KR20050018440A - 차량의 위치 보정 시스템 - Google Patents

차량의 위치 보정 시스템

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KR20050018440A
KR20050018440A KR1020030056251A KR20030056251A KR20050018440A KR 20050018440 A KR20050018440 A KR 20050018440A KR 1020030056251 A KR1020030056251 A KR 1020030056251A KR 20030056251 A KR20030056251 A KR 20030056251A KR 20050018440 A KR20050018440 A KR 20050018440A
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이성철
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Abstract

본 발명은 차량의 위치 보정 시스템에 관한 것으로서, 위성으로부터 수신되는 차량의 절대 위치 및 속도 정보와 아울러 차량에 설치되는 가속도 감지부 및 자이로 센서부에 의해 감지된 차량의 실제 위치 및 속도 정보를 통하여 차량의 위치 및 속도에 대한 오차를 보상하는 칼만 필터로 이루어지는 위치 보상부를 통하여 상기 오차가 보상된 차량의 위치 및 속도가 출력되도록 하여 상기 차량이 터널 및 신호 간섭이 심한 지역을 주행하는 경우에도 보다 정확한 차량의 위치 및 속도를 얻을 수 있다는 효과가 있다.

Description

차량의 위치 보정 시스템{Position correction system for vehicle}
본 발명은 차량의 위치 보정 시스템에 관한 것으로서, 특히 위성 또는 차량에 설치되는 센서로부터 차량의 위치를 확인할 수 있도록 하는 동시에 상기 차량의 위치 확인시 발생될 수 있는 오차를 보정할 수 있도록 하여 보다 정확한 차량의 위치를 확인할 수 있도록 하는 차량의 위치 보정 시스템에 관한 것이다.
최근 차량에는 차량 주행시 차량의 주행 속도, 주행 거리 및 위치 정보 등을 확인할 수 있도록 위성 항법 장치(Global Position System, 이하 GPS라 함)가 설치되어 있다.
상기와 같은 GPS는 네 개 또는 그 이상의 궤도 위성들로부터 차량으로 수신되는 위치 정보를 통하여 운전자가 지도의 주행 가능한 도로상에 표시되는 차량의 위치 좌표를 통하여 원하는 목적지와 상기 목적지로 가야할 방향을 용이하게 확인할 수 있도록 하고 있다.
이러한 GPS는 도 1 에 도시된 바와 같이, 위성으로부터 차량의 위치 정보를 수신하는 GPS 안테나(10)와, 상기 GPS 안테나(10)를 통해 수신된 상기 차량의 위치 정보를 통하여 주행 중인 차량의 위치 좌표를 산출하는 GPS 수신기(20)와, 상기 GPS 수신기(20)에서 산출된 위치 좌표가 지도상의 주행 가능한 도로상에 표시되도록 맵 매칭을 수행하는 위치 검출부(30)와, 상기 위치 검출부(30)의 맵 매칭 수행 후 상기 지도 및 상기 지도상에 표시되는 위치 좌표가 외부로 디스플레이되도록 하여 운전자가 차량의 위치를 용이하게 확인할 수 있도록 하는 디스플레이부(40)를 포함하여 구성된다.
그러나, 상기와 같은 GPS는 위성으로부터 수신되는 차량의 위치 정보를 통하여 운전자가 현재 차량의 위치를 확인할 수 있기 때문에 차량이 터널이나 신호의 간섭이 심한 고층 건물 밀집 지역에서 주행할 경우에는 상기 위성으로부터 차량의 정확한 위치 정보를 수신하기 어렵기 때문에 정확한 차량의 위치를 확인하는데 어려움이 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 위성으로부터 수신되는 차량의 위치 정보와 더불어 차량의 주행 속도 및 주행 방향 등을 감지하여 상기 차량이 터널 및 신호의 간섭이 심한 지역을 주행할 경우 발생되는 오차를 보정할 수 있도록 하여 보다 정확한 차량의 위치 정보를 확인할 수 있도록 하는 차량의 위치 보정 시스템을 제공하는데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량의 위치 보정 시스템은 위성으로부터 차량의 위치 정보를 수신하는 GPS 수신부와, 차량 주행시 차량의 주행 속도를 감지하는 가속도 감지부와, 상기 차량 주행시 차량의 진행 방향을 감지하는 자이로 센서부와, 상기 GPS 수신부, 가속도 감지부 및 자이로 센서부의 정보로부터 차량 위치의 오차를 추정하여 보상된 위치 정보를 산출하는 위치 보상부를 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 차량의 위치 보정 시스템은 도 2 에 도시된 바와 같이, 위성으로부터 차량의 위치 정보를 수신하여 차량의 위치(PGPS) 및 속도(VGPS)를 감지하는 GPS 수신부(100)와, 상기 차량의 실제 주행 속도를 감지하여 상기 차량의 선형 가속도(Fx, Fy, Fz)를 감지하는 가속도 감지부(200)와, 상기 차량의 실제 주행 방향을 감지하여 상기 차량의 회전 가속도(p, q, r)를 감지하는 자이로 