KR19980035877A

KR19980035877A - Map Matching Method

Info

Publication number: KR19980035877A
Application number: KR1019960054327A
Authority: KR
Inventors: 박태병
Original assignee: 김영귀; 기아자동차 주식회사
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1998-08-05

Abstract

본 발명은 자동차의 네비게이션(Navigation) 시스템에서 자동차의 주행궤적을 화면에 디스플레이되는 도로지도의 도로형상과 비교하여 가장 높은 확률로 형성이 일치된다고 생각되는 지도의 도로에 자동차 위치를 자동으로 수정하는 맵 매칭(Map Matching)방법에 관한 것으로, 디지털 지도의 도로속성으로 각 교차로의 방위를 입력하고 자이로 센서를 이용하여 진행 방향에 대한 방위를 계산한 후 도로의 방위와의 오차가 가장 작은 도로에 맵 매칭(Map Matching)함으로써 복수경로의 트레이스(Trace)시 그 도로위치가 매우 가까울 경우에도 정확한 자동차의 위치를 검출하여 화면에 디스플레이 시킬 수 있는 맵 매칭(Map Matching) 방법에 관한 것이다.The present invention compares a driving trajectory of a car in a navigation system of a car with a road shape of a road map displayed on a screen, and a map for automatically correcting a car position on a road of a map that is considered to have a high probability of formation. Map Matching method, which inputs the direction of each intersection as road property of digital map, calculates the direction of travel direction using gyro sensor, and then maps the map with the smallest error from the direction of the road. The present invention relates to a map matching method capable of detecting and displaying an accurate vehicle position on a screen even when the road position is very close during a trace of a multi-path by (Map Matching).

Description

Map Matching Method

본 발명은 맵 매칭(Map Matching) 방법에 관한 것으로, 자동차의 네비게이션(Navigation)시스템에서 자동차의 주행궤적을 화면에 디스플레이되는 도로지도의 도로형상과 비교하여 가장 높은 확률로 형상이 일치된다고 생각되는 지도의 도로에 자동차 위치를 자동으로 수정하는 맵 매칭(Map Matching)방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a map matching method, which compares a driving trajectory of a car with a road shape of a road map displayed on a screen in a navigation system of a car, and the map is considered to have the highest probability. The present invention relates to a map matching method for automatically correcting a car's position on a road.

인공위성을 통해 획득된 공중사진을 축적한 지형도를 기초로 하여 도로 주행 및 도로관리에 필요한 지리적 정보를 수치화(디지털화)하고, 다양한 속성 데이터(도로명, 랜드 마크, 페인트색 등)를 첨가해 화면상에 디스플레이하고, 자이로(Gyro)센서로 자동차의 진행 방향을, 차륜회전센서로는 주행거리를 계측하여 화면상에 표시된 맵(Map)위에 자동차의 현재위치를 표시하는 것을 네비게이션 시스템(Navigation System)이라 한다.Based on the topographic map accumulated through satellite imagery, geographic information required for road driving and road management is digitized (digital), and various attribute data (road name, landmark, paint color, etc.) are added on the screen. The navigation system displays the current position of the vehicle on the map displayed on the screen by displaying the display, driving direction of the vehicle with a gyro sensor, and driving distance with the wheel rotation sensor. .

네비게이션시스템에서 자동차의 위치를 추측하기 위해서는 지자기의 방향을 검출함에 따라 자동차의 진행방향을 알 수 있도록 한 지자기 센서, 고속으로 회전하는 회전체의 회전축은 외력이 가해지지 않는 한 공간에 대해 항상 일정한 방향을 유지하려하고 외력을 가하면 그 축과 직교하는 축 주위에 회전운동을 일으키는 성질을 이용하여 공간에서 물체의 자세(롤, 피칭, 요잉 등)와 속도를 검출하여 차체의 회전각속도를 구한 후 적분하여 방위를 구해 진행방향을 알 수 있도록 한 자이로(Gyro) 센서, 인공위성으로부터 발사된 전파의 도달시간을 계측하여 위성으로부터의 거리를 계산함에 따라 자동차의 위치를 알 수 있는 GPS 시스템(Global Positioning System), 지상의 정해진 지점에서 발사되는 전파를 받아 진행 방향, 위치를 알 수 있도록 한 전파발신 설비인 비콘(Beacon) 시스템 등의 사용된다.In order to estimate the position of the car in the navigation system, a geomagnetic sensor that detects the direction of the car as it detects the direction of the geomagnetism and the rotation axis of the rotating body rotating at high speed are always in a constant direction with respect to the space, unless an external force is applied. When the external force is applied, the rotational motion around the axis orthogonal to the axis is used to detect the posture (roll, pitching, yawing, etc.) and the velocity of the object in space to find the rotational angular velocity of the body, and then integrate Gyro sensor to find the direction and know the direction of travel, GPS system that can know the position of the car by calculating the distance from the satellite by measuring the arrival time of the radio wave emitted from the satellite, Radio wave emitting facility to know the direction and location of the radio wave received from a fixed point on the ground It is used such as a beacon (Beacon) system.

