KR101799099B1 - 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음영 지역에서 궤적 오차를 보정하기 위한 맵 매칭 피드백 기능에 대해 맵과 주행 좌표 간의 거리 오차에 따라 맵 매칭 가중치를 설정하여 맵 매칭 피드백을 설정하여 궤적 오차 누적으로 인한 오프로드 발생 가능성을 줄이는 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량에 장착되어 차량의 현재 위치를 추정하고, 맵 매칭 피드백을 수행하여 보정된 차량의 현재 위치를 지도에 표시하는 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치에 있어서, 상기 차량의 방위와 주행거리를 이전에 산출된 차량의 위치좌표에 반영하여 현재 차량의 위치좌표를 추정하는 위치 추정부; 상기 위치 추정부에서 추정된 위치좌표를 기설정된 가중치값에 따라 현재 차량이 주행하도록 설정된 지도상의 링크가 위치하는 방향으로 차량의 위치좌표를 매칭시키는 맵 매칭부; 상기 링크와 상기 맵 매칭부에서 매칭된 위치좌표 간의 거리 오차를 계산하는 오차 계산부; 및 상기 오차 계산부에서 계산된 상기 거리 오차 및 상기 차량의 방위에 따라 기설정된 가중치값을 변경하는 가중치 설정부;를 포함한다.

Description

맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치 {NAVIGATION PERFORMING MAP MATCHING FEEDBACK}

본 발명은 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음영 지역에서 궤적 오차를 보정하기 위한 맵 매칭 피드백 기능에 대해 맵과 주행 좌표 간의 거리 오차에 따라 맵 매칭 가중치를 설정하여 맵 매칭 피드백을 설정하여 궤적 오차 누적으로 인한 오프로드 발생 가능성을 줄이는 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 내비게이션 장치는 인공위성을 이용하여 차량 등의 차량의 주행에 대한 정보를 제공하는 시스템으로서, 자동 항법 시스템이라고도 한다.

일반적으로 내비게이션 장치는 지도 정보를 저장하고 있는 저장매체를 구비하고 GPS 신호를 수신하기 위한 GPS 수신 모듈을 구비하여, GPS 신호를 기초로 위치를 계산하고 상기 계산된 위치를 근거로 지도에 현재 차량의 위치를 표시하고, 원하는 목적지까지의 최적 경로를 계산하며, 상기 경로에 따라 경로에 관련된 각종 정보를 제공하면서 사용자를 안내한다.

또한, 내비게이션 장치는 자이로 및 가속도계와 같은 센서를 구비하여 터널, 지하주차장, 빌딩 밀집 지역과 같이 GPS 신호 수신율이 떨어지는 음영지역에서 차량의 방향각과 주행거리를 감지하여 현재 위치를 추정하여 지도에 표시한다.

이러한 음영지역에서 현재 차량의 위치를 지도에 표시할 때, 내비게이션 장치는 추정된 차량의 현재 위치좌표를 미리 저장된 지도 정보에 따른 복수의 도로 링크 중 인접한 링크에 매칭하여 표시하는데 이러한 기능을 맵 매칭 피드백(Map Matching Feedback)이라 한다.

그러나 이러한 맵 매칭 피드백 기능을 수행할 때, 지도 정보에 포함된 도로의 정보가 실제 도로 정보에 맞게 반영되지 못하여 센서를 이용해 추정된 차량의 현재 위치좌표가 지도 정보의 링크와 멀리 떨어져 있는 경우, 종래의 네비게이션에서는 인접한 링크를 인지하지 못한 것으로 판단하여 맵 매칭을 수행하지 않기 때문에 이에 따라 지속적으로 현재 차량의 위치와 지도 정보의 링크 간의 오차가 누적되어 차량은 도로를 따라가고 있지만 네비게이션의 화면에서 차량은 오프로드 공간을 이동 중인 것으로 반영되어 사용자는 현재 차량가 어느곳을 주행중인지 정확하게 판단할 수 없게된다.

