KR102679159B1

KR102679159B1 - 보조gps모듈의 추가 탑재를 통한 메인gps모듈의 오류 보정 시스템

Info

Publication number: KR102679159B1
Application number: KR1020220142057A
Authority: KR
Inventors: 박만복
Original assignee: 국립한국교통대학교산학협력단
Priority date: 2022-10-31
Filing date: 2022-10-31
Publication date: 2024-06-26
Also published as: KR20240060957A

Abstract

본 발명은 보조GPS모듈의 추가 탑재를 통한 메인GPS모듈의 오류 보정 시스템에 대한 것으로, 본 발명에 따르면 고가의 추가 장비를 이용하지 않더라도 비교적 저가의 보조GPS모듈만 추가로 이용함으로써, 메인GPS좌표의 오류 여부를 탐지하고 필요시 올바른 좌표로 보정하여 활용할 수 있다.

Description

보조GPS모듈의 추가 탑재를 통한 메인GPS모듈의 오류 보정 시스템{Error correction system of main GPS module through additional installation of auxiliary GPS module}

본 발명은 보조GPS모듈의 추가 탑재를 통한 메인GPS모듈의 오류 보정 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 단가가 낮은 보조GPS모듈을 탑재하는 것만으로도 메인GPS모듈의 오류 여부를 탐지하고 보정할 수 있도록 하는 기술에 대한 것이다.

스마트 자동차나 자율주행 자동차 분야에서는 자기 차량의 위치를 정확히 파악(측위)하는 기술이 필수적으로 요구된다.

가장 널리 사용되는 측위 시스템으로 GNSS가 활용된다. GNSS(Global Navigation Satelite System, 위성측위시스템)란 위성을 이용하여 지상에 있는 물체의 위치, 고도, 속도에 관한 정보를 제공하는 시스템을 통칭하는 것으로, 미국의 GPS(Global Positioning System)가 대표적이다.

널리 보급된 저가형 GPS의 경우 차량의 방향이나 위치, 그리고 현재 어느 도로에 위치하고 있는지 등을 판단하기에는 충분하다. 하지만 저가형 GPS의 경우 2미터 내외의 오차가 발생하고, 고층 건물이 많은 도심지나 산악지역 등 신호 수신 환경이 좋지 않을 때에는 7미터 이상의 큰 오차가 발생하기도 한다. 따라서 저가형 GPS는 주행 차선까지 구분해야 하는 자율 주행 환경에서 사용하기에는 무리가 있다.

이를 위해 자율주행 자동차에서는 기준국으로부터 정보를 수신하여 위성으로부터 수신한 GPS 좌표를 보정 계산함으로써 위치 정확도를 높인 RTK(Real-Time Kinematic) GPS 시스템이 탑재되기도 한다. 하지만 RTK GPS 역시 기준국으로부터 보정 정보를 수신하지 못한다면 오차가 발생할 수 있다.

이렇게 GPS 좌표에 오류가 발생할 경우 추가로 탑재된 카메라를 이용하여 경로 이탈을 방지토록 하기도 한다. 즉 자율주행 차량은 기본적으로 GPS모듈에서 수신한 GPS좌표를 이용하여 주행 경로를 결정하는데, 만약 GPS좌표에 오류가 발생한다면 카메라를 통해 촬영한 영상에서 차선을 감지한 후, 양쪽 차로 중앙을 따라 주행이 계속 되도록 하는 것이다.

하지만 이를 위해서는 카메라라는 비교적 고가의 환경센서가 추가로 탑재되어야 하고, 야간 또는 빛의 간섭이 있을 경우 영상정보에서 차선을 올바르게 인지하지 못한다는 문제가 있다. 더군다나 교차로 내에서는 차선이 도색되지 않는 경우가 많아서 카메라를 이용한 방법 역시 해결 방법이 되진 못한다.

