KR102367185B1 - 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치 - Google Patents

라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102367185B1
KR102367185B1 KR1020200021680A KR20200021680A KR102367185B1 KR 102367185 B1 KR102367185 B1 KR 102367185B1 KR 1020200021680 A KR1020200021680 A KR 1020200021680A KR 20200021680 A KR20200021680 A KR 20200021680A KR 102367185 B1 KR102367185 B1 KR 102367185B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
scan data
lidar
required time
moving object
point cloud
Prior art date
Application number
KR1020200021680A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210106760A (ko
Inventor
김강희
한상호
Original Assignee
숭실대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 숭실대학교산학협력단 filed Critical 숭실대학교산학협력단
Priority to KR1020200021680A priority Critical patent/KR102367185B1/ko
Publication of KR20210106760A publication Critical patent/KR20210106760A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102367185B1 publication Critical patent/KR102367185B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Abstract

본 발명은 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법은 라이더 센서부에 포함된 라이더 센서의 일회전 스캔 소요시간인 제1 소요시간보다 짧은 제2 소요시간으로 스캔 데이터를 라이더 센서부로부터 수신하는 단계, 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터와 수신된 스캔 데이터를 합성하는 단계, 합성된 스캔 데이터에 기초하여 제1 포인트 클라우드를 획득하는 단계 및 제2 소요시간마다 포인트 맵에 포함된 포인트 클라우드 중에서 제1 포인트 클라우드와 가장 가까운 포인트 클라우드에 기초하여 이동체의 위치를 추정하는 단계를 포함한다.

Description

라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING POSITION OF MOVING OBJECT USING LIDAR SCAN DATA}
본 발명은 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.
이동체의 위치 추정 기술은 자율주행 자동차를 비롯한 로보틱스 분야에서 다양하게 연구되어 왔다. 이동체의 위치를 추정하는 기술 중 하나로, 이동체가 정밀 지도 상에 어느 위치에 위치하는지 자체적으로 인식하기 위해 라이더(LiDAR, Light Detection And Ranging)를 활용하는 기술이 있다. 라이더 기술은 레이저의 광을 원거리에 있는 물체에 비추어 물체에서 반사된 빛을 검출함으로써 거리나 속도를 측정하거나 물체의 종류 또는 모양을 알아내는 기술을 의미한다.
라이더를 활용하면, 이동체는 자체가 위치하고 있는 도로 등 주변 환경을 스캔하여 데이터를 생성하고, 생성된 데이터와 정밀 지도 상의 정보를 비교함으로써, 이동체가 정밀 지도 상에 어느 위치에 위치하는지 인식하게 된다. 여기서 이동체가 생성된 데이터와 정밀 지도 상의 정보를 비교하는 과정을 라이더 스캔 매칭 과정으로 지칭될 수 있다.
한편, 라이더 스캔 매칭은 그 주기가 라이더 센서의 스캔 주기로 고정되기 때문에, 라이더 스캔 주기보다 더 짧은 시간 구간 안에서 이동체의 위치를 추정할 때에는, 가장 최근에 얻어진 라이더 스캔으로부터 추정된 위치 좌표에 별도의 센서를 이용해서 위치 변화량을 측정하고 더해주는 방식이 사용되어왔으나, 별도의 센서를 사용하는 것은 추가의 비용을 요구한다. 따라서, 별도의 센서를 사용하지 않고도 라이더 센서의 스캔 주기보다 더 짧은 주기로 데이터를 획득하는 방법에 관한 연구가 진행 중에 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1968413호(2019.7.4)
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 파이프라인 기반 소프트웨어 실행을 통해서 라이더 센서의 스캔 주기보다 더 짧은 주기로 위치 추정 데이터를 도출할 수 있는 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법은 라이더 센서부에 포함된 라이더 센서의 일회전 스캔 소요시간인 제1 소요시간보다 짧은 제2 소요시간으로 스캔 데이터를 라이더 센서부로부터 수신하는 단계, 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터와 수신된 스캔 데이터를 합성하는 단계, 합성된 스캔 데이터에 기초하여 제1 포인트 클라우드를 획득하는 단계 및 제2 소요시간마다 포인트 맵에 포함된 포인트 클라우드 중에서 제1 포인트 클라우드와 가장 가까운 포인트 클라우드에 기초하여 이동체의 위치를 추정하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 제1 소요시간은 제2 소요시간의 배수일 수 있다.