한국등록특허 제10-0751635호 한국등록특허 제20-0476749호

이에 본 발명은 실제 도로 정보가 지도에 정확하게 반영되지 못하여 맵과 차량의 주행 좌표 간의 오차가 발생하더라도 거리 오차별로 설정되는 가중치값에 따라 맵 매칭을 수행하도록 하여 오프로드 발생 가능성을 줄이고 사용자로 하여금 차량의 주행경로에 따른 혼란을 없애도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 차량에 장착되어 차량의 현재 위치를 추정하고, 맵 매칭 피드백을 수행하여 보정된 차량의 현재 위치를 지도에 표시하는 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치에 있어서, 상기 차량의 방위와 주행거리를 이전에 산출된 차량의 위치좌표에 반영하여 현재 차량의 위치좌표를 추정하는 위치 추정부; 상기 위치 추정부에서 추정된 위치좌표를 기설정된 가중치값에 따라 현재 차량이 주행하도록 설정된 지도상의 링크가 위치하는 방향으로 차량의 위치좌표를 매칭시키는 맵 매칭부; 상기 링크와 상기 맵 매칭부에서 매칭된 위치좌표 간의 거리 오차를 계산하는 오차 계산부; 및 상기 오차 계산부에서 계산된 상기 거리 오차 및 상기 차량의 방위에 따라 기설정된 가중치값을 변경하는 가중치 설정부;를 포함한다.

본 발명에서 상기 오차 계산부는 상기 링크와 상기 맵 매칭부에서 매칭된 위치좌표 사이의 거리가 최소가 되는 지점의 거리 오차를 계산한다.

본 발명에서 상기 가중치 설정부는 상기 거리 오차가 제1오차값을 초과하고, 상기 차량의 방위가 직진방위값 범위를 만족하지 못하는 경우, 기설정된 가중치값을 제1가중치값으로 설정한다.

본 발명에서 상기 가중치 설정부는 상기 기설정된 가중치값이 제1가중치값으로 설정된 후, 상기 거리 오차가 제2오차값 미만이면 상기 기설정된 가중치값을 제2가중치값으로 설정한다.

본 발명에서 상기 가중치 설정부는 상기 기설정된 가중치값이 제2가중치값으로 설정된 후 상기 거리 오차가 제3오차값 미만이면 상기 기설정된 가중치값을 최초 가중치값으로 설정한다.

본 발명에서 상기 가중치 설정부는 상기 거리 오차 값이 기설정된 시간 동안 조건을 만족하는 경우 가중치값을 설정한다.

본 발명에 따르면 실제 도로 정보가 지도에 정확하게 반영되지 못하여 맵과 차량의 주행 좌표 간의 오차가 발생하더라도 현재 지도에 표기된 링크에 가깝도록 차량의 주행 궤적을 표시하여 오차 누적에 따른 네비게이션 오프로드 발생을 방지 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치값이 적용된 맵 매칭 방법의 예시이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치의 가중치값 설정과정의 예시 흐름도이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치(100)는 위치 추정부(110), 맵 매칭부(120), 오차 계산부(130), 가중치 설정부(140)로 구성된다.

먼저, 위치 추정부(110)는 음영 지역에서 차량의 위치좌표를 추정하기 위한 구성으로써, 이전에 산출된 차량의 위치좌표에 센서 등을 통해 감지된 차량의 방위와 차량의 주행거리를 반영하여 현재 차량의 위치좌표를 추정한다.

이러한 위치 추정부(110)의 차량 위치좌표 추정 방법은 일반적으로 추측 항법(Dead Reckoning)이라고 하며, GPS 위성 신호가 전혀 닿지 않는 지하 주차장이나 대형 고가도로 아래 또는 GPS 위성 신호의 난반사가 심한 고층 빌딩 숲과 산악 지형, 좁은 골목길 등에서도 차량의 위치를 추정할 수 있도록 하는 방법이다.

위치 추정부(110)는 자이로 센서 등의 방위 센서와 가속도 센서 등의 속도 센서를 포함하여 차량의 방위와 가속도를 통한 차량의 주행거리를 산정하고, 이전에 산출되어 알고 있는 차량의 위치좌표에 상기 방위의 방향으로 주행거리만큼을 더하여 차량의 현재 위치좌표를 산출하게 된다.

이렇게 산출된 차량의 위치좌표를 맵 매칭부(120)에 의해 기저장된 지도의 맵에 매칭된다.

이때 위치 추정부(110)에 의해 추정된 차량의 위치좌표는 오차에 의해 현재 차량가 운행 중인 도로의 좌표와 정확하게 일치하지 않을 수도 있다. 맵 매칭부(120)는 이러한 위치 추정부(110)의 오차를 감안하여 추정된 차량의 위치좌표를 이전에 차량가 주행하는 것으로 매칭된 도로, 즉, 차량가 주행하도록 설정된 지도상의 링크에 가깝게 매칭시킨다.

