KR19980073341A

KR19980073341A - 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR19980073341A
Application number: KR1019970008570A
Authority: KR
Inventors: 박재환
Original assignee: 김영환; 현대전자산업 주식회사
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 1998-11-05

Abstract

본 발명은 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치 및 그 제어방법에 관한것으로, 특히 GPS위성에서 송신되는 GPS위성의 좌표데이타 및 시각데이타를 수신하는 GPS수신기(1)와; 상기 GPS수신기(1)의 신호 출력단과 접속되어 있는 직렬통신부(2)와; 자동차의 진행방향을 검출하는 자이로스코프(3)와; 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D변환부(4)와; 바퀴의 회전수를 검출하는 스피드센서(5)와; 바퀴의 회전수를 카운트하는 카운터(6)와; 지도데이타를 독출하는 CD-ROM플레이어(7)와; CD-ROM에서 독출된 지도데이타 위에 차량의 위치를 표시하는 LCD표시패널(8)과; 차량의 절대위치와 상대위치를 연산하는 마이컴(9)을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치이다.

이러한 본 발명은 GPS위성에서 송신되는 좌표 데이타를 수신할 수 없는 지역에서나, GPS 오차가 심할 때에도 상대위치를 추출할 수 있어 차량의 정확한 위치를 디스플레이할 수 있는 효과가 있다.

Description

자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치 및 그 제어방법

본 발명은 자이로스코프(GYROSCOPE) 데이타와 스피드센서(SPEED SENSOR)데이타를 이용한 상대위치 특정장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 전세게 위치검출장치(GLOBAL POSITIONING SYSTEM : 이하 GPS라 칭한다)를 이용하여 자기의 위치를 검출하는 자동차 항법장치에서 GPS 수신기로 절대위치를 수신하지 못할 경우, 차량 자체에 장착된 자이로스코프와 스피드센서를 통해 상대위치를 측정할 수 있는 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

주지하다시피, GPS는, 20,183Km 상공에서 1일 2회 지구를 공전하며 현재 위치에 대한 좌표신호와 좌표신호를 송신한 시각에 대한 신호를 송신하는 GPS위성을 6개의 궤도면 각각에 3개씩 총 18개(각 궤도에 대한 예비 위성을 포함하면 총 24개) 등간격으로 배치한 후, GPS수신기를 사용하여 상기 GPS위성에서 송신된 신호를 수신, 처리하므로써 GPS수신기가 존재하는 위치를 검출할 수 있는 장치이며, GPS안테나와 GPS수신회로로 이루어지는 GPS수신기를 사용하여 3개이상의 GPS위성에서 송신되는 신호를 검출하여 자기의 위치를 검출하는 장치이다(단, 3차원 위치측정의 경우에는 4개 이상의 GPS위성 신호가 필요).

한편, 종래의 GPS를 이용한 자동차의 항법장치는, 도 1에서 도시되는 바와같이, GPS안테나와 GPS수신회로로 이루어져, GPS위성에서 송신되는 GPS위성의 좌표데이타 및 시각데이타를 수신하는 GPS수신기(1)와; 상기 GPS수신기(1)에서 출력된 좌표데이타 및 시각데이타를 마이컴(9)으로 전달하며, 상기 GPS 수신기(1)의 신호 출력단과 접속되는 직렬통신부(2)와; 지도데이타가 저장된 CD-ROM(COMPACT DISK READ ONLY MEMORY)을 동작시켜, 지도데이타를 독출하는 CD-ROM플레이어(7)와; CD-ROM에서 독출된 지도데이타 위에 차량의 위치를 표시하는 LCD표시패널(8)과; 상기 직렬통신부(2), CD-ROM플레이어(7)의 신호 출력단과 LCD표시패널(8)의 신호 입력단 사이에 접속되어, 상기 GPS수신기(1)를 통해 GPS위성의 신호를 검출하는 경우에, 자동차의 절대위치를 연산하고, 연산된 절대위치를 상기 LCD표시패널(8)에 나타내는 마이컴(9)을 포함하여 구성된다.

이러한 GPS를 이용한 자동차 항법장치는, 상기 GPS수신기(1)에 3개 이상의 GPS위성에서 송신된 신호가 검출되는지의 여부를 판단하여, 3개 이상의 GPS위성에서 송신된 신호가 검출되면, 상기 송신된 신호(GPS위성 좌표와, 시각에 대한 신호)를 분석하여 자동차의 위치에 대한 좌표를 검출하여 상기 LCD표시패널(7)에 자동차의 위치를 나타내는 동작을 수행하였다.

