KR101964059B1 - 실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템 - Google Patents

실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템 Download PDF

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한중희
박지호
최진옥
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

본 발명에 따른 실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템은, 차량이 실내 주차장을 진입할 때, 진입 지점에서의 상기 차량의 초기 위치 및 방향각인 제1 위치 및 제1 방향각을 수신하는 차량 진입정보 수신부; 상기 차량에 탑재된 바퀴속력 센서로부터 바퀴속력 센서정보를 수신하고, 상기 수신된 센서정보에 기반하여 상기 차량의 차량 속력과 선회 속도를 계산하는 바퀴속력센서 처리부; 및 상기 수신된 제1 위치 및 제1 방향각과 상기 차량 속력과 상기 선회 속도를 이용하여, 상기 차량의 변경된 위치 및 방향각인 제2 위치 및 제2 방향각을 계산하는 측위부를 포함하고, 실내에서 차량 측위를 수행하기 위하여 관성 센서를 이용하지 않고, 차량에 탑재되어 있는 바퀴속력센서를 이용하는 실내 주차장 기반 차량 측위 시스템을 제공할 수 있다.

Description

실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템{System for locating vehicle based on wheel speed sensor for guide system in indoor parking lot}
본 발명은 실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템 및 실내 주차장 안내 서비스를 제공받는 차량에 관한 것이다.
현재 위치 결정의 기술은 다양한 방법을 통해 이루어지고 있지만 이동체를 대상으로 진행되는 위치 결정 기술로, 가장 대중화된 방법은 위성 항법 시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)을 이용한 위치 결정 기술이다. 위성 항법 시스템은 GPS(Global Positioning System), GLONASS(Global Navigation Satellite System), Compass Navigation System, Galileo Positioning System 등을 포함할 수 있다.
한편, 이러한 차량 측위 방법은 실외에서 위성 신호를 수신할 수 있는 경우 이외에 주차장 등과 같은 실내에서도 이용 가능하여야 한다. 하지만, 대부분의 종래 기술은 주차장 등의 GPS 신호가 수신되지 않는 실내로 진입하는 차량에 대해서 명확한 솔루션을 가지고 있지 않다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 진입 위치 및 방향 정보를 제공하여 실내에서도 차량 위치를 보다 정확하게 측정할 수 있는 차량 위치 측정 장치 및 시스템에 대한 종래 기술이 존재한다. 이러한 종래 기술로는 주차장 내 차량 위치 측정 장치 및 시스템 (출원번호 : 10-2013-0044958)과, 관성 센서 기반의 실내 측위 장치 및 그 방법 (출원번호 : 10-2009-0125238)가 있다.
이러한 종래 기술은 1) 외부의 차량 감지 장치로부터 차량의 위치 정보 및 진입 각도 정보를 수신한다. 또한, 2) 관성 센싱부는 차량 내부에 위치하여 차량의 가속도, 속도, 진행 방향, 진행 거리 중 하나 이상의 정보를 수집한다. 또한, 3) 위치 계산부는 초기 위치 정보 및 초기 진입 각도 정보를 기준으로 관성 센싱부에 의해 수집된 정보의 누적을 통하여 현재 차량의 위치를 측정한다.