한편 차량의 위치를 파악하는 관련 기술로는 대한민국등록특허 제10-1752342호(2017.06.23. '차량 위치 측위 방법') 등이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 비교적 저렴한 저가의 보조GPS모듈을 추가 탑재하여 메인GPS좌표의 오류 여부를 탐지하고 올바른 좌표로 보정할 수 있도록 하는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 보조GPS모듈의 추가 탑재를 통한 메인GPS모듈의 오류 보정 시스템은, 메인 좌표 정보를 획득하는 메인GPS모듈; 오차가 포함된 보조 좌표 정보를 획득하는 보조GPS모듈; 제1진행방향에 대하여 메인 좌표 정보들을 잇는 직선 정보와 보조 좌표 정보들을 잇는 직선 정보를 생성한 후 두 직선 사이의 거리를 나타내는 제1차이정보를 생성하는 제1차이정보생성부; 상기 제1진행방향과 다른 제2진행방향에 대하여 메인 좌표 정보들을 잇는 직선 정보와 보조 좌표 정보들을 잇는 직선 정보를 생성한 후 두 직선 사이의 거리를 나타내는 제2차이정보를 생성하는 제2차이정보생성부; 상기 제1차이정보와 제2차이정보를 이용하여 보정 정보를 생성하는 보정정보생성부; 상기 보조GPS모듈에서 획득한 보조 좌표 정보에 상기 보정정보생성부에서 생성한 보정 정보를 반영하여 보정된 좌표 정보를 생성하는 보정정보반영부; 상기 보정된 좌표 정보를 이용하여 일정 시간 이후의 다음 좌표인 예측값을 산출하는 예측값산출부; 상기 메인GPS모듈에서 새로 획득한 메인 좌표 정보와 상기 예측값산출부에서 산출한 예측값을 비교하여 메인 좌표 정보의 오류 여부를 판단하는 오류판단부; 및 상기 오류판단부의 판단 결과에 따라 사용될 좌표 정보를 결정하여 출력하는 좌표정보결정부;를 포함한다.

여기서, 상기 오류판단부는 상기 메인GPS모듈에서 새로 획득한 메인 좌표 정보와 상기 예측값산출부에서 산출한 예측값이 일정 거리 이내일 경우 정상 결과를 출력하고, 일정 거리를 벗어날 경우 오류 결과를 출력할 수 있다.

또한, 상기 좌표정보결정부는 상기 오류판단부에서 정상 결과가 출력될 경우 상기 메인GPS모듈에서 획득하는 메인 좌표 정보를 출력하고, 상기 오류판단부에서 오류 결과가 출력될 경우 상기 보조GPS모듈에서 획득하는 새로운 보조 좌표 정보에 상기 보정정보생성부에서 기 생성한 보정 정보를 반영한 보정 좌표 정보를 출력할 수 있다.

또, 상기 제1차이정보생성부와 제2차이정보생성부는 차량이 서로 다른 방향으로 직진 주행 중일 때 각각 제1차이정보와 제2차이정보를 생성할 수 있다.

본 발명에 따른 오류 보정 시스템에서는 저가의 보조GPS모듈을 추가로 탑재하여 메인GPS모듈의 오류 여부를 탐지하고, 필요시 보정된 좌표 정보가 출력되도록 할 수 있다.

즉 RTK(Real-Time Kinematic) GPS 시스템의 경우 기준국으로부터 보정 정보를 수신하여 위성으로부터 획득한 좌표 정보를 보정함으로써 매우 정확한 좌표 정보를 제공할 수 있지만, 일시적인 통신 장애를 일으켜 기준국으로부터 보정 정보를 획득하지 못한다면, 오류가 있는 좌표 정보를 출력하게 되어 차량 주행에 위험을 초래할 수 있다. 하지만 저가의 보조GPS모듈을 추가 탑재하여 정상 작동 중일 때 보정 정보를 지속적으로 생성하고, 보조 좌표 정보에 보정 정보를 반영한 후 예측값을 산출하여 메인 좌표 정보와 비교해 본다면, 메인 좌표 정보의 오류를 즉시 탐지할 수 있어서 장치의 오작동을 미연에 방지할 수가 있다.

