KR102622584B1 - Apparatus for correcting position of vehicle and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 위치 보정 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 차량의 위치 보정 장치는, GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신받는 GPS 수신부; RTK 시스템으로부터 RTK 정보를 수신받는 RTK 수신부; 차량의 차속을 감지하는 차속감지부; 및 GPS 수신부로부터 수신된 GPS 정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 산출하고, RTK 수신부로부터 수신된 RTK 정보를 기반으로 칼만필터의 공분산 행렬을 튜닝하여 차량의 위치와 자세를 보정하기 위한 목표 보정값을 산출한 후 차속에 따라 보정값을 조정하여 추정된 보정위치를 출력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses a vehicle position correction device and method. The vehicle position correction device of the present invention includes a GPS receiver that receives GPS information from GPS satellites; RTK receiving unit that receives RTK information from the RTK system; A vehicle speed detection unit that detects the vehicle speed; And calculate the current location of the vehicle based on the GPS information received from the GPS receiver, and tune the covariance matrix of the Kalman filter based on the RTK information received from the RTK receiver to determine a target correction value for correcting the position and attitude of the vehicle. It is characterized by including a control unit that calculates and then adjusts the correction value according to the vehicle speed and outputs the estimated correction position.

Description

차량의 위치 보정 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CORRECTING POSITION OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}Vehicle position correction device and method {APPARATUS FOR CORRECTING POSITION OF VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 위치 보정 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 위성항법 시스템을 탑재한 차량에서 GNSS((Global Navigation Satellite System) 측위 성능을 높이기 위해 실시간 이동측위 기술인 RTK(Real Time Kinematic)를 적용할 때 RTK의 상태 플래그에 따라 확장 칼만필터의 행렬 튜닝을 다르게 수행하고, 차량의 속도에 따라 보정 가중치를 다르게 설정하여 실시간으로 센티미터급의 측위 결과를 얻어 부드럽게 위치를 보정하는 차량의 위치 보정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a vehicle position correction device and method, and more specifically, to improve GNSS (Global Navigation Satellite System) positioning performance in vehicles equipped with a satellite navigation system, RTK (Real Time Kinematic), a real-time mobile positioning technology, is used. When applying, the matrix tuning of the extended Kalman filter is performed differently depending on the status flag of the RTK, and the correction weight is set differently depending on the vehicle's speed to obtain centimeter-level positioning results in real time and smoothly correct the position of the vehicle. It relates to devices and methods.

일반적으로, 모바일 기술의 발전과 더불어, 사용자가 현장감 있는 3D 지도에 대한 관심이 커지면서, 지상에서 근거리에 위치하는 지형, 지상, 건물 또는 기타 지상구조물(이하 '지상구조물')을 측량대상으로 하여 디지털카메라로 직접 촬영하거나 라이다(LIDAR; Laser Radar) 등으로 스캔하는 측량방식이 주목을 받고 있다. In general, with the development of mobile technology, as users' interest in realistic 3D maps grows, terrain, ground, buildings, or other ground structures located close to the ground (hereinafter referred to as 'ground structures') are surveyed using digital maps. Surveying methods that involve shooting directly with a camera or scanning with LIDAR (Laser Radar) are attracting attention.

하지만, 측량대상 측량에서 가장 중요한 측량요소 중 하나는 촬영 또는 스캔 지점에 대한 GPS좌표이다. 물론, 현장에서의 GPS좌표는 인공위성의 신호와 DGPS정보를 수신해서 현재지점의 GPS좌표를 확인하는 휴대형 GPS모듈에 의해 가능하다. However, one of the most important measurement elements in surveying a survey object is the GPS coordinates of the shooting or scanning point. Of course, GPS coordinates in the field are possible through a portable GPS module that receives signals from satellites and DGPS information and confirms the GPS coordinates of the current location.

그러나 지상에서 짧은 시간 이내에 비교적 넓은 구간을 측량해야 한다는 제한으로 인해, 측량대상의 측량은 측량이동국이 디지털카메라 또는 라이다를 이동차량에 설치해서 이동차량의 이동과 동시에 진행될 수밖에 없었다. 그런데 종래 휴대형 GPS모듈은 실시간 GPS좌표 측량에는 한계가 있으므로, 이동차량을 따라 측량대상을 연속해서 촬영 또는 스캔하는 상황에서는 GPS좌표가 측량되지 않는 구간이 발생하는 문제가 있었다. However, due to the limitation of having to survey a relatively large section within a short period of time on the ground, the survey of the survey object had to be carried out simultaneously with the movement of the mobile vehicle, with the mobile survey station installing a digital camera or LiDAR on the mobile vehicle. However, conventional portable GPS modules have limitations in measuring real-time GPS coordinates, so there is a problem that sections where GPS coordinates are not measured occur in situations where a survey object is continuously photographed or scanned along a moving vehicle.

이러한 문제를 해소하기 위해서 종래에는 RTK(Real-Time kinematic) 시스템을 GPS좌표 측정에 활용했다. To solve this problem, the RTK (Real-Time Kinematic) system was conventionally used to measure GPS coordinates.

