KR20140042346A - Self-alignment driving system - Google Patents

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KR20140042346A
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Abstract

Disclosed is a self-alignment driving system for performing precise self-alignment for correcting the position of navigation equipment. To that end, the present invention includes: a GDPS receiver which calculates the position, speed, angle, and posture of DGINS by combining the angle, speed, posture measured by a three-axis gyro sensor, a three-axis acceleration sensor, an angular sensor, and a temperature sensor and DGPS compensation data; an INS sensor which searches for two arbitrary first position points recorded in the movement path of an unmanned moving device not in a radio shadow area using a camera and, if two arbitrary second position points recorded in the boundary of the shadow area are found, aligns the first and second position points in order initially; and a navigation computer which dynamically compensates the position data of the navigation equipment using the values calculated by the GCPS receiver and the values from the self-alignment of the INS sensor. By doing so, the present invention enables an unmanned moving device to operate autonomously in a region (where GPS reception ratio is not greater than 50%) including many radio shadow areas of GPS reception (radio shadow areas including obstacles) and can enhance GPS compensation effects by using inexpensive DGPS reference stations in GPS-available regions. [Reference numerals] (111) Landmark tracer; (112) Navigation equipment; (120) DGINS integrated navigation equipment; (121,DD,EE,) Image processing unit; (122) Proximity sensor unit; (123) [Navigation computer] Algorithm for initial arrangement of line tracing for image landmarks in a periodic dynamic environment; (124) Angle sensor; (125) DGPS receiver; (130) Moving DGPS station; (AA) Building obstacle; (BB) GPS shadow area; (CC) Building (obstacle); (FF) Main processing; (GG) Main processor; (HH) Three-axis gyro; (II) Three-axis speed sensor; (JJ) Temperature sensor

Description

초기정렬 주행 시스템{SELF-ALIGNMENT DRIVING SYSTEM}Initial Alignment Driving System {SELF-ALIGNMENT DRIVING SYSTEM}

본 발명은 초기정렬 주행 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항법장치의 위치 보정을 위하기 위하여 초기 정렬을 정밀하게 하기 위한 초기정렬 주행 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an initial alignment driving system, and more particularly, to an initial alignment driving system for precise initial alignment in order to correct the position of the navigation apparatus.

일반적으로 지상항법장치는 관성항법 및위성항법장치로서 위치/자세/방위각/속도를 구하지만 정확한 위치자세 방향을 구하기 위해서는 고가의 센서와 정확도가 높은 GPS를 사용하였다.In general, the ground navigation system is inertial navigation and satellite navigation system, but the position / posture / azimuth / speed is calculated, but the expensive sensor and high-accuracy GPS are used to obtain the accurate position posture.

여기서, 초기 정열을 위해 일정시간 GPS 이동 수단 또는 운전을 정지한 최종 시점에서 위치, 자세, 상태를 제어부 데이터에 저장하여 정열을 하는 방법이 일반적으로 사용되었다.Here, a method of arranging by storing the position, posture, and state in the control unit data at a predetermined time for the initial alignment, or at the last time of stopping the GPS moving means or driving is generally used.

한편, 실외 항법 시장에서는 IMU/INS(Inertial Navigation System)/GPS/DGPS(Differential Global Positioning System) 기반의 IT기술이 융합된 관성/위성 융합항법장치로서 항공, 해양, 국방, 지상로봇 등에서 사용되는 자율 항법과 무인 시스템 및 인간의 안전이 필요한 기술로서 최근 수요가 급격히 확대되고 있는 실정이다.Meanwhile, in the outdoor navigation market, IMU / INS (Inertial Navigation System) / GPS / DGPS (Differential Global Positioning System) -based IT technology is an inertial / satellite fusion navigation system that is used in aviation, marine, defense, and ground robots. As a technology that requires navigation, unmanned systems, and human safety, demand is rapidly expanding.

이중에서도 신뢰성이 확보된 DGPS 시스템은 이용 범위와 고가의 가격으로 인하여 기술 융합에 제한을 받고 있는 것이 현실이다. Among them, the reliable DGPS system is limited in technology convergence due to the range of use and high price.

