KR102380586B1 - Navigation system, apparatus and method for estimating navigation error - Google Patents

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Abstract

본 개시는 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시에 따른 항법 시스템에서의 오차 추정 장치는 제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보 중 적어도 하나를 입력받고, 입력받은 물리량 정보에 기초하여 항체(Vehicle)의 운동 상태를 미리 설정된 하나 이상의 운동 종류로 분류하는 항체 운동 분류부와, 항체의 운동 상태가 분류되면, 운동 종류에 따라 적어도 하나의 의사 측정치(Pseudo Measurement)를 산출하는 의사 측정치 산출부 및 의사 측정치를 미리 설정된 추정 필터에 반영하여 항법 시스템의 항법 오차를 추정하는 항법 오차 추정부를 포함한다.The present disclosure relates to an error estimation apparatus, an error estimation method, and a navigation system. Specifically, the apparatus for estimating error in the navigation system according to the present disclosure receives at least one of the first physical quantity information and the second physical quantity information, and sets the motion state of the antibody based on the received physical quantity information at least one preset. The antibody motion classification unit that classifies the exercise type, the pseudo measurement value calculator that calculates at least one pseudo measurement according to the type of exercise when the motion state of the antibody is classified, and the pseudo measurement value are reflected in the preset estimation filter. and a navigation error estimator for estimating a navigation error of the navigation system.

Description

오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템{NAVIGATION SYSTEM, APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING NAVIGATION ERROR}Error estimation apparatus, error estimation method and navigation system

본 개시는 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템에 관한 것이다.The present disclosure relates to an error estimation apparatus, an error estimation method, and a navigation system.

항법 시스템(Navigation System)은 항공기, 선박, 차량 등의 항체(Vehicle)의 위치, 속도 및 자세를 결정하는 장치를 의미한다. 이러한 항법 시스템은 위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System), 관성 항법 시스템(Inertial Navigation System) 등으로 구분될 수 있으며, 이들을 조합한 항법 시스템에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다.A navigation system refers to a device that determines the position, speed, and attitude of an antibody, such as an aircraft, a ship, or a vehicle. Such a navigation system may be classified into a global navigation satellite system, an inertial navigation system, and the like, and development of a navigation system combining them is actively underway.

위성 항법 시스템은 위성으로부터 송신되는 전파를 이용해 위치를 측위하는 시스템이고, 관성 항법 시스템은 항체의 처음 위치, 속도, 자세로부터, 자이로스코프(Gyroscope)의 출력을 이용해 계산한 자세의 변화 및 가속도계의 출력을 이용해 계산한 이동 변위를 이용하여 현재 항체의 위치, 속도, 자세를 파악할 수 있는 시스템이다.The satellite navigation system is a system that locates a position using radio waves transmitted from the satellite. In the inertial navigation system, the change in attitude calculated using the output of the gyroscope from the initial position, velocity, and attitude of the antibody and the output of the accelerometer It is a system that can determine the current position, speed, and posture of the antibody using the displacement calculated using

그런데, 센서의 출력에는 오차가 포함되어 있으므로 항법 시스템에서 출력하는 항법 결과에는 항법 오차가 포함되어 있다.However, since an error is included in the output of the sensor, the navigation result output from the navigation system includes a navigation error.

따라서, 다양한 운용 환경에서 항법 오차를 적절히 추정할 수 있는 항법 시스템에 대한 기대 및 요구가 증가하고 있으며, 또한 항법 장치의 소형화에 대한 관심이 증가하고 있다.Accordingly, expectations and demands for a navigation system capable of properly estimating a navigation error in various operating environments are increasing, and interest in miniaturization of a navigation device is also increasing.

이러한 배경에서, 본 개시는 항체의 운동 종류를 검출하는 센서를 추가하는 비용, 센서가 차지하는 공간, 센서가 사용하는 에너지 등을 절감하면서도 항법의 신뢰도, 정확도를 향상시키는 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템을 제공하고자 한다.Against this background, the present disclosure provides an error estimating device, an error estimating method, and an error estimation method that improve the reliability and accuracy of navigation while reducing the cost of adding a sensor for detecting the type of motion of the antibody, the space occupied by the sensor, and the energy used by the sensor We want to provide a navigation system.

또한, 본 개시는 항체의 운동에 따라 적절한 의사 측정치만을 능동적으로 이용함으로써 항체의 운동 상황마다 적절하게 항법 오차를 추정할 수 있는 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템을 제공하고자 한다.Another object of the present disclosure is to provide an error estimation device, an error estimation method, and a navigation system capable of estimating a navigation error appropriately for each motion situation of an antibody by actively using only an appropriate pseudo-measurement value according to the motion of the antibody.

또한, 본 개시는 항체의 특성을 이용하여 항체의 운동을 분류하기 위한 조건을 최소화함으로써 정확도가 보장되면서도 연산 처리 속도를 증대시킬 수 있는 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템을 제공하고자 한다.In addition, an object of the present disclosure is to provide an error estimation apparatus, an error estimation method, and a navigation system capable of increasing the calculation processing speed while ensuring accuracy by minimizing the conditions for classifying the motion of the antibody using the characteristics of the antibody.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 항법 시스템에서의 오차 추정 장치에 있어서, 제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보 중 적어도 하나를 입력받고, 입력받은 물리량 정보에 기초하여 항체(Vehicle)의 운동 상태를 미리 설정된 하나 이상의 운동 종류 중의 하나로 분류하는 항체 운동 분류부와, 항체의 운동 상태가 분류되면, 운동 종류에 따라 적어도 하나의 의사 측정치(Pseudo Measurement)를 산출하는 의사 측정치 산출부 및 의사 측정치를 미리 설정된 추정 필터에 반영하여 항법 시스템의 항법 오차를 추정하는 항법 오차 추정부와 항법 오차 추정부를 포함하는 오차 추정 장치를 제공한다.In order to solve the above problems, in one aspect, the present disclosure provides an apparatus for estimating an error in a navigation system, receiving at least one of first physical quantity information and second physical quantity information, and based on the received physical quantity information, an antibody ( An antibody motion classification unit that classifies the motion state of the vehicle as one of one or more preset motion types, and a pseudo measurement value calculator that calculates at least one pseudo measurement according to the motion type when the motion status of the antibody is classified and a navigation error estimator and a navigation error estimator for estimating a navigation error of a navigation system by reflecting the pseudo-measurement value to a preset estimation filter.

다른 측면에서, 본 개시는 항법 시스템에서의 오차 추정 방법에 있어서, 제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보 중 적어도 하나를 입력 받고, 입력 받은 물리량 정보에 기초하여 항체(Vehicle)의 운동 상태를 미리 설정된 하나 이상의 운동 종류 중의 하나로 분류하는 항체 운동 분류 단계와, 항체의 운동 상태가 분류되면, 운동 종류에 따라 적어도 하나의 의사 측정치(Pseudo Measurement)를 산출하는 의사 측정치 산출 단계 및 의사 측정치를 미리 설정된 추정 필터에 반영하여 항법 시스템의 항법 오차를 추정하는 오차 추정 단계를 포함하는 오차 추정 방법을 제공한다.In another aspect, the present disclosure provides a method for estimating an error in a navigation system, receiving at least one of first physical quantity information and second physical quantity information, and presetting a motion state of an antibody based on the received physical quantity information An antibody motion classification step of classifying one or more motion types into one of one or more motion types; a pseudo measurement value calculation step of calculating at least one pseudo measurement according to the motion type when the motion state of the antibody is classified; and a preset estimation filter for the pseudo measurement value Provided is an error estimation method including an error estimation step of estimating a navigation error of a navigation system by reflecting the .

또 다른 측면에서, 본 개시는 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대하여 가속도 및 각속도를 측정하여 제1 물리량 정보를 출력하는 관성 측정 장치와, 제1 물리량 정보에 기초하여 항체의 위치, 이동 속도 및 자세를 계산하여 제2 물리량 정보를 출력하는 연산 장치를 포함하는 관성 항법 장치 및 관성 항법 장치의 항법 오차를 추정하는 오차 추정 장치를 포함하되, 오차 추정 장치는, 제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보 중 적어도 하나를 입력 받고, 입력 받은 물리량 정보에 기초하여 항체(Vehicle)의 운동 상태를 미리 설정된 하나 이상의 운동 종류로 분류하고, 항체의 운동 상태가 분류되면, 운동 종류에 따라 적어도 하나의 의사 측정치(Pseudo Measurement)를 산출하고, 의사 측정치를 미리 설정된 추정 필터에 반영하여 항법 오차를 추정하는 것을 특징으로 하는 항법 시스템을 제공한다.In another aspect, the present disclosure provides an inertial measurement device for outputting first physical quantity information by measuring acceleration and angular velocity with respect to each of three coordinate axes orthogonal to each other, and the position, movement speed and attitude of an antibody based on the first physical quantity information An inertial navigation device including a calculating device for calculating and outputting second physical quantity information, and an error estimating device for estimating a navigation error of the inertial navigation device, wherein the error estimating device comprises: one of the first physical quantity information and the second physical quantity information Receive at least one input, classify the motion state of the antibody into one or more preset motion types based on the received physical quantity information, and when the motion status of the antibody is classified, at least one pseudo measurement value (Pseudo Measurement) and reflecting the pseudo-measurement value to a preset estimation filter to estimate a navigation error.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 항체의 운동 종류를 검출하는 센서를 추가하는 비용, 센서가 차지하는 공간, 센서가 소모하는 에너지 등을 절감하면서도 항법의 신뢰도, 정확도를 향상시키는 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템을 제공할 수 있다.As described above, according to the present disclosure, the present disclosure reduces the cost of adding a sensor for detecting the movement type of the antibody, the space occupied by the sensor, the energy consumed by the sensor, and the like, while improving the reliability and accuracy of navigation. An estimation apparatus, an error estimation method, and a navigation system may be provided.

또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 항체의 운동에 따라 적절한 의사 측정치 만을 능동적으로 이용함으로써 항체의 운동 상황마다 적절하게 항법 오차를 추정할 수 있는 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템을 제공할 수 있다.Also, according to the present disclosure, the present disclosure provides an error estimation device, error estimation method, and navigation system capable of estimating a navigation error appropriately for each motion situation of an antibody by actively using only an appropriate pseudo-measured value according to the motion of the antibody. can

또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 항체의 특성을 이용하여 항체의 운동을 분류하기 위한 조건을 최소화함으로써 정확도가 보장되면서도 연산 처리 속도를 증대시킬 수 있는 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure provides an error estimation apparatus, an error estimation method, and a navigation system that can increase the calculation processing speed while ensuring accuracy by minimizing the conditions for classifying the motion of the antibody using the characteristics of the antibody. can provide

도 1은 본 개시에 따른 항법 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 개시에 따른 관성 항법 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 개시에 따른 오차 추정 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 개시에 따라 항법 시스템의 동작을 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 개시에 따라 항체의 병진운동 및 회전운동을 확인하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 도 5에서의 항체의 운동 종류를 분류하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7a 내지 도 7c는 도 5에서의 항체의 운동 종류를 분류하는 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 개시에 따른 항체의 특성에 대한 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 개시에 따라 항체의 특성을 고려하여 항체의 운동 종류를 분류하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 도 9에서의 항체의 비정지 상태를 구체적으로 분류하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 개시에 따라 지표를 이용하여 항체의 운동 종류를 분류하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 개시에 따라 지표를 이용하여 항체의 운동 종류를 분류하는 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13은 본 개시에 따라 의사 측정치에 기초하여 항법 오차를 추정하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 본 개시에 따른 오차 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a block diagram illustrating a navigation system according to the present disclosure.
2 is a block diagram illustrating an inertial navigation device according to the present disclosure.
3 is a block diagram illustrating an error estimation apparatus according to the present disclosure.
4 is a block diagram schematically illustrating an operation of a navigation system according to the present disclosure.
5 is a flowchart for explaining an embodiment of confirming the translational and rotational motions of the antibody according to the present disclosure.
6 is a flowchart for explaining an embodiment of classifying the movement types of the antibody in FIG. 5 .
7A to 7C are flowcharts for explaining another embodiment of classifying the type of motion of the antibody in FIG. 5 .
8 is a view for explaining an embodiment of the characteristics of the antibody according to the present disclosure.
9 is a flowchart for explaining an embodiment of classifying the movement type of an antibody in consideration of the characteristics of the antibody according to the present disclosure.
10 is a flowchart for explaining an embodiment of specifically classifying the non-quiescent state of the antibody in FIG. 9 .
11 is a flowchart for explaining an embodiment of classifying an exercise type of an antibody using an index according to the present disclosure.
12 is a flowchart for explaining another embodiment of classifying an exercise type of an antibody using an indicator according to the present disclosure.
13 is a flowchart illustrating an embodiment of estimating a navigation error based on a pseudo measurement according to the present disclosure.
14 is a flowchart illustrating an error estimation method according to the present disclosure.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to exemplary drawings. In describing the components of the present disclosure, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is formed between each component. It should be understood that elements may also be “connected,” “coupled,” or “connected.”

본 명세서에서의 "추출"은 복수의 정보 중 필요에 따라 특정 정보를 선택하여 사용하는 것을 의미하는 것을 의미한다. 따라서, 하나 이상의 물리량 중 특정 물리량을 인자로 사용하는 경우, 특정 물리량을 추출하는 것으로 기재하여 설명한다. 단, 이는 이해의 편의를 위한 것으로 검출, 선택, 선별 등의 용어로 변형될 수 있으며, 전술한 의미로 사용되는 경우에 그 용어에 제한은 없다. In the present specification, "extraction" means selecting and using specific information as needed among a plurality of pieces of information. Therefore, when a specific physical quantity is used as a factor among one or more physical quantities, it will be described and described as extracting the specific physical quantity. However, this is for the convenience of understanding and may be modified into terms such as detection, selection, selection, etc., and when used in the above-described meaning, the term is not limited.

한편, 본 명세서에서의 "자세"는 3차원에서의 항체의 기울기를 의미하는 것으로 x, y, z 축 중 특정 축을 기준으로 기울어진 정도를 의미할 수도 있고, 둘 이상의 축을 기준으로 기울어진 정도를 의미할 수도 있다. 즉, 이하에서의 "자세"는 특정 축을 중심으로 항체의 3차원 상에서의 기울기를 의미하는 용어로 사용될 수 있다. 다만, 해당 용어는 설명의 편의를 위한 것으로 각도, 기울기, 기울어짐, 요, 롤, 피치 등 다양한 용어로 변형 사용될 수도 있으며, 그 용어에 제한은 없다. Meanwhile, in the present specification, "posture" refers to the inclination of the antibody in three dimensions, and may mean the degree of inclination with respect to a specific axis among the x, y, and z axes, and the degree of inclination with respect to two or more axes. may mean That is, in the following, "posture" may be used as a term meaning the inclination of the antibody in three dimensions with respect to a specific axis. However, the terms are for convenience of description and may be used in various terms such as angle, inclination, inclination, yaw, roll, pitch, and the like, and there is no limitation on the terms.

도 1은 본 개시에 따른 항법 시스템(100)을 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a navigation system 100 according to the present disclosure.

도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 항법 시스템(Navigation System,100)은 항공기, 선박, 차량 등 항체(Vehicle)의 위치, 속도, 자세를 계산하는 기능을 수행하는 시스템을 의미한다.Referring to FIG. 1 , a navigation system 100 according to the present disclosure refers to a system that performs a function of calculating the position, speed, and attitude of an antibody, such as an aircraft, a ship, or a vehicle.

항법 시스템(100)은 위성으로부터 수신한 전파를 이용해 항체의 위치를 추정하는 시스템인 위성 항법 시스템, 항체의 관성을 감지하는 관성 센서의 출력으로부터 항체의 위치, 이동 속도, 자세 등 항법 정보를 추정하는 관성 항법 시스템 등을 의미할 수 있다. 본 명세서에 설명하는 항법 시스템(100)은 편의상 관성 항법 시스템인 것으로 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The navigation system 100 is a satellite navigation system, which is a system for estimating the position of an antibody using radio waves received from a satellite, and a method for estimating navigation information such as the position, movement speed, and attitude of the antibody from the output of an inertial sensor that detects the inertia of the antibody. It may mean an inertial navigation system or the like. The navigation system 100 described herein is an inertial navigation system for convenience, but is not limited thereto.

한편, 본 개시에 따른 항법 시스템(100)은 관성 항법 장치(110)와, 오차 추정 장치(120) 및 GPS 장치(130) 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, the navigation system 100 according to the present disclosure may include an inertial navigation device 110 , an error estimation device 120 , a GPS device 130 , and the like.

관성 항법 장치(110)는 항체의 운동을 감지하여 항체의 위치, 이동 속도, 자세를 계산하여 출력할 수 있다. 이러한 관성 항법 장치(110)는 관성 센서가 장착되는 방식에 따라 GINS(Gimbaled Inertial Navigation System), SDINS(Strapdown Inertial Navigation System) 등으로 구분될 수 있다.The inertial navigation device 110 may detect the motion of the antibody and calculate and output the position, movement speed, and posture of the antibody. The inertial navigation device 110 may be classified into a Gimbaled Inertial Navigation System (GINS), a Strapdown Inertial Navigation System (SDINS), and the like according to a method in which the inertial sensor is mounted.