상기의 장치들에 의한 자동차 위치 추측항법에 있어서 방위의 설정오차, 각종 센서의 오차, 도로 지도와 실제의 도로와의 미스 매치 등에 의해 발생되는 누적오차를 적시에 보정할 필요가 있으며, 이 추측항법에 의해 얻은 주행궤적을 화면에 디스플레이되는 도로지도의 도로형상과 비교하여 가장높은 확률로 형상이 일치된다고 생각되는 지도의 도로에 자동차 위치를 자동으로 수정하는 기능을 맵 매칭이라고 한다.It is necessary to timely correct the cumulative error generated by the setting error of the bearing, the error of various sensors, the mismatch between the road map and the actual road, etc. in the vehicle position estimation navigation by the above devices. The function of automatically correcting the position of the car on the road of the map where the driving trajectory obtained by the comparison is compared with the road shape of the road map displayed on the screen with the highest probability, is called map matching.

종래의 맵 매칭(Map Matching)은 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 도로지도에 설정되어 있는 검정점(도 4에서 ●로 표시) 통과마다 검정점을 연결하여 형성되는 도로형상과 추측항법에 의한 실제적 형상 즉, 실궤적(도 4에서 △로 표시)을 조합하여 그 유사성이 소정의 값 이상일 때 이 도로를 통과중이라고 판단하는 것으로, 유사성 판정의 소정값은 방위 오차, 거리 오차, 도로 폭, 검정점간 거리 등으로부터 확률적 요소를 가지고 결정하며, 자동차 위치는 이 판정에 있어서 과거의 검정점 중 최초의 통과 검정점을 기점으로 실주행 거리에서 수정하여 자동차의 위치를 수정하게 되고, 도로가 근접해 있을 경우 복수 도로를 검정대상으로 추적하게 되는 것이다.As shown in FIGS. 4 to 6, the conventional map matching is a road shape and dead reckoning formed by connecting the black points for each pass of the black points (indicated by the marks in FIG. 4) set on the road map. By combining the actual shape, i.e., the actual trajectory (indicated by Δ in Fig. 4), it is determined that the road is passing when the similarity is greater than or equal to a predetermined value. The predetermined value of the similarity determination is azimuth error, distance error, and road width. In this judgment, the position of the car is corrected from the running distance based on the first passing test point in the past, and the position of the car is corrected. If so, multiple roads will be tracked.

도 5는 좌에서부터 직진하여 우측으로 꺾어질 경우 우측으로 꺾어진 시점에서 그 주변에 존재하는 도로(A, B, C) 형상과 견주어 주행궤적과 가장 확률이 높은 도로 B로 자동차의 위치를 수정하는 것을 나타내고 있다.FIG. 5 illustrates a case in which the vehicle is corrected to the driving trajectory and the most probable road B in comparison with the shapes of roads A, B, and C existing in the vicinity of the road when the road is straight and turned to the right. It is shown.

거리차이의 보정은 궤적의 굴곡부를 검출하여 교차로와 굴절점에서 수정을 함으로써 거리 센서 오차 등에 의한 위치차이를 보정하게 되는 것으로, 도 6에 도시한 바와 같이 도로 A를 오른쪽으로 굴절시켜 도로 B로 들어갔을 때, 굴곡형상을 보고 맞다면 현재위치를 도로 B로 수정하게 되는 것이다.The correction of the distance difference is to correct the position difference due to the distance sensor error by detecting the curved portion of the trajectory and correcting it at the intersection and the refraction point. As shown in FIG. 6, the road A is deflected to the right to enter the road B. When you see the bend shape, if you are corrected to the current position road B.

