KR20130017133A - 내비게이션 시스템의 이동체 위치 결정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내비게이션 시스템의 이동체 위치 결정 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 이동체 위치 결정 방법은 수신된 GPS 위치정보신호의 신뢰도가 낮아 이동체에 설치된 센서들의 검출신호로 이동체의 위치를 결정할 경우, 이동체의 주행속도에 따라 주행거리 환산계수를 상이하게 하여 단위시간당 주행거리의 계산 오차를 줄이고, 이동체의 주행에 따른 현재위치를 정확하게 결정하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 이동체의 주행속도와 주행거리 환산계수의 관계를 실험적으로 검출하고, 검출한 주행거리 환산계수를 이동체의 주행속도에 따라 가변 적용하여 이동체의 실제 주행거리를 추정할 수 있고, 주행거리를 이동체의 주행속도 변화에 따라 주행거리 환산계수를 고려하여 추정하므로, 주행거리 환산계수를 주행속도에 상관없는 상수로 고정하더라도 발생하는 오류를 최소화할 수 있어서 정확하게 주행거리를 결정할 수 있다.

Description

내비게이션 시스템의 이동체 위치 결정 방법{Method Deciding Mobile Equipment Location Of Navigation System}

본 발명은 내비게이션 시스템의 이동체 위치 결정 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 이동체의 위치를 정확하게 결정하는 방법에 관한 것이다.

종래의 내비게이션 시스템은 GPS를 이용하여 매우 정확한 위치좌표의 취득이 가능하였다.

그러나, GPS는 그 원리에서 알 수 있듯이 GPS 위치정보 신호를 정확히 수신할 수 있는 지역에서만 사용할 수 있다.

즉, GPS 위성으로부터 위치정보신호를 수신하여 위치를 산출하는 종래의 내비게이션 시스템은 터널 내부나 나무가 우거진 숲 속 또는 고층빌딩으로 둘러싸인 도심지 내부 등과 같이 GPS 위성으로부터 송신된 위치정보신호를 GPS 수신기를 통해 정확하게 수신하지 못하는 수신불능 지역에 위치할 경우, GPS 위성으로부터 위치정보신호를 수신하여 위치좌표를 산출할 수 없게 되거나 또는 위치좌표의 산출결과가 매우 부정확하게 되는 등의 문제점이 있다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위해, GPS 위성으로부터 위치정보신호가 정확하게 수신되지 않아 위치산출이 불가능한 지역일 경우, 이동체의 이동거리와 이동방향을 측정하여 이동체의 현재위치를 추정하는 추측항법 시스템을 종래의 내비게이션 시스템에 도입하였다.

상기 추측항법 시스템은 구동륜의 회전수 및 이동체의 주행각도 변위량을 감지하는 센서를 각기 구비한 주행거리계 및 자이로스코프 등을 이용하여 이동체의 초기위치로부터 이동거리 및 이동방향을 계속해서 측정하고, 측정된 이동거리 및 이동방향으로부터 구동륜의 회전수 및 주행각도 변화량을 계속 적분하여, 외부의 도움 없이 독립적으로 이동체의 현재위치를 연속적으로 추측한다.

이러한 추측항법 시스템은 반드시 초기에 참조할 만한 이동체의 위치 좌표를 알고 있어야만 하므로 데드레코닝(Dead-Reckoning) 항법이라고 한다.

그러나, 상기 추측항법 시스템은 이동체의 초기 위치정보를 정확하게 설정해야 하고, 추측항법 시스템을 이용하여 이동체의 위치를 추정하는 상태에서 이동체가 장시간 주행할 경우, 각 센서들이 갖고 있는 측정오차의 누적 등으로 인해 측정되는 이동체의 위치가 부정확하게 되는 문제점이 있다.

예컨대, 길이가 긴 터널이나 도로 양쪽에 높은 산이 길게 가로막고 있는 지역에서 데드레코닝 항법으로 이동체의 위치를 계속해서 추정할 경우, 데드레코닝 항법의 특성으로 인해 측정오차의 누적이 시간의 경과에 따라 비례하여 커지게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위해, 이동체의 주행각도 변위량을 검출하는 자이로스코프와, 이동체의 주행거리를 검출하는 주행거리계를 GPS 수신기에 접목한 형태의 혼합항법시스템이 개발되었다.

