KR102336070B1 - 차량의 측위 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 측위 장치 및 방법에 관한 것으로서, 차량의 주행 상태 정보를 검출하는 제1 센싱부, 차량의 위치 데이터를 획득하는 GNSS 모듈, 제1 센싱부에 의해 검출된 주행 상태 정보에 근거하여 차량이 주행한 제1 주행 궤적을 생성하고, 생성된 제1 주행 궤적에 기초하여 차량의 현재 위치를 추정하는 제1 코어부, 차량의 주행 환경 정보를 검출하는 제2 센싱부, 및 차량이 주행한 제2 주행 궤적을 생성하고, 제2 센싱부에 의해 검출된 주행 환경 정보에 대하여 맵매칭을 수행하여 맵매칭 데이터를 생성하며, GNSS 모듈로부터 전달받은 위치 데이터, 제2 주행 궤적 및 맵매칭 데이터를 융합하여 융합 측위 정보를 생성하는 제2 코어부를 포함하되, 제2 코어부는, 주행 환경 정보 및 맵매칭에 사용되는 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하여 맵매칭을 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 측위 장치 및 방법{APPARATUS FOR DETERMINING POSITION OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 차량의 측위 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자율 주행 차량의 현재 위치를 측위하는 차량의 측위 장치 및 방법에 관한 것이다.
자율 주행 차량이란 주행 시 외부정보 감지 및 처리기능을 통해 주변의 환경을 인식하여 주행 경로를 자체적으로 결정하고, 자체 동력을 이용하여 독립적으로 주행하는 차량을 말한다. 자율 주행 차량은 운전자가 조향휠, 가속페달 또는 브레이크 등을 조작하지 않아도, 주행 경로 상에 존재하는 장애물과의 충돌을 방지하고 도로의 형상에 따라 차속과 주행 방향을 조절하면서 스스로 목적지까지 주행할 수 있다. 예를 들어, 직선 도로에서는 가속을 수행하고, 곡선 도로에서는 도로의 곡률에 대응하여 주행 방향을 변경하면서 감속을 수행할 수 있다.
자율 주행 차량에 적용되는 측위 시스템은 GPS(Global Positioning System) 및 각종센서(Radar, LiDAR, Camera 등)를 이용하여 구축한 도로맵 정보를 바탕으로, 주행 중 획득되는 GPS 위치데이터 및 차량에 탑재된 센서를 통해 획득되는 센서 데이터 등을 통해 차량의 현재 위치를 결정한다. 자율 주행의 안정성을 확보하기 위해서는 차량의 현재 위치를 정확하게 파악하는 것이 중요하며, 이를 위해 GPS의 위치 정확도를 향상시킬 수 있는 DGPS(Differential GPS), RTK-DGPS(Real Time Kinematic-DGPS) 등을 사용하기도 한다. 또한, 필연적으로 발생하는 GPS 위치 데이터의 오차를 보정하기 위해 미리 구축하여 놓은 도로맵과 센서 데이터를 비교하는 맵매칭 기술이 적용되기도 한다.
이러한 자율 주행 차량에 적용되는 측위 시스템에 있어, 차량의 위치 정보는 현재시간에서의 차량의 제어 출력에 직접적인 영향을 주기 때문에 그 실시간성 및 안전성이 보장되어야 한다. 그러나, 종래에는 각종 센서로부터의 데이터, 고정밀 지도, GPS 위치 데이터 등의 방대한 양의 데이터를 처리해야 하므로 측위 시스템의 실시간성 및 위치 정보 출력 주기의 안정성을 확보할 수 없는 문제점이 존재하였다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0098071호(2017.08.29. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 각종 센서로부터의 데이터, 고정밀 지도 및 GPS 위치 데이터 등의 방대한 양의 데이터 처리로 인해 측위 시스템의 위치 정보 정확도가 저감되는 문제점을 개선하여 측위 시스템의 실시간성 및 위치 정보 출력 주기의 안정성을 확보하기 위한 차량의 측위 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 측위 장치는 차량의 주행 상태 정보를 검출하는 제1 센싱부, 상기 차량의 위치 데이터를 획득하는 GNSS 모듈, 상기 제1 센싱부에 의해 검출된 주행 상태 정보에 근거하여 상기 차량이 주행한 제1 주행 궤적을 생성하고, 상기 생성된 제1 주행 궤적에 기초하여 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 제1 코어부, 상기 차량의 주행 환경 정보를 검출하는 제2 센싱부, 및 상기 차량이 주행한 제2 주행 궤적을 생성하고, 상기 제2 센싱부에 의해 검출된 주행 환경 정보에 대하여 맵매칭을 수행하여 맵매칭 데이터를 생성하며, 상기 GNSS 모듈로부터 전달받은 위치 데이터, 상기 제2 주행 궤적 및 상기 맵매칭 데이터를 융합하여 융합 측위 정보를 생성하는 제2 코어부를 포함하되, 상기 제2 코어부는, 상기 주행 환경 정보 및 상기 맵매칭에 사용되는 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하여 상기 맵매칭을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제1 코어부는, 상기 제1 센싱부에 의해 검출된 주행 상태 정보에 대하여 DR(Dead Reckoning)을 수행하여 생성되는 DR 데이터를 누적하여 상기 제1 주행 궤적을 생성하고, 상기 제2 코어부는, 상기 제1 코어부로부터 전달받은 DR 데이터를 누적하여 상기 제2 주행 궤적을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제2 코어부는, 미리 설정된 로컬 타이머(Local Timer)를 기반으로 