KR20100010062A - 교차로에서의 맵 매칭 방법 및 네비게이션 시스템 - Google Patents

Abstract

교차로에서의 맵 매칭 방법 및 네비게이션 시스템을 개시한다.
교차로에서의 맵 매칭 방법은 사용자가 지정한 목적지까지의 이동 경로를 탐색하는 단계; 및, 상기 이동 경로를 주행하는 과정에서 교차로가 감지되면 상기 감지된 교차로의 회전 안내를 위한 맵 매칭 데이터에 소정의 곡선율을 반영하는 단계를 포함한다.

Description

교차로에서의 맵 매칭 방법 및 네비게이션 시스템{MAP MATCHING METHOD IN CROSSROAD AND NAVIGATION SYSTEM}

본 발명은 네비게이션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동체의 위치를 포함한 이동 경로를 지도 데이터에 맵 매칭(map matching)하여 교차로의 진행 방향을 안내하기 위한 교차로에서의 맵 매칭 방법 및 네비게이션 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 네비게이션 시스템(Navigation System)은 인공 위성을 이용하여 차량 등 이동체(vehicle)의 주행을 위한 정보를 제공하는 시스템으로서, 자동 항법 시스템이라고도 한다.

상기 네비게이션 시스템은 GPS(global positioning system) 모듈을 구비하여 지구상에 떠있는 GPS 위성으로부터 소정의 데이터를 수신하고 상기 수신된 데이터를 기초하여 이동체의 위치를 계산한다.

상기 계산된 이동체의 위치를 미리 저장되어 있는 지도 데이터에 맵 매칭하여 지도 및 지리 안내를 위한 기반 자료로 활용하고, 특히, 이동체의 현재 위치에서 사용자가 지정한 목적지까지의 이동 경로를 탐색하여 상기 탐색된 이동 경로에 따라 사용자를 안내하는 경로 안내 서비스를 제공한다.

그리고, GPS 모듈로부터 출력되는 이동체의 위치는 수십 m의 오차가 발생할 수 있기 때문에 상기 계산된 이동체의 위치가 지도 데이터의 도로를 벗어나 있는 경우 맵 매칭을 통해 이동체의 위치에서 가장 가까운 도로에 이동체를 강제적으로 이동시켜 보정할 수도 있다.

상기 경로 안내 서비스는, 이동 경로를 주행하는 과정에서 교차로, 지하도로, 고가도로, 고속도로 입출구 도로 등의 안내대상(이하, '교차로'로 총칭함)을 탐색하고 교차로가 감지될 경우 해당 교차로에서의 주행 방향 정보를 포함한 회전 안내를 제공한다.

도1은 교차로의 일례를 도시한 것으로, 교차로에서 이동체의 실제 주행경로(P)와 이에 대응되는 기존 네비게이션 단말기의 맵 매칭 데이터(M)를 도시한 도면이다.

통상, 네비게이션을 기반으로 한 시스템에서는 실제 소정 폭을 가지고 있는 지도 상의 도로를 도로의 중심이 되는 선, 즉 도로 중심선으로 추출하여 활용하고, 교차로 또한 도로 중심선과 도로 중심선이 만나는 점에 해당하는 교차점을 추출하여 활용한다.

교차로에서 실제 이동체의 회전주행(좌회전, 우회전, U턴)은 소정의 폭을 가진 교차로 내에서 곡선을 그리면서 이루어지나, 기존 네비게이션 시스템 내에서의 논리적 도로 선형은 좌회전 또는 우회전에 대하여 직각 형태로 이루어져 있기 때문에 자연스러운 상태의 주행 안내를 제공하지 못하고 있다.

즉, 도1에 도시한 바와 같이 교차로에서 이동체의 실제 주행경로(P)는 곡선 형태를 가지지만, 네비게이션 시스템에서의 경로 안내 표현은 도로 중심선(L)을 기반으로 맵 매칭이 이루어지기 때문에 맵 매칭 데이터(M)에 따라 직선형태로 표현된다.

기존의 네비게이션 시스템은, 교차로 안내시 회전방향 안내에 대한 부자연스러운 지도 표현으로 인해 사용자의 제품 만족도를 저하시키는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 교차로에서의 회전 안내 구간을 보다 자연스럽게 표현하기 위한 교차로에서의 맵 매칭 방법 및 네비게이션 시스템을 제공한다.

