KR19990001656A - 고가 도로 인식 차량 항법 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고가 도로 인식 차량 항법 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, GPS 위성과, 상기 GPS 위성으로부터 시간 및 위성 궤도의 위치 신호를 수신하는 GPS 수신부와, 차량의 연료량을 감지하는 연료량 센서부와, 지도 데이터 베이스가 기억된 콤팩트 디스크로부터 정보를 읽어 내는 씨디-롬과, 상기의 출력 신호들을 입력 신호로 하여 현재 차량의 지도상 주행 위치, 속도, 방향 등을 계산하고 또한 고가 도로 진입 및 주행 상태를 판단하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터의 출력 신호를 입력 신호로 하여 도로 지도상에 차량의 주행 위치, 속도, 방향 및 고가 도로 주행 상황을 표시하는 표시 장치로 이루어져, 차량이 고가 도로를 주행시 발생하던 맵 매칭 오류를 제거하여 올바른 주행 표시를 할 수 있도록 함으로서 차량 항법 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 고가 도로 인식 차량 항법 장치 및 그 제어 방법.

Description

고가 도로 인식 차량 항법 장치 및 그 제어 방법

본 발명은 고가 도로 인식 차량 항법 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면 차량이 고가 도로를 주행시 발생하던 맵 매칭 오류를 제거하여 올바른 주행 표시를 할 수 있도록 함으로서 차량 항법 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 고가 도로 인식 차량 항법 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 항공기와 선박은 전파항법(2군데 이상의 전파 발신원으로부터 전파를 수신하여 전파의 도달 시간차, 위상차, 도플러 쉬프트 등에 의해 전파 발신원으로부터의 거리를 계산함으로서 현재 위치를 알 수 있다)에 의해 넓은 하늘과 바다를 안전하게 항행하고 있다. 같은 이동체인 차량도 현재 지도상의 어디를 주행하고 있는 지를 알 수 있다는 것은 승객에 있어서의 오랜 꿈이었으며 이와 같이 차량의 현재 위치를 알 수 있는 장치로서 현재 실용화된 것이 도 1에 도시한 구성도에서와 같이 GPS 위성(1), GPS 수신부(2), 컴퓨터(3), 지도 데이터 베이스가 내장된 콤팩트 디스크를 읽는 씨디-롬(5 ; CD-ROM), 표시 장치(4)로 구성된 차량 항법 장치이다. 이러한 차량 항법 장치는 GPS 위성(1)으로부터 발사된 전파의 도달 시간을 계측하여 위성으로부터의 거리를 계산함에 따라 차량의 주행 위치, 속도, 방향 등을 계산할 수 있으며 이를 지도 데이터와 함께 표시 장치(4)에 표시하게 된다.

여기서 상기 GPS 위성(1)은 미국 국무성에서 관할하는 것으로서 군사용과 민간용의 목적이 있으며, 민간용의 전파는 일반적으로 개방되어 있다. 또한 GPS 위성을 이용한 차량 항법 장치는 지구 상공 20183Km의 6궤도면에 각각 3개씩 18개의 궤도 위성을 등간격으로 배치하여 지구상의 어디에서나 항상 4개의 위성으로부터 전파의 수신이 가능하도록 설계되어 있으며 차량 위치의 산출은 위치를 기준으로 한 삼각 측량의 원리에 의해 이루어진다. GPS 위성에는 고정밀도의 시계가 탑재되어 있어 전파 발사 시각 신호가 발신되므로 GPS 수신부(2) 쪽에서는 GPS 수신부(2)의 시계에 의해 전파의 수신 시각을 알 수 있음으로 전파 도달 소요 시간을 알 수 있다. 이렇게 하여 3개의 위성으로부터 전파 도달 소요 시간을 측정하여 각각 전파의 전반 속도를 나눈 값이 위성과 차량과의 거리가 된다.