이와 같이 위성항법 시스템의 경우 DR 측위 성능은 GNSS의 정확도에 영향을 받게 되는데 RTK 시스템을 적용함으로써 DR 측위정확도를 높일 수 있다.In this way, in the case of satellite navigation systems, DR positioning performance is affected by the accuracy of GNSS, and DR positioning accuracy can be increased by applying the RTK system.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1704773호(2017.02.02. 공고, 측량지점 실시간 오류 및 보정 측량을 위한 RTK 네트워크 연동형 측량기구)에 개시되어 있다. The background technology of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-1704773 (2017.02.02 notice, RTK network-linked surveying device for real-time error and correction surveying of survey points).

이렇게 위성항법 시스템에서 RTK를 적용하면 기존 GNSS 보다 성능이 좋아져 DR 위치가 어느 정도 보정되지만, RTK 출력특성을 파악하지 않고 단순히 RTK를 적용할 경우 단편적으로 DR 측위의 성능을 향상시킬 수 있지만 추가적인 측위 정확도 향상은 제한되는 문제점이 있다. When RTK is applied in a satellite navigation system, performance is improved over existing GNSS and the DR position is corrected to some extent. However, if RTK is simply applied without understanding RTK output characteristics, the performance of DR positioning can be improved piecemeal, but additional positioning accuracy is lost. There is a problem that improvement is limited.

특히, 멀티패스가 심한 도심구간을 주행할 경우에는 FIX 상태의 유지가 어려워 FLOAT 또는 GNSS Raw 상태로 변경되며, 기존 위성항법 시스템에서는 센티미터급으로 보정된 GNSS 정보 부재로 인해 DR 측위정확도가 크게 저하되는 문제점이 있었다.In particular, when driving in urban areas with severe multi-path, it is difficult to maintain the FIX state, so it is changed to FLOAT or GNSS Raw state, and in the existing satellite navigation system, DR positioning accuracy is greatly reduced due to the absence of GNSS information corrected at the centimeter level. There was a problem.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 위성항법 시스템을 탑재한 차량에서 GNSS 측위 성능을 높이기 위해 실시간 이동측위 기술인 RTK(Real Time Kinematic)를 적용할 때 RTK의 상태 플래그에 따라 확장 칼만필터의 행렬 튜닝을 다르게 수행하고, 차량의 속도에 따라 보정 가중치를 다르게 설정하여 실시간으로 센티미터급의 측위 결과를 얻어 부드럽게 위치를 보정하는 차량의 위치 보정 장치 및 그 방법를 제공하는 것이다. The present invention was created to improve the problems described above, and the purpose of the present invention according to one aspect is to apply RTK (Real Time Kinematic), a real-time mobile positioning technology, to increase GNSS positioning performance in vehicles equipped with a satellite navigation system. A vehicle position correction device that performs different matrix tuning of the extended Kalman filter depending on the status flag of the RTK and sets correction weights differently depending on the vehicle speed to obtain centimeter-level positioning results in real time and smoothly corrects the position. We provide that method.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 위치 보정 장치는, GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신받는 GPS 수신부; RTK 시스템으로부터 RTK 정보를 수신받는 RTK 수신부; 차량의 차속을 감지하는 차속감지부; 및 GPS 수신부로부터 수신된 GPS 정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 산출하고, RTK 수신부로부터 수신된 RTK 정보를 기반으로 칼만필터의 공분산 행렬을 튜닝하여 차량의 위치와 자세를 보정하기 위한 목표 보정값을 산출한 후 차속에 따라 보정값을 조정하여 추정된 보정위치를 출력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A vehicle position correction device according to one aspect of the present invention includes a GPS receiver that receives GPS information from a GPS satellite; RTK receiving unit that receives RTK information from the RTK system; A vehicle speed detection unit that detects the vehicle speed; And calculate the current location of the vehicle based on the GPS information received from the GPS receiver, and tune the covariance matrix of the Kalman filter based on the RTK information received from the RTK receiver to determine a target correction value for correcting the position and attitude of the vehicle. It is characterized by including a control unit that calculates and then adjusts the correction value according to the vehicle speed and outputs the estimated correction position.

