KR102172145B1 - Tightly-coupled localization method and apparatus in dead-reckoning system - Google Patents

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Abstract

추측 항법 시스템에서의 밀결합 측위 방법 및 그 장치가 제공된다. 관성 센서로부터의 제1 관측 데이터, 위성 항법 장치로부터의 제2 관측 데이터, 그리고 도플러 수신 장치로부터의 제3 관측 데이터를 토대로, 측위를 위한 상태 변수를 설정하고, 이를 토대로 밀결합 측위를 수행한다. A method and apparatus for tightly coupled positioning in a guessed navigation system are provided. Based on the first observation data from the inertial sensor, the second observation data from the satellite navigation apparatus, and the third observation data from the Doppler receiving apparatus, a state variable for positioning is set, and tightly coupled positioning is performed based on this.

Description

추측 항법 시스템에서의 밀결합 측위 방법 및 그 장치{Tightly-coupled localization method and apparatus in dead-reckoning system}Tightly-coupled localization method and apparatus in dead-reckoning system

본 발명은 추측 항법 시스템에서의 밀결합 측위 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a tightly coupled positioning method and an apparatus therefor in a guessed navigation system.

최근 스마트 폰의 광범위한 보급 및 측위 기술의 발전과 함께 킬러 애플리케이션으로서 가장 유망한 모바일 핵심 서비스로 부각되고 있는 위치기반 서비스(Location-based Services, LBS)를 제공하기 위해서 가장 기본적으로 확보되어야 하는 기술이 측위 기술이다. With the recent widespread spread of smartphones and the development of positioning technology, positioning technology is the most fundamentally secured technology to provide location-based services (LBS), which is emerging as the most promising mobile core service as a killer application. to be.

측위 시스템은 크게 상대 측위 시스템과 절대 측위 시스템으로 분류된다. The positioning system is largely classified into a relative positioning system and an absolute positioning system.

상대 측위 시스템(일명, 추측 항법(dead reckoning) 시스템이라고도 함)은 대상의 위치를 추적함에 있어서 그 초기의 위치 및 방향을 기준으로 상대적인 변화량을 추적하는 시스템으로, 위성 항법 등과 같이 대상의 절대적인 위치를 추적하는 절대 측위 시스템과 대비된다. 대표적인 상대 측위 시스템으로서 보행자 추측 항법(Pedestrian Dead Reckoning, PDR)이 있다. 보행자가 어떤 경로를 이동시에 자기 발걸음의 횟수와 진행 방향의 변화를 감지할 수 있다면, 보행자는 이 정보들과 자기의 평균 보폭에 대한 추정치를 바탕으로 출발점 대비 자기의 대략적인 위치를 추적할 수 있다. 이것이 보행자 추측 항법의 기본 원리이다. Relative positioning system (also known as dead reckoning system) is a system that tracks the relative amount of change based on the initial position and direction in tracking the position of an object. It is contrasted with a tracking absolute positioning system. A representative relative positioning system is Pedestrian Dead Reckoning (PDR). If a pedestrian can detect a change in the number of steps and direction of his or her steps when moving a certain path, the pedestrian can track his or her approximate position relative to the starting point based on this information and an estimate of his average stride length. . This is the basic principle of guessed pedestrian navigation.

그런데, 보행자 추측 항법의 경우에 시간이 진행됨에 따라 보행자의 위치 추정값은 점점 부정확해지게 된다. 이는 보행자 추측 항법이 발걸음의 횟수에 대응하는 보행자의 상대적인 변위에 대한 추정치를 연쇄적으로 연결해 나가는 방식인데, 각 스텝(Step)의 상대적 변위 추정치에는 보행자의 실제 보폭이 일정하지 않기 때문에 발생하는 오차뿐 아니라, 진행 방향의 변화량 추정치에 개입하는 오차도 포함되어 있기 때문이다. 이러한 오차들은 계속적으로 누적되어 위치 추정 결과에 반영되므로, 보행자가 앞으로 진행해 나아갈수록 위치 추정 결과는 점점 더 부정확해지게 된다. 이러한 오차의 누적 현상을 드리프트(Drift)라고 하며, 이는 모든 상대 측위 시스템에 보편적으로 나타나는 특성이다. However, in the case of the pedestrian guess navigation, the estimated value of the pedestrian's position becomes increasingly inaccurate as time progresses. This is a method in which the estimated pedestrian navigation connects the estimate of the relative displacement of the pedestrian corresponding to the number of footsteps in a chain.The relative displacement estimate of each step only has an error that occurs because the actual stride length of the pedestrian is not constant. Rather, it is because an error that intervenes in the estimate of the amount of change in the moving direction is also included. Since these errors are continuously accumulated and reflected in the position estimation result, the position estimation result becomes more and more inaccurate as the pedestrian proceeds forward. This accumulation of errors is called drift, and it is a characteristic that is common to all relative positioning systems.

한편 절대 측위 시스템으로는 대표적으로 위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS)을 들 수 있으며, 그 외에 이동 통신망, Wi-Fi, UWB(ultra wideband), 블루투스를 이용하는 방식 등이 연구되고 있다. On the other hand, as an absolute positioning system, a representative global navigation satellite system (GNSS) is exemplified, and in addition, a mobile communication network, Wi-Fi, ultra wideband (UWB), and a method using Bluetooth are being studied.

위성 항법 시스템은 지구를 도는 인공 위성의 네트워크 정보를 이용해 지상에 있는 목표물의 위치와 고도, 속도를 알아내는 시스템이다. 미사일 유도 같은 군사적 용도나 항공기, 선박, 자동차 등의 항법 장치에 이용되는데, 그 중 대표적 시스템이 GPS(global positioning system)이다. The satellite navigation system is a system that finds out the position, altitude, and speed of a target on the ground using network information of an orbiting satellite. It is used for military purposes such as missile guidance or for navigation devices such as aircraft, ships, and automobiles. Among them, a representative system is a global positioning system (GPS).

또 다른 절대 측위 시스템으로서 도플러 레이더(Doppler Radar)를 들 수 있다. 도플러 레이더는 도플러 효과를 이용하여 멀리 떨어져 있는 물체의 빠르기 데이터를 만들어내는 특수 레이더로서, 마이크로파 신호를 표적에 맞추어 그로부터의 반사파를 측정한 뒤, 되돌아온 신호의 주파수가 물체의 움직임에 의해 얼마나 변화되었는지를 분석한다. 도플러 레이더를 이용하는 시스템으로서 과속 차량의 적발에 사용되는 스피드 건(speed gun)이 있다. Another absolute positioning system is the Doppler Radar. Doppler radar is a special radar that uses the Doppler effect to generate speed data of distant objects. After measuring the reflected wave from a microwave signal by matching it to a target, the frequency of the returned signal is determined by the movement of the object. Analyze. As a system using Doppler radar, there is a speed gun used to detect speeding vehicles.

파동이 발생되는 파원과 관측자의 상대적 운동에 의하여 관측되는 진동수가 달라지는 현상을 도플러 효과(Doppler Effect)라고 하는데, 이러한 현상은 음파뿐만 아니라 광파(빛) 등 모든 파동에 대하여 나타난다 이러한 도플러 효과를 토대로 한 도플러 레이더를 이용하여 단말의 속도를 감지할 수 있다. 채널 내에서 송신기와 수신기가 상대적으로 이동하는 경우에 수신기는 송신기가 송신한 신호의 주파수로부터 약간 달라진 주파수의 신호를 수신하게 되는데, 이 수신되는 신호의 주파수 변화를 토대로 단말의 속도를 추정할 수 있다. 이러한 도플러 효과를 이용하여 단말의 속도를 감지할 수 있는 장치를 도플러(Doppler) 수신 장치라고 한다. The phenomenon in which the observed frequency changes due to the wave source from which the wave is generated and the observer's relative motion is called the Doppler Effect. This phenomenon appears for all waves such as light waves (light) as well as sound waves. The speed of the terminal can be detected using a Doppler radar. When the transmitter and the receiver relatively move within the channel, the receiver receives a signal with a frequency slightly different from the frequency of the signal transmitted by the transmitter, and the speed of the terminal can be estimated based on the frequency change of the received signal. . A device capable of detecting the speed of a terminal using the Doppler effect is called a Doppler receiving device.

실내 무선통신 환경에서 도플러 쉬프트(Doppler Shift)의 영향은 캐리어 주파수

Figure 112015054608913-pat00001
및 (광속으로 normalize한) 관측자(단말)의 속도의 곱에 비례한다. 이러한 원리에 기반하여 단말의 속도를 감지해 내는 장치가 도플러 수신 장치이다. Wi-Fi 신호는 보행자 속도에 대응하는 도플러 쉬프트 량의 측정에 사용할 수 있는 주파수 대역에 속해 있다고 알려져 있다.In indoor wireless communication environment, the influence of Doppler shift is carrier frequency.
Figure 112015054608913-pat00001
And the product of the speed of the observer (terminal) (normalized by the speed of light). A device that detects the speed of a terminal based on this principle is a Doppler receiving device. It is known that the Wi-Fi signal belongs to a frequency band that can be used to measure the amount of Doppler shift corresponding to the pedestrian speed.

도플러 수신 장치를 실내 측위에 사용할 경우에, 다른 실내 측위 수단과 같은 별도의 막대한 인프라 투자가 필요하지 않을 뿐만 아니라, 실내 측위에 가장 큰 장애가 되는 다중경로 효과(Multipath Effect)가 지배하는 환경에서도 신호 발생 소스의 위치를 파악하지 않고서도 적용이 가능하다는 장점이 있다. When a Doppler receiver is used for indoor positioning, it does not require a separate massive infrastructure investment such as other indoor positioning means, and signals are generated even in environments dominated by the multipath effect, which is the biggest obstacle to indoor positioning. The advantage is that it can be applied without knowing the location of the source.

추측 항법 시스템은 단거리 추적에 있어서는 높은 정밀도를 자랑하나, 장거리 추적시에는 드리프트 문제에 의해 정밀도가 현저히 떨어지게 되는 단점이 있다. 그러므로 상대 오차의 누적 현상인 드리프트 현상을 극복하고 측위 결과의 정확도를 개선하기 위한 방법이 요구된다. The speculative navigation system boasts high precision in short-range tracking, but has a disadvantage in that precision is significantly degraded due to a drift problem in long-distance tracking. Therefore, there is a need for a method to overcome the drift phenomenon, which is an accumulation phenomenon of relative errors, and to improve the accuracy of the positioning results.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 관성 센서 등의 상대 측위 시스템에 보편적으로 나타나는 오차의 누적 현상을 극복하고 측위 결과의 정확도를 개선하기 위하여, 절대 측위 시스템에 의한 관측 데이터에 기반하여 주기적으로 상대 측위 시스템에 의한 측위 결과를 보정/캘리브레이션(Calibration)해 주기 위한 밀결합의 측위 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다. The technical problem to be solved by the present invention is to overcome the accumulation of errors common in relative positioning systems such as inertial sensors and improve the accuracy of positioning results, based on the observation data of the absolute positioning system. It is to provide a tightly coupled positioning method and apparatus for correcting/calibrating a positioning result by a positioning system.