하지만, 이러한 종래 기술에서도, 위치 계산부는 초기 위치 정보 및 초기 진입 각도 정보를 기준으로 관성 센싱부에 의해 수집된 정보의 누적을 통하여 현재 차량의 위치를 측정해야 한다는 문제점이 여전히 존재한다. 또한, 관성 센서에서 측정되는 가속도 및 각속도에는 편이 오차가 존재하므로 측정치 적분으로 인해 위치 오차가 급격하게 증가하므로, 실내 진입 시간이 길어질수록 차량 위치가 측정이 부정확하게 된다는 문제점이 여전히 존재한다. 또한, 실내 위치 측정을 위한 관성 센서를 추가적으로 차량에 탑재해야 하는 문제점이 여전히 존재한다.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제 및 목적은, 실내에서 차량 측위를 수행하기 위하여 관성 센서를 이용하지 않고, 차량에 탑재되어 있는 바퀴속력센서를 이용하는 실내 주차장 기반 차량 측위 시스템을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제 및 목적은, 차량 뒤쪽 좌우 바퀴속력센서를 이용하여 진행방향속력 및 선회속도를 계산하고 초기 위치를 기반으로 차량 위치 및 방향을 계산하는 실내 주차장 기반 차량 측위 시스템을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제 및 목적은 퀴속력센서 기반 추측항법 오차를 보정하기 위하여, 주차장 지도 DB를 이용한 맵매칭을 통해 바퀴속력센서 기반 추측항법 오차를 보상할 수 있는 실내 주차장 기반 차량 측위 시스템을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템은, 차량이 실내 주차장을 진입할 때, 진입 지점에서의 상기 차량의 초기 위치 및 방향각인 제1 위치 및 제1 방향각을 수신하는 차량 진입정보 수신부; 상기 차량에 탑재된 바퀴속력 센서로부터 바퀴속력 센서정보를 수신하고, 상기 수신된 센서정보에 기반하여 상기 차량의 차량 속력과 선회 속도를 계산하는 바퀴속력센서 처리부; 및 상기 수신된 제1 위치 및 제1 방향각과 상기 차량 속력과 상기 선회 속도를 이용하여, 상기 차량의 변경된 위치 및 방향각인 제2 위치 및 제2 방향각을 계산하는 측위부를 포함하고, 실내에서 차량 측위를 수행하기 위하여 관성 센서를 이용하지 않고, 차량에 탑재되어 있는 바퀴속력센서를 이용하는 실내 주차장 기반 차량 측위 시스템을 제공할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 차량 속력(vr)과 상기 선회 속도(
Figure 112017099735780-pat00001
)는 각각
Figure 112017099735780-pat00002
및
Figure 112017099735780-pat00003
로 계산된다. 또한, 상기 차량의 변경된 위치(xt,yt) 및 방향각(Ψt)은 각각
Figure 112017099735780-pat00004
및
Figure 112017099735780-pat00005
로 계산된다. 여기서 vrL과 vrR는 각각 상기 차량의 좌측 및 우측 바퀴의 바퀴속력이고, T는 상기 좌측 및 우측 바퀴 간의 거리인 것이 특징일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제2 위치와 상기 제2 방향각과 주차장 지도 DB에 저장된 상기 실내 주차장의 경로와 연관된 경로 선분(line segment)을 이용한 맵 매칭을 통해 맵 상의 상기 차량의 현재 위치를 계산하는 맵 매칭 수행부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 맵 매칭 수행부는, 이용 가능한 모든 경로 선분의 시점과 종점의 좌표와 상기 제2 위치 사이의 거리를 계산하고, 상기 제2 위치와 상기 경로 선분의 시점과 종점 사이 거리가 일정한 기준 이하인 경로 선분을 추출하고, 상기 제2 방향각과 상기 추출된 경로 선분의 방향각과의 차이가 일정한 기준 이하인 제2 경로 선분을 추출하고, 상기 추출된 제2 경로 선분 중 상기 제2 위치와 최소 직교 거리를 갖는 제3 경로 선분을 추출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 맵 매칭을 통해 보정된 상기 차량의 제3 위치는 상기 제2 위치와 상기 제3 경로 선분 상의 상기 최소 직교 거리를 갖는 지점 사이의 위치이고, 상기 보정된 상기 차량의 제3 방향각은 상기 제3 경로 선분 상의 시점과 종점 사이의 위치와 상기 제3 위치를 이용하여 계산된 각도인 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 측위부는 칼만 필터를 이용하여 상기 차량의 측위 오차를 보정하는 측위 오차 보정부를 포함하고, 상기 측위 오차 보정부는, 위치 오차, 속도 오차, 방향각 오차, 및 상기 좌측 및 우측 바퀴에 대한 상기 바퀴 속력 센서의 스케일링 팩터(scaling factor)를 상태 변수로 설정하고, 상기 칼만 필터의 예측 단계에서, 추측 항법을 