본 발명에서 제어부는, GPS 정보를 기반으로 현재 위치를 산출하는 위치산출부; RTK 정보로부터 RTK 상태 플래그를 판별하는 RTK 정보 판별부; RTK 정보 판별부로부터 판별된 RTK 상태 플래그에 따라 칼만필터의 공분산 행렬을 튜닝하는 칼만필터 튜닝부; 칼만필터 튜닝부에서 튜닝된 공분산 행렬을 기반으로 확장 칼만필터를 적용하여 차량의 위치와 자세를 보정하기 위한 목표 보정값을 산출하는 위치자세 보정부; 현재 위치를 위치자세 보정부에서 산출된 목표 보정값에 따라 보정된 위치로 위치보정을 하기 위해 차속에 따른 보정 가중치를 설정하여 보정값을 조정하는 보정값 조정부; 및 보정값 조정부에서 설정된 보정 가중치에 따라 보정된 위치로 현재 위치를 추정하여 출력하는 보정위치 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the control unit includes a location calculation unit that calculates the current location based on GPS information; an RTK information determination unit that determines an RTK status flag from RTK information; A Kalman filter tuning unit that tunes the covariance matrix of the Kalman filter according to the RTK status flag determined from the RTK information determination unit; A position and attitude correction unit that calculates a target correction value for correcting the position and attitude of the vehicle by applying an extended Kalman filter based on the covariance matrix tuned in the Kalman filter tuning unit; a correction value adjustment unit that adjusts the correction value by setting a correction weight according to the vehicle speed in order to correct the current position to a position corrected according to the target correction value calculated by the position and attitude correction unit; and a correction position estimation unit that estimates the current position as a corrected position according to the correction weight set in the correction value adjustment unit and outputs it.

본 발명에서 RTK 상태 플래그는, Fix, Float, 및 GNSS RAW 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the RTK status flag is characterized as one of Fix, Float, and GNSS RAW.

본 발명에서 칼만필터 튜닝부는, RTK 상태 플래그가 Fix와 Float인 경우 공분산 행렬인 R행렬값을 설정하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the Kalman filter tuning unit is characterized by setting the R matrix value, which is the covariance matrix, when the RTK status flag is Fix and Float.

본 발명에서 보정값 조정부는, 차속이 설정차속 미만인 경우 보정 가중치를 설정하여 보정값을 조정하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the correction value adjustment unit is characterized by setting a correction weight to adjust the correction value when the vehicle speed is less than the set vehicle speed.

본 발명의 다른 측면에 따른 차량의 위치 보정 방법은, 제어부가 GPS 정보를 수신받아 GPS 정보를 기반으로 현재 위치를 산출하는 단계; 제어부가 RTK 정보를 수신받아 RTK 정보로부터 RTK 상태 플래그를 판별하는 단계; 제어부가 판별된 RTK 상태 플래그에 따라 칼만필터의 공분산 행렬을 튜닝하는 단계; 제어부가 튜닝된 공분산 행렬을 기반으로 확장 칼만필터를 적용하여 차량의 위치와 자세를 보정하기 위한 목표 보정값을 산출하는 단계; 제어부가 산출된 목표 보정값에 따라 보정된 위치로 위치보정을 하기 위한 보정값을 조정하기 위해 차속에 따른 보정 가중치를 설정하는 단계; 및 제어부가 설정된 보정 가중치에 따라 보정된 위치로 현재 위치를 추정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. A method for correcting the location of a vehicle according to another aspect of the present invention includes the steps of a control unit receiving GPS information and calculating the current location based on the GPS information; A control unit receiving RTK information and determining an RTK status flag from the RTK information; A control unit tuning the covariance matrix of the Kalman filter according to the determined RTK status flag; A control unit calculating a target correction value for correcting the position and attitude of the vehicle by applying an extended Kalman filter based on the tuned covariance matrix; Setting a correction weight according to the vehicle speed to adjust the correction value for position correction to the corrected position according to the target correction value calculated by the control unit; And a step of the control unit estimating the current location as a corrected location according to the set correction weight.

본 발명에서 RTK 상태 플래그는, Fix, Float, 및 GNSS RAW 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the RTK status flag is characterized as one of Fix, Float, and GNSS RAW.

본 발명에서 칼만필터의 공분산 행렬을 튜닝하는 단계는, 제어부가 RTK 상태 플래그를 판별하여 Fix와 Float인 경우 공분산 행렬인 R 행렬값을 설정하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the step of tuning the covariance matrix of the Kalman filter is characterized in that the control unit determines the RTK status flag and sets the R matrix value, which is the covariance matrix, when it is Fix and Float.

본 발명에서 차속에 따른 보정 가중치를 설정하는 단계는, 제어부가 차속을 입력받아 설정차속 미만인 경우 보정 가중치를 조정하여 설정하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the step of setting the correction weight according to the vehicle speed is characterized in that the control unit receives the vehicle speed and adjusts and sets the correction weight when it is less than the set vehicle speed.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 위치 보정 장치 및 그 방법은 위성항법 시스템을 탑재한 차량에서 GNSS 측위 성능을 높이기 위해 실시간 이동측위 기술인 RTK(Real Time Kinematic)를 적용할 때 RTK의 상태 플래그에 따라 확장 칼만필터의 행렬 튜닝을 다르게 수행하고, 차량의 속도에 따라 보정 가중치를 다르게 설정하여 실시간으로 센티미터급의 측위 결과를 얻어 부드럽게 위치를 보정할 수 있다. A vehicle position correction device and method according to an aspect of the present invention is a vehicle equipped with a satellite navigation system that uses RTK (Real Time Kinematic), a real-time mobile positioning technology, to improve GNSS positioning performance according to the status flag of RTK. By performing different matrix tuning of the extended Kalman filter and setting different correction weights depending on the speed of the vehicle, centimeter-level positioning results can be obtained in real time and the position can be smoothly corrected.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 위치 보정 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 위치 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량의 위치 보정 방법에서 보정위치를 조정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a block diagram showing a vehicle position correction device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart illustrating a method for correcting the position of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart for explaining the process of adjusting the corrected position in a vehicle position correcting method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 위치 보정 장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a vehicle position correction device and method according to the present invention will be described with reference to the attached drawings. In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 위치 보정 장치를 나타낸 블록 구성도이다. 1 is a block diagram showing a vehicle position correction device according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 위치 보정 장치는, GPS 수신부(10), RTK 수신부(20), 차속감지부(30), 제어부(40) 및 출력부(50)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, the vehicle position correction device according to an embodiment of the present invention includes a GPS receiver 10, an RTK receiver 20, a vehicle speed detection unit 30, a control unit 40, and an output unit 50. ) may include.