비동기적으로 동작하고, 상기 로컬 타이머를 통해 판단되는 상기 주행 환경 정보 및 상기 지도 데이터 간의 시간 비동기를 제거하기 위해 상기 주행 환경 정보 및 상기 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제2 코어부는, 상기 제2 주행 궤적을 기반으로 상기 주행 환경 정보에 상기 지도 데이터를 동기시켜 상기 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제1 코어부는, 상기 제1 주행 궤적을 이용하여 상기 제2 코어부에 의해 생성된 융합 측위 정보를 보정함으로써 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제1 코어부는, 상기 GNSS 모듈에 의해 획득된 위치 데이터를 이용하여 실시간 타이머(RT Timer)를 생성하고, 상기 생성된 실시간 타이머를 이용하여 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제1 코어부는, 상기 실시간 타이머를 통해 상기 제2 코어부로부터 상기 융합 측위 정보를 전달받기까지의 소요 시간을 파악하고, 상기 파악된 소요 시간만큼의 시간 지연에 의한 상기 융합 측위 정보의 오차를 상기 제1 주행 궤적을 이용하여 보상함으로써 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량의 측위 방법은 제1 코어부가, 차량의 주행 상태 정보에 근거하여 상기 차량이 주행한 제1 주행 궤적을 생성하는 단계, 제2 코어부가, 상기 차량이 주행한 제2 주행 궤적을 생성하고, 상기 차량의 주행 환경 정보에 대하여 맵매칭을 수행하여 맵매칭 데이터를 생성하는 단계, 상기 제2 코어부가, 상기 차량의 위치 데이터를 획득하는 GNSS 모듈로부터 전달받은 위치 데이터, 상기 제2 주행 궤적 및 상기 맵매칭 데이터를 융합하여 융합 측위 정보를 생성하는 단계, 및 상기 제1 코어부가, 상기 제1 주행 궤적 및 상기 융합 측위 정보에 기초하여 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 단계를 포함하되, 상기 제2 주행 궤적과 맵매칭 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 제2 코어부는, 상기 주행 환경 정보 및 상기 맵매칭에 사용되는 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하여 상기 맵매칭을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 제1 주행 궤적을 생성하는 단계에서, 상기 제1 코어부는, 상기 주행 상태 정보에 대하여 DR(Dead Reckoning)을 수행하여 생성되는 DR 데이터를 누적하여 상기 제1 주행 궤적을 생성하고, 상기 제2 주행 궤적과 맵매칭 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 제2 코어부는, 상기 제1 코어부로부터 전달받은 DR 데이터를 누적하여 상기 제2 주행 궤적을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제2 코어부는, 미리 설정된 로컬 타이머(Local Timer)를 기반으로 비동기적으로 동작하고, 상기 제2 주행 궤적과 맵매칭 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 제2 코어부는, 상기 로컬 타이머를 통해 판단되는 상기 주행 환경 정보 및 상기 지도 데이터 간의 시간 비동기를 제거하기 위해 상기 주행 환경 정보 및 상기 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 제2 주행 궤적과 맵매칭 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 제2 코어부는, 상기 제2 주행 궤적을 기반으로 상기 주행 환경 정보에 상기 지도 데이터를 동기시켜 상기 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 단계에서, 상기 제1 코어부는, 상기 제1 주행 궤적을 이용하여 상기 제2 코어부에 의해 생성된 융합 측위 정보를 보정함으로써 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 단계에서, 상기 제1 코어부는, GNSS 모듈에 의해 획득된 위치 데이터를 이용하여 실시간 타이머(RT Timer)를 생성하고, 상기 생성된 실시간 타이머를 이용하여 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 단계에서, 상기 제1 코어부는, 상기 실시간 타이머를 통해 상기 제2 코어부로부터 상기 융합 측위 정보를 전달받기까지의 소요 시간을 파악하고, 상기 파악된 소요 시간만큼의 시간 지연에 의한 상기 융합 측위 정보의 오차를 상기 제1 주행 궤적을 이용하여 보상함으로써 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 데이터 처리의 실시간성 및 안전성이 필요한지 여부를 고려하여 최적의 시스템의 아키텍쳐를 결정하고, 결정된 시스템 아키텍쳐를 통해 측위 시스템의 실시간성 및 안정성을 확보함으로써, 차량의 현재 위치를 보다 정밀하게 측위할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 제1 코어부의 구성을 구체적으로 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 제2 코어부의 구성을 구체적으로 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 전체 시스템 아키텍처의 예시를 도시한 블록구성도이다.