특히, 실외 항법은 주변 장애물에 의한 잦은 움직임으로 저가 IN S센서 효율은 짧은 시간에 오차가 급격히 증가하고 GPS 또한 이온층변화와 건물등과 같은 장애물의 음영으로 인하여 위치 정확도가 크게 떨어져 DGPS를 적용하여도 현실적인 정밀도 확보는 어려운 문제점이 있었다.In particular, outdoor navigation is frequently caused by nearby obstacles. The low-cost IN S sensor efficiency increases rapidly in a short time, and GPS and DGPS can be applied because the positional accuracy is greatly reduced due to the shadow of obstacles such as ion floor change and buildings. Securing realistic precision had a difficult problem.

이를 극복하고자, 종래에는 DGPS/INS/Magnetic compass 통합 항법 알고리즘 개발과 DGPS/INS/Magnetic compass 통합 항법 알고리즘 개발이 다양하게 소개 되어 왔지만, 고가의(DGPS <1m미만, INS 1도/hr) 센서를 사용하여 운용되고 있어 저가의 수신기 개발 구성과 INS(5도~10도/hr) 저렴한 센서는 물리적 한계로 인하여 정밀 항법에 사용되는 것이 불가능하였다.In order to overcome this problem, the DGPS / INS / Magnetic compass integrated navigation algorithm development and the DGPS / INS / Magnetic compass integrated navigation algorithm development have been introduced in various ways, but expensive (DGPS <1m, INS 1 degree / hr) sensors have been introduced. Inexpensive receiver development and INS (5 ° -10 ° / hr) inexpensive sensors could not be used for precision navigation due to physical limitations.

1. 한국특허등록 : 10-0915121호, 출원일자 : 2008년 12월 18일, 발명의 명칭 : 위성항법보정시스템을 이용한 무인이동체 및 그 유도방법.1. Korean Patent Registration No. 10-0915121, Filed Date: December 18, 2008, Title of the invention: Unmanned moving object and its derivation method using satellite navigation correction system. 2. 한국특허등록 : 10-0389704호, 출원일자 : 2000년 06월 19일, 발명의 명칭 : GPS와 INS를 탑재하여 연속 측위가 가능한 이동통신 단말기 및 그 측위방법.2. Korean Patent Registration No. 10-0389704, Filed Date: June 19, 2000, Title of invention: A mobile communication terminal capable of continuous positioning with a GPS and INS and its positioning method. 3. 한국특허등록 : 10-1080831호, 출원일자 : 2009년 09월 02일, 발명의 명칭 : 지상항법장치에서의 방위각 정보 제공방법.3. Korean patent registration: 10-1080831, filed date: September 02, 2009, the title of the invention: Method of providing azimuth information in the ground navigation system. 4. 한국특허등록 : 10-1183866호, 출원일자 : 2011년 04월 20일, 발명의 명칭 : GPS/INS/영상AT를 통합한 실시간 위치/자세 결정 장치 및 방법.4. Korean Patent Registration No. 10-1183866, Filed Date: April 20, 2011, Title of the Invention: Real-time position / posture determination device and method incorporating WPS / INS / image AT.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 저가의 INS 센서를 통한 고정밀 지상항법을 하기 위하여 동적 선형 각정열에 기반을 둔 주기적인 초기정열 기법을 적용하여 항법의 정밀성을 높일 수 있는 초기정렬 주행 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the initial to increase the precision of the navigation by applying a periodic initial alignment technique based on dynamic linear angular alignment for high-precision ground navigation through a low-cost INS sensor The purpose is to provide an alignment travel system.

또한, 본 발명은 <1m DGPS가 가능한 GPS수신기와 이동 DGPS 기준국에 기반하고, GPS 음영으로 INS에 의존할때는 동적 정밀보정의 항법과 GPS/INS신뢰도가 떨어질때는 주기적인 초기정열 기법(영상 랜드마크 라인트레이싱 보정)을 적용하여 실외 항법에서 문제가 되고 있는 INS의 초기정열과 오차보정을 하는 초기정렬 주행 시스템을 제공하는데 그 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is based on a GPS receiver capable of <1m DGPS and a mobile DGPS reference station, and when the INS is dependent on GPS shading, the navigation of dynamic precision correction and the periodic initial alignment technique when the GPS / INS reliability is low (image landmark) It is another object to provide an initial alignment driving system that applies line tracing correction to the initial alignment and error correction of INS, which is a problem in outdoor navigation.