통해 상기 제2 위치 및 상기 제2 방향각을 추정하고, 상기 상태 변수와 공분산을 예측하고, 상기 칼만 필터의 갱신 단계에서, 상기 제2 위치 및 상기 제2 방향각을 맵 매칭을 통해 제3 위치 및 제3 방향각으로 보정하고, 상기 상태 변수와 공분산을 갱신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따른 실내 주차장 안내 서비스를 제공받는 차량은, 상기 차량의 좌측 및 우측 바퀴의 바퀴속력 센서정보를 획득하는 바퀴속력 센서 ― 상기 획득된 센서정보에 기반하여 상기 차량의 차량 속력과 선회 속도가 계산됨 ―; 차량이 실내 주차장을 진입할 때, 진입 지점에서의 상기 차량의 초기 위치 및 방향각인 제1 위치 및 제1 방향각을 차량 측위 시스템으로 전송하는 무선 통신부; 및 상기 차량 측위 시스템으로부터, 상기 차량의 변경된 위치 및 방향각에 대한 정보를 수신하도록 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 차량의 변경된 위치 및 방향각인 제2 위치 및 제2 방향각은, 상기 수신된 제1 위치 및 제1 방향각과 상기 차량 속력과 상기 선회 속도를 이용하여 계산되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에서, 상기 제2 위치와 상기 제2 방향각과 주차장 지도 DB에 저장된 상기 실내 주차장의 경로와 연관된 경로 선분(line segment)을 이용한 맵 매칭을 통해 맵 상의 상기 차량의 현재 위치와 방향각인 제3 위치와 제3 방향각이 계산될 수 있고, 상기 차량의 현재 위치와 방향각인 제3 위치와 제3 방향각이 상기 맵 상에 표시되는 디스플레이를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 실내 차량 측위를 위하여 관성센서를 사용하지 않고 차량에 탑재되어 있는 바퀴 속력 센서를 사용함에 따라 추가적인 센서 탑재 없이 대부분의 차량에 본 측위 기술을 적용 가능하며, 센서 추가로 인한 추가적인 비용이 없어 저비용의 측위 단말기를 개발할 수 있다는 장점이 잇다.
또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 바퀴 속력 센서는 정지 시에 항상 속력이 0으로 측정됨에 따라 관성센서와 다르게 차량 정지 시에 드리프트 오차가 발생되지 않아 측위 결과의 정밀도가 높다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 실내 주차장 안내 서비스를 위해 제공되는 주차장 지도 DB를 이용하여 맵 매칭 기반의 바퀴 속력 센서 기반 추측항법의 오차를 보상함에 따라 보다 정밀한 위치를 추정할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템의 상세한 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 실내 주차장 안내 서비스를 제공받는 차량의 상세한 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 맵 매칭 동작을 수행하는 방법의 흐름도를 나타낸다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "블록" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템에 대해 살펴보기로 한다. 한편, 본 발명에 따른 장치(기기) 또는 시스템의 각각의 구성요소들 간의 연결 관계는 설명에 한정되는 것이 아니라, 응용에 따라 자유롭게 변형 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 각 단계들의 순서는 설명에 한정되는 것이 아니라, 응용에 따라 자유롭게 변형 가능하다.
이와 관련하여, 도 1은 본 발명에 따른 실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템의 상세한 구성을 나타낸다. 한편, 도 2는 본 발명에 따른 실내 주차장 안내 서비스를 제공받는 차량의 상세한 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 실내 주차장 안내 시스템(100)은 차량 진입정보 수신부(110), 바퀴속력센서 처리부(120), 및 측위부(130)를 포함한다. 한편, 바퀴속력센서 처리부(120)는 차량 움직임 계산부(121)를 더 포함한다. 또한, 측위부(130)는 추측항법 계산부(131)와 측위 오차 보정부(132)를 더 포함한다. 또한, 실내 주차장 안내 시스템은 (주차장 지도 DB 기반) 맵 매칭 처리부(140)를 더 포함할 수 있다. 한편, 맵 매칭 처리부(140)는 주차장 DB 수신부(141) 및 맵 매칭 수행부(142)릎 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 차량(200)은 바퀴속력 센서(210), 무선 통신부(220), 제어부(230), 및 디스플레이(240)을 포함한다.