예를 들어, 위치 추정부(110)에 의해 추정된 차량의 위치좌표가 차량가 주행하도록 설정된 지도상의 링크인 도로가 아닌 상기 도로로부터 우측으로 1미터 떨어진 지점이라면, 맵 매칭부(120)는 차량의 위치좌표를 상기 도로에 매칭시켜 좌측으로 1미터 이동한 지점으로 수정하여 지도상에 표시한다.

이러한 맵 매칭을 통해 차량의 위치좌표가 위치 추정부(110)의 추정 오차에 의해 도로에서 떨어진 지점으로 추정되어도 위치좌표를 도로에 매칭하도록 수정하여 차량가 도로를 운행하고 있는 것으로 표시하여 지도상에는 오차가 표시되지 않도록 한다.

맵 매칭부(120)는 위치 추정부(110)에서 추정된 위치좌표를 지도상의 링크에 매칭시킬때, 기설정된 가중치값에 따라 단계적으로 거리를 좁히며 매칭을 수행하는데 이에 대한 자세한 매칭 방법은 후술하기로 한다.

다음으로, 오차 계산부(130)는 맵 매칭부(120)에서 맵 매칭 후 생성된 차량의 위치좌표를 이용해 지도상의 링크와의 거리 차이를 계산한다.

이때, 지도상의 링크는 차량가 주행해야 할 도로의 경로를 나타내는 것으로 특정 좌표를 가지고 있지 않기 때문에 링크 상의 특정 좌표를 선정하여 차량의 위치좌표와의 거리 차이를 계산해야 한다.

링크 상의 특정 좌표는 차량의 위치좌표와 직선거리로 가장 가까운 좌표를 선정하는 것이 바람직하며, 이에 따라 오차 계산부(130)에서 계산되는 차량의 위치좌표와 지도상의 링크와의 거리 오차는 최소가 된다.

이렇게 오차 계산부(130)에서 계산된 거리 오차는 맵 매칭부(120)에 적용되는 가중치를 설정하는데 이용된다.

가중치 설정부(140)는 오차 계산부(130)에서 계산된 거리 오차값에 따라 기설정된 가중치값을 변경하여 맵 매칭부(120)에 적용하는데 이때 거리 오차뿐 아니라 차량의 방위값까지 동시에 고려하여 가중치 값을 설정한다.

이에 대한 자세한 설명을 도 2의 예시를 통해 기술하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가중치값이 적용된 맵 매칭 방법의 예시이다.

도 2의 (a)를 참조하면 차량 A가 링크를 벗어난 지점에 위치해 있는 것을 알 수 있다.

위치 추정부(110)에 의해 추정된 차량 A의 위치좌표를 좌표 A라고 할 때, 좌표 A는 지도상의 링크를 벗어나 있기 때문에 맵 매칭부(120)에 의해 기설정된 가중치값을 적용하여 링크에 근접하도록 매칭되는데 초기에 설정되는 가중치값을 "0"이라고 가정하면, 위치 추정부(110)에 의해 추정된 좌표 A는 맵 매칭부(120)에 의한 매칭 이후에도 좌표 A를 그대로 유지하게 된다.

좌표 A는 오차 계산부(130)에서 링크와의 최단거리를 계산하여 거리 오차를 계산하게 되는데 도 2의 (a)에 표시된 것처럼 좌표 A와 직선거리로 가장 가까운 지점의 링크 좌표가 선택되어 거리 오차를 계산하게 되며 그렇게 계산된 거리 오차는 거리 오차 A가 된다.

이 거리 오차 A의 조건 및 위치 추정부(110)에서 감지한 차량 A의 방위에 따라 가중치 설정부(140)가 가중치를 설정하게 된다.

가중치는 거리 오차 A의 값이 크면 클수록 큰 숫자로 설정되며, 차량 A의 방위가 직진방위값에서 벗어나는 경우를 고려하여 변경 설정된다.

이러한 이유는 차량 A의 방위가 도 2의 (a)에서 링크의 진행방향과 동일한 방향, 즉 직진방향을 향하고 있다면, 링크를 벗어난 경우라도 위치 추정부(110)가 링크와 나란한 궤적으로 차량 A의 이동 좌표를 추정 할 수 있기 때문에 오차가 누적되어 화면을 벗어나는 곳으로 좌표가 설정되지 않기 때문이다.