혼합항법시스템은 GPS 수신기로 위치정보신호를 수신하여 데드레코닝 항법에 필요한 이동체의 초기 위치좌표를 제공하므로 GPS + 데드레코닝 시스템이라고도 하며, 이동체의 주행각도 변위량을 검출하기 위한 자이로스코프와, 이동체의 주행거리를 검출하기 위한 주행거리계를 이용하여 구할 수 있는 추측항법(데드레코닝)의 위치정보와, GPS 수신기가 수신하는 위치정보신호를 이용하여 이동체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.

이러한 혼합항법시스템은 GPS 수신기를 통해 수신된 위치정보신호의 신뢰도가 낮을 경우, 수신된 위치정보신호를 제외하고, 이동체에 설치되어 있는 각종 센서들의 신호, 예컨대 자이로스코프 및 차속계 등의 출력신호로부터 이동체의 주행 방위각 및 주행거리를 추정하여 이동체의 위치를 결정한다.

그러나, 혼합항법시스템은 이동체의 주행거리를 추정하는 과정에서 이동체의 주행속도에 관계없이 차속계로부터 제공된 펄스신호의 수로 일정하게 이동체의 단위시간당 주행거리를 추정하므로, 이동체의 주행속도에 따라 추정되는 이동체의 위치와 실제 위치에 많은 차이가 발생하는 문제점이 있다.

즉, 이동체가 주행할 경우, 주행속도에 따라 구동륜과 도로의 사이에서 발생하는 마찰력 등이 상이하고, 이로 인하여 이동체가 동일한 거리를 주행한다 해도 주행속도에 따라 차속계에서 출력되는 펄스신호의 수가 상이하게 된다.

전술한 바와 같이, 혼합항법시스템은 GPS 위성의 위치정보신호의 신뢰도가 낮아 데드레코닝 과정으로 이동체의 위치를 추정할 경우, 이동체의 주행속도를 고려하지 않고, 차속계에서 출력되는 펄스신호의 수로 이동체의 이동거리를 추정하므로, 이동체의 주행속도에 따라 추정된 이동체의 위치와 이동체의 실제 위치 사이에 많은 오차가 발생하여 제품의 신뢰성이 저하되는 등의 여러 가지 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창출한 것으로서, 수신되는 GPS 위치정보신호의 신뢰도가 낮아 이동체에 설치된 센서들의 검출신호로 이동체의 위치를 결정할 경우, 이동체의 주행속도에 따라 주행거리 환산계수를 상이하게 하여 단위시간당 주행거리의 계산 오차를 줄이고, 이동체의 주행에 따른 현재위치를 정확하게 결정할 수 있는 내비게이션 시스템의 이동체 위치 결정 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면에 따른 내비게이션 시스템의 이동체 위치 결정 방법은 이동체의 주행시 GPS 위성으로부터 수신된 위치정보의 신뢰도를 판단하는 단계; 판단결과, 상기 위치정보의 신뢰도가 기설정된 기준보다 높을 경우, 상기 위치 정보를 위치결정 알고리즘에 반영하여 상기 이동체의 위치를 결정하는 단계; 및 결정된 상기 이동체의 위치를 디지털 지도에 맵 매칭시켜 표시하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 이동체의 주행속도와 주행거리 환산계수의 관계를 실험적으로 검출하고, 검출된 주행거리 환산계수를 이동체의 주행속도에 따라 가변 적용하여 이동체의 실제 주행거리를 추정할 수 있다.

주행거리를 이동체의 주행속도 변화에 따라 주행거리 환산계수를 고려하여 추정하므로써 주행거리 환산계수를 주행속도에 상관없는 상수로 고정하더라도 발생하는 오류를 최소화할 수 있어서 주행거리를 정확하게 결정할 수 있다.

즉, 이동체의 주행속도에 따라 주행거리 환산계수를 설정하여 이동체의 단위시간당 주행거리를 산출할 수 있어서 오차의 발생을 감소시킬 수 있고, 이로 인해 이동체의 현재 위치를 실제 위치와의 오차 없이 정확하게 결정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내비게이션 시스템을 설명하기 위한 블럭도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내비게이션 시스템의 이동체 위치 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 발명은 차량 등과 같은 이동체가 이동할 경우, 이동체가 이동한 현재위치를 검출하여 화면에 디지털지도와 함께 표시하여 이동체가 목적지에 도달할 때까지의 이동경로를 안내하는 네비게이션 시스템으로서, GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 수신된 위치정보의 신뢰도가 낮을 경우, 이동체에 설치된 센서들의 신호를 이용하여 이동체의 위치를 정확하게 결정하는 이동체의 위치 결정방법에 관한 것이다.