도 5는 제1 궤적 관리부 및 제2 궤적 관리부가 DR 데이터를 누적하여 제1 주행 궤적 및 제2 주행 궤적을 생성하는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 6은 제1 주행 궤적 및 제2 주행 궤적의 차이를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 제2 코어부가 주행 환경 정보 및 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 주행 환경 정보에 지도 데이터를 동기시켜 시간 동기화를 수행한 결과를 나타낸 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 제1 코어부가 융합 측위 정보의 오차를 보상하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 측위 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치를 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 제1 코어부의 구성을 구체적으로 설명하기 위한 블록구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 제2 코어부의 구성을 구체적으로 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 전체 시스템 아키텍처의 예시를 도시한 블록구성도이며, 도 5는 제1 궤적 관리부 및 제2 궤적 관리부가 DR 데이터를 누적하여 제1 주행 궤적 및 제2 주행 궤적을 생성하는 과정을 나타낸 예시도이고, 도 6은 제1 주행 궤적 및 제2 주행 궤적의 차이를 나타낸 예시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 제2 코어부가 주행 환경 정보 및 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 주행 환경 정보에 지도 데이터를 동기시켜 시간 동기화를 수행한 결과를 나타낸 예시도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치에서 제1 코어부가 융합 측위 정보의 오차를 보상하는 과정을 설명하기 위한 예시도이며,
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 장치는 제1 센싱부(10), GNSS 모듈(20), 제1 코어부(30), 제2 센싱부(40) 및 제2 코어부(50)를 포함할 수 있다.
제1 센싱부(10)는 차량의 주행 상태 정보를 검출할 수 있다. 차량의 주행 상태 정보는 차량의 주행 방향을 추정하기 위한 요레이트 및 조향각과, 차량의 주행 속도를 추정하기 위한 휠 속 및 변속 정보를 포함할 수 있다. 상기한 주행 상태 정보를 검출하기 위해 제1 센싱부(10)는 요레이트 센서, 조향각 센서, 휠 속 센서 및 변속 감지 센서(이상 미도시)를 포함할 수 있다. 제1 센싱부(10)에 의해 검출된 차량의 주행 상태 정보는 후술할 것과 같이 추측 항법(DR: Dead Reckoning) 적용에 의한 제1 주행 궤적을 생성하는데 사용될 수 있다.
제2 센싱부(40)는 차량의 주행 환경 정보를 검출할 수 있다. 제2 센싱부(40)는 차량의 주행 환경 정보를 검출하기 위해 복수의 센서를 포함할 수 있으며, 복수의 센서는 AVM 카메라, 전방 카메라, 스테레오 카메라 등의 카메라 센서 및 라이다 센서(이상 미도시) 등을 포함할 수 있다. 제2 센싱부(40)에 의해 검출된 차량의 주행 환경 정보는 후술할 것과 같이 맵매칭 적용에 의한 맵매칭 데이터를 생성하는데 사용될 수 있다.
GNSS(Global Navigation Satellite System) 모듈(20)은 GPS, DGPS, Network-RTK 등을 기반으로 차량의 절대 좌표를 위성을 통해 전달받을 수 있으며, 이를 기반으로 위치 데이터(위경도 좌표, 방향, 속도, quality 등)를 생성하여 후술하는 제1 코어부(30)의 실시간 타이머 생성부(35) 및 제2 코어부(50)의 융합 측위 정보 생성부(59)로 각각 전달할 수 있다. 한편, GNSS 모듈(20)로부터의 위치 데이터는 NMEA(National Marine Electronics Association) 처리부(37)에 의해 전송 규격화되어 제2 코어부(50)의 융합 측위 정보 생성부(59)로 전달될 수 있다.
제1 코어부(30)는 제1 센싱부(10)에 의해 검출된 주행 상태 정보에 근거하여 차량이 주행한 제1 주행 궤적을 생성하고, 생성된 제1 주행 궤적에 기초하여 차량의 현재 위치를 추정할 수 있다. 이때, 제1 코어부(30)는 제1 주행 궤적을 이용하여 후술할 제2 코어부(50)에 의해 생성된 융합 측위 정보를 보정함으로써 차량의 현재 위치를 추정할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
제2 코어부(50)는 차량이 주행한 제2 주행 궤적을 생성하고, 제2 센싱부(40)에 의해 검출된 주행 환경 정보에 대하여 맵매칭을 수행하여 맵매칭 데이터를 생성하며, GNSS 모듈(20)로부터 전달받은 위치 데이터, 제2 주행 궤적 및 맵매칭 데이터를 융합하여 융합 측위 정보를 생성할 수 있다.