그러나 도 2의 (a)에 나타난 것처럼 차량 A의 방위가 링크의 진행방향인 북쪽을 향하지 않고, 북동쪽으로 각도 A만큼 치우쳐 있는 경우에는 맵 매칭부(120)에 기설정된 가중치값 "0"인 경우 좌표의 수정이 이루어 지지 않으므로 차량가 이동할 수록 링크와 점점 더 멀어지는 궤적으로 차량 A의 좌표가 추정되기 때문에 차량가 화면에서 멀리 벗어나는 문제가 발생하게 된다.

따라서 가중치값을 조정하여 차량 A의 위치좌표인 좌표 A를 링크에 근접하도록 맵 매칭해야 하며, 이때 링크와 좌표 A의 거리가 멀면 멀수록 가중치값을 크게 설정하여 한번 맵 매칭이 이루어질 때마다 좌표 A를 링크에 크게 가까워지도록 해야 한다.

도 2의 (b)에 가중치값이 4인 경우와, 2인 경우의 맵 매칭을 비교한 예시를 도시하였다.

도 2의 (b)를 참조하면, 차량 A가 좌표 A의 위치에서 링크에 가까운 위치로 이동한 것을 알 수 있으며, 가중치값이 2인 경우에는 2미터의 거리를 이동하여 링크에 근접하여 맵 매칭이 이루어졌고, 가중치 값이 4인 경우에는 4미터 거리를 이동하여 링크에 근접한 것을 알 수 있다.

즉, 가중치값이 크면 클수록 한 번의 맵 매칭마다 링크에 근접하는 이동하는 거리가 긴 것을 알 수 있으며, 링크와 차량의 거리가 멀면 멀수록 가중치값을 크게 설정하여 링크에 빠르게 근접시키고, 링크와 차량의 거리가 가까운 경우에는 가중치값을 작게 설정하여 맵 매칭의 정확도를 높이는 것이 좋은 것을 알 수 있다.

따라서, 가중치 설정부(140)는 거리 오차가 충분히 크게 계산되기 전까지는 충분히 작은 값인 초기의 가중치값을 유지하다가, 누적 오차에 의한 오프로드 가능성이 발생할 정도로 충분히 큰 거리 오차가 발생하였고, 차량 방위가 직진방위값을 벗어나게 되면, 이전의 가중치값을 누적 오차를 줄일 수 있을 정도의 큰 값으로 변경하여 맵 매칭부(120)에 전달하도록 한다.

이후 맵 매칭부(120)에 의해 맵 매칭이 반복적으로 이루어지면서 거리 오차가 충분히 줄어들면 가중치값을 이전보다 작은 값으로 변경하여 맵 매칭부(120)에 전달한다.

본원발명의 일 실시예에서 가중치 설정부(140)는 거리 오차가 제1오차값을 초과하고, 차량의 방위가 직진방위값 범위를 만족하지 못하면, 가중치값을 제1가중치값으로 설정하고, 가중치값이 제1가중치값으로 설정된 후, 거리 오차가 제2오차값 미만이면 가중치값을 제2가중치값으로 설정하고, 가중치값이 제2가중치값으로 설정된 후 거리 오차가 제3오차값 미만이면 가중치값을 최초 가중치값으로 초기화하도록 한다.

이러한 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치(100)의 거리 오차와 차량의 방위에 따른 가중치값 설정과정의 예시를 도 3에 나타내었다.

도 3을 설명하기에 앞서 가중치 설정부(140)에서 가중치값을 설정하기 위한 기준값을 아래의 값으로 가정하도록 한다.

최초 가중치값 : 0

제1오차값 : 20m

직진방위값 범위 : 링크 진행방향 방위를 기준으로 -3도에서 +3도 사이

제1가중치값 : 5

제2오차값 : 5m

제2가중치값 : 1

제3오차값 : 3m

이러한 기준값은 본원발명의 일 실시예를 설명하기 위한 예시값으로 설정된 것이며 다른 실시 예에서 다른 값으로 설정될 수 있음을 밝힌다.

이러한 기준값이 설정된 상태에서 도 3을 참조하면, 먼저 차량 주행이 시작되고(S101), 가중치 설정부(140)는 가중치값을 최초 가중치값인 0으로 설정한다(S103).

