KR20040020994A - Method for map matching in navigation system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량이나 선박 및 항공기 등의 이동체의 현재위치 및 그 현재위치로부터 목적지까지의 최단 거리 등을 측정하고, 측정한 이동체의 현재위치 및 목적지까지의 최단 거리 등을 표시화면상에 지도와 함께 표시하는 네비게이션 시스템에 있어서, GPS(Global Positioning System) 수신신호 및 이동체에 설치된 복수의 센서들로 측정된 이동체의 현재위치를 기준으로 일정 범위 이내의 존재하는 도로들인 후보 링크들을 추출하고, 이동체의 이동속도, 후보링크와의 거리오차 및 이동체의 이동방향에 따른 자세각 오차를 이용하여 상기 추출한 복수의 후보링크들의 매칭확률을 계산하며, 그 계산한 매칭확률을 이용하여 이동체의 현재위치를 수치도로 지도상에 정확히 맵 매칭하는 네비게이션 시스템의 맵 매칭 방법에 관한 것이다.The present invention measures the current position of a moving object such as a vehicle, a ship and an aircraft, the shortest distance from the current position to the destination, and displays the measured current position and the shortest distance to the destination together with a map on the display screen. In a navigation system for displaying, the candidate links, which are roads within a predetermined range, are extracted based on a GPS (Global Positioning System) received signal and a plurality of sensors installed in the moving object, and the candidate links are extracted. The matching probability of the extracted plurality of candidate links is calculated by using the velocity, the distance error with the candidate link, and the attitude angle error according to the moving direction of the moving object, and the current position of the moving object is numerically mapped using the calculated matching probability. The present invention relates to a map matching method of a navigation system that maps exactly on a map.
네비게이션 시스템은 도로교통을 안내하는 시스템으로서 이동하는 이동체의 위치결정을 반드시 필요로 하고, 그 이동체의 위치정보는 이동체의 현재 위치표시, 이동경로 안내, 그리고 주변 환경인식 등에 사용되므로 허용된 오차 범위 이내에서 실시간으로 연속적으로 제공되어야 한다. 또한 잘못된 위치정보 또는 불연속적인 위치정보의 제공은 이동체의 이동에 매우 심각한 영향을 줄 수 있는 것으로서 이동체의 정확한 위치결정은 매우 중요하다.The navigation system is a system for guiding road traffic, and it is necessary to determine the position of the moving object, and the position information of the moving object is used for displaying the current position of the moving object, guiding the moving route, and recognizing the surrounding environment. Must be provided continuously in real time. In addition, the provision of incorrect position information or discontinuous position information can have a very serious effect on the movement of the moving body, and accurate positioning of the moving body is very important.
이동체의 위치를 결정하는 방법으로는 이동체에 장착된 복수의 센서들로부터 수집된 자료를 이용하는 자립식 위치 측정방법과, 외부의 신호를 수신하여 위치를 결정하는 전파항법식 위치 측정방법과, 그리고 상기 자립식 위치 측정방법 및 전파항법식 위치 측정방법을 함께 사용하는 혼합식 위치 측정방법이 있다.As a method for determining the position of the moving object, a self-standing position measuring method using data collected from a plurality of sensors mounted on the moving body, a radio navigation position measuring method for determining the position by receiving an external signal, and There is a hybrid position measuring method using a self-standing position measuring method and a radionavigation position measuring method together.
상기 자립식 위치 측정방법은, 이동체 항법 시스템의 출현과 더불어 함께 소개된 DR(Dead Reckoning) 방법과 맵 매칭(map matching) 방법을 이용한다.The self-standing position measuring method uses a dead reckoning (DR) method and a map matching method introduced together with the appearance of a mobile navigation system.
DR 방법은 외부 신호의 도움 없이 이동체 내부에 장착된 자이로(gyro), 전자 나침반(electronics compass) 및 휠 센서 등으로부터 수집된 이동체의 이동거리와 이동체의 진행방향을 이용하여 이동체의 출발점인 초기위치부터 현재위치를 추적하여 구하는 것이다.DR method uses the moving distance and moving direction of the moving body collected from the gyro, electronics compass and wheel sensor mounted inside the moving body without the help of external signal. It is to keep track of the current position.
도 1은 DR 방법에 의한 이동체의 위치 추적방법을 설명하기 위한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 DR 방법은 이동체의 초기 위치를 (X0, Y0)라고 하고, 그 초기위치 (X0, Y0)에서부터 이동체의 이동방향(θi; θ1, θ2, ···, θn) 및 이동거리(di; d1, d2, ···, dn)를 순차적으로 측정하여 이동체가 최종 이동한 현재 위치 (Xn, Yn)를 계산하는 것이다.1 is a view for explaining a position tracking method of a moving object by the DR method. As shown here, the DR method calls the initial position of the moving object (X 0 , Y 0 ), and the moving direction (θ i ; θ 1 , θ 2 , ...) from the initial position (X 0 , Y 0 ). Θ n ) and the moving distance d i ; d 1 , d 2 ,..., And d n are sequentially measured to calculate the current position (X n , Y n ) at which the moving object was finally moved.