본 발명의 특징에 따른 밀결합 측위 방법은, 관성 센서로부터의 제1 관측 데이터, 위성 항법 장치로부터의 제2 관측 데이터, 그리고 도플러 수신 장치로부터의 제3 관측 데이터를 토대로, 측위를 위한 상태 변수를 설정하는 단계; 상기 설정된 상태 변수를 토대로 현재 상태에 대한 제1 내지 제3 관측 데이터에 대한 상태 예측값 및 오차 공분산 예측값을 산출하는 예측 과정을 수행하는 단계; 및 상기 예측 과정에서 획득한 상태 예측값 및 오차 공분산 예측값을 측정값과 예측값의 차이로써 보상하여 측위를 위한 새로운 추정값을 획득하는 교정 과정을 수행하는 단계를 포함한다.In the tightly coupled positioning method according to a feature of the present invention, based on the first observation data from the inertial sensor, the second observation data from the satellite navigation device, and the third observation data from the Doppler receiver, a state variable for positioning is determined. Setting up; Performing a prediction process of calculating a state predicted value and an error covariance predicted value for the first to third observed data for a current state based on the set state variable; And performing a calibration process of obtaining a new estimated value for positioning by compensating the state prediction value and the error covariance prediction value obtained in the prediction process by a difference between the measured value and the predicted value.

상기 제1 관측 데이터는 방위각 정보일 수 있다. 상기 제2 관측 데이터는 보행자 위치 정보를 포함하며, 위치 정보는 x 좌표 및 y 좌표로 이루어질 수 있다. 상기 제3 관측 데이터는 보폭을 포함할 수 있다. The first observation data may be azimuth angle information. The second observation data includes pedestrian location information, and the location information may be composed of x coordinates and y coordinates. The third observation data may include a stride length.

상기 제3 관측 데이터는 스텝별 순간 속도를 포함하며, 스텝별 순간 속도는 k번째 스텝의 보폭과 k번째 스텝의 소요시간 △를 토대로 산출되고, k번째 스텝의 소요시간 △는 출발시부터 시각 k까지의 총 소요시간을 가속도계가 검출한 스텝의 갯수로 나누어서 도출될 수 있다. The third observation data includes the instantaneous speed for each step, the instantaneous speed for each step is calculated based on the stride length of the kth step and the required time △ of the kth step, and the required time △ of the kth step is the time k from the time of departure. It can be derived by dividing the total required time to by the number of steps detected by the accelerometer.

상기 예측 과정을 수행하는 단계는, 상기 상태 변수를 토대로 현재 상태를 예측하여 상태 예측값을 획득하는 단계; 현재 상태에 해당하는 오차 공분산을 예측하여 오차 공분산 예측값을 획득하는 단계; 및 상기 상태 예측값을 토대로 관측 데이터에 대한 추정값인 예측 측정값을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. The performing of the prediction process may include predicting a current state based on the state variable to obtain a state predicted value; Predicting an error covariance corresponding to a current state to obtain a predicted error covariance value; And obtaining a predicted measurement value that is an estimated value for the observed data based on the state predicted value.

상기 교정 과정을 수행하는 단계는, 상기 오차 공분산 예측값과 실제 관측 노이즈를 토대로 이득을 산출하는 단계; 상기 산출된 이득, 실제 측정값과 예측 측정값의 차이를 토대로 상태 예측값을 보정하여 새로운 추정값을 획득하는 단계; 및 상기 산출된 이득을 토대로 상기 오차 공분산 예측값을 보정하여 교정된 오차 공분산을 획득하는 단계를 포함할 수 있다. The performing of the calibration process may include calculating a gain based on the predicted error covariance and actual observed noise; Correcting a state predicted value based on the calculated gain and a difference between an actual measured value and a predicted measured value to obtain a new estimated value; And obtaining a corrected error covariance by correcting the predicted error covariance value based on the calculated gain.

상기 실제 측정값은 상기 관성 센서로부터의 제1 관측 데이터, 위성 항법 장치로부터의 제2 관측 데이터, 그리고 도플러 수신 장치로부터의 제3 관측 데이터일 수 있다. The actual measured value may be first observation data from the inertial sensor, second observation data from a satellite navigation device, and third observation data from a Doppler receiver.

상기 상태 변수를 설정하는 단계는 상기 제1 내지 제3 관측 데이터를 토대로 상기 예측 과정 및 교정 과정의 수행에 따라 획득한 이전 단계의 새로운 추정값을 토대로 상기 상태 변수를 설정할 수 있다. In the setting of the state variable, the state variable may be set based on a new estimated value of a previous step obtained by performing the prediction process and the calibration process based on the first to third observation data.

한편, 상기 예측 과정 및 교정 과정은 칼만 필터를 토대로 수행될 수 있다. Meanwhile, the prediction process and the correction process may be performed based on the Kalman filter.

본 발명의 다른 특징에 따른 밀결합 측위 장치는, 관성 센서로부터의 제1 관측 데이터를 제공받는 제1 입력부; 위성 항법 장치로부터의 제2 관측 데이터를 제공받는 제2 입력부; 도플러 수신 장치로부터의 제3 관측 데이터를 제공받는 제3 입력부; 및 상기 제1 내지 제3 관측 데이터를 토대로, 측위를 위한 상태 변수를 설정하고, 설정된 상태 변수를 토대로 현재 상태에 대한 예측값 및 오차 공분산 예측값을 산출하는 예측 과정을 수행하고, 상기 예측 과정에서 획득한 상태 예측값 및 오차 공분산 예측값을 측정값과 예측값의 차이로써 보상하여 측위를 위한 새로운 추정값을 획득하는 교정 과정을 수행하여, 측위를 위한 데이터를 획득하는 밀결합 측위 처리부를 포함한다. A tightly coupled positioning device according to another aspect of the present invention includes: a first input unit receiving first observation data from an inertial sensor; A second input unit receiving second observation data from a satellite navigation device; A third input unit receiving third observation data from the Doppler receiving device; And performing a prediction process of setting a state variable for positioning based on the first to third observation data, calculating a predicted value for a current state and a predicted error covariance value based on the set state variable, and obtained in the prediction process. And a tightly coupled positioning processor configured to obtain data for positioning by performing a calibration process of obtaining a new estimate value for positioning by compensating the predicted state value and the predicted error covariance value with a difference between the measured value and the predicted value.

상기 제1 관측 데이터는 방위각 정보이고, 상기 제2 관측 데이터는 보행자 위치 정보를 포함하며, 위치 정보는 x좌표 및 y 좌표로 이루어지며, 상기 제3 관측 데이터는 보폭을 포함할 수 있다. 상기 제3 관측 데이터는 스텝별 순간 속도를 포함하며, 스텝별 순간 속도는 k번째 스텝의 보폭과 k번째 스텝의 소요시간 △를 토대로 산출되고, k번째 스텝의 소요시간 △는 출발시부터 시각 k까지의 총 소요시간을 가속도계가 검출한 스텝의 갯수로 나누어서 도출될 수 있다. The first observation data is azimuth angle information, the second observation data includes pedestrian location information, the location information is composed of x coordinates and y coordinates, and the third observation data may include a stride length. The third observation data includes the instantaneous speed for each step, the instantaneous speed for each step is calculated based on the stride length of the kth step and the required time △ of the kth step, and the required time △ of the kth step is the time k from the time of departure. It can be derived by dividing the total required time to by the number of steps detected by the accelerometer.

상기 밀결합 측위 처리부는 상기 제1 내지 제3 관측 데이터를 토대로 상기 예측 과정 및 교정 과정의 수행에 따라 획득한 이전 단계의 새로운 상태 추정값을 토대로 상기 상태 변수를 설정하는 변수 설정부; 상기 상태 변수를 토대로 현재 상태를 예측하여 상태 예측값을 획득하는 제1 예측 처리부; 현재 상태에 해당하는 오차 공분산을 예측하여 오차 공분산 예측값을 획득하는 제2 예측 처리부; 및 상기 상태 예측값을 토대로 관측 데이터에 대한 추정값인 예측 측정값을 획득하는 추정값 산출부를 포함할 수 있다. The tightly coupled positioning processing unit may include a variable setting unit configured to set the state variable based on a new state estimation value of a previous step acquired according to the prediction process and the calibration process based on the first to third observation data; A first prediction processing unit that predicts a current state based on the state variable to obtain a state predicted value; A second prediction processing unit that predicts an error covariance corresponding to a current state and obtains a predicted error covariance value; And an estimate value calculator that obtains a predicted measurement value that is an estimate value for observation data based on the state predicted value.

상기 밀결합 측위 처리부는 상기 오차 공분산 예측값과 실제 관측 노이즈를 토대로 이득을 산출하는 이득 산출부; 상기 산출된 이득, 실제 측정값과 예측 측정값의 차이를 토대로 상태 예측값을 보정하여 새로운 추정값을 획득하는 추정값 보정부; 상기 산출된 이득을 토대로 상기 오차 공분산 예측값을 보정하여 교정된 오차 공분산을 획득하는 오차 산출부를 더 포함할 수 있다. The tightly coupled positioning processing unit may include a gain calculation unit that calculates a gain based on the predicted error covariance and actual observed noise; An estimated value correction unit for obtaining a new estimated value by correcting a state prediction value based on the calculated gain and a difference between an actual measured value and a predicted measured value; It may further include an error calculator for obtaining a corrected error covariance by correcting the predicted error covariance value based on the calculated gain.

본 발명의 실시 예에 의하면, 관성 센서 등을 이용하는 상대 측위 시스템에서 발생되는 오차 누적 문제를 해소하여, 정확한 측위 결과를 제공할 수 있으며, 또한 측위 결과의 정확도를 안정적으로 보장할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide an accurate positioning result by solving an error accumulation problem occurring in a relative positioning system using an inertial sensor or the like, and to stably guarantee the accuracy of the positioning result.

도 1은 파원과 관측자가 상대 운동하고 있는 경우의 도플러 효과를 나타낸 예시도이다.
도 2는 실내 무선 환경에서의 도플러 효과의 영향을 나타낸 예시도이다.
도 3은 칼만 필터 알고리즘의 전체적 동작을 나타내는 개념도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 밀결합 측위 장치의 구조를 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 밀결합 측위 방법의 흐름도이다.
1 is an exemplary diagram showing the Doppler effect when a wave source and an observer are in relative motion.
2 is an exemplary diagram showing the influence of the Doppler effect in an indoor wireless environment.
3 is a conceptual diagram showing the overall operation of the Kalman filter algorithm.
4 and 5 are diagrams showing the structure of a tight coupling positioning device according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart of a tight coupling positioning method according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various forms and is not limited to the embodiments described herein.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a certain part'includes' a certain element, it means that other elements may be further included rather than excluding other elements unless otherwise stated.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 추측 항법 시스템에서의 밀결합 측위 방법 및 그 장치에 대하여 설명한다. Hereinafter, a method and an apparatus for a tightly coupled positioning in a guessed navigation system according to an embodiment of the present invention will be described.

측위 시스템은 상대측위 시스템과 절대측위 시스템으로 대별되는데, 측위 결과의 정확도를 개선하기 위해서 상대 측위 시스템에 의한 측위 결과에 대하여, 절대 측위 시스템에 의한 관측 데이터에 기반한 주기적인 측위 결과의 보정/ 캘리브레이션(Calibration) 작업이 필수적으로 요구된다. The positioning system is roughly divided into a relative positioning system and an absolute positioning system.In order to improve the accuracy of the positioning results, for the positioning results by the relative positioning system, correction/calibration of periodic positioning results based on observation data by the absolute positioning system ( Calibration) work is required.

