KR20140060778A - 이동체 위치 측정 장치 및 방법 - Google Patents

이동체 위치 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 이동체의 초기 위치 좌표를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 위성 항법 시스템에 의하여 이동체의 위치를 측정하기 어려운 경우에도 이동체의 비전 시스템을 통해 인식된 객체와 이동체 간의 정보를 이용하여 이동체의 초기 위치 좌표를 측정할 수 있게 함으로써, 이동체의 위치 좌표를 계속해서 측정할 수 있게 한다.

Description

이동체 위치 측정 장치 및 방법 {Mobile Location Measurement Apparatus and Method}
본 발명은, 이동체의 위치 좌표를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는, 이동체의 비전 시스템을 이용하여 이동체의 초기 위치를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
스마트폰의 활성화와 자동차용 내비게이션 장치의 개발은 위치 기반 서비스 산업을 활성화시키고 있다. 그리고, 위치 기반 서비스 산업은 유비쿼터스 산업의 기반이 되는 산업으로서 그 중요성이 나날이 커져가고 있다.
이러한 위치 기반 서비스 산업의 기반은 정확하고 안정된 측위 시스템이라고 볼 수 있다. 이러한 측위 시스템을 위한 측위 방법으로 가장 널리 사용되는 것은 GNSS(Global Navigation Satellite System)로서, 위성으로부터 위성의 궤도와 수신기까지의 거리에 대한 정보를 수신하고 삼변 측량에 의해 수신기의 현재 위치를 결정하는 방법이다.
그러나, 급속한 산업화로 인하여 고층빌딩이 늘어나면서 도심에서 측위의 정확도가 떨어지거나 아예 위치 결정 자체가 불가능한 상황이 발생한다. 또한, 기존의 차량용 내비게이션 장치는 실내 주차장과 같은 곳에서는 길안내가 되지 않는 단점이 있다.
이러한 단점을 보완하기 위해서 INS(Inertial Navigation System)를 GNSS와 융합한 연구들이 많이 진행되었으나, INS 장비는 가격이 높고, 시간에 따라 오차가 매우 크게 증가하는 문제점이 존재한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 이동체에 부착된 비전 시스템의 두 대의 카메라를 이용하여 객체를 인식하고, 이동체와 객체 간의 정보에 기초하여 이동체의 초기 위치 좌표를 구하는 이동체 위치 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 이동체의 비전 시스템이 2개의 객체를 인식하고, 상기 이동체와 상기 객체 사이의 거리 및 상기 이동체의 진행 방향과 상기 객체 사이의 각도에 대한 정보를 획득하는 단계; 상기 객체를 기준점으로 하는 상기 이동체의 방위각을 계산하는 단계; 및 상기 객체의 위치 좌표 및 상기 방위각을 이용하여, 상기 이동체의 위치 좌표를 계산하는 단계를 포함하는 이동체 위치 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 일면에 따르면, 상기 객체를 기준점으로 하는 상기 이동체의 방위각을 계산하는 단계는, 상기 비전 시스템이 인식한 2개의 객체 중, 제 1 객체와 제 2 객체가 이루는 방위각을 계산하는 단계; 상기 2개의 객체와 상기 이동체가 형성하는 삼각형의 내각을 구하는 단계; 및 상기 제 1 객체와 상기 제 2 객체가 이루는 방위각과 상기 삼각형의 내각을 이용하여, 상기 객체를 기준점으로 하는 상기 이동체의 방위각을 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따르면, 북쪽 방향으로부터 상기 이동체의 진행방향이 이루는 방위각을 구하고, 상기 이동체의 위치 좌표를 지속적으로 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 이동체의 위치 좌표를 지속적으로 계산하는 단계는, 상기 2개의 객체 중 어느 하나의 객체만 인식한 경우에도, 상기 이동체의 진행방향이 이루는 방위각과 상기 객체와 상기 이동체 사이의 거리를 이용하여 상기 이동체의 위치 좌표를 구할 수 있다.
본 발명의 다른 면에 따르면, 이동체의 주변에 위치하는 객체의 위치, 거리, 각도 정보를 획득하는 객체 정보 획득부; 및 상기 객체 정보 획득부가 획득한 상기 객체의 정보에 기초하여, 상기 객체를 기준점으로 하는 상기 이동체의 방위각을 계산하고, 상기 방위각과 상기 객체의 위치 정보를 이용하여, 상기 이동체의 위치 좌표를 계산하는 초기 위치 결정부를 포함하는 이동체 위치 측정 장치를 제공한다.
본 발명을 통해 위성 항법 시스템(GNSS)이 작동하지 않는 경우에도 비전 시스템이 2개의 객체를 인식하는 경우, 이동체의 초기 위치 및 방위각을 계산해 낼 수 있다. 그리고, 초기 위치 및 방위각 결정 이후에는 종래 기술을 이용하여 하나의 객체만을 인식하여도 측위를 계속 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2와 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체 위치 측정 방법의 과정을 나타낸 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 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 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 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)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이동체 위치 측정 장치 및 방법은, 이동체의 비전 시스템의 좌우 카메라를 통해 2개의 객체를 인식하고, 인식한 객체와 이동체 사이의 정보를 이용하여 이동체의 초기 위치를 측정하는 방법을 제안한다. 본 방법에 의하여, 이동체의 초기 위치 좌표를 구한 후에는, 종래 기술에 의하여 이동체의 위치를 계속해서 측정할 수 있다.
이동체의 비전 시스템을 통해 획득할 수 있는 정보는 이동체와 객체 사이의 거리(도 1에서
Figure pat00001
,
Figure pat00002
), 이동체와 객체 사이의 수선 거리(도 1에서
Figure pat00003
,
Figure pat00004
) 및 객체와 이동체의 진행 방향이 이루는 각도(도 1에서
Figure pat00005