센서부(300)와, 상기 GPS 수신부(100), 가속도 감지부(200) 및 자이로 센서부(300)의 정보로부터 상기 차량 위치에 대한 오차를 보상하여 오차 발산이 이루어지는 것을 방지하는 위치 보정부(400)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 GPS 수신부(100)에서 감지된 차량의 속도(VGPS)와 상기 가속도 감지부(200)에 의해 감지된 선형 가속도(Fx, Fy, Fz)를 통해 차량의 보조 자세(C_aid)를 계산하는 보조 자세 계산부(500)와, 상기 선형 가속도(Fx, Fy, Fz)에 의해 차량의 실제 위치(P_ins)와 속도(V_ins)를 계산하는 위치/속도 계산부(600)와, 상기 자이로 센서부(300)에서 감지된 차량의 회전 가속도(p, q, r)을 통하여 상기 차량의 실제 자세(C_ins)를 계산하는 자세 계산부(700)를 더 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 자세 계산부(700)에 의해 계산된 차량의 자세(C_ins)는 상기 위치 보정부(400)는 상기 GPS 수신부(100)에 의해 감지된 차량의 위치(PGPS)와 속도(VGPS), 보조 자세(C_aid) 및 차량의 위치(P_ins)와 속도(V_ins) 함께 상기 위치 보정부(400)로 전달되어 상기 차량의 위치 및 속도에 대한 오차를 추정하여 오차가 보상된 차량의 위치(Pkf), 속도(Vkf) 및 자세(Ckf)가 출력된다.
이때, 상기 위치 보정부(400)는 불규칙 외난을 포함하는 동적 시스템(Dynamic System)에 적용되는 최적 상태 추정과정(Optimal state estimation process)을 수행하는 칼만 필터(Kalman Filter)로 구성된다.
참고로, 상기 칼만 필터는 이산 실시간격(Discrete Real Time Interval)마다 측정되는 잡음(Noise)이 실린 데이타로부터 동적시스템의 미지의 상태변수를 최적으로 추정하기 위한 선형, 불편(unbiased), 최소오차분산(minimum error variance)의 반복적 알고리즘(recursive algorithm)으로써, 산업분야에서는 인공위성의 항법, 미사일의 궤적추정, 레이다 등에 많이 이용되어 왔고 최근의 고속의 고성능 마이크로 프로세서의 발달로 칼만 필터는 매우 복잡한 실시간 처리 시스템에서도 점점 더 이용가치가 높아지고 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 차량의 위치 보정 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 차량의 위치 보정 시스템은 먼저, 상기 GPS 수신부(100)에서 위성으로부터 수신되는 위치 정보에 따라 상기 차량의 위치(PGPS)와 속도(VGPS)가 감지된다.
또한, 상기 차량의 실제 주행 속도와 주행 방향을 감지하는 가속도 감지부(200) 및 자이로 센서부(300)에서 각각 선형 가속도(Fx, Fy, Fz)와 회전 가속도(p, q, r)이 감지된다.
이때, 상기 GPS 수신부(100)에서 감지된 차량의 속도(VGPS)와 상기 선형 가속도(Fx, Fy, Fz)를 통하여 상기 차량의 보조 자세(C_aid)가 계산되며, 상기 선형 가속도(Fx, Fy, Fz)를 통하여 차량의 실제 위치(P_ins) 및 속도(V_ins)가 계산된다.
또한, 상기 회전 가속도(p, q, r)를 통하여 상기 차량의 실제 자세(C_ins)가 계산된다.
여기서, 상기 GPS 수신부(100)에서 수신된 차량의 위치(PGPS) 및 속도(VGPS)와 상기 계산된 차량의 보조 자세(C_aid), 차량의 실제 위치(P_ins) 및 속도(V_ins) 및 차량의 실제 자세(C_ins)에 관한 정보가 상기 위치 보정부(400)로 전달된다.
상기 칼만 필터로 이루어지는 위치 보정부(400)에서는 상기 전달된 정보를 통하여 상기 차량의 위치 및 속도에 대한 오차를 보상하여 상기 오차가 보상된 출력을 얻게 되어 보다 정확한 차량의 위치 및 속도를 얻을 수 있게 되는 것이다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량의 위치 보정 시스템은 위성으로부터 수신되는 차량의 절대 위치 및 속도 정보와 아울러 차량에 설치되는 가속도 감지부 및 자이로 센서부에 의해 감지된 차량의 실제 위치 및 속도 정보를 통하여 차량의 위치 및 속도에 대한 오차를 보상하는 칼만 필터로 이루어지는 위치 보상부를 통하여 상기 오차가 보상된 차량의 위치 및 속도가 출력되도록 하여 상기 차량이 터널 및 신호 간섭이 심한 지역을 주행하는 경우에도 보다 정확한 차량의 위치 및 속도를 얻을 수 있다는 효과가 있다.
도 1 은 일반적인 위성 항법 장치가 도시된 도면,
도 2 는 본 발명에 따른 차량의 위치 보정 시스템이 도시된 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100: GPS 수신부 200: 가속도 감지부
300: 자이로 센서부 400: 위치 보정부
500: 보조자세 계산부 600: 위치/속도 계산부
700: 자세 계산부