한편, 본 발명의 이동체 위치 결정 방법은 이동체의 주행에 따라 차속계에서 발생하는 단위시간당 펄스신호의 수로 이동체의 주행속도를 판단하고, 판단한 주행속도에 따라 가변되는 값으로 주행거리 환산계수를 설정하여 이동체의 단위시간당 주행거리를 계산하며, 계산한 이동체의 단위시간당 주행거리를 이동체의 위치 결정 알고리즘에 적용하여 이동체의 위치를 결정한다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 위치를 정확하게 결정하는 내비게이션 시스템을 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내비게이션 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 내비게이션 시스템은 GPS 수신기(110), 명령 입력부(120), 센서부(130), 지도 데이터 저장부(140), 제어부(150) 및 표시 구동부(160)를 포함한다.

GPS 수신기(110)는 GPS 위성(200)으로부터 송신된 위치정보신호를 수신한다.

명령 입력부(120)는 사용자의 조작에 의해 입력된 동작명령을 출력한다.

센서부(130)는 자이로스코프(Gyroscope) 및 오도메터(Odometer) 등의 센서를 포함하고, 자이로스코프(Gyroscope) 및 오도메터(Odometer) 등의 센서는 이동체에 설치되어 이동체의 각도 변위량 및 주행거리를 검출한다.

지도 데이터 저장부(140)는 디지털 지도 데이터를 저장한다.

제어부(150)는 GPS 수신기(110)에 의해 수신된 위치정보신호 및 센서부(130)에 의해 검출된 정보를 이용하여 혼합항법으로 이동체의 위치를 검출하고, 검출된 이동체의 위치를 지도 데이터 저장부(140)에 저장된 디지털 지도 데이터에 맵 매칭시키며, 맵 매칭된 디지털 지도 데이터 및 이동체의 위치 표시를 제어한다.

표시 구동부(160)는 제어부(150)의 제어에 따라 디지털 지도 데이터 및 이동체의 위치를 표시부(300)에 표시한다.

전술한 바와 같이, 명령 입력부(120)가 사용자의 조작에 의해 입력된 이동체의 주행 안내 명령을 출력할 경우, GPS 수신기(110)는 GPS 위성(200)으로부터 위치정보신호를 수신하여 제어부(150)에 전달하고, 센서부(130)는 검출된 이동체의 주행에 따른 각 변위량 및 주행거리에 따라 펄스신호를 발생시켜 제어부(150)에 전달한다.

제어부(150)는 GPS 수신기(110)가 GPS 위성(200)으로부터 수신한 위치정보신호의 신뢰도가 양호한지 여부를 판단하고(기설정된 기준보다 높은지 여부를 판단하고) , 판단결과 위치정보신호의 신뢰도가 양호할 경우(기설정된 기준보다 높을 경우) 신뢰도가 양호한 위치정보신호로 이동체의 현재위치를 검출하며, 검출된 이동체의 현재위치를 지도 데이터 저장부(140)에 저장된 디지털 지도 데이터에 맵 매칭시키고, 표시 구동부(160)를 제어하여 이동체의 현재위치가 맵 매칭된 디지털 지도 데이터를 표시부(300)에 표시되도록 한다.

또한, 제어부(150)는 GPS 수신기(110)가 수신한 위치정보신호의 신뢰도가 양호하지 못하여(기설정된 기준보다 낮아) 이동체의 위치를 정확하게 검출할 수 없을 경우, 위치정보신호의 신뢰도가 양호하여 이동체의 위치를 정확하게 검출한 최종 위치로부터, 센서부(130)가 출력하는 각도 변위량 및 주행거리에 따른 펄스신호의 수를 누적하고, 누적된 각도 변위량 및 펄스신호의 수와, 단위 시간당 발생한 펄스신호의 수로 검출되는 이동체의 주행속도를 이용하여 이동체의 위치를 추정하며, 추정된 이동체의 위치를 지도 데이터 저장부(140)에 저장된 디지털 지도 데이터에 맵 매칭시키고, 표시 구동부(160)를 제어하여 표시부(300)에 표시되도록 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이동체의 주행속도와 주행거리 환산계수의 관계를 실험적으로 검출하고, 검출한 주행거리 환산계수를 이동체의 주행속도에 따라 가변 적용하여 이동체의 실제 주행거리를 추정할 수 있고, 주행거리를 이동체의 주행속도 변화에 따라 주행거리 환산계수를 고려하여 추정하므로, 주행거리 환산계수를 주행속도에 상관없는 상수로 고정하더라도 발생하는 오류를 최소화할 수 있어서 정확하게 주행거리를 결정할 수 있다. 즉, 이동체의 주행속도에 따라 주행거리 환산계수를 설정하여 이동체의 단위시간당 주행거리를 산출할 수 있어서 오차의 발생을 감소시킬 수 있고, 이로 인해 이동체의 현재 위치를 실제 위치와의 오차 없이 정확하게 결정할 수 있다.