한편, 차량 진입정보 수신부(110)는 차량(200)이 실내 주차장을 진입할 때, 진입 지점에서의 상기 차량(200)의 초기 위치 및 방향각인 제1 위치 및 제1 방향각을 수신한다. 구체적으로, 주차장 진입 시에 무선 통신을 통해 진입 지점에서의 차량 위치 및 방향에 대한 초기값 정보를 수신한다.
또한, 바퀴속력센서 처리부(120)는 상기 차량(200)에 탑재된 바퀴속력 센서(210)로부터 바퀴속력 센서정보를 수신하고, 상기 수신된 센서정보에 기반하여 상기 차량(200)의 차량 속력과 선회 속도를 계산한다. 구체적으로, 바퀴속력센서 처리부(120)는 CAN(Controller Area Network) 통신을 통해 상기 차량(200)에 탑재된 좌우 뒷바퀴의 바퀴속력 값을 바퀴속력 센서(210)로부터 수신하고 차량 움직임 계산부(121)에서 아래와 같은 방법으로 추측항법에 필요한 차량 속력과 선회 속도를 계산할 수 있다. 이와 관련하여, 차량 속력(vr)과 상기 선회 속도(
Figure 112017099735780-pat00006
)는 각각 아래의 수학식 1 및 2와 같이 계산될 수 있다. 특히, 차량 회전 시에는 좌우 뒷바퀴의 이동거리가 다르므로, 기하학적으로 다음과 같이 수학식 2로 선회속도를 계산할 수 있다.
Figure 112017099735780-pat00007
Figure 112017099735780-pat00008
여기서, vrL과 vrR는 각각 상기 차량의 좌측 및 우측 바퀴의 바퀴속력이고, T는 상기 좌측 및 우측 바퀴 간의 거리로, 차량 제원에 따라 결정된다. 한편, 차량 속력을 동체 좌표계 상의 속도로 변환할 수 있고, 이때 주차장에서는 저속으로 주행함에 따라 슬립이 거의 발생하지 않으므로 아래의 수학식 3과 같이 횡방향 속도를 0으로 정의할 수 있다.
Figure 112017099735780-pat00009
측위부(130)의 추측항법 계산부(131)에서는 수신받은 차량 속력과 선회 속도 및 초기 차량 위치 및 방향각을 이용하여 추측항법을 통해 상기 차량(200)의 위치 및 방향각을 계산한다. 이와 관련하여, 첫 시점에서의 차량의 위치 및 방향각을 계산할 때는 차량 진입정보 수신부(110)에서 수신받은 값을 이용하지만, 그 이후 시점부터는 이전 시점에 계산된 위치 및 방향각을 이용할 수 있다. 한편, 시각 t에서의 차량(200)의 방향각은 아래의 수학식 4와 같이 계산될 수 있다. 여기서, Ψ는 차량의 방향각, Δt는 차량의 방향각을 결정하는 시간 간격으로, 바퀴속력 센서(210) 데이터 출력 시간 간격에도 해당될 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이,
Figure 112017099735780-pat00010
는 차량의 선회 속도를 나타낸다.
Figure 112017099735780-pat00011
한편, 상기 차량(200)의 변경된 위치(xt,yt)는 아래의 수학식 5와 같이 결정된다. 즉, 시각 t에서의 차량의 위치 xt,yt는 시각 t에서의 차량의 방향각과 차량의 속도 및 이전 시각 t-1에서의 차량의 위치 xt,yt에 따라 결정된다.
Figure 112017099735780-pat00012
한편, 맵 매칭 수행부(142)는 상기 제2 위치와 상기 제2 방향각과 주차장 지도 DB에 저장된 상기 실내 주차장의 경로와 연관된 경로 선분(line segment)을 이용한 맵 매칭을 통해 맵 상의 상기 차량의 현재 위치를 계산한다. 이때, 주차장 지도 DB에 저장된 정보는 주차장 DB 수신부(141)를 통해 맵 매칭 수행부(142)로 수신된다.