더 나아가 오류가 탐지되었을 경우에는 메인GPS모듈의 동작이 복구될 때까지 보조GPS모듈에서 획득한 보조 좌표 정보에 기 획득한 보정 정보를 반영하여 사용함으로써 자율 주행 시스템의 위치 정확도를 높여줄 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 오류 보정 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 오류 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도3은 메인GPS모듈에서 획득한 메인 좌표 정보를 잇는 직선과 보조GPS모듈에서 획득한 보조 좌표 정보를 잇는 직선 사이의 거리를 서로 다른 진행 방향에서 각각 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도4는 제1차이정보와 제2차이정보를 통해 보정정보를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면.
도5는 메인 좌표 정보가 정상적으로 획득되는 경우를 설명하기 위한 도면.
도6은 메인 좌표 정보의 오류가 탐지되는 경우를 설명하기 위한 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 보조GPS모듈의 추가 탑재를 통한 메인GPS모듈의 오류 보정 시스템(이하 '오류 보정 시스템'이라 함)의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 오류 보정 시스템(100)은 메인GPS모듈(110), 보조GPS모듈(120), 제1차이정보생성부(130), 제2차이정보생성부(140), 진행방향판단부(145), 보정정보생성부(150), 보정정보반영부(160), 예측값산출부(170), 오류판단부(180) 및 좌표정보결정부(190)를 포함한다.

자율 주행 차량에는 자기 차량(10)의 정확한 위치를 파악하거나, 주행 경로를 예측하거나, 주변 차량의 움직임을 추적하는 등 자율주행을 위해 필요한 다양한 기능을 수행하는 시스템이 탑재되어 있으며, 도1에 도시된 오류 보정 시스템(100)의 각 기능 구성은 기존에 탑재된 자율 주행 시스템의 일부 구성이거나 이와 연동된 시스템일 수 있다. 또한 각각의 구성들은 하드웨어 구성으로 통합될 수도 있고, 개별 하드웨어로 구성되어 서로 연동될 수도 있으며, 일부 구성들은 소프트웨어적으로 설계될 수도 있다.

메인GPS모듈(110)은 비교적 정확한 GPS 좌표 정보를 획득하기 위해 마련된다. 즉 본 발명에서 언급되는 메인GPS모듈(110)은 기준국으로부터 정보를 수신하여 위성으로부터 수신한 좌표 정보를 보정 계산함으로써 위치 정확도를 높인 RTK(Real-Time Kinematic) GPS 시스템이 사용된다고 가정한다. 따라서 정상적인 작동이 이루어지는 대부분의 시간 동안에는 메인GPS모듈(110)을 통해 매우 정확한 GPS좌표를 항상 획득할 수 있다.

보조GPS모듈(120)은 기준국과 연동되지는 아니하고 오로지 위성으로부터 수신한 좌표 정보만 획득할 수 있다. 따라서 보조GPS모듈(120)은 메인GPS모듈(110)에 비해 상당히 낮은 가격으로 추가 탑재가 가능하지만, 일정 수준의 오차를 가지고 있다.

제1차이정보생성부(130) 및 제2차이정보생성부(140)는 메인GPS모듈(110)에서 획득하는 메인 좌표 정보들과, 보조GPS모듈(120)에서 획득하는 보조 좌표 정보들을 이용하여 보정정보생성을 위한 차이정보를 생성하기 위해 마련된다.

보다 구체적으로 제1차이정보생성부(130)는 자기 차량(10)의 제1진행방향에 대하여 메인GPS모듈(110)에서 획득한 메인 좌표 정보들을 잇는 직선 정보를 생성하고, 더불어 보조GPS모듈(120)에서 획득한 보조 좌표 정보들을 잇는 직선 정보를 생성한다. 이후 제1진행방향에 대하여 생성한 두 직선 사이의 거리(제1차이정보)를 산출한다.

또한 제2차이정보생성부(140)는 자기 차량(10)의 제2진행방향에 대하여 메인GPS모듈(110)에서 획득한 메인 좌표 정보들을 잇는 직선 정보를 생성하고, 더불어 보조GPS모듈(120)에서 획득한 보조 좌표 정보들을 잇는 직선 정보를 생성한다. 이후 제2진행방향에 대하여 생성한 두 직선 사이의 거리(제2차이정보)를 산출한다. 여기서 제1진행방향과 제2진행방향은 모두 직선 주행이고, 서로 90도 정도의 진행방향 차이를 보이는 것이 바람직하다.