이상, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체 위치를 정확하게 결정하는 내비게이션 시스템을 설명하였고, 이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 내비게이션 시스템의 이동체 위치 결정 방법을 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 내비게이션 시스템의 이동체 위치 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 이동체가 주행하는지 여부를 판단한다(S200). 판단결과, 이동체가 주행하지 않을 경우, 다른 동작을 수행하고, 이동체가 주행할 경우, 수신된 위치정보신호와, 그 위치 정보신호의 수신감도 및 전계의 세기 등으로 위치정보신호의 신뢰도가 양호한지 여부를 판단한다(S201).

판단 결과, 위치정보신호의 신뢰도가 양호할 경우, 위치정보신호를 위치결정 알고리즘에 반영하여 이동체의 현재 위치를 검출하고(S202), 검출된 이동체의 위치를 디지털 지도에 맵 매칭시켜 표시한다.(S203)

그러나, 판단결과, 위치정보신호의 신뢰도가 양호하지 않을 경우, 이동체의 주행에 따라 발생한 펄스신호의 수를 단위시간당 카운트한다(S204). 예컨대, 1sec 간격으로 이동체의 주행에 따라 발생한 펄스신호의 수를 카운트한다.

카운트한 단위시간당 펄스신호의 수로 이동체가 기설정된 속도 이상으로 주행하는지의 여부를 판단한다(S205)

판단 결과, 이동체가 기설정된 속도 이상으로 주행할 경우, 단위시간당 펄스신호의 수에 따른 주행거리 환산계수를 설정하고(S206), 판단결과, 이동체가 기설정된 속도 이상으로 주행하지 않을 경우, 미리 설정된 값의 주행거리 환산계수를 설정한다(S207).

설정된 주행거리 환산계수를 이용하여 수학식 1 및 수학식 2와 같이 이동체의 단위시간당 주행거리를 계산한다(S208).

계산된 이동체의 단위시간당 주행거리를 위치결정 알고리즘에 반영하여, 계산된 이동체의 단위시간당 주행거리와 측정된 각도 변위량 등으로 이동체의 위치를 추정한다(S209).

추정된 이동체의 위치를 저장된 디지털 지도 데이터에 맵 매칭시켜 표시한다(S210).

이상 바람직한 실시예와 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 관해 구체적으로 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

110 : GPS 수신기 120 : 명령 입력부
130 : 센서부 140 : 지도 데이터 저장부
150 : 제어부 160 : 표시 구동부
200 : GPS 위성 300 : 표시부

Claims (2)

1. 이동체의 주행시 GPS 위성으로부터 수신된 위치정보의 신뢰도를 판단하는 단계;
   판단결과, 상기 위치정보의 신뢰도가 기설정된 기준보다 높을 경우, 상기 위치 정보를 위치결정 알고리즘에 반영하여 상기 이동체의 위치를 결정하는 단계; 및
   결정된 상기 이동체의 위치를 디지털 지도에 맵 매칭시켜 표시하는 단계
   를 포함하는 내비게이션 시스템의 이동체 위치 결정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 결정하는 단계는,
   상기 판단결과, 상기 위치정보의 신뢰도가 기설정된 기준보다 낮을 경우, 상기 이동체의 주행에 따라 차속계에서 발생한 단위시간당 펄스신호의 수를 근거로 이동체의 주행속도가 기설정된 속도 이상인지 여부를 판단하는 단계;
   판단결과 상기 이동체의 주행속도가 기설정된 속도 이상일 경우, 상기 펄스신호의 수에 따라 주행거리 환산계수를 설정하여 상기 이동체의 단위시간당 주행거리를 계산하는 단계; 및
   계산된 상기 이동체의 단위시간당 주행거리를 상기 이동체의 위치 결정 알고리즘에 적용하여 상기 이동체의 위치를 결정하는 단계
   를 포함하는 내비게이션 시스템의 이동체 위치 결정 방법.

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