KR102387974B1 - 디지털 트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 격자형 주소체계가 적용된 지도정보를 기반으로 디지털 트윈을 구축하고 이를 통해 자율주행 서비스를 제공하는 자율주행 플랫폼에 관한 것이다. 본 명세서의 일실시예에 따른 자율주행 플랫폼은 디지털 지도 정보를 3차원으로 모델링하고 도로, 건물 및 랜드마크를 포함한 현실세계 환경을 가상공간에 동일하게 구현하여 디지털트윈(Digital Twin) 형성하여 3차원 지도 데이터를 생성하고 관리하는 디지털트윈 통합관제 시스템; 네트웍으로 연결된 모바일 장치에서 수집된 공간정보 데이터를 수신하고, 디지털트윈 통합관제 시스템으로부터 3차원 지도 데이터를 수신하여 공간정보 데이터와 연계하여 맵데이터를 생성하되, 맵데이터는 소정 규격의 격자(Grid) 형태로 구분되며 각각의 격자에 대해서 고유 좌표값이 포함된 주소정보 및 공간정보를 부여하고 체계적으로 관리하는 중앙관제 시스템; 및 중앙관제 시스템으로부터 맵데이터를 수신하여 현재 위치를 인식하고, 사용자가 설정한 목적지까지 이동경로를 설정하여 자율주행하되, 맵데이터의 고유 좌표값을 기반으로 현재 위치를 파악하고 목적지까지 자율주행 경로를 탐색하여 자율주행시 경로이탈 여부를 판단하며, 소정 이동 간격에 따라서 중앙관제 시스템으로부터 소정 범위의 맵데이터를 주기적으로 다운로드 받아서 현재 위치정보와 동기화시키며 자율주행을 위한 모니터링 및 경로 관리하는 모빌리티를 포함한다.

Description

디지털 트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼{AUTONOMOUS DRIVING PLATFORM BASED ON GRID-ADDRESS SYSTEM ON THE BASIS OF DIGITAL TWIN}

본 발명은 격자형 주소체계가 적용된 지도정보를 기반으로 디지털 트윈(Digital Twin)을 구축하고 맵 데이터의 좌표값을 자율주행 이동체와 실시간으로 연동하여 안전성과 신뢰성이 향상되고, 시스템 구축비용을 현저히 감소하며, 지하나 지상 상층부까지 보다 정확하고 효율적 자율주행 서비스를 제공할 수 있는 자율주행 플랫폼에 관한 것이다.

인구의 고령화가 급속히 진행됨에 따라서 일상생활에서 이동에 불편을 느끼는 교통약자가 점차 증가하고 있다. 교통약자법에 따르면, 보행 환경에 불편함을 느끼는 교통약자는 장애인뿐만 아니라 고령자, 임산부, 영유아를 동반한 사람, 어린이 등 다양한 계층에 존재하고 있다. 교통약자가 지역 내 외출시 주로 사용하는 교통수단은 버스, 도보, 지하철 순서로 주로 대중교통으로 이동을 하고 있는 실정이며, 교통약자의 이동편의 개선을 위해 저상형 버스의 보급과 보도의 단차를 제거하는 등의 물리적 환경 개선이 진행되고 있으나, 인프라 개선에 많은 시간과 비용이 요구되고 있고, 교통약자의 이동 동선에 대한 고려없이 개별적으로 설치되고 있어서 기본적인 보행환경 개선에는 많은 어려움과 한계가 있다.

한편, 자율주행 기술이 개발됨에 따라서, 스마트 휠체어 등의 대중교통과 연계된 개인형 모빌리티 수단이 일부 도입되고 있어 교통약자의 안전 보장과 보행 편의성 측면의 개선이 가능할 것으로 보이나, 주로 센서 및 하드웨어 기반으로 구동되는 방식이기 때문에 가격이 매우 고가이고 유지비용이 많이 요구되어 보급화가 어려운 실정이다.