GINS는 관성 센서가 항체의 회전과 격리되도록 짐벌에 의해 지지되는 안정된 공간에 장착되어 있는 구조이다. 이러한 GINS는 기계적인 방식으로 관성 센서의 축이 항법 좌표계와 일치하도록 해야한다.GINS is a structure in which the inertial sensor is mounted in a stable space supported by a gimbal so as to be isolated from the rotation of the antibody. These GINSs are mechanically required to ensure that the axis of the inertial sensor coincides with the navigation coordinate system.

SDINS는 관성 센서의 축을 항체의 동체 좌표계와 일치하도록 항체에 부착하는 구조이다. 이러한 SDINS는 항체가 회전하는 경우 관성 센서도 함께 회전한다. 따라서, SDINS는 동체 좌표계와 항법 좌표계 사이의 관계를 계속 갱신한다.SDINS is a structure that attaches to the antibody so that the axis of the inertial sensor coincides with the body coordinate system of the antibody. These SDINS rotate with the inertial sensor when the antibody rotates. Therefore, SDINS continuously updates the relationship between the body coordinate system and the navigation coordinate system.

관성 항법 장치(110)에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 후술한다.A detailed description of the inertial navigation device 110 will be described later with reference to FIG. 2 .

오차 추정 장치(120)는 관성 항법 장치(110)의 항법 오차를 추정할 수 있다. 즉, 오차 추정 장치(120)는 관성 항법 장치(110)의 출력 및 GPS 장치의 출력 중 적어도 하나에 기초하여 항법 오차를 추정할 수 있다.The error estimation apparatus 120 may estimate a navigation error of the inertial navigation apparatus 110 . That is, the error estimating apparatus 120 may estimate the navigation error based on at least one of the output of the inertial navigation apparatus 110 and the output of the GPS apparatus.

구체적으로, 관성 항법 장치(110)가 항체의 위치, 이동 속도, 자세 등을 포함하는 물리량 정보를 출력하는 경우, 오차 추정 장치(120)는 관성 항법 장치(110)로부터 물리량 정보를 입력받고, 추정 알고리즘, 추정 필터 등을 이용하여 항법 오차를 추정할 수 있다. Specifically, when the inertial navigation device 110 outputs physical quantity information including the position, movement speed, posture, etc. of the antibody, the error estimating device 120 receives the physical quantity information from the inertial navigation device 110 and estimates The navigation error may be estimated using an algorithm, an estimation filter, or the like.

여기서, 항법 오차는 본 개시에 따른 항법 시스템(100)이 항법을 수행할 때 관성 측정 장치의 출력에 포함된 오차에 의해 발생하는 오차를 의미할 수 있고, 구체적으로, 관성 항법 장치(110)에서 출력된 항체의 위치, 이동 속도, 자세 등을 포함하는 물리량 정보에 포함되어 있는 오차를 의미할 수 있다.Here, the navigation error may mean an error generated by an error included in the output of the inertial measurement device when the navigation system 100 according to the present disclosure performs navigation, and specifically, in the inertial navigation device 110 , It may mean an error included in the physical quantity information including the output position, movement speed, posture, etc. of the antibody.

한편, 오차 추정 장치(120)는 후술하는 GPS 장치로부터 항체의 절대 위치 좌표를 입력받아 항법 오차를 추정할 수도 있으며, 관성 항법 장치(110)의 출력(항체의 위치, 이동 속도, 자세 등)을 이용하여 오차를 추정할 수 있다.On the other hand, the error estimating device 120 may estimate the navigation error by receiving the absolute position coordinates of the antibody from the GPS device, which will be described later, and use the output of the inertial navigation device 110 (position, movement speed, posture, etc. of the antibody) can be used to estimate the error.

오차 추정 장치(120)에 대한 구체적인 설명은 도 3을 참조하여 후술한다.A detailed description of the error estimation apparatus 120 will be described later with reference to FIG. 3 .

GPS(Global Positioning System) 장치(130)는 삼변측량법을 이용하여 위성으로부터 전파, 신호 등을 수신하고, 이를 이용해 지구상의 항체의 절대 위치 좌표를 측정할 수 있다.The Global Positioning System (GPS) device 130 may receive radio waves, signals, etc. from a satellite using trilateration, and measure the absolute position coordinates of the antibody on the earth using this.

GPS 장치는 Position Fixing 방식을 이용하므로, 항법 결과에 오차가 포함되어 있지만, 그 오차는 누적되지 않는다.Since the GPS device uses the Position Fixing method, an error is included in the navigation result, but the error is not accumulated.

도시하지 않았지만, GPS 장치는 위성으로부터 전파, 신호 등을 수신하는 안테나, GPS 수신기 등을 포함할 수 있다.Although not shown, the GPS device may include an antenna for receiving radio waves or signals from satellites, a GPS receiver, and the like.

도 2는 본 개시에 따른 관성 항법 장치(110)를 설명하기 위한 블록도이다.2 is a block diagram illustrating the inertial navigation device 110 according to the present disclosure.

도 2를 참조하면, 본 개시에 따른 관성 항법 장치(110)는 관성 측정 장치(111)와, 연산 장치(112) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the inertial navigation device 110 according to the present disclosure may include an inertial measurement device 111 , a calculation device 112 , and the like.

관성 측정 장치(Inertial Measurement Unit; IMU, 111)는 관성 센서로서 3차원 공간에서의 가속도와 각속도를 측정한다. 구체적으로, 관성 측정 장치(111)는 항체의 서로 직교하는 3개의 좌표축에 대하여 가속도와 각속도를 제공한다.An inertial measurement unit (IMU, 111) is an inertial sensor that measures acceleration and angular velocity in a three-dimensional space. Specifically, the inertial measurement device 111 provides acceleration and angular velocity with respect to three coordinate axes orthogonal to each other of the antibody.

이때, 관성 측정 장치(111)는 필요에 따라 3개의 좌표축 중 어느 하나의 좌표축에 대해서만 물리량(예를 들어, 가속도, 각속도 등)을 제공할 수 있고, 2개 이상의 좌표축 각각에 대한 물리량을 측정할 수 있다. 또한, 관성 측정 장치(111)는 필요에 따라 가속도 및 각속도 중 어느 하나만을 측정할 수 있고, 가속도 및 각속도를 모두 측정할 수도 있다.At this time, the inertial measuring device 111 may provide a physical quantity (eg, acceleration, angular velocity, etc.) for only one of the three coordinate axes as needed, and measure the physical quantity for each of the two or more coordinate axes. can In addition, the inertia measuring device 111 may measure only one of the acceleration and the angular velocity as needed, and may measure both the acceleration and the angular velocity.

여기서, 서로 직교하는 3개의 좌표축은 항체의 롤(Roll) 축, 피치(Pitch) 축, 요(Yaw) 축을 의미할 수 있다. 롤(Roll) 축, 피치(Pitch) 축 및 요(Yaw) 축 각각은 3차원 공간에서의 좌표축(예를 들어, x, y, z 축)에 따라 상대적으로 결정될 수 있다. 즉, 필요에 따라 롤 축이 x 축이 될 수도 있고, y축이 될 수도 있다. Here, the three coordinate axes orthogonal to each other may mean a roll axis, a pitch axis, and a yaw axis of the antibody. Each of the roll axis, the pitch axis, and the yaw axis may be relatively determined according to a coordinate axis (eg, x, y, z axis) in a three-dimensional space. That is, if necessary, the roll axis may be the x-axis or the y-axis.

관성 측정 장치(111)는 3차원 공간에서 가속도와 각속도를 측정하여 이를 지시하는 물리량 정보를 출력한다.이때, 관성 측정 장치(111)는 필요에 따라 하나의 축에 대한 물리량 정보를 출력할 수 있고, 둘 이상의 축에 대한 물리량 정보를 출력할 수도 있다.The inertial measurement device 111 measures acceleration and angular velocity in a three-dimensional space and outputs physical quantity information indicating them. At this time, the inertial measurement device 111 may output physical quantity information for one axis as needed, and , it is also possible to output physical quantity information for two or more axes.

예를 들면, 관성 측정 장치(111)는 3개의 좌표축 각각에 대한 항체의 가속도와 각속도를 지시하는 물리량 정보를 출력한다.For example, the inertial measurement device 111 outputs physical quantity information indicating the acceleration and angular velocity of the antibody with respect to each of the three coordinate axes.

다른 예를 들면, 관성 측정 장치(111)는 요 축에 대한 항체의 가속도와 각속도를 지시하는 물리량 정보를 출력한다.As another example, the inertial measurement device 111 outputs physical quantity information indicating the acceleration and angular velocity of the antibody with respect to the yaw axis.

도시하지 않았지만, 이러한 관성 측정 장치(111)는 3개의 좌표축 각각에 대한 병진운동을 측정할 수 있는 3개의 가속도계와 3개의 좌표축 각각에 대한 회전운동을 측정할 수 있는 3개의 자이로스코프를 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Although not shown, the inertial measurement device 111 may include three accelerometers capable of measuring translational motion with respect to each of the three coordinate axes and three gyroscopes capable of measuring rotational motion with respect to each of the three coordinate axes. there is. However, the present invention is not limited thereto.

연산 장치(112)는 관성 측정 장치(111)에서 출력된 가속도, 각속도로부터 항체의 위치, 이동 속도, 자세 등을 계산한다. 구체적으로, 연산 장치(112)는 좌표축에 대한 가속도를 각각 적분하여 각 축에 대한 이동 속도를 계산하고, 좌표축에 대한 이동 속도를 각각 적분하여 각 축에 대한 항체의 위치를 계산할 수 있다. 그리고, 연산 장치(112)는 좌표축에 대한 항체의 각속도를 각각 적분하여 각 축에 대한 항체의 자세를 계산한다.The calculating unit 112 calculates the position, movement speed, posture, etc. of the antibody from the acceleration and angular velocity output from the inertial measurement unit 111 . Specifically, the calculating device 112 may calculate the movement speed for each axis by integrating the accelerations with respect to the coordinate axes, and may calculate the position of the antibody with respect to each axis by integrating the movement speeds with respect to the coordinate axes, respectively. Then, the calculating unit 112 calculates the posture of the antibody with respect to each axis by integrating the angular velocity of the antibody with respect to the coordinate axes, respectively.

이때, 전술한 바와 유사하게 연산 장치(112)는 필요에 따라 3개의 좌표축 중 어느 하나의 축에 대해서만 물리량(예를 들어, 위치, 이동 속도, 자세 등)을 계산할 수 있고, 2개 이상의 좌표축 각각에 대한 물리량을 계산할 수 있다. 또한, 연산 장치(112)는 필요에 따라, 위치, 이동 속도, 자세 중 어느 하나의 물리량을 계산할 수 있고, 2개 이상의 물리량을 계산할 수도 있다.At this time, similarly to the above, the calculating device 112 may calculate a physical quantity (eg, position, movement speed, posture, etc.) for only one of the three coordinate axes, if necessary, and each of the two or more coordinate axes. can be calculated for a physical quantity. In addition, if necessary, the calculating device 112 may calculate any one of a position, a moving speed, and a posture, and may calculate two or more physical quantities.

예를 들면, 연산 장치(112)는 관성 측정 장치(111)로부터 가속도에 대응되는 물리량 정보를 입력받고, 초기 이동 속도에 가속도를 적분하여 이동 속도를 계산하며, 이동 속도를 적분한 값과 항체의 최초 위치를 이용하여 항체의 위치를 계산한다.For example, the calculating device 112 receives physical quantity information corresponding to the acceleration from the inertial measurement device 111, calculates the moving speed by integrating the acceleration with the initial moving speed, Calculate the position of the antibody using the initial position.

다른 예를 들면, 연산 장치(112)는 관성 측정 장치(111)로부터 각속도에 대응되는 물리량 정보를 입력받고, 초기 자세에 각속도를 적분하여 항체의 자세를 계산한다.In another example, the calculating device 112 receives physical quantity information corresponding to the angular velocity from the inertia measuring device 111 , and calculates the posture of the antibody by integrating the angular velocity with the initial posture.

연산 장치(112)는 오차 추정 장치(120)로부터 항법 오차 추정 정보를 입력받아 항체의 위치, 이동 속도, 자세를 보정할 수 있다.The calculation device 112 may receive the navigation error estimation information from the error estimation device 120 and correct the position, movement speed, and posture of the antibody.

관성 항법 장치(110)는 전술한 항체의 가속도, 각속도, 위치, 이동 속도, 자세뿐만 아니라, 가속도, 각속도를 적분하여 위치, 이동 속도, 각도를 계산하는 과정에서 획득할 수 있는 내부 변수, 예를 들어 비력(Specific Force)을 출력할 수 있다.The inertial navigation device 110 integrates not only the acceleration, angular velocity, position, movement speed, and posture of the above-described antibody, but also an internal variable that can be obtained in the process of calculating the position, movement speed, and angle by integrating the acceleration and angular velocity, e.g. For example, you can output Specific Force.

도시하지 않았지만, 이러한 연산 장치(112)는 적분기, 메모리 등을 포함할 수 있다.Although not shown, the arithmetic unit 112 may include an integrator, a memory, and the like.

도 3은 본 개시에 따른 오차 추정 장치(120)를 설명하기 위한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating the error estimation apparatus 120 according to the present disclosure.

도 3을 참조하면, 본 개시에 따른 오차 추정 장치(120)는 항체 운동 분류부(121)와, 의사 측정치 산출부(122) 및 항법 오차 추정부(123) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the error estimation apparatus 120 according to the present disclosure may include an antibody motion classification unit 121 , a pseudo-measurement value calculation unit 122 , a navigation error estimation unit 123 , and the like.

항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보 중 적어도 하나를 입력받고, 입력받은 물리량 정보에 기초하여 항체의 운동 상태를 미리 설정된 하나 이상의 운동 종류 중의 하나로 분류할 수 있다.The antibody motion classification unit 121 may receive at least one of the first physical quantity information and the second physical quantity information, and classify the motion state of the antibody as one of one or more preset motion types based on the received physical quantity information.

여기서, 제1 물리량 정보는 도 2에 도시된 관성 측정 장치(111)로부터 출력되는 항체의 가속도, 각속도 등을 포함하는 물리량 정보를 의미할 수 있다.Here, the first physical quantity information may refer to physical quantity information including the acceleration, angular velocity, etc. of the antibody output from the inertial measuring apparatus 111 shown in FIG. 2 .

여기서, 제2 물리량 정보는 도 2에 도시된 연산 장치(112)로부터 출력되는 항체의 위치, 이동 속도, 자세 등을 포함하는 물리량 정보를 의미할 수 있다.Here, the second physical quantity information may refer to physical quantity information including the position, movement speed, posture, etc. of the antibody output from the calculating device 112 shown in FIG. 2 .

여기서, 미리 설정된 운동 종류는 정지 상태와 항체의 움직임을 의미하는 비정지 상태로 구분될 수 있고, 비정지 상태는 전진, 후진을 포함하는 직진 상태, 회전 상태로 구분될 수 있으며, 이때, 직진 상태는 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 롤 축 방향으로 전진 또는 후진하는 것을 의미할 수 있으며, 회전 상태는 예를 들어, 롤 축에 대한 롤 회전 상태, 피치 축에 대한 피치 회전 상태, 요 축에 대한 요 회전 상태로 구분될 수 있다. 즉, 운동 종류는 정지 상태, 직진 상태, 롤 회전 상태, 피치 회전 상태, 요 회전 상태로 구분할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the preset movement type may be divided into a stationary state and a non-stationary state indicating the movement of the antibody, and the non-stationary state may be divided into a straight forward state including forward and backward, and a rotational state, and in this case, the straight forward state may mean moving forward or backward in the roll axis direction among three coordinate axes orthogonal to each other, and the rotational state is, for example, a roll rotational state about the roll axis, a pitch rotational state about the pitch axis, and a yaw about the yaw axis. It can be divided into rotational state. That is, the movement type can be divided into a stationary state, a straight forward state, a roll rotation state, a pitch rotation state, and a yaw rotation state. However, the present invention is not limited thereto.

여기서, 항체의 운동 상태는 전술한 정지 상태, 직진 상태, 롤 회전 상태, 피치 회전 상태, 요 회전 상태 중 어느 하나로 분류될 수 있고, 정지 상태, 직진 상태, 롤 회전 상태, 피치 회전 상태, 요 회전 상태 중 2개 이상의 조합으로 분류될 수도 있다.Here, the motion state of the antibody may be classified into any one of the aforementioned stationary state, straight state, roll rotation state, pitch rotation state, and yaw rotation state, and may be classified into any one of a stationary state, a straight state, a roll rotation state, a pitch rotation state, a yaw rotation It may be classified as a combination of two or more of the states.

항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보로부터 제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보 각각에 대응되는 물리량에 기초하여 병진운동 및 회전운동 중 적어도 하나를 확인하고, 확인 결과에 기초하여 항체의 운동을 분류할 수 있다.The antibody motion classification unit 121 checks at least one of translational motion and rotational motion based on a physical quantity corresponding to each of the first physical quantity information and the second physical quantity information from the first physical quantity information and the second physical quantity information, and Based on the motion of the antibody can be classified.