이 때, 이동체의 이동 방향(θi) 및 이동거리(di)는 이동체에 설치된 자이로(gyro) 및 전자 나침반(electronics compass) 등의 방향 센서와 휠 센서 등의 속도 검출센서로 검출되며, 그 이동 방향(θi) 및 이동거리(di)를 다음의 수학식 1 및 수학식 2에 적용하여 이동체의 현재위치를 계산한다.At this time, the moving direction θ i and the moving distance d i of the movable body are detected by a direction sensor such as a gyro and an electronic compass installed in the movable body and a speed detecting sensor such as a wheel sensor. The current position of the moving body is calculated by applying the moving direction θ i and the moving distance d i to the following equations (1) and (2).
그러나, 상기 이동체의 이동방향(θi)을 측정하기 위한 자이로나 전자 나침반 등의 방향센서는 이동체의 진행 방향에 따라 오차가 다를 수 있고, 이동체의 정지시 진행 방향이 한쪽 방향으로 편향되거나 변화될 수 있으므로 상기 측정된 이동체의 진행 방향은 많은 오차를 포함하게 되고, 또한 휠(wheel) 센서 등에 의해 측정한 이동거리(di)도 바퀴의 공기압 및 도로의 노면상태 등의 외부 요소에 의해 많은 오차를 포함하게 된다.However, a direction sensor such as a gyro or an electronic compass for measuring the moving direction θ i of the moving object may have an error according to the moving direction of the moving object, and the moving direction may be deflected or changed in one direction when the moving object is stopped. Therefore, the moving direction of the moving body measured includes a large number of errors, and the moving distance d i measured by a wheel sensor or the like also causes a large error due to external factors such as air pressure of a wheel and road surface conditions of a road. It will include.
그러므로 상기한 바와 같이 오차가 포함되어 있는 센서들의 검출신호를 이용하는 DR 방법은 상기 오차들이 누적되어 이동체의 현재 위치를 잘못 산출할 수 있다. 또한 이동체의 현재위치 표시를 위하여 제작된 수치도로 지도 자료는 주로 도로의 중심선이 설정되어 되는데 이동체는 교차로는 물론 일반 도로에서도 중심선을 따라 이동하지 않고, 이동체의 현재위치를 입력할 경우에 입력 오차를 내포할 수 있어 이동체의 현재위치를 정확하게 잘못 표시할 수 있는 것으로 이러한 오차를 반드시 제거해야 된다.Therefore, in the DR method using the detection signals of the sensors including the error as described above, the errors may be accumulated to incorrectly calculate the current position of the moving object. In addition, the numerical road map data produced for displaying the current position of the moving object is mainly set to the center line of the road. The moving object does not move along the center line at intersections or general roads. This error must be eliminated as it can be nested and can accurately display the current position of the moving object.
그리고 상기 맵 매칭 방법은 상기 DR 방법 등으로 측정된 이동체의 현재위치 및 수치도로 지도가 포함하는 오차를 보정하는 것으로서 이동체의 현재위치는 항상 도로 위에 존재한다는 가정을 기본으로 하여 측정된 이동체의 현재위치를 수치도로 지도의 도로 위로 보정하는 것이다. 그러므로 상기 맵 매칭 방법은 정확한 이동체의 현재위치 표시, 현재위치로부터 목적지까지의 최적 경로 안내, 목적지 검색 및 지형 지물 정보의 제공 기능의 수행뿐만 아니라 이동체의 위치 보정을 위해서도 수치도로 지도가 필수적으로 요구된다.The map matching method corrects an error included in the map by the current position of the moving object and the numerical road measured by the DR method, etc. The current position of the moving object measured based on the assumption that the current position of the moving object is always on the road. Is to calibrate over the road on the numerical road map. Therefore, the map matching method requires a digital map for accurate position display of the moving object, optimal path guidance from the current position to the destination, search for the destination, and feature correction of the position of the moving object. .
이러한, 자립식 위치 측정 방법은 위치 자료의 연속성이 보장되고, 이동체에 설치된 센서를 이용한 DR 방법은 비교적 짧은 거리를 이동하였을 경우에 비교적 정확한 반면에, 사용자의 입력에 의한 초기위치 설정, 센서의 부정확성 등에 의한 오차의 누적 등이 발생하는 문제점이 있고, 한 번 잘못된 위치를 결정하면 그 이후에는 이동체의 정확한 위치를 측정하지 못하게 된다.The self-standing position measuring method guarantees the continuity of the position data, while the DR method using the sensor installed in the moving object is relatively accurate when moving a relatively short distance, whereas the initial position setting by the user input and the inaccuracy of the sensor There is a problem that the accumulation of errors, etc. due to, etc. occurs, and once the wrong position is determined, the exact position of the moving body cannot be measured thereafter.