바람직하게, 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터의 수는 스캔 데이터를 수신하기 이전에 미리 저장된 것이고, 제1 소요시간에서 제2 소요시간을 나눈 값보다 1 작은 것일 수 있다.
바람직하게, 라이더 센서부에 포함된 라이더 센서가 서로 다른 라이더 원점에 레이저 광원을 동시에 방사하는 경우, 제2 소요시간으로 스캔 데이터를 라이더 센서부로부터 수신하는 단계는 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신하는 단계이고, 수신된 스캔 데이터를 합성하는 단계는 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성하는 단계인 것일 수 있다.
바람직하게, 라이더 센서부가 고정된 위상으로 레이저 광원을 방사하는 라이더 센서를 둘 이상 포함하는 경우, 둘 이상의 라이더 센서는 서로 다른 라이더 원점에서 레이저 광원의 방사를 시작하고, 제2 소요시간으로 스캔 데이터를 라이더 센서부로부터 수신하는 단계는 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신하는 단계이고, 수신된 스캔 데이터를 합성하는 단계는 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성하는 단계일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 장치는 라이더 센서의 일회전 스캔 소요시간인 제1 소요시간보다 짧은 제2 소요시간으로 스캔 데이터를 수신하는 스캔 데이터 수신부, 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터와 수신된 스캔 데이터를 합성하고, 합성된 스캔 데이터에 기초하여 제1 포인트 클라우드를 획득하는 포인트 클라우드 획득부 및 제2 소요시간마다 포인트 맵에 포함된 포인트 클라우드 중에서 제1 포인트 클라우드와 가장 가까운 포인트 클라우드에 기초하여 이동체의 위치를 추정하는 위치 추정부를 포함할 수 있다.
바람직하게, 제1 소요시간은 제2 소요시간의 배수일 수 있다.
바람직하게, 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터의 수는 스캔 데이터를 수신하기 이전에 미리 저장된 것이고, 제1 소요시간에서 제2 소요시간을 나눈 값보다 1 작은 것일 수 있다.
바람직하게, 하나 이상의 라이더 센서를 포함하고, 스캔 데이터 수신부로 스캔 데이터를 송신하는 라이더 센서부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 라이더 센서부에 포함된 라이더 센서가 서로 다른 라이더 원점에 레이저 광원을 동시에 방사하는 경우, 스캔 데이터 수신부는 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신하고, 포인트 클라우드 획득부는 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성할 수 있다.
바람직하게, 라이더 센서부가 고정된 위상으로 레이저 광원을 방사하는 라이더 센서를 둘 이상 포함하는 경우, 둘 이상의 라이더 센서는 서로 다른 라이더 원점에서 레이저 광원의 방사를 시작하고, 스캔 데이터 수신부는 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신하고, 포인트 클라우드 획득부는 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성할 수 있다.
바람직하게, 포인트 맵을 저장하는 데이터 저장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 때, 상술된 방법이 수행되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터-판독가능 저장 매체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치는 라이더 센서의 스캔 주기보다 더 짧은 주기로 이동체의 위치 추정 데이터를 도출할 수 있으므로, 위치 추정 정밀도가 개선되는 효과가 있다.
한편, 본 발명에 따른 이동체 위치 추정 방법 및 장치는 자율주행차 뿐만 아니라, 로봇, 드론 등의 다양한 이동체에 적용될 수 있음은 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다.