절대측위 시스템으로서는 대표적으로 실외 영역에서 네비게이션에 장착되는 위성항법 시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS)을 들 수 있다. 위성 항법 시스템은 지구를 도는 인공 위성의 네트워크 정보를 이용해 지상에 있는 목표물의 위치와 고도, 속도를 알아내는 장치이며, 대표적 시스템이 GPS (global positioning system)이다. As an absolute positioning system, there is a Global Navigation Satellite System (GNSS), which is typically mounted on a navigation system in an outdoor area. The satellite navigation system is a device that finds the position, altitude, and speed of a target on the ground using network information of an artificial satellite orbiting the earth, and a representative system is a global positioning system (GPS).

GPS에서는 모두 24개의 인공 위성에서 발신하는 전파(마이크로파)를 수신자의 수신기에서 수신하여 수신기의 위치를 결정한다. 24개의 GPS 인공 위성이 하루에 두 번씩 지구 둘레를 돌며 지구상의 수백만 개 GPS 단말기에 예를 들어, 1초마다 위치값을 송신하고 있다. 인공 위성들은 약 2만㎞ 상공의 6개 회전 궤도 상에 각 60도마다 4개가 배치되어 일정한 간격을 두고 돌고 있다. 이는 지구가 평면이 아니라 둥근 입체 모양이어서 위치 하나를 찾기 위해서는 4개의 GPS 위성이 필요하기 때문이다.In GPS, radio waves (microwaves) transmitted from all 24 satellites are received by the receiver's receiver and the receiver's location is determined. Twenty-four GPS satellites orbit the Earth twice a day and transmit location values to millions of GPS terminals on Earth, for example every second. The artificial satellites are arranged at regular intervals in 6 rotational orbits of about 20,000 km. This is because the Earth is not a flat shape but a round three-dimensional shape, so four GPS satellites are required to find a location.

원래 군사 프로젝트로 시작했던 GPS는 상업적 서비스 혹은 과학 연구에서 추적 및 감시를 위한 유용한 도구로서 널리 활용되고 있으며, GPS의 정확한 시각은 시각 동기 및 핸드오프 전환을 가능케 함으로써 금융, 이동통신망 운영, 심지어 전력망 제어와 같은 일상 활동에도 요긴하게 이용되고 있다. Originally started as a military project, GPS is widely used as a useful tool for tracking and monitoring in commercial services or scientific research, and the accurate time of GPS enables time synchronization and handoff switching, thereby enabling financial, mobile network operation, and even power grid control. It is also useful for everyday activities such as.

이러한 위성항법 시스템의 수신기는 위성으로부터 수신한 항법 메시지를 통해 GNSS 위성의 위치와 GNSS 위성의 시계를 확인하고, 반송파에 실려 보내진 코드를 감지하여 위성 신호가 수신기까지 걸린 시간을 구하여 전파의 속도를 곱해 GNSS 위성과 수신기간의 거리를 구한다. 하지만 전파 전파 환경, GNSS 수신기에 내장된 시계의 오차, 수신기 내부 오차 등으로 인해 이렇게 구한 거리는 실제 거리가 아닌 의사거리이다.The receiver of such a satellite navigation system checks the position of the GNSS satellite and the clock of the GNSS satellite through the navigation message received from the satellite, detects the code sent on the carrier wave, calculates the time taken by the satellite signal to the receiver, and multiplies the speed of the radio wave. Find the distance between the GNSS satellite and the receiver. However, due to the radio wave environment, the error of the clock built into the GNSS receiver, and the internal error of the receiver, the calculated distance is not an actual distance but a pseudorange.

GNSS 수신기의 좌표를 [x, y, z], 시간 편향을 b, i번째 GNSS 위성의 좌표를 [xi, yi, zi]라 할 때, i번째 위성과 수신기와의 의사거리는 다음 식으로 나타낼 수 있다. When the coordinates of the GNSS receiver are [x, y, z], the time deflection is b, and the coordinates of the i-th GNSS satellite are [xi, yi, zi], the pseudo distance between the i-th satellite and the receiver can be expressed by the following equation: have.

Figure 112015054608913-pat00002
Figure 112015054608913-pat00002

여기서 c는 전파의 속도(빛의 속도)를 나타낸다. Where c represents the speed of propagation (speed of light).

GNSS 수신기의 좌표를 구하기 위해서는 [x, y, z, b] 네 개의 미지수를 알아야 하므로 네 개의 방정식이 필요하다. 따라서 적어도 네 개의 GNSS 위성으로부터 위성신호를 수신해야 한다. In order to obtain the coordinates of the GNSS receiver, four equations are required because [x, y, z, b] four unknowns must be known. Therefore, it is necessary to receive satellite signals from at least four GNSS satellites.

다른 절대 측위 시스템으로서 도플러 레이더(Doppler Radar)를 들 수 있다. 도플러 레이더는 도플러 효과를 이용하여 멀리 떨어져 있는 물체의 빠르기 데이터를 만들어내는 특수 레이더이다. 도플러 레이더는 마이크로파 신호를 표적에 맞추어 그로부터의 반사파를 측정한 뒤, 되돌아온 신호의 주파수가 물체의 움직임에 의해 얼마나 변화되었는지를 분석한다. Another absolute positioning system is the Doppler Radar. Doppler radar is a special radar that uses the Doppler effect to generate speed data of distant objects. Doppler radar measures the reflected wave from the   microwave   signal to the target, and then analyzes how much the frequency of the returned signal is changed by the movement of the object.

도플러 레이더에 의해 단말의 속도를 감지하는 원리는 다음과 같이 도플러 효과를 통해 설명될 수 있다. The principle of detecting the speed of the terminal by the Doppler radar can be explained through the Doppler effect as follows.

채널내에서 송신기와 수신기가 상대적으로 이동하는 경우에, 수신기는 송신기가 송신한 신호의 주파수로부터 약간 달라진 주파수의 신호를 수신하는 현상을 경험하게 된다. 동일한 원리에서 유래하는 일상 생활의 경험으로는, 사이렌을 울리면서 차가 다가올 때에는 소리가 높게 들리다가 차가 관측자 앞을 지나쳐 멀어지면 소리도 낮게 들리는 현상을 들 수 있다. 이러한 현상이 발생하는 원리는 다음과 같이 설명할 수 있다.When the transmitter and the receiver move relatively in the channel, the receiver experiences a phenomenon of receiving a signal with a frequency slightly different from the frequency of the signal transmitted by the transmitter. A daily life experience that stems from the same principle is the phenomenon that the sound is high when the car approaches while sounding a siren, and the sound is low when the car passes in front of the observer and moves away. The principle that this phenomenon occurs can be explained as follows.

일반적으로 파원과 관측자가 상대 운동하고 있을 때 서로 가까워지는 경우에는 파원의 실제 진동수보다 더 큰 진동수(고음)로 들리고 서로 멀어지는 경우에는 실제 진동수보다 더 작은 진동수(저음)로 들린다. 이와 같이, 파원과 관측자의 상대적 운동에 의하여 관측되는 진동수가 달라지는 현상을 도플러 효과(Doppler Effect)라고 한다. 이 현상은 음파뿐만 아니라 광파(빛) 등 모든 파동에 대하여 나타난다. In general, when the wave source and the observer are in relative motion, when they are close to each other, it is heard at a higher frequency (higher tone) than the actual frequency of the wave source, and when they are distant from each other, it is heard at a smaller frequency (lower tone) than the actual frequency. In this way, the phenomenon in which the observed frequency varies due to the relative motion of the wave source and the observer is called the Doppler Effect. This phenomenon appears not only for sound waves but also for all waves such as light waves (light).

파원과 관측자가 상대 운동하고 있는 상황에서, 소리의 속력을 V, 음원의 속력을 v, 음원의 진동수를 f0, 관측자가 듣는 소리의 진동수를 f라고 하고, 관측자 O가 음원 S에서 속력 u로 멀어지는 경우를 생각해 본다. When the wave source and the observer are in relative motion, the speed of the sound is V, the speed of the sound source is v, the frequency of the sound source is f 0 , the frequency of the sound that the observer hears is f, and the observer O is from the sound source S to the speed u. Think about the case of getting away.

도 1은 파원과 관측자가 상대 운동하고 있는 경우의 도플러 효과를 나타낸 예시도이다. 1 is an exemplary diagram showing the Doppler effect when a wave source and an observer are in relative motion.

파원에서 관측자 방향을 (+)로 하면 위의 두 식에서 관측자가 듣는 진동수 f는 다음과 같이 나타낼 수 있다. If the direction of the observer at the wave source is (+), the frequency f that the observer hears in the above two equations can be expressed as follows.

Figure 112015054608913-pat00003
Figure 112015054608913-pat00003

여기서, u, v는 +V 방향에 대해 반대일 때 (-) 부호를 넣어 윗식에 대입하여 사용하면 된다.Here, when u and v are opposite to the +V direction, insert a (-) sign and substitute it in the upper equation to use.

이러한 도플러 효과의 영향을 실내 무선통신 환경에서 검토해 보기로 한다.The influence of the Doppler effect will be examined in an indoor wireless communication environment.

도 2는 실내 무선 환경에서의 도플러 효과의 영향을 나타낸 예시도이다. 2 is an exemplary diagram showing the influence of the Doppler effect in an indoor wireless environment.

도 2에서와 같이, Wi-Fi에 의한 전자파 등 일반적인 파동의 경우에 파동의 속도를

Figure 112015054608913-pat00004
, 파원(Source)의 속도를
Figure 112015054608913-pat00005
, 관측자(Observer)의 속도를
Figure 112015054608913-pat00006
라고 하면, 위의 수학식 2에 따라 수신된 파동의 주파수는 다음과 같이 나타낼 수 있다. 2, in the case of a general wave such as an electromagnetic wave caused by Wi-Fi, the speed of the wave is
Figure 112015054608913-pat00004
, The speed of the source
Figure 112015054608913-pat00005
, Speed of the observer
Figure 112015054608913-pat00006
If so, the frequency of the wave received according to Equation 2 above can be expressed as follows.

Figure 112015054608913-pat00007
Figure 112015054608913-pat00007

전자파의 경우에도 위의 수학식 3이 그대로 적용되는데, 이 경우

Figure 112015054608913-pat00008
이고
Figure 112015054608913-pat00009
이므로, 다음과 같이 식이 성립된다. In the case of electromagnetic waves, Equation 3 above is applied as it is, in this case
Figure 112015054608913-pat00008
ego
Figure 112015054608913-pat00009
Therefore, the equation is established as follows.

Figure 112015054608913-pat00010
Figure 112015054608913-pat00010

따라서, 도플러 쉬프트 량

Figure 112015054608913-pat00011
는 다음과 같이 나타낼 수 있다. Therefore, the amount of Doppler shift
Figure 112015054608913-pat00011
Can be expressed as

Figure 112015054608913-pat00012
Figure 112015054608913-pat00012

위의 수학식 5로부터 실내 무선통신 환경에서 도플러 쉬프트의 영향은 캐리어 주파수

Figure 112015054608913-pat00013
및 관측자(단말)의 속도((광속으로 노말라이즈(normalize)한 속도임)의 곱에 비례한다는 사실을 알 수 있다. 이러한 원리에 기반하여 단말의 속도를 감지해 내는 장치가 도플러 수신 장치이다. From Equation 5 above, the influence of Doppler shift in the indoor wireless communication environment is the carrier frequency
Figure 112015054608913-pat00013
And it can be seen that it is proportional to the product of the speed of the observer (terminal) (which is the speed normalized to the speed of light) A Doppler receiving device is a device that detects the speed of the terminal based on this principle.