GPS 수신부(10)는 GPS 위성(미도시)으로부터 GPS 정보를 수신받아 제어부(40)에 제공함으로써 현재 위치를 산출할 수 있도록 한다. The GPS receiver 10 receives GPS information from a GPS satellite (not shown) and provides it to the control unit 40 to calculate the current location.

RTK 수신부(20)는 RTK 시스템(미도시)으로부터 RTK 정보를 수신받아 제어부(40)에 제공함으로써 현재 위치를 보정할 수 있도록 한다.The RTK receiver 20 receives RTK information from an RTK system (not shown) and provides it to the control unit 40 to correct the current location.

차속감지부(30)는 차량의 차속을 감지하여 제어부(40)에 제공함으로써 현재 위치를 보정할 때 부드럽게 보정할 수 있도록 한다. The vehicle speed detection unit 30 detects the vehicle speed and provides the information to the control unit 40 to enable smooth correction when correcting the current position.

제어부(40)는 GPS 수신부(10)로부터 수신된 GPS 정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 산출하고, RTK 수신부(20)로부터 수신된 RTK 정보를 기반으로 칼만필터의 공분산 행렬을 튜닝하여 차량의 위치와 자세를 보정한 후 차속감지부(30)로부터 입력된 차속에 따라 보정위치를 조정하여 추정된 보정위치를 출력한다.The control unit 40 calculates the current location of the vehicle based on the GPS information received from the GPS receiver 10, and tunes the covariance matrix of the Kalman filter based on the RTK information received from the RTK receiver 20 to determine the location of the vehicle. After correcting the posture, the correction position is adjusted according to the vehicle speed input from the vehicle speed detection unit 30, and the estimated correction position is output.

여기서 제어부(40)는 위치산출부(41), RTK 정보 판별부(42), 칼만필터 튜닝부(43), 위치자세 보정부(44), 보정값 조정부(45) 및 보정위치 추정부(46)를 포함할 수 있다. Here, the control unit 40 includes a position calculation unit 41, an RTK information determination unit 42, a Kalman filter tuning unit 43, a position/posture correction unit 44, a correction value adjustment unit 45, and a correction position estimation unit 46. ) may include.

위치산출부(41)는 GPS 수신부(10)로부터 수신된 GPS 정보를 기반으로 현재 위치를 산출할 수 있다. The location calculation unit 41 can calculate the current location based on GPS information received from the GPS receiver 10.

RTK 정보 판별부(42)는 RTK 수신부(20)로부터 수신된 RTK 정보로부터 RTK 상태 플래그를 판별할 수 있다. The RTK information determination unit 42 may determine the RTK status flag from the RTK information received from the RTK reception unit 20.

여기서 RTK 상태 플래그는 Fix, Float, 및 GNSS RAW 중 어느 하나 일 수 있다. Here, the RTK status flag can be any one of Fix, Float, and GNSS RAW.

칼만필터 튜닝부(43)는 RTK 정보 판별부(42)로부터 판별된 RTK 상태 플래그에 따라 칼만필터의 측정 노이즈 공분산 행렬인 R 행렬값을 튜닝할 수 있다. The Kalman filter tuning unit 43 may tune the R matrix value, which is the measurement noise covariance matrix of the Kalman filter, according to the RTK status flag determined from the RTK information determination unit 42.

예를 들어, RTK 시스템 마다 측위 정확도가 상이하지만 통상적으로 Fix 상태는 1~2cm 정도의 정확도를 가지고 있으며, Float 상태일 경우 서브미터급의 성능을 갖는다. 따라서 RTK 상태 플래그가 Fix 상태일 경우에는 R 행렬값을 0.1로 튜닝하고, Float 상태인 경우에는 R 행렬값을 0.5로 튜닝할 수 있다. 또한, RTK 상태 플래그가 Fix와 Float가 아닌 경우 R 행렬값은 GNSS RAW의 정확도인 미터급으로 튜닝할 수 있다. For example, the positioning accuracy is different for each RTK system, but usually the fix state has an accuracy of about 1 to 2 cm, and the float state has submeter-level performance. Therefore, when the RTK status flag is in the Fix state, the R matrix value can be tuned to 0.1, and when the RTK status flag is in the Float state, the R matrix value can be tuned to 0.5. Additionally, if the RTK status flag is not Fix or Float, the R matrix value can be tuned to the meter level, which is the accuracy of GNSS RAW.