구체적으로, 항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보 각각에 포함된 물리량을 이용해 항체의 3개의 좌표축 각각에 대한 병진운동, 회전운동을 확인하고, 3개의 좌표축 각각에 대한 병진운동, 회전운동에 따라 항체의 운동 상태를 전술한 운동 종류로 분류할 수 있다. 병진운동, 회전운동을 확인하는 구체적인 방법은 도 5를 참조하여 후술하고, 병진운동, 회전운동에 따라 항체의 운동 상태를 분류하는 구체적인 방법은 도 6 및 도 7을 참조하여 후술한다.Specifically, the antibody motion classification unit 121 uses the physical quantities included in each of the first physical quantity information and the second physical quantity information to check the translational and rotational motions for each of the three coordinate axes of the antibody, and for each of the three coordinate axes According to the translational and rotational motions, the motion state of the antibody can be classified into the above motion types. A specific method of confirming the translational motion and rotational motion will be described later with reference to FIG. 5, and a specific method of classifying the motion state of the antibody according to the translational motion and rotational motion will be described later with reference to FIGS. 6 and 7 .

항체 운동 분류부(121)는 항체의 특성을 미리 설정하거나 미리 저장하고, 항체의 특성을 이용하여 운동 상태를 판단하는데 필요한 조건을 최소화할 수 있다.The antibody motion classification unit 121 may preset or store the characteristics of the antibody in advance, and minimize the conditions required for determining the motion state using the characteristics of the antibody.

여기서, 항체의 특성은 항체의 종류, 항체의 종류에 따라 제한되는 운동 특성 등을 의미할 수 있다. 예를 들어, 항체의 특성은 항체가 자동차, 오토바이 등과 같은 차량인 경우, 차량은 지면 상에 존재한다는 특성 등을 포함한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the characteristics of the antibody may refer to the type of antibody, kinetic characteristics limited according to the type of antibody, and the like. For example, properties of the antibody include, if the antibody is a vehicle, such as a car, motorcycle, etc., the vehicle is present on the ground. However, the present invention is not limited thereto.

항체의 특성을 이용하여 항체의 운동 상태를 분류하는 구체적인 방법은 도 8 내지 도 10을 참조하여 후술한다.A specific method for classifying the kinetic state of an antibody using the characteristics of the antibody will be described later with reference to FIGS. 8 to 10 .

항체 운동 분류부(121)는 물리량 정보에 포함된 물리량의 이동 평균(Moving Average; MA), 이동 분산(Moving Variance; MV), 이동 표준편차(Moving Standard Deviation; MSD) 등 지표(Index)를 계산하고, 지표와 미리 설정된 하나 이상의 기준 지표(Reference Index)을 비교하여 항체의 운동 종류를 분류할 수 있다. 이동 평균은 현재 입력되는 물리량을 기준으로 일정 시간 이전부터 입력된 물리량의 평균이고, 이동 분산은 현재 입력되는 물리량을 기준으로 일정 시간 이전부터 입력된 물리량의 분산이며, 이동 표준편차는 이동 분산의 양의 제곱근이다. 이에 대한 구체적인 방법은 도 11 및 도 12를 참조하여 후술한다.The antibody motion classification unit 121 calculates an index such as a moving average (MA), a moving variance (MV), and a moving standard deviation (MSD) of a physical quantity included in the physical quantity information And, by comparing the index and one or more preset reference index (Reference Index), it is possible to classify the movement type of the antibody. The moving average is the average of the physical quantities input from a certain time before the current input physical quantity, the moving variance is the distribution of the physical quantities input from the predetermined time based on the current input physical quantity, and the moving standard deviation is the amount of the moving variance is the square root of A specific method for this will be described later with reference to FIGS. 11 and 12 .

의사 측정치 산출부(122)는 항체의 운동 상태가 분류되면, 운동 종류에 따라 적어도 하나의 의사 측정치(Pseudo Measurement)를 산출할 수 있다.When the motion state of the antibody is classified, the pseudo measurement calculation unit 122 may calculate at least one pseudo measurement according to the type of motion.

여기서, 의사 측정치는 항체의 병진운동, 회전운동 등과 같은 운동 특성, 지면의 상태 등과 같은 운용 환경 등에 대한 지식을 이용하여 항체의 운동 상태를 이미 알려진 물리량으로 나타내는 것을 의미할 수 있다. 이러한 의사 측정치는 하나의 상수로 결정될 수 있고, 좌표계를 고려하여 행렬, 벡터로 표현될 수도 있다.Here, the pseudo-measurement value may mean representing the motion state of the antibody as a known physical quantity using knowledge of motion characteristics such as translational motion and rotational motion of the antibody, and operating environment such as the state of the ground. Such a pseudo-measurement value may be determined as a single constant, and may be expressed as a matrix or a vector in consideration of a coordinate system.

예를 들면, 운동 종류가 정지 상태인 경우, 항체의 운동 특성은 항체의 위치와 자세는 일정하고, 항체의 이동 속도는 없으며, 항체의 가속도는 중력가속도로 일정하고, 항체의 각속도는 지구자전 각속도로 일정하다. 따라서, 의사 측정치 산출부(122)는 항체의 위치와 자세는 상수 값인 위치 의사 측정치와 자세 의사 측정치를 산출하고, 항체의 이동 속도는 0인 이동 속도 의사 측정치를 산출하며, 항체의 가속도는 중력가속도의 크기와 동일하고, 중력가속도의 방향과 반대인 가속도 의사 측정치를 산출하고, 각속도는 지구자전 각속도인 각속도 의사 측정치를 산출한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, when the type of motion is stationary, the motion characteristics of the antibody are the position and posture of the antibody are constant, the movement speed of the antibody is not, the acceleration of the antibody is constant as the gravitational acceleration, and the angular velocity of the antibody is the angular velocity of the Earth's rotation. is constant with Accordingly, the pseudo-measured value calculation unit 122 calculates the position pseudo-measured value and the posture pseudo-measured value in which the position and posture of the antibody are constant values, and calculates the movement speed pseudo-measured value in which the moving speed of the antibody is 0, and the acceleration of the antibody is the gravitational acceleration. A pseudo-measured value of acceleration equal to the magnitude of and opposite to the direction of gravitational acceleration is calculated, and angular velocity is the angular velocity of the Earth's rotation. However, the present invention is not limited thereto.

항체의 운동 종류에 따른 의사 측정치의 실시예들은 도 13을 참조하여 후술한다.Examples of pseudo-measurements according to the type of motion of the antibody will be described later with reference to FIG. 13 .

항법 오차 추정부(123)는 의사 측정치를 미리 설정된 추정 필터에 반영하여 항법 시스템(100)의 항법 오차를 추정할 수 있다. 구체적으로, 항법 오차 추정부(123)는 하나 이상의 의사 측정치를 추정 필터에 반영 가능하면, 관성 항법 장치(110)에서 계산한 항체의 위치, 이동 속도, 자세에 대한 추정치와 의사 측정치 간의 차를 이용해 이를 관성 항법 장치(110)에 갱신(Update)하여 관성 항법 장치(110)의 항법 오차를 추정할 수 있다.The navigation error estimator 123 may estimate the navigation error of the navigation system 100 by reflecting the pseudo-measurement value to a preset estimation filter. Specifically, the navigation error estimator 123 uses the difference between the estimated values for the position, movement speed, and posture of the antibody calculated by the inertial navigation device 110 and the pseudo-measured values if one or more pseudo-measurements can be reflected in the estimation filter. This may be updated in the inertial navigation apparatus 110 to estimate a navigation error of the inertial navigation apparatus 110 .

여기서, 추정필터는 예를 들어, 칼만 필터(Kalman Filter), 알파-베타 필터(Alpha-Beta Filter) 및 이들의 조합 등일 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서는 칼만 필터인 추정 필터를 기준으로 본 개시를 설명한다.Here, the estimation filter may be, for example, a Kalman filter, an alpha-beta filter, and a combination thereof. However, the present invention is not limited thereto. Hereinafter, the present disclosure will be described based on an estimation filter that is a Kalman filter.

한편, 의사 측정치가 복수인 경우, 항법 오차 추정부(123)는 필요에 따라 복수의 의사 측정치 중에서 일부 의사 측정치만을 추정 필터(예를 들어, 칼만 필터)에 반영하여 항법 오차를 추정할 수 있다.Meanwhile, when there are a plurality of pseudo-measured values, the navigation error estimator 123 may estimate the navigation error by reflecting only some of the pseudo-measured values among the plurality of pseudo-measured values in the estimation filter (eg, Kalman filter).

항법 오차를 추정하는 구체적인 방법은 도 13을 참조하여 후술한다.A specific method of estimating the navigation error will be described later with reference to FIG. 13 .

전술한 오차 추정 장치(120)는 하나 이상의 프로세서, 메모리, 사용자 인터페이스 입출력 장치 등의 하드웨어와 프로그램 등과 같은 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터 시스템으로 구현될 수 있다. 여기서, 프로세서는 메모리에 저장된 처리 명령어를 실행시키는 CPU, 반도체 소자일 수 있고, 메모리는 ROM, RAM 등과 같은 다양한 유형의 휘발성/비휘발성 기억 매체를 포함할 수 있다.The above-described error estimating apparatus 120 may be implemented as a computer system including hardware such as one or more processors, memories, and user interface input/output devices and software such as programs. Here, the processor may be a CPU or a semiconductor device that executes processing instructions stored in the memory, and the memory may include various types of volatile/nonvolatile storage media such as ROM and RAM.

이하에서는 전술한 항법 시스템(100)의 전체적인 동작을 설명한다.Hereinafter, the overall operation of the aforementioned navigation system 100 will be described.

도 4는 본 개시에 따라 항법 시스템(100)의 동작을 개략적으로 설명하기 위한 블록도이다.4 is a block diagram schematically illustrating an operation of the navigation system 100 according to the present disclosure.

도 4를 참조하면, 관성 항법 장치(110)는 제1 물리량 정보, 제2 물리량 정보를 출력할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the inertial navigation apparatus 110 may output first physical quantity information and second physical quantity information.

구체적으로, 관성 측정 장치(111)는 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대하여 가속도 및 각속도를 측정하여 제1 물리량 정보를 출력한다.Specifically, the inertia measuring device 111 outputs the first physical quantity information by measuring the acceleration and the angular velocity with respect to each of the three coordinate axes orthogonal to each other.

그리고, 연산 장치(112)는 제1 물리량 정보에 기초하여 항체의 위치, 이동 자세 및 자세를 계산하여 제2 물리량 정보를 출력할 수 있다. 여기서, 연산 장치는 항체의 가속도와 각속도를 적분하여 항체의 위치, 이동 속도 및 자세를 계산하는 과정에서 획득될 수 있는 내부 변수에 대한 정보를 출력할 수도 있다.In addition, the calculating unit 112 may calculate the position, movement posture, and posture of the antibody based on the first physical quantity information and output the second physical quantity information. Here, the computing device may output information on internal variables that may be obtained in the process of calculating the position, movement speed, and posture of the antibody by integrating the acceleration and angular velocity of the antibody.

한편, 오차 추정 장치(120)는 제1 물리량 정보, 제2 물리량 정보 및 내부 정보 중 적어도 하나를 입력받고, 입력받은 물리량 정보에 기초하여 항체의 운동 상태를 미리 설정된 하나 이상의 운동 종류로 분류하며, 항체의 운동 상태가 분류되면,운동 종류에 따라 적어도 하나의 의사 측정치를 산출하고,의사 측정치를 미리 설정된 추정 필터에 반영하여 관성 항법 장치(110)의 항법 오차를 추정할 수 있다.On the other hand, the error estimating device 120 receives at least one of the first physical quantity information, the second physical quantity information, and internal information, and classifies the motion state of the antibody into one or more preset motion types based on the received physical quantity information, When the motion state of the antibody is classified, at least one pseudo-measured value is calculated according to the type of motion, and the pseudo-measured value is reflected in a preset estimation filter to estimate the navigation error of the inertial navigation device 110 .

구체적으로, 항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보, 제2 물리량 정보 및 내부 변수 정보 중 적어도 하나를 입력받고, 입력받은 정보에 기초하여 항법 시스템(100)을 포함하는 항체의 운동 상태를 미리 설정된 운동 종류로 분류하며, 분류된 운동 종류에 대응되는 운동 종류 정보를 의사 측정치 산출부(122)에 출력할 수 있다.Specifically, the antibody motion classification unit 121 receives at least one of the first physical quantity information, the second physical quantity information, and the internal variable information, and determines the motion state of the antibody including the navigation system 100 based on the received information. It is classified into a preset exercise type, and exercise type information corresponding to the classified exercise type may be output to the pseudo measurement value calculator 122 .

그리고, 의사 측정치 산출부(122)는 운동 종류 정보로부터 운동 종류를 확인하고, 이에 대응되는 하나 이상의 의사 측정치를 산출하고, 이에 대응되는 의사 측정치 정보를 항법 오차 추정부(123)에 출력할 수 있으며, 항법 오차 추정부(123)는 하나 이상의 의사 측정치를 추정 필터(예를 들어, 칼만 필터)에 반영하여 항법 오차를 추정하고, 이에 대응되는 항법 오차 추정 정보를 연산 장치(112)에 출력할 수 있다.In addition, the pseudo-measured value calculating unit 122 may check the exercise type from the exercise type information, calculate one or more pseudo-measured values corresponding thereto, and output the corresponding pseudo-measured value information to the navigation error estimator 123 , , the navigation error estimator 123 may estimate the navigation error by reflecting one or more pseudo-measurements to the estimation filter (eg, Kalman filter), and output the corresponding navigation error estimation information to the calculating device 112 . there is.

전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 항법 시스템(100)은 항체의 운동 종류를 검출하는 센서와 같은 하드웨어를 추가하지 않고도, 항체의 운동을 분류함으로써 센서를 추가하는 비용, 센서가 차지하는 공간, 센서가 소모하는 에너지 등을 절감하는 효과를 제공한다.As described above, in the navigation system 100 according to the present disclosure, the cost of adding a sensor by classifying the motion of the antibody, the space occupied by the sensor, and the sensor without adding hardware such as a sensor for detecting the type of motion of the antibody It provides the effect of reducing energy consumption, etc.

또한, 전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 항법 시스템(100)은 항체의 운동 종류를 검출하는 센서와 같은 하드웨어를 추가하지 않고도, 항법의 신뢰도, 정확도를 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, as described above, the navigation system 100 according to the present disclosure provides an effect of improving the reliability and accuracy of navigation without adding hardware such as a sensor for detecting the movement type of the antibody.

이하에서는 오차 추정 장치(120)를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the error estimation apparatus 120 will be described in detail.

도 5는 본 개시에 따라 항체의 병진운동 및 회전운동을 확인하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart for explaining an embodiment of confirming the translational and rotational motions of the antibody according to the present disclosure.

도 5를 참조하면, 오차 추정 장치(120)는 제1 물리량 정보를 수신하고, 제2 물리량 정보를 수신한다. 예를 들어, 항체 운동 분류부(121)는 관성 측정 장치(111)로부터 제1 물리량 정보를 수신하고, 연산 장치(112)로부터 제2 물리량 정보를 수신한다.Referring to FIG. 5 , the error estimating apparatus 120 receives first physical quantity information and receives second physical quantity information. For example, the antibody motion classification unit 121 receives the first physical quantity information from the inertia measuring device 111 and receives the second physical quantity information from the calculating device 112 .

예를 들면, 항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보에서 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한 항체의 각속도(ωx, ωy, ωz)를 추출하고, 제2 물리량 정보로부터 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한 항체의 자세(θx, θy, θz), 위치(Px, Py, Pz) 및 이동 속도(vx, vy, vz)를추출한다.For example, the antibody motion classification unit 121 extracts the angular velocities (ω x , ω y , ω z ) of the antibody with respect to each of three coordinate axes orthogonal to each other from the first physical quantity information, and is orthogonal to each other from the second physical quantity information The posture (θ x , θ y , θ z ), position (P x , P y , P z ), and movement speed (v x , v y , v z ) of the antibody are extracted for each of the three coordinate axes.

그 다음, 오차 추정 장치(120)는 항체의 각속도와 자세에 기초하여 회전운동의 유무를 확인한다. 구체적으로, 오차 추정 장치(120)는 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한 항체의 각속도(ωx, ωy, ωz)의 크기와 자세(θx, θy, θz)의 변화량 중 적어도 하나를 이용하여 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한 회전운동의 유무를 확인한다.Next, the error estimating device 120 checks the presence or absence of rotational motion based on the angular velocity and posture of the antibody. Specifically, the error estimating device 120 determines at least one of the magnitude of the angular velocity (ω x , ω y , ω z ) of the antibody with respect to each of the three orthogonal coordinate axes and the amount of change of the posture (θ x , θ y , θ z ) Using one, check the presence or absence of rotational motion for each of the three coordinate axes orthogonal to each other.