위의 도플러 쉬프트량에 대한 수학식 5에 의하면, 도플러 쉬프트량은 반송파(carrier) 주파수에 의존적인 것을 알 수 있다. According to Equation 5 for the above Doppler shift amount, it can be seen that the Doppler shift amount is dependent on the carrier frequency.

관성 항법 시스템과 도플러 레이더는 1950년대 이후 주로 비행체 및 잠수함의 항법 시스템으로 적용되어 왔다. 전술한 바와 같이 추측 항법 시스템은 단거리 추적에 있어서는 높은 정밀도를 자랑하나, 장거리 추적시에는 드리프트 문제에 의해 정밀도가 현저히 떨어지게 된다. 반면에, 도플러 레이더는 상대적으로 정밀도가 떨어지기는 하나 장거리 추적시의 드리프트 문제가 없으므로, 양 측위 시스템을 결합적으로 사용함으로써 장거리 추적시의 드리프트 문제를 극복하고 정밀도가 높은 측위 솔루션을 제공할 수 있게 된다. Inertial navigation systems and Doppler radars have been mainly applied as navigation systems for aircraft and submarines since the 1950s. As described above, the speculative navigation system boasts high precision in short-range tracking, but in long-distance tracking, the precision is significantly degraded due to a drift problem. On the other hand, the Doppler radar is relatively inferior in precision but does not have a drift problem during long-distance tracking, so it is possible to overcome the drift problem in long-distance tracking and provide a high-precision positioning solution by using both positioning systems in combination. do.

이와 같이 고성능의 측위 솔루션을 제공하기 위하여 전혀 다른 종류의 측위 시스템을 상호 보완적으로 결합하여 효과적으로 사용하는 방식을 보통 밀결합(Tightly-Coupled)에 의한 측위라고 한다. 전통적으로 이러한 밀결합 방식의 측위 솔루션을 구현하는데 주로 동원되는 도구가 칼만필터(Kalman Filter) 혹은 그 변형인 확장 칼만필터(Extended Kalman Filter)이다. In order to provide such a high-performance positioning solution, a method in which completely different types of positioning systems are complementarily combined and effectively used is commonly referred to as tightly-coupled positioning. Traditionally, the tool used to implement such tightly coupled positioning solutions is the Kalman Filter or its variant, the Extended Kalman Filter.

이하에서 칼만 필터(Kalman Filter)에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a Kalman filter will be described.

칼만 필터(Kalman Filter)는 노이즈(Noise)가 포함되어 있는 관측 데이터로부터 선형 시스템의 상태를 추적하는 재귀형의(Recursive) 필터로서 루돌프 칼만(Rudolf E. Kalman)에 의해 1960년대 초에 개발된 이래 아폴로 우주선의 궤도 추정 문제에 적용된 바 있고, 이후에 컴퓨터 비젼, 로봇, 레이더, 로켓, 위성, 미사일, 제어 등의 공학 분야에 광범위하게 이용될 뿐 아니라 주식, 계량 경제학, 날씨 예측, 인구 예측 등의 사회과학 분야에도 활용되고 있다. 칼만 필터는 과거의 측정 데이터와 새로운 측정 데이터를 사용하여 데이터에 포함된 노이즈를 제거시킴으로써 새로운 결과를 추정(Estimate)하는 데 사용되는 알고리즘으로 선형 시스템에 재귀적으로 동작한다. 이것은 우리가 어떤 대상으로부터 얻는 측정 데이터에는 불확실성 정보(Noise)가 포함되어 있는데, 이 불확실성을 정수기의 필터가 불순물을 걸러내듯이 필터링하는 동작으로 이해할 수 있다. 즉, 노이즈(가우시안(Gaussian) 분포를 갖는)를 포함하는 측정 데이터나 신호로부터 원하는 신호나 정보를 골라내는 알고리즘으로서 확률에 기반한 예측 시스템이다. The Kalman Filter is a recursive filter that tracks the state of a linear system from observational data containing noise, and was developed by Rudolf E. Kalman in the early 1960s. It was applied to the problem of orbit estimation of the Apollo spacecraft, and later it was widely used in engineering fields such as computer vision, robots, radar, rockets, satellites, missiles, and controls, as well as stocks, econometrics, weather forecasting, and population forecasting. It is also used in the social science field. The Kalman filter is an algorithm used to estimate new results by removing the noise contained in the data using old and new measurement data, and operates recursively on a linear system. This is because the measurement data we get from a certain object contains uncertainty information (Noise), which can be understood as the operation of filtering out the impurities as a filter of a water purifier. That is, it is an algorithm that selects a desired signal or information from measurement data or signals including noise (having a Gaussian distribution), and is a prediction system based on probability.

자연계의 움직임은 물리적 법칙의 지배를 받기 때문에 어느 정도 예측이 가능한데, 누적된 과거 데이터와 현재 얻을 수 있는 최선의 데이터로 현 상태를 추정하고자 하는 수요는 자연 현상이나 사회 현상의 도처에서 발생하며, 이러한 관점에서 미사일 추적이나 주식의 흐름은 매우 유사한 속성을 갖는다. The movement of the natural world is governed by physical laws, so it can be predicted to some extent. The demand for estimating the current state with accumulated past data and the best data currently available occurs everywhere in natural or social phenomena. From a point of view, missile tracking or stock flows have very similar properties.

실제 응용에 있어서는 시스템이 비선형이고 노이즈도 가우시안이 아닌 경우가 많으므로 칼만 필터의 변형된 형태가 요구되는데, 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)가 가장 많이 사용된다. 확장 칼만 필터는 선형화된 칼만 필터와 유사하나, 선형화하는 기준점을 계속 갱신해 나간다는 특징을 갖는다.In practical applications, since the system is nonlinear and the noise is not Gaussian in many cases, a modified form of the Kalman filter is required, and the Extended Kalman Filter is most often used. The extended Kalman filter is similar to the linearized Kalman filter, but has the characteristic that the linearized reference point is continuously updated.

자연계의 신호는 영상, 음성, 좌표, 압력 등 다양한 형태를 취하는데 센서를 거치면서 센서 자체에 의한 물성적 노이즈가 첨가되는 경우가 대부분으로, 통상 필터로 제거된다.Signals of the natural world take various forms such as video, audio, coordinates, pressure, etc. In most cases, physical noise by the sensor itself is added while passing through the sensor, and is usually removed by a filter.

칼만 필터는 비행체의 위치 제어, 네비게이션이나 영상 처리 등의 여러 분야에서 각 시스템의 작동 중에 필수적으로 요구되는 주요 변수(비행체의 자세, 이동체의 위치, Tracking하는 객체의 위치 등)를 예측하는데 사용되는 도구이다. 칼만 필터가 추출된 신호에서 노이즈를 제거하기 위해서는 모델링하려는 프로세스가 선형 시스템으로 기술이 가능해야 한다. The Kalman filter is a tool used to predict key variables (aircraft attitude, moving object position, tracking object position, etc.) that are required during operation of each system in various fields such as vehicle position control, navigation and image processing. to be. In order for the Kalman filter to remove noise from the extracted signal, the process to be modeled must be described as a linear system.

선형 시스템은 일반적으로 다음 2개의 수식으로 표현된다:Linear systems are generally expressed by two formulas:

프로세스/시스템 모델은 아래 수학식 6으로 표현된다.The process/system model is expressed by Equation 6 below.

Figure 112015054608913-pat00014
Figure 112015054608913-pat00014

여기서, Xk는 시각 k에서 칼만 필터의 상태(State) 변수를 나타내고,

Figure 112015054608913-pat00015
는 상태 천이(state transition) 행렬을 나타내며, Vk는 시간 k에서의 프로세스 노이즈(process noise)를 나타낸다.Here, X k represents the state variable of the Kalman filter at time k,
Figure 112015054608913-pat00015
Denotes a state transition matrix, and V k denotes process noise at time k.

관측/센서 모델은 다음과 같이 나타낼 수 있다. The observation/sensor model can be expressed as follows.

Figure 112015054608913-pat00016
Figure 112015054608913-pat00016

여기서,

Figure 112015054608913-pat00017
는 관측 행렬을 나타내며, Wk는 시각 t에서의 관측/센서 노이즈(measurement/sensor noise)를 나타낸다. Zk는 센서 등을 이용해서 측정된 값을 나타낸다.here,
Figure 112015054608913-pat00017
Denotes the observation matrix, and W k denotes the observation/sensor noise at time t. Z k represents a value measured using a sensor or the like.

프로세스/시스템 모델은 시스템의 전반적인 동작을 기술하며, 상태 방정식이라고도 한다. 관측/센서 모델은 시스템 신호 중 측정 가능한 값을 표현하며, 출력 방정식이라고도 한다. Xk는 시스템의 상태(State)를 나타내는 벡터이고 Zk 는 센서 등을 이용해서 측정된 값을 의미한다. 그리고, Vk, Wk는 노이즈(오차)로서 특히 Vk는 프로세스 노이즈, Wk 는 관측/센서 노이즈라고 하는데, 칼만 필터에서 가장 중요한 것이 이 노이즈이다. The process/system model describes the overall behavior of the system, also known as the equation of state. Observation/sensor models represent measurable values among system signals, and are also called output equations. X k is a vector representing the state of the system, and Z k is a value measured using a sensor or the like. In addition, V k and W k are noise (error), in particular V k is process noise, and W k is observation/sensor noise. This noise is the most important in the Kalman filter.

우선, 프로세스 상태 벡터인 Xk의 경우 시스템의 현재 상태에 대한 모든 정보(ex. 비행체의 위치 정보, 각도 등)를 나타내는데, 중요한 것은 이 상태 변수는 직접적으로 측정할 수 없다는 점이다. 대신에, 관측/센서 노이즈 Wk에 의해 어느 정도 값이 흐트러진 Zk를 측정하게 된다. 이 측정된 Zk를 이용해서 거꾸로 Xk를 계산해 낼 수 있다. 그러나, 이 관측치 Zk는 관측/센서 노이즈 Wk에 의해 값이 변형된 상태이기 때문에 그대로 값을 사용할 수 없다. 모든 센서는 기본적으로 오차를 내포하므로, 시스템의 상태(State) Xk를 정확하게 예측하기 위한 도구로서 필요한 것이 바로 칼만 필터이다. First of all, the process state vector X k represents all information about the current state of the system (ex. location information of the vehicle, angle, etc.). The important thing is that this state variable cannot be measured directly. Instead, a certain amount of value by the observation / sensor noise W k is measured disheveled Z k. Using this measured Z k , you can calculate X k inversely. However, the observed value Z k cannot be used as it is because the value is changed by the observation/sensor noise W k . Since all sensors basically contain errors, the Kalman filter is what is needed as a tool to accurately predict the state X k of the system.

칼만 필터의 전체적 동작은 측정값으로부터 추정값을 추출해 내는 것으로 요약할 수 있다. The overall operation of the Kalman filter can be summarized as extracting an estimate from the measured value.

시스템 모델을 기초로 다음 스텝에서 상태와 오차 공분산을 예측하고(예측 과정, Prediction), 이렇게 구한 예측값과 측정값의 차이를 보상해서 새로운 추정값을 계산한다(교정 과정, Correction). Based on the system model, the state and error covariance are predicted in the next step (prediction process), and a new estimate value is calculated by compensating for the difference between the obtained predicted value and the measured value (correction process).