이와 같은 점을 개선하기 위하여, 현실세계에 존재하는 사물, 시스템, 환경 등을 가상공간에 동일하게 구현하는 디지털 트윈(Digital Twin) 기술이 소개된 바 있으며, 이를 통해서 자율주행을 포함한 각종 모니터링, 운영, 최적화 등의 다양한 분야에서 활용하고자 하는 움직임이 있다.

그러나, 종래 자율주행 시스템, 특히 디지털 트윈 기반의 자율주행 시스템의 경우 현재 위치 파악을 위해 GPS 기반의 경로분석을 통해 지하와 같이 GPS 전파 수신이 어려운 장소에서 현재의 정확한 위치 파악이 이루어지지 않음에 따라 정확성과 신뢰성 및 안전성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 종래 자율주행 시스템, 특히 클라우드 포인트 기반의 경우 점과 점 사이를 분석하기 위해 고가의 센싱장비를 도입해야 함에 따라 제조비용과 유지비용이 증가되고, 복잡한 장비구성에 따라 소형화 및 컴팩트화를 도모하지 못함에 따라 모빌리티나 드론과 같은 소형장비의 자율주행을 도모할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 격자형 주소체계가 적용된 지도정보를 기반으로 디지털 트윈을 구축하고 맵 데이터의 좌표값을 자율주행 이동체와 실시간으로 연동시켜 저가의 센싱장비를 사용하여 자율주행 플랫폼의 제조비용을 절감하고, 전체적인 장비의 소형화를 도모하며, 정확성과 신뢰성 및 안전성이 극대화된 자율주행 플랫폼의 개발이 시급한 실정이다.

대한민국 특허등록공보 제10-1989982호

본 발명은 격자가 적용된 공간정보 데이터를 기반으로 3차원 환경의 디지털 트윈을 구축하여 자율주행 등에 활용할 수 있는 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 격자형 주소체계가 적용된 지도정보를 기반으로 디지털 트윈(Digital Twin)을 구축하고 맵 데이터의 좌표값을 자율주행 이동체와 실시간으로 연동되는 자율주행 플랫폼을 다양한 장비에 적용하여 자율주행의 확장성과 편의성을 도모하는 것을 목적으로 한다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서의 일실시예에 따른 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼은 디지털 지도 정보를 3차원으로 모델링하고 도로, 건물 및 랜드마크를 포함한 현실세계 환경을 가상공간에 동일하게 구현하여 디지털트윈(Digital Twin) 형성하여 3차원 지도 데이터를 생성하고 관리하는 디지털트윈 통합관제 시스템; 네트웍으로 연결된 모바일 장치에서 수집된 공간정보 데이터를 수신하고, 상기 디지털트윈 통합관제 시스템으로부터 상기 3차원 지도 데이터를 수신하여 상기 공간정보 데이터와 연계하여 맵데이터를 생성하되, 상기 맵데이터는 소정 규격의 격자(Grid) 형태로 구분되며 각각의 격자에 대해서 고유 좌표값이 포함된 주소정보 및 공간정보를 부여하고 체계적으로 관리하는 중앙관제 시스템; 및 GPS 센서, 무선이동통신모듈, 카메라, LIDAR 센서 및 사용자가 탑승하여 자율주행이 가능한 이동수단을 구비하며, 상기 중앙관제 시스템으로부터 상기 맵데이터를 수신하여 현재 위치를 인식하고, 사용자가 설정한 목적지까지 이동경로를 설정하여 자율주행하되, 상기 맵데이터의 고유 좌표값을 기반으로 현재 위치를 파악하고 목적지까지 자율주행 경로를 탐색하여 자율주행시 경로이탈 여부를 판단하며, 소정 이동 간격에 따라서 상기 중앙관제 시스템으로부터 소정 범위의 맵데이터를 주기적으로 다운로드 받아서 현재 위치정보와 동기화시키며 자율주행을 위한 모니터링 및 경로 관리하는 모빌리티를 포함한다.