각속도는 단위 시간당 자세(각도)의 변화량이므로, 일반적으로, 각속도와 자세의 변화량 중 어느 하나만으로 항체의 회전운동이 확인될 수 있다. 예를 들어, 각속도의 크기가 0이 아닌 경우, 자세의 변화량이 있는 경우에 항체 운동 분류부(121)는 항체가 회전운동을 하는 것으로 판단할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 자동차와 같은 항체가 모래, 물웅덩이, 구덩이 등과 같은 특수한 지면 위를 주행하는 경우 등과 같이 항체의 운동은 매우 다양하므로, 각속도와 자세를 모두 고려하여 회전운동을 확인할 필요가 있다.Since the angular velocity is the amount of change of the posture (angle) per unit time, in general, the rotational motion of the antibody can be confirmed with only one of the angular velocity and the amount of change of the posture. For example, when the magnitude of the angular velocity is not 0, when there is a change in posture, the antibody motion classification unit 121 may determine that the antibody is rotating. However, it is not limited thereto, and the movement of the antibody is very diverse, such as when the antibody, such as a car, runs on a special ground such as sand, water puddle, pit, etc. there is

예를 들면, 항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보에 포함된항체의 각속도(ωx, ωy, ωz) 및 제2 물리량 정보에 포함된 항체의 자세(θx, θy, θz)의 변화량에 기초하여 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한회전운동의 유무를 확인한다. 이때, 모든 축에 대한 항체의 각속도(ωx, ωy, ωz)가 0이고, 자세(θx, θy, θz)의 변화량이 없는 경우, 항체 운동 분류부(121)는 회전운동이 확인되지 않는 것(또는 없는 것)으로 판단한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the antibody motion classification unit 121 includes the angular velocity (ω x , ω y , ω z ) of the antibody included in the first physical quantity information and the posture (θ x , θ y ) of the antibody included in the second physical quantity information. Based on the amount of change of θ z ), the presence or absence of rotational motion about each of the three orthogonal coordinate axes is checked. At this time, when the angular velocity (ω x , ω y , ω z ) of the antibody with respect to all axes is 0 and there is no change in the posture (θ x , θ y , θ z ), the antibody motion classification unit 121 rotates It is judged as unconfirmed (or non-existent). However, the present invention is not limited thereto.

한편, 오차 추정 장치(120)는 항체의 위치 및 이동 속도에 기초하여 병진운동의 유무를 확인한다. 구체적으로, 오차 추정 장치(120)는 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한 항체의 위치(Px, Py, Pz)의 변화량 및 이동 속도(vx, vy, vz)의 크기 중 적어도 하나를 이용하여 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한병진운동의 유무를 확인한다.On the other hand, the error estimation device 120 checks the presence or absence of translational motion based on the position and movement speed of the antibody. Specifically, the error estimating device 120 determines the amount of change and the movement speed (v x , v y , v z ) of the position (P x , P y , P z ) of the antibody with respect to each of the three coordinate axes orthogonal to each other. Using at least one, it is checked whether there is a translational motion for each of the three coordinate axes orthogonal to each other.

이동 속도는 단위 시간당 위치의 변화량이므로, 전술한 바와 유사하게 이동 속도와 위치의 변화량 중 어느 하나만으로 항체의 병진운동이 확인될 수 있다. 예를 들어, 이동 속도의 크기가 0이 아닌 경우, 위치의 변화량이 있는 경우에 항체 운동 분류부(121)는 항체가 병진운동을 하는 것으로 볼 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 자동차와 같은 항체가 모래, 물웅덩이, 구덩이 등과 같은 특수한 지면 위를 주행하는 경우 등과 같이 항체의 운동은 매우 다양하므로, 이동 속도와 위치를 모두 고려하여 병진운동을 확인할 필요가 있다.Since the movement speed is the amount of change in position per unit time, the translational motion of the antibody can be confirmed by only one of the movement speed and the amount of change in the position, similar to the above. For example, when the magnitude of the movement speed is not 0, when there is a change amount of the position, the antibody motion classification unit 121 can be regarded as the translational movement of the antibody. However, it is not limited thereto, and the movement of the antibody is very diverse, such as when the antibody, such as a car, runs on a special ground such as sand, puddles, pits, etc. There is a need.

예를 들면, 항체 운동 분류부(121)는 제2 물리량 정보에 포함된 항체의 위치(Px, Py, Pz)의 변화량 및 이동 속도(vx, vy, vz)에 기초하여 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한 병진운동의 유무를 확인한다. 이때, 항체의 위치(Px, Py, Pz)의 변화량이 없고 모든 축에 대한 항체의 이동 속도(vx, vy, vz)가 0인 경우, 항체 운동 분류부(121)는 병진운동이 없는 것으로 판단한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the antibody motion classification unit 121 based on the amount of change and the movement speed (v x , v y , v z ) of the position (P x , P y , P z ) of the antibody included in the second physical quantity information Check the presence or absence of translational motion for each of the three coordinate axes orthogonal to each other. At this time, when there is no change in the position (P x , P y , P z ) of the antibody and the movement speed (v x , v y , v z ) of the antibody on all axes is 0, the antibody motion classification unit 121 is It is judged that there is no translational movement. However, the present invention is not limited thereto.

그 다음, 오차 추정 장치(120)는 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한 병진운동과 회전운동 각각의 확인 결과에 따라 항체의 운동 종류를 분류하고, 운동 종류 정보를 출력한다.Then, the error estimating device 120 classifies the motion type of the antibody according to the confirmation result of each of the translational motion and the rotational motion with respect to each of the three coordinate axes orthogonal to each other, and outputs motion type information.

이하에서는 운동 종류를 분류하는 실시예들을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments for classifying exercise types will be described in detail.

도 6은 도 5에서의 항체의 운동 종류를 분류하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart for explaining an embodiment of classifying the movement types of the antibody in FIG. 5 .

도 6을 참조하면, 오차 추정 장치(120)는 3개의 좌표축 각각에 대한 병진운동과 회전운동의 유무를 판단하고, 모든 좌표축에 대한 병진운동과 회전운동이 없으면, 오차 추정 장치(120)는 항체의 운동 상태를 정지 상태로 분류한다.6, the error estimating device 120 determines the presence or absence of translational and rotational motion for each of the three coordinate axes, and if there is no translational and rotational motion for all coordinate axes, the error estimating device 120 is an antibody classify the state of motion as a state of rest.

예를 들면, 모든 좌표축 각각에 대한 항체의 이동 속도(vx, vy, vz), 각속도(ωx, ωy, ωz)가 0이고, 위치(Px, Py, Pz)의 변화량, 자세(θx, θy, θz)의 변화량이 없어서, 병진운동 및 회전운동이 모두 없는 것으로 판단한 경우, 항체 운동 분류부(121)는 항체의 운동 상태를 정지 상태로 분류한다.For example, the movement velocity (v x , v y , v z ), angular velocity (ω x , ω y , ω z ) of the antibody for each of all axes is zero, and the position (P x , P y , P z ) is zero. When it is determined that there is no translational motion and no rotational motion because there is no change in the amount of change and the posture (θ x , θ y , θ z ), the antibody motion classification unit 121 classifies the motion state of the antibody as a stationary state.

한편, 병진운동 및 회전운동 중에서 어느 하나라도 있는 것으로 판단한 경우, 항체의 운동 상태는 비정지 상태(움직임 상태)로 분류될 수 있다.On the other hand, when it is determined that there is any one of the translational motion and the rotational motion, the motion state of the antibody may be classified as a non-stationary state (moving state).

이때, 항체의 운동 상태가 직진 상태인지 판단하기 위해, 오차 추정 장치(120)는 피치 축에 대한 병진운동과, 요 축에 대한 병진운동 및 회전운동이 모두 없는지 판단하고, 피치 축에 대한 병진운동, 요 축에 대한 병진운동, 요 축에 대한 회전운동이 모두 없는 것으로 판단한 경우, 항체 운동 분류부(121)는 항체의 운동 상태를 직진 상태로 분류한다.At this time, in order to determine whether the motion state of the antibody is a straight-line state, the error estimating device 120 determines whether there are any translational motions on the pitch axis, translational and rotational motions on the yaw axis, and translational motions on the pitch axis. , when it is determined that there is no translational motion about the yaw axis, and no rotational motion about the yaw axis, the antibody motion classification unit 121 classifies the motion state of the antibody as a straight forward state.

예를 들면, 피치 축에 대한 항체의 이동 속도(예를 들어, vy)가 0이고 항체의 위치(예를 들어,Py)의 변화량도 없어서 피치 축에 대한 병진운동이 없는 것으로 판단하고, 요 축에 대한 항체의 이동 속도(예를 들어, vz)가 0이고 항체의 위치(예를 들어, Pz)의 변화량도 없어서 요 축에 대한 병진운동이 없는 것으로 판단하며, 요 축에 대한 항체의 각속도(예를 들어, ωz)가 0이고 항체의 자세(예를 들어, θz)의 변화량도 없어서 요 축에 대한 회전운동이 없는 것으로 판단한 경우, 항체 운동 분류부(121)는 항체의 운동 상태를 직진 상태로 분류한다.For example, it is determined that there is no translation about the pitch axis because the movement speed (eg, v y ) of the antibody with respect to the pitch axis is 0 and there is no change in the position (eg, P y ) of the antibody, It is judged that there is no translation about the yaw axis because the movement speed (eg, v z ) of the antibody with respect to the yaw axis is 0 and there is no change in the position of the antibody (eg, P z ). When it is determined that there is no rotational motion about the yaw axis because the angular velocity (eg, ω z ) of the antibody is 0 and there is no change in the posture (eg, θ z ) of the antibody, the antibody motion classification unit 121 is classify the state of motion as a straight state.

다른 예를 들면, 항체의 롤 축에 대한 병진운동이 있는 것으로 판단하고, 항체의 피치 축 및 항체의 요 축 각각에 대한 병진운동과 요 축에 대한 회전운동은 없는 것으로 판단한 경우,항체 운동 분류부(121)는 항체의 운동 상태를 직진 상태로 분류한다.For another example, if it is determined that there is a translational motion about the roll axis of the antibody, and there is no translational motion about the pitch axis of the antibody and the yaw axis of the antibody, and no rotational motion about the yaw axis, the antibody motion classification unit (121) classifies the kinetic state of the antibody as a straight-forward state.

한편, 전술한 조건이 충족되지 못하는 경우, 오차 추정 장치(120)는 항체의 운동 상태가 회전 상태로 분류되는지 여부를 판단하고, 항체의 운동 상태를 롤 회전 상태, 피치 회전 상태, 요 회전 상태 및 이들의 조합으로 분류한다.On the other hand, if the above-mentioned condition is not satisfied, the error estimation device 120 determines whether the motion state of the antibody is classified as a rotation state, and sets the motion state of the antibody as a roll rotation state, a pitch rotation state, a yaw rotation state and classified as a combination of these.

한편, 항체의 운동 상태가 회전 상태로 분류되는지 여부를 판단하는 방법은 병진운동과 무관하게 회전운동의 여부로 판단할 수 있다. 이하에서는 회전 상태를 분류하는 실시예들을 구체적으로 설명한다.On the other hand, the method of determining whether the motion state of the antibody is classified as the rotational state can be determined by whether the rotational motion is independent of the translational motion. Hereinafter, embodiments for classifying the rotational state will be described in detail.

도 7a 내지 도 7c는 도 5에서의 항체의 운동 종류를 분류하는 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.7A to 7C are flowcharts for explaining another embodiment of classifying the type of motion of the antibody in FIG. 5 .

본 개시에 따른 오차 추정 장치(120)는 병진운동의 유무와 무관하게 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한 회전운동의 유무를 이용하여 항체의 운동 상태를 롤 회전 상태, 피치 회전 상태, 요 회전 상태 등으로 분류할 수 있다.The error estimating device 120 according to the present disclosure determines the motion state of the antibody using the presence or absence of rotational motion for each of the three coordinate axes orthogonal to each other regardless of the presence or absence of the translational motion, the roll rotational state, the pitch rotational state, and the yaw rotational state. It can be classified as

도 7a를 참조하여 예를 들면, 롤 축에 대한 자세(예를 들어, θx)의 변화량이 있고 각속도(예를 들어,ωx)가 0이 아니어서,항체의 롤 축에 대한 회전운동이 있는 것으로 판단한 경우,항체 운동 분류부(121)는 항체의 운동 상태를 롤 회전 상태로 분류한다. 이때, 피치 축에 대한 회전운동의 유무, 요 축에 대한 회전운동의 유무는 롤 회전 여부와 무관하다.Referring to FIG. 7A , for example, if there is a change in attitude (eg, θ x ) about the roll axis and the angular velocity (eg, ω x ) is non-zero, the rotational motion of the antibody about the roll axis is When it is determined that there is, the antibody motion classification unit 121 classifies the motion state of the antibody as a roll rotation state. At this time, the presence or absence of rotational motion about the pitch axis and the presence or absence of rotational motion about the yaw axis are independent of whether the roll is rotated.

도 7b를 참조하여 예를 들면, 피치 축에 대한 자세(예를 들어,θy)의 변화량이 있고 각속도(예를 들어,ωy)가 0이 아니어서, 항체의 피치 축에 대한 회전운동이 있는 것으로 판단한 경우, 항체 운동 분류부(121)는 항체의 운동 상태를 피치 회전 상태로 분류한다.Referring to FIG. 7B , for example, there is a change in attitude (eg, θ y ) about the pitch axis and the angular velocity (eg, ω y ) is non-zero, so that the rotational motion of the antibody about the pitch axis is When it is determined that there is, the antibody motion classification unit 121 classifies the motion state of the antibody as a pitch rotation state.

도 7c를 참조하여 예를 들면, 요 축에 대한 자세(예를 들어,θz)의 변화량이 있고 각속도(예를 들어,ωz)가 0이 아니어서, 항체의 요 축에 대한 회전운동이 있는 것으로 판단한 경우, 항체 운동 분류부(121)는, 항체의 운동 상태를 요 회전 상태로 분류한다.Referring to FIG. 7C , for example, there is a change in posture about the yaw axis (eg, θ z ) and the angular velocity (eg, ω z ) is non-zero, so that the rotational motion of the antibody about the yaw axis is When it is determined that there is, the antibody motion classification unit 121 classifies the motion state of the antibody as a yaw rotation state.

전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 오차 추정 장치(120)는 항법 오차를 정확히 추정하는데 필요한 항체의 운동 종류를 구체적으로 분류하는 효과를 제공한다.As described above, the error estimating apparatus 120 according to the present disclosure provides an effect of specifically classifying the type of motion of the antibody required to accurately estimate the navigation error.

한편, 항체가 자동차, 선박, 비행기 등과 같이 구체적으로 정해지는 경우, 항체의 특성을 이용하면, 그 운동 종류를 분류하기 위한 조건(예를 들어 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한 병진운동, 회전운동의 유무) 중 일부가 고려되지 않고도 항체의 운동 종류가 분류될 수 있다.On the other hand, when the antibody is specifically determined such as a car, a ship, an airplane, etc., if the characteristics of the antibody are used, the conditions for classifying the type of motion (for example, translational motion, rotational motion for each of three coordinate axes orthogonal to each other) The type of movement of the antibody can be classified without considering some of them.

예를 들어, 항체의 특성은 항체가 이동 상태에서 감지되는 이동 상태 진동 특성 및 정지 상태에서 감지되는 정지 상태 진동 특성을 포함할 수 있다. 즉, 항체의 특성 중 하나로 진동 특성을 고려할 수 있다. For example, the characteristics of the antibody may include a moving state vibration characteristic sensed when the antibody is in motion and a stationary state vibration characteristic sensed in a stationary state. That is, vibration characteristics may be considered as one of the characteristics of the antibody.

진동 특성을 이용하는 경우, 항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보에 기초하여 물리량의 진폭 변화를 산출하고, 진폭 변화와 항체의 특성을 이용하여 항체의 운동 상태를 정지 또는 비정지 상태로 구분할 수 있다. 즉, 이동 상태 진동 특성과 정지 상태 진동 특성과 산출된 물리량의 진폭 변화를 비교하여 항체의 운동 종류를 분류할 수 있다. When the vibration characteristic is used, the antibody motion classification unit 121 calculates the amplitude change of the physical quantity based on the first physical quantity information, and divides the motion state of the antibody into a stationary or non-stationary state using the amplitude change and the characteristics of the antibody. can That is, the movement type of the antibody can be classified by comparing the vibration characteristic in the moving state, the vibration characteristic in the stationary state, and the amplitude change of the calculated physical quantity.

아래에서는 항체가 차량인 경우를 예를 들어 설명하나 이는 일 예를 개시하여 설명하는 것으로, 항체의 종류에 한정되지는 않는다. 또한, 항체의 진동을 검출하는 방식도 예시적으로 설명하는 것으로 물리량의 진폭 변화를 이용하는 경우에는 모두 본 개시에 포함된다. Hereinafter, a case in which the antibody is a vehicle will be described as an example, which is described by disclosing an example, and is not limited to the type of antibody. In addition, the method of detecting the vibration of the antibody is also illustratively described, and all cases of using the amplitude change of a physical quantity are included in the present disclosure.

이하에서는 항체의 특성을 이용하여 항체의 운동 종류를 분류하는 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, examples of classifying the type of motion of an antibody using the characteristics of the antibody will be described in detail.

도 8은 본 개시에 따른 항체의 특성에 대한 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.8 is a view for explaining an embodiment of the characteristics of the antibody according to the present disclosure.

본 개시에 따른 항체는 전술한 바와 같이, 자동차, 선박, 비행 물체 등일 수 있다. 이때, 각 항체 마다 고유한 특성이 존재할 수 있다.Antibodies according to the present disclosure may be automobiles, ships, flying objects, and the like, as described above. In this case, each antibody may have unique properties.