제1 코어부(30) 및 제2 코어부(50)로 구분하여 구성한 본 실시예의 특징을 우선적으로 설명한다.
본 실시예는 데이터 처리 로직이 상대적으로 단순하고 데이터 처리의 실시간성 및 안전성이 보장되어야 하는 로직을 제1 코어부(30)로 구현하고, 데이터 처리 로직이 복잡하고 데이터 처리의 실시간성이 보장되지 않아도 되는 로직을 제2 코어부(50)로 구분하여 구현하는 구성을 채용한다.
제1 코어부(30)는 real time ECU, micro autobox와 같은 hard real time 하드웨어 플랫폼 등 실시간성 및 안전성이 검증된 플랫폼으로 구현될 수 있으며, 제1 코어부(30)에는 차량 거동 기반의 추측 항법(DR: Dead Reckoning) 기능과, 자율 주행 차량에 적용되는 자율 주행 제어 모듈(60)로 차량의 현재 위치를 제공하기 위한 현재 위치 추정 기술이 구현될 수 있다. 후술할 것과 같이 제1 코어부(30)는 일정한 주기로 동작할 수 있다(즉, 제1 코어부(30)는 미리 설정된 동작 주파수에 따라 동작할 수 있다.).
제2 코어부(50)는 CPU/GPU 기반의 하드웨어 플랫폼 등 PC를 포함한 다양한 고성능 자율주행용 플랫폼으로 구현될 수 있으며, 제2 코어부(50)에는 차량에 탑재된 센서로부터의 센서 데이터를 처리하는 기술, 맵매칭 기술, 및 후술할 융합 측위 정보 생성 기술이 구현될 수 있다. 후술할 것과 같이 제2 코어부(50)는 미리 설정된 로컬 타이머(Local Timer)를 기반으로, FIFO(First In First Out), Triggered, Sampling 방식에 따라 비동기적으로 동작할 수 있다. 제2 코어부(50)는 상기한 로컬 타이머를 이용하여 제2 센싱부(40)에 의해 검출되는 주행 환경 정보 및 맵매칭에 사용되는 지도 데이터에 타임 태그(Time Tag)(이하 Local 타임 태그)를 추가할 수 있으며, Local 타임 태그가 추가된 주행 환경 정보 및 지도 데이터는 서로 다른 시간 정보를 갖게 되므로, 이러한 시간 비동기성은 제2 코어부(50)에 의한 시간 동기화를 통해 제거된다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
전술한 내용을 바탕으로, 이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 제1 코어부(30) 및 제2 코어부(50)의 동작을 그 하위 구성으로서 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 제1 코어부(30)는 DR 측위부(31), 제1 궤적 관리부(33), 실시간 타이머 생성부(35), NMEA 처리부(37) 및 위치 추정부(39)를 포함할 수 있다.
DR 측위부(31)는 제1 센싱부(10)에 의해 검출된 주행 상태 정보에 대하여 DR을 수행할 수 있다. DR 측위부(31)는 제1 센싱부(10)의 요레이트 센서 및 조향각 센서로부터 각각 입력받은 요레이트 및 조향각으로부터 차량의 주행 방향을 추정하고, 휠 속 센서 및 변속 감지 센서로부터 각각 입력받은 휠 속 및 변속 정보로부터 차량의 주행 속도를 추정한 후, 추정된 주행 방향 및 주행 속도를 이용하여 DR(Dead Reckoning)을 수행할 수 있다. DR 측위부(31)는 DR 수행 결과 생성되는 DR 데이터를 제1 궤적 관리부(33), 및 제2 코어부(50)의 제2 궤적 관리부(51)로 각각 전달할 수 있다.
제1 궤적 관리부(33)는 도 5에 도시된 것과 같이 DR 측위부(31)로부터 전달받은 DR 데이터를 누적하여 차량이 주행한 제1 주행 궤적을 생성하고 위치 추정부(39)로 전달할 수 있다. 제1 주행 궤적은 후술할 것과 같이 위치 추정부(39)가 제2 코어부(50)로부터 전달받은 융합 측위 정보의 오차를 보상하기 위해 사용될 수 있다. 한편, DR 데이터의 누적 시간이 짧을수록 제1 주행 궤적의 신뢰도(즉, 정확도)는 향상되게 된다.
