KR20140122939A - 이동체의 방향 산출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동체에 구비된 GPS 모듈 내의 단일 GPS 안테나의 주기적인 왕복 이동을 통하여 이동체의 방향을 산출하는 이동체의 방향 산출 장치 및 방법에 관한 것이다. 이동체의 방향 산출 장치는 이동체에 구비된 가이드 레일 상부에서 GPS 안테나를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시킬 수 있는 이동부, GPS 안테나의 제1 위치 및 제2 위치로의 도착을 감지하는 인식부 및 GPS 안테나로부터 위치정보를 수신하는 수신부를 포함하는 GPS 모듈과, GPS 안테나가 제1 위치에 도착했을 때의 제1 위치정보, GPS 안테나가 제2 위치에 도착했을 때의 제2 위치정보 및 가이드 레일의 거리정보를 이용하여 기준방향에 대한 이동체의 방향을 산출하는 메인 프로세서를 포함한다.

Description

이동체의 방향 산출 장치 및 방법{Apparatus and method for calculating heading of vehicle}
본 발명은 이동체에 구비된 GPS(global positioning system) 모듈 내의 단일 GPS 안테나의 주기적인 왕복 이동을 통하여 이동체의 방향을 산출하는 이동체의 방향 산출 장치 및 방법에 관한 것이다.
GPS 모듈은 GPS 위성에서 송신하는 신호를 수신하여 사용자의 현재 위치를 계산하는 위성 항법 시스템이다. GPS 모듈은 내부에 구비된 GPS 수신기와 GPS 위성과의 거리를 계산하여 절대 위치좌표를 산출한다. GPS를 이용한 절대 위치좌표는 높은 정밀도를 가지고 있지만, 시스템의 원리상 정지 상태의 방향(heading)을 알 수가 없다. 동적인 상태의 경우 GPS의 방향(true heading)은 동적인 상태의 위치변화의 차이를 산출하여 획득할 수 있지만 정확도가 떨어지는 단점이 있다.
이동로봇 또는 자동차와 같은 이동체의 방향은 초기 정렬을 위해 매우 중요한 값으로, 지구의 자기장을 측정할 수 있는 자이로-콤파스 등을 이용하여 그 값을 얻을 수 잇다. 그러나 자기장 역시 오차가 심한 단점이 있으며, 특히 동적 환경의 변화에 매우 민감한 단점을 가지고 있다. 이와 같은 단점을 해결하기 위하여 항법 중 방향값의 오차가 치명적으로 작용할 수 있는 선박의 경우 추가적인 GPS 안테나와 별도의 수신기를 구성하여 오차 보정에 사용한다. 이와 같은 방향(heading) 보정 기술은 시스템 구성의 복잡성 비용이 증가하며, 기존에 사용 중인 GPS의 재 사용이 불가능한 단점이 있다.
일본 공개 특허 제2011-215113호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 이동체에 구비된 GPS 모듈 내의 단일 GPS 안테나의 주기적인 왕복 이동을 통하여 획득한 위치정보 및 삼각함수 이용하여 이동체의 방향을 산출하는 이동체의 방향 산출 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 따른 이동체의 방향 산출 장치는 이동체에 구비된 가이드 레일 상부에서 GPS 안테나를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시킬 수 있는 이동부, 상기 GPS 안테나의 제1 위치 및 제2 위치로의 도착을 감지하는 인식부 및 상기 GPS 안테나로부터 위치정보를 수신하는 수신부를 포함하는 GPS 모듈; 및 상기 GPS 안테나가 제1 위치에 도착했을 때의 제1 위치정보, 상기 GPS 안테나가 제2 위치에 도착했을 때의 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보를 이용하여 기준방향에 대한 상기 이동체의 방향을 산출하는 메인 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 메인 프로세서는, 상기 이동체가 정지했을 경우 상기 제1 위치정보, 상기 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 상기 기준방향에 대한 상기 이동체의 초기방향을 산출하고, 상기 이동체가 이동하는 경우, 이전의 제1 위치정보, 현재의 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 상기 이동체의 이동방향을 산출하는 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 메인 프로세서는, 상기 삼각함수를 적용하여 산출된 적어도 두 개 이상의 초기방향을 평균한 평균방향으로 상기 초기방향 오차를 보정하는 오차 