KR20150122097A - 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법에 따르면, IMU(관성항법장치), 지자기 센서 및 GPS 모듈을 구비하는 네비게이션 시스템에 의해 실행되는 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법에 있어서, 상기 IMU의 가속도 센서 및 각속도 센서를 통해 가속도 및 각속도가 측정되고, 상기 지자기센서를 통해 방위각이 측정되고, 상기 측정된 각속도를 적분한 값에 초기자세를 더하여 변경된 방위각을 계산하고, 상기 측정된 가속도를 적분한 값에 상기 계산된 방위각을 좌표 변환하여 벡터 연산한 결과값과 초기속도를 더하여 속도를 계산하고, 상기 속도를 적분한 값에 초기위치를 더하여 변경된 위치를 계산하고, 상기 지자기 센서를 통해 변경된 방위각 측정 시, 상기 계산된 방위각과 상기 지자기 센서를 통해 측정된 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 1차 보정하고, 상기 GPS 모듈을 통해 GPS 위성으로부터 수신된 위치신호를 이용하여 자신의 위치를 계산하여 GPS 기반의 변경된 방위각, 속도 및 위치를 얻고, 상기 계산된 위치와 상기 GPS 기반의 변경된 위치를 기반으로 상기 GPS 모듈을 통해 얻은 GPS 기반의 변경된 방위각과 지자기 센서를 통해 측정된 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 2차 보정하며, 상기 IMU의 각 센서를 기반으로 계산된 방위각을 통해 1차 보정된 지자기 센서의 방위각과 상기 GPS를 기반으로 2차 보정된 지자기 센서의 방위각을 비교하여 상기 지자기 센서의 오차를 3차 보정한다.

Description

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

본 발명은, IMU(관성항법장치), 지자기 센서 및 GPS 모듈을 구비하는 네비게이션 시스템에 의해 실행되는 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법에 있어서, 상기 IMU의 가속도 센서 및 각속도 센서를 통해 가속도 및 각속도가 측정되고, 상기 지자기센서를 통해 방위각이 측정되고, 상기 측정된 각속도를 적분한 값에 초기자세를 더하여 변경된 방위각을 계산하고, 상기 측정된 가속도를 적분한 값에 상기 계산된 방위각을 좌표 변환하여 벡터 연산한 결과값과 초기속도를 더하여 속도를 계산하고, 상기 속도를 적분한 값에 초기위치를 더하여 변경된 위치를 계산하고, 상기 지자기 센서를 통해 변경된 방위각 측정 시, 상기 계산된 방위각과 상기 지자기 센서를 통해 측정된 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 1차 보정하고, 상기 GPS 모듈을 통해 GPS 위성으로부터 수신된 위치신호를 이용하여 자신의 위치를 계산하여 GPS 기반의 변경된 방위각, 속도 및 위치를 얻고, 상기 계산된 위치와 상기 GPS 기반의 변경된 위치를 기반으로 상기 GPS 모듈을 통해 얻은 GPS 기반의 변경된 방위각과 지자기 센서를 통해 측정된 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 2차 보정하며, 상기 IMU의 각 센서를 기반으로 계산된 방위각을 통해 1차 보정된 지자기 센서의 방위각과 상기 GPS를 기반으로 2차 보정된 지자기 센서의 방위각을 비교하여 상기 지자기 센서의 오차를 3차 보정하는 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법에 관한 것이다.

일반적으로 내비게이션 시스템은 GPS 체계의 지원하에 현재의 위치를 기준으로 입력되는 목적지에 대해 최적의 경로를 안내함으로써 자동차 운전자의 운전의 편의를 제공하는 시스템이다.

통상의 내비게이션 시스템은 운전자에게 이동체의 위치 및 경로 안내를 제공하기 위하여 GPS 모듈로부터 수신한 GPS 신호를 이용하여 이동체의 위치 정보와 함께 방위각 정보를 취득한다.

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.

한편, 특허 출원번호: 10-2007-0114526호에는 지자기 센서를 이용한 맵 매칭 방법 및 내비게이션 시스템에 관해 개시하고 있다.

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.

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.

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.

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.