칼만 필터의 알고리즘은 도 3과 같이 위의 2단계의 동작이 순환적으로 맞물려 돌아가도록 구성된다. As shown in FIG. 3, the Kalman filter algorithm is configured such that the above two steps are cyclically engaged.

도 3은 칼만 필터 알고리듬의 전체적 동작을 나타내는 개념도이다.3 is a conceptual diagram showing the overall operation of the Kalman filter algorithm.

첨부한 도 3에서,

Figure 112015054608913-pat00018
이전 상태, K는 Kalman 이득(Gain)이고, P는 추정오차 공분산 행렬, ^는 상태변수를 예측한다는 것을 나타낸다. 그리고, Xθ는 현 상태에 대한 교정 직전의 예측값으로서, θ는 이전 상태(정확히는, 아래 첨자 k+1|k와 동일한 의미)를 의미하며,
Figure 112015054608913-pat00019
Figure 112015054608913-pat00020
는 현 상태에 대한 교정 직후의 예측값(정확히는, 아래 첨자 k+1|k+1과 동일한 의미)을 의미한다. 그리고, Q는 예측 노이즈 공분산, R은 관측 노이즈 공분산을 나타낸다. In the attached Figure 3,
Figure 112015054608913-pat00018
In the previous state, K is the Kalman gain, P is the estimated error covariance matrix, and ^ indicates that the state variable is predicted. In addition, X θ is a predicted value immediately before calibration for the current state, and θ refers to the previous state (exactly, the same meaning as the subscript k+1|k ),
Figure 112015054608913-pat00019
of
Figure 112015054608913-pat00020
Denotes the predicted value immediately after correction for the current state (exactly, it means the same as the subscript k+1|k+1 ). In addition, Q represents the predicted noise covariance, and R represents the observed noise covariance.

초기에 X와 P를 초기 예측이 제공되어야 한다.Initially, an initial prediction of X and P should be provided.

(1) 예측 단계(시간 갱신): 이전 데이터를 근거로 예측(1) Prediction step (time update): Prediction based on previous data

1) 이전 상태벡터

Figure 112015054608913-pat00021
에 F를 곱하고 시스템입력 Uk를 더하여 구한 xθ는 순수한 상태 예측값이다.1) Previous state vector
Figure 112015054608913-pat00021
X θ obtained by multiplying by F and adding the system input U k is the pure state predicted value.

2) 오차 보정을 위해 수행하는 단계로 수집된 자료를 기반으로 어느 정도의 보정을 할 건지를 결정한다(프로세스 노이즈 예측).2) This is a step to perform error correction, and it determines how much correction will be made based on the collected data (process noise prediction).

(2) 교정 단계(관측 갱신) : 새로운 측정값으로 교정(2) Calibration step (observation update): calibration with new measured values

1) 칼만 이득(Gain)을 구한다.1) Find the Kalman Gain.

(프로세스 노이즈(예측 오차분)와 관측 노이즈(실측 오차분)를 이용하여 계산) (Calculated using process noise (prediction error) and observed noise (actual error))

2) 관측/센서 노이즈 Wk를 추가하여 현재의 상태벡터

Figure 112015054608913-pat00022
를 구한다.2) Present state vector by adding observation/sensor noise W k
Figure 112015054608913-pat00022
Find

3) 예측 오류인 추정오차 공분산 P를 구한다.3) Calculate the estimated error covariance P, which is a prediction error.

이러한 칼만 필터를 기반으로 본 발명의 실시 예에서는 밀결합의 측위를 수행한다. In an embodiment of the present invention based on such a Kalman filter, a tight coupling is positioned.

본 발명의 실시 예에서는 절대 측위 시스템에 의한 관측 데이터에 기반하여 주기적으로 상대 측위 시스템에 의한 측위 결과를 보정/캘리브레이션 (Calibration)해 주기 위한 밀결합의 측위를 수행한다. In an embodiment of the present invention, a tight coupling positioning is performed to periodically correct/calibrate a positioning result by a relative positioning system based on observation data by an absolute positioning system.

관성 센서 등을 이용한 상대 측위 시스템에 보편적으로 나타나는 오차의 누적 현상을 극복하고 측위 결과의 정확도를 개선하기 위하여 절대 측위 시스템에 의한 관측 데이터를 토대로 상대 측위 시스템에 의한 위 결과를 보정하며, 상대 측위 시스템의 오차적 특성에 의한 영향을 제거하여 캘리브레이션 (Calibration)해 주기 위한 수단으로서 위성 항법 시스템에 의한 위치 측정치와 도플러 수신 장치에 의한 속도 측정치를 이용하여 밀결합 측위를 수행한다. In order to overcome the accumulation of errors common in relative positioning systems using inertial sensors, etc., and to improve the accuracy of positioning results, the above results are corrected by the relative positioning system based on the observed data from the absolute positioning system, and the relative positioning system As a means to calibrate by removing the influence of the error characteristic of, tightly coupled positioning is performed using the position measurement value by the satellite navigation system and the velocity measurement value by the Doppler receiver.

자이로스코프(Gyroscope) 등의 관성센서는 기준점 대비 상대적인 이동 정보를 측정하는 상대 측위 수단이고 시간에 따른 오차누적 특성을 가지고 있는 반면에, 위성 항법 시스템과 도플러 수신 장치는 모두 절대적인 위치/속도를 관측하는 절대 측위 수단으로, 양 측위 수단의 강점만을 취하여 상호 보완적으로 밀결합하여 측위를 수행한다. 위성 항법 시스템은 주로 실외에서 유용한 캘리브레이션용 측위 수단으로 기능하며, 도플러 수신 장치는 위성 항법 신호가 실내에서는 접근이 불가능함에 따른 실내 캘리브레이션용 측위 수단으로서 기능할 수 있다. An inertial sensor such as a gyroscope is a relative positioning means that measures movement information relative to a reference point and has an error accumulation characteristic over time, whereas a satellite navigation system and a Doppler receiver both observe absolute position/speed. As an absolute positioning means, positioning is performed by taking only the strengths of both positioning means and complementarily closely coupling each other. The satellite navigation system mainly functions as a positioning means for calibration, which is useful outdoors, and the Doppler receiver can function as a positioning means for indoor calibration because the satellite navigation signal is not accessible indoors.

본 발명의 실시 예에 따른 측위 장치 즉, 밀결합 측위 시스템은 보행자의 보폭이 일정하다는 가정을 토대로 시스템 모델을 구축한다. 측정 및 업데이트(measurement update) 단계에서 칼만 필터가 속도 성분의 추정치를 실제 관측치에 근접시켜 가므로, 위와 같은 가정을 토대로 시스템 모델을 구축할 수 있다. The positioning device, that is, the tightly coupled positioning system according to an embodiment of the present invention builds a system model based on the assumption that the pedestrian's stride is constant. In the measurement and update step, the Kalman filter approximates the estimate of the velocity component to the actual observed value, so that a system model can be constructed based on the above assumption.

밀결합 측위 시스템은 각종 측위 자원으로부터 관측 데이터를 제공받을 수 있는데, 특히, 관성 센서로부터의 관측 데이터, 도플러 수신 장치로부터의 관측 데이터, 그리고 위성 항법 시스템의 GPS 수신 장치로부터의 관측 데이터를 제공받아서 측위를 수행한다. The tightly coupled positioning system can receive observation data from various positioning resources. In particular, the observation data from the inertial sensor, the Doppler receiver, and the GPS receiver of the satellite navigation system are provided. Perform.

관성 센서로는 자이로스코프, 가속도계 등 다양한 센서들이 포함될 수 있으며, 여기서는 자이로스코프를 이용한 것을 예로 들지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. Various sensors, such as a gyroscope and an accelerometer, may be included as the inertial sensor. Here, a gyroscope is used as an example, but the present invention is not limited thereto.

관성 센서는 특정 위치를 기준점으로 한 단말의 상대적인 이동 정보를 측정하여 제공하는 상대 측위 수단으로서 기능한다. 관성 센서로부터 제공되는 관측 데이터를 설명의 편의상 제1 관측 데이터라고 한다. The inertial sensor functions as a relative positioning means that measures and provides relative movement information of a terminal using a specific position as a reference point. Observation data provided from the inertial sensor is referred to as first observation data for convenience of explanation.

한편, 위성 항법 시스템에서 사용되는 GPS 수신 장치와, 도플러 효과를 이용한 도플러 수신 장치는 모두 절대적인 위치/속도를 관측하는 절대 측위 수단이며, GPS 수신 장치는 실외에서의 캘리브레이션 수단으로 기능하고, 도플러 수신 장치는 실내에서의 캘리브레이션 수단으로 기능한다. 설명의 편의상, GPS 수신 장치로부터 제공되는 관측 데이터를 제2 관측 데이터라고 하고, 도플러 수신 장치로부터 제공되는 관측 데이터를 제3 관측 데이터라고 한다. On the other hand, the GPS receiver used in the satellite navigation system and the Doppler receiver using the Doppler effect are both absolute positioning means for observing the absolute position/speed, and the GPS receiver functions as a calibration means outdoors, and the Doppler receiver Functions as an indoor calibration tool. For convenience of explanation, observation data provided from the GPS receiver is referred to as second observation data, and observation data provided from the Doppler receiver is referred to as third observation data.

제1 관측 데이터는 방위각 정보를 포함하며, 보행자 진행 방향의 방위각(Orientation)을 나타낸다. 제2 관측 데이터는 보행자 위치 정보를 포함하며, 위치 정보는 x좌표 및 y 좌표로 이루어진다. 제3 관측 데이터는 보폭을 포함하며, 스텝별 순간 속도를 포함한다. 스텝별 순간 속도는 k번째 스텝의 보폭과 k번째 스텝의 소요시간 △를 토대로 산출된다. 여기서 k번째 스텝의 소요시간 △는 출발시부터 시각 k까지의 총 소요시간을 가속도계가 검출한 스텝의 갯수로 나눔으로써 도출될 수 있다. The first observation data includes azimuth angle information, and indicates an orientation of a pedestrian traveling direction. The second observation data includes pedestrian location information, and the location information consists of x-coordinates and y-coordinates. The third observation data includes a stride length and an instantaneous speed for each step. The instantaneous speed for each step is calculated based on the stride length of the kth step and the required time Δ of the kth step. Here, the required time △ of the k-th step can be derived by dividing the total required time from the start time to the time k by the number of steps detected by the accelerometer.

이러한 제1 내지 제3 관측 데이터를 토대로 밀결합의 측위를 수행하는데, 이를 위하여, 본 발명의 실시 예에서는 칼만 필터를 사용한다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 예를 들어, 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)가 사용될 수 있다.Closely coupled positioning is performed based on the first to third observation data. To this end, a Kalman filter is used in an embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited thereto, and for example, an extended Kalman filter may be used.

칼만 필터를 기반으로 한 본 발명의 실시 예에서, 측정값으로부터 추정값을 추출하기 위하여, 예측(Prediction) 과정과, 교정(Correction) 과정을 수행하며, 예측 과정과 교정 과정을 반복적으로 수행한다. In an embodiment of the present invention based on the Kalman filter, in order to extract an estimated value from a measured value, a prediction process and a correction process are performed, and a prediction process and a correction process are repeatedly performed.