실시간 타이머 생성부(35)는 GNSS 모듈(20)에 의해 획득된 위치 데이터를 이용하여 실시간 타이머(RT Timer)를 생성할 수 있다. 실시간 타이머는 차량의 현재 위치를 추정하기 위한 기준이 되는 시간을 제공하는 기능을 수행하며, ms 단위의 시간을 제공하여 차량의 현재 위치 추정 상의 신뢰도를 향상시키는 기능을 수행한다. 실시간 타이머 생성부(35)는 GNSS 모듈(20)에 의해 획득된 위치 데이터에 포함된 GPS pps(pulse per second) 신호를 활용하여 실시간 타이머를 생성할 수 있다. 이하에서는 표기의 편의상 실시간 타이머가 제공하는 시간을 RT 시간으로 표기하며, 실시간 타이머 생성부(35)는 RT 시간을 위치 추정부(39) 및 제2 코어부(50)의 융합 측위 정보 생성부(59)로 전달할 수 있다.
위치 추정부(39)는 차량의 현재 위치를 최종적으로 추정하여 자율 주행 차량에 적용되는 자율 주행 제어 모듈(60)로 제공할 수 있다. 이에 따라, 자율 주행 제어 모듈(60)은 차량의 탑재된 센서(제1 센싱부(10) 및 제2 센싱부(40)가 해당될 수 있다.)에 의해 획득된 주변 환경 인지 데이터(주변 차량, 보행자 및 장애물 등)와 위치 추정부(39)로부터 전달받은 차량의 현재 위치를 토대로 자율 주행 경로를 생성하고, 생성된 자율 주행 경로를 추종하도록 차량의 조향, 제동 및 구동 시스템을 제어할 수 있다.
위치 추정부(39)는 후술할 것과 같이 제2 코어부(50)에 의해 생성된 융합 측위 정보에 포함된, 시간 지연에 의한 오차를 제1 주행 궤적을 이용하여 보상함으로써 차량의 현재 위치를 추정할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
도 3을 참조하면, 제2 코어부(50)는 제2 궤적 관리부(51), 데이터 전처리부(53), 지도 데이터 저장부(55), 맵매칭부(57) 및 융합 측위 정보 생성부(59)를 포함할 수 있다.
제2 궤적 관리부(51)는 도 5에 도시된 것과 같이 제1 코어부(30)의 DR 측위부(31)로부터 전달받은 DR 데이터를 누적하여 제2 주행 궤적을 생성하고 맵매칭부(57) 및 융합 측위 정보 생성부(59)로 전달할 수 있다. 제1 코어부(30)의 제1 궤적 관리부(33)에 의해 생성되는 제1 주행 궤적은 DR 데이터 누적 시간이 짧은 경우에는 그 정확도가 높지만, 시간 경과에 따른 오차 누적을 피할 수 없기 때문에 현재 차량의 이동 궤적과 상이할 수 있다. 즉, 제1 주행 궤적은 제1 코어부(30)의 동작 측면에서 그 신뢰도가 높지만, 시간 경과에 따른 오차 누적으로 인해 제2 코어부(50)의 동작 측면에서는 그 신뢰도를 보장할 수 없으므로, 제2 궤적 관리부(51)는 제1 코어부(30)의 DR 측위부(31)로부터 DR 데이터를 제1 궤적 관리부(33)와 별도로 전달받아 누적하여 제1 주행 궤적과는 구분되는 제2 주행 궤적을 별도로 생성할 수 있다. 도 6은 제2 코어부(50)가 동작하는 시점에서 제1 주행 궤적 및 제2 주행 궤적의 차이를 도시하고 있다.
맵매칭부(57)는 제2 센싱부(40)에 의해 검출된 주행 환경 정보에 대하여 맵매칭을 수행하여 맵매칭 데이터를 생성할 수 있다. 주행 환경 정보는 데이터 전처리부(53)에 의한 전처리 과정이 수행될 수 있으며, 맵매칭에 필요한 지도 데이터는 지도 데이터 저장부(55)로부터 제공받을 수 있다. 본 실시예에서 맵매칭에 사용되는 지도 데이터는 자율 주행 차량에 적용되는 3차원 정밀 지도 데이터(HD Map)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
이때, 전술한 것과 같이 제2 센싱부(40)에 의해 검출된 주행 환경 정보 및 지도 데이터 저장부로부터 제공되는 지도 데이터는 제2 코어부(50)에 의해 추가되는, 서로 다른 시간 정보를 갖는 Local 타임 태그가 포함되게 된다. 즉, 주행 환경 정보 및 지도 데이터는 서로 다른 시간에 입력되므로, 주행 환경 정보 및 지도 데이터 간의 맵매칭을 위해서는 상호 간의 시간 동기화가 필요하다. 따라서, 맵매칭부(57)는 로컬 타이머를 통해 판단되는(즉, 로컬 타이머에 의해 주행 환경 정보 및 지도 데이터에 추가된 Local 타임 태그를 통해 판단되는) 주행 환경 정보 및 지도 데이터 간의 시간 비동기를 제거하기 위해 주행 환경 정보 및 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행할 수 있다.
