 탑재된 GPS 모듈 및 IMU(Inertia Measurement Unit) 센서에서 감지된 차량의 주행 정보에 기초하여 상기 기지국과의 UWB 통신 시 이용될 슬롯(slot)을 미리 예약하는 것을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보는,
    상기 UWB 측위 구간에 해당하는 도로 주변에 배치된 복수의 기지국에서 상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그(TAG)를 감지하여 기지국 각각으로부터 상기 이동 단말까지의 거리를 계산하고, 계산된 거리에 기초하여 결정되는 것
    을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 UWB 측위 구간에 진입하기 이전의 이웃 단말에 V2V(Vehicle to Vehicle) 통신을 이용하여 보정된 상기 이동 단말의 현재 위치를 전송하는 단계
    를 더 포함하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이웃 단말은,
    상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그를 감지하여 이동 단말과 이웃 단말 간의 거리를 계산하고, 계산된 거리, 이웃 단말의 GPS 정보 및 상기 보정된 이동 단말의 현재 위치에 기초하여 정밀 지도의 정보를 활용하여 이웃 단말의 현재 위치를 보정하는 것
    을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동 단말의 현재 위치를 상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보에 기초하여 보정하는 단계는,
    상기 이동 단말이 UWB 측위 구간을 통과함에 따라, 상기 UWB 측위 구간에서 보정된 이동 단말의 위치 정보, UWB 측위 구간을 통과한 이후에 수신된 GPS 정보 및 이동 단말의 가속도 정보를 기초로 DR(Dead Reckoning), 또는 RTK(Real Time Kinematic) 알고리즘과 정밀 지도의 정보를 이용하여 이동 단말의 위치 정보를 보정하는 것
    을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이동 단말의 위치 정보를 수신하는 단계는,
    상기 기지국으로부터 V2I(Vehicle to Infrastructure) 통신을 이용하여 상기 위치 정보를 수신하는 것
    을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 UWB 측위 구간은,
    상기 GPS 정보가 도달하지 않는 도로 상의 음영 지역에 배치된 복수의 기지국이 UWB 통신을 통해 상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그를 인식 가능한 영역을 나타내는 것
    을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 방법.
  9. GPS 정보에 기초하여 주행 중인 이동 단말의 현재 위치를 결정하는 위치 결정부;
    상기 이동 단말이 UWB 측위 구간에 진입함에 따라, 도로 주변에 배치된 기지국에서 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보를 수신하는 정보 수신부; 및
    상기 GPS 정보에 기초한 이동 단말의 현재 위치를 상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보에 기초하여 보정하는 위치 보정부
    를 포함하고,
    상기 정보 수신부는,
    상기 이동 단말에 탑재된 GPS 모듈 및 IMU(Inertia Measurement Unit) 센서에서 감지된 차량의 주행 정보에 기초하여 상기 기지국과의 UWB 통신 시 이용될 슬롯(slot)을 미리 예약하는 것을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 UWB 통신에 기초하여 결정된 이동 단말의 위치 정보는,
    상기 UWB 측위 구간에 해당하는 도로 주변에 배치된 복수의 기지국에서 상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그(TAG)를 감지하여 기지국 각각으로부터 상기 이동 단말까지의 거리를 계산하고, 계산된 거리에 기초하여 결정되는 것
    을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 UWB 측위 구간에 진입하기 이전의 이웃 단말에 V2V(Vehicle to Vehicle) 통신을 이용하여 보정된 상기 이동 단말의 현재 위치를 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 이웃 단말은,
    상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그를 감지하여 이동 단말과 이웃 단말 간의 거리를 계산하고, 계산된 거리, 이웃 단말의 GPS 정보 및 상기 보정된 이동 단말의 현재 위치에 기초하여 정밀 지도의 정보를 활용하여 이웃 단말의 현재 위치를 보정하는 것
    을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 시스템.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 위치 보정부는,
    상기 이동 단말이 UWB 측위 구간을 통과함에 따라, 상기 UWB 측위 구간에서 보정된 이동 단말의 위치 정보, UWB 측위 구간을 통과한 이후에 수신된 GPS 정보 및 이동 단말의 가속도 정보를 기초로 DR(Dead Reckoning), 또는 RTK(Real Time Kinematic) 알고리즘과 정밀 지도의 정보를 이용하여 이동 단말의 위치 정보를 보정하는 것
    을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 기지국은,
    상기 이동 단말에 탑재된 UWB 태그를 감지하는 UWB 리더기 및 상기 UWB 리더기에서 감지된 정보에 기초하여 상기 이동 단말의 위치 정보를 계산하는 UWB 위치 결정 모듈을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 시스템.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 이동 단말의 위치 정보는,
    복수의 기지국이 상기 이동 단말로부터 수신된 신호에 기반하는 TOA(Time of Arrival), TDOA(Time Difference of Arrival), AOA(Angle of Arrival), 또는 RSS(Received Signal Strength)에 기초하여 결정되는 것
    을 특징으로 하는 GPS와 UWB를 접목한 자율 주행 시스템.
KR1020150179259A 2015-12-15 2015-12-15 Gps, uwb 및 v2x를 접목하여 차량의 위치를 결정하는 자율 주행 방법 및 시스템 KR101755944B1 (ko)

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