도 8을 참조하여 예를 들면, 자동차 등과 같은 지상 항체(200)의 경우, 일반적으로 지상 항체(200)의 바퀴(210)와 지면(300)이 맞닿아 있는 특성이 있다. 그리고, 지상 항체(200)의 시동이 켜진 상태에서 기본적으로 엔진 등에 의해 진동이 발생하는 특성이 있다. 그리고, 지상 항체(200)가 주행하는 경우에 지면(300)의 상태(파손 정도, 기울기, 노면 재질 등)에 따라 추가적인 진동이 발생한다는 특성이 있다.Referring to FIG. 8 , for example, in the case of a ground antibody 200 such as a car, there is a characteristic that the wheel 210 of the ground antibody 200 and the ground 300 are in contact. In addition, there is a characteristic that vibration is basically generated by an engine or the like when the engine of the ground antibody 200 is turned on. In addition, when the ground antibody 200 is driven, there is a characteristic that additional vibration is generated according to the state of the ground 300 (damage degree, inclination, road surface material, etc.).

또한, 도 8을 참조하여 예를 들면, 지상 항체(200)는 일반적으로 동체 좌표계에서 롤 축(예를 들어, x축)에 대한 전진 주행, 후진 주행을 할 수 있고, 요 축(예를 들어, z축)에 대한 요 회전을 할 수 있지만, 롤 축(예를 들어, x축)에 대한 롤 회전이나 피치 축(예를 들어, y축)에 대한 피치 회전을 수행하기 어려운 특성이 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Also, with reference to FIG. 8 , for example, the ground antibody 200 can generally travel forward and backward about a roll axis (eg, the x-axis) in a body coordinate system, and a yaw axis (eg, , z-axis), but it is difficult to perform roll rotation about the roll axis (eg, the x-axis) or pitch rotation about the pitch axis (eg, the y-axis). However, the present invention is not limited thereto.

따라서, 항체의 특성은 항체 운동 분류부(121)에 미리 저장하거나 설정될 수 있으며, 항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보, 제2 물리량 정보 및 미리 설정된 항체의 특성에 기초하여 항체의 운동 상태를 분류할 수 있다.Accordingly, the characteristics of the antibody may be stored or set in advance in the antibody motion classifying unit 121, and the antibody motion classifying unit 121 may determine the antibody based on the first physical quantity information, the second physical quantity information, and the preset characteristics of the antibody. Exercise status can be classified.

이하에서는 항체의 특성을 고려하여 항체의 운동 종류를 분류하는 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, examples of classifying the types of motion of an antibody in consideration of the characteristics of the antibody will be described in detail.

도 9는 본 개시에 따라 항체의 특성을 고려하여 항체의 운동 종류를 분류하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.9 is a flowchart for explaining an embodiment of classifying the movement type of an antibody in consideration of the characteristics of the antibody according to the present disclosure.

도 9를 참조하면, 오차 추정 장치(120)는 제1 물리량 정보, 제2 물리량 정보를 수신하고, 미리 저장된 항체의 특성을 추출한다.Referring to FIG. 9 , the error estimating apparatus 120 receives the first physical quantity information and the second physical quantity information, and extracts previously stored characteristics of the antibody.

여기서, 항체의 특성은 예를 들어, 지상 항체(200)인 차량이 지면(300) 상에 존재하여 차량의 바퀴(210)가 지면(300)과 맞닿아 있는 특성, 시동이 켜진 상태에서 정지 상태인 차량에서 발생하는 기준 진동에 대한 특성 등을 포함한다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the characteristic of the antibody is, for example, the characteristic that the vehicle, which is the ground antibody 200, exists on the ground 300, so that the wheel 210 of the vehicle is in contact with the ground 300, and the vehicle is in a stopped state when the engine is turned on. Including the characteristics of the reference vibration generated in the vehicle. However, the present invention is not limited thereto.

여기서, 기준 진동은 차량의 정지 상태를 판단하기 위한 진동을 의미할 수 있으며, 일반적으로, 차량이 시동이 켜진 경우, 정지 상태인 차량에서는 엔진 등에 의해 발생되는 진동만이 존재하므로, 차량에 포함된 엔진의 동작에 의해 발생하는 진동을 의미할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the reference vibration may mean vibration for determining the vehicle's stop state. In general, when the vehicle is started, only vibrations generated by the engine, etc. exist in the vehicle in a stopped state, so the engine included in the vehicle It may mean vibration generated by the operation of However, the present invention is not limited thereto.

진동은 제1 물리량 정보에 포함된 가속도 또는 각속도로부터 검출할 수 있다. 진동의 크기는 가속도 크기의 평균, 각속도의 크기의 평균,가속도의 분산,각속도의 분산 및 이들의 조합에 의하여 결정될 수 있다. 그러나, 진동을 검출하는 방식이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 방법이 적용될 수 있다. 즉, 본 개시에서 항체의 진동 특성을 산출하는 방법에 제한은 없다. The vibration may be detected from the acceleration or angular velocity included in the first physical quantity information. The magnitude of the vibration may be determined by the average of the magnitudes of acceleration, the average of the magnitudes of the angular velocity, the dispersion of the acceleration, the dispersion of the angular velocity, and a combination thereof. However, the method of detecting the vibration is not limited thereto, and various methods may be applied. That is, in the present disclosure, there is no limitation on the method of calculating the vibrational properties of the antibody.

그 다음, 오차 추정 장치(120)는 제1 물리량 정보로부터 진동을 검출하고, 제1 물리량 정보에 포함된 각속도를 추출하며, 제2 물리량 정보에 포함된 차량의 자세를 추출한다.Then, the error estimating device 120 detects the vibration from the first physical quantity information, extracts the angular velocity included in the first physical quantity information, and extracts the posture of the vehicle included in the second physical quantity information.

여기서, 차량의 각속도, 자세는 전술한 특정 회전축에 대한 각속도, 자세만을 의미할 수 있고, 2개 이상의 회전축 각각에 대한 각속도, 자세일 수도 있다.Here, the angular velocity and attitude of the vehicle may mean only the angular velocity and attitude with respect to the specific rotational axis described above, or may be the angular velocity and attitude of each of two or more rotational axes.

그 다음, 오차 추정 장치(120)는 추출된 항체의 특성 중 기준 진동과 검출된 진동을 비교하고, 그 비교 결과에 따라 차량의 운동 상태를 정지 상태 또는 비정지 상태로 분류한다. Next, the error estimating device 120 compares the reference vibration and the detected vibration among the characteristics of the extracted antibody, and classifies the motion state of the vehicle into a stationary state or a non-stop state according to the comparison result.

예를 들면, 항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보에 포함된 차량의 진동을 검출하고, 진동과 기준 진동을 비교하여 비교 결과에 따라 차량의 운동 상태를 정지 상태 또는 비정지 상태로 분류한다.For example, the antibody motion classification unit 121 detects the vibration of the vehicle included in the first physical quantity information, compares the vibration with the reference vibration, and classifies the motion state of the vehicle into a stationary state or a non-stop state according to the comparison result. do.

진동과 기준 진동이 동일한 경우, 오차 추정 장치(120), 예를 들어 항체 운동 분류부(121)는 차량의 운동 상태를 정지 상태로 분류한다. 여기서, 진동과 기준 진동이 동일한 경우에는 진동과 기준 진동의 차이가 미리 설정된 오차값 이내인 경우를 포함할 수도 있다.When the vibration and the reference vibration are the same, the error estimating device 120 , for example, the antibody motion classification unit 121 classifies the motion state of the vehicle as a stationary state. Here, when the vibration and the reference vibration are the same, the case where the difference between the vibration and the reference vibration is within a preset error value may be included.

한편, 진동과 기준 진동이 다른 경우, 항체 운동 분류부(121)는차량의 운동 상태를 비정지(Non-stop) 상태로 분류한다. 특히, 차량이 움직이고 있는 경우, 검출된 진동은 기준 진동보다 클 수 있다.On the other hand, when the vibration and the reference vibration are different, the antibody motion classification unit 121 classifies the motion state of the vehicle as a non-stop state. In particular, when the vehicle is moving, the detected vibration may be greater than the reference vibration.

이때, 오차 추정 장치(120)는 항체의 각속도, 자세를 이용하여 비정지 상태로 분류된 차량의 운동 상태를 직진 상태, 롤 회전 상태, 피치 회전 상태, 요 회전 상태 등으로 분류한다.At this time, the error estimating device 120 classifies the motion state of the vehicle classified as the non-stop state into a straight-ahead state, a roll rotation state, a pitch rotation state, a yaw rotation state, etc. using the angular velocity and posture of the antibody.

차량은 일반적으로 정지, 직진, 요 회전만을 할 수 있지만, 사용자가 차량에 짐을 싣거나 내리는 경우, 지면(300)의 상태가 기울어져 있거나 웅덩이가 있는 경우, 요철을 통과하는 경우 등과 같은 외부적 요인이 존재하면, 차량은 롤 회전, 피치 회전도 할 수 있다.The vehicle can generally only stop, go straight, and turn, but external factors such as when the user loads or unloads the vehicle, the state of the ground 300 is inclined or there is a puddle, when passing through irregularities, etc. When this is present, the vehicle can also roll and pitch rotate.

이하에서는 항체의 비정지 상태를 구체적으로 분류하는 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, examples for specifically classifying the non-quiescent state of the antibody will be described in detail.

도 10은 도 9에서의 항체의 비정지 상태를 구체적으로 분류하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.10 is a flowchart for explaining an embodiment of specifically classifying the non-quiescent state of the antibody in FIG. 9 .

도 10을 참조하면, 항체 운동 분류부(121)는 진동이 기준 진동과 다른 경우, 제1 물리량 정보에 포함된 차량의 각속도 및 제2물리량 정보에 포함된 차량의 자세에 기초하여 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 차량의 요 축에 대한 회전운동의 유무를 확인하고,요 축에 대한 회전운동의 확인 결과에 따라 차량의 운동 상태를 직진 상태 또는 요 회전 상태로 분류한다.Referring to FIG. 10 , when the vibration is different from the reference vibration, the antibody motion classification unit 121 performs three orthogonal 3 orthogonal operations on the basis of the vehicle's angular velocity included in the first physical quantity information and the vehicle's posture included in the second physical quantity information. The presence or absence of rotational motion with respect to the yaw axis of the five coordinate axes is checked, and the movement state of the vehicle is classified into a straight forward state or a yaw rotational state according to the result of the confirmation of the rotational motion about the yaw axis.

차량(지상 항체(200))은 바퀴(210)와 지면(300)이 맞닿아서 이동한다. 그리고, 요 축에 대한 차량의 이동 속도가 지면(300)의 상태(요철 등)에 따라 있을 수도 있지만, 일반적으로 요 축에 대한 이동 속도는 0이다. 그리고, 피치 축에 대한 차량의 미끄러짐 여부에 따라 차량이 이동할 수 있는데, 피치 축 방향으로 발생하는 미끄러짐은 일반적으로 차량이 급격한 요 회전을 할 때 발생할 수 있다. 결론적으로, 항체 운동 분류부(121)는 요 축에 대한 회전운동 유무만 알 수 있다면, 차량의 운동 상태를 직진 상태 또는 요 회전 상태로 분류할 수 있다.The vehicle (the ground antibody 200) moves while the wheels 210 and the ground 300 come into contact with each other. In addition, although the moving speed of the vehicle with respect to the yaw axis may vary depending on the state of the ground 300 (eg, irregularities), the moving speed with respect to the yaw axis is generally zero. In addition, the vehicle may move depending on whether the vehicle slides with respect to the pitch axis. In general, the sliding occurring in the pitch axis direction may occur when the vehicle makes a sharp yaw rotation. In conclusion, the antibody motion classification unit 121 can classify the motion state of the vehicle into a straight forward state or a yaw rotation state if only the presence or absence of rotational motion about the yaw axis is known.

구체적으로 예를 들면, 요 축에 대한 차량의 각속도(ωyaw)가 0이고, 요 축에 대한 차량의 자세(θyaw)의 변화량이 0이어서 요 축에 대한 회전운동이 확인되지 않으면, 항체 운동 분류부(121)는 차량의 운동 상태를 직진 상태로 분류한다.Specifically, for example, if the angular velocity (ω yaw ) of the vehicle with respect to the yaw axis is 0 and the change amount of the vehicle attitude (θ yaw ) with respect to the yaw axis is 0, so that rotational motion about the yaw axis is not confirmed, the antibody motion The classification unit 121 classifies the moving state of the vehicle as a straight forward state.

구체적으로 다른 예를 들면, 요 축에 대한 차량의 각속도(ωyaw)가 0이 아니고, 요 축에 대한 차량의 자세(θyaw)의 변화량이 0이 아니어서 요 축에 대한 회전운동이 확인되면, 항체 운동 분류부(121)는 차량의 운동 상태를 요 회전 상태로 분류한다.In another specific example, if the angular velocity ω yaw of the vehicle with respect to the yaw axis is not 0 and the change amount of the vehicle attitude θ yaw with respect to the yaw axis is not 0, when rotational motion about the yaw axis is confirmed , the antibody motion classification unit 121 classifies the motion state of the vehicle into a yaw rotation state.

여기서, 요 축에 대한 차량의 각속도(ωyaw)와 자세(θyaw)는 전술한 바와 같이, z축에 대한 각속도(ωz), 자세(θz)일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the angular velocity (ω yaw ) and the attitude (θ yaw ) of the vehicle with respect to the yaw axis may be the angular velocity (ω z ) and the attitude (θ z ) with respect to the z-axis as described above, but are not limited thereto.

전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 오차 추정 장치(120)는 항체의 특성을 이용하여 항체의 운동을 분류하기 위한 조건을 최소화함으로써 정확도가 보장되면서도 연산 처리 속도를 증대시킬 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the error estimation apparatus 120 according to the present disclosure minimizes the conditions for classifying the motion of the antibody using the characteristics of the antibody, thereby ensuring accuracy and increasing the calculation processing speed.

한편, 전술한 바와 같이, 항체의 운동 종류는 관성 측정 장치(111)의 출력인 제1 물리량 정보(항체의 가속도, 각속도)를 이용하여 분류될 수 있고, 관성 항법 장치(110)에 포함된 연산 장치(112)의 출력인 제2 물리량 정보(항체의 위치, 이동 속도, 자세)를 이용하여 분류될 수 있다.Meanwhile, as described above, the type of motion of the antibody may be classified using the first physical quantity information (acceleration and angular velocity of the antibody) output from the inertial measurement device 111 , and the calculation included in the inertial navigation device 110 . Classification may be performed using the second physical quantity information (position, movement speed, and posture of the antibody) that is the output of the device 112 .

다만, 연산 장치(112)와 관성 측정 장치(111)의 출력에는 외란, 노이즈 등에 의한 오차를 포함할 수 있다. 이때, 관성 측정 장치(111)의 출력에 포함된 오차는 누적되는 오차가 아니지만, 연산 장치(112)는 관성 측정 장치(111)의 출력을 적분하는 계산을 수행하므로, 항법 수행 시간이 계속해서 경과할수록 연산 장치(112)의 출력에 포함된 오차도 계속 증가(누적)할 수 있다.However, the output of the calculating device 112 and the inertial measuring device 111 may include an error due to disturbance, noise, or the like. In this case, the error included in the output of the inertial measuring device 111 is not an accumulated error, but the calculating device 112 performs a calculation that integrates the output of the inertial measuring device 111 , so that the navigation execution time continues to elapse. As the number increases, the error included in the output of the arithmetic unit 112 may continue to increase (accumulate).

따라서, 오차를 최소화하여 정확한 항법 결과가 산출되기 위해, 관성 측정 장치(111)의 출력인 제1 물리량 정보를 이용하여 항체의 운동 종류를 분류할 필요가 있다.Therefore, in order to minimize an error and calculate an accurate navigation result, it is necessary to classify the motion type of the antibody using the first physical quantity information output from the inertial measurement device 111 .

다만, 관성 측정 장치(111)의 출력인 제1 물리량 정보에도 오차가 포함될 수 있으므로, 관성 측정 장치(111)의 출력을 적절하게 처리하여 판단하고자 하는 운동 상황에서 나타나는 특성을 확인하기 위한 지표가 필요하다.However, since an error may be included in the first physical quantity information that is the output of the inertial measuring device 111, an indicator is needed to properly process the output of the inertial measuring device 111 to check the characteristics appearing in the motion situation to be determined. Do.

이하에서는 지표를 이용하여 항체의 운동 종류를 분류하는 실시예를 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an embodiment of classifying the movement type of an antibody using an index will be described in detail.

도 11은 본 개시에 따라 지표를 이용하여 항체의 운동 종류를 분류하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.11 is a flowchart for explaining an embodiment of classifying an exercise type of an antibody using an index according to the present disclosure.

도 11을 참조하면, 오차 추정 장치(120)는 제1 물리량 정보를 수신하고, 물리량에 대한 이동 평균, 이동 분산 및 이동 표준편차 중 적어도 하나의 지표를 계산할 수 있다.Referring to FIG. 11 , the error estimating apparatus 120 may receive the first physical quantity information, and may calculate at least one index of a moving average, a moving variance, and a moving standard deviation for the physical quantity.

예를 들면,항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보에 포함된 3개의 좌표축 각각에 대한항체의 가속도(ax, ay, az)의 제1 이동 표준편차(σaccel)를 계산하고, 3개의 좌표축 각각에 대한 항체의 각속도(ωx, ωy, ωz)의 제2 이동 표준편차(σgyro)를 계산한다.For example, the antibody motion classification unit 121 calculates the first movement standard deviation (σ accel ) of the accelerations (a x , a y , a z ) of the antibody with respect to each of the three coordinate axes included in the first physical quantity information and calculate the second movement standard deviation (σ gyro ) of the angular velocity (ω x , ω y , ω z ) of the antibody with respect to each of the three coordinate axes.