본 발명의 목적은, IMU(관성항법장치), 지자기 센서 및 GPS 모듈을 구비하는 네비게이션 시스템에 의해 실행되는 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법에 있어서, 상기 IMU의 가속도 센서 및 각속도 센서를 통해 가속도 및 각속도가 측정되고, 상기 지자기센서를 통해 방위각이 측정되는 제1 단계와 상기 측정된 각속도를 적분한 값에 초기자세를 더하여 변경된 방위각을 계산하고, 상기 측정된 가속도를 적분한 값에 상기 계산된 방위각을 좌표 변환하여 벡터 연산한 결과값과 초기속도를 더하여 속도를 계산하고, 상기 속도를 적분한 값에 초기위치를 더하여 변경된 위치를 계산하는 제2 단계와 상기 지자기 센서를 통해 변경된 방위각 측정 시, 상기 계산된 방위각과 상기 지자기 센서를 통해 측정된 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 1차 보정하는 제3 단계와 상기 GPS 모듈을 통해 GPS 위성으로부터 수신된 위치신호를 이용하여 자신의 위치를 계산하여 GPS 기반의 변경된 방위각, 속도 및 위치를 얻는 제4 단계와 상기 계산된 위치와 상기 GPS 기반의 변경된 위치를 기반으로 상기 GPS 모듈을 통해 얻은 GPS 기반의 변경된 방위각과 지자기 센서를 통해 측정된 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 2차 보정하는 제5 단계 및 상기 IMU의 각 센서를 기반으로 계산된 방위각을 통해 1차 보정된 지자기 센서의 방위각과 상기 GPS를 기반으로 2차 보정된 지자기 센서의 방위각을 비교하여 상기 지자기 센서의 오차를 3차 보정하는 제6 단계를 포함하는 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법을 제공함에 있다.

본 발명에 따른 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법은, IMU(관성항법장치), 지자기 센서 및 GPS 모듈을 구비하는 네비게이션 시스템에 의해 실행되는 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법에 있어서, 상기 IMU의 가속도 센서 및 각속도 센서를 통해 가속도 및 각속도가 측정되고, 상기 지자기센서를 통해 방위각이 측정되는 제1 단계와 상기 측정된 각속도를 적분한 값에 초기자세를 더하여 변경된 방위각을 계산하고, 상기 측정된 가속도를 적분한 값에 상기 계산된 방위각을 좌표 변환하여 벡터 연산한 결과값과 초기속도를 더하여 속도를 계산하고, 상기 속도를 적분한 값에 초기위치를 더하여 변경된 위치를 계산하는 제2 단계와 상기 지자기 센서를 통해 변경된 방위각 측정 시, 상기 계산된 방위각과 상기 지자기 센서를 통해 측정된 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 1차 보정하는 제3 단계와 상기 GPS 모듈을 통해 GPS 위성으로부터 수신된 위치신호를 이용하여 자신의 위치를 계산하여 GPS 기반의 변경된 방위각, 속도 및 위치를 얻는 제4 단계와 상기 계산된 위치와 상기 GPS 기반의 변경된 위치를 기반으로 상기 GPS 모듈을 통해 얻은 GPS 기반의 변경된 방위각과 지자기 센서를 통해 측정된 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 2차 보정하는 제5 단계 및 상기 IMU의 각 센서를 기반으로 계산된 방위각을 통해 1차 보정된 지자기 센서의 방위각과 상기 GPS를 기반으로 2차 보정된 지자기 센서의 방위각을 비교하여 상기 지자기 센서의 오차를 3차 보정하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법에 있어서, 상기 제6 단계는, 상기 보정된 결과를 다음 항법 알고리즘 수행시 사용하는 단계를 더 포함하는 특징으로 한다.

본 발명에 따른 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법에 있어서, 상기 제5 단계는, 상기 GPS 모듈에서 얻은 방위각, 속도 및 위치를 상기 제2 단계를 통해 계산된 방위각, 속도 및 위치와 비교하여 IMU의 방위각, 속도 및 위치를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법에 있어서, 상기 가속도 센서와 각속도 센서는 MEMS(Microelectromechanical Systems) 가속도 센서와 MEMS 각속도 센서를 2축이나 1축으로 구성하여 가속도와 각속도를 측정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법에 있어서, 상기 제4단계에서 GPS 모듈은 적어도 3개의 GPS 위성으로부터 위치신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법은, IMU(관성항법장치), 지자기 센서 및 GPS 모듈을 구비하는 내비게이션 시스템에 의해 실행되는 항법 알고리즘을 이용한 내비게이션 연동방법에 있어서, 상기 IMU의 가속도 센서 및 각속도 센서를 통해 가속도 및 각속도가 측정되고, 상기 지자기센서를 통해 방위각이 측정되는 제1 단계와 상기 측정된 각속도를 적분한 값에 초기자세를 더하여 방위각을 계산하고, 상기 측정된 가속도를 적분한 값에 상기 방위각을 좌표 변환하여 벡터 연산한 결과값과 초기속도를 더하여 속도를 계산하고, 상기 속도를 적분한 값에 초기위치를 더하여 위치를 계산하는 제2 단계와 상기 계산된 방위각과 상기 지자기 센서에서 측정한 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 1차 보정하는 제3 단계와 상기 GPS 모듈을 통해 GPS 위성으로부터 수신된 위치신호를 이용하여 자신의 위치를 계산하여 방위각, 속도 및 위치를 얻는 제4 단계와 상기 GPS 모듈을 통해 얻은 방위각과 지자기 센서에서 측정한 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 2차 보정하는 제5 단계 및 상기 1차 보정된 지자기 센서의 방위각과 2차 보정된 지자기 센서의 방위각을 비교하여 지자기 센서의 오차를 3차 보정하는 제6 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 제6 단계는, 상기 보정된 결과를 다음 항법 알고리즘 수행시 사용하는 단계를 더 포함하는 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 제5 단계는, 상기 GPS 모듈에서 얻은 방위각, 속도 및 위치를 상기 제2 단계를 통해 계산된 방위각, 속도 및 위치와 비교하여 IMU의 방위각, 속도 및 위치를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 가속도 센서와 각속도 센서는 MEMS 가속도 센서와 MEMS 각속도 센서를 2축이나 1축으로 구성하여 가속도와 각속도를 측정할 수 있다.