그리고, 본 발명은 보다 사실적인 교차로의 회전 안내를 통해 사용자의 안전 운행에 도움을 줄 수 있는 교차로에서의 맵 매칭 방법 및 네비게이션 시스템을 제공한다.

본 발명은 사용자가 지정한 목적지까지의 이동 경로를 탐색하는 단계; 및, 상기 이동 경로를 주행하는 과정에서 교차로가 감지되면 상기 감지된 교차로의 회전 안내를 위한 맵 매칭 데이터에 소정의 곡선율을 반영하는 단계를 포함하는 교차로에서의 맵 매칭 방법을 제공한다.

본 발명은 교차로 종류 및 회전 방향 별로 기 정의된 곡선율을 저장하는 교차로 데이터베이스; 및, 사용자가 지정한 목적지까지의 이동 경로를 주행하는 과정에서 교차로가 감지되면 상기 교차로에서의 회전 안내를 위한 맵 매칭 데이터에 상기 감지된 교차로의 종류 및 회전 방향에 상응하는 곡선율을 반영하는 제어부를 포함하는 네비게이션 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 교차로에서의 맵 매칭 방법 및 네비게이션 시스템은 교차로에서의 회전 안내를 위한 맵 데이터에 소정의 곡선율을 반영함으로써 보다 자연스럽고 사실적인 교차로 안내를 제공할 수 있다.

더 나아가, 교차로에서의 회전 방향을 자연스럽게 지도에 표현함으로써 사용자의 안전한 운행에 도움을 제공할 수 있으며 제품에 대한 사용 만족도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 교차로에서의 이동체의 실제 이동경로와 이에 대응되는 기존 네비게이션 단말기의 맵 매칭 데이터를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 네비게이션 시스템의 전 구성을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 좌 회전에 대한 곡선율 결정 과정에서 회전 방향에 따라 예상되는 경로 상의 좌표 값을 취득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 우 회전에 대한 곡선율 결정 과정에서 회전 방향에 따라 예상되는 경로 상의 좌표 값을 취득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 교차로에서의 맵 매칭 방법의 전 과정을 도시한 도면이다.
도7은 교차로에 대한 도로 중심선을 단선으로 구현한 모델을 일례로, 교차로에서의 회전 안내를 위한 본 발명에 따른 맵 매칭 데이터를 도시한 도면이다.
도 8은 교차로에 대한 도로 중심선을 쌍선으로 구현한 모델을 일례로, 교차로에서의 회전 안내를 위한 본 발명에 따른 맵 매칭 데이터를 도시한 도면이다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 네비게이션 시스템 및 교차로에서의 맵 매칭 방법을 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 교차로 안내를 위한 네비게이션 시스템의 구성을 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 네비게이션 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

본 발명은, 적어도 3개의 GPS 위성으로부터 위치신호를 수신하여 자신의 위치를 계산하는 GPS(global positioning system) 모듈(210)을 구비한 네비게이션 시스템이다.

본 발명의 네비게이션 시스템은 사용자에 의해 지정된 목적지까지의 이동 경로를 안내하는 사용자 단말기로, 특히 이동 경로 중 교차로 안내시 회전 방향에 대한 안내 구간의 맵 매칭 데이터를 곡선 선형으로 표현하는데 특징이 있다.

본 발명에 따른 네비게이션 시스템은, 도시한 바와 같이 경로 산출부(220), 저장부(230), 사용자 인터페이스부(240), 디스플레이부(250), 음성 출력부(260), 제어부(270)를 포함한다.

상기 저장부(230)는 전국 지도에 대한 지도 데이터와 상기 지도 데이터와 연관된 경로 안내 데이터를 구축한 지도 데이터베이스를 포함한다. 상기 저장부(230)는 경로 안내 기능과 상기 경로 안내 중 교차로에 대한 회전 안내 기능을 포함한 네비게이션 시스템의 전반 동작을 제어하기 위한 제어 프로그램을 저장한다.

상기 교차로에 대한 회전 안내는, 회전 방향에 대한 맵 매칭 데이터에 교차로 종류 및 회전 방향을 고려한 소정의 곡선율을 반영하는데, 이를 위해서는 교차로 종류 및 회전 방향 별로 맵 매칭 데이터에 대한 곡선율을 기 정의하고 이를 저장하는 교차로 데이터베이스의 구축이 필요하다.