다른 예를 들면,항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보에 포함된 항체의 요 축에 대한 각속도(예를 들어, ωz)의 크기의 이동 평균(μgyro)을 계산한다.In another example, the antibody motion classification unit 121 calculates a moving average (μ gyro ) of the magnitude of the angular velocity (eg, ω z ) of the antibody with respect to the yaw axis included in the first physical quantity information.

그 다음, 오차 추정 장치(120)는 이동 표준편차와 기준 지표를 비교한다. 구체적인 예를 들어, 항체 운동 분류부(121)는 가속도의 제1 이동 표준편차(σaccel)와 제1 기준 지표를 비교하고, 각속도의 제2 이동 표준편차(σgyro)와 제2 기준 지표를 비교한다.Then, the error estimating device 120 compares the moving standard deviation with the reference index. For a specific example, the antibody motion classification unit 121 compares the first standard deviation of the acceleration (σ accel ) with the first reference index, and the second standard deviation of the movement of the angular velocity (σ gyro ) and the second reference index. Compare.

여기서, 제1 기준 지표는 예를 들어, 0.1 m/s2이고, 제2 기준 지표는 예를 들어, 0.115 deg/s로 설정될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the first reference index may be, for example, 0.1 m/s 2 , and the second reference index may be, for example, set to 0.115 deg/s. However, the present invention is not limited thereto.

이동 표준편차의 크기가 모두 기준 지표 미만인 경우, 오차 추정 장치(120)는 항체의 운동 상태를 정지 상태로 분류한다. 구체적인 예를 들어, 제1 이동 표준편차(σaccel)의 크기가 제1 기준 지표 미만이고, 제2 이동 표준편차(σgyro)의 크기가 제2 기준 지표 미만인 경우, 항체 운동 분류부(121)는 항체의 운동 상태를 정지 상태로 분류한다.When all of the moving standard deviations are less than the reference index, the error estimating apparatus 120 classifies the motion state of the antibody as a stationary state. As a specific example, when the size of the first moving standard deviation (σ accel ) is less than the first reference index, and the size of the second movement standard deviation (σ gyro ) is less than the second reference index, the antibody motion classification unit 121 classifies the kinetic state of the antibody as a stationary state.

한편, 제1 이동 표준편차(σaccel)의 크기가 제1 기준 지표 이상이고, 제2 이동 표준편차(σgyro)의 크기도 제2 기준 지표 이상인 경우, 항체의 운동 상태는 비정지 상태로 분류될 수 있다. 이때, 오차 추정 장치(120)는 계산한 이동 평균(μgyro)을 이용하여 비정지 상태인 항체의 운동 상태를 구체적으로 분류할 수 있다.On the other hand, when the magnitude of the first movement standard deviation (σ accel ) is equal to or greater than the first reference index, and the magnitude of the second movement standard deviation (σ gyro ) is also greater than or equal to the second reference index, the kinetic state of the antibody is classified as a non-stationary state can be In this case, the error estimation apparatus 120 may specifically classify the motion state of the antibody in the non-stationary state by using the calculated moving average (μ gyro ).

예를 들면, 항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보에 포함된 항체의 요 축에 대한 각속도(예를 들어, ωz)의 크기의 이동 평균(μgyro)을 계산한다. 그리고, 제1 이동 표준편차(σaccel)의 크기가 제1 기준 지표 이상이고, 제2 이동 표준편차(σgyro)의 크기가 제2 기준 지표 이상인 경우, 항체 운동 분류부(121)는 요 축에 대한 각속도(예를 들어, ωz)의 크기의 이동 평균(μgyro)과 제3 기준 지표를 비교하고, 비교 결과에 따라 항체의 운동 상태를 직진 상태 또는 요 회전 상태로 분류한다.For example, the antibody motion classification unit 121 calculates a moving average (μ gyro ) of the magnitude of the angular velocity (eg, ω z ) with respect to the yaw axis of the antibody included in the first physical quantity information. And, when the size of the first moving standard deviation (σ accel ) is equal to or greater than the first reference index, and the size of the second movement standard deviation (σ gyro ) is equal to or greater than the second reference index, the antibody motion classification unit 121 is the yaw axis The moving average (μ gyro ) of the magnitude of the angular velocity (eg, ω z ) is compared with the third reference index, and the motion state of the antibody is classified into a straight forward state or a yaw rotation state according to the comparison result.

여기서, 제3 기준 지표는 예를 들어, 1.0 deg/s로 설정될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the third reference indicator may be set to, for example, 1.0 deg/s. However, the present invention is not limited thereto.

이동 평균(μgyro)이 제3 기준 지표 미만인 경우, 오차 추정 장치(120)에 포함된 항체 운동 분류부(121)는 항체의 운동 상태를 직진 상태로 분류한다.When the moving average (μ gyro ) is less than the third reference index, the antibody motion classification unit 121 included in the error estimation device 120 classifies the motion state of the antibody as a straight state.

이동 평균(μgyro)이 제3 기준 지표 이상인 경우, 오차 추정 장치(120)에 포함된 항체 운동 분류부(121)는 항체의 운동 상태를 요 회전 상태로 분류한다.When the moving average μ gyro is equal to or greater than the third reference index, the antibody motion classification unit 121 included in the error estimation device 120 classifies the motion state of the antibody as a yaw rotation state.

항체의 운동 상태가 분류되면, 오차 추정 장치(120)는 분류된 운동 종류에 대응되는 운동 종류 정보를 출력한다.When the motion state of the antibody is classified, the error estimation apparatus 120 outputs motion type information corresponding to the classified motion type.

한편, 차량과 같은 지상 항체(200)는 정지하거나 움직일 때 롤 축이나 피치 축을 중심으로 회전할 수 있으므로, 롤 축, 피치 축에 대한 각속도만으로도 항체의 롤 회전 상태 또는 피치 회전 상태가 확인될 수 있다.On the other hand, the ground antibody 200 such as a vehicle can rotate about the roll axis or the pitch axis when it is stopped or moved, so the roll rotation state or the pitch rotation state of the antibody can be confirmed only with the angular velocity with respect to the roll axis and the pitch axis. .

도 12는 본 개시에 따라 지표를 이용하여 항체의 운동 종류를 분류하는 다른 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.12 is a flowchart for explaining another embodiment of classifying an exercise type of an antibody using an indicator according to the present disclosure.

도 12를 참조하면, 오차 추정 장치(120)는 제1 물리량 정보를 수신하고, 항체의 롤 축 및 피치 축 각각에 대한 각속도의 이동 평균을 계산하고, 롤 축 및 피치 축에 대한 각속도의 이동 평균과 기준 지표를 비교하여 항체의 운동 종류를 분류한다.Referring to FIG. 12 , the error estimating device 120 receives the first physical quantity information, calculates a moving average of angular velocities with respect to each of the roll and pitch axes of the antibody, and a moving average of the angular velocities with respect to the roll and pitch axes of the antibody. Classify the type of movement of the antibody by comparing it with the reference index.

예를 들면, 항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보에 포함된 항체의 롤 축에 대한 각속도(예를 들어, ωx)의 크기의 이동 평균(μgyro)을 계산하고, 롤 축에 대한각속도(예를 들어, ωx)의 크기의 이동 평균(μgyro)과 제4 기준 지표를 비교하고, 이동 평균(μgyro)이 제5기준 지표 이상인 경우, 항체의 운동 상태를 롤 회전 상태로 분류한다.For example, the antibody motion classification unit 121 calculates a moving average (μ gyro ) of the magnitude of the angular velocity (eg, ω x ) of the antibody with respect to the roll axis included in the first physical quantity information, and The moving average (μ gyro ) of the magnitude of the angular velocity (eg, ω x ) is compared with the fourth reference index, and when the moving average (μ gyro ) is greater than or equal to the fifth reference index, the motion state of the antibody is determined as the roll rotation state classified as

다른 예를 들면, 항체 운동 분류부(121)는 제1 물리량 정보에 포함된 항체의 피치 축에 대한 각속도(예를 들어, ωx)의 크기의 이동 평균(μgyro)을 계산하고, 피치 축에 대한 각속도(예를 들어, ωx)의 크기의 이동 평균(μgyro)과 제5기준 지표를 비교하고,이동 평균(μgyro)이 제5기준 지표 이상인 경우, 항체의 운동 상태를 피치 회전 상태로 분류한다.As another example, the antibody motion classification unit 121 calculates a moving average (μ gyro ) of the magnitude of the angular velocity (eg, ω x ) of the antibody with respect to the pitch axis included in the first physical quantity information, and the pitch axis Compare the moving average (μ gyro ) of the magnitude of the angular velocity (eg, ω x ) with the fifth reference index, and when the moving average (μ gyro ) is greater than or equal to the fifth reference index, the motion state of the antibody is measured by pitch rotation classified by state.

여기서, 제4기준 지표와 제5기준 지표는 도 11에 도시된 제3 기준 지표와 동일한 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 제4기준 지표와 제5기준 지표는 1.0 deg/s로 설정된다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Here, the fourth reference index and the fifth reference index may be set to the same value as the third reference index shown in FIG. 11 . For example, the fourth reference index and the fifth reference index are set to 1.0 deg/s. However, the present invention is not limited thereto.

전술한 바에 의하면, 관성 측정 장치(111)의 출력에 포함된 오차는 누적되는 오차가 아니므로 본 개시에 따른 오차 추정 장치(120)는 관성 측정 장치(111)의 출력을 적절하게 처리하여 항체의 운동 상태를 정확하게 분류하는 효과를 제공한다.As described above, since the error included in the output of the inertial measuring device 111 is not an accumulated error, the error estimating device 120 according to the present disclosure appropriately processes the output of the inertial measuring device 111 to obtain the antibody It provides the effect of accurately classifying the movement state.

또한, 전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 오차 추정 장치(120)는 지표를 활용함으로써 연산을 간소화하고, 메모리 용량을 확보하며, 이에 따라 장치 내 과부하를 방지하는 효과를 제공한다.In addition, as described above, the error estimating apparatus 120 according to the present disclosure simplifies calculation by using an index, secures a memory capacity, and thus provides an effect of preventing overload in the apparatus.

도 13은 본 개시에 따라 의사 측정치에 기초하여 항법 오차를 추정하는 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.13 is a flowchart illustrating an embodiment of estimating a navigation error based on a pseudo measurement according to the present disclosure.

도 13을 참조하면, 오차 추정 장치(120)는 분류된 운동 종류에 따라 하나 이상의 의사 측정치를 산출하고, 하나 이상의 의사 측정치 중 적어도 하나를 추정 필터(예를 들어, 칼만 필터)에 반영하여 항법 오차를 추정한다.Referring to FIG. 13 , the error estimating apparatus 120 calculates one or more pseudo-measured values according to the classified motion type, and reflects at least one of the one or more pseudo-measured values to an estimation filter (eg, Kalman filter) to obtain a navigation error. to estimate

한편, 본 명세서에서 이용 가능한 칼만 필터는 아래의 [수학식 1]과 같은 상태 방정식을 포함한다.On the other hand, the Kalman filter available in the present specification includes a state equation as shown in [Equation 1] below.

Figure 112020003794414-pat00001
Figure 112020003794414-pat00001

이때,

Figure 112020003794414-pat00002
는 시간
Figure 112020003794414-pat00003
에서의 상태 벡터이고 항체의 위치, 이동 속도, 자세에 대한 오차와 관성 측정 장치(111)의 가속도계 바이어스와 자이로스코프 바이어스를 상태 변수로 한다.
Figure 112020003794414-pat00004
는 영평균이며, 공분산
Figure 112020003794414-pat00005
를 갖는 공정 잡음이다.
Figure 112020003794414-pat00006
는 상태를
Figure 112020003794414-pat00007
에서
Figure 112020003794414-pat00008
로 시간 전파시키는 이산 시스템에서의 상태 천이 행렬이다.At this time,
Figure 112020003794414-pat00002
is the time
Figure 112020003794414-pat00003
It is a state vector in , and an error with respect to the position, movement speed, and posture of the antibody, and an accelerometer bias and a gyroscope bias of the inertial measurement device 111 are used as state variables.
Figure 112020003794414-pat00004
is the zero mean, and the covariance
Figure 112020003794414-pat00005
is the process noise with
Figure 112020003794414-pat00006
is the state
Figure 112020003794414-pat00007
at
Figure 112020003794414-pat00008
It is a state transition matrix in a discrete system that propagates in time.

또한, 칼만 필터는 아래의 [수학식 2]와 같은 측정 방정식을 포함한다.In addition, the Kalman filter includes a measurement equation such as [Equation 2] below.

Figure 112020003794414-pat00009
Figure 112020003794414-pat00009

이때,

Figure 112020003794414-pat00010
는 측정 행렬이고,
Figure 112020003794414-pat00011
는 영평균이며, 공분산
Figure 112020003794414-pat00012
를 갖는 측정 잡음이다.
Figure 112020003794414-pat00013
는 측정치 벡터이다.At this time,
Figure 112020003794414-pat00010
is the measurement matrix,
Figure 112020003794414-pat00011
is the zero mean, and the covariance
Figure 112020003794414-pat00012
is the measurement noise with
Figure 112020003794414-pat00013
is the measurement vector.

칼만 필터는 시간 전파 부분과 측정치 갱신 부분으로 구성된다.The Kalman filter consists of a time propagation part and a measurement update part.

여기서, 시간 전파 부분은 아래와 같은 [수학식 3]으로 표현될 수 있다.Here, the time propagation part can be expressed by the following [Equation 3].

Figure 112020003794414-pat00014
Figure 112020003794414-pat00014

Figure 112020003794414-pat00015
Figure 112020003794414-pat00015

이때,

Figure 112020003794414-pat00016
는 시간
Figure 112020003794414-pat00017
에서
Figure 112020003794414-pat00018
의 사전(a priori)추정치이고,
Figure 112020003794414-pat00019
는 시간
Figure 112020003794414-pat00020
에서
Figure 112020003794414-pat00021
의 사후(a posteriori)추정치이고,
Figure 112020003794414-pat00022
는 오차 공분산 행렬을 의미하며, 관성 항법 장치(110)의 오차와 관성 측정 장치(111)의 오차의 추정치에 대한 부정확도를 의미한다.
Figure 112020003794414-pat00023
는 공정 잡음의 공분산 행렬을 의미하며, 상태 방정식 [수학식 1]에서 상태 천이 행렬
Figure 112020003794414-pat00024
로 모델링 되지 않는 동특성을 의미한다.At this time,
Figure 112020003794414-pat00016
is the time
Figure 112020003794414-pat00017
at
Figure 112020003794414-pat00018
is an estimate of a priori of
Figure 112020003794414-pat00019
is the time
Figure 112020003794414-pat00020
at
Figure 112020003794414-pat00021
is a posterior estimate of
Figure 112020003794414-pat00022
denotes an error covariance matrix, and denotes an inaccuracy of an estimate of the error of the inertial navigation device 110 and the error of the inertial measurement device 111 .
Figure 112020003794414-pat00023
is the covariance matrix of the process noise, and in the state equation [Equation 1], the state transition matrix
Figure 112020003794414-pat00024
It means dynamic characteristics that are not modeled as

Figure 112020003794414-pat00025
Figure 112020003794414-pat00025

Figure 112020003794414-pat00026
Figure 112020003794414-pat00026

Figure 112020003794414-pat00027
Figure 112020003794414-pat00027

Figure 112020003794414-pat00028
는 칼만 이득(Gain)을 의미한다.
Figure 112020003794414-pat00028
is the Kalman gain.

오차 추정 장치(120)는 의사 측정치를 측정치 벡터로 하고, 항체의 위치, 이동 속도, 자세에 대한 오차와 관성 측정 장치(111)의 가속도계 바이어스와 자이로스코프 바이어스를 상태 변수로 하여 칼만 필터를 통해 항법 오차를 추정한다.The error estimating device 120 uses the pseudo-measured value as a measurement value vector, and uses the error with respect to the position, movement speed, and posture of the antibody, and the accelerometer bias and the gyroscope bias of the inertia measuring device 111 as state variables to navigate through the Kalman filter. Estimate the error.

예를 들면, 항체의 운동 상태가 정지 상태로 분류되면, 의사 측정치 산출부(122)는 상수 값인 위치 의사 측정치와 상수 값인 자세 의사 측정치, 0 값인 이동 속도 의사 측정치, 중력가속도 값인 가속도 의사 측정치, 지구자전각속도인 각속도 의사 측정치를 산출한다.For example, if the motion state of the antibody is classified as a stationary state, the pseudo-measured value calculation unit 122 calculates a position pseudo-measured value that is a constant value, a posture pseudo-measured value that is a constant value, a pseudo-measured movement speed that is a value of 0, an acceleration pseudo-measured value that is a gravitational acceleration value, and the Earth. Calculate the angular velocity pseudo-measurement, which is the rotation angular velocity.

그리고, 항법 오차 추정부(123)는 이동 속도 의사 측정치를 칼만 필터에 반영하여 항법 시스템(100)의 항법 오차를 추정한다.Then, the navigation error estimator 123 estimates the navigation error of the navigation system 100 by reflecting the pseudo-measured movement speed in the Kalman filter.