진행방향판단부(145)는 현재 차량(10)이 주행하고 있는 방향을 판단하기 위해 마련된다. 진행방향판단부(145)는 메인GPS모듈(110) 또는 보조GPS모듈(120)에서 획득한 직전 좌표 정보와 이후 좌표 정보를 연산하는 방식으로 진행 방향을 파악하거나, 또는 차량(10)에 고정된 방위각센서를 이용하여 진행 방향을 파악할 수도 있다.

보정정보생성부(150)는 제1차이정보생성부(130)와 제2차이정보생성부(140)에서 산출한 제1차이정보 및 제2차이정보, 그리고 진행방향판단부(145)에서 획득한 진행방향 정보를 이용하여 좌표 보정 정보를 생성하기 위해 마련된다.

보정정보반영부(160)는 보정정보생성부(150)에서 생성된 보정 정보를 보조GPS모듈(120)에서 획득한 보조 좌표 정보에 반영하여 보정된 좌표 정보를 생성하기 위해 마련된다.

예측값산출부(170)는 보정정보반영부(160)에서 생성된 보정된 좌표 정보를 이용하여 일정 시간 이후의 다음 좌표를 예측하기 위해 마련된다. 예컨대 예측값산출부(170)는 보정된 좌표 정보에 차량(10)의 속도, yaw rate를 반영하여 예측값을 산출 할 수 있다. 예측값을 산출하는 구체적인 알고리즘은 이미 공지된 내용이기 때문에 구체적인 설명은 생략토록 한다.

오류판단부(180)는 예측값산출부(170)에서 산출한 예측값과 메인GPS모듈(110)에서 새로 획득한 메인 좌표 정보를 비교하여, 메인 좌표 정보의 오류 여부를 판단하기 위해 마련된다.

좌표정보결정부(190)는 오류판단부(180)의 판단 결과에 따라 사용되어야 할 좌표 정보를 결정하고 출력하기 위해 마련된다. 예컨대 좌표정보결정부(190)는 메인 좌표 정보의 오류가 없을 경우 메인 좌표 정보를 그대로 출력하고, 메인 좌표 정보의 오류가 있을 경우 보조 좌표 정보에 보정정보를 반영한 보정좌표정보를 출력할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 오류 보정 시스템(100)을 이용하여 메인GPS모듈(110)의 오류 여부를 탐지하고 보정하는 과정에 대해서는 도2 내지 도6을 통해 더욱 자세하게 다루어질 것이다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 보조GPS모듈의 추가 탑재를 통한 메인GPS모듈의 오류 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 즉, 도1에 도시된 오류 보정 시스템(100)을 이용하여 메인GPS모듈(110)에서 획득한 메인 좌표 정보의 오류 여부를 탐지하고, 오류가 발생하였을 시 보정해 주는 과정에 대한 것이다.

앞서 설명한 바 있지만 메인GPS모듈(110)은 기준국으로부터 정보를 수신하여 위성으로부터 수신한 좌표 정보를 보정 계산하는 RTK GPS 시스템을 사용할 수 있고, 이에 따라 매우 정확한 GPS 좌표를 항상 획득할 수 있다. 따라서 메인GPS모듈(110)만 탑재하더라도 자율 주행 시스템을 운용하는데 크게 지장은 없다. 하지만 통신 장애가 발생하여 메인GPS모듈(110)에서 기준국으로부터 보정 정보를 수신하지 못한다면, 메인GPS모듈(110)에서 출력되는 GPS 좌표에 오차가 발생하게 된다. 따라서 메인GPS모듈(110)에서 출력되는 좌표 정보에 오류가 없는지 검증해야 할 필요가 있으며, 더 나아가 오류가 발생하였을 시 올바른 좌표 정보를 제공해 줄 필요도 있다.