Claims (8)

  1. 위성으로부터 차량의 위치 정보를 수신하는 GPS 수신부와,
    차량 주행시 차량의 주행 속도를 감지하는 가속도 감지부와,
    상기 차량 주행시 차량의 진행 방향을 감지하는 자이로 센서부와,
    상기 GPS 수신부, 가속도 감지부 및 자이로 센서부의 정보로부터 차량 위치의 오차를 추정하여 보상된 위치 정보를 산출하는 위치 보상부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 GPS 수신부는 상기 위성으로부터 상기 차량의 절대 위치(PGPS) 및 속도(VGPS)를 수신하는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가속도 감지부는 상기 차량의 선형 가속도(Fx, Fy, Fz)가 감지되는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 자이로 센서부는 상기 차량의 회전 가속도(p, q, r)가 감지되는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 GPS 수신부에서 수신된 차량의 속도(VGPS)와 상기 선형 가속도(Fx, Fy, Fz)를 통하여 상기 차량의 보조 자세(C_aid)를 계산하는 보조 자세 계산부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 감지된 선형 가속도(Fx, Fy, Fz)를 통하여 차량의 실제 위치(P_ins) 및 속도(V_ins)를 계산하는 위치/속도 계산부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 시스템.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 자이로 센서부에서 감지된 상기 차량의 회전 가속도(p, q, r)을 통하여 상기 차량의 실제 자세(C_ins)를 계산하는 자세 계산부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 보정부는 상기 GPS 수신부, 가속도 감지부 및 자이로 센서부의 정보에 대한 오차를 추정 보상하여 오차의 발산을 억제하는 칼만 필터(Kalman Filter)로 구성되고,
    상기 칼만 필터를 이용하여 오차가 보상된 차량의 위치(Pkf), 속도(Vkf) 및 자세(Ckf)가 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 차량의 위치 보정 시스템.
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