여기서, 항법 오차 추정부(123)는 이동 속도 의사 측정치 이외에 위치 의사 측정치, 자세 의사 측정치, 가속도 의사 측정치, 각속도 의사 측정치 중에서 적어도 하나를 칼만 필터에 반영하여 항법 오차를 추정할 수도 있다. Here, the navigation error estimator 123 may estimate the navigation error by reflecting at least one of a position pseudo-measurement value, a posture pseudo-measurement value, an acceleration pseudo-measurement value, and an angular velocity pseudo-measurement value in addition to the movement speed pseudo-measurement value to the Kalman filter.

다만, 이동 속도 의사 측정치 이외에 다른 의사 측정치를 이용하여 항법 오차를 추정하기 위해서는 계산과정에서 관성 항법 장치(110)에 포함된 연산 장치(112)의 출력인 항체의 위치, 자세를 이용해야 하고, 항체의 위치, 자세는 누적 오차를 포함하고 있으므로, 이동 속도 의사 측정치를 칼만 필터에 반영하는 것이 바람직하다.However, in order to estimate the navigation error using a pseudo-measured value other than the movement speed pseudo-measurement value, the position and posture of the antibody, which are the output of the calculation unit 112 included in the inertial navigation device 110, should be used in the calculation process, and the antibody Since the position and posture of α include cumulative errors, it is desirable to reflect the pseudo-measured movement speed in the Kalman filter.

구체적으로, 항법 오차 추정부(123)는 이동 속도 의사 측정치를 아래와 같은 [수학식 5]와 같은 측정치 벡터로 처리하여 칼만 필터에 반영한다.Specifically, the navigation error estimator 123 processes the pseudo-measured movement speed as a measurement value vector as in Equation 5 below, and reflects it in the Kalman filter.

Figure 112020003794414-pat00029
Figure 112020003794414-pat00029

이때,

Figure 112020003794414-pat00030
는 이동 속도 오차이고, N, E, D는 항법 좌표계를 의미한다.At this time,
Figure 112020003794414-pat00030
is the movement speed error, and N, E, and D refer to the navigation coordinate system.

다른 예를 들면, 항체의 운동 상태가 직진 상태로 분류되면, 의사 측정치 산출부(122)는 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 항체의 피치 축에 대하여 0 값인 제1 이동 속도 의사 측정치와, 항체의 요 축에 대하여 0 값인 제2 이동 속도 의사 측정치와, 요 축에 대하여 상수 값인 자세 의사 측정치 및 요 축에 대하여 0 값인 각속도 의사 측정치를 산출한다.For another example, if the movement state of the antibody is classified as a straight state, the pseudo-measured value calculating unit 122 may include a first movement speed pseudo-measured value that is 0 with respect to the pitch axis of the antibody among three coordinate axes orthogonal to each other, and the yaw of the antibody. A second pseudo-measured movement speed pseudo-measured value with respect to the axis, a pseudo-measured posture with a constant value with respect to the yaw axis, and a pseudo-measured value of angular velocity with a value of 0 with respect to the yaw axis are calculated.

그리고, 항법 오차 추정부(123)는 제1 이동 속도 의사 측정치와 제2 이동 속도 의사 측정치 및 각속도 의사 측정치를 칼만 필터에 반영하여 항법 시스템(100)의 항법 오차를 추정한다.The navigation error estimating unit 123 estimates the navigation error of the navigation system 100 by reflecting the first movement speed pseudo-measurement value, the second movement speed pseudo-measurement value, and the angular velocity pseudo-measurement value to the Kalman filter.

여기서, 항법 오차 추정부(123)는 자세 의사 측정치를 칼만 필터에 반영하여 항법 오차를 추정할 수 있다. 다만, 전술한 바와 같이, 자세는 누적 오차를 포함하고 있으므로, 제1 이동 속도 의사 측정치와 제2 이동 속도 의사 측정치 및 각속도 의사 측정치를 칼만 필터에 반영하는 것이 바람직하다.Here, the navigation error estimator 123 may estimate the navigation error by reflecting the posture pseudo-measurement value to the Kalman filter. However, as described above, since the posture includes the cumulative error, it is preferable to reflect the first pseudo-measured movement speed, the second pseudo-measured movement speed, and the pseudo-angular velocity measurement in the Kalman filter.

구체적으로, 항법 오차 추정부(123)는 제1 이동 속도 의사 측정치와 제2 이동 속도 의사 측정치 및 각속도 의사 측정치를 아래와 같은 [수학식 6]와 같은 측정치 벡터로 처리하여 칼만 필터에 반영한다.Specifically, the navigation error estimating unit 123 processes the first movement speed pseudo-measured value, the second movement speed pseudo-measured value, and the angular velocity pseudo-measured value as a measurement value vector as shown in Equation 6 below, and reflects it in the Kalman filter.

Figure 112020003794414-pat00031
Figure 112020003794414-pat00031

이때,

Figure 112020003794414-pat00032
는 동체 좌표계에서 피치 축(예를 들어, y축)에 대한 이동 속도 오차이고,
Figure 112020003794414-pat00033
는 동체 좌표계에서 요 축(예를 들어, z축)에 대한 이동 속도 오차이다. 한편,
Figure 112020003794414-pat00034
는 요 축에 대한 각속도이고, 이는 자이로스코프에서 측정되므로, 지구 중심 관성 좌표계에 대한 동체 좌표계의 각속도를 의미한다.At this time,
Figure 112020003794414-pat00032
is the movement velocity error about the pitch axis (e.g., the y-axis) in the body coordinate system,
Figure 112020003794414-pat00033
is the movement speed error about the yaw axis (eg, z-axis) in the body coordinate system. Meanwhile,
Figure 112020003794414-pat00034
is the angular velocity about the yaw axis, which is measured by the gyroscope, so it means the angular velocity of the body coordinate system with respect to the Earth-centered inertial coordinate system.

또 다른 예를 들면, 항체의 운동 상태가 롤 비회전 상태로 분류되면, 의사 측정치 산출부(122)는 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 항체의 롤 축에 대하여 상수 값인 제1 자세 의사 측정치 및 롤 축에 대하여 0 값인 제1 각속도 의사 측정치를 산출한다.As another example, if the motion state of the antibody is classified as the roll non-rotation state, the pseudo-measurement value calculator 122 may calculate the first posture pseudo-measurement value and the roll axis, which are constant values with respect to the roll axis of the antibody among three coordinate axes orthogonal to each other. A first pseudo-measurement value of angular velocity, which is a value of 0 with respect to , is calculated.

그리고, 항법 오차 추정부(123)는 제1 각속도 의사 측정치를 칼만 필터에 반영하여 항법 시스템(100)의 항법 오차를 추정한다. 구체적으로, 누적 오차를 회피하기 위해, 항법 오차 추정부(123)는 제1 각속도 의사 측정치를 측정치 벡터인

Figure 112020003794414-pat00035
로 처리하여 칼만 필터에 반영한다.In addition, the navigation error estimator 123 estimates the navigation error of the navigation system 100 by reflecting the first angular velocity pseudo-measurement value to the Kalman filter. Specifically, in order to avoid the cumulative error, the navigation error estimator 123 sets the first angular velocity pseudo-measurement value as a measurement value vector.
Figure 112020003794414-pat00035
is processed and reflected in the Kalman filter.

이는 롤 회전이 없는 상태일 때 의사 측정치를 알 수 있기 때문이다.This is because the pseudo-measurement is available when there is no roll rotation.

또 다른 예를 들면, 항체의 운동 상태가 피치 비회전 상태로 분류되면, 의사 측정치 산출부(122)는 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 항체의 피치 축에 대하여 상수 값인 제2 자세 의사 측정치 및 피치 축에 대하여 0 값인 제2 각속도 의사 측정치를 산출한다.As another example, if the motion state of the antibody is classified as a pitch non-rotation state, the pseudo-measurement value calculator 122 may calculate a second posture pseudo-measurement value and a pitch axis that are constant values with respect to the pitch axis of the antibody among three coordinate axes orthogonal to each other. A second pseudo-measurement value of angular velocity, which is a value of 0 for , is calculated.

그리고, 누적 오차를 회피하기 위해, 항법 오차 추정부(123)는 제2 각속도 의사 측정치를 칼만 필터에 반영하여 항법 시스템(100)의 항법 오차를 추정한다. 구체적으로, 누적 오차를 회피하기 위해, 항법 오차 추정부(123)는 제2 자세 의사 측정치를 측정치 벡터인

Figure 112020003794414-pat00036
로 처리하여 칼만 필터에 반영한다.And, in order to avoid the cumulative error, the navigation error estimator 123 estimates the navigation error of the navigation system 100 by reflecting the second angular velocity pseudo-measurement value to the Kalman filter. Specifically, in order to avoid the cumulative error, the navigation error estimator 123 sets the second posture pseudo-measurement value as a measurement value vector.
Figure 112020003794414-pat00036
is processed and reflected in the Kalman filter.

한편, 자세 의사 측정치, 가속도 의사 측정치는 회전이 없는 상태일 때 알 수 있고, 요 회전이 없는 것에 대한 의사 측정치는 직진 상태인 때 이용되므로, 요 회전에 대한 의사 측정치는 고려되지 않을 수 있다.On the other hand, since the pseudo-measurement of posture and the pseudo-measurement of acceleration can be known when there is no rotation, and the pseudo-measured value of the absence of yaw rotation is used in the straight state, the pseudo-measured value of the yaw rotation may not be considered.

전술한 바에 의하면, 본 개시에 따른 오차 추정 장치(120)는 항체의 운동에 따라 적절한 의사 측정치만을 능동적으로 이용함으로써 항체의 운동 상황마다 적절하게 항법 오차를 추정할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the error estimation apparatus 120 according to the present disclosure provides an effect of estimating a navigation error appropriately for each motion situation of the antibody by actively using only an appropriate pseudo-measurement value according to the motion of the antibody.

이하에서는 본 개시를 모두 수행할 수 있는 오차 추정 방법을 설명한다.Hereinafter, an error estimation method capable of performing all of the present disclosure will be described.

도 14는 본 개시에 따른 오차 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.14 is a flowchart illustrating an error estimation method according to the present disclosure.

도 14를 참조하면, 본 개시에 따른 항법 시스템(100)에서의 오차 추정 방법에 있어서, 오차 추정 방법은 항체 운동 분류 단계와, 의사 측정치 산출 단계 및 오차 추정 단계 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 14 , in the error estimation method in the navigation system 100 according to the present disclosure, the error estimation method may include an antibody motion classification step, a pseudo measurement value calculation step, an error estimation step, and the like.

항체 운동 분류 단계는 제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보 중 적어도 하나를 입력받고, 입력받은 물리량 정보에 기초하여 항체(Vehicle)의 운동 상태를 미리 설정된 하나 이상의 운동 종류로 분류한다.The antibody motion classification step receives at least one of the first physical quantity information and the second physical quantity information, and classifies the motion state of the antibody into one or more preset motion types based on the received physical quantity information.

항체의 운동 상태가 결정되면, 의사 측정치 산출 단계에서 운동 종류에 따라 적어도 하나의 의사 측정치(Pseudo Measurement)를 산출한다.When the motion state of the antibody is determined, at least one pseudo measurement is calculated according to the type of motion in the pseudo measurement value calculation step.

오차 추정 단계는 의사 측정치를 미리 설정된 추정 필터에 반영하여 항법 시스템(100)의 항법 오차를 추정한다.In the error estimation step, a navigation error of the navigation system 100 is estimated by reflecting the pseudo-measurement value in a preset estimation filter.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 본 개시는 항체의 운동 종류를 검출하는 센서를 추가하는 비용, 센서가 차지하는 공간, 센서가 소모하는 에너지 등을 절감하면서도 항법의 신뢰도, 정확도를 향상시키는 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템을 제공할 수 있다.As described above, according to the present disclosure, the present disclosure reduces the cost of adding a sensor for detecting the movement type of the antibody, the space occupied by the sensor, the energy consumed by the sensor, and the like, while improving the reliability and accuracy of navigation. An estimation apparatus, an error estimation method, and a navigation system may be provided.

또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 항체의 운동에 따라 적절한 의사 측정치만을 능동적으로 이용함으로써 항체의 운동 상황마다 적절하게 항법 오차를 추정할 수 있는 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure provides an error estimating device, an error estimation method, and a navigation system capable of estimating a navigation error appropriately for each motion situation of an antibody by actively using only an appropriate pseudo-measured value according to the motion of the antibody. can

또한, 본 개시에 의하면, 본 개시는 항체의 특성을 이용하여 항체의 운동을 분류하기 위한 조건을 최소화함으로써 정확도가 보장되면서도 연산 처리 속도를 증대시킬 수 있는 오차 추정 장치, 오차 추정 방법 및 항법 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the present disclosure provides an error estimation apparatus, an error estimation method, and a navigation system that can increase the calculation processing speed while ensuring accuracy by minimizing the conditions for classifying the motion of the antibody using the characteristics of the antibody. can provide

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 과제 해결 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 포함되어 유기적 결합하여 동작할 수도 있다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description and the accompanying drawings are merely illustrative of the technical spirit of the present disclosure, and those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains can combine configurations within a range that does not depart from the essential characteristics of the present disclosure. , various modifications and variations such as separation, substitution and alteration will be possible. Accordingly, the embodiments disclosed in the present disclosure are for explanation rather than limiting the technical spirit of the present disclosure, and the scope of the technical spirit of the present disclosure is not limited by these embodiments. That is, within the scope of solving the problems of the present disclosure, all of the components may be included in one or more to operate in organic combination. The protection scope of the present disclosure should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present disclosure.

100: 항법 시스템 110: 관성 항법 장치
111: 관성 측정 장지 112: 연산 장치
120: 오차 추정 장치 121: 항체 운동 분류부
122: 의사 측정치 산출부 123: 항법 오차 추정부
200: 지상 항체 210: 바퀴
300: 지면
100: navigation system 110: inertial navigation device
111: inertial measurement device 112: arithmetic unit
120: error estimation device 121: antibody motion classification unit
122: pseudo measurement value calculation unit 123: navigation error estimation unit
200: ground antibody 210: wheel
300: floor

Claims (17)