바람직하게는, 본 발명에 의한 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼의 상기 맵데이터에 포함된 공간정보는 상기 격자 각각의 고유 좌표의 GPS 정보, 장애물의 위치와 크기 정보, 도로의 위치 정보, 점자 보도블록의 위치와 크기 정보, 지하철 또는 버스정류장의 위치와 크기 정보, 및 랜드마크 정보 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명에 의한 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼의 상기 맵데이터는 2차원 지도를 기준으로 가로 및 세로 각각 소정 규격의 다수의 격자 형태로 구분되며, 상기 2차원 지도상의 x축과 y축을 기준으로 각각의 격자별로 고유한 주소정보를 생성하여 부여하며, 상기 격자형 주소정보를 기준으로 지도상의 상기 랜드마크 위치정보를 상기 공간정보에 부여하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명에 의한 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼의 상기 모빌리티는 상기 GPS 센서로부터 수신된 좌표정보를 상기 격자의 공간정보와 매칭시킴으로써 현재 위치 정보를 탐색하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명에 의한 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼의 상기 모빌리티는 단위 좌표에 랜드마크가 밀집되어 있는 구간 또는 3차원 이미지 랜더링으로 표현이 어려운 구간에서는 상기 이동통신모듈을 이용하여 무선통신 기반으로 현재 위치 정보를 탐색하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 본 발명에 의한 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼의 상기 모빌리티는 100미터 주행 간격에 따라서 반경 200미터 구간의 맵데이터를 상기 중앙 관제 시스템으로부터 다운로드 받는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서의 일실시예에 따른 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 제어 방법은, 사용자가 설정한 출발지 및 목적지 정보를 수신하는 단계; 사용자가 설정한 출발지에서 대기하여 사용자 탑승을 인식하는 단계; 중앙관제 시스템으로부터 맵데이터를 수신하여 현재위치를 인식하고 상기 목적지 설정 정보를 참고하여 이동경로를 설정하는 단계; 상기 목적지까지 주행경로가 설정되면 자율주행을 시작하는 단계; GPS 센서로부터 획득된 좌표정보를 상기 맵데이터에 포함된 주소정보와 매칭시킴으로써 현재 위치정보를 동기화시키는 단계; 상기 설정된 주행경로 상의 소정 이동 간격에 따라서 상기 중앙관제 시스템으로부터 소정 규격의 맵데이터를 다운로드 받는 단계; 상기 다운로드 받은 맵데이터에 포함된 주소정보를 기반으로 변경된 현재 위치 정보를 동기화시키는 단계; 목적지에 도착하여 상기 자율주행을 종료하는 단계를 포함하며, 상기 맵데이터는 소정 규격의 격자형태로 구분되어 각각의 격자에 대해서 고유좌표 값이 포함된 주소정보 및 공간정보가 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼의 일실시예에 따르면, 3차원 공간정보 기반의 디지털트윈을 형성하고 격자형 그리드 주소체계를 맵데이터에 부여함으로써 값싼 센서를 사용하면서도 보다 신속하고 정확하게 위치 자율주행 위치 인식이 가능함에 따라 정확성과 신뢰성 및 안전성이 향상되고, 제조비용과 제조시간이 감소하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼은 격자형 주소체계가 적용된 지도정보를 기반으로 디지털 트윈을 구축하고 맵 데이터의 좌표값을 자율주행 이동체와 실시간으로 연동함에 따라 플랫폼의 소형화 및 컴팩트화를 도모하여 다양한 산업에 활용할 수 있고, 사용자의 만족도를 극대화할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 의한 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼은 디지털트윈 기반 그리드 주소 체계를 이용한 자율주행 플랫폼을 휠체어, 방법로봇, 드론 등과 같은 모빌리티에 적용함으로써 교통약자의 보행편의가 개선될 수 있는 효과가 있다.