전국 지도의 교차로에 대하여 차선 종류 또는 교차 형태에 따라 교차로 종류를 분류함과 아울러 교차로에서 가능한 회전 방향을 분류한 후, 각 교차로 종류와 회전 방향에 대한 곡선율을 정의하여 상기 교차로 데이터베이스를 구축하는 것이 바람직하다.

상기 차선 종류는 교차로를 차선 수, 예를 들어 편도 차선 수에 따라 분류한 것이며, 상기 교차 형태는 서로 다른 적어도 두 개의 도로가 교차하는 형태에 따라 교차로를 입체 교차로, 환상 교차로, 직각형 교차로, 엑스형 교차로 등으로 분류한 것이다.

상기 교차로 데이터베이스에 저장된 교차로는 교차로 종류를 나타내는 코드 정보를 포함하며, 이때, 상기 코드 정보는 차선 종류를 나타내는 코드와 교차 형태를 나타내는 코드를 포함한다.

상기 교차로의 회전방향은 교차로 별로 교통법상 주행 가능한 회전 주행코스로, 좌회전, 우회전, U형 회전, P형 회전, 환상(로터리) 회전 등을 포함한다.

상기 교차로 데이터베이스는 전국 지도에 포함된 교차로와, 교차로 별로 정의된 교차로 종류와, 교차로 별로 가능한 회전방향과, 각 교차로 종류에 대하여 회전 방향 별로 기 정의된 곡선율을 입력하는 것으로, 상기 저장부(230)에 포함되어 구성된다.

상기 교차로 종류와 회전 방향 별 곡선율을 정의하는 방법은 다음과 같다.

도 3 및 도 4는 좌 회전에 대한 곡선율 결정 과정에서 회전 방향에 따라 예상되는 경로를 통해 좌표 값을 취득하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 우 회전에 대한 곡선율 결정 과정에서 회전 방향에 따라 예상되는 경로를 통해 좌표 값을 취득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 3과 도 5는 편도 1차선 직각형 교차로를, 도4는 편도 2차선 직각형 교차로를 도시한 것이다.

상기 교차로 종류 및 회전 방향 별 곡선율을 정의하기 위해서는 하기 수학식 1의 곡선 방정식을 활용한다.

(여기서, a, b, c는 미지수)

상기 a, b, c 3개의 미지수를 구하기 위해서는 적어도 3개 이상의 좌표 값(이하, '기지점'이라 칭함)((x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), ... , (xn, yn))이 필요하다.

도 3의 교차로에서 좌회전 방향에 대한 곡선율을 정의하고자 할 경우, 해당 교차로에서 좌회전 방향으로 주행시 예상되는 회전 경로를 통해 3개 이상의 기지점을 임의로 추출한다.

하나의 차선에 해당하는 도로의 폭은 3.5m(미터)를 기준으로 하므로, 예를 들어 편도 1차선의 도로에서 다른 도로로 좌회전하는 회전 경로 상에서 (3.5/2, -3.5), (0, 0), (-3.5, 3.5/2)의 기지점을 취득한다.

상기 취득한 3개의 기지점을 상기 수학식 1에 각각 대입하면

기지점 (3.5/2, -3.5)에 대하여, -3.5 = 3.0625a + 1.75b + c

기지점 (0, 0)에 대하여, 0 = c

기지점 (-3.5, 3.5/2)에 대하여, 1.75 = 12.25a - 3.5b + c

의 3개의 식을 구할 수 있다. 상기 대입된 3개의 식을 연립 방정식으로 풀이하여 미지수 a, b, c의 값을 구한다.

이때,

a ≒ 0.286,

b ≒ -2.456,

c = 0

의 값을 얻게 된다.

따라서, 편도 1차선(차선 종류)으로 이루어진 직각형 교차로(교차 형태)에서의 좌회전(회전 방향)에 대한 곡선 방정식은 y = 0.286x^2 - 2.456x와 같다. 즉, 상기 산출된 곡선 방정식을 편도 1차선 직각형 교차로에서의 좌회전에 대한 곡선율로 정의한다.

한편, 도 4의 교차로에서 좌회전 방향에 대한 곡선율을 정의하고자 할 경우에도 마찬가지로 좌회전시 예상되는 회전 경로를 통해 3개 이상의 기지점을 취득한다.