이를 위해 본 발명에서는 비교적 저렴한 보조GPS모듈(120)을 추가 탑재하여 메인GPS모듈(110)의 오류 여부를 탐지토록 하고, 필요시 메인GPS모듈(110)을 대체하여 올바른 좌표 정보가 출력되도록 하고 있다.

메인GPS모듈(110)과 보조GPS모듈(120)은 일정 시간 간격으로 좌표 정보를 획득<S205>한다. 이하에서는 메인GPS모듈(110)에서 획득하는 좌표 정보를 '메인 좌표 정보'라고 정의하고, 보조GPS모듈(120)에서 획득하는 좌표 정보를 '보조 좌표 정보'라고 정의한다. 물론 정상 작동이 이루어지고 있을 시 메인 좌표 정보는 매우 정확한 위치를 나타낼 것이다. 반면 보조 좌표 정보는 오차를 포함하게 되는데, 일정 시간과 일정 구역 내에서는 오차범위 역시 일정하게 유지될 것이다.

이렇게 메인GPS모듈(110)과 보조GPS모듈(120)에서 메인 좌표 정보와 보조 좌표 정보가 획득되면, 제1차이정보생성부(130)와 제2차이정보생성부(140)는 각각 제1차이정보와 제2차이정보를 산출한다.

도3을 잠시 참조하면 자기 차량이 도면상 10시 방향인 제1진행방향으로 직진 주행하고 있다고 가정한다. 이때 제1차이정보생성부(130)는 제1진행방향에 대하여 순차적으로 획득한 메인 좌표 정보들(11R-2, 11R-1, 11R)을 잇는 직선 정보를 생성한다. 또한 제1차이정보생성부(130)는 제1진행방향에 대하여 순차적으로 획득한 보조 좌표 정보들(11G-2, 11G-1, 11G)을 잇는 직선 정보도 생성<S210>한다. 메인 좌표는 비교적 정확한 좌표이지만, 보조 좌표는 오차를 포함하고 있기 때문에 메인 좌표들을 잇는 직선과 보조 좌표들을 잇는 직선은 일정한 간격을 두고 생성될 것이다. 각각의 직선은 방정식 형태로 생성될 수 있고, 서로 다른 두 직선 방정식 사이의 거리를 산출하는 공식을 이용하여 두 직선 사이의 거리인 제1차이정보(rel_error_y)를 산출<S215>한다.

한편 제1진행방향으로 주행 중이던 자기 차량(10)이 주행 방향을 바꿔 제2진행방향으로 직진 주행하고 있다면, 제2차이정보생성부(140)에서 제2차이정보를 산출한다. 제1진행방향과 제2진행방향은 대략 90도 정도의 진행 방향 차이를 보이는 것이 바람직하다. 제2차이정보생성부(140)에서 제2차이정보를 산출하는 과정 역시 제1차이정보생성부(130)와 유사하다. 즉, 제2차이정보생성부(140)는 도3에서 1시 방향으로 주행중인 제2진행방향에 대하여 순차적으로 획득한 메인 좌표 정보들(11R-2, 11R-1, 11R)을 잇는 직선 정보를 생성한다. 또한 제2차이정보생성부(140)는 제2진행방향에 대하여 순차적으로 획득한 보조 좌표 정보들(11G-2, 11G-1, 11G)을 잇는 직선 정보도 생성<S220>한다. 각각의 직선 방정식이 생성되면 두 직선 사이의 거리인 제2차이정보(rel_error_x)를 산출<S225>한다.

제1차이정보생성부(130) 및 제2차이정보생성부(140)에서 각각 제1차이정보와 제2차이정보를 획득하면, 보정정보생성부(150)는 제1차이정보(rel_error_y)와 제2차이정보(rel_error_x)를 이용하여 보정 정보를 생성<S230>한다.

도4는 도3에 도시된 예시의 차량 진행(제1진행방향, 제2진행방향)에 따라 획득한 제1차이정보 및 제2차이정보를 이용하여 보정정보생성부에서 보정정보를 구하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저 도3의 우측 하단에 도시된 바와 같이 자기 차량(10)이 4시에서 10시 방향으로 진행하고 있을 때, 제1차이정보생성부(130)에서 제1차이정보(rel_error_y)를 구한다. 또한 진행방향판단부(145)는 차량(10)의 진행 방향을 상시로 파악하고 있기 때문에, 제1차이정보 및 제2차이정보에는 방향 정보도 포함되어 있고, 이에 따라 rel_error_y 역시 방향 정보를 포함하고 있다.