맵매칭부(57)는 도 7에 도시된 것과 같이, 제2 주행 궤적을 기반으로 주행 환경 정보에 지도 데이터를 동기시켜 시간 동기화를 수행할 수 있다. 즉, 주행 환경 정보에 포함된 Local 타임 태그를 기준으로 지도 데이터의 좌표 변환을 통해 지도 데이터를 주행 환경 정보에 동기시켜 시간 동기화를 수행할 수 있으며, 이때 주행 환경 정보 및 지도 데이터 간의 시간 편차에 따른 차량의 이동량은 제2 주행 궤적을 통해 보상될 수 있다. 도 8은 주행 환경 정보에 지도 데이터를 동기시켜 시간 동기화를 수행한 결과를 나타낸 예시를 도시하고 있다.
맵매칭부(57)는 전술한 과정을 통해 주행 환경 정보 및 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하여 맵매칭을 수행할 수 있다. 맵매칭부(57)는 ICP(Iterative Closest Point), Hungarian Auction, Linear Fitting Algorithm 등과 같은 Data Assignment 알고리즘을 이용하여 맵매칭을 수행할 수 있으며, 맵매칭 수행 결과 생성되는 맵매칭 데이터는 융합 측위 정보 생성부(59)로 전달된다.
융합 측위 정보 생성부(59)는 GNSS 모듈(20)로부터의 위치 데이터, 제2 궤적 관리부(51)로부터 전달받은 제2 주행 궤적, 및 맵매칭부(57)로부터 전달받은 맵매칭 데이터를 융합하여 융합 측위 정보를 생성할 수 있다. 융합 측위 정보 생성부(59)는 EKF(Extended Kalman Filter) 또는 weighted sum 등의 융합 알고리즘을 사용하여 위치 데이터, 제2 주행 궤적 및 맵매칭 데이터를 융합할 수 있다. 융합 측위 정보 생성부(59)는 생성된 융합 측위 정보에, 제1 코어부(30)의 실시간 타이머 생성부(35)로부터 전달받은 RT 시간을 통해 RT 타임 태그를 추가하여 제1 코어부(30)의 위치 추정부(39)로 전달할 수 있다.
위치 추정부(39)는 제1 궤적 관리부(33)로부터 전달받은 제1 주행 궤적을 이용하여 융합 측위 정보를 보정함으로써 차량의 현재 위치를 추정할 수 있다. 이때, 위치 추정부(39)는 실시간 타이머를 통해 제2 코어부(50)로부터 융합 측위 정보를 전달받기까지의 소요 시간을 파악하고, 파악된 소요 시간만큼의 시간 지연에 의한 융합 측위 정보의 오차를 제1 주행 궤적을 이용하여 보상함으로써 차량의 현재 위치를 추정할 수 있다.
구체적으로, 위치 추정부(39)가 차량의 현재 위치를 추정하는 시점에서는, 제2 코어부(50)로부터 전달받은 융합 측위 정보는 융합 측위 정보 생성부(59)의 연산 시간 및 제2 코어부(50)와 제1 코어부(30) 간의 통신 시간에 의해 이미 과거의 데이터가 되기 때문에, 이러한 시간 지연에 따른 융합 측위 정보의 오차를 보상할 필요가 있다.
따라서, 위치 추정부(39)는 제2 코어부(50)로부터 전달받은 융합 측위 정보에 포함된 RT 타임 태그, 및 실시간 타이머에 의해 제공되는 RT 시간을 통해 제2 코어부(50)로부터 융합 측위 정보를 전달받기까지의 소요 시간(즉, 융합 측위 정보 생성부(59)의 연산 시간 및 제2 코어부(50)와 제1 코어부(30) 간의 통신 시간)을 파악하고, 파악된 소요 시간만큼의 시간 지연에 의한 융합 측위 정보의 오차를 제1 주행 궤적을 이용하여 보상함으로써 차량의 현재 위치를 추정할 수 있다. 도 9는 위치 추정부(39)가 융합 측위 정보의 오차를 보상하는 예시를 도시하고 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 측위 방법을 설명하면, 먼저 제1 코어부(30)는 차량의 주행 상태 정보에 근거하여 차량이 주행한 제1 주행 궤적을 생성한다(S10). S10 단계에서, 제1 코어부(30)는 차량의 주행 상태 정보에 대하여 DR(Dead Reckoning)을 수행하여 생성되는 DR 데이터를 누적하여 제1 주행 궤적을 생성할 수 있다.
이어서, 제2 코어부(50)는 차량이 주행한 제2 주행 궤적을 생성하고, 차량의 주행 환경 정보에 대하여 맵매칭을 수행하여 맵매칭 데이터를 생성한다(S20). S20 단계에서, 제2 코어부(50)는 제1 코어부(30)로부터 전달받은 DR 데이터를 누적하여 제2 주행 궤적을 생성할 수 있다. 또한, 제2 코어부(50)는 로컬 타이머를 통해 판단되는 주행 환경 정보 및 지도 데이터 간의 시간 비동기를 제거하기 위해 주행 환경 정보 및 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하여 맵매칭을 수행할 수 있다. 이때, 제2 코어부(50)는 제2 주행 궤적을 기반으로 주행 환경 정보에 지도 데이터를 동기시켜 시간 동기화를 수행할 수 있다.