)이다. 이동체 위치 측정 장치는 상기 정보들에 기초하여 객체를 기준점으로 하는 이동체의 방위각을 측정하고, 상기 객체들의 위치 좌표 정보를 이용하여 이동체의 위치 좌표를 측정한다.
이하, 객체를 기준점으로 하는 이동체의 방위각을 측정하는 방법에 대하여 설명한다.
도 1에서는 이동체의 진행 방향이 북쪽인 경우를 예로 들어 설명한다.
두 개의 객체 중 객체 A와 이동체가 이루는 방위각을 측정한다. 객체 A를 기준점으로 하는 이동체의 방위각
Figure pat00006
는
Figure pat00007
인 것을 알 수 있다.
이때,
Figure pat00008
는 객체 A와 객체 B가 형성하는 방위각이므로, 객체 A와 객체 B의 위치 좌표에서
Figure pat00009
좌표 간의 차이를
Figure pat00010
,
Figure pat00011
좌표 간의 차이를
Figure pat00012
라고 하면,
Figure pat00013
는 수학식 1에 의하여 구할 수 있다.
Figure pat00014
그리고,
Figure pat00015
는 객체 A와 객체 B가 형성하는
Figure pat00016
와 sin 법칙을 이용하여 구할 수 있다.
이동체의 비전 시스템을 통해
Figure pat00017
,
Figure pat00018
의 값을 구할 수 있으므로, 수학식 2와 같이
Figure pat00019
의 두 변의 길이를 구할 수 있다.
Figure pat00020
Figure pat00021
그리고, sin 법칙을 이용하여, 수학식 3과 같이
Figure pat00022
를 구할 수 있다.
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00025
마지막으로,
Figure pat00026
는 이동체의 비전 시스템을 통해 이동체의 진행방향과 객체가 이루는 각도
Figure pat00027
를 알 수 있으므로, 수학식 4와 같이 구할 수 있다.
Figure pat00028
전술한 과정을 통하여,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
,
Figure pat00031
를 구함으로써, 객체 A를 기준점으로 하는 이동체의 방위각
Figure pat00032
를 구할 수 있다. 이동체의 방위각
Figure pat00033
를 구한 다음, 객체 A의 위치 좌표와 이동체의 방위각
Figure pat00034
에 기초하여 이동체의 초기 위치 좌표를 구할 수 있다. 이동체의 초기 위치 좌표를 구하는 식은 수학식 5와 같다.
Figure pat00035
Figure pat00036
여기서, LAT : 위도, LON : 경도, v : 이동체, a : 객체,
Figure pat00037
: 객체와 이동체 사이의 거리,
Figure pat00038
: 객체를 기준점으로 하는 이동체의 방위각을 나타낸다.
수학식 5에 의하여, 이동체의 초기 위치 좌표
Figure pat00039
,
Figure pat00040
를 구한 이후에는 종래 기술을 이용하여 하나의 객체만 인식한 경우에도 이동체의 위치 좌표를 계속해서 구할 수 있는데, 이동체와 객체 사이의 거리 및 이동체의 진행방향의 방위각(
Figure pat00041
)을 이용하여 이동체의 이동에 따라 변화하는 이동체의 위치 좌표를 측정한다.
이동체의 진행방향의 방위각을 이용하여, 객체에서 본 이동체의 방위각을 계산하고, 상기 객체의 위치 좌표 및 객체에서 본 이동체의 방위각을 이용하여 이동체의 위치 좌표를 계속해서 구할 수 있다.
도 2와 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동체 위치 측정 방법의 과정을 나타낸 흐름도이다.
본 발명은, 위성 항법 시스템이 정상적으로 작동하지 않는 경우에도, 이동체의 비전 시스템을 통해 2개의 객체를 인식하고(S200), 비전 시스템을 통해 획득한 이동체와 객체 간의 정보를 이용하여 객체를 기준점으로 하는 이동체의 방위각을 측정하여(S220) 이동체의 위치 좌표를 측정한다.
이때, 이동체의 방위각을 측정하는 방법은 도 3에 나타나는데, 비전 시스템을 통해 인식한 2개의 객체가 이루는 방위각을 측정하고(S300), 이동체와 두 개의 객체가 형성하는 삼각형의 내각의 크기를 구함으로써(S320), 객체를 기준점으로 하는 이동체의 방위각을 측정한다(S340).
객체를 기준점으로 하는 이동체의 방위각을 측정하면, 객체의 위치 좌표와 이동체의 방위각에 기초하여 이동체의 초기 위치 좌표를 측정한다(S240).
전술한 과정에 의하여, 이동체의 초기 위치 좌표를 측정한 후에는, 이동체의 진행 방향의 방위각을 측정하고(S260), 이동체와 객체 사이의 거리 및 이동체의 진행 방향의 방위각을 이용하여 이동체가 이동함에 따라 변화하는 이동체의 위치 좌표를 계속해서 측정할 수 있다(S280).
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 이동체의 비전 시스템이 2개의 객체를 인식하는 단계;
    상기 객체를 기준점으로 하는 상기 이동체의 방위각을 계산하는 단계; 및
    상기 객체의 위치 좌표 및 상기 방위각을 이용하여, 상기 이동체의 위치 좌표를 계산하는 단계
    를 포함하는 이동체 위치 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비전 시스템은
    상기 이동체의 좌우 카메라로부터 얻어진 두 개의 중첩된 영상으로부터 시차값을 계산하고, 상기 이동체와 상기 객체 사이의 거리를 산출해내는 것
    인 이동체 위치 측정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이동체의 비전 시스템이 2개의 객체를 인식하는 단계는
    상기 이동체와 상기 객체 사이의 거리 및 상기 이동체의 진행 방향과 상기 객체 사이의 각도에 대한 정보를 획득하는 것
    인 이동체 위치 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 객체를 기준점으로 하는 상기 이동체의 방위각을 계산하는 단계는
    상기 비전 시스템이 인식한 2개의 객체 중, 제 1 객체와 제 2 객체가 이루는 방위각을 계산하는 단계;
    상기 2개의 객체와 상기 이동체가 형성하는 삼각형의 내각을 구하는 단계; 및
    상기 제 1 객체와 상기 제 2 객체가 이루는 방위각과 상기 삼각형의 내각을 이용하여, 상기 객체를 기준점으로 하는 상기 이동체의 방위각을 계산하는 단계를 포함하는 것
    인 이동체 위치 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 이동체의 위치 좌표를 계산하는 단계는
    하기 수학식에 의하여 계산하는 것인 이동체 위치 측정 방법.
    Figure pat00042