예측 과정에서는 시스템 모델을 토대로, 이전 단계에서 추정된 상태를 토대로 소정 입력을 가했을 때의 예측되는 상태와 오차 공분산을 계산한다. 그리고 교정 과정에서는 예측 과정에서 획득한 예측값과 측정값의 차이를 보상해서 새로운 추정값을 계산한다.In the prediction process, based on the system model, the predicted state and the error covariance when a predetermined input is applied are calculated based on the state estimated in the previous step. In the calibration process, a new estimated value is calculated by compensating for the difference between the predicted value and the measured value obtained in the prediction process.

먼저, 시각 k에서 칼만 필터의 상태 변수 Xk를 다음과 같이 설정한다. First, at time k, the state variable X k of the Kalman filter is set as follows.

Figure 112015054608913-pat00023
Figure 112015054608913-pat00023

여기서, xk는 보행자 위치를 나타내는 제2 관측 데이터의 x 좌표를 나타내며, yk는 보행자 위치를 나타내는 제2 관측 데이터의 y 좌표를 나타낸다. sk는 제3 관측 데이터에 해당하는 보행자의 보폭을 나타내며, Ψk는 제1 관측 데이터에 해당하는 보행자 진행 방향의 방위각(Orientation)을 나타낸다. 방위각은 양의 x축으로부터 반시계 방향으로 측정된 각도를 나타낸다. 이러한 방위각은 자이로스코프 또는 지자계 센서를 통해 검출되어 제공될 수 있다.Here, x k represents the x coordinate of the second observation data representing the pedestrian position, and y k represents the y coordinate of the second observation data representing the pedestrian position. s k denotes the pedestrian's stride corresponding to the third observation data, and Ψ k denotes the azimuth (Orientation) of the pedestrian traveling direction corresponding to the first observation data. The azimuth angle represents the angle measured counterclockwise from the positive x-axis. This azimuth angle may be detected and provided through a gyroscope or a geomagnetic sensor.

측정값 즉, 제1 내지 제3 관측 데이터들을 토대로 추정값 즉, 상태 변수 Xk를 위와 같이 설정한 다음에, 시스템 모델을 토대로 다음 상태와 오차 공분산(covariance)을 예측한다. The estimated value, that is, the state variable X k , is set as above based on the measured value, that is, the first to third observed data, and then the next state and the error covariance are predicted based on the system model.

위의 수학식 6을 토대로, 다음 상태는 다음과 같이 예측할 수 있다. Based on Equation 6 above, the next state can be predicted as follows.

Figure 112015054608913-pat00024
Figure 112015054608913-pat00024

여기서

Figure 112015054608913-pat00025
는 이전 상태 벡터를 나타내며,
Figure 112015054608913-pat00026
는 상태 변수를 예측하는 것을 나타낸다. xθ는 현재 상태에 대한 예측값으로, 순수한 상태 예측값 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 교정 과정이 수행되기 전의 예측값을 나타낸다. θ는 이전 상태( k+1|k와 동일한 상태)를 나타낸다. here
Figure 112015054608913-pat00025
Represents the previous state vector,
Figure 112015054608913-pat00026
Denotes predicting the state variable. x θ is a predicted value for the current state, and represents a pure state predicted value, that is, a predicted value before the calibration process according to an embodiment of the present invention is performed. θ represents the previous state (the same state as k+1|k).

이러한 시스템 모델 관련된 수학식 9를 토대로, 시스템 입력 Uk = 0으로 두면, 다음 상태의 변수

Figure 112015054608913-pat00027
와 같이 나타낼 수 있다. 이러한 상태 변수의 천이를 수식으로 표현하면 다음과 같다. Based on Equation 9 related to this system model, if the system input U k = 0, the next state variable
Figure 112015054608913-pat00027
It can be expressed as The transition of the state variable is expressed as an equation as follows.

Figure 112015054608913-pat00028
Figure 112015054608913-pat00028

그리고 위의 상태 천이 관계식인 수학식 10을 행렬식으로 표현하면 다음과 같다. And if Equation 10, which is the state transition relation, is expressed as a determinant, it is as follows.

Figure 112015054608913-pat00029
Figure 112015054608913-pat00029

여기서,

Figure 112015054608913-pat00030
는 상태 천이(state transition) 행렬을 나타낸다. here,
Figure 112015054608913-pat00030
Denotes a state transition matrix.

한편 예측되는 오차 공분산은 다음과 같이 나타낼 수 있다. Meanwhile, the predicted error covariance can be expressed as follows.

Figure 112015054608913-pat00031
Figure 112015054608913-pat00031

Figure 112015054608913-pat00032
은 현재 상태에서 예측된 오차 공분산을 나타내며, Q는 예측 노이즈 공분산을 나타낸다.
Figure 112015054608913-pat00032
Represents the predicted error covariance in the current state, and Q represents the predicted noise covariance.

그리고 현재 상태 예측값 xθ과 측정값은 다음과 같은 관계로 이루어진다. And the current state predicted value x θ and the measured value are made in the following relationship.

Figure 112015054608913-pat00033
Figure 112015054608913-pat00033

여기서,

Figure 112015054608913-pat00034
는 현재 상태 예측값을 토대로 예측된 측정값을 나타내며, 예측 측정값 즉, 추정값이라고 명명할 수 있다. here,
Figure 112015054608913-pat00034
Denotes a predicted measurement value based on the current state predicted value, and may be referred to as a predicted measurement value, that is, an estimated value.

한편 수학식 7에 따른 관측 모델을 토대로, 제1 내지 제3 관측 데이터들을 토대로 한 상태 변수 Xk와 측정값 Zk의 관계를 행렬식으로 나타내면 다음과 같다. On the other hand, based on the observation model according to Equation 7, the relationship between the state variable X k and the measured value Z k based on the first to third observation data is expressed as a determinant as follows.

Figure 112015054608913-pat00035
Figure 112015054608913-pat00035

여기서

Figure 112015054608913-pat00036
는, 제2 관측 데이터인 x좌표의 시각 t에서의 관측/센서 노이즈를 나타내고,
Figure 112015054608913-pat00037
는 제2 관측 데이터인 y좌표의 시각 t에서의 관측/센서 노이즈를 나타내고,
Figure 112015054608913-pat00038
는 제3 관측 데이터인 보폭의 시작 t에서의 관측/센서 노이즈를 나타내며,
Figure 112015054608913-pat00039
는 제1 관측 데이터인 방위각의 시작 t에서의 관측/센서 노이즈를 나타낸다. 그리고 △는 k번째 스텝의 소요시간을 나타낸다. here
Figure 112015054608913-pat00036
Represents the observation/sensor noise at time t of the x-coordinate, which is the second observation data,
Figure 112015054608913-pat00037
Represents the observation/sensor noise at time t of the y-coordinate, which is the second observation data,
Figure 112015054608913-pat00038
Represents the observation/sensor noise at the start t of the stride length, which is the third observation data,
Figure 112015054608913-pat00039
Represents the observation/sensor noise at the start t of the azimuth angle, which is the first observation data. And Δ represents the required time of the kth step.

이와 같이, 위성 항법 장치 및 도플러 수신 장치 그리고, 관성 센서로부터 수집된 데이터들을 기반으로 현재 상태를 예측하고, 이를 토대로 어느 정도로 보정을 할 것인지를 결정하기 위한 프로세스 노이즈(오차 공분산 예측값)를 예측한다. In this way, the current state is predicted based on the data collected from the satellite navigation device, the Doppler receiver, and the inertial sensor, and the process noise (error covariance predicted value) for determining the degree to be corrected based on this is predicted.

이후, 위의 예측 과정에서 획득한 상태 예측값, 오차 공분산 예측값, 예측 측정값(추정값)을 토대로, 교정 과정을 수행한다. Thereafter, based on the predicted state value, the predicted error covariance value, and the predicted measurement value (estimated value) obtained in the above prediction process, a calibration process is performed.

먼저, 칼만 이득 K를 산출한다. 칼만 이득은 예측값과 실제 측정값 사이의 오차를 이용하는 것으로 프로세스 노이즈와 관측 노이즈를 토대로 산출된다. 관측 노이즈는 실측 오차분을 나타내며, 프로세스 노이즈는 예측 오차분을 나타낸다. First, Kalman gain K is calculated. Kalman gain is calculated based on process noise and observed noise by using the error between the predicted value and the actual measured value. Observed noise represents an actual measurement error, and process noise represents a prediction error.

Figure 112015054608913-pat00040
Figure 112015054608913-pat00040

여기서,

Figure 112015054608913-pat00041
은 프로세스 노이즈 즉, 위의 예측 과정에서 획득한 오차 공분산 예측값을 나타내며, R은 관측 노이즈 즉, 관측 노이즈 공분산을 나타낸다. here,
Figure 112015054608913-pat00041
Represents the process noise, that is, the predicted error covariance obtained in the above prediction process, and R represents the observed noise, that is, the observed noise covariance.

그리고 관측/센서 노이즈 Wk를 추가하여 현재의 상태 벡터

Figure 112015054608913-pat00042
를 산출한다. And by adding the observation/sensor noise W k , the current state vector
Figure 112015054608913-pat00042
Yields

Figure 112015054608913-pat00043
Figure 112015054608913-pat00043

여기서,

Figure 112015054608913-pat00044
는 현 상태에 대한 교정 직후의 예측값을 나타낸다. 위의 예측 과정에서
Figure 112015054608913-pat00045
Figure 112015054608913-pat00046
를 나타내며,
Figure 112015054608913-pat00047
Figure 112015054608913-pat00048
를 나타낸다. here,
Figure 112015054608913-pat00044
Represents the predicted value immediately after correction for the current state. In the above prediction process
Figure 112015054608913-pat00045
Is
Figure 112015054608913-pat00046
Represents,
Figure 112015054608913-pat00047
Is
Figure 112015054608913-pat00048
Represents.

이와 같이, 칼만 이득과, 실제 측정값과 예측 측정값의 차이(

Figure 112015054608913-pat00049
) 그리고, 예측 과정에서 획득한 상태 예측값을 토대로, 보정된 상태 예측값
Figure 112015054608913-pat00050
를 획득한다. 이후 보정된 상태 예측값
Figure 112015054608913-pat00051
을 토대로 한 측위가 이루어질 수 있다. In this way, the Kalman gain and the difference between the actual measured value and the predicted measured value (
Figure 112015054608913-pat00049
) And, based on the state predicted value obtained in the prediction process, the corrected state predicted value
Figure 112015054608913-pat00050
Get State predicted value corrected afterwards
Figure 112015054608913-pat00051
Positioning based on can be made.

그리고 칼만 이득을 토대로, 예측 오류인 추정 오차 공분산을 산출한다. And, based on the Kalman gain, an estimated error covariance, which is a prediction error, is calculated.

Figure 112015054608913-pat00052
Figure 112015054608913-pat00052

이와 같이 절대 측위 시스템에 의한 제1 관측 데이터와, 상대 측위 시스템에 의한 측위 결과인 제2 및 제3 관측 데이터를 위에 기술된 바와 같이, 예측 과정 및 교정 과정을 통하여 보정/캘리브레이션(Calibration)하여, 보다 정확한 측위 결과를 얻을 수 있다. As described above, the first observation data by the absolute positioning system and the second and third observation data, which are positioning results by the relative positioning system, are corrected/calibrated through the prediction process and the calibration process, as described above, More accurate positioning results can be obtained.