또한, 본 발명은 저가형 INS센서는 물리적특성의 기본오차성분을 가지고 있기 때문에 일정시간이 지나면 위치자세속도 정보에 대한 오차가 급격히 증가하여 실외환경의 장애물 밀집 지역에서 정밀주행 활용은 적용하기 어렵던 것을 해결하기 위한 초기정렬 주행 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, the present invention solves that the low-cost INS sensor has a basic error component of physical characteristics, so that the error about the position posture velocity information increases rapidly after a certain time, so that it is difficult to apply the precision driving in the obstacle-dense area of the outdoor environment. Another object is to provide an initial alignment driving system.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.In order to accomplish the objects of the present invention as described above and to carry out the characteristic functions of the present invention described below, features of the present invention are as follows.

본 발명의 일 관점에 따르면, DGPS 이동 기준국으로부터 방송되는 보정 정보를 이용하여 기준점을 측지하고, 상기 기준점을 통해 수신된 GPS에 대한 오류를 산출하여 DGPS 보정 정보를 생성하는 이동 DGPS 기준국; 3축 자이로 센서, 3축 가속도 센서, 각센서 및 온도 센서에서 측정된 각도, 속도 및, 자세값과 상기 DGPS 보정 정보를 결합하여 DGINS의 위치, 속도, 각도 및자세 값을 산출하는 GDPS 수신기; 카메라를 이용하여 음영지역이 아닌 무인이동장치의 이동 경로에서 촬영된 임의의 두개의 제1 위치점을 찾고, 상기 음영 지역의 경계를 기점으로 촬영된 임의의 두개의 제2 위치점을 찾을 경우 상기 제1 위치점과 제2 위치점에서 차례로 초기 정렬하는 INS 센서; 및 상기 GDPS 수신기에서 산출된 값과 INS 센서의 초기 정렬에 의한 값을 이용하여 상기 항법장치의 위치정보를 동적 보정하는 항법 컴퓨터;를 포함하는 초기정렬 주행 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, a mobile DGPS reference station for geodetic reference point using the correction information broadcast from the DGPS mobile reference station, calculates an error for the GPS received through the reference point to generate the DGPS correction information; A GDPS receiver that combines the angle, velocity, and attitude values measured by the 3-axis gyro sensor, the 3-axis acceleration sensor, the angle sensor, and the temperature sensor with the DGPS correction information to calculate the position, speed, angle, and posture values of the DGINS; When the camera finds any two first location points photographed in the moving path of the unmanned mobile device, not the shadow area, and finds any two second location points photographed based on the boundary of the shadow area, An INS sensor that initially aligns in sequence at the first location point and the second location point; And a navigation computer for dynamically correcting the position information of the navigation apparatus by using the value calculated by the GDPS receiver and the initial alignment value of the INS sensor.

여기서, 본 발명의 일 관점에 따른 상기 이동 DGPS 기준국은, 상기 무인이동장치에 대한 이동 경로 스케쥴을 관리하고, 상기 경로 스케쥴에 따라 상기 카메라가 상기 제1 위치점과 제2 위치점을 찾을 수 있다.Here, the mobile DGPS reference station according to an aspect of the present invention, manages the movement path schedule for the unmanned mobile device, the camera can find the first location point and the second location point according to the path schedule. have.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 저가형 INS(5~10도/Hr)와 DGINS의 융합에 의해 근거리(Local) GPS 수신의 음역지역(장애물이 포함된 음영지역)이 많은 지역(GPS수신율 50%이내)에서도 무인이동장치의 자동 주행이 가능하고, GPS 이용 가능지역에는 저가형 DGPS 기준국을 이용함으로써 GPS의 보정 효과를 높일 수 있는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, a region having a large number of local areas (shaded areas including obstacles) of local GPS reception by combining low-cost INS (5-10 degrees / Hr) and DGINS (50% GPS reception rate) Autonomous driving of the unmanned mobile device is possible, and the GPS-available region has an advantage of improving the GPS correction effect by using a low-cost DGPS reference station.