이 경우, 편도 2차선의 도로로 이루어져 있고 편도에 대한 도로 전체의 폭은 7m를 기준으로 하므로 2차선 도로의 1차선에서 다른 도로의 1차선으로 회전하는 경로 상에서 예를 들어, (3.5/2, -7), (0, -3.5), (-3.5, 0), (-7, 3.5/2)의 기지점을 취득한다.

또한, 도 5의 교차로에서 우회전 방향에 대한 곡선율을 정의하고자 할 경우, 해당 교차로에서 우회전 방향으로 주행시 예상되는 회전 경로를 통해 3개 이상의 기지점을 취득한다.

하나의 차선에 해당하는 도로의 폭은 3.5m를 기준으로 하므로, 예를 들어 편도 1차선의 도로에서 다른 도로로 우회전하는 회전 경로 상에서 (3.5/2, -5), ((3.5/2)+1, -3.5), (3.5, (-3.5/2)-1), (5, -3.5/2)의 기지점을 취득한다.

도 4와 도 5의 각 조건에 대하여 취득한 3개 이상의 기지점을 이용하여 수학식 1을 통해 동일한 방식으로 각 조건에 해당하는 곡선 방정식 즉, 곡선율을 결정한다. 도시하지 않은 나머지 다른 조건에 대해서도 동일 과정으로 수학식 1의 미지수들을 산출하여 해당 조건의 곡선 방정식을 결정할 수 있다.

따라서, 상기한 방식으로 교차로 종류와 회전 방향에 대응하는 곡선 방정식을 결정하여 상기 교차로 데이터베이스에 교차로 종류 및 회전 방향 별 곡선 방정식을 저장한다.

더 나아가, 네비게이션 단말기는 도로 중심선을 단선뿐 아니라 쌍선으로 구현할 수 있으므로 단선 모델과 쌍선 모델을 구분하여 교차로 종류 및 회전 방향 별 곡선율을 결정할 수도 있다.

즉, 회전 방향에 따라, 그리고 단선 또는 쌍선 모델 여부와 차선 종류나 교차 형태에 따라 각 조건의 곡선율이 상이하게 결정된다.

본 발명에 따른 교차로 회전 안내시 안내하고자 하는 교차로의 종류와 회전 방향에 해당하는 곡선율에 따라 회전 안내에 대한 맵 매칭 데이터를 곡선 선형으로 표현할 수 있다.

상기 경로 산출부(220)는 GPS 모듈(210)을 통해 수신되는 GPS 신호를 이용하여 사용자의 현재 위치를 파악한 후 상기 저장부(230)의 지도 데이터베이스에 저장된 지도 데이터로부터 현재 위치에서 사용자가 지정한 목적지까지의 이동 경로를 탐색하여 경로 정보를 생성한다.

상기 제어부(270)는 상기 경로 산출부(220)에서 생성된 경로 정보를 기초하여 상기 이동 경로에 따른 경로 안내를 수행한다. 그리고, 상기 이동 경로 중 교차로에 접근할 경우, 상기 저장부(230)의 교차로 데이터베이스에 저장된 정보를 근거로 상기 접근한 교차로의 교차로 종류와 회전 방향에 상응하는 곡선율을 회전 안내를 위한 맵 매칭 데이터에 반영하여 교차로에서의 회전 안내를 수행한다.

그리고, 상기 디스플레이부(250)는 시스템 전반의 동작에 따른 각종 표시내용과 상기 경로 안내를 위한 지도 정보를 표시하기 위한 수단으로, 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 또는 유기 EL(Electro Luminescence) 등을 이용할 수 있다.

상기 사용자 인터페이스부(240)는 경로 안내 기능에 대한 목적지를 입력하는 등 네비게이션 시스템에 대한 사용자 명령을 입력하기 위한 입력수단으로, 상기 디스플레이부(250)와 일체화된 터치 패드로 구성되어 사용자 그래픽 인터페이스 수단을 제공한다. 상기 네비게이션 시스템의 경로 안내 기능에 관련된 모든 메뉴환경을 상기 디스플레이부(250)를 통해 그래픽 화면으로 제공하여 상기 그래픽 화면의 특정위치를 스타일러스 펜(stylus pen)이나 손가락 등으로 터치하는 방식으로 사용자 명령을 입력한다.