동시에 각 GPS 위성의 궤도 위치도 송신되어 오기 때문에 수신점은 3개의 위성을 각각 중심으로 한 3개 구면의 교점으로 구할 수 있다. 그러나 위성 쪽과 GPS 수신부(2)간에는 시계의 오차가 있으면 3개의 구면이 1점에서 교차되지 않게 된다. 그러므로, 4개째의 위성 전파를 수신하여 3개의 구면이 1점에서 교차되는 점을 계산함으로서 4개째의 위성 시각을 기준으로 하여 GPS 수신부(2)의 시계를 수정함으로서 현재 차량의 주행 위치, 속도, 방향 등을 계산할 수 있는 것이다.

이렇게 계산된 결과는 상기 표시 장치(4)를 통해 도로 지도와 함께 차량의 위치, 속도, 방향이 표시됨으로서 운전자는 낯선 도로에서도 안전하게 목적지를 찾아서 주행을 하게 되는 것이다.

그러나 이러한 차량 항법 장치의 도로 표시 방법에 있어서 도 2A 및 도 2B에 도시된 바와 같이 고가 도로를 주행시, 특히 고가 도로 밑에 평지 도로가 동시에 존재하는 경우에는 도 2B처럼 일부러 한쪽으로 이동시켜서 표시하는 것이 일반적인 표현 방법이다. 이러한 경우 비록 차량이 고가 도로를 주행하고 있지만 이를 인식하지 못하고 또한 차량 항법 장치의 오차 및 맵 매칭의 오류 등에 의해 마치 다른 평지의 도로를 주행하고 있는 것처럼 나타내는 경우가 있다. 이러한 맵 매칭 오류는 차량이 고가 도로를 주행하고 있는지 또는 일반 평지 도로를 주행하고 있는지에 대한 정보가 차량 항법 장치에 입력되고 있지 않기 때문에 일어나는 현상으로서 이를 해결하는 것이 요원하다 하겠다.

도면중 미설명부호 7은 고가 도로, 8은 일반 평지 도로를 나타내며, 또한 N은 도로의 분기점인 노드, A는 실제 차량의 주행 위치, A'는 맵 매칭 오류에 의해 표시 장치에 표시된 차량의 주행 위치를 나타낸다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 차량이 고가 도로를 주행시 발생하던 맵 매칭 오류를 제거하여 올바른 주행 표시를 할 수 있도록 함으로서 차량 항법 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 고가 도로 인식 차량 항법 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 차량 항법 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 2A 및 도 2B는 종래 차량 항법 장치에서 맵 매칭 오류를 설명하기 위한 설명도이다.

도 3은 본 발명에 의한 고가 도로 인식 차량 항법 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 4는 차량의 고가 도로 인식 방법을 설명하기 위한 설명도이다.

도 5는 본 발명에 의한 고가 도로 인식 차량 항법 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

10 ; GPS 위성20 ; GPS 수신부

30 ; 연료량 센서부40 ; 컴퓨터

50 ; 씨디-롬60 ; 표시 장치

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 고가 도로 인식 차량 항법 장치의 구성은, GPS 위성과, 상기 GPS 위성으로부터 시간 신호 및 위성 궤도의 위치 신호를 수신하고 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 GPS 수신부와, 차량의 연료량을 감지하여 연료량에 급격한 변화가 발생시 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 연료량 센서부와, 지도 데이터 베이스가 기억된 콤팩트 디스크로부터 정보를 읽어 내어 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 씨디-롬(CD-ROM)과, 상기 씨디-롬, GPS 수신부 및 연료량 센서부로부터의 출력 신호를 입력 신호로 하여 현재 차량의 지도상 주행 위치, 속도, 방향 등을 계산하고 또한 고가 도로 진입 및 주행 상태를 판단하여 이를 소정의 전기적 신호로서 출력하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터의 출력 신호를 입력 신호로 하여 도로 지도상에 차량의 주행 위치, 속도, 방향 및 고가 도로 주행 상황을 표시하는 표시 장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 고가 도로 인식 차량 항법 장치의 제어 방법은 동작이 시작되어 전원이 인가되면 모든 메모리 변수를 초기화하는 단계와, 지도 데이터 베이스에서 고가 도로 분기점 노드를 확인하는 단계와, 연료량을 감지하는 단계와, 상기 감지 결과 일정 시간 동안 연료량의 급격한 변화가 있는지를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과 일정 시간 동안 연료량에 급격한 변화가 있으면 고가 도로 주행 표시를 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명에 의한 고가 도로 인식 차량 항법 장치 및 그 제어 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 의한 고가 도로 인식 차량 항법 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 고가 도로 인식 차량 항법 장치의 구성은 지구 궤도 상에 떠 있는 다수의 GPS(Global Positioning System) 위성(10)을 포함하여 상기 GPS 위성(10)으로부터 표준시간 신호 및 위성 궤도의 위치 신호를 수신하고 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 GPS 수신부(20) 및 차량의 연료 탱크에 설치되어 일정 시간 동안 연료량의 급격한 변화가 있었는지를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 연료량 센서부(30)가 컴퓨터(40)의 입력단에 연결되어 있다.