보정정보생성부(150)에서는 이렇게 획득한 제1진행방향에 대한 제1차이정보(rel_error_y)에서 위도 성분과 경도 성분을 추출한다. 또한 보정정보생성부(150)는 7시에서 1시 방향으로 주행하고 있는 제2진행방향에 따른 제2차이정보(rel_error_x)에서도 위도 성분과 경도 성분을 추출하고, 이를 연산하여 위도 보정 정보 및 경도 보정 정보를 구해낸다.

제1차이정보와 제2차이정보의 차이는 미터값이다. 하지만 GPS 좌표를 보정하기 위해서는 위도, 경도의 값을 보정해야 한다. 이를 도4에 도시된 좌표계로 설명하면 다음과 같다.

도4에 도시된 바와 같이 방위 좌표계 상에 차이정보인 rel_error_y와 rel_error_x를 각각 표시한다. 차이정보는 측정된 길이와 방향 정보를 가지고 있기 때문에 방위 좌표계 상에서도 해당 방향으로 특정 길이의 벡터를 표시해 줄 수 있다. 도4에서는 rel_error_x를 원점에서 출발하여 2사분면을 향하도록 도시하였고, rel_error_y는 rel_error_x의 종단에서 시작하여 1사분면을 향하도록 도시하였다. rel_error_y를 rel_error_x의 종단에서 시작하도록 표시한 것은 단순히 설명을 편하게 하기 위함이며, rel_error_y 역시 원점에서 시작하도록 도시하여도 된다.

각각의 차이정보인 rel_error_x와 rel_error_y에는 위도 성분과 경도 성분이 모두 포함되어 있다. 즉 차이정보인 rel_error_x와 rel_error_y는 최초 길이 정보이지만, 방위 좌표 상에 도시할 때에는 해당 길이에 대응하는 위도와 경도의 값으로 변환하여 도시한다. 물론 이 모든 과정은 보정정보생성부(150)에서 미리 설정된 알고리즘에 의해 수행된다.

이후 보정정보생성부(150)는 rel_error_x의 위도 성분(com_lat_rel_error_x)과, rel_error_y의 위도 성분(com_lat_rel_error_y)을 합산하여 최종 위도 보정 정보(com_lat)를 생성한다. 더불어 보정정보생성부(150)는 rel_error_x의 경도 성분(com_lon_rel_error_x)과, rel_error_y의 경도 성분(com_lon_rel_error_y)을 합산하여 최종 경도 보정 정보(com_lon)를 생성한다.

도3의 실시예에서는 제1진행방향(4시에서 10시 방향)과 제2진행방향(7시에서 1시 방향)이 서로 직각을 이루고 있기 때문에, 이렇게 획득한 차이정보(rel_error_y, rel_error_x)를 도4의 방위 좌표 상에 그대로 표시한 후 위도 성분과 경도 성분을 구해내더라도 무방하다. 하지만 제1진행방향과 제2진행방향이 서로 직각을 이루고 있지 않다면, 보정정보생성부(150)는 삼각함수를 이용하여 제2진행방향을 통해 획득한 rel_error_x 값이 제1진행방향을 통해 획득한 rel_error_y에 수직이 될 때 대응되는 값이 되도록 변환시키고, 이후 최종 보정 정보를 산출한다.

보정정보생성부(150)에서 위도 보정 정보(com_lat)와 경도 보정 정보(com_lon)를 포함하는 보정 정보를 생성<S230>하면, 보정정보반영부(160)는 보조GPS모듈(120)에서 획득한 보조 좌표 정보에 보정정보생성부(150)에서 생성한 보정정보(com_lat, com_lon)를 반영하여 보정된 좌표 정보를 생성한다.