도 1은 라이더 기술을 이용한 이동체 위치 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 배열 라이더를 사용한 라이더 스캔 매칭 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급될 때에는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하에서는, 이동체를 자율주행 자동차 형태로 도시한 도면을 참고하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 라이더 기술을 이용한 이동체 위치 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
라이더 센서(110)는 360도 회전하면서 레이저 광원들을 반복적으로 발사하여, 센서 주변의 장애물과의 거리를 측정하는 센서이다. 하나의 레이저 광원은 한 평면을 360도 스캔하며, 3차원 라이더는 여러 개의 광원들을 스캔 평면이 교차하도록 설치하여 3차원 공간을 스캔한다. 자율주행 자동차(100)는 라이더 센서(110)를 장착하여 주행함으로써, 라이더 센서(110)로부터 수신된 데이터에 기초하여 자차 위치를 추정할 수 있다.
구체적으로 라이더 센서(110)를 이용하여 자차 위치를 추정하기 위해서, 자율주행 자동차(100)는 포인트 클라우드(point cloud)로 구성된 포인트 맵(point map)에 접근할 수 있어야 한다. 여기서, 포인트 클라우드는 어느 좌표계에 속한 점들의 집합을 의미하며, 3 차원 좌표계에서 각 포인트는 X, Y, Z 좌표로 정의되며, 포인트 맵은 정밀 지도로도 지칭될 수 있다.
자율주행 자동차(100)는 포인트 맵에 포함된 포인트 클라우드와 라이더 센서로부터 수집된 포인트 클라우드를 비교함으로써, 현재 수집된 포인트 클라우드와 가장 유사한 포인트 맵 상의 위치를 현재 위치로 인식하게 되는데, 이러한 과정은 자차 위치 추정(localizing) 과정으로 지칭될 수 있다.
여기서 주변 환경에 대한 포인트 맵은 자율주행 자동차(100)에 저장된 것일 수도 있고, 외부로부터 수신된 데이터일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 자율주행 자동차(100)는 포인트 맵을 제작한 후, 이를 이용하여 자차의 위치를 추정할 수도 있다. 이때 자율주행 자동차(100)는 별도의 포인트 맵을 장착하지 않고, 라이더 센서를 이용하여 포인트 클라우드를 수집하기 위해 주행할 수 있으며, 이때 수집된 포인트 클라우드는 포인트 맵 제작을 위해 활용될 수 있다.
이때, 자차 위치 추정의 정확도는 추정된 자율주행 자동차(100)의 위치와 실제 자율주행 자동차(100)의 위치 간의 차이로 정의될 수 있으며, 센티미터 레벨의 정확도가 요구된다.
한편 라이더 센서(110)의 일회전 스캔에 소요되는 시간은 센서마다 고정되어 있으며, 이에 따라 자차 위치 추정 주기가 달라질 수 있다. 예를 들어, 일회전 스캔에 0.1초가 소요되면, 자율주행 자동차(100)의 위치 추정 주기는 최대 0.1초가 된다. 그런데 위치 추정 주기가 짧아지면, 자율주행 자동차(100)의 위치를 더 정확히 알 수 있다.
예를 들어, 위치 추정 주기가 0.1초일 때 초속 20미터로 이동하는 자율주행 자동차(100)는 2미터 간격으로 자차 위치를 추정할 수 있다. 만약 위치 추정 주기가 0.05초라면, 1미터 간격으로 자차 위치를 추정할 수 있다. 따라서 자율주행 자동차(100)는 짧아진 위치 추정 주기를 줄임으로써 더 빈번하게 자차 위치를 추정하여 외부 장애물에 대한 빠른 반응이 가능하다. 예를 들어, 어떤 장애물에 충돌하기 전에 자율주행 자동차(100)의 감속 또는 정지 결정을 0.05초 빠르게 수행할 수 있다.