그리고 상기 전파항법식 위치 측정방법의 대표적인 시스템은 GPS(Global Positioning System)로서, 이는 지구 궤도를 돌고 있는 복수의 인공위성들이 송신하는 전파신호를 수신하고, 그 수신한 전파신호를 이용하여 자신의 3차원 위치와 시각을 실시간에 측정하는 고정밀 위성 항법 체계이다.In addition, a representative system of the radio navigation positioning method is a GPS (Global Positioning System), which receives radio signals transmitted by a plurality of satellites orbiting the earth, and uses the received radio signals to make its own three-dimensional image. High precision satellite navigation system that measures position and time in real time.
GPS는 날씨에 관계없이 지구상 어디에서나 24시간 절대 위치 측정이 가능한 시스템으로서 GPS에서 사용되는 측정방법은 서로 다른 위성으로부터 발사되는 전파의 지연 시간을 계측하고, 각 위성 궤도로부터의 거리에서 현재위치를 계산하는 것이다.GPS is a system that can measure absolute position 24 hours anywhere on earth regardless of weather. The measurement method used in GPS measures the delay time of radio waves emitted from different satellites and calculates the current position from the distance from each satellite orbit. It is.
이 GPS를 이용한 이동체의 위치 측정은 오차가 누적되지 않고, 전파 신호만 정상적으로 수신될 경우에 운행 시간에 관계없이 오차가 비교적 일정하게 유지되는 장점이 있다. 또한 거리 측정센서 및 방향 센서 등을 필요로 하지 않고, 이용하기가 쉬우며, 비교적 저렴하다는 장점이 있다.The position measurement of the moving object using the GPS has the advantage that the error is not accumulated, and the error is kept relatively constant regardless of the travel time when only the radio wave signal is normally received. In addition, it does not require a distance sensor and a direction sensor, it is easy to use, and has the advantage of being relatively inexpensive.
반면에 가로수, 건물, 도로 노면 등에 의해 전파가 여러 갈래로 갈라지는 현상이 발생하므로 자료가 부정확할 수 있고, 터널, 지하 공간 등에서 전파신호가 수신되지 않는 자료의 불연속성이 존재할 수 있다.On the other hand, data may be inaccurate because of the splitting of radio waves by roadsides, buildings, and road surfaces, and there may be discontinuities in data where radio signals are not received in tunnels and underground spaces.
그리고 SA(Selective Availability)의 실시 여부에 따라 약 25∼100m까지의 위치 오차가 발생할 수 있는 단점이 있다.And there is a disadvantage that a position error of about 25 ~ 100m may occur depending on whether SA (Selective Availability) is implemented.
따라서 전파항법식 방법을 이용하여 측정한 위치를 수치도로 지도상의 도로 위에 정확히 표시하기 위해서는 상기한 자립식 위치 측정방법과 마찬가지로 맵 매칭 방법이 요구된다.Therefore, in order to accurately display the position measured using the radionavigation method on the road on the numerical road map, a map matching method is required as in the standalone position measurement method.
상기 GPS를 통해 측정한 이동체의 현재위치를 수치도로 지도상에 매칭시키는 맵 매칭방법으로는 대한민국 특허등록 제164478호(출원번호 제1995-16010호)가 알려져 있다.Republic of Korea Patent Registration No. 164478 (Application No. 1995-16010) is known as a map matching method for matching the current position of the moving object measured by the GPS on the digital map.
상기 대한민국 특허등록 제164478호에 따르면, GPS 위성이 송신하는 소정의 전파신호를 소정의 시간주기 간격으로 수신하여 이동체의 현재위치를 계산하고, 계산한 이동체의 현재위치를 중심으로 일정 검색범위 내의 주변도로들을 검색하며, 검색한 주변도로들 중에서 가장 연관성이 높은 도로를 결정하여 그 결정한 도로 상으로 이동체의 현재위치를 갱신하며, 또한 상기 이동체의 현재위치를 중심으로 일정거리 및 일정시간 조건을 만족하는 이동체의 새로운 위치를 결정하고, 결정한 새로운 위치를 중심으로 일정 범위 이내의 주변도로를 검색하며, 검색한 주변도로들 중에서 가장 연관성이 높은 하나의 도로를 결정하며, 결정한 도로와 상기 결정한 새로운 위치의 상관관계를 통하여 상기 도로 상에 이동체의 현재위치를 갱신하여표시하고 있다.According to the Republic of Korea Patent Registration No. 164478, receiving a predetermined radio signal transmitted by a GPS satellite at a predetermined time period interval to calculate the current position of the moving object, the surrounding within a predetermined search range around the calculated current position Search for roads, determine the most relevant road among the searched neighboring roads, update the current position of the moving object on the determined road, and satisfy a certain distance and time condition around the current position of the moving object. Determine a new location of the moving object, search for a surrounding road within a certain range around the determined new location, determine one of the most relevant roads among the searched surrounding roads, and correlate the determined road with the determined new location Through the relationship, the current position of the moving object on the road is updated and displayed.