게다가, 본 발명에 의한 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼은 격자형 주소체계가 적용된 지도정보를 기반으로 디지털 트윈을 구축하고 맵 데이터의 좌표값을 자율주행 이동체와 실시간으로 연동함에 따라 기존과 달리 지하뿐만 아니라, 지상의 일정한 위치만을 표시하는 것과 달리 지상 몇 미터가 되어도 해당 격자를 통한 주소체계를 통한 세분화에 의해 정확한 주소찾기가 가능함에 따라 자율주행과 이송의 정확성과 신뢰성을 극대화하고, 안전성과 신뢰성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 2차원 기반의 전자지도를 3차원 공간 정보가 포함된 3D 지도로 모델링한 것을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 격자형태의 맵데이터를 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 자율주행 경로를 탐색하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 맵데이터 연동 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 제어 방법을 순차적으로 설명하기 위한 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

앞서 설명한 바와 같이, 기존의 자율주행 방식은 다수의 LiDAR(Light Detection And Ranging) 및 센서 등 고가, 고성능의 하드웨어를 통해 맵데이터 및 경로를 생성하거나, QR코드 등 경로상 설치된 인식표를 모빌리티가 인식하는 방식을 사용하기 때문에 하드웨어의 과도한 사용으로 가격이 상승할 수 밖에 없어서 기술의 실질적인 혜택을 위한 보급에 어려움이 있다.

그러나, 본 명세서의 실시예에 따른 자율주행 방식은 격자 방식의 3차원 공간정보를 제공할 수 있는 디지털트윈 시스템을 구축하고 맵데이터의 고유 좌표값을 자율주행 모빌리티와 무선통신을 통해 공유하여 실시간으로 연동 및 보정함으로써, 주소 데이터 기반의 보급형 모빌리티 자율주행 플랫폼과 솔루션을 제공한다. 이에 따라 자율주행 플랫폼의 제조비용과 제조시간을 현격히 감소하여 자율주행의 보급화를 선도하고 소비자의 만족도를 극대화하며, 기존과 달리 지하와 지상의 고층까지도 격자 방식의 공간정보를 통해 정확하고 신속하게 찾아서 자율주행이 가능함에 따라 정확성과 신뢰성이 향상되고, 안전성이 극대화될 수 있다.

이하에서는 관련된 도면을 참조하여 본 명세서의 자율주행 플랫폼과 솔루션 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 명세서의 일실시예에 따른 자율주행 플랫폼은 사용자 단말(10), 스마트 휠체어, 드론 등과 같은 이동수단인 모빌리티(20), 중앙관제 시스템(100) 및 디지털트윈 관제 시스템(200)을 포함한다.

자율주행 플랫폼의 중앙관제 시스템(100)은 격자화된 맵데이터를 통해서 디지털 주소체계가 적용된 자율주행 모빌리티 운영 시스템을 구축하여 운영 및 관리한다.

사용자는 사용자 단말(10)의 어플리케이션을 이용하여 중앙관제 시스템(100)을 통해서 모빌리티(20)를 예약할 수 있으며, 스마트 휠체어와 같은 자율주행 이동수단인 모빌리티(20)는 대중교통 연계점에서 미리 대기하여 사용자를 태우고 최종 목적지까지 이동하는 자율주행 서비스를 제공할 수 있다. 이하, 각 구성요소를 보다 상세히 설명한다.

사용자 단말(10)은 자율주행 서비스를 이용하기 위한 사용자 등록 및 모빌리티(20) 예약을 중앙관제 시스템(100)으로 전송하며, 대표적으로 웹/앱 및 네트웍을 이용할 수 있는 모바일 기기라면 무엇이든 포함될 수 있다. 사용자는 사용자 단말(10)을 통해서 대중교통 연계점을 설정하고, 연계점 도착시간을 추정할 수 있다. 사용자는 본 서비스를 위한 어플리케이션 프로그램을 통해서 사용자 정보를 입력하고, 목적지 정보를 입력함으로써 스마트 휠체어 등의 모빌리티(20)를 예약할 수 있다. 예컨대, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말기 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함하거나, 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 스마트 폰, 모바일 전화기, PDA, 태블릿 PC, 혹은 플랫폼 서버와 통신하도록 동작 가능한 임의의 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고 사용자 단말은 다양한 머신들 상에서 실행되고, 다수의 메모리 내에 저장된 명령어들을 해석하여 실행하는 프로세싱 로직을 포함하고, 외부 입력/출력 디바이스상에 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 위한 그래픽 정보를 디스플레이하는 프로세스들과 같이 다양한 기타 요소들을 포함할 수 있다. 아울러 사용자 단말(10)은 입력 장치(예를 들면 마우스, 키보드, 터치 감지 표면 등) 및 출력 장치(예를 들면 모니터, 스크린 등)에 접속될 수 있다.