    Figure pat00043

    (LAT : 위도, LON : 경도, v : 이동체, a : 객체,
    Figure pat00044
    : 객체와 이동체 사이의 거리,
    Figure pat00045
    : 객체를 기준점으로 하는 이동체의 방위각)
  6. 제1항에 있어서,
    북쪽 방향으로부터 상기 이동체의 진행방향이 이루는 방위각을 구하고, 상기 이동체의 위치 좌표를 지속적으로 계산하는 단계
    를 더 포함하는 이동체 위치 측정 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 이동체의 위치 좌표를 지속적으로 계산하는 단계는
    상기 2개의 객체 중 어느 하나의 객체만 인식한 경우에도, 상기 이동체의 진행방향이 이루는 방위각과 상기 객체와 상기 이동체 사이의 거리를 이용하여 상기 이동체의 위치 좌표를 구하는 것
    인 이동체 위치 측정 방법.
  8. 이동체의 주변에 위치하는 객체의 위치, 거리, 각도 정보를 획득하는 객체 정보 획득부; 및
    상기 객체 정보 획득부가 획득한 상기 객체의 정보에 기초하여, 상기 이동체의 위치 좌표를 계산하는 초기 위치 결정부
    를 포함하는 이동체 위치 측정 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 객체 정보 획득부는
    상기 이동체의 좌우 카메라로부터 얻어진 두 개의 중첩된 영상으로부터 시차값을 계산하고, 상기 이동체와 상기 객체 사이의 거리를 산출하며, 상기 이동체의 진행 방향과 상기 객체 사이의 각도에 대한 정보를 획득하는 것
    인 이동체 위치 측정 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 초기 위치 결정부는
    상기 객체를 기준점으로 하는 상기 이동체의 방위각을 계산하고, 상기 방위각과 상기 객체의 위치 정보를 이용하여, 상기 이동체의 위치 좌표를 계산하는 것
    인 이동체 위치 측정 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101868125B1 (ko) * 2016-11-16 2018-06-18 홍익대학교 산학협력단 도심 환경에서 스트리트 뷰 서비스를 이용한 gps 위치 보정 방법 및 서버

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