보정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 따른 이동체의 방향 산출 방법은 이동체에 구비된 가이드 레일 상부에서 GPS 안테나를 제1 위치로 이동시켜 제1 위치정보를 획득하는 단계; 상기 GPS 안테나를 상기 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키고 상기 제2 위치에서의 제2 위치정보를 획득하는 단계; 상기 제1 위치정보, 상기 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보를 이용하여 기준방향에 대한 상기 이동체의 방향을 산출하는 단계; 및 상기 GPS 안테나를 상기 제1 위치로 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 이동체의 방향을 산출하는 단계는, 상기 이동체가 정지했을 경우 상기 제1 위치정보, 상기 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 상기 기준방향에 대한 상기 이동체의 초기방향을 산출하는 단계; 및 상기 이동체가 이동하는 경우, 이전의 제1 위치정보, 현재의 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 상기 이동체의 이동방향을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 삼각함수를 적용하여 산출된 적어도 두 개 이상의 초기방향들을 평균한 평균방향으로 상기 초기방향의 오차를 보정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 이동체에 구비된 GPS 모듈 내의 GPS 안테나의 주기적인 왕복 이동을 통하여 이동체의 방향을 정확하게 산출할 수 있다. 또한 하나의 GPS 안테나를 이용하여 두 개의 GPS 안테나 장착 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동체의 방향 산출 장치에 대한 구성을 보이는 블록도 이다.
도 2는 도 1의 이동체에 구비된 일 실시 예에 따른 GPS 모듈을 보이는 도면이다.
도 3은 도 1의 이동체에 구비될 수 있는 다른 실시 예에 따른 GPS 모듈을 보이는 도면이다.
도 4는 도 1의 이동체 정지 시 초기방향 산출을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1의 이동체 이동 시 이동방향 산출을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동체의 방향 산출 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명에의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 잇는 것과 유사하게, 본 발명은 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. 매커니즘, 요소, 수단, 구성과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동체의 방향 산출 장치에 대한 구성을 보이는 블록도 이다. 도 1을 참조하면, 이동체의 방향 산출 장치는 GPS 위성(100), GPS 모듈(200) 및 이동체(300)에 구비된 메인 프로세서(310)를 포함한다.
GPS 위성(100)에는 약 16만년에 1초 정도만 틀리는 정밀한 시계가 4대가 장착되어 있어 이를 기반으로, 30ｍ의 오차와 10-9 단위 이하의 시간정보를 제공하고 아울러 위도, 경도, 고도 등 3차원 위치까지 알려준다.
GPS 모듈(200)은 비행기, 선박, 자동차 등과 같은 이동체(300)에 구비되어, GPS 위성(100)으로부터 위치정보를 수신하여 이동체(300)의 메인 프로세서(310)로 전송한다.
도 2에는 이동체(300) 상부에 구비된 GPS 모듈(200)의 일 예가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, GPS 모듈(200)은 GPS 안테나(210), 가이드 홀더(221), 가이드 레일(222) 및 엑추에이터(223)를 포함하는 GPS 안테나 이동부(220), 제1 센서(231) 및 제2 센서(232)를 포함하는 GPS 안테나 위치 인식부(230) 및 GPS 정보 수신부(240)를 포함한다.
가이드 홀더(221) 상에 GPS 안테나(210)가 위치되고, 엑추에이터(223)는 가이드 레일(222) 상에서 가이드 홀더(221)를 정해진 시간 예를 들어, 1초를 주기로 좌/우로 왕복 운동시킨다. 이러한 엑추에이터(223)의 좌/우 왕복운동의 제어는 메인 프로세서(310)에서 수행한다.