또한, 본 발명에 따르면, 동적 환경의 DGPS의 활용 효율과 저가형 GINS 효율에 주기적 초기정열 기법이 더해짐으로써 근거리 구간에서의 정밀(100cm~50cm) 오차 보정이 이루어져 무인이동장치의 주행 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, the periodic initial alignment technique is added to the utilization efficiency of the DGPS in a dynamic environment and the low-cost GINS efficiency, so that the precision (100cm ~ 50cm) error correction is performed in the short range, thereby improving the driving reliability of the unmanned mobile device. There is.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기정렬 주행 시스템(100)을 예시적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an initial alignment driving system 100 according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초기정렬 주행 시스템(100)을 예시적으로 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating an initial alignment driving system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 초기정렬 주행 시스템(100)은 랜딩 마킹 추적기(111)와 항법장치(112)를 구비한 통합항법장치(110), 카메라(101)에서 촬영된 영상을 디지털 처리하는 영상 처리부(121)와 근접센서부(122), 항법 컴퓨터(123)와 각종 오차를 측정하는 센서부(124)와 DGPS 수신기(125) 등을 구비하는 DGINS 통합항법장치(120) 및 이동 DGPS 기준국(130)을 포함한다.As shown in FIG. 1, an initial alignment driving system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention may include an integrated navigation apparatus 110 and a camera 101 including a landing marking tracker 111 and a navigation apparatus 112. DGINS integrated navigation including an image processing unit 121, a proximity sensor unit 122, a navigation computer 123, a sensor unit 124 for measuring various errors, a DGPS receiver 125, etc. Device 120 and mobile DGPS reference station 130.

먼저, 본 발명에 따른 통합항법장치(110)는 위치자세속도 정보를 기반으로 운용되지만 무인이동장치(미도시)가 기동시 센서의 초기 정열과 주기적인 정열이 이루어지지 않으면 센서 오류가 누적되어 정확한 임무수행이 어렵기 때문에 센서에 대한 초기화 작업을 수행한다. First, the integrated navigation apparatus 110 according to the present invention is operated based on the position posture speed information, but if the initial alignment and periodic alignment of the sensor are not performed when the unmanned mobile device (not shown) is activated, sensor errors are accumulated and accurate. Since the task is difficult to perform, the sensor performs initialization.

이를 위하여, 통합항법장치(110)에 구비된 랜딩 마킹 추적기(111)는 INS 센서 등을 구비한다. 상기 INS 센서는 카메라(101)를 이용하여 음영지역이 아닌 무인이동장치의 이동 경로에서 촬영된 임의의 두개의 제1 위치점, 예컨대 P1, P2 위치점을 추적하고, 상기 음영 지역의 경계를 기점으로 촬영된 임의의 두개의 제2 위치점, 예컨대 P3, P4의 위치점을 추적할 경우 상기 제1 위치점과 제2 위치점에서 차례로 초기 정렬을 수행한다. 이러한 제1 위치점과 제2 위치점은 모두 동적좌표이다.To this end, the landing marking tracker 111 provided in the integrated navigation apparatus 110 includes an INS sensor. The INS sensor tracks any two first location points, for example, P1 and P2 location points, photographed in the moving path of the unmanned mobile device, not the shadow area by using the camera 101, and starts from the boundary of the shadow area. When tracking any two second location points, for example, P3 and P4, which are photographed as follows, initial alignment is sequentially performed at the first location point and the second location point. Both the first position point and the second position point are dynamic coordinates.