위치자세 보정부(44)는 칼만필터 튜닝부(43)에서 튜닝된 공분산 행렬을 기반으로 확장 칼만필터를 적용하여 차량의 위치와 자세를 보정하기 위한 목표 보정값을 산출할 수 있다. The position and attitude correction unit 44 can calculate a target correction value for correcting the position and attitude of the vehicle by applying an extended Kalman filter based on the covariance matrix tuned by the Kalman filter tuning unit 43.

보정값 조정부(45)는 현재 위치를 위치자세 보정부(44)에서 산출한 목표 보정값에 따라 보정위치로 위치보정을 하기 위해 차속이 설정차속 미만인 경우 보정 가중치를 설정하여 보정값을 조정할 수 있다. The correction value adjustment unit 45 may adjust the correction value by setting a correction weight when the vehicle speed is less than the set vehicle speed in order to correct the current position to the correction position according to the target correction value calculated by the position and attitude correction unit 44. .

여기서, 보정 가중치는 수학식 1과 같이 차속에 따라 설정할 수 있다. Here, the correction weight can be set according to the vehicle speed as shown in Equation 1.

Figure 112018096123194-pat00001
Figure 112018096123194-pat00001

보정위치 추정부(46)는 보정값 조정부(45)에서 설정된 보정 가중치에 따라 보정된 위치로 현재 위치를 추정하여 출력함으로써 차속에 따라 부드럽게 위치를 보정할 수 있다. The correction position estimation unit 46 can smoothly correct the position according to the vehicle speed by estimating and outputting the current position as a corrected position according to the correction weight set in the correction value adjustment unit 45.

예를 들어, 차속 스케일 팩터가 캘리브레이션 상황에서 크게 설정되어 있을 때 RTK 상태 플래그가 Fix 상태이며 차속이 20km/h 보다 낮은 저속구간인 경우 위치 보정이 이루어질 경우 갑자가 보정위치가 현재 위치보다 뒤로 이동할 수 있다. For example, when the vehicle speed scale factor is set large in a calibration situation, the RTK status flag is in the Fix state, and when position correction is performed in a low-speed section where the vehicle speed is lower than 20 km/h, the corrected position may suddenly move behind the current position. there is.

따라서 차속이 설정차속 미만인 저속구간에서는 보정 가중치를 조정하여 보정위치를 조정함으로써 부드럽게 위치를 보정할 수 있도록 한다. Therefore, in low-speed sections where the vehicle speed is less than the set vehicle speed, the correction weight is adjusted to adjust the correction position to enable smooth position correction.

반면, 차속이 설정차속 이상인 경우에는 위치보정이 이루어져도 저속일 때 보다 보정위치에 대한 유동성이 적어, 바로 Fix 상태의 위치로 바로 보정할 수 있다. On the other hand, when the vehicle speed is higher than the set vehicle speed, even if position correction is made, there is less flexibility in the correction position than at low speeds, so correction can be made immediately to the position in the fix state.

출력부(50)는 제어부(40)에서 추정된 보정위치를 출력할 수 있다. The output unit 50 may output the correction position estimated by the control unit 40.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 위치 보정 장치에 따르면, 위성항법 시스템을 탑재한 차량에서 GNSS 측위 성능을 높이기 위해 실시간 이동측위 기술인 RTK(Real Time Kinematic)를 적용할 때 RTK의 상태 플래그에 따라 확장 칼만필터의 행렬 튜닝을 다르게 수행하고, 차량의 속도에 따라 보정 가중치를 다르게 설정하여 실시간으로 센티미터급의 측위 결과를 얻어 부드럽게 위치를 보정할 수 있다. As described above, according to the vehicle position correction device according to the embodiment of the present invention, when RTK (Real Time Kinematic), a real-time mobile positioning technology, is applied to improve GNSS positioning performance in a vehicle equipped with a satellite navigation system, RTK's By performing matrix tuning of the extended Kalman filter differently depending on the status flag and setting correction weights differently depending on the vehicle's speed, centimeter-level positioning results can be obtained in real time and the position can be smoothly corrected.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 위치 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량의 위치 보정 방법에서 보정위치를 조정하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. Figure 2 is a flowchart for explaining a method for correcting the position of a vehicle according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is a flowchart for explaining a process of adjusting the corrected position in a method for correcting the position of a vehicle according to an embodiment of the present invention. This is a flow chart.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 위치 보정 방법에서는 먼저, 제어부(40)가 GPS 수신부(10)로부터 GPS 정보를 수신받아 GPS 정보를 기반으로 현재 위치를 산출한다(S10). As shown in Figure 2, in the vehicle position correction method according to an embodiment of the present invention, first, the control unit 40 receives GPS information from the GPS receiver 10 and calculates the current location based on the GPS information ( S10).