GPS 안테나 위치 인식부(230)의 제1 센서(231)는 GPS 안테나(210)가 가이드 레일(222) 상에서 제1 위치 예를 들면, 왼쪽 끝부분으로의 위치를 감지하여 제1 감지신호를 출력하고, 제2 센서(232)는 GPS 안테나(220)가 가이드 레일(222) 상에서 제2 위치 예를 들면, 오른쪽 끝부분으로의 위치를 감지하여 제2 감지신호를 출력한다. 이러한 제1 센서(231) 및 제2 센서(232)는 지압센서 또는 레이저 센서일 수 있다.
GPS 정보 수신부(240)는 GPS 안테나(210)가 제1 위치로 이동하여 제1 센서(231)가 제1 감지신호를 출력하면, 제1 위치에서의 위치정보 예를 들어, 위도 및 경도를 수신하여 메인 프로세서(310)로 전송한다. 또한 GPS 정보 수신부(240)는 GPS 안테나(210)가 제2 위치로 이동하여 제2 센서(232)가 제2 감지신호를 출력하면, 제2 위치에서의 위치정보 예를 들어, 위도 및 경도를 수신하여 메인 프로세서(310)로 전송한다.
도 3에는 이동체(300) 상부에 구비된 GPS 모듈(200)의 다른 예가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 도 2와 다른 가이드 레일(222) 구조로 되어 있으며, 단 방향 모터 제어로 GPS 안테나(210)의 왕복 이동이 가능하게 된다.
도 1로 돌아와서, 메인 프로세서(310)는 GPS 모듈(200)로부터 제1 위치정보 및 제2 위치정보를 수신하고, 미리 알고 있는 가이드 레일(111)의 거리 정보를 삼각함수를 이용하여 기준방향에 대한 이동체(300)의 방향을 산출한다. 본 발명에 있어서, 메인 프로세서(310)는 위치 및 방향 산출부(311), 오차 보정부(312) 및 제어부(313)를 포함한다.
위치 및 방향 산출부(311)는 이동체(300)가 정지했을 경우의 초기 위치 및 방향을 산출하고, 이동체(300)가 이동하는 경우 이동 위치 및 방향을 산출한다. 여기서 이동체(300)의 초기위치 및 이동위치는 위도, 경도로 알 수 있으므로, 다음에 이동체(300)의 방향 산출에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 위치 및 방향 산출부(311)의 초기방향 산출을 설명한다. 제어부(313)는 GPS 안테나(210)를 제1 위치로 이동시키는 제어신호를 출력한다. GPS 안테나(210)가 제1 위치로 이동되면, 제1 센서(231)가 제1 감지신호를 생성하여 제어부(313)로 전송한다. 제어부(313)가 제1 감지신호를 수신하면, GPS 정보 수신부(240)에 제1 위치에서의 제1 위치정보(위도, 경도)를 요청하고 이를 수신한다. 그리고 나서 제어부(313)는 GPS 안테나(210)를 제2 위치로 이동시키는 제어신호를 출력한다. GPS 안테나(210)가 제2 위치로 이동되면, 제2 센서(232)가 제2 감지신호를 생성하여 제어부(313)로 전송한다. 제어부(313)가 제2 감지신호를 수신하면, GPS 정보 수신부(240)에 제2 위치에서의 제2 위치정보(위도, 경도)를 요청하고 이를 수신한다.
위치 및 방향 산출부(311)는 제1 위치정보, 제2 위치정보 및 가이드 레일(222)의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 기준방향에 대한 이동체(300)의 초기위치 및 방향을 산출한다. 여기서 가이드 레일(222)의 거리정보는 제1 위치 및 제2 위치의 거리차이와 동일하고, 제1 위치에는 제1 위치정보(위도, 경도: a, b)가 존재하고, 제2 위치에는 제2 위치정보(위도, 경도: c, d)가 존재한다.
도 4는 이동체(300)의 정지 시 초기방향 산출을 설명하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 이동체(300)의 정지 시 기준방향(정북쪽)에 대한 이동체의 방향 즉, 기준방향으로부터 몇 도만큼 떨어져 있는지를 산출한다. 여기서, 이동체(300)가 기준방향으로부터 떨어진 각도를 θ0라고 하고 생성된 제1 삼각형은, 가이드 레일(222)의 거리정보(e)를 빗변으로 하고, 제1 위치에서 연장된 선과 제2 위치에서 연장된 선이 만나는 지점을 원점이라고 가정한 경우, 원점에서 제1 위치까지의 거리를 높이고 하고, 원점에서 제2 위치까지의 거리를 밑변으로 하는 제2 삼각형과 동일하다. 여기서, 제1 삼각형의 θ0와 동일한 제2 삼각형에서 θ0는 삼각함수를 이용하여 하기 수학식 1과 같이 산출이 가능하다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
상기 수학식 1에 개시된 세 가지 중 어느 하나를 이용하여, 이동체(300)의 정지 시 초기방향(θ0)을 산출할 수 있다.
이때, 방향 오차가 발생할 수 있으므로, 오차 보정부(312)는 수학식 1에 개시된 세 가지 수학식으로 산출한 초기방향(θ0)을 평균하여 오차를 보정하고 이를 최종 초기방향(θ0)으로 산출 할 수 있다.
다음에 위치 및 방향 산출부(311)의 이동방향을 산출을 설명한다. 여기서, 이동체(300)가 2초의 주기로 GPS 안테나(210)가 왕복운동을 한다고 가정하면, 1초 전 측정값과 현재의 측정값을 통해서 이동체(300)의 방향을 산출할 수 있다. 여기서 1초 전의 측정값은, 초기값 즉, 초기방향 일 수 있고, 또는 이전방향일 수 있다. 제어부(313)는 이전 시점에서 GPS 안테나(210)를 제1 위치로 이동시키는 제어신호를 출력한다. GPS 안테나(210)가 제1 위치로 이동되면, 제1 센서(231)가 제1 감지신호를 생성하여 제어부(313)로 전송한다. 제어부(313)가 제1 감지신호를 수신하면, GPS 정보 수신부(240)에 제1 위치에서의 제1 위치정보(위도, 경도)를 요청하고 이를 수신한다. 그리고 나서 제어부(313)는 현재 시점에서 GPS 안테나(210)를 제2 위치로 이동시키는 제어신호를 출력한다. GPS 안테나(210)가 제2 위치로 이동되면, 제2 센서(232)가 제2 감지신호를 생성하여 제어부(313)로 전송한다. 제어부(313)가 제2 감지신호를 수신하면, GPS 정보 수신부(240)에 제2 위치에서의 제2 위치정보(위도, 경도)를 요청하고 이를 수신한다.
위치 및 방향 산출부(311)는 이전의 제1 위치정보, 현재의 제2 위치정보 및 가이드 레일(222)의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 기준방향에 대한 이동체(300)의 이동방향을 산출한다. 여기서 가이드 레일(222)의 거리정보는 제1 위치 및 제2 위치의 거리차이와 동일하고, 제1 위치에는 1초 전 제1 위치정보(위도, 경도: a, b)가 존재하고, 제2 위치에는 현재의 제2 위치정보(위도, 경도: c, d)가 존재한다.
도 5는 도 1의 이동체 이동 시 이동방향 산출을 설명하는 도면이다. 도 5를 참조하면, 이동체(300)의 정북쪽을 기준으로 한 이동방향(θGlobal)은 이전방향(또는 초기방향)(θ0) 및 변환된 방향(△θ)의 합으로 나타낼 수 있으며, 하기 수학식 2와 같다.
Figure pat00004
이동체(300)는 시간차이 예를 들어, 1초를 가지고 이동 중이기 때문에 수학식 2에서 1 초 전 즉, 이전방향(θ0)과 현재의 변환된 방향(△θ)은 방향산출 기준점이 다르다. 따라서, 변환된 방향(△θ)은 이전방향(θ0)과 동일한 기준점을 가지고 산출해야 하며, 이를 위해 임의의 방향(θt1)을 이용하여 변환된 방향(△θ)을 산출할 수 있으며, 하기 수학식 3과 같다.
Figure pat00005
Figure pat00006
임의의 방향(θt1)은, 1초 전 이동체(300)의 제1 위치(a’, b’) 및 현재 이동체(300)의 제2 위치(c, d)를 빗변으로 하고, 제1 위치(a’, b’)에서 제1 위치에서 연장된 선과 제2 위치에서 연장된 선이 만나는 지점을 원점이라고 가정한 경우, 원점에서 제1 위치까지의 거리를 높이고 하고, 원점에서 제2 위치까지의 거리를 밑변으로 하는 제1 삼각형에서, 밑변과 빗변 사이의 각을 나타낸다. 여기서 임의의 방향(θt1)은 1초 전 기준방향에 대한 이동체(300)의 이동방향을 나타낸다.
상기 수학식 3의 첫 번째 수학식에서 우측 항목은 1초 전 이동체(300)의 제1 위치(a’, b’) 및 현재 이동체(300)의 제2 위치(c, d)를 빗변으로 하고, 제2 위치에서 원래의 제1 위치(a, b)까지의 거리 즉, 가이드 레일(222)의 거리정보(e)를 높이로 하고, 원래의 제1 위치(a, b)에서 1초 전 이동체(300)의 제1 위치(a’, b’)를 밑변으로 하는 제2 삼각형에서, 밑변과 빗변 사이의 각을 나타낸다. 여기서 우측 항목은 현재 기준방향에 대한 이동체(300)의 이동방향을 나타낸다.
이와 같이 위치 및 방향 산출부(311)는 이전의 제1 위치정보, 현재의 제2 위치정보 및 가이드 레일(222)의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 기준방향에 대한 이동체(300)의 이동방향을 산출할 수 있다.
이로써, 본 실시 예는 이동체에 구비된 GPS 모듈(200) 내의 GPS 안테나(210)의 주기적인 왕복 이동을 통하여 이동체의 초기방향 및 이동방향을 정확하게 산출할 수 있고, 하나의 GPS 안테나(210)를 이용하여 두 개의 GPS 안테나(210) 장착 효과를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이동체(300)의 방향 산출 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다. 본 발명에 따른 이동체(300)의 방향 산출 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 GPS 위성(100) 및 GPS 모듈(200)의 도움을 받아 메인 프로세서(310)에서 수행될 수 있다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 도 5에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 메인 프로세서(310)는 가이드 레일(222) 상부에 구비된 GPS 안테나(210)를 제1 위치로 이동시켜 제1 위치정보를 획득하는 단계(S100)를 수행한다. 이를 위해 메인 프로세서(310)는 먼저, GPS 안테나(210)를 제1 위치로 이동시키는 제어신호를 출력하고, 이동 제어신호를 수신한 액추에이터(223)는 GPS 안테나(210)를 제1 위치로 이동시킨다. GPS 안테나(210)가 제1 위치로 이동되면, 제1 센서(231)가 제1 감지신호를 생성하여 메인 프로세서(310)로 전송한다. 메인 프로세서(310)가 제1 감지신호를 수신하면, GPS 정보 수신부(240)에 제1 위치에서의 제1 위치정보(위도, 경도)를 요청하고 이를 수신한다.
제1 위치정보 수신이 완료되면, 메인 프로세서(310)는 GPS 안테나(210)를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시켜 제2 위치정보를 획득하는 단계(S200)를 수행한다. 이를 위해 메인 프로세서(310)는 먼저, GPS 안테나(210)를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키는 제어신호를 출력하고, 이동 제어신호를 수신한 액추에이터(223)는 GPS 안테나(210)를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시킨다. GPS 안테나(210)가 제2 위치로 이동되면, 제2 센서(232)가 제2 감지신호를 생성하여 메인 프로세서(310)로 전송한다. 메인 프로세서(310)가 제2 감지신호를 수신하면, GPS 정보 수신부(240)에 제2 위치에서의 제2 위치정보(위도, 경도)를 요청하고 이를 수신한다.
제1 및 제2 위치정보 수신이 완료되면, 메인 프로세서(310)는 제1 위치정보, 제2 위치정보 및 가이드 레일의 거리정보를 이용하여 기준방향에 대한 이동체(300)의 방향을 산출하는데, 본 실시 예에서는 초기방향 산출 및 이동방향 산출로 분할하여 설명하기로 한다.
먼저, 메인 프로세서(310)는 이동체(300)가 정지했을 경우 제1 위치정보, 제2 위치정보 및 가이드 레일의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 기준방향(정북쪽)에 대한 이동체(300)의 초기방향을 산출하는 단계(S300)를 수행한다. 이동체(300)의 초기방향 산출은 상기에 상세히 설명되어 있으므로 생략하기로 한다.
또는 메인 프로세서(310)는 이동체(300)가 이동하는 경우, 이전의 제1 위치정보, 현재의 제2 위치정보 및 가이드 레일의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 이동체의 이동방향을 산출하는 단계(S400)를 수행한다. 이동체(300)의 이동방향 산출은 상기에 상세히 설명되어 있으므로 생략하기로 한다.
이와 같이 이동체(300)의 초기방향 및 이동방향 산출이 완료되면, 메인 프로세서(310)는 GPS 안테나(210)를 제1 위치로 이동시키는 단계(500)를 수행한다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
100:GPS 위성 200: GPS 모듈
210: GPS 안테나 220: GPS 안테나 이동부
221: 가이드 홀더 222: 가이드 레일
223: 엑추에이터 230: GPS 안테나 위치 인식부
231: 제1 센서 232: 제2 센서
240: GPS 정보 수신부 300: 이동체
310: 메인 프로세서 311: 위치 및 방향 산출부
312: 오차 보정부 313: 제어부

Claims (6)

  1. 이동체에 구비된 가이드 레일 상부에서 GPS 안테나를 제1 위치에서 제2 위치로 이동시킬 수 있는 이동부, 상기 GPS 안테나의 제1 위치 및 제2 위치로의 도착을 감지하는 인식부 및 상기 GPS 안테나로부터 위치정보를 수신하는 수신부를 포함하는 GPS 모듈; 및
    상기 GPS 안테나가 제1 위치에 도착했을 때의 제1 위치정보, 상기 GPS 안테나가 제2 위치에 도착했을 때의 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보를 이용하여 기준방향에 대한 상기 이동체의 방향을 산출하는 메인 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 방향 산출 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 메인 프로세서는,
    상기 이동체가 정지했을 경우 상기 제1 위치정보, 상기 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 상기 기준방향에 대한 상기 이동체의 초기방향을 산출하고, 상기 이동체가 이동하는 경우, 이전의 제1 위치정보, 현재의 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 상기 이동체의 이동방향을 산출하는 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 방향 산출 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 메인 프로세서는,
    상기 삼각함수를 적용하여 산출된 적어도 두 개 이상의 초기방향을 평균한 평균방향으로 상기 초기방향 오차를 보정하는 오차 보정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 방향 산출 장치.
  4. 이동체에 구비된 가이드 레일 상부에서 GPS 안테나를 제1 위치로 이동시켜 제1 위치정보를 획득하는 단계;
    상기 GPS 안테나를 상기 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키고 상기 제2 위치에서의 제2 위치정보를 획득하는 단계;
    상기 제1 위치정보, 상기 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보를 이용하여 기준방향에 대한 상기 이동체의 방향을 산출하는 단계; 및
    상기 GPS 안테나를 상기 제1 위치로 이동시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 방향 산출 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 이동체의 방향을 산출하는 단계는,
    상기 이동체가 정지했을 경우 상기 제1 위치정보, 상기 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 상기 기준방향에 대한 상기 이동체의 초기방향을 산출하는 단계; 및
    상기 이동체가 이동하는 경우, 이전의 제1 위치정보, 현재의 제2 위치정보 및 상기 가이드 레일의 거리정보에 삼각함수를 적용하여 상기 이동체의 이동방향을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 방향 산출 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 삼각함수를 적용하여 산출된 적어도 두 개 이상의 초기방향들을 평균한 평균방향으로 상기 초기방향의 오차를 보정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동체의 방향 산출 방법.
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