한편, 맵 매칭 수행부(142)에서 수행하는 맵 매칭 동작의 상세한 내용에 대해 살펴보면 다음과 같다. 이와 관련하여, 도 3은 본 발명에 따른 맵 매칭 동작을 수행하는 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 맵 매칭 동작 수행 방법은 추측항법으로 계산된 현재의 차량 위치 및 방향각 수신하는 위치 및 방향각 수신 단계(S310)를 수행한다. 또한, 맵 매칭 동작 수행 방법은 이용 가능한 모든 경로 선분의 시점과 종점의 좌표와 상기 제2 위치 사이의 거리를 계산하는 거리 계산 단계(S320), 및 상기 제2 위치와 상기 경로 선분의 시점과 종점 사이 거리가 일정한 기준 이하인 경로 선분을 추출하는 거리 기반 경로 선분 추출 단계(S330)를 수행한다. 또한, 맵 매칭 동작 수행 방법은 상기 제2 방향각과 상기 추출된 경로 선분의 방향각과의 차이가 일정한 기준 이하인 제2 경로 선분을 추출하는 방향각 기반 제2 경로 선분 추출 단계(S340)를 수행한다.
이와 관련하여, 맵 매칭 동작 수행 방법은 필요에 따라 방향각 기반 경로 선분 추출 단계(S340)를 수행한 이후에 거리 기반 경로 선분 추출 단계(S330)를 수행할 수도 있다. 차량의 선회 속도 값에 따라 차량의 방향각이 크게 변한 것으로 추정되는 경우에는 차량 위치 오차보다 차량 방향각 오차가 더 클 수 있다. 이때에는, 더 중요한 요소인 방향각 기반 경로 선분 추출 단계(S340)를 수행한 이후에 거리 기반 경로 선분 추출 단계(S330)를 수행할 수 있다. 또한, 맵 매칭 동작 수행 방법은 상기 추출된 제2 경로 선분 중 상기 제2 위치와 최소 직교 거리를 갖는 제3 경로 선분을 추출하는 최소 직교 거리 기반 제3 경로 선분 추출 단계(S350)를 더 수행할 수 있다. 이는, 추측항법으로 추정된 위치와 추출된 선분과의 직교 거리를 계산하고 직교 거리가 최소인 선분을 추출하는 과정이다.
한편, 전술된 일련의 과정(단계)에서 상기 맵 매칭을 통해 보정된 상기 차량의 제3 위치는 상기 제2 위치와 상기 제3 경로 선분 상의 상기 최소 직교 거리를 갖는 지점 사이의 위치일 수 있다. 또한, 상기 보정된 상기 차량의 제3 방향각은 상기 제3 경로 선분 상의 시점과 종점 사이의 위치와 상기 제3 위치를 이용하여 계산된 각도일 수 있다. 한편, 더 정밀한 제3 위치는 이와 관련하여 계산된 제3 방향각에 대한 정보를 이용하여 획득될 수 있다. 마찬가지로, 더 정밀한 제3 방향각은 이와 관련하여 계산된 제3 위치에 대한 정보를 이용하여 획득될 수 있다. 이러한 더 정밀한 제3 위치 및 제3 방향각을 획득하기 위해, 거리 기반 경로 선분 추출 단계(S330), 방향각 기반 제2 경로 선분 추출 단계(S340), 및 최소 직교 거리 기반 제3 경로 선분 추출 단계(S350)가 반복적으로 수행될 수 있다. 한편, 이러한 더 정밀한 제3 위치 및 제3 방향각을 획득하기 위한 일련의 단계의 반복 횟수는 연산시간 동안 차량의 이동 상태에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 차량이 계속하여 거의 움직이지 않는 경우에는 다소의 연산시간이 소요되더라도 상기 일련의 단계의 반복 횟수를 증가시켜 더 정밀한 위치 및 방향각을 얻을 수 있다. 반면에, 차량이 실질적으로 이동하거나 또는 자세를 변경하는 것으로 판단된 경우, 상기 일련의 단계의 반복을 중단하고, 현재까지 계산된 위치 및 방향각을 이용하여 차량의 위치 및 자세를 판단하여야 한다.