이어서, 제2 코어부(50)는 차량의 위치 데이터를 획득하는 GNSS 모듈(20)로부터 전달받은 위치 데이터, 제2 주행 궤적 및 맵매칭 데이터를 융합하여 융합 측위 정보를 생성한다(S30).
이어서, 제1 코어부(30)는 제1 주행 궤적 및 융합 측위 정보에 기초하여 차량의 현재 위치를 추정한다(S40). S40 단계에서, 제1 코어부(30)는 제1 주행 궤적을 이용하여 제2 코어부(50)에 의해 생성된 융합 측위 정보를 보정함으로써 차량의 현재 위치를 추정할 수 있다. 제1 코어부(30)는 GNSS 모듈(20)에 의해 획득된 위치 데이터를 이용하여 실시간 타이머(RT Timer)를 생성하고, 생성된 실시간 타이머를 이용하여 차량의 현재 위치를 추정할 수 있으며, 구체적으로는 실시간 타이머를 통해 제2 코어부(50)로부터 융합 측위 정보를 전달받기까지의 소요 시간을 파악하고, 파악된 소요 시간만큼의 시간 지연에 의한 융합 측위 정보의 오차를 제1 주행 궤적을 이용하여 보상함으로써 차량의 현재 위치를 추정할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는 데이터 처리의 실시간성 및 안전성이 필요한지 여부를 고려하여 최적의 시스템의 아키텍쳐를 결정하고, 결정된 시스템 아키텍쳐를 통해 측위 시스템의 실시간성 및 안정성을 확보함으로써, 차량의 현재 위치를 보다 정밀하게 측위할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 제1 센싱부
20: GNSS 모듈
30: 제1 코어부
31: DR 측위부
33: 제1 궤적 관리부
35: 실시간 타이머 생성부
37: NMEA 처리부
39: 위치 추정부
40: 제2 센싱부
50: 제2 코어부
51: 제2 궤적 관리부
53: 데이터 전처리부
55: 지도 데이터 저장부
57: 맵매칭부
59: 융합 측위 정보 생성부
60: 자율 주행 제어 모듈

Claims (14)

  1. 차량의 주행 상태 정보에 대하여 DR(Dead Reckoning)을 수행하여 생성되는 DR 데이터를 누적함으로써 상기 차량이 주행한 제1 주행 궤적을 생성하고, 상기 생성된 제1 주행 궤적에 기초하여 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 제1 코어부;
    상기 제1 코어부로부터 전달받은 DR 데이터를 누적하여 상기 차량이 주행한 제2 주행 궤적을 생성하고, 상기 차량의 주행 환경 정보에 대하여 맵매칭을 수행하여 맵매칭 데이터를 생성하며, 상기 차량의 위치 데이터, 상기 제2 주행 궤적 및 상기 맵매칭 데이터를 융합하여 융합 측위 정보를 생성하는 제2 코어부;를 포함하되,
    상기 제2 코어부는, 상기 제1 주행 궤적에 반영된 시간 경과에 따른 오차를 고려하여, 상기 제1 코어부로부터 DR 데이터를 별도로 전달받아 누적하여 상기 제1 주행 궤적과는 구분되는 상기 제2 주행 궤적을 별도로 생성하고,
    상기 제1 코어부는, 상기 제1 주행 궤적을 이용하여 상기 제2 코어부에 의해 생성된 융합 측위 정보를 보정함으로써 상기 차량의 현재 위치를 추정하고,
    상기 제1 코어부에 의해 추정된 상기 차량의 현재 위치는, 상기 차량의 자율 주행 제어 모듈이 상기 차량에 탑재된 센서에 의해 획득된 주변 환경 인지 데이터를 토대로 자율 주행 경로를 생성하는데 적용되는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코어부는 Real Time 하드웨어 플랫폼으로 구현되고, 상기 제2 코어부는 CPU 또는 GPU 기반의 하드웨어 플랫폼으로 구현되는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코어부는, 상기 차량의 요레이트 및 조향각으로부터 상기 차량의 주행 방향을 추정하고, 상기 차량의 휠 속 및 변속 정보로부터 상기 차량의 주행 속도를 추정한 후, 상기 추정된 주행 방향 및 주행 속도를 이용하여 DR을 수행함으로써 상기 DR 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 코어부는, 상기 주행 환경 정보 및 상기 맵매칭에 사용되는 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하여 상기 맵매칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 코어부는, 미리 설정된 로컬 타이머(Local Timer)를 기반으로 비동기적으로 동작하고, 상기 로컬 타이머를 통해 판단되는 상기 주행 환경 정보 및 상기 지도 데이터 간의 시간 비동기를 제거하기 위해 상기 주행 환경 정보 및 상기 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하되, 상기 제2 주행 궤적을 기반으로 상기 주행 환경 정보에 상기 지도 데이터를 동기시켜 상기 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차량의 위치 데이터를 획득하는 GNSS 모듈;을 더 포함하고,
    상기 제1 코어부는, 상기 GNSS 모듈에 의해 획득된 위치 데이터를 이용하여 실시간 타이머(RT Timer)를 생성하고, 상기 생성된 실시간 타이머를 이용하여 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 코어부는, 상기 실시간 타이머를 통해 상기 제2 코어부로부터 상기 융합 측위 정보를 전달받기까지의 소요 시간을 파악하고, 상기 파악된 소요 시간만큼의 시간 지연에 의한 상기 융합 측위 정보의 오차를 상기 제1 주행 궤적을 이용하여 보상함으로써 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 장치.