주행이 계속되면서 위치 추정부(110)는 차량의 위치좌표를 추정하게 되고, 맵 매칭부(120)는 차량의 위치좌표와 지도상의 링크를 매칭시키기 위한 맵 매칭을 수행한다(S105). 그러나 가중치값이 0으로 설정되어 있으므로 맵 매칭부(120)는 차량의 위치좌표를 지도상의 링크에 매칭시키지 않고 그대로 출력한다.

그러나 주행이 계속되면서 차량의 방위가 직진방위값 범위를 만족하지 못하면서, 오차 계산부(130)에서 계산된 차량의 위치좌표와 링크간의 거리 오차가 제1오차값인 20m를 초과하게 되면(S107), 가중치 설정부(140)는 오차를 줄이기 위해 가중치값을 제1가중치값인 5로 변경 설정하고(S109), 맵 매칭부(120)는 이에 따라 차량의 위치좌표가 링크에 5m씩 근접하도록 맵 매칭을 수행한다(S111).

이러한 맵 매칭이 반복되다가 오차 계산부(130)에서 계산된 거리 오차가 제2오차값인 5m 미만으로 줄어들면(S113), 가중치 설정부(140)는 맵 매칭 거리 단위를 줄이기 위해 가중치값을 제2가중치값인 1로 변경 설정하고(S115), 맵 매칭부(120)는 이에 따라 차량의 위치좌표가 링크에 1m씩 근접하도록 맵 매칭을 수행한다(S117).

제2가중치값에 의한 맵 매칭이 반복적으로 이루어져 오차 계산부(130)에서 계산된 거리 오차가 제3오차값인 1m 미만으로 감소하게 되면(S119), 가중치 설정부(140)는 맵 매칭이 요구되지 않는 범위로 판단하고 가중치값을 최초 가중치값인 0으로 초기화 시킨다(S103).

이러한 과정을 거쳐 위치 추정부(110)가 추정한 차량의 위치좌표가 지도상의 링크와 상이하여 맵 매칭이 필요한 경우 맵 매칭에 가중치를 적용하여 차량의 위치좌표와 링크와의 거리 및 차량 방위에 따라 단계적으로 맵 매칭을 수행토록 하여 네비게이션에 차량의 위치가 오프로드로 표시되는 것을 방지하고 사용자로 하여금 실제 도로와 지도간의 오차로 인한 혼란을 주지 않도록 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 이에, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 : 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치
110 : 위치 추정부 120 : 맵 매칭부
130 : 오차 계산부 140 : 가중치 설정부

Claims (6)

1. 차량에 장착되어 차량의 현재 위치를 추정하고, 맵 매칭 피드백을 수행하여 보정된 차량의 현재 위치를 지도에 표시하는 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치에 있어서,
   상기 차량의 방위와 주행거리를 이전에 산출된 차량의 위치좌표에 반영하여 현재 차량의 위치좌표를 추정하는 위치 추정부;
   상기 위치 추정부에서 추정된 위치좌표를 기설정된 가중치값에 따라 현재 차량이 주행하도록 설정된 지도상의 링크가 위치하는 방향으로 차량의 위치좌표를 매칭시키는 맵 매칭부;
   상기 링크와 상기 맵 매칭부에서 매칭된 위치좌표 간의 거리 오차를 계산하는 오차 계산부; 및
   상기 오차 계산부에서 계산된 상기 거리 오차 및 상기 차량의 방위에 따라 기설정된 가중치값을 변경하는 가중치 설정부; 를 포함하는 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 오차 계산부는 상기 링크와 상기 맵 매칭부에서 매칭된 위치좌표 사이의 거리가 최소가 되는 지점의 거리 오차를 계산하는 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 가중치 설정부는 상기 거리 오차가 제1오차값을 초과하고, 상기 차량의 방위가 직진방위값 범위를 만족하지 못하는 경우, 기설정된 가중치값을 제1가중치값으로 설정하는 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 가중치 설정부는 상기 기설정된 가중치값이 제1가중치값으로 설정된 후, 상기 거리 오차가 제2오차값 미만이면 상기 기설정된 가중치값을 제2가중치값으로 설정하는 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 가중치 설정부는 상기 기설정된 가중치값이 제2가중치값으로 설정된 후 상기 거리 오차가 제3오차값 미만이면 상기 기설정된 가중치값을 최초 가중치값으로 설정하는 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치.
6. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 가중치 설정부는 상기 거리 오차 값이 기설정된 시간 동안 조건을 만족하는 경우 가중치값을 설정하는 맵 매칭 피드백을 수행하는 네비게이션 장치.

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