KR20090107109A - 차량주행시뮬레이터를 위한 gps시뮬레이터 장치 - Google Patents

Abstract

차량주행시뮬레이터를 이용한 연구에 있어서 운전자와 시험차량은 차량시뮬레이터 내에서 실제로는 이동하지 않으므로 텔레매틱스(Telematics)와 네비게이션(Navigation)과 같은 GPS 위성 신호를 이용하는 장비의 운용이 불가능 하였다.

본 발명에서 개발한 GPS 시뮬레이터는 차량시뮬레이터의 수학적 차량모델에 의해 생성된 차량 운행 궤적(Trajectory) 따른 실제 차량 위치의 GPS 위성 신호를 모사하여 GPS관련 장비에 전송하여 줌으로써 차량 시뮬레이터를 이용한 가상주행실험에서도 GPS관련 장비의 운용이 가능 하게한다.

텔레매틱스(Telematics), 차량주행시뮬레이터(Driving simulator), 위치확인시스템(GPS)

Description

차량주행시뮬레이터를 위한 GPS시뮬레이터 장치 {GPS SIMULATOR FOR DRIVING SIMULATORS}

본 발명은 차량주행시뮬레이터 시스템에 설치되는 위치확인시스템(GPS )에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 네비게이션이나 텔레매틱스장치를 차량주행시뮬레이터에서도 사용할 수 있도록 하기위하여 차량주행시뮬레이션 시스템의 차량위치정보를 이용하여 가상의 GPS 위성신호를 생성하여 주는 GPS 시뮬레이터 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 텔레매틱스(Telematics)란 인공위성을 이용한 위치확인 시스템(GPS)과 지리정보 시스템(GIS)을 자동차에 접목해 휴대폰이나 PDA 또는 네비게이션 등을 통해 운전자에게 길을 안내하고 실시간으로 교통정보를 알려주는 종합정보 시스템이다.

텔레매틱스는, 일 예로 인터넷 그 자체가 될 수 있고, 보통 차량에 있어서 행선지까지 찾아가는 경로를 안내해 주는 장치와, 원격 진단 등을 위해 GPS 추적장치와 무선통신 등이 결합된 자동차 시스템이다.

예컨대, 음성으로 명령을 내릴 수 있는 무선 서비스를 장착하고 있는 이러한 종류의 텔레매틱스는 자동차 운전자들이 인터넷 접속, 전자우편 송수신, 디지털 비디오나 오디오 파일의 다운로드, 수시로 변화하는 교통 정보의 획득 등, 다양한 무선서비스 기능들을 이용할 수 있게 해준다.

상기한 텔레매틱스는 통신과 정보과학(Informatics)을 합친 용어로 자동차와 컴퓨터와 이동통신 기술의 결합을 의미하는 것으로, 텔레매틱스 기술은 현재 급속히 발전하고 있고, 텔레매틱스 기술 가운데 가장 널리 알려진 것은 네비게이션 기술로, 이미 국내 양산차 중 상당수가 네비게이션 장치를 선택품목으로 장착하고 있다.

이러한 텔레매틱스의 종래의 실험은 실험차량에 테레매틱스를 설치하고 실제로 주행하면서 실험차량의 위치에 따라 텔레매틱스가 제대로 작동하는지를 실험하고, 운전자가 텔레매틱스를 사용하며 운전할 때 가장 효율적인 텔레매틱스의 장착 위치에 대한 실험을 실시하고 있다.

텔레매틱스는 차량이 주행시 주행하고 있는 현재위치에 대한 GPS위성신호를 수신하여 작동하기 때문에, 종래의 텔레매틱스 실험은 실제차량에 텔레매틱스를 장착하여 실제로 주행하면서 실험을 실시하고 있는 실정이다.

종래의 텔레매틱스 실험은 실제차량에 텔레매틱스를 장착하고 실제로 주행하면서 실험을 실시하기 때문에, 운전자의 부주의나 외부요인에 의해 사고가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 가상의 주행환경에서도 실제도로의 주행환경과 동일한 환경하에 실험할 수 있는 차량주행시뮬레이터에 GPS 시뮬레이션 기능을 갖도록 하는 GPS 시뮬레이터 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같이 이루어지는 종래기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 텔레매틱스 실험을 위한 차량주행시뮬레이션 시스템은 실제도로와 동일한 환경의 가상도로를 디스플레이하는 디스플레이부와, 운전자가 상기 가상도로를 가상주행하기 위해 조작하는 조작부와, 상기 조작부의 조작에 의해 구동되어 상기 운전자가 감속도 및 가속도를 느끼게 하는 엑츄에이터로 구성되는 차량주행시뮬레이션 시스템에 있어서, 상기 조작부의 조작에 의해 가상주행하고 있는 상기 가상도로의 위치좌표를 생성하는 위치좌표생성부와, 상기 가상도로의 위치좌표를 실제도로의 가상GPS신호로 변환하는 GPS신호변환부와, 상기 가상GPS신호를 수신하여 작동하는 텔레매틱스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라 GPS 시뮬레이터가 차량주행시뮬레이터에 적용하여 가상환경 상에서 텔레매틱스 장비의 이용이 가능해 지기 때문에 실제도로 상에서 실제차량을 이용한 실험을 할 때의 위험을 방지할 수 있고 다양한 교통상황 하에서의 텔레매틱스 이용 실험이 가능해지는 효과가 있다.