  8. 제1 코어부가, 차량의 주행 상태 정보에 대하여 DR(Dead Reckoning)을 수행하여 생성되는 DR 데이터를 누적함으로써 상기 차량이 주행한 제1 주행 궤적을 생성하는 단계;
    제2 코어부가, 상기 제1 코어부로부터 전달받은 DR 데이터를 누적하여 상기 차량이 주행한 제2 주행 궤적을 생성하고, 상기 차량의 주행 환경 정보에 대하여 맵매칭을 수행하여 맵매칭 데이터를 생성하는 단계;
    상기 제2 코어부가, 상기 차량의 위치 데이터, 상기 제2 주행 궤적 및 상기 맵매칭 데이터를 융합하여 융합 측위 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 코어부가, 상기 제1 주행 궤적을 이용하여 상기 제2 코어부에 의해 생성된 융합 측위 정보를 보정함으로써 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 단계;를 포함하고,
    상기 제2 주행 궤적과 맵매칭 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 제2 코어부는,
    상기 제1 주행 궤적에 반영된 시간 경과에 따른 오차를 고려하여, 상기 제1 코어부로부터 DR 데이터를 별도로 전달받아 누적하여 상기 제1 주행 궤적과는 구분되는 상기 제2 주행 궤적을 별도로 생성하고,
    상기 제1 코어부에 의해 추정된 상기 차량의 현재 위치는, 상기 차량의 자율 주행 제어 모듈이 상기 차량에 탑재된 센서에 의해 획득된 주변 환경 인지 데이터를 토대로 자율 주행 경로를 생성하는데 적용되는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 코어부는 Real Time 하드웨어 플랫폼으로 구현되고, 상기 제2 코어부는 CPU 또는 GPU 기반의 하드웨어 플랫폼으로 구현되는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 주행 궤적을 생성하는 단계에서, 상기 제1 코어부는,
    상기 차량의 요레이트 및 조향각으로부터 상기 차량의 주행 방향을 추정하고, 상기 차량의 휠 속 및 변속 정보로부터 상기 차량의 주행 속도를 추정한 후, 상기 추정된 주행 방향 및 주행 속도를 이용하여 DR을 수행함으로써 상기 DR 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제2 주행 궤적과 맵매칭 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 제2 코어부는,
    상기 주행 환경 정보 및 상기 맵매칭에 사용되는 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하여 상기 맵매칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 코어부는, 미리 설정된 로컬 타이머(Local Timer)를 기반으로 비동기적으로 동작하고,
    상기 제2 주행 궤적과 맵매칭 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 제2 코어부는,
    , 상기 로컬 타이머를 통해 판단되는 상기 주행 환경 정보 및 상기 지도 데이터 간의 시간 비동기를 제거하기 위해 상기 주행 환경 정보 및 상기 지도 데이터 간의 시간 동기화를 수행하되, 상기 제2 주행 궤적을 기반으로 상기 주행 환경 정보에 상기 지도 데이터를 동기시켜 상기 시간 동기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 차량의 현재 위치를 추정하는 단계에서, 상기 제1 코어부는,
    GNSS 모듈에 의해 획득된 위치 데이터를 이용하여 실시간 타이머(RT Timer)를 생성하고, 상기 생성된 실시간 타이머를 이용하여 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 차량의 현재 위치를 추정하는 단계에서, 상기 제1 코어부는,
    상기 실시간 타이머를 통해 상기 제2 코어부로부터 상기 융합 측위 정보를 전달받기까지의 소요 시간을 파악하고, 상기 파악된 소요 시간만큼의 시간 지연에 의한 상기 융합 측위 정보의 오차를 상기 제1 주행 궤적을 이용하여 보상함으로써 상기 차량의 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량의 측위 방법.
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