한편, 위치 추정 주기를 줄이기 위해 별도의 센서를 활용하는 방법이 제안된 바 있다. 이때 활용될 수 있는 별도의 센서로는 고정밀 GPS 센서, 관성측정창지, 거리계 등이 있다. 그러나 고정밀 GPS 센서는 고비용이 요구되며, 터널이나 주차장에서는 사용할 수가 없다. 관성측정장치(IMU; Inertial Measurement Unit)의 경우 정확도가 떨어지는 문제가 존재하며, 거리계(Odometry)는 이동체 바퀴의 회전수를 측정하기 때문에 바퀴가 지표면에서 미끌어지는 경우에는 신뢰할 수가 없다는 문제가 존재한다.
따라서 본 발명은 별도의 센서를 사용하지 않고, 물리적인 일회전 스캔 시간이 고정된 라이더 센서에 대해서 파이프라인 기반 라이더 스캔 매칭을 통해서 위치 추정 주기를 단축하는 방법을 제안한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 센서가 레이저 광원을 방사하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 예를 들어, 라이더 센서가 한 주기 동안 360도 회전하면서 레이저 광원을 16번 방사한다면, 도 2의 (a)와 같이 방사된 광원은 b0 내지 b15로 지칭될 수 있다. 라이더 센서는 각 레이저 광원을 방사한 후, 되돌아오는 신호에 기초하여 주변 장애물과 센서 간의 거리를 추정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치는 라이더 센서의 일회전 주기보다 짧은 주기로 라이더 센서로부터 스캔 데이터를 수신하고, 이에 기초하여 이동체의 위치를 추정할 수 있다.
도 2의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 하나의 레이저 광원이 반시계 방향으로 360도 회전하는데 100 밀리초가 소요되는 라이더 센서에 대해서 25 밀리초 주기로 위치 추정을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 일 실시예에 따른 위치 추정 장치는 25밀리초 주기로 위치를 추정하기 때문에, 매 주기(25 밀리초)마다 최근 4개 주기에서 얻어진 라이더 스캔(사잇각이 90도인 부채꼴 모양)들을 합성해서 하나의 일회전 스캔을 얻는다. 이렇게 합성된 라이더 스캔은 포인트 맵을 이용한 위치 추정 알고리즘에 입력되어 이동체 위치 추정에 사용된다. 여기서 위치 추정 알고리즘은 NDT matching 등이 포함될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이에 따라, 일 실시예에 따른 위치 추정 방법은 라이더의 일회전 주기인 100 밀리초보다 짧은 25 밀리초마다 위치 추정 값을 도출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 장치(300)는 스캔 데이터 수신부(310), 포인트 클라우드 획득부(320) 및 위치 추정부(330)를 포함할 수 있다. 한편, 이동체 위치 추정 장치(300)의 각 구성 요소는 컴퓨팅 디바이스 내의 프로세서에 함께 구현될 수 있으나, 각 구성 요소의 배치는 이에 제한되지 않는다.
스캔 데이터 수신부(310)는 라이더 센서의 일회전 스캔 소요시간인 제1 소요시간보다 짧은 제2 소요시간으로 스캔 데이터를 수신할 수 있다.
여기서, 제1 소요시간은 제2 소요시간의 배수일 수 있다.
또한, 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터의 수는 스캔 데이터를 수신하기 이전에 미리 저장된 것이고, 제1 소요시간에서 제2 소요시간을 나눈 값보다 1 작은 것일 수 있다. 예를 들어, 제1 소요시간이 100 밀리초이면, 제2 소요시간은 제1 소요시간보다 짧은 25 밀리초일 수 있고, 이때 25 밀리초 단위로 미리 저장되어 합성시 활용되는 스캔 데이터의 수는, 제1 소요시간인 100 밀리초를 제2 소요시간인 25 밀리초로 나눈 값인 4보다 1 작은 값, 즉 3개일 수 있다. 한편, 제2 소요시간은 명세서 전반에서 파이프라인 주기로도 지칭될 수 있다.
포인트 클라우드 획득부(320)는 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터와 수신된 스캔 데이터를 합성하고, 합성된 스캔 데이터에 기초하여 제1 포인트 클라우드를 획득할 수 있다.