GPS 시뮬레이터에서(220)는 NMEA-0183 프로토콜의 분석을 토대로 하여, 차량 주행 시뮬레이터에서(210)의 운전자 운전 조작에 따른 가상현실 공간에서의 차량 경로 정보를 TCP/IP 통신(260)을 통해 실시간으로 전송받는다.

이를 NMEA-0183 데이터로 생성하여 RS232C 시리얼 통신(270)을 통해 다시 차량 주행 시뮬레이터(220) 운전석에 탑재된 CNS 및 텔레매틱스 장비(210)로 전달한다. GPS시뮬레이터(220) 프로그램은 3가지 모듈(module)로 구성되면, 각 부분의 기능은 다음과 같다.

Part A(323) : 차량 시뮬레이터와 TCP / IP통신(260)을 통하여 차량 시뮬레이터의 실시간 좌표를 경위도좌표로 환산한 후에 이를 Part B(322)로 전송하는 역할을 한다.

차량 시뮬레이터(210)가 움직이는 좌표는 모두 미터단위(meter)의 국부좌표(x, y)값으로 출력이 되기 때문에 이를 경위도 좌표로 환산하거나 반대로 경위도 좌표를 국부좌표 (x, y)로 환산하기 위해서는 WGS 84 타원체를 기준으로 하는 경위도 - 미터 환산이 적용되었다

차량 시뮬레이터가 주행을 시작하면 차량 동역학의 속도와 가속도에 의하여 국부좌표 (▽x, ▽y)가 생성되게 된다. 시작점으로 천안 톨게이트의 경위도를 차량시뮬레이터 상의 국부좌표 ( 0, 0 )로 설정하고, 종료 점으로 서울 톨게이트의 경위도 좌표를 국부좌표 ( x' , y' )로 설정하여 국부좌표 ( 0, 0 )점을 기준으로 국부좌표 ( ▽x, ▽y)를 계산하여 이를 경위도로 환산하게 되면 그 지점에서의 정확한 위치가 나오게 된다.

이 국부좌표를 가지고 경위도 변환을 하여 경위도를 NMEA-0183 프로토콜에 맞게 생성시킨다.

Part B(322) : GPS 시뮬레이터(220)에서 가장 중요한 에러비트(Error bit)를 산출한다. 만약 이 체크썸(check sum)을 하여 에러비트가 잘못 되었다면 NMEA-0183 프로토콜 맞게 신호를 생성하였어도 네비게이션은 이 신호를 받아들이지 않게 된다.

현재날짜와의 시간 동기화, 차량의 진행방향, 속도, Part A(323)에서 생성된 실시간 경위도와 이 모든 정보를 기본으로 체크썸을 계산하여 에러비트를 산출하고 NMEA-0183 프로토콜을 생성한다.

Part C(321) : RS232C 씨리얼통신(250)을 담당하는 부분으로써 네비게이션(210)과 직접 연결하여 Part A(323)와 Part B(322)에 의해서 생성된 NMEA-0183 프로토콜을 송신하는 역할을 한다.

도 1은 텔레매틱스 실험을 행할 수 없는 종래의 차량주행시뮬레이터 시스템이다.

도 2는 본 발명에 따른 텔레매틱스 실험을 위한 GPS 시뮬레이터가 구현된 차량주행시뮬레이터의 시스템 및 그 방법의 블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 GPS 시뮬레이터 시스템 및 그 방법의 개략도이다.

Claims (3)

1. 차량의 수학적모델을 이용하여 차량의 거동을 해석하는 차량주행시뮬레이터에 있어서,

   가상 주행 시뮬레이션의 결과로 생성된 차량의 가상위치좌표를 실제 지구상 위치 좌표인 GPS 위성신호로 생성하여 차량 주행 시뮬레이터 내부의 GPS 이용장비들에 입력하여 주는 방법으로 가상 현실 환경에서도 실제 GPS 관련 장치가 작동하게하는 것을 특징으로 하는 차량주행시뮬레이터용 GPS 시뮬레이터
2. 제1항에 있어서, 생성된 지구상 위치 좌표를 GPS 위성신호로 변환하지 않고 NMEA0183 프로토콜 형식의 GPS 위성신호 수신기의 디지털 출력신호로 바로 변환할 수 있음을 특징으로 하는 차량주행시뮬레이터용 GPS 시뮬레이터
3. 제2항에 있어서, GPS 위성신호가 아닌 GPS 위성신호 수신기의 디지털 출력신호로 변환된 차량좌표를 차량주행시뮬레이터의 GPS 관련 장비에 Serial 유선통신으로 입력시켜 줄 수도 있어 의사위성의 설치가 필요없음을 특징으로 하는 차량주행시뮬레이터용 GPS 시뮬레이터

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