다음으로, 측위 오차 보정부(132)는 칼만 필터를 이용하여 상기 차량의 측위 오차를 보정한다. 이와 관련하여, 측위 오차 보정부(132)는 위치 오차, 속도 오차, 방향각 오차, 및 상기 좌측 및 우측 바퀴에 대한 상기 바퀴 속력 센서의 스케일링 팩터(scaling factor)를 상태 변수로 설정한다. 또한, 측위 오차 보정부(132)는 상기 칼만 필터의 예측 단계에서, 추측 항법을 통해 상기 제2 위치 및 상기 제2 방향각을 추정하고, 상기 상태 변수와 공분산을 예측한다. 또한, 측위 오차 보정부(132)는 상기 칼만 필터의 갱신 단계에서, 상기 제2 위치 및 상기 제2 방향각을 맵 매칭을 통해 제3 위치 및 제3 방향각으로 보정하고, 상기 상태 변수와 공분산을 갱신할 수 있다.
한편, 도 2를 참조하여, 본 발명의 다른 양상에 따른 실내 주차장 안내 서비스를 제공받는 차량(200)에 대해 살펴보면 다음과 같다. 한편, 전술된 실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템은 주차장 내의 시스템인 것으로 기재되었으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 차량 내에 탑재되거나 또는 차량 내 사용자의 이동 단말과 결합되어 구현되는 경우도 포함된다.
한편, 바퀴속력 센서(210)는 상기 차량의 좌측 및 우측 바퀴의 바퀴속력 센서정보를 획득한다. 이때, 상기 획득된 센서정보에 기반하여 상기 차량의 차량 속력과 선회 속도가 계산된다. 또한, 무선 통신부(220)는 차량(200)이 실내 주차장을 진입할 때, 진입 지점에서의 상기 차량의 초기 위치 및 방향각인 제1 위치 및 제1 방향각을 차량 측위 시스템(100)으로 전송한다. 또한, 제어부(230)는 상기 차량 측위 시스템(100)으로부터, 상기 차량(200)의 변경된 위치 및 방향각에 대한 정보를 수신하도록 제어한다. 이때, 상기 차량의 변경된 위치 및 방향각인 제2 위치 및 제2 방향각은, 상기 수신된 제1 위치 및 제1 방향각과 전술된 바와 같이 상기 차량 속력과 상기 선회 속도를 이용하여 계산될 수 있다.
또한, 상기 제2 위치와 상기 제2 방향각과 주차장 지도 DB에 저장된 상기 실내 주차장의 경로와 연관된 경로 선분(line segment)을 이용한 맵 매칭을 통해 맵 상의 상기 차량의 현재 위치와 방향각인 제3 위치와 제3 방향각이 계산될 수 있다. 이에 따라, 디스플레이(240)는 상기 차량의 현재 위치와 방향각인 제3 위치와 제3 방향각을 상기 맵 상에 표시한다.
이상에서는, 본 발명에 따른 실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템과 실내 주차장 안내 서비스를 제공받는 차량에 대하여 살펴보았다.
따라서, 전술한 바와 같이, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제 및 목적은, 실내에서 차량 측위를 수행하기 위하여 관성 센서를 이용하지 않고, 차량에 탑재되어 있는 바퀴속력센서를 이용하는 실내 주차장 기반 차량 측위 시스템을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제 및 목적은, 차량 뒤쪽 좌우 바퀴속력센서를 이용하여 진행방향속력 및 선회속도를 계산하고 초기 위치를 기반으로 차량 위치 및 방향을 계산하는 실내 주차장 기반 차량 측위 시스템을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제 및 목적은 퀴속력센서 기반 추측항법 오차를 보정하기 위하여, 주차장 지도 DB를 이용한 맵매칭을 통해 바퀴속력센서 기반 추측항법 오차를 보상할 수 있는 실내 주차장 기반 차량 측위 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 적어도 일 실시 예에 따르면, 실내 차량 측위를 위하여 관성센서를 사용하지 않고 차량에 탑재되어 있는 바퀴 속력 센서를 사용함에 따라 추가적인 센서 탑재 없이 대부분의 차량에 본 측위 기술을 적용 가능하며, 센서 추가로 인한 추가적인 비용이 없어 저비용의 측위 단말기를 개발할 수 있다는 장점이 잇다.