위치 추정부(330)는 제2 소요시간마다 포인트 맵에 포함된 포인트 클라우드 중에서 제1 포인트 클라우드와 가장 가까운 포인트 클라우드에 기초하여 이동체의 위치를 추정할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 배열 라이더를 사용한 라이더 스캔 매칭 과정을 설명하기 위한 도면이다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 위치 추정 장치는 위상 배열 라이더를 활용할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 위치 추정 방법 및 장치는 다수 광원을 이용하는 다중 채널을 가진 라이더 센서를 활용할 수 있다. 일반적으로 다중 채널 라이더 센서는 모든 광원들이 하나의 회전축에 같은 방향을 바라보도록 고정된 센서뿐 아니라, 도 4와 같이 스캔이 시작되는 원점들이 서로 다른 방향을 바라보도록 위상 배열된 라이더 센서도 포함한다.
도 4를 참고하면, 제1 라이너 채널(Lidar channel 1)은 북쪽의 라이더 원점(O1)에서 회전을 시작하며, 제2 라이너 채널(Lidar channel 2)은 서쪽의 라이더 원점(O2)에서 회전을 시작한다. 제3 라이너 채널(Lidar channel 3) 및 제4 라이너 채널(Lidar channel 4)은 남쪽 및 동쪽 라이더 원점(O3, O4)에서 각각 회전을 시작한다. 이렇게 스캔이 시작되는 원점들이 서로 다른 방향을 바라보도록 위상 배열된 라이더 센서를 위상 배열 라이더 센서로 정의할 수 있다.
위상 배열 라이더는 한 시점에서 모든 광원들이 xy 평면 상에서 서로 다른 방향을 바라보며, 일반적으로 xz 평면 상에서도 각도 δ 에 따라서 도 5와 같이 서로 다른 방향을 바라보도록 제작할 수 있다.
위상 배열 라이더는 라이더 일회전 시간(도 3의 제1 소요시간의 예시에서는 100ms)보다 작은 파이프라인 주기(도 3의 제2 소요시간의 예시에서는 25ms)마다 생성되는 라이더 스캔, 즉 포인트 클라우드가 360도 회전의 모든 방향에서 골고루 점들이 업데이트된다는 장점이 있다.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치에 16개의 채널을 가진 위상 배열 라이더를 적용한 경우, 포인트 클라우드가 파이프라인 주기 안에서도 골고루 업데이트되게 하려면, 채널 1, 5, 9, 13은 그 원점(라이더 스캔이 시작되는 점)이 북쪽을 바라보도록, 채널 2, 6, 10, 14은 서쪽을 바라보도록, 채널 3, 7, 11, 15은 남쪽을 바라보도록, 채널 4, 8, 12, 16은 동쪽을 바라보도록 일정한 위상 간격으로 배열할 수 있다.
만약 위상 배열이 상술된 바와 같다면, 본 위상 배열 라이더가 적용된 위치 추정 방법 및 장치는 도 6과 같이 파이프라인 주기(25ms)마다 포인트 클라우드를 생성한다. 이렇게 생성된 포인트 클라우드는 라이더 일회전 시간에 못미치는 파이프라인 주기를 가져도 360도 모든 방향으로 골고루 업데이트되어 라이더 스캔 매칭 알고리즘으로 하여금 높은 정확도의 이동체 위치 추정이 가능하게 한다.