그러나 상기한 종래의 맵 매칭방법은 이동체의 이동속도 및 이동체의 자세각은 고려하지 않고, GPS 위성으로부터 수신된 신호를 이용하여 측정한 이동체의 현재위치와 주변도로의 상관관계에 의해서만 맵 매칭시키므로 측정한 이동체의 현재위치를 수치도로 지도 상의 도로와 정확히 매칭시키지 못하는 에러가 발생하는 문제점이 있었다.However, the conventional map matching method does not consider the moving speed of the moving object and the attitude angle of the moving object, and maps only by the correlation between the current position of the moving object and the surrounding road measured using the signal received from the GPS satellite. There was a problem that an error that does not exactly match the current position of a moving object to the road on the numerical map.
따라서 본 발명의 목적은 측정한 이동체의 현재위치와 주변도로 사이의 거리오차, 이동체의 이동속도 및 이동체의 자세각을 이용하여 이동체의 현재위치를 수치도로 지도상의 도로와 정확하게 매칭시킬 수 있는 네비게이션 시스템에서의 맵 매칭방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a navigation system that can accurately match the current position of the moving object with the road on the numerical road map using the measured distance error between the current position of the moving object and the surrounding road, the moving speed of the moving object, and the attitude angle of the moving object. To provide a map matching method in.
이러한 목적을 가지는 본 발명의 네비게이션 시스템에서의 맵 매칭방법은, 측정한 이동체의 현재위치를 중심으로 복수의 후보 링크들을 추출하고, 추출한 복수의 후보링크들 중에서 이동체의 이동속도, 측정한 이동체의 현재위치와 링크 사이의 거리오차 및 이동체의 이동방향에 따른 자세각 오차로 매칭확률을 계산하며, 가장 높은 매칭확률을 갖는 링크에 맵 매칭을 수행하며, 상기 매칭확률을 계산함에 있어서 자세각 오차를 거리오차로 환산하여 매칭확률을 계산하도록 한다.In the navigation system of the present invention having the above object, a plurality of candidate links are extracted based on the measured current position of the moving object, and the moving speed of the moving object and the measured current of the moving object are extracted from the extracted plurality of candidate links. The matching probability is calculated based on the distance error between the position and the link and the moving direction of the moving object, the map matching is performed on the link having the highest matching probability, and the attitude angle error is calculated in calculating the matching probability. Calculate the matching probability by converting it to an error.
그러므로 본 발명의 맵 매칭방법은, GPS 수신신호 및 이동체에 설치된 센서들로 측정한 이동체의 현재위치를 기준으로 하여 소정 범위 이내에 존재하는 후보링크들을 추출하고, 이동체의 이동속도, 자세각 오차 및 측정한 이동체의 현재위치로부터 상기 추출한 후보링크들 사이의 최단거리인 거리오차를 이용하여 그 후보링크들의 최대 매칭확률을 계산하며, 상기 계산한 각 후보링크들의 최대 매칭확률들 중에서 값이 가장 큰 최대 매칭확률을 선택하여 맵 매칭 값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.Therefore, the map matching method of the present invention extracts candidate links existing within a predetermined range on the basis of the current position of the moving object measured by the GPS reception signal and the sensors installed in the moving object, and the moving speed, attitude angle error and measurement of the moving object. The maximum matching probability of the candidate links is calculated using the distance error, which is the shortest distance between the extracted candidate links from the current position of a moving object, and the maximum matching among the calculated maximum matching probabilities of each candidate link is the largest match. The probability is selected and set as a map matching value.
상기 후보링크들의 최대 매칭확률 계산은, 상기 측정한 이동체의 현재위치로부터 각각의 후보링크에 존재하는 복수의 분기점 사이의 최단 거리를 검출하고, 검출한 최단거리 지점에 대하여 이동체의 이동속도 및 자세각 오차와 상기 최단거리인 거리오차로 매칭확률을 각기 계산하며, 상기 계산한 매칭확률들 중에서 값이 가장 큰 매칭확률을 최대 매칭확률로 설정하는 것을 특징으로 한다.The maximum matching probability of the candidate links is calculated by detecting a shortest distance between a plurality of branch points existing in each candidate link from the measured current position of the mobile body, and moving speed and attitude angle of the mobile body with respect to the detected shortest distance point. The matching probability is calculated by the error and the shortest distance error, and the matching probability having the largest value among the calculated matching probabilities is set as the maximum matching probability.
상기 매칭확률 계산은, 상기 자세각 오차와 이동체의 이동속도에 따른 거리오차를 계산하고, 계산한 거리오차에 상기 최단거리인 거리오차를 가산하여 총 거리오차를 계산하며, 계산한 총 거리오차로 매칭확률을 계산하는 것을 특징으로 한다.The matching probability calculation calculates the distance error according to the attitude angle error and the moving speed of the moving object, calculates the total distance error by adding the distance error which is the shortest distance to the calculated distance error, and calculates the total distance error. It is characterized by calculating the matching probability.