그러나 상기와 같은 종래 자동차 항법장치에서는 GPS를 통해 얻어지는 절대좌표(위도, 경도)만을 이용하여 항법장치를 운용하였기 때문에, 복잡한 도시에서는 시간이 지남에 따라 GPS 누적오차가 커서 위치측정이 잘못될 수 있고, 큰 건물이 있는 지역이나 터널에서는 GPS 위성에서 송신되는 좌표 데이타를 수신할 수 없음으로 정확한 자동차의 위치를 측정할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 자이로스코프와 스피드센서를 부가장착하여, 상기 자이로스코프에서는 변화한 방향각 만큼의 데이타를 검출하고, 상기 스피드센서에서는 거리데이타를 추출하여 상대위치를 검출할 수 있도록 함으로써, GPS 위성에서 송신되는 좌표 데이타를 수신할 수 없는 지역에서나, GPS 오차가 심할 때에도 상대위치를 통해 차량의 위치를 보정할 수 있어 차량의 정확한 위치를 디스플레이할 수 있는 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치는, GPS안테나와 GPS수신회로로 이루어져, GPS위성에서 송신되는 GPS위성의 좌표데이타 및 시각데이타를 수신하는 GPS수신기와; 상기 GPS수신기에서 출력된 좌표데이타 및 시각데이타를 전달하며, 상기 GPS수신기의 신호 출력단에 접속된 직렬통신부와; 자동차의 진행방향을 검출하는 자이로스코프와; 상기 자이로스코프의 신호 출력단에 접속되어 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 아날로그/디지탈(Analog/Digital ; 이하 A/D라 칭한다) 변환부와; 바퀴의 회전수를 검출하는 스피드센서와; 상기 스피드센서의 신호 출력단에 접속되어 상기 스피드센서에서 검출된 바퀴의 회전수를 카운트하는 카운터와; 지도데이타가 저장된 CD-ROM을 동작시켜, 지도데이타를 독출하는 CD-ROM플레이어와; CD-ROM에서 독출된 지도데이타 위에 차량의 위치를 표시하는 LCD표시패널과; 상기 직렬통신부, A/D 변환부, 카운터 및 CD-ROM 플레이어의 신호 출력단과 LCD 표시패널의 신호 입력단 사이에 접속되어 상기 GPS수신기를 통해 GPS위성의 신호를 검출하는 경우에는, 상기 GPS수신기를 통해 검출한 자동차의 위치를 상기 LCD표시패널에 나타내다가, 상기 GPS수신기를 통해 GPS위성의 신호를 검출할 수 없을 경우에는, 상기 자이로스코프와 스피드센서로부터 인가되는 신호를 연산하여, GPS위성의 신호가 중단된 지점부터 자동차가 운행한 거리와 현재의 위치를 검출하여 상기 LCD표시패널에 나타내는 마이컴(9)을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

한편, 본 발명 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치의 제어방법은 초기 절대위치의 방위각을 설정하여 자이로스코프에서는 출력된 아날로그 데이타를 디지탈 데이타로 변환하기 위해 샘플링하는 단계와; A/D변환부에 내장되어 있는 선입선출(First-in First-out; 이하 FIFO라 칭한다)에 데이타가 가득찼는지를 판단하여 A/D변환부에 내장되어 있는 FIFO에 데이타가 가득찼을 경우에 시간과 거리를 측정하는 단계와; 측정된 시간데이타와 거리데이타를 통해 변위각을 계산하고, A/D변환부에 내장되어 있는 FIFO에 데이타가 가득차지 않았을 경우에 소정의 시간이 경과되었는가를 판단하여 경과하지 않았으면 자이로스코프에서 출력된 아날로그 데이타를 디지탈 데이타로 변환하기 위해 샘플링하는 단계와; 소정의 시간이 경과했을 경우에는 거리를 측정하고, 측정된 거리데이타를 통해 소정 시간간의 변위각을 연산하는 단계와; 자동차의 운행상태를 판단하여 자동차가 정지상태일 경우에는 보정상수를 변경하고, 자동차가 운행상태일 경우에는 자동차의 현재위치를 측정하는 단계와; 종료를 판단하여 종료하지 않을 경우에 자이로스코프에서 출력된 아날로그 데이타를 디지탈 데이타로 변환하기 위해 샘플링하고, 종료하는 것으로 판단되면 종료하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