여기서 상기 연료량 센서부(30)는 차량의 고가 도로 진입 여부를 감지하는 수단으로서 그 원리는 다음과 같다. 차량이 고가 도로를 진입하기 위해서는 먼저 일정한 각도로 경사진 경사 도로를 등판해야 함으로서 도 4에 도시된 바와 같이 차량이 소정의 각도(θ)로 기울어지게 된다. 이로서 연료 탱크내의 연료는 수평을 유지하기 위해 유동하게 되고 상기 등판 시간 동안 연료량 센서부는 평소보다 높은(또는 낮은) 전압을 출력하게 되는 것이다.

한편, 다양한 속성 즉, 도로명, 랜드 마크, 페인트 색, 평지 도로의 분기점뿐만 아니라 고가 도로의 분기점 데이터 등의 지도 데이터 베이스가 기억된 콤팩트 디스크로부터 일정한 정보를 읽어낼수 있도록 씨디-롬(50)이 컴퓨터(40)의 입력단에 연결되어 있기도 하다.

이러한 씨디-롬(50), GPS 수신부(20) 및 연료량 센서부(30)로부터의 출력 신호를 입력 신호로 하여 각종 연산, 기억, 제어 처리하는 컴퓨터(40)는 상기 GPS 수신부(20)로 입력되는 신호에 의해 현재 차량의 주행 위치, 속도, 방향 등을 계산하고 또한 씨디-롬(50)으로부터는 고가 도로 노드(N) 신호를 연료량 센서부(30)로부터는 소정 시간 이상으로 평소보다 높은 출력 전압 신호가 있었는지를 감지하여 차량이 고가 도로에 진입했는지의 여부 및 그 주행 상태를 판단하고 이를 도로 지도와 함께 표시하기 위해 다음단으로 소정의 전기적 신호를 출력한다.

여기서 상기 컴퓨터(40)는 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit)등을 이용함으로서 실시하며 상기 전자 제어 유닛의 메모리에는 본 발명에 의한 고가 도로 인식 차량 항법 장치가 작동될 수 있도록 하는 소프트웨어로서 소정의 프로그램 및 각종 참조 데이터 등을 미리 입력시켜 제조한 것이다. 또한 이러한 전자 제어 유닛은 상기 메모리뿐만 아니라 입/출력 인터페이스, 중앙 처리 장치 등이 통합되어 제조된 것으로서 최근 차량의 제어 계통에 가장 많이 사용되는 것중의 하나이기도 하다.

한편, 상기 컴퓨터(40)의 출력단에 연결된 표시 장치(60)는 도로 지도와 함께 차량의 주행 위치, 속도, 방향 및 고가 도로 주행 상황을 표시하며 특히 고가 도로 위를 주행할 때는 상기 연료량 센서부(30)로부터 입력되는 값에 의해 고가 도로 주행 여부를 정확히 판단할 수 있게 함으로서 도로 지도와 미스 매칭없이 차량의 위치 및 방향 등을 표시할 수 있도록 되어 있다.