가속도계, 자이로스코프 등을 포함하는 관성센서에 의한 측정치에는 항상 시스템 바이어스(Systematic Bias) 성분이 포함되어 있다. 예를 들어, 자이로스코프에 의한 각속도는 적분해야만 비로소 회전 각도로서 유용한 측위 정보를 제공하는데, 이러한 과정에서 시스템 바이어스 성분에 의한 기여가 항시적으로 개입된다. 시스템 바이어스 성분은 가속도계의 경우에는 가속도계가 전혀 가속을 겪고 있지 않은 등속 운동의 경우에도 시간적인 평균값이 0이 되지 않고 나타내는 일정한 상수값을 말하며, 자이로스코프의 경우에는 자이로스코프가 전혀 회전을 겪고 있지 않은 경우에도 시간적인 평균값이 0이 되지 않고 나타내는 일정한 상수값을 의미한다. 따라서 가속도계나 자이로스코프의 측정치로부터 간접적으로 얻어진 측위 정보에 시간이 지남에 따라 오차가 계속적으로 누적되어 나타난다. Measurements made by inertial sensors, including accelerometers and gyroscopes, always contain a systemic bias component. For example, the angular velocity by the gyroscope must be integrated to provide useful positioning information as a rotation angle. In this process, the contribution by the system bias component is always intervened. In the case of an accelerometer, the system bias component refers to a constant value indicating that the time average value does not become zero even in the case of constant velocity motion in which the accelerometer is not undergoing acceleration at all.In the case of a gyroscope, the gyroscope does not undergo rotation at all. Even in the case, the temporal average value does not become 0, but it means a constant constant value. Therefore, errors are continuously accumulated over time in the positioning information obtained indirectly from the accelerometer or gyroscope measurements.

관성 센서의 이러한 시스템 바이어스는 그 영향을 완화시킬 수는 있으나 결코 완벽하게 제거할 수는 없는 것으로 알려져 있다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따라 위와 같이 밀결합 측위 방법에 따라 측위가 수행될 경우, 관성 센서 등의 상대 측위 시스템에 고질적으로 나타나는 오차의 누적 문제를 극복하여 정확한 측위 결과를 제공할 수 있다. It is known that these system biases of inertial sensors can mitigate the effect but never completely eliminate it. However, according to an embodiment of the present invention, when positioning is performed according to the tight coupling positioning method as described above, it is possible to provide an accurate positioning result by overcoming the problem of accumulation of errors inherent in a relative positioning system such as an inertial sensor.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 밀결합 측위 장치의 구조를 나타낸 도이다. 4 and 5 are diagrams showing the structure of a tight coupling positioning device according to an embodiment of the present invention.

첨부한 도 4에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 밀결합 측위 장치(1)는 상대 측위 장치인 관성 센서(2)로부터 제1 관측 데이터를 제공받으며, 특히, 절대 측위 장치인 위성 항법 장치(4)로부터 제2 관측 데이터를 제공받고, 도플러 수신 장치(3)로부터 제3 관측 데이터를 제공받는다. As shown in FIG. 4, the tightly coupled positioning device 1 according to an embodiment of the present invention receives first observation data from an inertial sensor 2 as a relative positioning device, and in particular, a satellite navigation device as an absolute positioning device. The second observation data is provided from (4), and the third observation data is provided from the Doppler receiving device (3).

이를 위하여, 밀결합 측위 장치(1)는 도 5에서와 같이, 관성 센서(2)로부터 제1 관측 데이터를 입력받는 제1 입력부(11), 위성 항법 장치(4)로부터 제2 관측 데이터를 입력받는 제2 입력부(12), 도플러 수신 장치(3)로부터 제3 관측 데이터를 입력받는 제3 입력부(13), 그리고 제1 내지 제3 관측 데이터를 토대로 밀결합 측위를 수행하는 밀결합 측위 처리부(14)를 포함한다. To this end, the tightly coupled positioning device 1 inputs the first observation data from the inertial sensor 2 and the second observation data from the satellite navigation device 4 as shown in FIG. 5. A second input unit 12 receiving, a third input unit 13 receiving third observation data from the Doppler receiving device 3, and a tightly coupled positioning processing unit that performs tightly coupled positioning based on the first to third observation data ( 14).

밀결합 측위 처리부(14)는 제1 내지 제3 관측 데이터를 토대로 상태 예측을 위한 상태 변수를 설정하는 변수 설정부(141), 설정된 상태 변수를 토대로 현재 상태를 예측하여 상태 예측값을 출력하는 제1 예측 처리부(142), 현재 상태에 해당하는 오차 공분산을 예측하는 제2 예측 처리부(143), 상태 예측값을 토대로 관측 데이터에 대한 추정값인 예측 측정값을 산출하는 추정값 산출부(144)를 포함하며, 이외에도, 예측된 오차 공분산과 실제 관측 노이즈를 토대로 이득(예를 들어, 칼만 이득)을 산출하는 이득 산출부(145), 그리고 산출된 이득, 실제 측정값과 예측 측정값의 차이를 토대로 상태 예측값을 보정하여 새로운 예측값 즉, 추정값을 산출하는 추정값 보정부(146), 그리고 산출된 이득을 토대로 예측된 오차 공분산을 보정하여 교정된 오차 공분산을 획득하는 오차 산출부(147)를 포함한다. 추정값 보정부(146)에서 출력되는 추정값들은 이후 측위를 위한 데이터로서 사용된다. The tightly coupled positioning processing unit 14 includes a variable setting unit 141 that sets a state variable for state prediction based on the first to third observed data, and a first state predicted value by predicting a current state based on the set state variable. A prediction processing unit 142, a second prediction processing unit 143 for predicting an error covariance corresponding to a current state, and an estimate value calculation unit 144 for calculating a predicted measurement value, which is an estimated value for observation data based on the state predicted value, In addition, a gain calculator 145 that calculates a gain (for example, Kalman gain) based on the predicted error covariance and the actual observed noise, and a state predicted value based on the calculated gain, the difference between the actual measured value and the predicted measured value. And an estimated value correcting unit 146 for correcting and calculating a new predicted value, that is, an estimated value, and an error calculating unit 147 for obtaining a corrected error covariance by correcting the predicted error covariance based on the calculated gain. Estimated values output from the estimated value correction unit 146 are used as data for later positioning.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 밀결합 측위 방법의 흐름도이다. 6 is a flowchart of a tight coupling positioning method according to an embodiment of the present invention.

도 6에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 밀결합 측위 장치(1)는 관성 센서(2), 위성 항법 장치(4) 그리고 도플러 수신 장치(3)로부터 측위를 위한 데이터를 제공받는다.As shown in FIG. 6, the tightly coupled positioning device 1 according to an embodiment of the present invention receives data for positioning from the inertial sensor 2, the satellite navigation device 4, and the Doppler receiving device 3.

즉, 제1 입력부(11)는 관성 센서(2)로부터 제1 관측 데이터 즉, 방위각 정보를 제공받으며(S100), 제2 입력부(12)는 위성 항법 장치(4)로부터 제2 관측 데이터 즉, 보행자 위치 정보(x, y)를 제공받는다(S110). 그리고 제3 입력부(13)는 도플러 수신 장치(3)로부터 제3 관측 데이터 즉, 보행자의 보폭을 제공받는다(S120). 제3 관측 데이터는 스텝별 순간 속도를 포함하며, 스텝별 순간 속도는 k번째 스텝의 보폭과 k번째 스텝의 소요시간 △를 토대로 산출될 수 있다. That is, the first input unit 11 receives first observation data, that is, azimuth angle information, from the inertial sensor 2 (S100), and the second input unit 12 receives second observation data from the satellite navigation device 4, that is, Pedestrian location information (x, y) is provided (S110). In addition, the third input unit 13 receives third observation data, that is, the pedestrian's stride length, from the Doppler receiving device 3 (S120). The third observation data includes an instantaneous speed for each step, and the instantaneous speed for each step may be calculated based on the stride length of the kth step and the required time Δ of the kth step.

이후, 밀결합 측위 처리부(14)는 제1 내지 제3 관측 데이터를 토대로 위에 기술된 수학식 8과 같이 상태 변수를 설정한다(S130). Thereafter, the tightly coupled positioning processing unit 14 sets a state variable as in Equation 8 described above based on the first to third observation data (S130).

다음, 밀결합 측위 처리부(14)는 설정된 상태 변수를 토대로 현재 상태를 예측하여 상태 예측값을 획득한다(S140). 그리고 현재 상태에 해당하는 오차 공분산을 예측하여 오차 공분산 예측값을 획득하고, 상태 예측값을 토대로 관측 데이터에 대한 추정값인 예측 측정값을 획득한다(S150). 이러한 단계들(S130~S150)이 예측 과정에 해당된다. Next, the tightly coupled positioning processing unit 14 obtains a state predicted value by predicting the current state based on the set state variable (S140). Then, an error covariance predicted value is obtained by predicting an error covariance corresponding to a current state, and a predicted measurement value, which is an estimated value for the observed data, is obtained based on the state predicted value (S150). These steps (S130 to S150) correspond to the prediction process.

예측 과정이 종료된 다음에, 밀결합 측위 처리부(14)는 교정 과정을 수행한다. 구체적으로, 밀결합 측위 처리부(14)는 오차 공분산 예측값과 실제 관측 노이즈를 토대로 이득(칼만 이득)을 산출하고(S160), 산출된 이득, 실제 측정값과 예측 측정값의 차이를 토대로 상태 예측값을 보정하여 교정된 예측값(추정값)을 획득한다(S170). 여기서 실제 측정값은 관측된(센서로부터 획득된) 데이터 즉, 제1 내지 제3 입력부(11~13)에서 제공받은 관측 데이터들을 토대로 구성된다. After the prediction process is finished, the tightly coupled positioning processing unit 14 performs a calibration process. Specifically, the tightly coupled positioning processing unit 14 calculates a gain (Kalman gain) based on an error covariance predicted value and an actual observed noise (S160), and calculates a state predicted value based on the calculated gain and the difference between the actual measured value and the predicted measured value. Corrected to obtain a corrected predicted value (estimated value) (S170). Here, the actual measured value is configured based on observed data (obtained from the sensor), that is, observed data provided from the first to third input units 11 to 13.

한편, 산출된 이득을 토대로 예측된 오차 공분산을 보정하여 교정된 오차 공분산을 Meanwhile, the corrected error covariance is calculated by correcting the predicted error covariance based on the calculated gain.

획득할 수 있다(S180). 이러한 단계들(S160~S180)이 교정 과정에 해당된다. It can be obtained (S180). These steps (S160 to S180) correspond to the calibration process.

위의 예측 과정 및 교정 과정은 각 단계의 동작이 순환적으로 맞물려 돌아가도록 수행된다. The above prediction process and calibration process are performed so that the operation of each step is cyclically interlocked.