도5를 참조하여 보정된 좌표 정보를 생성하는 과정을 설명하면 다음과 같다. 앞서 설명한 과정을 통해 보정정보생성부(150)에서 보정 정보(com_lat, com_lon)를 생성하였다면, 보정정보반영부(160)는 현재 보조GPS모듈(120)에서 획득한 보조 좌표 정보(11G)에 보정 정보를 반영하여 보정된 좌표 정보(11GC)를 생성한다. 도5에 도시된 바와 같이 보정된 좌표 정보(11GC)는 메인GPS모듈(110)에서 획득한 메인 좌표 정보(11R)와 거의 일치할 것이다.

이후 예측값산출부(170)는 보정된 좌표 정보(11GC)에 차량(10)의 속도와 yaw rate를 반영하여 예측값(11GC+1)을 산출<S235>한다. 차량(10)이 정상 주행 중이라면 차량(10)의 위치 역시 예측값을 따라 움직이게 될 것이다. 따라서 오류판단부(180)는 메인GPS모듈(110)에서 새로 획득되는 메인 좌표 정보(11R+1)와 예측값산출부(170)에서 산출한 예측값(11GC+1)를 비교<S240>하여 메인 좌표 정보의 오류 여부를 판단한다. 이때 오류판단부(180)는 메인 좌표 정보(11R+1)과 예측값(11GC+1)를 좌표 연산하여 두 값이 기준 범위 이내에 위치하고 있는지 확인<S245>한다.

만약 차량(10)이 정상 주행 중이고, 메인GPS모듈(110) 역시 정상 작동중이라면, 도5에 도시된 바와 같이 새로 획득한 메인 좌표 정보(11R+1)과 예측값(11GC+1)은 기준 범위 이내에서 거의 일치하게 될 것이다. 따라서 이 경우에는 오류판단부(180)에서 오류 판단 결과로써 정상 결과를 출력하게 되고, 이에 따라 좌표정보결정부(190)는 메인GPS모듈(110)이 정상 작동중이므로, 메인GPS모듈(110)에서 획득되는 메인 좌표 정보를 출력<S255>하여 자율 주행 시스템 등의 외부장치에서 활용될 수 있도록 한다.

반면 메인GPS모듈(110)이 잘 작동하다가 통신 장애 등을 일으켜 기준국과 통신을 수행할 수 없다면, 도6에 도시된 바와 같이 새로 획득한 메인 좌표 정보(11R+1')는 예측값(11GC+1)과 일정 거리 이상 차이가 발생하게 될 것이고, 이렇게 기준 범위를 벗어난 것이 확인되었다면 오류판단부(180)는 오류 판단 결과로써 오류 결과를 출력하게 되고, 이에 따라 좌표정보결정부(190)는 보조GPS모듈(120)에서 획득한 보조 좌표 정보에 보정 정보(com_lat, com_lon)를 반영한 보정 좌표 정보를 출력하여 자율 주행 시스템 등의 외부 장치에서 활용될 수 있도록 한다. 즉 11G 이후에 새로 획득한 보조 좌표 정보가 11G+1이라면, 11G+1에 기 획득한 보정 정보(com_lat, com_lon)를 반영한 값을 새로운 보정 좌표 정보로 출력하는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 오류 보정 시스템(100)에서는 저가의 보조GPS모듈(120)을 추가로 탑재하여 메인GPS모듈(110)의 오류 여부를 탐지하고, 필요시 보정된 좌표 정보가 출력되도록 할 수 있다.

즉 RTK(Real-Time Kinematic) GPS 시스템의 경우 기준국으로부터 보정 정보를 수신하여 위성으로부터 획득한 좌표 정보를 보정함으로써 매우 정확한 좌표 정보를 제공할 수 있지만, 일시적인 통신 장애를 일으켜 기준국으로부터 보정 정보를 획득하지 못한다면, 오류가 있는 좌표 정보를 출력하게 되어 차량 주행에 위험을 초래할 수 있다. 하지만 저가의 보조GPS모듈(120)을 추가 탑재하여 정상 작동 중일 때 보정 정보를 지속적으로 생성하고, 보조 좌표 정보에 보정 정보를 반영한 후 예측값을 산출하여 메인 좌표 정보와 비교해 본다면, 메인 좌표 정보의 오류를 즉시 탐지할 수 있어서 장치의 오작동을 미연에 방지할 수가 있다.