즉, 이러한 사용자 단말(10)은 자율주행 서비스를 이용하기 위한 사용자 등록 및 모빌리티(20) 예약을 수행하기 위한 프로그램이나 어플리케이션이 설치된 휴대용 단말인 스마트 폰, 디지털방송용 단말, 휴대폰, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC(tablet PC), 웨어러블 디바이스(wearable device) 및 스마트 글라스(smart glass) 등을 포함할 수 있다.

또한, 사용자 단말(10)은, 고정형 단말인 데스크 탑 PC, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 울트라북(ultrabook)과 같은 퍼스널 컴퓨터 등과 같이 유/무선 통신을 기반으로 타이어 재고 공유경제 플랫폼을 제공하는 서비스를 제공하기 위한 프로그램이 설치된 장치로 형성될 수 있다.

모빌리티(20)는 대중교통과 연계된 개인형 모빌리티 수단으로서, 교통약자 뿐만 아니라 일반인들도 이용할 수 있으며, 전동휠, 전동휠체어, 전동유모차, 전동바이크, 전동카트, 방법로봇, 배달 드로이드 등 다양한 이동수단이 해당될 수 있다.

도 1에서는 대표적으로 스마트 휠체어를 예시적으로 도시하였으나, 본 발명에서는 이에 한정되지 않고, GPS 센서, 무선이동통신모듈, 카메라, LIDAR(Light Detection And Ranging) 센서 및 사용자가 탑승하여 자율주행이 가능한 이동수단을 구비하고 있다면 모두 모빌리티(20)에 포함될 수 있다.

디지털트윈 통합관제 시스템(200)은 디지털 지도 정보를 3차원으로 모델링하고 도로, 건물 및 랜드마크를 포함한 현실세계 환경을 가상공간에 동일하게 구현하여 디지털트윈(Digital Twin) 형성하며, 이를 통해 3차원 지도 데이터를 생성하고 관리한다.

상기 디지털트윈 통합관제 시스템(200)은 네트워크를 통해서 접속가능한 독립된 시스템이거나 또는 중앙관제 시스템(100) 내의 데이터베이스 형태로 구성될 수도 있다. 이러한 네트워크의 일 예에는 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.

중앙관제 시스템(100)은 네트웍으로 연결된 모바일 장치에서 수집된 공간정보 데이터를 수신하고, 상기 디지털트윈 통합관제 시스템(200)으로부터 3차원 지도 데이터를 수신하여 공간정보 데이터와 연계하여 맵데이터를 생성한다. 맵데이터는 소정 규격의 격자(Grid) 형태로 상세 영역이 분할되어 구분되며, 각각의 격자에 대해서 고유 좌표값이 포함된 주소정보 및 공간정보가 부여될 수 있다.

모빌리티(20)는 중앙관제 시스템(100)으로부터 맵데이터를 수신하여 현재 위치를 인식하고, 사용자가 설정한 목적지까지 이동경로를 설정하여 자율주행한다. 이때, 맵데이터의 고유 좌표값을 기반으로 모빌리티(20)의 현재 위치를 파악하고 목적지까지 자율주행 경로를 탐색하여 자율주행시 경로이탈 여부를 판단할 수 있다.