이러한 본 발명의 실시 예에 따르면 상대 측위 시스템에 의한 제1 관측 데이터를 절대 측위 시스템에 의한 측위 결과인 제2 관측 데이터 및 제3 관측 데이터로써 보정/캘리브레이션(Calibration)하여, 보다 정확한 측위 데이터를 획득할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, more accurate positioning data is obtained by correcting/calibrating the first observation data by the relative positioning system as the second observation data and the third observation data, which are positioning results by the absolute positioning system. can do.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.The embodiments of the present invention are not implemented only through the apparatus and/or method described above, but may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention, a recording medium on which the program is recorded. Also, this implementation can be easily implemented by an expert in the technical field to which the present invention belongs from the description of the above-described embodiment.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 사업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of the business operator using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (15)

관성 센서로부터의 제1 관측 데이터, 위성 항법 장치로부터의 제2 관측 데이터, 그리고 도플러 수신 장치로부터의 제3 관측 데이터를 토대로, 측위를 위한 상태 변수를 설정하는 단계;
상기 설정된 상태 변수를 토대로 현재 상태에 대한 제1 내지 제3 관측 데이터에 대한 상태 예측값 및 오차 공분산 예측값을 산출하는 예측 과정을 수행하는 단계; 및
상기 예측 과정에서 획득한 상태 예측값 및 오차 공분산 예측값을 측정값과 예측값의 차이로써 보상하여 측위를 위한 새로운 추정값을 획득하는 교정 과정을 수행하는 단계
를 포함하는, 밀결합 측위 방법.
Setting a state variable for positioning based on the first observation data from the inertial sensor, the second observation data from the satellite navigation apparatus, and the third observation data from the Doppler receiving apparatus;
Performing a prediction process of calculating a state predicted value and an error covariance predicted value for the first to third observed data for a current state based on the set state variable; And
Compensating the predicted state value and the predicted error covariance value obtained in the prediction process with the difference between the measured value and the predicted value to obtain a new estimated value for positioning
Containing, the tight coupling positioning method.
제1항에 있어서
상기 제1 관측 데이터는 방위각 정보인, 밀결합 측위 방법.
According to claim 1
The first observation data is azimuth information, a tightly coupled positioning method.
제1항에 있어서
상기 제2 관측 데이터는 보행자 위치 정보를 포함하며, 위치 정보는 x좌표 및 y 좌표로 이루어지는, 밀결합 측위 방법.
According to claim 1
The second observation data includes pedestrian location information, and the location information comprises x-coordinates and y-coordinates.
제1항에 있어서
상기 제3 관측 데이터는 보폭을 포함하는, 밀결합 측위 방법.
According to claim 1
The third observation data includes a stride length, a tightly coupled positioning method.
제4항에 있어서
상기 제3 관측 데이터는 스텝별 순간 속도를 포함하며, 스텝별 순간 속도는 k번째 스텝의 보폭과 k번째 스텝의 소요시간 △를 토대로 산출되고, k번째 스텝의 소요시간 △는 출발시부터 시각 k까지의 총 소요시간을 가속도계가 검출한 스텝의 갯수로 나누어서 도출되는, 밀결합 측위 방법.
According to claim 4
The third observation data includes the instantaneous speed for each step, the instantaneous speed for each step is calculated based on the stride length of the kth step and the required time △ of the kth step, and the required time △ of the kth step is the time k from the time of departure. A tightly coupled positioning method that is derived by dividing the total required time to by the number of steps detected by the accelerometer.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서
상기 예측 과정을 수행하는 단계는,
상기 상태 변수를 토대로 현재 상태를 예측하여 상태 예측값을 획득하는 단계;
현재 상태에 해당하는 오차 공분산을 예측하여 오차 공분산 예측값을 획득하는 단계; 및
상기 상태 예측값을 토대로 관측 데이터에 대한 추정값인 예측 측정값을 획득하는 단계
를 포함하는, 밀결합 측위 방법.
The method according to any one of claims 1 to 5
The step of performing the prediction process,
Predicting a current state based on the state variable to obtain a state predicted value;
Predicting an error covariance corresponding to a current state to obtain a predicted error covariance value; And
Obtaining a predicted measurement value that is an estimated value for observation data based on the state predicted value
Containing, the tight coupling positioning method.
제6항에 있어서
상기 교정 과정을 수행하는 단계는,
상기 오차 공분산 예측값과 실제 관측 노이즈를 토대로 이득을 산출하는 단계;
상기 산출된 이득, 실제 측정값과 예측 측정값의 차이를 토대로 상태 예측값을 보정하여 새로운 추정값을 획득하는 단계; 및
상기 산출된 이득을 토대로 상기 오차 공분산 예측값을 보정하여 교정된 오차 공분산을 획득하는 단계
를 포함하는, 밀결합 측위 방법.
According to claim 6
The step of performing the calibration process,
Calculating a gain based on the predicted error covariance and actual observed noise;
Correcting a state predicted value based on the calculated gain and a difference between an actual measured value and a predicted measured value to obtain a new estimated value; And
Obtaining a corrected error covariance by correcting the predicted error covariance value based on the calculated gain
Containing, the tight coupling positioning method.
제7항에 있어서
상기 실제 측정값은 상기 관성 센서로부터의 제1 관측 데이터, 위성 항법 장치로부터의 제2 관측 데이터, 그리고 도플러 수신 장치로부터의 제3 관측 데이터인, 밀결합 측위 방법.
According to claim 7
The actual measured value is a first observation data from the inertial sensor, a second observation data from a satellite navigation apparatus, and a third observation data from a Doppler receiving apparatus.
제7항에 있어서
상기 상태 변수를 설정하는 단계는
상기 제1 내지 제3 관측 데이터를 토대로 상기 예측 과정 및 교정 과정의 수행에 따라 획득한 이전 단계의 새로운 추정값을 토대로 상기 상태 변수를 설정하는, 밀결합 측위 방법.
According to claim 7
The step of setting the state variable
And setting the state variable based on a new estimated value of a previous step obtained by performing the prediction process and the calibration process based on the first to third observation data.
제1항에 있어서
상기 예측 과정 및 교정 과정은 칼만 필터를 토대로 수행되는, 밀결합 측위 방법.
According to claim 1
The prediction process and the calibration process are performed based on a Kalman filter.
관성 센서로부터의 제1 관측 데이터를 제공받는 제1 입력부;
위성 항법 장치로부터의 제2 관측 데이터를 제공받는 제2 입력부;
도플러 수신 장치로부터의 제3 관측 데이터를 제공받는 제3 입력부; 및
상기 제1 내지 제3 관측 데이터를 토대로, 측위를 위한 상태 변수를 설정하고, 설정된 상태 변수를 토대로 현재 상태에 대한 예측값 및 오차 공분산 예측값을 산출하는 예측 과정을 수행하고, 상기 예측 과정에서 획득한 상태 예측값 및 오차 공분산 예측값을 측정값과 예측값의 차이로써 보상하여 측위를 위한 새로운 추정값을 획득하는 교정 과정을 수행하여, 측위를 위한 데이터를 획득하는 밀결합 측위 처리부
를 포함하는, 밀결합 측위 장치.
A first input unit receiving first observation data from an inertial sensor;
A second input unit receiving second observation data from a satellite navigation device;
A third input unit receiving third observation data from the Doppler receiving device; And
Based on the first to third observed data, a state variable for positioning is set, a prediction process of calculating a predicted value and an error covariance predicted value for the current state is performed based on the set state variable, and the state obtained in the prediction process A tightly coupled positioning processing unit that obtains data for positioning by performing a calibration process to obtain a new estimate value for positioning by compensating the predicted value and the error covariance predicted value with the difference between the measured value and the predicted value
Containing, a tightly coupled positioning device.
제11항에 있어서
상기 제1 관측 데이터는 방위각 정보이고, 상기 제2 관측 데이터는 보행자 위치 정보를 포함하며, 위치 정보는 x좌표 및 y 좌표로 이루어지며, 상기 제3 관측 데이터는 보폭을 포함하는, 밀결합 측위 장치.
The method of claim 11
The first observation data is azimuth angle information, the second observation data includes pedestrian location information, the location information is composed of x-coordinates and y-coordinates, and the third observation data includes a stride length, a tightly coupled positioning device .
제12항에 있어서
상기 제3 관측 데이터는 스텝별 순간 속도를 포함하며, 스텝별 순간 속도는 k번째 스텝의 보폭과 k번째 스텝의 소요시간 △를 토대로 산출되고, k번째 스텝의 소요시간 △는 출발시부터 시각 k까지의 총 소요시간을 가속도계가 검출한 스텝의 갯수로 나누어서 도출되는, 밀결합 측위 장치.
The method of claim 12
The third observation data includes the instantaneous speed for each step, the instantaneous speed for each step is calculated based on the stride length of the kth step and the required time △ of the kth step, and the required time △ of the kth step is the time k from the time of departure. A tightly coupled positioning device derived by dividing the total required time to by the number of steps detected by the accelerometer.
제11항에 있어서
상기 밀결합 측위 처리부는
상기 제1 내지 제3 관측 데이터를 토대로 상기 예측 과정 및 교정 과정의 수행에 따라 획득한 이전 단계의 새로운 상태 추정값을 토대로 상기 상태 변수를 설정하는 변수 설정부;
상기 상태 변수를 토대로 현재 상태를 예측하여 상태 예측값을 획득하는 제1 예측 처리부;
현재 상태에 해당하는 오차 공분산을 예측하여 오차 공분산 예측값을 획득하는 제2 예측 처리부; 및
상기 상태 예측값을 토대로 관측 데이터에 대한 추정값인 예측 측정값을 획득하는 추정값 산출부
를 포함하는, 밀결합 측위 장치.
The method of claim 11
The tight coupling positioning processing unit
A variable setting unit configured to set the state variable based on a new state estimation value of a previous step obtained according to the prediction process and the calibration process based on the first to third observation data;
A first prediction processing unit that predicts a current state based on the state variable to obtain a state predicted value;
A second prediction processing unit that predicts an error covariance corresponding to a current state and obtains a predicted error covariance value; And
Estimated value calculation unit for obtaining a predicted measurement value, which is an estimate value for observation data based on the state predicted value
Containing, a tightly coupled positioning device.
제14항에 있어서
상기 밀결합 측위 처리부는
상기 오차 공분산 예측값과 실제 관측 노이즈를 토대로 이득을 산출하는 이득 산출부;
상기 산출된 이득, 실제 측정값과 예측 측정값의 차이를 토대로 상태 예측값을 보정하여 새로운 추정값을 획득하는 추정값 보정부;
상기 산출된 이득을 토대로 상기 오차 공분산 예측값을 보정하여 교정된 오차 공분산을 획득하는 오차 산출부
를 더 포함하는, 밀결합 측위 장치.











The method of claim 14
The tight coupling positioning processing unit
A gain calculator configured to calculate a gain based on the predicted error covariance and actual observed noise;
An estimated value correction unit for obtaining a new estimated value by correcting a state prediction value based on the calculated gain and a difference between an actual measured value and a predicted measured value;
An error calculator for obtaining a corrected error covariance by correcting the predicted error covariance based on the calculated gain
Further comprising a, tightly coupled positioning device.











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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6621087B2 (en) * 2016-12-28 2019-12-18 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 Aircraft navigation device, aircraft, and aircraft safety control system
US10382894B2 (en) 2017-07-28 2019-08-13 Electronics And Telecommunications Research Institute Method of measuring inter-device relative coordinates and device using the same
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WO2020202522A1 (en) * 2019-04-04 2020-10-08 三菱電機株式会社 Vehicle positioning device
CN113900061A (en) * 2021-05-31 2022-01-07 深圳市易艾得尔智慧科技有限公司 Navigation positioning system and method based on UWB wireless positioning and IMU fusion
CN117146830B (en) * 2023-10-31 2024-01-26 山东科技大学 Self-adaptive multi-beacon dead reckoning and long-baseline tightly-combined navigation method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5928309A (en) 1996-02-05 1999-07-27 Korver; Kelvin Navigation/guidance system for a land-based vehicle
KR100742612B1 (en) 2005-08-19 2007-07-25 한국전자통신연구원 Apparatus and Method for Complex Navigation Using Dead Reckoning and GPS

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5928309A (en) 1996-02-05 1999-07-27 Korver; Kelvin Navigation/guidance system for a land-based vehicle
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