통상, GPS 효율은 시간주기별로 변화되므로 G1의 위치정확도 확률과 DGPS 보정에 다른 정확도를 갖는 IMU 센서의 주행 오차 변화율을 산출하게 되면 GPS/DGPS Local 지역에서의 수신 확율과 보정치에 대한 <1m 신뢰도를 50% 가정하고 INS 센서의 오차를 5도/hr를 기준으로 융합 하였을 때 센서가 오차범위를 벗어날 확률구간에서 GPS 수신환경이 양호한 동적 측지 P1과 P2의 위치점이 위치 동기화되고, 두점의 각정열을 통한 센서의 초기화가 주기적으로 이루어지면, 근거리(Local)지역에서의 무인이동체의 신뢰 구관을 확보할 수 있다.In general, GPS efficiency varies by time period, so calculating the change rate of the driving error of the IMU sensor with different accuracy in position accuracy and DGPS correction of G1 yields a <1m reliability for the reception probability and correction value in the GPS / DGPS Local area. When the error of INS sensor is converged based on 5 degrees / hr with assuming 50%, the position point of dynamic geodetic P1 and P2 where GPS reception is good in the probability range of sensor out of the error range is synchronized and When the initialization of the sensor is performed periodically, it is possible to secure a trust structure of the unmanned vehicle in the local area.

이러한 DGINS 초기정열 향상을 위한 동적 랜드마크 선형기법이 신뢰구관별 적용하여 그동안 지역 실외 무인주행 기술적 한계를 증명하고 저가의 INS 센서를 활용이 가능하게 되었다. 통합항법장치(110)에 구비된 항법장치(112)는 통상적으로 널리 알려진 지상항법장치이다. 이는 한국특허등록 제1080831호 등에서 기재되어 있다.The dynamic landmark linear technique for improving the initial alignment of DGINS has been applied to each of the confidence constructs, thereby proving the technical limitations of local outdoor driverless driving and enabling the use of low-cost INS sensors. The navigation device 112 provided in the integrated navigation device 110 is generally a well-known ground navigation device. This is described in Korean Patent Registration No. 1080831.

다음으로, 본 발명에 따른 DGINS 통합항법장치(120)에 구비된 근접센서부(122)는 주행 경로상에 있는 장애물을 인식하여 처리하기 위한 센서이다. 상기 DGINS 통합항법장치(120)는 항법장치(112)의 위치/속도/자세/각도 정보 히스토리와 주행정보를 관리하고 초기정열을 위한 랜드마크 라인트레이싱 영상항법장치에서 추적된 초기정열 위치에서 항법장치(112)의 오차에 대한 정보를 분석하여 제공하고 항법장치(112)의 위치정보를 초기정열 시킨다.Next, the proximity sensor unit 122 provided in the DGINS integrated navigation apparatus 120 according to the present invention is a sensor for recognizing and treating an obstacle on a driving path. The DGINS integrated navigation device 120 manages the position / speed / posture / angle information history and driving information of the navigation device 112, and the navigation device at the initial alignment position tracked by the landmark line tracing image navigation device for initial alignment. Analyze and provide information on the error of (112) and initial alignment of the position information of the navigation device (112).

반면, 본 발명에 따른 DGINS 통합항법장치(120)에 구비된 항법 컴퓨터(123)는 이후에 설명될 DGPS 수신기(125)에서 산출된 값과 INS 센서의 초기 정렬에 의한 값을 이용하여 상기 항법장치의 위치정보를 동적 보정한다. On the other hand, the navigation computer 123 provided in the DGINS integrated navigation apparatus 120 according to the present invention uses the value calculated by the DGPS receiver 125 to be described later and the value obtained by initial alignment of the INS sensor. Dynamically correct the position information of

이때, 위치 정보의 동적 보정은 예컨대 P1의 위치점에서 P2의 위치점의 이동 정보를 통해 진북 각정열을 하기위한 준비를 시키고 일정 속도로 P1의 위치점에서 P2의 위치점으로 이동되었을 때 현재의 항법장치(112)의 신호와 비교하여 현재의 오차 오차성분을 보정하는 보정 변수를 산출한다. 이를 통해, 무인이동장체의 이동 속도에 대한 가속도 센서 보정, P1, P2의 위치점에서의 진북정열, 자세정열 위치정열을 P2 위치점과 동기를 맞추어 초기정열 시킨다.At this time, the dynamic correction of the position information is prepared for the true north angle alignment through the movement information of the position point of P2 at the position point of P1, for example. A correction parameter for correcting the current error error component is calculated by comparing with the signal of the navigation device 112. Through this, the acceleration sensor correction for the moving speed of the unmanned moving object, the true north alignment at the position points of P1, P2, posture alignment position alignment in synchronization with the P2 position point, the initial alignment.