또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 바퀴 속력 센서는 정지 시에 항상 속력이 0으로 측정됨에 따라 관성센서와 다르게 차량 정지 시에 드리프트 오차가 발생되지 않아 측위 결과의 정밀도가 높다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 따르면, 실내 주차장 안내 서비스를 위해 제공되는 주차장 지도 DB를 이용하여 맵 매칭 기반의 바퀴 속력 센서 기반 추측항법의 오차를 보상함에 따라 보다 정밀한 위치를 추정할 수 있다는 장점이 있다.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들은 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 실내 주차장 안내 시스템 110: 차량 진입정보 수신부
120: 바퀴속력센서 처리부 121: 차량 움직임 계산부
130: 측위부 131: 추측항법 계산부
132: 측위 오차 보정부 140: 맵 매칭 처리부
141: 주차장 DB 수신부 142: 맵 매칭 수행부
200: 차량 210: 바퀴속력 센서
220: 무선 통신부 230: 제어부
240: 디스플레이

Claims (8)

  1. 실내 주차장 안내 시스템을 위한 바퀴 속력 센서 기반 차량 측위 시스템에 있어서,
    차량이 실내 주차장을 진입할 때, 진입 지점에서의 상기 차량의 초기 위치 및 방향각인 제1 위치 및 제1 방향각을 수신하는 차량 진입정보 수신부;
    상기 차량에 탑재된 바퀴속력 센서로부터 바퀴속력 센서정보를 수신하고, 상기 수신된 센서정보에 기반하여 상기 차량의 차량 속력과 선회 속도를 계산하는 바퀴속력센서 처리부; 및
    상기 수신된 제1 위치 및 제1 방향각과 상기 차량 속력과 상기 선회 속도를 이용하여, 상기 차량의 변경된 위치 및 방향각인 제2 위치 및 제2 방향각을 계산하는 측위부를 포함하고,
    상기 차량 속력(vr)과 상기 선회 속도(
    Figure 112019007938405-pat00021
    )는 각각
    Figure 112019007938405-pat00022
    및
    Figure 112019007938405-pat00023
    로 계산되고,
    시각 t에서의 상기 차량의 변경된 위치(xt,yt) 및 방향각(Ψt)은 이전 시각 t-1에서의 상기 차량의 위치(xt-1, yt-1)와 시각 t에서의 상기 차량의 x, y 방향 속도(vx, vy)를 이용하여 각각
    Figure 112019007938405-pat00024
    및
    Figure 112019007938405-pat00025
    로 계산되는 것을 특징으로 하고,
    여기서 vrL과 vrR는 각각 상기 차량의 좌측 및 우측 바퀴의 바퀴속력이고, T는 상기 좌측 및 우측 바퀴 간의 거리이고, Δt는 상기 차량의 방향각을 결정하는 시간 간격인 것을 특징으로 하는, 차량 측위 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 위치와 상기 제2 방향각과 주차장 지도 DB에 저장된 상기 실내 주차장의 경로와 연관된 경로 선분(line segment)을 이용한 맵 매칭을 통해 맵 상의 상기 차량의 현재 위치를 계산하는 맵 매칭 수행부를 더 포함하는, 차량 측위 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 맵 매칭 수행부는,
    이용 가능한 모든 경로 선분의 시점과 종점의 좌표와 상기 제2 위치 사이의 거리를 계산하고,
    상기 제2 위치와 상기 경로 선분의 시점과 종점 사이 거리가 일정한 기준 이하인 경로 선분을 추출하고,
    상기 제2 방향각과 상기 추출된 경로 선분의 방향각과의 차이가 일정한 기준 이하인 제2 경로 선분을 추출하고,