상기 자세각 오차와 이동체의 이동속도에 따른 거리오차는, 이동체 이동속도(m/sec) ×sinθ(여기서, θ는 자세각 오차임)로 계산하고, 상기 매칭확률은, 1 / 총 거리오차로 계산하는 것을 특징으로 한다.The distance error according to the attitude angle error and the moving speed of the moving body is calculated by moving body moving speed (m / sec) x sin θ (where θ is the attitude angle error), and the matching probability is 1 / total distance error. It is characterized by calculating.
도 1은 DR 방법에 의한 이동체의 위치 추적방법을 설명하기 위한 도면이고,1 is a view for explaining a position tracking method of a moving object by the DR method,
도 2는 본 발명의 맵 매칭방법이 적용되는 네비게이션 시스템의 구성을 보인 블록도이고,2 is a block diagram showing the configuration of a navigation system to which the map matching method of the present invention is applied;
도 3은 본 발명의 맵 매칭방법을 보인 신호흐름도이며,3 is a signal flow diagram showing a map matching method of the present invention;
도 4는 본 발명의 맵 매칭방법에서 매칭확률을 계산하는 동작을 보인 신호흐름도이며,4 is a signal flow diagram illustrating an operation of calculating a matching probability in the map matching method of the present invention.
도 5는 본 발명의 맵 매칭방법에서 매칭확률을 계산하는 동작을 설명하기 위한 도면이며,5 is a view for explaining the operation of calculating the matching probability in the map matching method of the present invention,
도 6은 본 발명의 맵 매칭방법에서 매칭확률을 계산하는 동작을 예로 들어 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining an operation of calculating the matching probability in the map matching method of the present invention as an example.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : GPS 수신기 110 : 센서부100: GPS receiver 110: sensor unit
120 : 메모리 130 : 제어부120: memory 130: control unit
140 : 표시부140: display unit
이하, 첨부된 도 2 내지 도 6의 도면을 참조하여 본 발명의 네비게이션 시스템에서의 맵 매칭방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a map matching method in the navigation system of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings of FIGS. 2 to 6.
도 2는 본 발명의 맵 매칭방법이 적용되는 네비게이션 시스템의 구성을 보인블록도이다. 이에 도시된 바와 같이 복수의 GPS용 인공위성이 송신하는 전파신호를 수신하여 이동체의 현재 위치정보를 검출하는 GPS 수신기(100)와, 이동체에 자이로 및 속도센서 등을 설치하여 이동속도 및 회전방향 등을 검출하는 센서부(110)와, 지도정보, 이동체의 이동 경로정보 및 동작 프로그램을 미리 저장하고 있는 메모리(120)와, 상기 메모리(120)에 저장된 동작 프로그램에 따라 동작하면서 상기 GPS 수신기(100) 및 센서부(110)의 출력신호로 이동체의 현재위치를 판단하고 이동체의 현재위치를 수지 지도상에 맵 매칭시키는 제어부(130)와, 상기 제어부(130)의 제어에 따라 수치도로 지도 및 그 수치도로 지도상의 이동체의 현재위치를 표시하는 표시부(140)로 구성된다.2 is a block diagram showing the configuration of a navigation system to which the map matching method of the present invention is applied. As shown in the drawing, a GPS receiver 100 which receives radio signals transmitted by a plurality of GPS satellites and detects current position information of a moving object and a gyro and a speed sensor are installed on the moving object to adjust a moving speed and a rotation direction. The sensor unit 110 for detecting, the memory 120 for storing the map information, the movement path information of the moving object and the operation program in advance, and the GPS receiver 100 while operating in accordance with the operation program stored in the memory 120 And a controller 130 which determines the current position of the moving object by the output signal of the sensor unit 110 and maps the current position of the moving object on the resin map, and a digital road map and its numerical value under the control of the controller 130. It is composed of a display unit 140 for displaying the current position of the moving object on the road map.
이러한 구성의 네비게이션 시스템에 적용되는 본 발명의 맵 매칭방법은 도 3에 도시된 바와 같이 단계(200)에서 제어부(130)는 GPS 수신기(100)가 인공위성의 전파신호와, DR의 센서부(110)를 통해 측정한 이동체 예를 들면, 차량의 현재위치 측정값을 입력받고, 단계(202)에서 상기 메모리(120)에 저장되어 있는 지도정보 즉, 수치도로 지도에서 상기 입력받은 현재위치 측정값을 기준으로 일정 검색범위 내의 후보 링크들을 추출하여 그 후보링크들의 수를 변수(n)로 저장한다.In the map matching method of the present invention applied to the navigation system having such a configuration, as shown in FIG. 3, in step 200, the control unit 130 includes a GPS receiver 100 having a satellite radio signal and a DR sensor unit 110. For example, the mobile unit measures the current position measurement value of the vehicle, and receives the current position measurement value of the map information stored in the memory 120, that is, the numerical road map in step 202. As a reference, candidate links within a predetermined search range are extracted and the number of candidate links is stored as a variable n.