더 나아가 오류가 탐지되었을 경우에는 메인GPS모듈(110)의 동작이 복구될 때까지 보조GPS모듈(120)에서 획득한 보조 좌표 정보에 기 획득한 보정 정보를 반영하여 사용함으로써 자율 주행 시스템의 위치 정확도를 높여줄 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

100 : 오류 보정 시스템
110 : 메인GPS모듈
120 : 보조GPS모듈
130 : 제1차이정보생성부
140 : 제2차이정보생성부
145 : 진행방향판단부
150 : 보정정보생성부
160 : 보정정보반영부
170 : 예측값산출부
180 : 오류판단부
190 : 좌표정보결정부
10 : 자기 차량
11R,11R-1,11R-2 : 메인 좌표 정보
11G,11G-1,11G-2 : 보조 좌표 정보
11R+1 : 새로 획득한 메인 좌표 정보(정상)
11R+1' : 새로 획득한 메인 좌표 정보(오류)
11GC : 보정된 좌표 정보
11GC+1 : 보정된 좌표 정보를 이용한 예측값

Claims

메인 좌표 정보를 획득하는 메인GPS모듈;
오차가 포함된 보조 좌표 정보를 획득하는 보조GPS모듈;
제1진행방향에 대하여 메인 좌표 정보들을 잇는 직선 정보와 보조 좌표 정보들을 잇는 직선 정보를 생성한 후 두 직선 사이의 거리를 나타내는 제1차이정보를 생성하는 제1차이정보생성부;
상기 제1진행방향과 다른 제2진행방향에 대하여 메인 좌표 정보들을 잇는 직선 정보와 보조 좌표 정보들을 잇는 직선 정보를 생성한 후 두 직선 사이의 거리를 나타내는 제2차이정보를 생성하는 제2차이정보생성부;
상기 제1차이정보와 제2차이정보를 이용하여 보정 정보를 생성하는 보정정보생성부;
상기 보조GPS모듈에서 획득한 보조 좌표 정보에 상기 보정정보생성부에서 생성한 보정 정보를 반영하여 보정된 좌표 정보를 생성하는 보정정보반영부;
상기 보정된 좌표 정보를 이용하여 일정 시간 이후의 다음 좌표인 예측값을 산출하는 예측값산출부;
상기 메인GPS모듈에서 새로 획득한 메인 좌표 정보와 상기 예측값산출부에서 산출한 예측값을 비교하여 메인 좌표 정보의 오류 여부를 판단하는 오류판단부; 및
상기 오류판단부의 판단 결과에 따라 사용될 좌표 정보를 결정하여 출력하는 좌표정보결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조GPS모듈의 추가 탑재를 통한 메인GPS모듈의 오류 보정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 오류판단부는 상기 메인GPS모듈에서 새로 획득한 메인 좌표 정보와 상기 예측값산출부에서 산출한 예측값이 일정 거리 이내일 경우 정상 결과를 출력하고, 일정 거리를 벗어날 경우 오류 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 보조GPS모듈의 추가 탑재를 통한 메인GPS모듈의 오류 보정 시스템.
제2항에 있어서,
상기 좌표정보결정부는 상기 오류판단부에서 정상 결과가 출력될 경우 상기 메인GPS모듈에서 획득하는 메인 좌표 정보를 출력하고, 상기 오류판단부에서 오류 결과가 출력될 경우 상기 보조GPS모듈에서 획득하는 새로운 보조 좌표 정보에 상기 보정정보생성부에서 기 생성한 보정 정보를 반영한 보정 좌표 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 보조GPS모듈의 추가 탑재를 통한 메인GPS모듈의 오류 보정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1차이정보생성부와 제2차이정보생성부는 차량이 서로 다른 방향으로 직진 주행 중일 때 각각 제1차이정보와 제2차이정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 보조GPS모듈의 추가 탑재를 통한 메인GPS모듈의 오류 보정 시스템.