S10 단계에서 현재 위치를 산출한 후 제어부(40)는 RTK 수신부(20)로부터 수신된 RTK 정보로부터 RTK 상태 플래그를 판별한다(S20). After calculating the current location in step S10, the control unit 40 determines the RTK status flag from the RTK information received from the RTK receiver 20 (S20).

여기서 RTK 상태 플래그는 Fix, Float, 및 GNSS RAW 중 어느 하나 일 수 있다. Here, the RTK status flag can be any one of Fix, Float, and GNSS RAW.

S20 단계에서 RTK 상태 플래그를 판변한 후 제어부(40)는 판별된 RTK 상태 플래그가 Fix나 Float 인가 판단한다(S30). After determining the RTK status flag in step S20, the control unit 40 determines whether the determined RTK status flag is Fix or Float (S30).

S30 단계에서 RTK 상태 플래그가 Fix나 Float 인 경우 제어부(40)는 칼만필터의 측정 노이즈 공분산 행렬인 R 행렬값을 튜닝한다(S40). If the RTK status flag is Fix or Float in step S30, the control unit 40 tunes the R matrix value, which is the measurement noise covariance matrix of the Kalman filter (S40).

예를 들어, RTK 시스템 마다 측위 정확도가 상이하지만 통상적으로 Fix 상태는 1~2cm 정도의 정확도를 가지고 있으며, Float 상태일 경우 서브미터급의 성능을 갖는다. 따라서 RTK 상태 플래그가 Fix 상태일 경우에는 R 행렬값을 0.1로 튜닝하고, Float 상태인 경우에는 R 행렬값을 0.5로 튜닝할 수 있다. For example, the positioning accuracy is different for each RTK system, but usually the fix state has an accuracy of about 1 to 2 cm, and the float state has submeter-level performance. Therefore, when the RTK status flag is in the Fix state, the R matrix value can be tuned to 0.1, and when the RTK status flag is in the Float state, the R matrix value can be tuned to 0.5.

반면 S30 단계에서 RTK 상태 플래그가 Fix와 Float가 아닌 경우 제어부(40)는 R 행렬값을 GNSS RAW의 정확도인 미터급으로 튜닝할 수 있다. On the other hand, if the RTK status flag is not Fix or Float in step S30, the control unit 40 can tune the R matrix value to the meter level, which is the accuracy of GNSS RAW.

S40 단계에서 R 행렬값을 튜닝한 후 제어부(40)는 튜닝된 공분산 행렬을 기반으로 확장 칼만필터를 적용하여 차량의 위치와 자세를 보정하기 위한 목표 보정값을 산출한다(S50). After tuning the R matrix value in step S40, the control unit 40 calculates a target correction value for correcting the position and attitude of the vehicle by applying an extended Kalman filter based on the tuned covariance matrix (S50).

S50 단계에서 목표 보정값을 산출한 후 제어부(40)는 목표 보정값에 따라 보정된 위치로 위치보정을 하기 위해 차속에 따라 보정 가중치를 설정하여 보정값을 조정한다(S60). After calculating the target correction value in step S50, the control unit 40 adjusts the correction value by setting a correction weight according to the vehicle speed in order to correct the position to the corrected position according to the target correction value (S60).

여기서 보정값을 조정하는 단계는 도 3에 도시된 바와 같이 제어부(40)가 차속감지부(30)로부터 차속을 입력받는다(S61). Here, in the step of adjusting the correction value, as shown in FIG. 3, the control unit 40 receives the vehicle speed from the vehicle speed detection unit 30 (S61).

S61 단계에서 차속을 입력받은 후 제어부(40)는 차속이 설정차속 미만인가 판단한다(S62). After receiving the vehicle speed in step S61, the control unit 40 determines whether the vehicle speed is less than the set vehicle speed (S62).

S62 단계에서 차속이 설정차속 미만인 경우, 제어부(40)는 위치보정을 위한 보정 가중치를 설정한다(S63). If the vehicle speed is less than the set vehicle speed in step S62, the control unit 40 sets a correction weight for position correction (S63).

여기서, 보정 가중치는 수학식 2와 같이 차속에 따라 설정할 수 있다. Here, the correction weight can be set according to the vehicle speed as shown in Equation 2.

Figure 112018096123194-pat00002
Figure 112018096123194-pat00002

S63 단계에서 보정 가중치를 설정한 후 제어부(40)는 설정된 보정 가중치에 따라 보정된 위치로 보정하기 위한 보정값을 산출한다(S64). After setting the correction weight in step S63, the control unit 40 calculates a correction value for correcting to the corrected position according to the set correction weight (S64).

예를 들어, 차속 스케일 팩터가 캘리브레이션 상황에서 크게 설정되어 있을 때 RTK 상태 플래그가 Fix 상태이며 차속이 20km/h 보다 낮은 저속구간인 경우 위치 보정이 이루어질 경우 갑자가 보정위치가 현재 위치보다 뒤로 이동할 수 있다. For example, when the vehicle speed scale factor is set large in a calibration situation, the RTK status flag is in the Fix state, and when position correction is performed in a low-speed section where the vehicle speed is lower than 20 km/h, the corrected position may suddenly move behind the current position. there is.