본 명세서의 일실시예에 따르면 맵데이터는, 대략 100미터 정도의 이동 간격에 따라서 중앙관제 시스템(100)으로부터 반경 200미터 이내 범위의 맵데이터를 주기적으로 다운로드 받도록 하므로써 대략 수백 메가바이트 수준의 데이터 저장용량만을 요구하도록 할 수 있으며, 이를 통해서 중앙관제 시스템의 서버(100) 및 모빌리티(20)의 영상분석을 위한 데이터 처리량도 감소될 수 있어서 전반적인 운영비용을 절감할 수 있다.

도 2는 2차원 기반의 전자지도를 3차원 공간 정보가 포함된 3D 지도로 모델링한 것을 예시적으로 나타낸 도면이며, 도시된 바와 같이, 2차원 위성지도 및 지적도 등을 3차원 모델링을 적용하여 3차원 지도로 생성할 수 있다. 이와 같은 3차원 지도 모델링은 범용의 기술을 적용하여 생성할 수 있는 바, 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 격자형태의 맵데이터를 설명하기 위한 참고도이다. 앞서 도 2와 같은 3차원 지도 정보 상에서 출발점과 도착점이 포함된 영역을 추출하여, 해당 3차원 지도 영역의 2차원 지도 정보를 기준으로 대략 가로 및 세로가 2x2(m) 단위의 사각형 그리드 형태의 격자로 나눈 후, x축과 y축을 기준으로 생성되는 코드부호를 활용하여 개별 주소 데이터를 시각화할 수 있다.

이와 같이, 지도에 격자형 정보를 적용하여 정류장, 장애물 등의 랜드마크 위치 정보를 내장할 수 있으며, 내장된 지도 데이터를 통해서 모빌리티(20)와 장애물 간의 거리를 측정하여 측정 오차를 보정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 자율주행 경로를 탐색하는 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

좌측의 공간정보가 이미지로 포함된 2차원 지도를 기준으로 우측의 맵데이터(400)에는 가로 및 세로 각각 소정 규격의 다수의 격자(Grid, G10, G20) 형태로 구분한다. 각각의 격자에는 2차원 지도상의 x축과 y축을 기준으로 고유의 주소정보가 부여될 수 있다.

즉, 하나의 격자 내에는 주소(Address), ID, 좌표값(X,Y) 및 기타 정보가 고유 데이터로 부여될 수 있다. 도시된 바와 같이, 이동경로는 녹색으로 표시된 격자들(G20)로서 구분될 수 있으며, 맵데이터 내의 정류장, 장애물 등의 랜드마크는 붉은색으로 표시된 격자들(G10)로서 구분될 수 있다. 이와 같이, 격자형 주소정보를 기준으로 지도상의 상기 랜드마크 위치정보를 상기 공간정보에 부여한다.

한편, 맵데이터(400)에 포함된 공간정보는 상기 격자 각각의 고유 좌표의 GPS 정보, 장애물의 위치와 크기 정보, 도로의 위치 정보, 점자 보도블록의 위치와 크기 정보, 지하철 또는 버스정류장의 위치와 크기 정보, 및 랜드마크 정보 등을 포함할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 실시간 맵데이터 연동 방법을 설명하기 위한 참고도이다.

모빌리티(20)는 도 4와 같은 맵데이터를 수신하여 격자에 포함된 x,y축 고유 코드부호를 통해서 현재 위치를 파악하고, 이동경로에 해당되는 격자를 고유 코드부호를 통해서 탐색하여 자율주행을 시작한다.

이때, 모빌리티(20)는 중앙관제 시스템(100)과 무선통신을 통하여 격자형 맵데이터(400)를 다운로드하며, 데이터 처리량의 효율화를 위하여 모빌리티 주행시 지정된 포인트에서 일정 반경의 맵데이터를 다운로드한다.

도 5에 도시된 실시예는 모빌리티(20)의 이동 경로상에서 100m 간격으로 맵데이터 다운로드 포인트(D.P1, D.P2, D.P3)를 설정한 것이며, 각각의 포인트에서 다운로드 받는 맵데이터는 포인트(D.P1, D.P2, D.P3)를 기준으로 반경 200m 범위의 맵데이터(M1, M2, M3)가 순차적으로 다운로드된다.