항법 시스템에서의 오차 추정 장치에 있어서,
제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보 중 적어도 하나를 입력받고, 입력받은 물리량 정보에 기초하여 항체(Vehicle)의 운동 상태를 미리 설정된 하나 이상의 운동 종류로 분류하는 항체 운동 분류부;
상기 항체의 운동 상태가 분류되면, 상기 운동 종류에 따라 적어도 하나의 의사 측정치(Pseudo Measurement)를 산출하는 의사 측정치 산출부; 및
상기 의사 측정치를 미리 설정된 추정 필터에 반영하여 상기 항법 시스템의 항법 오차를 추정하는 항법 오차 추정부를 포함하며,
상기 항체 운동 분류부는, 상기 항체의 롤 축에 대한 회전운동이 확인되는 경우, 상기 항체의 운동 상태를 롤 회전 상태로 분류하고, 상기 항체의 피치 축에 대한 회전운동이 확인되는 경우, 상기 항체의 운동 상태를 피치 회전 상태로 분류하고, 상기 항체의 요 축에 대한 회전운동이 확인되는 경우, 상기 항체의 운동 상태를 요 회전 상태로 분류하며,
상기 의사 측정치 산출부는,
상기 항체의 운동 상태가 롤 비회전 상태로 분류되면, 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 상기 항체의 롤 축에 대하여 상수 값인 제1 자세 의사 측정치 및 상기 롤 축에 대하여 0 값인 제1 각속도 의사 측정치를 산출하고,
상기 항체의 운동 상태가 피치 비회전 상태로 분류되면, 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 상기 항체의 피치 축에 대하여 상수 값인 제2 자세 의사 측정치 및 상기 피치 축에 대하여 0 값인 제2 각속도 의사 측정치를 산출하고,
상기 항법 오차 추정부는 0의 값인 상기 제1 각속도 의사 측정치 및 상기 제2 각속도 의사 측정치 중 하나 이상을 상기 추정 필터에 반영하여 상기 항법 시스템의 항법 오차를 추정하는 오차 추정 장치.
An apparatus for estimating an error in a navigation system, comprising:
an antibody motion classification unit receiving at least one of the first physical quantity information and the second physical quantity information, and classifying the motion state of the antibody into one or more preset motion types based on the received physical quantity information;
a pseudo measurement value calculator configured to calculate at least one pseudo measurement according to the type of movement when the movement state of the antibody is classified; and
and a navigation error estimator for estimating a navigation error of the navigation system by reflecting the pseudo-measurement value in a preset estimation filter,
The antibody motion classification unit classifies the motion state of the antibody into a roll rotation state when the rotational motion of the antibody with respect to the roll axis is confirmed, and when the rotational motion about the pitch axis of the antibody is confirmed, the antibody Classify the motion state as a pitch rotation state, and when rotational motion about the yaw axis of the antibody is confirmed, classify the motion state of the antibody as a yaw rotation state,
The pseudo-measured value calculation unit,
If the motion state of the antibody is classified as a roll non-rotation state, a first pseudo-position pseudo-measurement value that is a constant value with respect to the roll axis of the antibody among three coordinate axes orthogonal to each other and a first angular velocity pseudo-measurement value that is a 0 value with respect to the roll axis are calculated and,
When the motion state of the antibody is classified as a pitch non-rotation state, a second pseudo-positional pseudo-measurement value that is a constant value with respect to the pitch axis of the antibody among three coordinate axes orthogonal to each other and a second pseudo-angular velocity pseudo-measurement value with a zero value with respect to the pitch axis are calculated and,
The navigation error estimator is configured to estimate the navigation error of the navigation system by reflecting at least one of the first pseudo-measured angular velocity and the second pseudo-measured value of angular velocity, which is a value of 0, to the estimation filter.
제1항에 있어서,
상기 항체 운동 분류부는,
상기 제1 물리량 정보 및 상기 제2 물리량 정보를 입력받고,
상기 제1 물리량 정보 및 상기 제2 물리량 정보 각각에 대응되는 물리량에 기초하여 병진운동 및 회전운동 중 적어도 하나를 확인하고, 확인 결과에 기초하여 상기 항체의 운동을 분류하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
According to claim 1,
The antibody movement classification unit,
receiving the first physical quantity information and the second physical quantity information;
Error estimating device, characterized in that the first physical quantity information and the second physical quantity information are checked for at least one of a translational motion and a rotational motion based on a physical quantity corresponding to each of the information, and classifying the motion of the antibody based on the identification result .
제2항에 있어서,
상기 항체 운동 분류부는,
상기 제2 물리량 정보에 포함된 상기 항체의 위치의 변화량 및 이동 속도 중 적어도 하나에 기초하여 서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한 상기 병진운동의 유무를 확인하고,
상기 제1 물리량 정보에 포함된 상기 항체의 각속도 및 상기 제2 물리량 정보에 포함된 상기 항체의 각도의 변화량 중 적어도 하나에 기초하여서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대한 상기 회전운동의 유무를 확인하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
3. The method of claim 2,
The antibody movement classification unit,
Checking the presence or absence of the translational motion for each of the three coordinate axes orthogonal to each other based on at least one of the change amount and the movement speed of the position of the antibody included in the second physical quantity information,
Based on at least one of the angular velocity of the antibody included in the first physical quantity information and the amount of change in the angle of the antibody included in the second physical quantity information, the presence or absence of the rotational motion with respect to each of the three coordinate axes orthogonal to each other is checked Error estimation device, characterized in that.
제3항에 있어서,
상기 항체 운동 분류부는,
상기 병진운동 및 상기 회전운동이 모두 확인되지 않는 경우, 상기 항체의 운동 상태를 정지 상태로 분류하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
4. The method of claim 3,
The antibody movement classification unit,
When both the translational motion and the rotational motion are not confirmed, the error estimation device, characterized in that the motion state of the antibody is classified as a stationary state.
제3항에 있어서,
상기 항체 운동 분류부는,
상기 항체의 롤(Roll) 축에 대한 병진운동이 확인되고, 상기 항체의 피치(Pitch) 축 및 상기 항체의 요(Yaw) 축 각각에 대한 병진운동과상기 요 축에 대한 회전운동이 확인되지 않는 경우, 상기 항체의 운동 상태를 직진 상태로 분류하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
4. The method of claim 3,
The antibody movement classification unit,
Translational motion about the roll axis of the antibody is confirmed, and translational motion with respect to each of the pitch axis of the antibody and the yaw axis of the antibody and rotational motion with respect to the yaw axis are not confirmed In this case, the error estimation device, characterized in that for classifying the motion state of the antibody as a straight-line state.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 항체 운동 분류부는,
상기 제1 물리량 정보, 상기 제2 물리량 정보 및 미리 설정된 상기 항체의 특성에 기초하여 상기 항체의 운동 상태를 분류하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
According to claim 1,
The antibody movement classification unit,
The apparatus for estimating an error according to claim 1, wherein the motion state of the antibody is classified based on the first physical quantity information, the second physical quantity information, and preset characteristics of the antibody.
제7항에 있어서,
상기 항체의 특성은,
상기 항체의 이동 상태 진동 특성 및 정지 상태 진동 특성을 포함하고,
상기 항체 운동 분류부는,
상기 제1 물리량 정보에 기초하여 산출되는 물리량의 진폭 변화를 검출하고, 상기 물리량의 진폭 변화와 상기 항체의 특성을 이용하여 상기 항체의 운동 상태를 정지 상태 또는 비정지 상태로 분류하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
8. The method of claim 7,
The characteristics of the antibody are:
Comprising a moving state vibration characteristic and a stationary state vibration characteristic of the antibody,
The antibody movement classification unit,
Detecting a change in the amplitude of a physical quantity calculated based on the first physical quantity information, and classifying the motion state of the antibody into a stationary state or a non-stationary state using the amplitude change of the physical quantity and characteristics of the antibody Error estimation device.
제1항에 있어서,
상기 항체 운동 분류부는,
입력받은 상기 물리량 정보에 포함된 물리량의 이동 평균, 이동 분산 및 이동 표준편차 중 적어도 하나의 지표(Index)를 계산하고, 상기 지표와 미리 설정된 적어도 하나의 기준 지표(Reference Index)를 비교하여 상기 항체의 운동 상태를 분류하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
According to claim 1,
The antibody movement classification unit,
At least one index of a moving average, a moving variance, and a moving standard deviation of the physical quantity included in the received physical quantity information is calculated, and the index is compared with at least one preset reference index to compare the antibody Error estimation apparatus, characterized in that for classifying the motion state.
제9항에 있어서,
상기 항체 운동 분류부는,
상기 제1 물리량 정보에 포함된 상기 항체의 가속도 및 각속도 각각의 상기 이동 표준편차를 계산하고,
상기 가속도의 제1 이동 표준편차와 제1 기준 지표를 비교하고, 상기 각속도의 제2 이동 표준편차와 제2 기준 지표를 비교하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
10. The method of claim 9,
The antibody movement classification unit,
Calculate the movement standard deviation of each of the acceleration and angular velocity of the antibody included in the first physical quantity information,
and comparing a first standard deviation of movement of the acceleration with a first reference index, and comparing a second standard deviation of movement of the angular velocity with a second reference index.
제9항에 있어서,
상기 항체 운동 분류부는,
상기 제1 물리량 정보에 포함된 상기 항체의 롤 축에 대한 각속도의 크기의 이동 평균을 계산하고,
상기 롤 축에 대한 상기 각속도의 크기의 이동 평균과 제4 기준 지표를 비교하고,
상기 이동 평균이 상기 제4 기준 지표 이상인 경우, 상기 항체의 운동 상태를 롤 회전 상태로 분류하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
10. The method of claim 9,
The antibody movement classification unit,
Calculate the moving average of the magnitude of the angular velocity with respect to the roll axis of the antibody included in the first physical quantity information,
Comparing the moving average of the magnitude of the angular velocity with respect to the roll axis and a fourth reference index,
When the moving average is equal to or greater than the fourth reference index, the error estimating device, characterized in that the movement state of the antibody is classified as a roll rotation state.
제9항에 있어서,
상기 항체 운동 분류부는,
상기 제1 물리량 정보에 포함된 상기 항체의 피치 축에 대한 각속도 크기의 이동 평균을 계산하고,
상기 피치 축에 대한 상기 각속도 크기의 이동 평균과 제5기준 지표를 비교하고,
상기 이동 평균이 상기 제5 기준 지표 이상인 경우, 상기 항체의 운동 상태를 피치 회전 상태로 분류하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
10. The method of claim 9,
The antibody movement classification unit,
Calculate the moving average of the magnitude of the angular velocity with respect to the pitch axis of the antibody included in the first physical quantity information,
comparing the moving average of the magnitude of the angular velocity with respect to the pitch axis and a fifth reference index,
When the moving average is equal to or greater than the fifth reference index, the error estimating device, characterized in that the motion state of the antibody is classified as a pitch rotation state.
제1항에 있어서,
상기 의사 측정치 산출부는,
상기 항체의 운동 상태가 정지 상태로 분류되면, 상수 값인 위치 의사 측정치와 상수 값인 자세 의사 측정치, 0 값인 이동 속도 의사 측정치, 중력가속도 값인 가속도 의사 측정치, 지구자전 각속도 값인 각속도 의사 측정치를 산출하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
According to claim 1,
The pseudo-measured value calculation unit,
When the motion state of the antibody is classified as a stationary state, a constant value of the position pseudo-measured value, a constant value of the posture pseudo-measured value, a movement speed pseudo-measured value of 0 value, a pseudo-acceleration pseudo-measured value that is a value of gravity acceleration, and an angular velocity pseudo-measured value that is a value of the Earth's rotation angular velocity are calculated An error estimation device with
제1항에 있어서,
상기 의사 측정치 산출부는,
상기 항체의 운동 상태가 직진 상태로 분류되면, 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 상기 항체의 피치 축에 대하여 0 값인 제1 이동 속도 의사 측정치와, 상기 항체의 요 축에 대하여 0 값인 제2 이동 속도 의사 측정치와, 상기 요 축에 대하여 상수 값인 자세 의사 측정치 및 상기 요 축에 대하여 0 값인 각속도 의사 측정치를 산출하는 것을 특징으로 하는 오차 추정 장치.
According to claim 1,
The pseudo-measured value calculation unit,
When the motion state of the antibody is classified as a straight-line state, a first pseudo-measurement value of movement speed having a value of 0 with respect to the pitch axis of the antibody among three coordinate axes orthogonal to each other, and a pseudo-second movement speed pseudo-measurement having a value of 0 with respect to the yaw axis of the antibody An error estimating apparatus comprising calculating a measured value, a posture pseudo-measured value having a constant value with respect to the yaw axis, and an angular velocity pseudo-measured value having a zero value with respect to the yaw axis.
삭제delete 항법 시스템에서의 오차 추정 방법에 있어서,
제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보 중 적어도 하나를 입력받고, 입력받은 물리량 정보에 기초하여 항체(Vehicle)의 운동 상태를 미리 설정된 하나 이상의 운동 종류로 분류하는 항체 운동 분류 단계;
상기 항체의 운동 상태가 분류되면, 상기 운동 종류에 따라 적어도 하나의 의사 측정치(Pseudo Measurement)를 산출하는 의사 측정치 산출 단계; 및
상기 의사 측정치를 미리 설정된 추정 필터에 반영하여 상기 항법 시스템의 항법 오차를 추정하는 오차 추정 단계를 포함하며,
상기 항체 운동 분류 단계에서는, 상기 항체의 롤 축에 대한 회전운동이 확인되는 경우, 상기 항체의 운동 상태를 롤 회전 상태로 분류하고, 상기 항체의 피치 축에 대한 회전운동이 확인되는 경우, 상기 항체의 운동 상태를 피치 회전 상태로 분류하고, 상기 항체의 요 축에 대한 회전운동이 확인되는 경우, 상기 항체의 운동 상태를 요 회전 상태로 분류하며,
상기 의사 측정치 산출 단계에서는, 상기 항체의 운동 상태가 롤 비회전 상태로 분류되면, 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 상기 항체의 롤 축에 대하여 상수 값인 제1 자세 의사 측정치 및 상기 롤 축에 대하여 0 값인 제1 각속도 의사 측정치를 산출하고,
상기 항체의 운동 상태가 피치 비회전 상태로 분류되면, 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 상기 항체의 피치 축에 대하여 상수 값인 제2 자세 의사 측정치 및 상기 피치 축에 대하여 0 값인 제2 각속도 의사 측정치를 산출하고,
상기 항법 오차 추정단계에서는 0의 값인 상기 제1 각속도 의사 측정치 및 상기 제2 각속도 의사 측정치 중 하나 이상을 상기 추정 필터에 반영하여 상기 항법 시스템의 항법 오차를 추정하는 오차 추정 방법.
A method for estimating an error in a navigation system, the method comprising:
an antibody motion classification step of receiving at least one of the first physical quantity information and the second physical quantity information, and classifying the motion state of the antibody into one or more preset motion types based on the received physical quantity information;
a pseudo measurement value calculating step of calculating at least one pseudo measurement according to the type of exercise when the exercise state of the antibody is classified; and
and an error estimation step of estimating a navigation error of the navigation system by reflecting the pseudo-measurement value in a preset estimation filter,
In the antibody motion classification step, when the rotational motion of the antibody with respect to the roll axis is confirmed, the motion state of the antibody is classified as a roll rotational state, and when the rotational motion of the antibody about the pitch axis is confirmed, the antibody Classify the motion state of the yaw rotation state as a pitch rotation state, and when the rotational motion about the yaw axis of the antibody is confirmed, the motion state of the antibody is classified as a yaw rotation state,
In the pseudo-measured value calculation step, when the motion state of the antibody is classified as a roll non-rotation state, a first posture pseudo-measurement value that is a constant value with respect to the roll axis of the antibody among three coordinate axes orthogonal to each other and a value of 0 with respect to the roll axis compute a first angular velocity pseudo-measurement;
When the motion state of the antibody is classified as a pitch non-rotation state, a second pseudo-positional pseudo-measurement value that is a constant value with respect to the pitch axis of the antibody among three coordinate axes orthogonal to each other and a second pseudo-angular velocity pseudo-measurement value with a zero value with respect to the pitch axis are calculated and,
In the estimating of the navigation error, at least one of the first pseudo-measured angular velocity and the second pseudo-measured value, which is a value of 0, is reflected in the estimation filter to estimate the navigation error of the navigation system.
서로 직교하는 3개의 좌표축 각각에 대하여 가속도 및 각속도를 측정하여 제1 물리량 정보를 출력하는 관성 측정 장치와, 상기 제1 물리량 정보에 기초하여 항체의 위치, 이동 속도 및 자세를 계산하여 제2 물리량 정보를 출력하는 연산 장치를 포함하는 관성 항법 장치; 및
상기 관성 항법 장치의 항법 오차를 추정하는 오차 추정 장치를 포함하되,
상기 오차 추정 장치는,
제1 물리량 정보 및 제2 물리량 정보 중 적어도 하나를 입력받고,
입력받은 물리량 정보에 기초하여 항체(Vehicle)의 운동 상태를 미리 설정된 하나 이상의 운동 종류로 분류하고,
상기 항체의 운동 상태가 분류되면, 상기 운동 종류에 따라 적어도 하나의 의사 측정치(Pseudo Measurement)를 산출하고,
상기 의사 측정치를 미리 설정된 추정 필터에 반영하여 상기 항법 오차를 추정하며,
상기 오차 추정장치는 상기 항체의 롤 축에 대한 회전운동이 확인되는 경우, 상기 항체의 운동 상태를 롤 회전 상태로 분류하고, 상기 항체의 피치 축에 대한 회전운동이 확인되는 경우, 상기 항체의 운동 상태를 피치 회전 상태로 분류하고, 상기 항체의 요 축에 대한 회전운동이 확인되는 경우, 상기 항체의 운동 상태를 요 회전 상태로 분류하며,
상기 항체의 운동 상태가 롤 비회전 상태로 분류되면, 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 상기 항체의 롤 축에 대하여 상수 값인 제1 자세 의사 측정치 및 상기 롤 축에 대하여 0 값인 제1 각속도 의사 측정치를 산출하고, 상기 항체의 운동 상태가 피치 비회전 상태로 분류되면, 서로 직교하는 3개의 좌표축 중 상기 항체의 피치 축에 대하여 상수 값인 제2 자세 의사 측정치 및 상기 피치 축에 대하여 0 값인 제2 각속도 의사 측정치를 산출하며,
0의 값인 상기 제1 각속도 의사 측정치 및 상기 제2 각속도 의사 측정치 중 하나 이상을 상기 추정 필터에 반영하여 상기 항법 오차를 추정하는 것을 특징으로 하는 항법 시스템.
An inertial measurement device for outputting first physical quantity information by measuring acceleration and angular velocity with respect to each of the three coordinate axes orthogonal to each other, and second physical quantity information by calculating the position, movement speed, and posture of the antibody based on the first physical quantity information an inertial navigation device including an arithmetic unit that outputs and
An error estimating device for estimating a navigation error of the inertial navigation device,
The error estimation device is
receiving at least one of the first physical quantity information and the second physical quantity information;
Classifying the motion state of the antibody (Vehicle) into one or more preset motion types based on the received physical quantity information,
When the exercise state of the antibody is classified, calculating at least one pseudo measurement according to the type of exercise,
estimating the navigation error by reflecting the pseudo-measurement value in a preset estimation filter,
The error estimating device classifies the motion state of the antibody into a roll rotation state when the rotational motion of the antibody with respect to the roll axis is confirmed, and when the rotational motion of the antibody about the pitch axis is confirmed, the motion of the antibody Classify the state as a pitch rotation state, and when rotational motion about the yaw axis of the antibody is confirmed, classify the motion state of the antibody as a yaw rotation state,
If the motion state of the antibody is classified as a roll non-rotation state, a first pseudo-position pseudo-measurement value that is a constant value with respect to the roll axis of the antibody among three coordinate axes orthogonal to each other and a first angular velocity pseudo-measurement value that is a 0 value with respect to the roll axis are calculated And, when the motion state of the antibody is classified as a pitch non-rotation state, a second pseudo-positional pseudo-measurement value that is a constant value with respect to the pitch axis of the antibody among three coordinate axes orthogonal to each other, and a second angular velocity pseudo-measurement value that is a zero value with respect to the pitch axis to calculate,
and estimating the navigation error by reflecting at least one of the first angular velocity pseudo-measurement value and the second angular velocity pseudo-measurement value, which is a value of 0, in the estimation filter.
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