다음 단계(204)에서는 변수(i)(j)에 각기 '1'을 저장하고, 단계(206)에서 변수(i) 번째 후보링크의 정보를 추출하여 그 후보링크 내의 보간점의 수를 변수(m)로 저장한다.In the next step 204, '1' is stored in each variable (i) (j), and in step 206, the information of the variable (i) candidate link is extracted and the number of interpolation points in the candidate link is determined. m).
다음 단계(208)에서는 상기 측정한 이동체의 현재위치로부터 i 번째 후보링크의 j 번째 보간점과 j+1 번째 보간점 사이의 직선에 대한 최단거리 지점을 검색하여 그 최단거리 지점의 정보를 추출하고, 단계(210)에서 상기 추출한 최단거리 지점의 정보를 이용하여 이동체가 해당 후보링크에 존재할 매칭확률을 계산한다.In the next step 208, the shortest distance point of the straight line between the jth interpolation point and the j + 1th interpolation point of the i-th candidate link is searched from the measured current position of the moving object to extract the information of the shortest distance point. In operation 210, the matching probability of the moving object in the candidate link is calculated using the extracted shortest distance information.
여기서, 매칭확률을 계산하는 동작을 도 4 내지 도 6의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Here, the operation of calculating the matching probability will be described in detail with reference to the drawings of FIGS. 4 to 6.
도 4는 상기 단계(210)에서 매칭 매칭확률(curr-prob)을 계산하는 동작을 보인 신호흐름도이다. 이에 도시된 바와 같이 제어부(130)는 단계(300)에서 거리오차, 자세각 오차 및 이동체의 이동속도를 입력받고, 단계(302)에서 상기 입력받은 자세각 오차와 이동체의 이동속도에 따른 거리오차를 계산한다.4 is a signal flow diagram illustrating an operation of calculating a matching matching probability (curr-prob) in step 210. As shown therein, the controller 130 receives the distance error, the attitude angle error and the moving speed of the moving object in step 300, and the distance error according to the received attitude angle error and the moving speed of the moving body in step 302. Calculate
즉, 도 5의 도면에서 부호 400은 이동체의 초기위치이고, 부호 402는 이동체가 이동해야 할 도로이며, 부호 404는 이동체가 실제로 이동하는 이동방향이라고 가정할 경우에 도로(402)와 이동방향(404) 사이의 각도가 이동체의 자세각 오차이다.That is, in the drawing of FIG. 5, reference numeral 400 denotes an initial position of the moving object, reference numeral 402 denotes a road to which the moving object moves, and reference numeral 404 denotes a road 402 and a moving direction (assuming that the moving object actually moves. The angle between 404 is the attitude angle error of the moving object.
이러한 자세각 오차를 가지고 소정의 속도로 이동하는 이동체의 단위시간당 상기 자세각 오차 및 이동속도에 따른 거리오차는 다음의 수학식 3과 같다.The distance error according to the posture angle error and the moving speed per unit time of the moving body moving at a predetermined speed with such a posture angle error is expressed by Equation 3 below.
여기서, θ는 자세각 오차이다.Is the attitude angle error.
상기 단계(302)에서 자세각 오차 및 이동속도에 따른 거리오차가 계산되면, 다음 단계(304)에서는 상기 계산한 거리오차와, 측정한 이동체의 현재위치와 분기점 사이의 최단거리인 거리오차를 가산하여 총 거리오차를 계산하고, 총 거리오차가 계산되면, 단계(306)에서 다음의 수학식 4로 매칭확률을 계산한다.When the distance error according to the attitude angle error and the moving speed is calculated in the step 302, the next step 304 adds the calculated distance error and the distance error that is the shortest distance between the measured current position and the branch point. The total distance error is calculated, and when the total distance error is calculated, the matching probability is calculated by the following equation (4).
예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이 초기 위치(500)에서 30°의 자세각 오차를 가지고 30m/sec의 속도로 이동하는 이동체가 단위시간 후에 소정의 위치(506)에 위치한 것으로 측정되어 링크(502)와의 거리오차가 15m이고, 링크(504)와의 거리오차가 5m라고 가정할 경우에 링크(502)에 대한 총 거리오차는 다음의 수학식 5와 같고, 링크(504)에 대한 총 거리오차는 다음의 수학식 6과 같다.For example, as shown in FIG. 6, a moving object moving at a speed of 30 m / sec with an attitude angle error of 30 ° from an initial position 500 is measured to be located at a predetermined position 506 after a unit time. Assuming that the distance error with 502 is 15m and the distance error with the link 504 is 5m, the total distance error with respect to the link 502 is equal to the following equation (5), and the total distance with respect to the link 504 The error is shown in Equation 6 below.
이와 같이 계산된 총 거리오차를 이용하여 매칭확률을 계산하면, 다음의 수학식 7 및 수학식 8과 같다.When the matching probability is calculated using the calculated total distance error, Equation 7 and Equation 8 are as follows.