따라서, 맵데이터는 M1 -> M2 -> M3 순서로 생성되며, M3 맵데이터가 생성된 후 M1 맵데이터는 삭제될 수 있다. 또한, 맵데이터에 저장된 랜드마크 등 Edge 정보를 인식하여 자율주행 시스템을 구현할 수 있으며, GPS, AOA, AOD 등 다양한 송수신 신호를 통해 측위 데이터를 보정할 수 있다. 이와 같이, 모빌리티(20)는 GPS를 통해서 이동 범위 내의 코드(x,y)값 기반 디지털 주소코드를 인식하며 중앙관제 시스템(100)과 위치정보 데이터를 동기화하고 경로 이탈 여부를 감지할 수 있다.

한편, 좁은 골목길이나 고층 건물 앞, 다중 교차로 등 단위 좌표에 랜드마크가 밀집되어 있는 구간에서는 보다 정밀한 위치 정보 탐색이 요구되기 때문에 5G 이동통신 등 LBS(Location Based Service) 기반으로 위치 추적 및 위치 보정을 수행하는 것이 바람직하다.

그리고, 운동장 등의 넓은 공터와 같은 지역은 3D 랜더링으로 표현이 어려우며, 이와 같은 3D 랜더링 취약 구간에서도 마찬가지로 5G 이동통신 등 LBS(Location Based Service) 기반으로 위치 추적 및 위치 보정을 수행하는 것이 바람직하다. 이에 따라 격자 위치의 정확성을 상호 보완하여 정확한 위치 추적과 보정을 수행하여 자율주행의 정확성과 안전성을 극대화하고, 적은 데이터와 저가의 센싱장비만으로 자율주행이 가능할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 디지털트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 제어 방법을 순차적으로 설명하기 위한 구성도이다.

사용자는 사용자 단말(10)의 어플리케이션 등을 통해서 중앙관제 시스템(100)으로 접속하여 사용자 등록, 출발지 및 목적지 설정, 모빌리티(20) 예약을 수행한다(S10).

중앙과제 시스템(100)은 사용자 단말(10)의 요청을 수신하여 사용자를 확인하고 모빌리티를 배정한다(S20).

배정된 모빌리티(20)는 사용자가 설정한 출발지에서 대기하여 사용자 탑승을 인식한다(S30).

이후, 사용자가 탑승하여 인증이 되면, 중앙관제 시스템(100)으로부터 맵데이터를 수신하여 현재위치를 인식하고 목적지 설정 정보를 참고하여 이동경로를 설정한다(S40).

S40단계를 통해서, 목적지까지 주행경로가 설정되면 자율주행을 시작한다(S50). 앞서 설명한 바와 같이, 모빌리티(20)는 도 4와 같은 맵데이터(400)를 수신하여 격자에 포함된 x,y축 고유 코드부호를 통해서 현재 위치를 파악하고, 이동경로에 해당되는 격자를 고유 코드부호를 통해서 탐색하여 자율주행을 시작한다. 이때, 모빌리티(20)는 중앙관제 시스템(100)과 무선통신을 통하여 격자형 맵데이터(400)를 다운로드하며, 데이터 처리량의 효율화를 위하여 모빌리티 주행시 지정된 포인트에서 일정 반경의 맵데이터를 다운로드할 수 있다.

즉, 이동 경로상의 지정된 포인트인 경로 1 내지 경로 n에서, 모빌리티는 GPS 센서로부터 획득된 좌표정보를 맵데이터(400)에 포함된 주소정보와 매칭시킴으로써 현재 위치정보를 동기화시키며, 설정된 주행경로 상의 포인트에서 중앙관제 시스템으로부터 맵데이터(맵데이터 1 내지 맵데이터 n)를 다운로드 받아서 위치정보를 주기적으로 탐색하여 경로 이탈 여부를 확인할 수 있다.

이와 같은 방법으로 모빌리티(20)는 출발지에서 목적지까지 자율주행을 수행하여 목적지에 도착하면 자율주행을 종료한다(S70).