도 6의 O1 내지 O4는 도 4에 기초하여 정의된 라이더 원점을 의미하며, 각 라이더 원점을 포함한 사각형은 해당 빔이 각 라이더 원점을 가리킬 때 스캔된 포인트를 포함한 포인트 클라우드의 부분 집합을 의미한다. 예를 들어, 도 6에서 O1을 포함한 사각형은 해당 빔이 O1을 가리킬 때 스캔된 포인트를 포함한 포인트 클라우드의 부분 집합을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 방법 및 장치에 위상 배열 라이더 센서를 적용하는 경우, 위치 추정 정확도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
한편, 위상이 한쪽으로 고정된 다중 채널 라이더 센서를 활용하는 경우, 생성된 포인트 클라우드를 라이더 스캔 매칭 알고리즘에 입력하면, 추정된 위치가 포인트 클라우드의 갱신된 부분에 의해서만 영향을 받아 치우침(bias)가 생길 수도 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치는 위상이 한쪽으로 고정된 복수의 다중 채널 라이더 센서를 활용할 수 있다. 상기 복수의 다중 채널 라이더 센서가 각각 서로 다른 라이더 원점에서 회전을 시작하도록 구현된다면, 상술된 위상 배열 라이더 센서와 같이, 위치 추정 정확도를 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 장치(700)는 스캔 데이터 수신부(710), 포인트 클라우드 획득부(720), 위치 추정부(730), 라이더 센서부(740) 및 데이터 저장부(750)를 포함할 수 있다.
여기서 도 7의 스캔 데이터 수신부(710), 포인트 클라우드 획득부(720), 위치 추정부(730)는 도 3의 스캔 데이터 수신부(310), 포인트 클라우드 획득부(320), 위치 추정부(330) 대비 추가된 기능만 이하에서 설명하기로 한다.
라이더 센서부(740)는 하나 이상의 라이더 센서를 포함하고, 스캔 데이터 수신부로 스캔 데이터를 송신할 수 있다.
여기서 라이더 센서부(740)에 포함된 라이더 센서가 서로 다른 라이더 원점에 레이저 광원을 동시에 방사하는 경우, 스캔 데이터 수신부(710)는 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신하고, 포인트 클라우드 획득부(720)는 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성할 수 있다.
만약 라이더 센서부(740)가 고정된 위상으로 레이저 광원을 방사하는 라이더 센서를 둘 이상 포함하는 경우, 둘 이상의 라이더 센서는 서로 다른 라이더 원점에서 레이저 광원의 방사를 시작하고, 스캔 데이터 수신부(710)는 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신하고, 포인트 클라우드 획득부(720)는 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 장치(700)는 포인트 맵을 저장하는 데이터 저장부(750)를 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 810에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 위치 추정 방법은 라이더 센서부에 포함된 라이더 센서의 일회전 스캔 소요시간인 제1 소요시간보다 짧은 제2 소요시간으로 스캔 데이터를 라이더 센서부로부터 수신할 수 있다.
여기서, 제1 소요시간은 제2 소요시간의 배수일 수 있고, 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터의 수는 스캔 데이터를 수신하기 이전에 미리 저장된 것이고, 제1 소요시간에서 제2 소요시간을 나눈 값보다 1 작은 것일 수 있다.
단계 820에서, 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터와 수신된 스캔 데이터를 합성할 수 있다.
단계 830에서, 합성된 스캔 데이터에 기초하여 제1 포인트 클라우드를 획득할 수 있다.
단계 840에서, 제2 소요시간마다 포인트 맵에 포함된 포인트 클라우드 중에서 제1 포인트 클라우드와 가장 가까운 포인트 클라우드에 기초하여 이동체의 위치를 추정할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 라이더 센서부에 포함된 라이더 센서가 서로 다른 라이더 원점에 레이저 광원을 동시에 방사하는 경우, 단계 810은 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신할 수 있고, 단계 820은 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성할 수 있다.