이러한 본 발명 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치 및 그 제어방법은 GPS위성에서 송신되는 좌표 데이타를 수신할 수 없는 지역에서나, GPS 오차가 심할 때에도 상대위치를 추출할 수 있어 차량의 정확한 위치를 디스플레이할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 GPS를 이용한 자동차 항법장치의 구성을 보여주는 블럭도,

도 2는 본 발명의 구성을 보여주는 블럭도,

도 3은 본 발명에 의해 1초 단위로 현재위치를 측정하는 방법을 보여주는 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : GPS수신기, 2 : 직렬통신부, 3 : 자이로스코프, 4 : A/D변환부, 5 : 스피드센서, 6 : 카운터, 7 : CD-ROM플레이어, 8 : LCD표시패널, 9 : 마이컴

이하 본 발명 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치 및 그 제어방법의 기술적 사상에 따른 일실시예를 들어 그 구성 및 동작을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

본 발명은 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 GPS수신기(1)의 신호 출력단을 상기 직렬통신부(2)의 신호 입력단에 접속하고, 상기 자이로스코프(3)의 신호 출력단을 상기 A/D 변환부(4)의 신호 입력단에 접속하며, 상기 스피드센서(5)의 신호 출력단을 상기 카운터(6)의 신호 입력단에 접속하고, 상기 직렬통신부(2), A/D 변환부(4), 카운터(6) 및 CD-ROM플레이어(7)의 데이타 출력단을 상기 마이컴(9)의 데이타 입력단에 접속하며, 상기 마이컴(9)의 신호 출력단을 LCD표시패널(8)의 신호 입력단에 접속하여 본 실시예를 구성한다.

상기와 같이 구성된 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치의 동작과정은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 GPS수신기(1)를 통하여 입력된 절대좌표 데이타를 연산하여 초기 절대위치의 방위를 마이컴(9)에서 연산한다.

한편, 복잡한 도시에서 GPS 오차가 크거나 GPS 위성으로 부터 데이타를 수신할 수 없는 지역일 경우에, 상기 자이로스코프(3)와 스피드센서(5)에서 상대위치를 검출하기 위하여 상기 자이로스코프(3)에서 출력된 아날로그 데이타를 상기 A/D 변환부(4)에서는 디지탈 데이타로 변환하기 위해 샘플링하고, 상기 마이컴(9)에서는 A/D 변환부(4)에 내장되어 있는 FIFO에 데이타가 가득찼는지를 판단하며, A/D 벼환부(4)에 내장되어 있는 FIFO에 데이타가 가득찼을시에 상기 스피드센서(5)에서 측정된 거리를 이용하여 변위각을 계산한다.

이때, 상기 A/D변환부(4)에 내장되어 있는 FIFO에 데이타가 가득차지 않았을 경우에는, 상기 마이컴(9)에서 소정의 시간, 예를들어 1초의 시간이 경과되었는가를 판단하여 경과하지 않았을시, 상기 자이로스코프(3)에서 출력된 아날로그 데이타를 상기 A/D 변환부(4)에서는 디지탈 데이타로 변환하기 위해 샘플링하고, 1초의 시간이 경과했을 경우에는 상기 스피드센서(5)에서 거리를 측정하여, 스피드센서(5)에서 측정된 거리데이타를 통해 상기 마이컴(9)은 1초간의 변위각을 연산한다.

또한 A/D 변환부(4)에 내장되어 있는 FIFO에 데이타가 가득찼을 경우에 상기 스피드센서(5)에서 측정된 거리를 이용하여 변위각을 계산하고, 1초의 시간이 경과했을 때에 상기 스피드센서(5)에서 거리를 측정하여, 스피드센서(5)에서 측정된 거리데이타를 통해 상기 마이컴(9)은 1초간의 변위각을 연산한후, 자동차의 운행상태를 판단하고, 자동차가 정지상태일 경우에는 보정상수를 변경한다.

한편, 자동차가 운행상태일 경우에는 상기 마이컴(9)에서 자동차의 현재위치를 검출하고, 자동차가 정지상태일 경우에는 보정상수를 변경하며, 자동차가 운행상태일 경우에는 자동차의 현재위치를 검출한 후에 마이컴(9)에서 시스템 종료를 판단하여 종료하지 않을경우에 다시 상기 자이로스코프(3)에서 출력된 아날로그 데이타를 상기 A/D 변환부(4)는 디지탈 데이타로 변환하기 위해 샘플링하고, 종료할 것으로 판단되면 상기 마이컴(9)은 시스템을 종료한다.

상기 자이로스코프(3)에서는 ω(변위 각속도 : Δθ/Δt)의 값이 0V에서 5V의 선형적인 전압값으로 출력되어, 출력된 전압값을 A/D 변환부(4)에 연결하여 디지탈값으로 변환하고, 변화된 각속도를 일정시간동안 누적하여 적분을 하게되면 일정시간동안의 방향각을 얻게 된다.

상기 스피드센서(5)에서는 바퀴의 회전수에 따른 오도메터(Odometer) 펄스가 출력되어, 차량의 바퀴둘레를 알면 1회전에 움직인 거리를 식(거리=펄스수 * 1펄스에 움직인거리)에 의해 구할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치 및 그 제어방법은, 특히 자이로스코프와 스피드 센서를 장착하여, 자이로스코프에서 변화한 방향각 만큼의 데이타를 출력하고, 스피드센서에서 거리데이타를 추출하여 상대위치를 측정함으로써, GPS 위성에서 송신되는 좌표 데이타를 수신할 수 없는 지역에서나, GPS 오차가 심할 때에도 상대위치를 추출할 수 있어 차량의 정확한 위치를 디스플레이하는 효과가 있는 것이다.

Claims

GPS안테나와 GPS수신회로로 이루어져, GPS위성에서 송신되는 GPS위성의 좌표데이타 및 시각데이타를 수신하는 GPS수신기와; 상기 GPS수신기에서 출력된 좌표데이타 및 시각데이타를 전달하며, 상기 GPS수신기의 신호 출력단과 접속되는 직렬통신부와; 자동차의 진행방향을 검출하는 자이로스코프와; 상기 자이로스코프의 신호 출력단과 접속되어 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D 변환부와; 바퀴의 회전수를 검출하는 스피드센서와; 상기 스피드센서에서 검출된 바퀴의 회전수를 카운트하며, 상기 스피드센서의 신호 출력단에 접속되는 카운터와; 지도데이타가 저장된 CD-ROM을 동작시켜, 지도데이타를 독출하는 CD-ROM플레이어와; CD-ROM에서 독출된 지도데이타 위에 차량의 위치를 표시하는 LCD표시패널과; 상기 직렬통신부, A/D 변환부, 카운터 및 CD-ROM 플레이어의 신호 출력단과 LCD 표시패널의 신호 입력단 사이에 접속되어 상기 GPS수신기를 통해 GPS위성의 신호를 검출하는 경우에는, 상기 GPS수신기를 통해 검출한 자동차의 위치를 상기 LCD표시패널에 나타내다가, 상기 GPS수신기를 통해 GPS위성의 신호를 검출할 수 없을 경우에는, 상기 자이로스코프와 스피드센서로부터 인가되는 신호를 연산하여, GPS위성의 신호가 중단된 지점부터 자동차가 운행한 거리와 현재의 위치를 검출하여 상기 LCD표시패널에 나타내는 마이컴을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정장치.
초기 절대위치의 방위각을 설정하여 자이로스코프에서는 출력된 아날로그 데이타를 디지탈 데이타로 변환하기 위해 샘플링하는 단계와; A/D변환부에 내장되어 있는 FIFO에 데이타가 가득찼는지를 판단하여 A/D변환부에 내장되어 있는 FIFO에 데이타가 가득찼을 경우에 시간과 거리를 측정하는 단계와; 측정된 시간데이타와 거리데이타를 통해 변위각을 계산하고, A/D변환부에 내장되어 있는 FIFO에 데이타가 가득차지 않았을 경우에 소정의 시간이 경과되었는가를 판단하여 경과하지 않았으면 자이로스코프에서 출력된 아날로그 데이타를 디지탈 데이타로 변환하기 위해 샘플링하는 단계와; 소정의 시간이 경과했을 경우에는 거리를 측정하고, 측정된 거리데이타를 통해 소정 시간간의 변위각을 연산하는 단계와; 자동차의 운행상태를 판단하여 자동차가 정지상태일 경우에는 보정상수를 변경하고, 자동차가 운행상태일 경우에는 자동차의 현재위치를 측정하는 단계와; 종료를 판단하여 종료하지 않을 경우에 자이로스코프에서 출력된 아날로그 데이타를 디지탈 데이타로 변환하기 위해 샘플링하고, 종료하는 것으로 판단되면 종료하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 자이로스코프 데이타와 스피드센서 데이타를 이용한 상대위치 측정방법.