이와 같이, 항법 컴퓨터(123)에서 실질적으로 주기적인 초기정열 기법(영상 랜드마크 라인트레이싱 보정)이 이루어진다.In this manner, a substantially periodic initial alignment technique (image landmark line tracing correction) is performed in the navigation computer 123.

한편, DGINS 통합항법장치(120)에 구비된 DGPS 수신기(125)는 RF Unit에서 수신되는 DGPS 보정 정보를 통해 GPS 수신에 대한 DGPS 보정에 의한 값을 출력한다. 이때, DGPS 보정 정보는 이후에 설명될 이동 DGPS 기준국(130)으로부터 제공받아 DGPS 보정에 의한 값을 출력한 후 앞서 설명한 바와 같이 항법 컴퓨터(123)로 전달되어 활용된다.On the other hand, the DGPS receiver 125 provided in the DGINS integrated navigation device 120 outputs the value of the DGPS correction for GPS reception through the DGPS correction information received from the RF Unit. In this case, the DGPS correction information is received from the mobile DGPS reference station 130 to be described later, outputs a value by the DGPS correction, and is then transmitted to and used by the navigation computer 123 as described above.

또한, 본 발명에 따른 DGPS 수신기(125)는 3축 자이로 센서, 3축 가속도 센서, 각센서 및 온도 센서(124)에서 측정된 각도, 속도 및, 자세값과 상기 DGPS 보정 정보를 결합하여 DGINS의 위치, 속도, 각도 및 자세 값을 산출한다. 이는 통상적으로 널리 알려져 있으며, 산출된 결과는 DGINS 통합항법장치(120)에 구비된 항법 컴퓨터(123)로 전달된다.In addition, the DGPS receiver 125 according to the present invention combines the angle, velocity, and attitude values measured by the three-axis gyro sensor, the three-axis acceleration sensor, the angle sensor and the temperature sensor 124 with the DGPS correction information. Calculate position, velocity, angle, and posture values. This is commonly known and the results are delivered to the navigation computer 123 provided in the DGINS integrated navigation apparatus 120.

마직막으로, 본 발명에 따른 이동 DGPS 기준국(130)은 자체 DGPS Beacon 수신기를 내장하여 정부 기준국(미도시)에서 방송하는 보정 정보를 기설정된 시간, 예컨대 3시간 이내 수신하여 독자적인 측지점을 측지하고 측지된 기준점을 통해 수신된 GPS 정보의 위성오차, 이온층, 대류권, 멀티패스 및 GPS 수신 오류를 산출하여 DGPS 보정 정보를 생성한다. 생성된 DGPS 보정 정보는 RF 통신으로 방송되고, 방송된 DGPS 보정 정보는 RF Unit에서 수신하여 앞서 설명한 DGPS 수신기(125)에서 <1m 이내의 보정된 위치정보를 생성한다.Finally, the mobile DGPS reference station 130 according to the present invention has a built-in DGPS Beacon receiver to receive the correction information broadcast from the government reference station (not shown) within a predetermined time, for example, 3 hours to geodesic its own geodetic point. The DGPS correction information is generated by calculating the satellite error, ion layer, troposphere, multipath, and GPS reception error of the GPS information received through the geodetic reference point. The generated DGPS correction information is broadcast by RF communication, and the broadcasted DGPS correction information is received by the RF unit to generate corrected position information within <1m in the DGPS receiver 125 described above.

또한, 본 발명에 따른 이동 DGPS 기준국(130)은 관제 기능을 포함하고 있어 무인이동장치의 주행경로스케쥴을 등록하고 안전 모니터링과 긴급정지 명령, 충돌방지, 이동차량을 여러대 관리할수 있도록 다중관제하는 역할을 한다.In addition, the mobile DGPS reference station 130 according to the present invention includes a control function to register the driving route schedule of the unmanned mobile device, multi-control so that safety monitoring and emergency stop command, collision avoidance, multiple vehicles can be managed It plays a role.