그러나, 상기와 같은 종래의 맵 매칭(Map Matching) 방법들은 가깝게 인접한 교차로에서 적용시 차량주행궤적이 교차도로에 모두 가깝게 위치하기 때문에 어떤 도로에 맵 매칭(Map Matching) 해야할 지 애매모호하게 된다.However, the conventional map matching methods as described above are ambiguous to which road map matching should be performed since the vehicle driving trajectories are located close to the intersection roads when applied at closely adjacent intersections.

복수경로를 추적하는데 있어서의 가장 중요한 것은 최단시간 내에 정확한 자동차의 위치를 검출하여 디스플레이하는 것이므로, 상기와 같은 맵 매칭(Map Matching)의 모호성의 해결은 매우 중요한 것이 될 수밖에 없다.Since the most important thing in tracking multiple paths is to detect and display the exact position of the vehicle in the shortest time, solving the ambiguity of the map matching is inevitably very important.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 도로지도에 설정되어 있는 검정점 통과마다 검정점을 연결하여 형성되는 도로형상과 추측항법에 의한 실제적 형상 즉, 실궤적을 조합하여 그 유사성이 소정의 값 이상일 때 이 도로를 통과중이라고 판단하여 자동차 위치를 보정하는 것이 아니라, 디지털 지도의 도로속성으로 각 교차로의 방위를 입력하고 자이로(Gyro) 센서를 사용하여 진행방향에 대해 방위를 계산한 후 도로의 방위와의 오차가 작은 도로에 맵 매칭(Map Matching)시키므로써, 복수경로의 트레이스(Trace)시 최단시간에 정확한 자동차의 위치를 검출하여 화면에 디스플레이 시킬 수 있는 맵 매칭(Map Matching)방법을 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention was created in order to solve the above problems, and the road shape formed by connecting the test points for each pass of the test points set on the road map and the actual shape by the dead reckoning, that is, the actual trajectory, Rather than correcting the car's position by determining that the road is passing through this road when the similarity is over a predetermined value, the bearing of each intersection is input by the road property of the digital map, and the bearing is calculated for the heading direction using a gyro sensor. Then, by matching the map to a road with a small error from the bearing of the road, Map Matching can be detected and displayed on the screen in the shortest time during the trace of the multi-path. Its purpose is to provide a method.

도 1은 네비게이션 시스템 구성 부품의 차량 배치도1 is a vehicle layout view of a navigation system component

도 2는 네비게이션 시스템의 블록구성도2 is a block diagram of a navigation system

도 3은 복수경로에서의 도로 및 차량궤적의 방위 예시도3 is a diagram illustrating the orientation of roads and vehicle trajectories in multiple paths;

도 4는 종래의 맵 매칭시 차량위치수정을 도시한 예시도4 is an exemplary view showing vehicle location modification in conventional map matching.

도 5는 종래 맵 매칭시 복수경로 트레이스를 도시한 예시도5 is an exemplary diagram illustrating a multipath trace when matching a conventional map.

도 6은 종래의 맵 매칭에 있어서의 거리차이 보정을 도시한 예시도6 is an exemplary diagram showing distance difference correction in conventional map matching.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1 : 디스플레이장치2 : CD-ROM 플레이어1: display device 2: CD-ROM player

3 : 스피드센서4 : 스티어링 조향각 센서3: Speed sensor 4: Steering steering angle sensor

5 : 자이로 센서6 : GPS 수신안테나5: gyro sensor 6: GPS receiving antenna

7 : GPS 수신기8 : 네비게이션 컨트롤러7: GPS receiver 8: navigation controller

9 : D/A 컨버터9: D / A converter

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the configuration and operation of the present invention.

도 1은 네비게이션 시스템 구성 부품의 차량배치도, 도 2는 네비게이션 시스템의 블록구성도, 도 3은 복수경로에서의 도로 및 차량궤적의 방위도로서, 도 1에 도시한 바와 같이 네비게이션 시스템의 구성은 자동차의 앞좌석 차체 중앙에 설치된 디스플레이장치(1), 러기지 룸에 위한 도로의 지도 데이터가 기입되어 있는 CD-ROM 플레이어(2), 프런트 휠 좌우 바퀴에 위치한 스피드센서(3), 핸들부에 설치된 스티어링 조향각센서(4), 루프중앙에 설치된 자이로 센서(5) 및 인스트러먼트 패널의 패드 중앙과 리어 파셜 트레이 안에 설치된 GPS 수신안테나(6)(6a) 및 후방 윈도우측에 설치된 GPS 수신기(7) 등으로 구성된다.FIG. 1 is a vehicle layout diagram of components of a navigation system, FIG. 2 is a block diagram of a navigation system, and FIG. 3 is an orientation diagram of roads and vehicle trajectories in multiple paths, and as shown in FIG. Display device (1) installed in the center of the front seat, CD-ROM player (2) where road map data for luggage room is written, speed sensor (3) located on the front wheel left and right wheels, steering wheel Steering angle sensor (4), gyro sensor (5) installed in the center of the loop, GPS receiving antennas (6) (6a) installed in the center of the pad and rear partial tray of the instrument panel, and GPS receiver (7) installed on the rear window side, etc. It consists of.