상기 단계(210)에서 매칭확률의 계산이 완료되면, 단계(212)에서 i 번째 후보링크의 매칭확률들 중에서 현재까지의 최대 매칭확률(max_prob)과 상기 계산한 현재 매칭확률(curr_prob)의 크기를 비교하고, 비교 결과 최대 매칭확률(max_prob)보다 현재 매칭확률(curr_prob)의 크기가 클 경우에 단계(214)에서 최대 매칭확률(max_prob)을 현재 매칭확률(curr_prob)로 치환하며, 단계(216)에서 변수(j)와 변수(m)의 크기를 비교 즉, 해당 후보링크에 존재하는 모든 보간점들 사이에 대하여 매칭확률을 계산하고, 현재까지 설정된 최대 매칭확률(max_prob)과 비교하여 i 번째 후보링크에서의 최대 매칭확률(max_prob)을 구하는 동작이 완료되었는지의 여부를 판단한다.When the calculation of the matching probability is completed in step 210, the maximum matching probability max_prob up to now and the magnitude of the calculated current matching probability curr_prob are calculated from among matching probabilities of the i th candidate link in step 212. In operation 214, the maximum matching probability max_prob is replaced with the current matching probability curr_prob in step 214, when the size of the current matching probability curr_prob is greater than the maximum matching probability max_prob. Compares the magnitudes of the variable (j) and the variable (m), i.e., calculates the matching probability among all interpolation points existing in the corresponding candidate link, and compares it with the maximum matching probability (max_prob) set up to now, i-th candidate It is determined whether the operation of obtaining the maximum matching probability max_prob on the link is completed.
상기 단계(216)에서 변수(j)의 값이 변수(m)의 값보다 작을 경우에 해당 후보링크에서의 최대 매칭확률(max_prob)을 구하는 동작이 완료되지 않은 것으로서 제어부(130)는 단계(218)에서 변수(j)에 1을 가산하고, 단계(206)부터 반복 수행하여 i 번째 후보링크에서의 최대 매칭확률(max_prob)을 구한다.When the value of the variable j is smaller than the value of the variable m in step 216, the operation of obtaining the maximum matching probability max_prob in the corresponding candidate link is not completed. 1 is added to the variable j, and it is repeated from step 206 to obtain the maximum matching probability (max_prob) in the i-th candidate link.
그리고 상기 단계(216)에서 변수(j)의 값이 변수(m)의 값보다 클 경우에는 해당 후보링크에서의 최대 매칭확률(max_prob)을 구하는 동작이 완료된 것으로서 제어부(130)는 단계(220)에서 상기 최대 매칭확률(max_prob)을 매칭후보 리스트에 추가하고, 단계(222)에서 변수(i) 및 변수(n)의 값을 비교 즉, 모든 후보링크에 대하여 최대 매칭확률(max_prob)을 구하고 매칭후보 리스트에 추가하는 동작이 완료되었는지의 여부를 판단한다.If the value of the variable j is greater than the value of the variable m in step 216, the operation of obtaining the maximum matching probability max_prob in the corresponding candidate link is completed. In step 222, the maximum matching probability max_prob is added to the matching candidate list, and in step 222, the values of the variables i and n are compared, that is, the maximum matching probability max_prob is obtained for all candidate links, and the matching is performed. It is determined whether the operation of adding to the candidate list is completed.
상기 단계(222)에서 변수(i)의 값이 변수(n)의 값보다 작을 경우에 모든 후보링크에 대하여 최대 매칭확률(max_prob)을 구하지 못한 것으로서 제어부(130)는 단계(>24)에서 변수(i)에 1을 가산하고, 단계(206)로 복귀하여 다음 후보링크에 대하여 최대 매칭확률(max_prob)을 구하고 매칭후보 리스트에 추가하는 동작을 반복 수행한다.When the value of the variable i is smaller than the value of the variable n in step 222, the maximum matching probability max_prob is not obtained for all candidate links, and the controller 130 determines the variable in step (> 24). 1 is added to (i), and the process returns to step 206 to repeatedly calculate the maximum matching probability max_prob for the next candidate link and add the matching candidate list to the matching candidate list.
그리고 상기 단계(222)에서 변수(i)의 값이 변수(n)의 값보다 클 경우에는 모든 후보링크에 대하여 최대 매칭확률(max_prob)을 구하여 매칭후보 리스트에 추가하는 동작이 완료된 것으로서 제어부(130)는 단계(226)에서 변수(n)의 값에 해당하는 수의 최대 매칭확률(max_prob) 즉, 매칭후보 리스트를 확보한다.When the value of the variable i is greater than the value of the variable n in step 222, the control unit 130 obtains the maximum matching probability (max_prob) for all candidate links and adds it to the matching candidate list. In step 226, a maximum matching probability max_prob corresponding to the value of the variable n is obtained, that is, a matching candidate list.