또 다른 일 실시예에서, 라이더 센서부가 고정된 위상으로 레이저 광원을 방사하는 라이더 센서를 둘 이상 포함하는데, 둘 이상의 라이더 센서는 서로 다른 라이더 원점에서 레이저 광원의 방사를 시작하는 경우, 단계 810은 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신할 수 있고, 단계 820은 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
300 : 이동체 위치 추정 장치
310 : 스캔 데이터 수신부
320 : 포인트 클라우드 획득부
330 : 위치 추정부

Claims (13)

  1. 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법에 있어서,
    라이더 센서부에 포함된 라이더 센서의 일회전 스캔 소요시간인 제1 소요시간보다 짧은 제2 소요시간으로 주변 장애물과의 거리를 측정한 스캔 데이터를 상기 라이더 센서부로부터 수신하는 단계;
    상기 수신된 스캔 데이터 및 상기 수신된 스캔 데이터보다 이전 시점에 미리 수신하여 저장된 상기 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터를 합성하는 단계;
    상기 합성된 스캔 데이터에 기초하여 제1 포인트 클라우드를 획득하는 단계; 및
    상기 제2 소요시간마다 포인트 맵에 포함된 포인트 클라우드 중에서 상기 제1 포인트 클라우드와 가장 가까운 포인트 클라우드에 기초하여 상기 이동체의 위치를 추정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 소요시간은 상기 제2 소요시간의 배수인 것을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터의 수는 상기 제1 소요시간에서 상기 제2 소요시간을 나눈 값보다 1 작은 것임을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 라이더 센서부에 포함된 상기 라이더 센서가 서로 다른 라이더 원점에 레이저 광원을 동시에 방사하는 경우,
    상기 제2 소요시간으로 스캔 데이터를 상기 라이더 센서부로부터 수신하는 단계는, 상기 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신하는 단계이고,
    상기 수신된 스캔 데이터를 합성하는 단계는, 상기 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성하는 단계인 것을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 라이더 센서부가 고정된 위상으로 레이저 광원을 방사하는 라이더 센서를 둘 이상 포함하는 경우,
    상기 둘 이상의 라이더 센서는 서로 다른 라이더 원점에서 레이저 광원의 방사를 시작하고,
    상기 제2 소요시간으로 스캔 데이터를 상기 라이더 센서부로부터 수신하는 단계는, 상기 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신하는 단계이고,
    상기 수신된 스캔 데이터를 합성하는 단계는, 상기 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성하는 단계인 것을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 방법.
  6. 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 장치에 있어서,
    라이더 센서의 일회전 스캔 소요시간인 제1 소요시간보다 짧은 제2 소요시간으로 주변 장애물과의 거리를 측정한 스캔 데이터를 수신하는, 스캔 데이터 수신부;
    상기 수신된 스캔 데이터 및 상기 수신된 스캔 데이터보다 이전 시점에 미리 수신하여 저장된 상기 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터를 합성하고, 상기 합성된 스캔 데이터에 기초하여 제1 포인트 클라우드를 획득하는, 포인트 클라우드 획득부; 및
    상기 제2 소요시간마다 포인트 맵에 포함된 포인트 클라우드 중에서 상기 제1 포인트 클라우드와 가장 가까운 포인트 클라우드에 기초하여 상기 이동체의 위치를 추정하는, 위치 추정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 소요시간은 상기 제2 소요시간의 배수인 것을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 소요시간 단위의 하나 이상의 스캔 데이터의 수는 상기 제1 소요시간에서 상기 제2 소요시간을 나눈 값보다 1 작은 것임을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    하나 이상의 라이더 센서를 포함하고, 상기 스캔 데이터 수신부로 상기 스캔 데이터를 송신하는, 라이더 센서부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 라이더 센서부에 포함된 상기 라이더 센서가 서로 다른 라이더 원점에 레이저 광원을 동시에 방사하는 경우,
    상기 스캔 데이터 수신부는 상기 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신하고,
    상기 포인트 클라우드 획득부는 상기 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성하는 것을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 라이더 센서부가 고정된 위상으로 레이저 광원을 방사하는 라이더 센서를 둘 이상 포함하는 경우,
    상기 둘 이상의 라이더 센서는 서로 다른 라이더 원점에서 레이저 광원의 방사를 시작하고,
    상기 스캔 데이터 수신부는 상기 서로 다른 라이더 원점에서 방사된 레이저 광원에 기초한 복수의 스캔 데이터를 수신하고,
    상기 포인트 클라우드 획득부는 상기 수신된 복수의 스캔 데이터를 합성하는 것을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 장치.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 포인트 맵을 저장하는, 데이터 저장부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동체 위치 추정 장치.