한편, 초기정열을 위한 랜드마크 P1의 위치점, P2의 위치점 또는 P3의 위치점, P4의 위치점과 같이 두 개의 측지된 지점을 3~5m 간격으로 좌표 선영라인이 그려지고, 임의의 Pn 위치점을 찾게되면, 본 발명에 따른 이동 DGPS 기준국(130)은 미리 알고 있는 Pn에 대한 정보를 항법 컴퓨터(123)로 전달하게 됨으로써, 앞서 설명한 바와 같이 항법 컴퓨터(123)에서 항법장치(112)의 초기정열시킨다.On the other hand, two geodesic points such as the location point of the landmark P1, the location point of P2 or the location point of P3, and the location point of P4 for the initial alignment are drawn at intervals of 3 to 5 m, and an arbitrary Pn is drawn. When the location point is found, the mobile DGPS reference station 130 according to the present invention transmits information about Pn known in advance to the navigation computer 123, so that the navigation device 112 in the navigation computer 123 as described above. Initial alignment of).

이때, 카메라(101)와 수직 동기가 일치되면 상기 항법 컴퓨터(112)는 항법장치(112)의 초기정열 임무를 수행하여 INS 센서의 동적인 오차보정을 시작하게 됨으로써 무인이동장치의 정밀한 항법 주행이 이루어지게된다.At this time, when the vertical synchronization with the camera 101 is matched, the navigation computer 112 performs the initial alignment task of the navigation device 112 to start the dynamic error correction of the INS sensor, so that precise navigation driving of the unmanned mobile device is performed. Will be done.

이로써, P1과 P2의 이동 선형라인으로 현재의 모든 센서는 진북정열이 어려워 장기 주행에 따른 누적 오차를 가지고 있는데 본 선형 라인을 일정속도로 라인트레이싱 하여 이미 알고 있는 P1과 P2의 각정열을 통해 항법장치(112)의 진북정열이 초기화 된다면 그동안 초기정열로 어려움을 겪던 센서 오류를 해결할수 있었다.As a result, all the current sensors have a cumulative error due to long-term driving due to the difficult linear alignment of P1 and P2, and this line is line-traced at a constant speed to navigate through known alignments of P1 and P2. If the true north alignment of the device 112 is initialized, it was possible to solve the sensor error that had been difficult with the initial alignment.

한편, 주행 경로는 실외 무인차량 또는 로봇과 같은 무인이동장치의 이동경로임과 동시에 가상 주행 라인으로서 실제 존재하지 않치만 이동 DGPS 기준국(130)에 구비된 관제장치에서 이동경로에 대한 주행 계획이 설정되어 무인이동장치가 움직이게 된다.On the other hand, the driving path is a moving path of an unmanned mobile device such as an outdoor unmanned vehicle or a robot and does not actually exist as a virtual driving line, but a driving plan for the moving path is determined by a control device provided in the moving DGPS reference station 130. It is set and the unmanned mobile device moves.

여기서, 통상 GPS 음영지역으로 무인이동장치가 움직일때 개활지에서 위성의 배치가 고르게 확보 되어 있을 경우에만 정확한 위치를 알수 있다. 그러나 주변에 건물이 있고 나무, 장애물이 있을 경우 수신되는 위성변화가 잦고 위성이 보였다 안보였다하는 안각이 생기면 위치 정보가 급격히 변화 하여 매우큰 오차가 발생하는 특성을 가지고 있다. 이러한 오차정보를 INS에 그대로 융합하게되면 정확한 위치정보를 산출할수 없기 때문에 GPS 음영지역에 대한 정밀주행은 사실상 어렵다.Here, when the unmanned mobile device moves to the GPS shadow area, the exact position can be known only when the satellite is uniformly secured in the open area. However, if there are buildings, trees, and obstacles in the surroundings, the received satellite changes frequently, and when the angle of view becomes invisible, the location information changes rapidly, resulting in a very large error. If this error information is fused to the INS, accurate location information cannot be calculated, so precise driving of the GPS shadow area is practically difficult.

그러나, 이상에서 설명된 본 발명에 따른 초기정렬 주행 시스템(100)은 음영지역도 GPS 음영지역이 없는곳에서 초기정열을 수행하고 신뢰성이 보장되는 위치까지 이동시킨후 P3, P4와 같은 위치에서 초기정열이 이루어지도록 한다면 INS 센서에 의해 무인화된 오류의 문제점을 모두 해결할수 있기 때문에 안전하고 신뢰성이 보장되는 장점을 제공하게 되는 것이다.However, the initial alignment driving system 100 according to the present invention described above performs the initial alignment in the shadow area is also the GPS shadow area and move to the position where the reliability is guaranteed and then the initial position at the same position as P3, P4 If the alignment is made, all the problems of the unmanned error by the INS sensor can be solved, thereby providing the advantage of being safe and reliable.

이상에서와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the exemplary embodiments or constructions. You can understand that you can do it. The embodiments described above are therefore to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

본 발명은 음영지역과 비음영 지역을 포함한 정해진 주행 경로를 따라 주행하는 무인로봇 무인자동차, 경계로봇 및 장애이동차와 같은 무인이동장치에 적용되어 활용 가능하다.The present invention can be applied to an unmanned mobile device such as an unmanned robot, an unmanned robot, a boundary robot, and a disabled vehicle that travels along a predetermined driving path including a shaded area and a non-shaded area.

100 : 초기정렬 주행 시스템 101 : 카메라
110 : 통합항법장치 111 : 랜딩 마킹 추적기
112 : 항법장치 120 : DGINS 통합항법장치
121 : 영상 처리부 122 : 근접센서부
123 : 항법 컴퓨터 124 ; 센서부
125 : DGPS 수신기 130 : 이동 DGPS 기준국
100: initial alignment driving system 101: camera
110: integrated navigation device 111: landing marking tracker
112: navigation system 120: DGINS integrated navigation system
121: image processing unit 122: proximity sensor unit
123: navigation computer 124; The sensor unit
125: DGPS receiver 130: mobile DGPS reference station

Claims (2)

DGPS 이동 기준국으로부터 방송되는 보정 정보를 이용하여 기준점을 측지하고, 상기 기준점을 통해 수신된 GPS에 대한 오류를 산출하여 DGPS 보정 정보를 생성하는 이동 DGPS 기준국;
3축 자이로 센서, 3축 가속도 센서, 각센서 및 온도 센서에서 측정된 각도, 속도 및, 자세값과 상기 DGPS 보정 정보를 결합하여 DGINS의 위치, 속도, 각도 및자세 값을 산출하는 GDPS 수신기;
카메라를 이용하여 음영지역이 아닌 무인이동장치의 이동 경로에서 촬영된 임의의 두개의 제1 위치점을 찾고, 상기 음영 지역의 경계를 기점으로 촬영된 임의의 두개의 제2 위치점을 찾을 경우 상기 제1 위치점과 제2 위치점에서 차례로 초기 정렬하는 INS 센서; 및
상기 GDPS 수신기에서 산출된 값과 INS 센서의 초기 정렬에 의한 값을 이용하여 상기 항법장치의 위치정보를 동적 보정하는 항법 컴퓨터;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기정렬 주행 시스템.
A mobile DGPS reference station for geodetic reference points using correction information broadcast from a DGPS mobile reference station and generating DGPS correction information by calculating an error for the GPS received through the reference point;
A GDPS receiver that combines the angle, velocity, and attitude values measured by the 3-axis gyro sensor, the 3-axis acceleration sensor, the angle sensor, and the temperature sensor with the DGPS correction information to calculate the position, speed, angle, and posture values of the DGINS;
When the camera finds any two first location points photographed in the moving path of the unmanned mobile device, not the shadow area, and finds any two second location points photographed based on the boundary of the shadow area, An INS sensor that initially aligns in sequence at the first location point and the second location point; And
A navigation computer for dynamically correcting the position information of the navigation apparatus using a value calculated by the GDPS receiver and a value obtained by initial alignment of an INS sensor;
Initial alignment driving system comprising a.
제 1항에 있어서,
상기 이동 DGPS 기준국은,
상기 무인이동장치에 대한 이동 경로 스케쥴을 관리하고, 상기 경로 스케쥴에 따라 상기 카메라가 상기 제1 위치점과 제2 위치점을 찾는 것을 특징으로 하는 초기정렬 주행 시스템.
The method according to claim 1,
The mobile DGPS reference station,
And a moving path schedule for the unmanned mobile device, wherein the camera finds the first location point and the second location point according to the path schedule.
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