다음 단계(228)에서 변수(K)에 1을 저장하고, 단계(230)에서 최대 매칭확률(max_MM)을 변수(K)가 지정하는 현재 매칭확률(curr_MM) 즉, 상기 매칭후보 리스트의 최대 매칭확률들 중에서 첫 번째 매칭확률과 비교하고, 비교 결과 최대 매칭확률(max_MM)보다 현재 매칭확률(curr_MM)이 클 경우에 단계(232)에서 상기 현재 매칭확률(curr_MM)을 최대 매칭확률(max_MM)로 저장한다. 이 때, 초기에는 최대 매칭확률(max_MM)로 저장된 값이 없으므로 현재 매칭확률(curr_MM)을 최대 매칭확률(max_MM)로 저장한다.In the next step 228, the variable K is stored in 1, and in step 230, the maximum matching probability max_MM is specified by the variable K, that is, the current matching probability curr_MM, that is, the maximum matching of the matching candidate list. If the current matching probability (curr_MM) is larger than the maximum matching probability (max_MM) as a result of the comparison, the current matching probability (curr_MM) is converted into the maximum matching probability (max_MM) in step 232. Save it. At this time, since no value is initially stored as the maximum matching probability max_MM, the current matching probability curr_MM is stored as the maximum matching probability max_MM.
다음 단계(234)에서는 변수(K) 및 변수(n)의 값을 비교 즉, 상기 매칭후보 리스트의 모든 최대 매칭확률을 비교하여 최대 매칭확률(max_MM)의 설정이 완료되었는지의 여부를 판단한다. 상기 단계(234)의 판단 결과 변수(K)의 값이 변수(n)의 값보다 작을 경우에 매칭후보 리스트의 모든 최대 매칭확률을 비교하여 최대 매칭확률(max_MM)의 설정하는 동작이 완료되지 않은 것으로서 제어부(130)는 단계(236)에서 변수(K)에 1을 가산한 후 단계(230)부터 반복 수행하여 매칭후보 리스트의 모든 최대 매칭확률들 중에서 크기가 가장 큰 하나의 최대 매칭확률을 최대 매칭확률(max_MM)로 설정한다.In the next step 234, the values of the variables K and n are compared, that is, all the maximum matching probabilities of the matching candidate list are compared to determine whether setting of the maximum matching probability max_MM is completed. As a result of the determination in step 234, when the value of the variable K is smaller than the value of the variable n, comparing all the maximum matching probabilities of the matching candidate list and setting the maximum matching probability max_MM is not completed. As the control unit 130 adds 1 to the variable K in step 236 and repeats from step 230, the control unit 130 maximizes one maximum matching probability having the largest size among all the maximum matching probabilities in the matching candidate list. The matching probability (max_MM) is set.
그리고 단계(234)의 판단 결과 변수(K)의 값이 변수(n)의 값보다 클 경우에는 매칭후보 리스트의 모든 최대 매칭확률을 비교하여 최대 매칭확률(max_MM)의 설정하는 동작이 완료된 것으로서 제어부(130)는 단계(238)에서 최대 매칭확률(max_MM)의 매칭 후보를 맵 매칭 값으로 설정한다.If the value of the variable K is greater than the value of the variable n as a result of the determination in step 234, the operation of comparing the maximum matching probabilities of the matching candidate list and setting the maximum matching probability max_MM is completed. In operation 238, the matching candidate with the maximum matching probability max_MM is set as the map matching value.
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. 예를 들면, 상기에서는 이동체로 차량을 예로 들어 설명한 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않고, 항공기나 선박 또는 네비게이션 시스템이 내장되어 있는 PDA 및 노트북형 컴퓨터 등을 사용자가 휴대한 상태로 이동할 경우에도 간단히 적용 실시할 수 있다.On the other hand, while the present invention has been shown and described with respect to specific preferred embodiments, various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit or field of the invention provided by the claims below It can be easily understood by those skilled in the art. For example, as described above by taking a vehicle as an example, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited thereto, and is easily applied even when a user moves a PDA, a notebook computer, or the like in which an aircraft, a ship, or a navigation system is embedded. It can be carried out.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 이동체의 이동속도와 도로와의 거리오차, 이동체의 이동방향에 따른 자세각 오차로 매칭확률을 계산하여 이동체의 현재위치를 올바른 후보 링크에 정확히 맵 매칭할 수 있다. 또한 본 발명은 보다 정확한 맵 매칭을 함으로써 GPS 수신신호 및 센서의 검출신호 들이 부정확하더라도 정확하게 맵 매칭을 할 수 있고, 맵 매칭은 네비게이션 시스템에서 중요한 역할을 하므로 올바른 맵 매칭을 통해 네비게이션 시스템의 전체 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can accurately match the current position of the moving object to the correct candidate link by calculating the matching probability based on the moving speed of the moving object, the distance error between the road and the attitude angle error according to the moving direction of the moving object. In addition, the present invention can accurately map matching even if the GPS signal and the detection signal of the sensor by the more accurate map matching, map matching plays an important role in the navigation system, so that the overall performance of the navigation system through the correct map matching Can be improved.
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