이후, 자율주행 운행종료 및 운행정보를 중앙관제 시스템(100)으로 전송하고, 중앙관제 시스템(100)은 운행정보 등을 저장한 후 사용자 단말(10)로 운행정보 및 결과를 전송한다(S80).

이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 사용자 단말
20: 모빌리티
100: 중앙관제 시스템
200: 디지털트윈 통합 관제 시스템

Claims (7)

1. 디지털 지도 정보를 3차원으로 모델링하고 도로, 건물 및 랜드마크를 포함한 현실세계 환경을 가상공간에 동일하게 구현하여 디지털트윈(Digital Twin) 형성하여 3차원 지도 데이터를 생성하고 관리하는 디지털트윈 통합관제 시스템;
   네트웍으로 연결된 모바일 장치에서 수집된 공간정보 데이터를 수신하고, 상기 디지털트윈 통합관제 시스템으로부터 상기 3차원 지도 데이터를 수신하여 상기 공간정보 데이터와 연계하여 맵데이터를 생성하되, 상기 맵데이터는 2차원 지도를 기준으로 가로 및 세로 각각 소정 규격의 다수의 격자 형태로 구분되며, 각각의 격자별로 고유한 주소정보를 생성하여 부여하며, 상기 격자형 주소정보를 기준으로 지도상의 상기 랜드마크 위치정보를 상기 공간정보에 부여 고유하고 시각적으로 체계적으로 관리하는 중앙관제 시스템; 및
   GPS 센서, 무선이동통신모듈, 카메라, LIDAR 센서 및 사용자가 탑승하여 자율주행이 가능한 이동수단을 구비하며, 상기 중앙관제 시스템으로부터 상기 맵데이터를 수신하여 현재 위치를 인식하고, 사용자가 설정한 목적지까지 이동경로를 설정하여 자율주행하되, 상기 맵데이터의 고유 좌표값을 기반으로 현재 위치를 파악하고 목적지까지 자율주행 경로를 탐색하여 자율주행시 경로이탈 여부를 판단하며, 소정 이동 간격에 따라서 상기 중앙관제 시스템으로부터 소정 범위의 맵데이터를 주기적으로 다운로드 받아서 현재 위치정보와 동기화시키며 자율주행을 위한 모니터링 및 경로 관리하는 모빌리티;를 포함하고,
   상기 맵데이터에 포함된 공간정보는 상기 격자 각각의 고유 좌표의 GPS 정보, 장애물의 위치와 크기 정보, 도로의 위치 정보, 점자 보도블록의 위치와 크기 정보, 지하철 또는 버스정류장의 위치와 크기 정보를 기준으로 디지털트윈으로 형성된 3차원 지도 상에 저장되는 랜드마크 위치정보를 포함하고,
   상기 모빌리티는 상기 GPS 센서로부터 수신된 현재 좌표정보를 3차원 디지털트윈 지도 정보 상에서 출발점과 도착점이 포함된 영역을 추출하여 상기 격자의 공간정보와 매칭시킴으로써 현재 위치 정보를 탐색할때에 이동중인 상기 모빌리티와 상기 랜드마크 위치정보를 실시간으로 비교하여 상기 모빌리티와 상기 랜드마크와의 거리를 측정하여 오차를 보정함에 따라 현재 위치 정보를 1차적으로 탐색하고,
   상기 모빌리티는 단위 좌표에 랜드마크가 밀집되어 있는 구간 또는 3차원 이미지 랜더링으로 표현이 어려운 구간에서는 상기 이동통신모듈을 이용하여 무선통신 기반으로 현재 위치 정보를 2차적으로 보완 탐색하며,
   상기 모빌리티는 100미터 주행 간격에 따라서 반경 200미터 구간의 맵데이터를 상기 중앙 관제 시스템으로부터 다운로드 받는 것을 특징으로 하는 디지털 트윈 기반 그리드 주소체계를 통해 운영되는 자율주행 플랫폼.
   
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images