도 2에 도시한 바와 같이, GPS 수신기(7)는 GPS 수신안테나(6)(6a)를 통해 수신된 전파를 디코딩(Decoding)하여 경·위도 좌표값을 계산한 후, 네비게이션 컨트롤러(8)로 데이터를 출력한다. 이와 동시에 스피드센서(3)와 자이로 센서(5)로부터 얻어진 데이터는 D/A 컨버터(9)를 통해 디지털 데이터로 변환된 후 네비게이션 컨트롤러(8)로 입력된다.As shown in FIG. 2, the GPS receiver 7 decodes the radio wave received through the GPS reception antennas 6 and 6a to calculate the longitude and latitude coordinates, and then passes the result to the navigation controller 8. Output the data. At the same time, the data obtained from the speed sensor 3 and the gyro sensor 5 are converted into digital data through the D / A converter 9 and then input to the navigation controller 8.

도 3에 도시한 바와 같이 도로형상일 경우, 차량주행 궤적이 도로 #1과 도로 #2에 모두 가깝게 위치하기 때문에 어떤 도로에 맵 매칭(Map Matching)해야 할 지 애매모호하게 된다.As shown in FIG. 3, since the vehicle driving trajectory is located close to both the road # 1 and the road # 2, it becomes ambiguous to which road map matching should be performed.

자이로 센서(5)로부터 방위를 계산한 값을라고 하고, 네비게이션 컨트롤러(8)는 디지털 맵으로부터 각각의 도로에 대한 방위각을 읽어들인다. 이들 각각의 방위각을라고 하면, 네비게이션 컨트롤러(8)는 각각의 방위값을 비교하여 가장 오차가 적은 도로를 선택하고 이에 의해 도로 #1에 맵 매칭(Map Matching)하게 되어 디스플레이 장치(1)인 TFT LCD에 디스플레이하게 되는 것이다.The value calculated from the gyro sensor (5) The navigation controller 8 reads the azimuth angle for each road from the digital map. Each of these azimuths In this case, the navigation controller 8 compares the respective azimuth values, selects the road having the least error, and thereby maps the road # 1 to be displayed on the TFT LCD which is the display device 1. will be.

즉, 디지털 지도의 도로속성으로 각 교차로의 방위를 입력하고 자이로 센서를 사용하여 진행방향에 대한 방위를 계산한 후 도로의 방위와의 오차가 가장 작은 도로에 맵 매칭(Map Matching) 하게 되는 것이다.In other words, the direction of each intersection is input as the road attribute of the digital map, the direction of the direction is calculated using the gyro sensor, and map matching is performed on the road having the smallest error from the direction of the road.

상기와 같은 구성 및 작용을 하는 본 발명에 의해 얻을 수 있는 효과는 디지털 지도의 도로속성으로 각 교차로의 방위를 입력하고 자이로(Gyro) 센서를 사용하여 진행방향에 대해 방위를 계산한 후 도로의 방위와의 오차가 작은 도로에 맵 매칭(Map Matching)시킴으로써 복수경로의 트레이스(Trace)시 최단시간에 정확한 자동차의 위치를 검출하여 화면에 디스플레이 시킬 수 있는 효과가 있다.The effect obtained by the present invention having the above-described configuration and function is to input the bearing of each intersection as the road property of the digital map and calculate the bearing with respect to the heading direction by using a gyro sensor. Map matching is performed on a road with a small error between the two cars so that an accurate position of the vehicle can be detected and displayed on the screen in the shortest time during a multi-path trace.

Claims

The map is characterized by inputting the direction of each intersection as the road property of the digital map, calculating the direction of travel direction using the gyro sensor, and then matching the road with the smallest error from the direction of the road. Map Matching Method.