상기 음성 출력부(260)는 이동 경로에 대한 경로 안내 기능시 음성 안내를 수행하기 위한 수단으로, 상기 교차로의 회전 안내시 회전방향을 고려한 음성 안내를 제공한다.

본 발명에 따른 교차로에서의 맵 매칭 방법은 도6을 참조하여 상세하게 설명한다.

도시한 바와 같이, 먼저 사용자가 경로 안내 기능에 대한 목적지를 지정하면 사용자의 현재 위치를 기준으로 상기 지정된 목적지까지의 이동 경로를 탐색한다.

이어, 상기 탐색된 이동 경로에 해당하는 지도를 제공하게 되는데, 상기 이동 경로와 사용자의 현재 위치에 대한 맵 매칭 데이터(map matching data)를 생성하여 상기 지도 상에 디스플레이 한다(S610). 사용자가 상기 이동 경로를 따라 주행할 수 있도록 상기 이동 경로에 대한 지도 화면과 음성안내를 구현하여 경로 안내를 제공한다.

상기 목적지까지의 경로 안내를 수행하는 과정에서 일정 주기로 주행 방향의 전방에 위치하는 교차로를 탐색한다(S620). 상기 교차로 탐색은 상기 지도 데이터베이스에 저장된 지도 데이터를 참조하여 현재 위치에서 소정 거리 전방에 상기 교차로의 좌표 값 즉, 교차점이 존재하는지 여부를 판단하는 방식으로 이루어질 수 있다.

상기 이동 경로 중에 교차로가 감지되면 상기 이동 경로에 의해 결정된 상기 교차로에서의 회전 방향을 판단한다(S630).

상기 교차로에서의 회전 방향이 직진 주행이 아닌 좌회전, 우회전, U형 회전, P형 회전, 환상 회전 중 어느 하나에 포함될 경우, 상기 감지된 교차로에서의 회전 방향을 판단함과 아울러 상기 감지된 교차로의 교차로 종류를 판단한다.

이어, 상기 저장부(230)의 교차로 데이터베이스로부터 상기 판단된 교차로 종류 및 회전 방향에 해당하는 곡선 방정식을 읽어오고, 상기 교차로에서의 회전 방향에 대한 맵 매칭 데이터에 상기 읽어온 곡선 방정식을 적용하여 소정의 곡선율을 반영한다(S640).

상기 교차로의 회전 안내 구간에서 상기 곡선율이 반영된 맵 매칭 데이터를 지도 상에 출력하여 회전 방향에 대한 안내를 수행한다(S650).

도 7과 도 8은 곡선율을 반영한 맵 매칭 데이터(M)의 일례를 도시한 도면으로, 도 7은 도로 중심선(L)을 단선으로 구현한 모델이며 도 8은 도로 중심선(L)을 쌍선으로 구현한 모델이다.

교차로에서의 회전 안내시, 좌회전 또는 우회전으로 회전 방향을 안내할 경우 맵 매칭 데이터(M)에 해당 교차로의 종류와 회전방향에 상응하는 곡선율을 반영한다. 도시한 바와 같이, 교차로에서의 회전 방향에 대한 맵 매칭 데이터(M)를 교차로 종류 및 회전방향에 해당하는 곡선 방정식에 의한 곡선 선형으로 표현한다.

따라서, 본 발명에 따른 교차로 회전 안내는 회전 방향에 따라, 그리고 단선 또는 쌍선 모델 여부와 차선 종류나 교차 형태에 따라 예상되는 회전 경로가 상이하고 이를 통해 취득한 기지점의 포지션이 달라지므로 각 조건마다 상이한 곡선율로 맵 매칭 데이터를 표현한다.

본 발명에 따른 교차로에서의 맵 매칭 방법방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

210: GPS 모듈
220: 경로 산출부
230: 저장부
240: 사용자 인터페이스부
250: 디스플레이부
260: 음성 출력부
270: 제어부

Claims (1)

1. 사용자가 지정한 목적지까지의 이동 경로를 탐색하고, 상기 이동 경로를 주행하는 과정에서 교차로가 감지되면 상기 감지된 교차로의 회전 안내를 위한 맵 매칭 데이터에 소정의 곡선율을 반영하는 교차로에서의 맵 매칭 방법.

Images