도 5는 본 발명에 의한 고가 도로 인식 차량 항법 장치의 제어 방법을 도시한 순서도로서 그 구성은 동작이 시작되어 전원이 인가되면 모든 메모리 변수를 초기화하는 단계와, 지도 데이터 베이스에서 고가 도로 분기점 노드를 확인하는 단계와, 연료량을 감지하는 단계와, 상기 감지 결과 일정 시간 동안 연료량의 급격한 변화가 있는지를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과 일정 시간 동안 연료량에 급격한 변화가 있으면 고가 도로 주행 표시를 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 하는 본 발명에 의한 고가 도로 인식 차량 항법 장치 및 그 제어 방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선 전원이 인가되어 동작이 시작되면 컴퓨터(40)는 모든 메모리 변수를 초기화하고 소정의 프로그램 및 참조 데이터 등을 로딩하여 도 5에서와 같은 순서로 고가 도로 인식 차량 항법 장치가 작동되도록 초기화한다. 이어서 컴퓨터(40)는 GPS 수신부(20) 및 씨디-롬(50)의 콤팩트 디스크로부터 각종 속성값 즉, 도로명, 랜드 마크, 페인트 색, 평지 도로의 분기점뿐만 아니라 고가 도로의 분기점 데이터 등을 입력 받아서 현재 차량이 고가 도로의 분기점 노드(N)에 도착했는지를 확인한다.

차량이 고가 도로의 분기점 노드(N)에 도착했으면 이어서 연료량 센서부(30)를 이용하여 연료량을 감지하며 이때 그 전압의 변화로서 연료량의 급격한 변화가 있는지를 판단한다.

상기 판단 결과 일정 시간 이상 연료량에 급격한 변화가 있으면 표시 장치(60)를 이용하여 고가 도로 주행중임을 표시하고 또한 상기 판단 결과 일정 시간 이상 연료량에 급격한 변화가 없다면 표시 장치(60)에 평지 도로 주행 표시를 하게 되는 것이다. 여기서 상기 연료량의 변화를 일정 시간 이상으로 제한한 것은 도로의 각종 요철부 및 다리 이음쇠 등에서도 순간적으로 연료량 센서부로부터 출력되는 전압이 변화함으로 소정 시간 이하의 연료량 변화는 판단 대상에서 제외하기 위함이다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 여기에만 한정되지 않고 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 당업자에 의해 여러 가지로 변형된 실시예가 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 의한 고가 도로 인식 차량 항법 장치 및 그 제어 방법은, 차량이 고가 도로를 주행시 발생하던 맵 매칭 오류를 제거하여 올바른 주행 표시를 할 수 있도록 함으로서 차량 항법 장치의 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (2)

1. GPS(Global Positioning System) 위성과; 상기 GPS 위성으로부터 시간 신호 및 위성 궤도의 위치 신호를 수신하고 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 GPS 수신부와; 차량의 연료량을 감지하여 연료량에 급격한 변화가 발생시 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 연료량 센서부와; 지도 데이터 베이스가 기억된 콤팩트 디스크로부터 정보를 읽어 내어 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 씨디-롬(CD-ROM)과; 상기 씨디-롬, GPS 수신부 및 연료량 센서부로부터의 출력 신호를 입력 신호로 하여 현재 차량의 지도상 주행 위치, 속도, 방향 등을 계산하고 또한 고가 도로 진입 및 주행 상태를 판단하여 이를 소정의 전기적 신호로서 출력하는 컴퓨터와; 상기 컴퓨터의 출력 신호를 입력 신호로 하여 도로 지도상에 차량의 주행 위치, 속도, 방향 및 고가 도로 주행 상황을 표시하는 표시 장치를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고가 도로 인식 차량 항법 장치.
2. 동작이 시작되어 전원이 인가되면 모든 메모리 변수를 초기화하는 단계와; 지도 데이터 베이스에서 고가 도로 분기점 노드를 확인하는 단계와; 연료량을 감지하는 단계와; 상기 감지 결과 일정 시간 연료량의 급격한 변화가 있는지를 판단하는 단계와; 상기 판단 결과 일정 시간 연료량에 급격한 변화가 있으면 고가 도로 주행 표시를 하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고가 도로 인식 차량 항법 장치의 제어 방법.