    상기 추출된 제2 경로 선분 중 상기 제2 위치와 최소 직교 거리를 갖는 제3 경로 선분을 추출하는 것을 특징으로 하는, 차량 측위 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 맵 매칭을 통해 보정된 상기 차량의 제3 위치는 상기 제2 위치와 상기 제3 경로 선분 상의 상기 최소 직교 거리를 갖는 지점 사이의 위치이고,
    상기 보정된 상기 차량의 제3 방향각은 상기 제3 경로 선분 상의 시점과 종점 사이의 위치와 상기 제3 위치를 이용하여 계산된 각도인 것을 특징으로 하는, 차량 측위 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 측위부는 칼만 필터를 이용하여 상기 차량의 측위 오차를 보정하는 측위 오차 보정부를 포함하고,
    상기 측위 오차 보정부는,
    위치 오차, 속도 오차, 방향각 오차, 및 상기 좌측 및 우측 바퀴에 대한 상기 바퀴 속력 센서의 스케일링 팩터(scaling factor)를 상태 변수로 설정하고,
    상기 칼만 필터의 예측 단계에서, 추측 항법을 통해 상기 제2 위치 및 상기 제2 방향각을 추정하고, 상기 상태 변수와 공분산을 예측하고,
    상기 칼만 필터의 갱신 단계에서, 상기 제2 위치 및 상기 제2 방향각을 맵 매칭을 통해 제3 위치 및 제3 방향각으로 보정하고, 상기 상태 변수와 공분산을 갱신하는 것을 특징으로 하는, 차량 측위 시스템.
  7. 실내 주차장 안내 서비스를 제공받는 차량에 있어서,
    상기 차량의 좌측 및 우측 바퀴의 바퀴속력 센서정보를 획득하는 바퀴속력 센서 ― 상기 획득된 센서정보에 기반하여 상기 차량의 차량 속력과 선회 속도가 계산됨 ―;
    차량이 실내 주차장을 진입할 때, 진입 지점에서의 상기 차량의 초기 위치 및 방향각인 제1 위치 및 제1 방향각을 차량 측위 시스템으로 전송하는 무선 통신부; 및
    상기 차량 측위 시스템으로부터, 상기 차량의 변경된 위치 및 방향각에 대한 정보를 수신하도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 차량의 변경된 위치 및 방향각인 제2 위치 및 제2 방향각은, 상기 수신된 제1 위치 및 제1 방향각과 상기 차량 속력과 상기 선회 속도를 이용하여 계산되고,
    상기 차량 속력(vr)과 상기 선회 속도(
    Figure 112019007938405-pat00026
    )는 각각
    Figure 112019007938405-pat00027
    및
    Figure 112019007938405-pat00028
    로 계산되고,
    시각 t에서의 상기 차량의 변경된 위치(xt,yt) 및 방향각(Ψt)은 이전 시각 t-1에서의 상기 차량의 위치(xt-1, yt-1)와 시각 t에서의 상기 차량의 x, y 방향 속도(vx, vy)를 이용하여 각각
    Figure 112019007938405-pat00029
    및
    Figure 112019007938405-pat00030
    로 계산되는 것을 특징으로 하고,
    여기서 vrL과 vrR는 각각 상기 차량의 좌측 및 우측 바퀴의 바퀴속력이고, T는 상기 좌측 및 우측 바퀴 간의 거리이고, Δt는 상기 차량의 방향각을 결정하는 시간 간격인 것을 특징으로 하는, 차량.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 위치와 상기 제2 방향각과 주차장 지도 DB에 저장된 상기 실내 주차장의 경로와 연관된 경로 선분(line segment)을 이용한 맵 매칭을 통해 맵 상의 상기 차량의 현재 위치와 방향각인 제3 위치와 제3 방향각이 계산되는 것을 특징으로 하고,
    상기 차량의 현재 위치와 방향각인 제3 위치와 제3 방향각이 상기 맵 상에 표시되는 디스플레이를 더 포함하는, 차량.
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