  13. 컴퓨터 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법이 수행되는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터-판독가능 저장 매체.
KR1020200021680A 2020-02-21 2020-02-21 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치 KR102367185B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200021680A KR102367185B1 (ko) 2020-02-21 2020-02-21 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200021680A KR102367185B1 (ko) 2020-02-21 2020-02-21 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210106760A KR20210106760A (ko) 2021-08-31
KR102367185B1 true KR102367185B1 (ko) 2022-02-23

Family

ID=77489478

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200021680A KR102367185B1 (ko) 2020-02-21 2020-02-21 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102367185B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007096510A (ja) 2005-09-27 2007-04-12 Omron Corp 前方撮影装置
KR101335592B1 (ko) 2005-07-29 2013-12-02 지멘스 악티엔게젤샤프트 환경 및 이동 유닛의 스캔들의 비교에 의한 이동 유닛의 상대적 위치 결정 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102373926B1 (ko) * 2016-02-05 2022-03-14 삼성전자주식회사 이동체 및 이동체의 위치 인식 방법
KR101968413B1 (ko) 2017-08-30 2019-04-11 경북대학교 산학협력단 이동 벡터와 이류-확산 방정식을 이용한 초단기 강수 예보 방법 및 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101335592B1 (ko) 2005-07-29 2013-12-02 지멘스 악티엔게젤샤프트 환경 및 이동 유닛의 스캔들의 비교에 의한 이동 유닛의 상대적 위치 결정 방법
JP2007096510A (ja) 2005-09-27 2007-04-12 Omron Corp 前方撮影装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210106760A (ko) 2021-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110178048B (zh) 交通工具环境地图生成和更新的方法和系统
US20200049835A1 (en) Satellite signal calibration system
EP2463680B1 (en) Systems and methods for navigation using cross correlation on evidence grids
CN110873570B (zh) 用于位置信息的定源、生成并且更新表示位置的地图的方法和装置
US8723987B2 (en) Uncertainty estimation of planar features
CN109154647A (zh) 距离传感器及由包括距离传感器的设备和系统执行的校准方法
US20180202812A1 (en) Target recognition and localization methods using a laser sensor for wheeled mobile robots
US10627475B2 (en) Pose estimation using radio frequency identification (RFID) tags
WO2017199333A1 (ja) 情報出力装置、端末装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体
JP2008249555A (ja) 位置特定装置、位置特定方法および位置特定プログラム
US10802122B1 (en) Methods and systems for calibration of multiple lidar devices with non-overlapping fields of view
US11243311B2 (en) Method and device for determining a position of a mobile object
US20180315240A1 (en) Driving support apparatus, driving support system, driving support method, and computer readable recording medium
KR20140082264A (ko) 복합 항법 장치를 이용한 고도정보 획득 시스템
US20220332327A1 (en) Method and Apparatus for Fusing Sensor Information and Recording Medium Storing Program to Execute the Method
US11215459B2 (en) Object recognition device, object recognition method and program
WO2018179960A1 (ja) 移動体および自己位置推定装置
KR102367185B1 (ko) 라이더 스캔 데이터를 이용한 이동체 위치 추정 방법 및 장치
de Ponte Müller et al. Characterization of a laser scanner sensor for the use as a reference system in vehicular relative positioning
US20220026583A1 (en) Enhancing Sensitivity to Reflected GNSS Signals
CN116047481A (zh) 矫正点云数据畸变方法、装置、设备及存储介质
CN110023781A (zh) 用于根据车辆周围环境的雷达签名确定车辆的准确位置的方法和设备
US11454698B2 (en) Radar mount-angle calibration
KR102036080B1 (ko) 휴대형 위치 결정 장치 및 휴대형 위치 결정 장치 동작 방법
Browne et al. Localization of autonomous mobile ground vehicles in a sterile environment: a survey

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant