KR20150003494A - Method interlocking navigation by navigation algorithm - Google Patents

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KR20150003494A
KR20150003494A KR1020130076404A KR20130076404A KR20150003494A KR 20150003494 A KR20150003494 A KR 20150003494A KR 1020130076404 A KR1020130076404 A KR 1020130076404A KR 20130076404 A KR20130076404 A KR 20130076404A KR 20150003494 A KR20150003494 A KR 20150003494A
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윤겸주
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주식회사 비즈모델라인
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Abstract

The present invention relates to a navigation interlocking method using navigation algorithm and, more specifically, to a navigation interlocking method to interlock hybrid navigation algorithm to obtain detailed information on location, speed, and azimuth (position) to a navigation system using an inertial measurement unit (IMU), a GPS satellite, and other sensors. The navigation interlocking method comprises: a first step of measuring the acceleration and angular velocity of an acceleration sensor and an angular velocity sensor of an inertial navigation system (MU) respectively, and measuring the angle of direction from a geomagnetic sensor; a second step of calculating azimuth, speed, and location, using the acceleration and the angular velocity; a third step of firstly correcting the azimuth of the geomagnetic sensor by comparing the azimuth measured by the geomagnetic sensor in the first step with the azimuth calculated in the second step; a fourth step of obtaining azimuth, speed, and location by receiving a location signal from a satellite and calculating the position; and a fifth step of secondly correcting the azimuth of the geomagnetic sensor by comparing the azimuth obtained from the GPS module of the fourth step and the azimuth measured by the geomagnetic sensor.

Description

항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법 {METHOD INTERLOCKING NAVIGATION BY NAVIGATION ALGORITHM}{METHOD INTERLOCKING NAVIGATION BY NAVIGATION ALGORITHM}

본 발명은 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 관성측정장치(IMU) 이외에 GPS 위성과 기타 센서를 이용하여 위치, 속도, 방위각(자세)에 대한 정보를 얻는 복합항법 알고리즘을 내비게이션 시스템에 연동하는 방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a navigation algorithm for obtaining position, velocity, and azimuth (attitude) information using GPS satellites and other sensors in addition to the inertial measurement device (IMU) To a method of interworking with a navigation system.

일반적으로 내비게이션 시스템은 GPS 체계의 지원하에 현재의 위치를 기준으로 입력되는 목적지에 대해 최적의 경로를 안내함으로써 자동차 운전자의 운전의 편의를 제공하는 시스템이다.Generally, a navigation system is a system that provides a driver's convenience of driving by guiding an optimal route to a destination inputted based on a current position under the support of a GPS system.

통상의 내비게이션 시스템은 운전자에게 이동체의 위치 및 경로 안내를 제공하기 위하여 GPS 모듈로부터 수신한 GPS 신호를 이용하여 이동체의 위치 정보와 함께 방위각 정보를 취득한다.The conventional navigation system acquires the azimuth information together with the location information of the moving object by using the GPS signal received from the GPS module to provide the driver with the position and route guidance of the moving object.

그러나 GPS 모듈로부터 출력되는 이동체의 위치는 수십 m의 오차가 발생할 수 있기 때문에 맵 매칭 기법을 이용하여 상기 계산된 이동체의 위치가 지도 데이터의 도로를 벗어나 있는 경우 이동체의 위치에서 가장 가까운 도로에 이동체를 강제적으로 이동시켜 보정할 수도 있다.However, since the position of the moving object output from the GPS module may cause an error of several tens of meters, if the calculated position of the moving object is out of the road of the map data using the map matching method, It may be forcibly moved and corrected.

한편, 특허 출원번호: 10-2007-0114526호에는 지자기 센서를 이용한 맵 매칭 방법 및 내비게이션 시스템에 관해 개시하고 있다.On the other hand, Patent Application No. 10-2007-0114526 discloses a map matching method and a navigation system using a geomagnetic sensor.

상기 선출원 특허는 GPS(Global Positioning System) 모듈에서 출력되는 제1방위각을 기초로 이동체에 대한 맵 매칭을 수행하는 단계와, 상기 이동체가 맵 매칭된 도로 링크의 각도와 상기 제1방위각을 비교하여 맵 매칭 오류 여부를 판단하는 단계와, 맵 매칭 오류가 발생하면, 지자기 센서에서 출력되는 제2방위각을 기초로 상기 이동체에 대한 맵 매칭을 보정하는 단계를 포함하여 구성된다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of driving a vehicle, comprising: performing map matching on a moving object based on a first azimuth angle outputted from a Global Positioning System (GPS) module; comparing the angle of the road link on which the moving object is matched with the first azimuth, Determining a matching error; and correcting map matching for the moving object based on a second azimuth angle outputted from the geomagnetic sensor when a map matching error occurs.

그런데 상기 선출원 특허는 방위각에 대한 센서 자체의 방향 감지 성능을 만족하지 못하였고 이를 보완하기 위해 센서값에 임계치를 설정하여 방향 판단 여부를 결정하였으나, 센서마다 임계치 설정 부분이 다르기 때문에 성능 역시 정량화하지 못하였다.However, since the prior-art patent does not satisfy the direction sensing performance of the sensor itself with respect to the azimuth angle, it has been determined whether the direction is determined by setting a threshold value to the sensor value. However, since the threshold value setting portion is different for each sensor, Respectively.

또한, 상기 특허는 장착 위치에 따른 방위각이 자동차 좌표와 일치하지 않는 문제가 있어 이를 보완하기 위해 GPS와 관성센서를 혼합하여 보정하였으나, 이 방법은 항법 알고리즘 중 복합항법에 속하는 부분으로 관성센서 자체의 성능사양이 높거나 보정하는 알고리즘이 복잡해야 하는 문제점이 있었다.In addition, in the above patent, the azimuth corresponding to the mounting position does not coincide with the vehicle coordinate. To compensate the problem, the GPS and the inertial sensor are mixed and corrected. However, this method is a part belonging to the navigation of the navigation algorithm, There is a problem in that the performance specification is high or the algorithm for correcting is complicated.

결국, 상기 특허는 방위각에 대한 센서 자체의 방향 감지 성능과 장착 위치에 따른 방위각이 자동차 좌표와 일치하지 않는 문제로 인해 실제 내비게이션 시스템에 구현하는데 문제점이 있었다.
As a result, the above-described patent has a disadvantage in realizing the navigation system because of the problem that the direction detection performance of the sensor itself relative to the azimuth angle and the azimuth angle depending on the mounting position do not coincide with the vehicle coordinates.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 관성측정장치(IMU) 이외에 GPS와 기타 센서를 이용하여 위치, 속도, 방위각(자세)에 대한 정보를 얻는 복합항법 알고리즘을 내비게이션에 연동함으로써, 관성센서의 감도를 증가하고, 장착 위치에 따른 좌표를 보정하며, 항법 알고리즘의 연산량을 줄여 가격 경쟁력이 있는 실제 내비게이션 시스템을 구현할 수 있는 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a navigation system capable of realizing a navigation system, The object of the present invention is to provide a navigation interlocking method using a navigation algorithm capable of increasing the sensitivity of an inertial sensor, correcting coordinates according to a mounting position, and realizing a realistic navigation system with cost competitiveness by reducing a calculation amount of a navigation algorithm.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법은 IMU(관성항법장치)의 가속도 센서와 각속도 센서에서 가속도와 각속도를 측정하고 지자기 센서에서 방위각을 측정하는 제1단계;According to an aspect of the present invention, there is provided a navigation interlocking method using a navigation algorithm, comprising: measuring acceleration and angular velocity in an acceleration sensor and an angular velocity sensor of an IMU (Inertial Navigation System) and measuring an azimuth angle in a geomagnetic sensor;

상기 가속도와 각속도를 이용하여 방위각, 속도 및 위치를 계산하는 제2단계;A second step of calculating an azimuth angle, a velocity, and a position using the acceleration and the angular velocity;

상기 제2단계에서 계산한 방위각으로 제1단계의 지자기 센서에서 측정한 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 1차 보정하는 제3단계;A third step of firstly correcting the azimuth angle of the geomagnetic sensor by comparing azimuth angles measured by the geomagnetism sensor of the first stage with the azimuth calculated in the second step;

GPS 모듈에서 GPS 위성으로부터 위치신호를 수신하고 자신의 위치를 계산하여 방위각, 속도 및 위치를 얻는 제4단계; 및A fourth step of receiving a position signal from a GPS satellite in the GPS module and calculating its position to obtain azimuth, speed and position; And

상기 제4단계의 GPS 모듈에서 얻은 방위각과 지자기 센서에서 측정한 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 2차 보정하는 제5단계를 포함하여 구성된다.And a fifth step of secondarily correcting the azimuth angle of the geomagnetic sensor by comparing the azimuth obtained from the GPS module of the fourth step with the azimuth measured by the geomagnetic sensor.

본 발명에 따르면, 상기 제1-5단계의 수행으로 보정된 결과를 다음 항법 알고리즘 수행시 사용하는 제6단계를 포함하는 특징으로 하다.According to the present invention, a sixth step of using the corrected result obtained by performing the step 1-5 is used when the next navigation algorithm is performed.

본 발명에 따르면, 상기 제6단계에서 방위각의 1차, 2차 보정된 결과를 이용하여 지자기 센서의 방위각을 3차 보정하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, in the sixth step, the azimuth angle of the geomagnetic sensor is thirdly corrected using the first and second corrected results of the azimuth angle.

본 발명에 따르면, 상기 제2단계에서 측정 각속도를 적분한 값에 초기자세를 더하여 방위각을 구하고, 측정 가속도를 적분한 값에 상기 방위각을 좌표변환하여 벡터연산한 결과값과 초기속도를 더하여 속도를 구하며, 상기 속도를 적분한 값에 초기위치를 더하여 위치를 구한다.According to the present invention, the azimuth angle is obtained by adding the initial attitude to the value obtained by integrating the measured angular velocity in the second step, and the azimuth is coordinate-transformed to a value obtained by integrating the measured acceleration, And the position is obtained by adding the initial position to the value obtained by integrating the speed.

본 발명에 따르면, 상기 제5단계에서 제4단계의 GPS 모듈에서 얻은 방위각, 속도 및 위치를 제2단계의 IMU에서 방위각, 속도 및 위치와 비교하여 IMU의 방위각, 속도 및 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는According to the present invention, in the fifth step, the azimuth, velocity and position of the IMU are corrected by comparing the azimuth, speed, and position obtained from the GPS module of the fourth step with the azimuth, To

본 발명에 따르면, 상기 가속도 센서와 각속도 센서는 MEMS 가속도 센서와 MEMS 각속도 센서를 2축이나 1축으로 구성하여 가속도와 각속도를 측정할 수 있다.According to the present invention, the acceleration sensor and the angular velocity sensor can measure the acceleration and the angular velocity by constituting the MEMS acceleration sensor and the MEMS angular velocity sensor with two axes or one axis.

그리고 본 발명에 따르면, 상기 제4단계에서 GPS 모듈은 적어도 3개의 GPS 위성으로부터 위치신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.
According to the present invention, in the fourth step, the GPS module receives position signals from at least three GPS satellites.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면 관성측정장치(IMU) 이외에 GPS와 기타 센서를 이용하여 위치, 속도, 방위각(자세)에 대한 정보를 얻는 복합항법 알고리즘을 내비게이션에 연동함으로써 관성센서의 감도를 증가하고, 장착 위치에 따른 좌표를 보정하며, 항법 알고리즘의 연산량을 줄여 가격 경쟁력이 있는 실제 내비게이션 시스템을 구현할 수 있다. According to the means of solving the above-mentioned problems, in addition to the inertial measurement device (IMU), the sensitivity of the inertial sensor is increased by integrating a navigation algorithm with a navigation algorithm that obtains information on position, speed and azimuth (posture) , The coordinates according to the mounting position are corrected, and the computation amount of the navigation algorithm is reduced, thereby realizing a cost competitive real navigation system.

도 1은 본 발명에 적용되는 내비게이션 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 내비게이션 연동방법의 순서도,
도 3은 도 2에 나타낸 연산 단계의 상세 순서도,
도 4는 도 2에 나타낸 보정 단계의 상세 순서도.1 is a configuration diagram of a navigation system applied to the present invention;
2 is a flowchart of a navigation interlocking method according to the present invention,
FIG. 3 is a detailed flowchart of the calculation step shown in FIG. 2,
4 is a detailed flowchart of the correction step shown in Fig.

먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위해 항법 알고리즘에 대해 설명한다.First, a navigation algorithm will be described to help understand the present invention.

항법 알고리즘 중 순수항법 알고리즘은 관성측정장치인 IMU만을 이용하여 위치, 속도, 방위각(자세)에 대한 정보를 얻는 알고리즘으로, 지구의 위도, 경도에 따라 지구 회전 속도가 다르기 때문에 관성값을 측정하면 이동체의 위치와 속도, 방향(자세)에 대한 정보를 얻을 수 있다.The navigation algorithm, which is one of the navigation algorithms, obtains information about position, velocity, and azimuth (posture) using only the inertial measurement device IMU. Since the earth's rotation speed differs according to the earth's latitude and longitude, You can get information about position, speed and direction (posture).

복합항법 알고리즘은 IMU 이외에 GPS와 기타 센서를 이용하여 위치, 속도, 방향(자세)에 대한 정보를 얻는 알고리즘으로, 이를 통해 IMU가 가진 오차를 보정할 수 있다.The complex navigation algorithm is an algorithm that acquires information about position, speed, and direction (posture) using GPS and other sensors besides IMU, and it can correct the error of IMU.

특히, 본 발명은 복합항법 알고리즘 중에서 이동체인 자동차의 운동 특성 즉 정지, 횡축 움직임 없음이라는 운동 특성을 한정하여 보정하는 방법을 적용하다.
Particularly, the present invention applies a method of limiting and correcting the motion characteristics of a moving vehicle, i.e., the motion characteristics such as stopping and transverse axis movement, among the complex navigation algorithms.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. It should be understood, however, that the drawings and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention, and are not to be construed as limiting the present invention. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terms used below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the user, intention or custom of the operator. Therefore, the definition should be based on the contents throughout the present invention.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
As a result, the technical idea of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely means for effectively explaining the technical idea of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs Only.

도 1은 본 발명에 적용되는 내비게이션 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a navigation system applied to the present invention.

도시된 바와 같이 내비게이션 시스템(200)은 제어부(210), IMU(220), 지자기 센서(230), GPS 모듈(240), 메모리(250), UI(260), 디스플레이(270) 및 스피커(280)를 포함하여 구성된다.As shown, the navigation system 200 includes a control unit 210, an IMU 220, a geomagnetic sensor 230, a GPS module 240, a memory 250, a UI 260, a display 270, and speakers 280 ).

IMU(Inertial Measurement Unit)(220)는 가속도 센서와 각속도 센서를 구비한 관성측정장치이다.The IMU (Inertial Measurement Unit) 220 is an inertial measurement device having an acceleration sensor and an angular velocity sensor.

상기 IMU(220) 즉, 관성측정장치는 물체의 이동이나 진동, 외부로부터의 충격 등과 같은 동적인 힘을 감지하기 위해 관성력을 검출하여 측정 대상인 움직이는 물체(이동체 즉, 자동차)의 가속도, 각속도, 방향, 거리 등 다양한 항법 관련 정보를 제공하는 센서 등을 의미하며, 특히 본 발명에서는 IMU(220)에 가속도 센서와 각속도 센서가 구비된다.The IMU 220, that is, the inertial measurement device detects an inertial force to detect a dynamic force such as a movement or vibration of an object, an impact from the outside, and detects an inertia force to detect an acceleration, an angular velocity, and a direction of a moving object (a moving object, A distance sensor, and the like. In particular, in the present invention, the IMU 220 is provided with an acceleration sensor and an angular velocity sensor.

상기 가속도 센서와 각속도 센서는 MEMS(Microelectromechanical Systems) 가속도 센서와 MEMS 각속도 센서를 n축으로 구성하되, 일반적으로는 3축으로 구성하고, 3축 이상으로 구성하여 정밀도를 높일 수 있다.The acceleration sensor and the angular velocity sensor are composed of an n-axis MEMS (Microelectromechanical Systems) acceleration sensor and a MEMS angular velocity sensor. Generally, the acceleration sensor and the angular velocity sensor have three axes and three axes or more.

또한, 자동차 동작 특성을 한정하는 방법으로 2축이나 1축을 구성할 수도 있다.In addition, two axes or one axis may be constituted by a method of limiting automobile operation characteristics.

GPS 모듈(240)은 적어도 3개의 GPS 위성(300)으로부터 위치신호를 수신하고 자신의 위치를 계산하여 이동체의 이동에 따른 위치 정보뿐 아니라 방위각 정보를 제어부(210)에 제공한다.The GPS module 240 receives position signals from at least three GPS satellites 300 and calculates its position to provide azimuth angle information to the controller 210 as well as position information according to the movement of the mobile object.

지자기 센서(230)는 IMU(220)에서 얻은 가속도와 각속도로 방위각(자세)을 계산하는 경우에 발생할 수 있는 방위각 왜곡 문제를 해결하기 위하여 구비한 것으로, 지자기 특성을 이용하여 이동체의 이동에 따라 상기 이동체의 진행 방향에 대한 방위각 정보를 제공한다.The geomagnetism sensor 230 is provided to solve the problem of azimuth distortion that may occur when calculating the azimuth angle (attitude) using the acceleration obtained from the IMU 220 and the angular velocity. And provides azimuth information on the moving direction of the moving object.

즉, 제어부(210)는 IMU(220)로부터 얻은 방위각 왜곡으로 인한 오류가 발생할 경우 상기 IMU(220)로부터 얻은 방위각과 지자기 센서(230)에서 출력되는 방위각 정보를 비교하여 그 오차를 보정한다.That is, when an error due to the azimuth distortion obtained from the IMU 220 occurs, the controller 210 compares the azimuth obtained from the IMU 220 with the azimuth information output from the geomagnetic sensor 230, and corrects the error.

상기 메모리(250)는 전국 지도에 대한 지도 데이터와 상기 지도 데이터와 연관된 경로안내 데이터 등을 구축한 지도 데이터베이스를 저장한다.The memory 250 stores a map database in which map data for a nationwide map and route guidance data related to the map data are built.

또한, 경로안내 기능을 포함한 시스템 전반의 동작을 제어하기 위한 경로안내 제어 프로그램을 저장한다.Also, a route guidance control program for controlling the operation of the system including the route guidance function is stored.

상기 경로안내 제어 프로그램은 경로 검색 및 경로 설정을 위한 사용자 인터페이스를 제어하기 위한 UI(user interface) 제어 프로그램과, 이동체의 현재 위치에 대한 오류가 발생할 경우 이를 판단하여 오류를 보정하기 위한 보정 프로그램을 포함한다.The route guidance control program includes a user interface (UI) control program for controlling a user interface for route search and route setting, and a correction program for correcting an error by determining an error in the current position of the moving object do.

상기 제어부(210)는 탐색 경로에 대응되는 지도 데이터에 사용자의 현재 위치에 대한 맵 매칭을 수행하고, 사용자의 현재 위치를 기준으로 주행 상태와 이탈 정보 등을 판단하여 이를 근거로 한 각종 경로 안내 정보를 제공한다.The control unit 210 performs map matching on the current position of the user in the map data corresponding to the search path, determines the traveling state and the departure information based on the current position of the user, Lt; / RTI >

또한, 상기 제어부(210)는 IMU(220)의 가속도와 각속도로 순수항법 알고리즘을 이용하여 속도, 위치 및 방위각을 계산하고, 계산된 방위각과 지자기 센서(230)에서 얻은 방위각을 비교하여 보정한다.The controller 210 calculates the velocity, the position, and the azimuth using the acceleration and the angular velocity of the IMU 220 using the pure navigation algorithm, and compares the calculated azimuth with the azimuth obtained from the geomagnetic sensor 230 to correct the azimuth.

그리고 상기 제어부(210)는 복합항법 알고리즘을 이용하여 GPS 신호를 이용하여 얻은 속도, 위치, 방위각을 IMU(220)와 지자기 센서(230)를 통하여 얻은 속도, 위치, 방위각과 비교 분석해서 오차를 보정하고, 보정된 결과를 다음 항법 알고리즘을 수행할 경우 적용하여, 상기 결과로 얻은 방위각을 지자기 센서(230)의 오차 보정에 사용한다.The control unit 210 compares the velocity, position, and azimuth obtained using the GPS signal with the velocity, position, and azimuth angle obtained through the IMU 220 and the geomagnetic sensor 230 using the composite navigation algorithm to correct the error And applies the corrected result when performing the following navigation algorithm, and uses the resultant azimuth angle to correct the error of the geomagnetic sensor 230. [

상기 디스플레이(260)는 내비게이션 시스템(200) 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.The display 260 is a means for displaying various display contents according to the operation of the entire navigation system 200 and map information for the route guidance and may be a liquid crystal display (LCD) or an organic electroluminescence ) Can be used.

상기 UI(260)는 운전자가 경로 안내 기능에 대하여 목적지를 입력하는 등 내비게이션 시스템에 대한 사용자 명령을 입력하기 위한 입력수단으로, 상기 디스플레이(270)와 일체화된 터치 패드로 구성되어 그래픽 인터페이스 수단을 제공한다.The UI 260 is input means for inputting a user command to the navigation system, such as a driver inputting a destination to the route guidance function, and is composed of a touch pad integrated with the display 270 to provide a graphic interface means do.

상기 내비게이션 시스템(200)의 경로 안내 기능에 관련된 모든 메뉴환경을 상기 디스플레이(270)를 통해 그래픽 화면으로 제공하여 상기 그래픽 화면의 특정위치를 스타일러스 펜(stylus pen)이나 손가락 등으로 터치하는 방식으로 사용자 명령을 입력할 수 있다.All the menu environments related to the route guidance function of the navigation system 200 are provided as a graphic screen through the display 270 to touch a specific position of the graphic screen with a stylus pen or a finger, You can enter commands.

상기 스피커(280)는 탐색 경로에 대한 각종 경로안내 정보를 음성으로 출력하여 경로에 대한 음성 안내를 제공한다.
The speaker 280 outputs various kinds of route guidance information on the search route by voice to provide voice guidance on the route.

도 2는 본 발명에 따른 내비게이션 연동방법의 순서도이다.2 is a flowchart of a navigation interlocking method according to the present invention.

도시된 바와 같이 IMU(220)의 가속도 센서와 각속도 센서에서 가속도와 각속도를 측정하고 지자기 센서(230)에서 방위각을 측정하여(S202) 제어부(210)에 전송한다.As shown in the figure, the acceleration sensor and the angular velocity sensor of the IMU 220 measure acceleration and angular velocity, the geomagnetism sensor 230 measures an azimuth angle (S202), and transmits the measured azimuth to the controller 210. [

상기 제어부(210)는 가속도와 각속도를 순수항법 알고리즘을 이용하여 방위각 및 속도, 위치를 계산한다(S204).The controller 210 calculates the azimuth angle, velocity, and position using the acceleration algorithm and the angular velocity algorithm (S204).

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 각속도를 적분한 값에 초기자세를 더하여 방위각(자세)을 구하고, 가속도를 적분한 값에 상기 방위각을 좌표변환하여 벡터연산한 결과값과 초기속도를 더하여 속도를 구하며, 상기 속도를 적분한 값에 초기위치를 더하여 위치를 구한다.That is, as shown in FIG. 3, the azimuth angle (attitude) is obtained by adding the initial attitude to the value obtained by integrating the angular velocity, the azimuth is coordinate-transformed to a value obtained by integrating the acceleration, And the position is obtained by adding the initial position to the value obtained by integrating the speed.

상기 속도 및 위치는 방위각(자세)과 별도로 메모리(250)에 저장하여 차후 지자기 센서(230) 보정에 사용한다.The velocity and position are stored in the memory 250 separately from the azimuth angle (posture) and used to correct the geomagnetism sensor 230 in the future.

다음, 상기 S204단계에서 계산한 방위각과 S202단계의 지자기 센서(230)에서 얻은 방위각을 비교하여 1차적으로 지자기 센서(230)의 방위각을 보정한다(S206).Next, the azimuth angle of the geomagnetic sensor 230 is firstly corrected by comparing the azimuth calculated in step S204 with the azimuth obtained from the geomagnetic sensor 230 in step S202 (S206).

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 지자기 센서(230)에서 얻은 방위각을 상기 S204단계의 계산을 통해 얻은 방위각과 비교하여 지자기 센서(230)의 방위각을 보정한다.That is, as shown in FIG. 4, the azimuth angle of the geomagnetic sensor 230 is corrected by comparing the azimuth angle obtained by the geomagnetic sensor 230 with the azimuth obtained through the calculation of the step S204.

다음, GPS 모듈(240)은 적어도 3개의 GPS 위성(300)으로부터 위치신호를 수신하고 자신의 위치를 계산하여 이동체의 이동에 따른 위치, 속도 및 방위각을 제어부(210)에 제공한다(S208).Next, the GPS module 240 receives the position signals from at least three GPS satellites 300, calculates its position, and provides position, speed, and azimuth to the controller 210 according to the movement of the moving object (S208).

다음, 상기 S208단계에서 얻은 위치, 속도 및 방위각과 IMU(220)에서 얻은 위치, 속도 및 방위각을 비교하여 IMU(220)의 위치, 속도 및 방위각을 보정하고, 또한 GPS 모듈(240)에서 방위각과 지자기 센서(230)에서 방위각을 비교하여 지자기 센서(230)의 방위각을 2차 보정한다(S210).The position, velocity, and azimuth angle of the IMU 220 are corrected by comparing the position, velocity, and azimuth obtained in step S208 with the position, velocity, and azimuth angle obtained from the IMU 220, The azimuth angle of the geomagnetic sensor 230 is secondarily corrected by comparing the azimuth angle with the geomagnetic sensor 230 (S210).

즉, GPS 신호를 이용하여 얻은 방위각과 지자기 센서(230) 및 IMU(220)를 통하여 얻은 방위각을 비교 분석하여 지자기 센서(230)의 방위각(자세)를 2차 보정한다.That is, the azimuth angle (posture) of the geomagnetic sensor 230 is secondarily corrected by comparing the azimuth obtained using the GPS signal with the azimuth obtained through the geomagnetic sensor 230 and the IMU 220.

상기 GPS 신호의 갱신주기가 보통 1Hz 정도로 IMU(220)의 갱신주기보다 100배 이상 느리기 때문에 1차 보정시에 GPS 신호의 동기신호를 출력하게 된다.Since the update period of the GPS signal is usually about 1 Hz and is 100 times slower than the update period of the IMU 220, the synchronizing signal of the GPS signal is outputted at the time of the first correction.

그리고 방위각(자세)의 보정된 결과를 다음 항법 알고리즘을 수행할 경우에 사용한다(S212).The corrected result of the azimuth (posture) is used in the case of performing the following navigation algorithm (S212).

상기 S210단계의 수행으로 얻은 방위각 정보 즉, 상기 1차 및 2차 방위각의 보정된 결과를 이용하여 지자기 센서(230)의 방위각을 3차 보정한다.The azimuth angle of the geomagnetic sensor 230 is thirdly corrected using the azimuth information obtained in step S210, that is, the corrected first and second azimuth angles.

상기 지자기 센서(230)는 자기장에 민감하게 반응하기 때문에, 자동차에서 발생하는 각종 자기장에 영향을 받고 결과적으로 보정이 없이는 원래의 신호를 알 수 없기에 보정된 방위각(자세) 정보를 지자기 센서(230)의 오차 보정에 사용하게 된다.
Since the geomagnetism sensor 230 is sensitive to a magnetic field, the geomagnetism sensor 230 receives the corrected azimuth (posture) information because it is affected by various magnetic fields generated in the automobile, Is used to correct the error of the image.

200: 내비게이션 시스템 210: 제어부
220: IMU 230: 지자기 센서
240: GPS 모듈 250: 메모리
260: UI 270: 디스플레이
270: 스피커 300: GPS 위성 200: navigation system 210: control unit
220: IMU 230: Geomagnetic sensor
240: GPS module 250: memory
260: UI 270: Display
270: Speaker 300: GPS satellite

Claims (7)

IMU(관성항법장치)의 가속도 센서와 각속도 센서에서 가속도와 각속도를 측정하고 지자기 센서에서 방위각을 측정하는 제1단계;
상기 가속도와 각속도를 이용하여 방위각, 속도 및 위치를 계산하는 제2단계;
상기 제2단계에서 계산한 방위각으로 제1단계의 지자기 센서에서 측정한 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 1차 보정하는 제3단계;
GPS 모듈에서 GPS 위성으로부터 위치신호를 수신하고 자신의 위치를 계산하여 방위각, 속도 및 위치를 얻는 제4단계; 및
상기 제4단계의 GPS 모듈에서 얻은 방위각과 지자기 센서에서 측정한 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 2차 보정하는 제5단계를 포함하는 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법.A first step of measuring an acceleration and an angular velocity in an acceleration sensor and an angular velocity sensor of an IMU (Inertial Navigation System) and measuring an azimuth angle in a geomagnetic sensor;
A second step of calculating an azimuth angle, a velocity, and a position using the acceleration and the angular velocity;
A third step of firstly correcting the azimuth angle of the geomagnetic sensor by comparing azimuth angles measured by the geomagnetism sensor of the first stage with the azimuth calculated in the second step;
A fourth step of receiving a position signal from a GPS satellite in the GPS module and calculating its position to obtain azimuth, speed and position; And
And a fifth step of secondarily correcting the azimuth angle of the geomagnetic sensor by comparing the azimuth obtained from the GPS module of the fourth step with the azimuth measured by the geomagnetic sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 제1-5단계의 수행으로 보정된 결과를 다음 항법 알고리즘 수행시 사용하는 제6단계를 포함하는 특징으로 하는 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법.The method according to claim 1,
And a sixth step of using the corrected result obtained by performing the step 1-5 in the next navigation algorithm execution. 제 2 항에 있어서,
상기 제6단계에서 방위각의 1차, 2차 보정된 결과를 이용하여 지자기 센서의 방위각을 3차 보정하는 것을 특징으로 하는 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법.3. The method of claim 2,
Wherein the azimuth angle of the geomagnetism sensor is thirdarily corrected using the first and second corrected results of the azimuth angle in the sixth step. 제 1 항에 있어서,
상기 제2단계에서 측정 각속도를 적분한 값에 초기자세를 더하여 방위각을 구하고, 측정 가속도를 적분한 값에 상기 방위각을 좌표변환하여 벡터연산한 결과값과 초기속도를 더하여 속도를 구하며, 상기 속도를 적분한 값에 초기위치를 더하여 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법.The method according to claim 1,
The azimuth angle is obtained by adding the initial azimuth to the value obtained by integrating the measured angular velocity in the second step, and the azimuth angle is obtained by integrating the measurement angular velocity, And adding the initial position to the integrated value to obtain the position. 제 1 항에 있어서,
상기 제5단계에서 제4단계의 GPS 모듈에서 얻은 방위각, 속도 및 위치를 제2단계의 IMU에서 방위각, 속도 및 위치와 비교하여 IMU의 방위각, 속도 및 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법. The method according to claim 1,
Speed and position obtained from the GPS module in the fourth step are compared with the azimuth, velocity and position in the IMU in the second step to correct the azimuth, speed and position of the IMU. Navigation using navigation method. 제 1 항에 있어서,
상기 가속도 센서와 각속도 센서는 MEMS(Microelectromechanical Systems) 가속도 센서와 MEMS 각속도 센서를 2축이나 1축으로 구성하여 가속도와 각속도를 측정하는 것을 특징으로 하는 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법.The method according to claim 1,
Wherein the acceleration sensor and the angular velocity sensor measure an acceleration and an angular velocity by constituting a MEMS (Microelectromechanical Systems) acceleration sensor and a MEMS angular velocity sensor with two axes or one axis, and measuring an acceleration and an angular velocity. 제 1 항에 있어서,
상기 제4단계에서 GPS 모듈은 적어도 3개의 GPS 위성으로부터 위치신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법.The method according to claim 1,
Wherein the GPS module receives position signals from at least three GPS satellites in the fourth step.
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