따라서 차속이 설정차속 미만인 저속구간에서는 보정 가중치를 조정하여 보정위치를 조정함으로써 부드럽게 위치를 보정할 수 있도록 한다. Therefore, in low-speed sections where the vehicle speed is less than the set vehicle speed, the correction weight is adjusted to adjust the correction position to enable smooth position correction.

반면, S62 단계에서 차속이 설정차속 이상인 경우에는 위치보정이 이루어져도 저속일 때 보다 보정위치에 대한 유동성이 적어, 제어부(40)는 바로 Fix 상태의 위치로 바로 보정값을 산출할 수 있다(S64). On the other hand, if the vehicle speed is higher than the set vehicle speed in step S62, even if position correction is made, the fluidity of the correction position is less than when the speed is low, so the control unit 40 can immediately calculate the correction value to the position in the fix state (S64) ).

S60 단계에서 보정값을 조정한 후 제어부(40)는 보정 가중치를 적용하여 보정된 위치로 부드럽게 위치를 보정할 수 있는 현재 위치의 추정한다(S70). After adjusting the correction value in step S60, the control unit 40 applies correction weight to estimate the current position that can smoothly correct the position to the corrected position (S70).

S70 단계에서 현재 위치를 추정한 후 제어부(40)는 출력부(50)를 통해 추정된 현재 위치를 출력한다(S80). After estimating the current location in step S70, the control unit 40 outputs the estimated current location through the output unit 50 (S80).

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 위치 보정 방법에 따르면, 위성항법 시스템을 탑재한 차량에서 GNSS 측위 성능을 높이기 위해 실시간 이동측위 기술인 RTK(Real Time Kinematic)를 적용할 때 RTK의 상태 플래그에 따라 확장 칼만필터의 행렬 튜닝을 다르게 수행하고, 차량의 속도에 따라 보정 가중치를 다르게 설정하여 실시간으로 센티미터급의 측위 결과를 얻어 부드럽게 위치를 보정할 수 있다. As described above, according to the vehicle position correction method according to the embodiment of the present invention, when RTK (Real Time Kinematic), a real-time mobile positioning technology, is applied to improve GNSS positioning performance in a vehicle equipped with a satellite navigation system, RTK's By performing matrix tuning of the extended Kalman filter differently depending on the status flag and setting correction weights differently depending on the vehicle's speed, centimeter-level positioning results can be obtained in real time and the position can be smoothly corrected.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will recognize that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. You will understand.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the claims below.

10 : GPS 수신부 20 : RTK 수신부
30 : 차속 감지부 40 : 제어부
41 : 위치산출부 42 : RTK 정보 판별부
43 : 칼만필터 튜닝부 44 : 위치자세 보정부
45 : 보정값 조정부 46 : 보정위치 추정부
50 : 출력부10: GPS receiver 20: RTK receiver
30: vehicle speed detection unit 40: control unit
41: Location calculation unit 42: RTK information determination unit
43: Kalman filter tuning unit 44: Position and posture correction unit
45: Correction value adjustment unit 46: Correction position estimation unit
50: output unit

Claims (9)

GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신받는 GPS 수신부;
RTK 시스템으로부터 RTK 정보를 수신받는 RTK 수신부;
차량의 차속을 감지하는 차속감지부; 및
상기 GPS 수신부로부터 수신된 상기 GPS 정보를 기반으로 상기 차량의 현재 위치를 산출하고, 상기 RTK 수신부로부터 수신된 상기 RTK 정보를 기반으로 칼만필터의 공분산 행렬을 튜닝하여 상기 차량의 위치와 자세를 보정하기 위한 목표 보정값을 산출한 후 상기 차속에 따라 보정값을 조정하여 추정된 보정위치를 출력하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는, 상기 현재 위치를 상기 목표 보정값에 따라 보정된 위치로 위치보정을 하기 위해 상기 차속에 따른 보정 가중치를 설정하여 보정값을 조정하는 보정값 조정부;를 더 포함하고,
상기 보정값 조정부는, 상기 차속이 설정차속 미만인 경우 상기 보정 가중치를 설정하여 상기 보정값을 조정하는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 장치.
a GPS receiver that receives GPS information from GPS satellites;
RTK receiving unit that receives RTK information from the RTK system;
A vehicle speed detection unit that detects the vehicle speed; and
Calculate the current location of the vehicle based on the GPS information received from the GPS receiver, and adjust the position and attitude of the vehicle by tuning the covariance matrix of the Kalman filter based on the RTK information received from the RTK receiver. A control unit that calculates a target correction value and then adjusts the correction value according to the vehicle speed to output an estimated correction position;
The control unit further includes a correction value adjustment unit that adjusts the correction value by setting a correction weight according to the vehicle speed in order to correct the current position to a position corrected according to the target correction value,
The correction value adjustment unit is configured to adjust the correction value by setting the correction weight when the vehicle speed is less than the set vehicle speed.
 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 GPS 정보를 기반으로 상기 현재 위치를 산출하는 위치산출부;
상기 RTK 정보로부터 RTK 상태 플래그를 판별하는 RTK 정보 판별부;
상기 RTK 정보 판별부로부터 판별된 상기 RTK 상태 플래그에 따라 칼만필터의 공분산 행렬을 튜닝하는 칼만필터 튜닝부;
상기 칼만필터 튜닝부에서 튜닝된 상기 공분산 행렬을 기반으로 확장 칼만필터를 적용하여 상기 차량의 위치와 자세를 보정하기 위한 목표 보정값을 산출하는 위치자세 보정부; 및
상기 보정값 조정부에서 설정된 상기 보정 가중치에 따라 보정된 위치로 상기 현재 위치를 추정하여 출력하는 보정위치 추정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 장치.
The method of claim 1, wherein the control unit includes: a location calculation unit that calculates the current location based on the GPS information;
an RTK information determination unit that determines an RTK status flag from the RTK information;
a Kalman filter tuning unit that tunes a covariance matrix of the Kalman filter according to the RTK status flag determined from the RTK information determination unit;
a position and attitude correction unit that calculates a target correction value for correcting the position and attitude of the vehicle by applying an extended Kalman filter based on the covariance matrix tuned by the Kalman filter tuning unit; and
A correction position correction device comprising: a correction position estimation unit that estimates and outputs the current position as a corrected position according to the correction weight set in the correction value adjustment unit.
 제 2항에 있어서, 상기 RTK 상태 플래그는, Fix, Float, 및 GNSS RAW 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 장치.
The vehicle position correction device according to claim 2, wherein the RTK status flag is one of Fix, Float, and GNSS RAW.
 제 2항에 있어서, 상기 칼만필터 튜닝부는, 상기 RTK 상태 플래그가 Fix와 Float인 경우 상기 공분산 행렬인 R행렬값을 설정하는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 장치.
The vehicle position correction device according to claim 2, wherein the Kalman filter tuning unit sets the R matrix value, which is the covariance matrix, when the RTK status flag is Fix and Float.
 삭제delete 제어부가 GPS 정보를 수신받아 GPS 정보를 기반으로 현재 위치를 산출하는 단계;
상기 제어부가 RTK 정보를 수신받아 RTK 정보로부터 RTK 상태 플래그를 판별하는 단계;
상기 제어부가 판별된 상기 RTK 상태 플래그에 따라 칼만필터의 공분산 행렬을 튜닝하는 단계;
상기 제어부가 튜닝된 상기 공분산 행렬을 기반으로 확장 칼만필터를 적용하여 차량의 위치와 자세를 보정하기 위한 목표 보정값을 산출하는 단계;
상기 제어부가 산출된 상기 목표 보정값에 따라 보정된 위치로 위치보정을 하기 위한 보정값을 조정하기 위해 차속에 따른 보정 가중치를 설정하는 단계; 및
상기 제어부가 설정된 상기 보정 가중치에 따라 보정된 위치로 상기 현재 위치를 추정하는 단계;를 포함하되,
상기 차속에 따른 상기 보정 가중치를 설정하는 단계는, 상기 제어부가 상기 차속을 입력받아 설정차속 미만인 경우 상기 보정 가중치를 조정하여 설정하는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 방법.
A control unit receiving GPS information and calculating the current location based on the GPS information;
The control unit receiving RTK information and determining an RTK status flag from the RTK information;
Tuning the covariance matrix of the Kalman filter according to the RTK status flag determined by the control unit;
Calculating a target correction value for correcting the position and attitude of the vehicle by applying an extended Kalman filter based on the covariance matrix tuned by the control unit;
setting a correction weight according to vehicle speed to adjust a correction value for position correction to a corrected position according to the target correction value calculated by the control unit; and
Including, wherein the control unit estimates the current location as a corrected location according to the set correction weight,
In the step of setting the correction weight according to the vehicle speed, the control unit receives the vehicle speed and adjusts and sets the correction weight when the vehicle speed is less than the set vehicle speed.
 제 6항에 있어서, 상기 RTK 상태 플래그는, Fix, Float, 및 GNSS RAW 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 방법.
The method of claim 6, wherein the RTK status flag is one of Fix, Float, and GNSS RAW.
 제 6항에 있어서, 상기 칼만필터의 상기 공분산 행렬을 튜닝하는 단계는, 상기 제어부가 상기 RTK 상태 플래그를 판별하여 Fix와 Float인 경우 상기 공분산 행렬인 R 행렬값을 설정하는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 방법.
The method of claim 6, wherein the step of tuning the covariance matrix of the Kalman filter includes the control unit determining the RTK status flag and setting the R matrix value, which is the covariance matrix, when the RTK status flag is Fix and Float. Position correction method.
 삭제delete
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