그리고 본 발명에 따르면, 상기 제4단계에서 GPS 모듈은 적어도 3개의 GPS 위성으로부터 위치신호를 수신하는 것을 특징으로 한다.

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.

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.

먼저, 본 발명의 이해를 돕기 위해 항법 알고리즘에 대해 설명한다.

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.

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.

특히, 본 발명은 복합항법 알고리즘 중에서 이동체인 자동차의 운동 특성 즉 정지, 횡축 움직임 없음이라는 운동 특성을 한정하여 보정하는 방법을 적용하다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

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.

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.

도 1은 본 발명에 적용되는 내비게이션 시스템의 구성도이다.

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.

IMU(Inertial Measurement Unit)(220)는 가속도 센서와 각속도 센서를 구비한 관성측정장치이다.

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.

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.

또한, 자동차 동작 특성을 한정하는 방법으로 2축이나 1축을 구성할 수도 있다.

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.

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.

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.

상기 메모리(250)는 전국 지도에 대한 지도 데이터와 상기 지도 데이터와 연관된 경로안내 데이터 등을 구축한 지도 데이터베이스를 저장한다.

또한, 경로안내 기능을 포함한 시스템 전반의 동작을 제어하기 위한 경로안내 제어 프로그램을 저장한다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

상기 스피커(280)는 탐색 경로에 대한 각종 경로안내 정보를 음성으로 출력하여 경로에 대한 음성 안내를 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 내비게이션 연동방법의 순서도이다.

도시된 바와 같이 IMU(220)의 가속도 센서와 각속도 센서에서 가속도와 각속도를 측정하고 지자기 센서(230)에서 방위각을 측정하여(S202) 제어부(210)에 전송한다.

상기 제어부(210)는 가속도와 각속도를 순수항법 알고리즘을 이용하여 방위각 및 속도, 위치를 계산한다(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.

상기 속도 및 위치는 방위각(자세)과 별도로 메모리(250)에 저장하여 차후 지자기 센서(230) 보정에 사용한다.

다음, 상기 S204단계에서 계산한 방위각과 S202단계의 지자기 센서(230)에서 얻은 방위각을 비교하여 1차적으로 지자기 센서(230)의 방위각을 보정한다(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.

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).

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).

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.

상기 GPS 신호의 갱신주기가 보통 1Hz 정도로 IMU(220)의 갱신주기보다 100배 이상 느리기 때문에 1차 보정시에 GPS 신호의 동기신호를 출력하게 된다.

그리고 방위각(자세)의 보정된 결과를 다음 항법 알고리즘을 수행할 경우에 사용한다(S212).

상기 S210단계의 수행으로 얻은 방위각 정보 즉, 상기 1차 및 2차 방위각의 보정된 결과를 이용하여 지자기 센서(230)의 방위각을 3차 보정한다.

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.

200: 내비게이션 시스템 210: 제어부
220: IMU 230: 지자기 센서
240: GPS 모듈 250: 메모리
260: UI 270: 디스플레이
270: 스피커 300: GPS 위성

Claims (5)

1. IMU(관성항법장치), 지자기 센서 및 GPS 모듈을 구비하는 네비게이션 시스템에 의해 실행되는 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법에 있어서,
   상기 IMU의 가속도 센서 및 각속도 센서를 통해 가속도 및 각속도가 측정되고, 상기 지자기센서를 통해 방위각이 측정되는 제1 단계;
   상기 측정된 각속도를 적분한 값에 초기자세를 더하여 변경된 방위각을 계산하고, 상기 측정된 가속도를 적분한 값에 상기 계산된 방위각을 좌표 변환하여 벡터 연산한 결과값과 초기속도를 더하여 속도를 계산하고, 상기 속도를 적분한 값에 초기위치를 더하여 변경된 위치를 계산하는 제2 단계;
   상기 지자기 센서를 통해 변경된 방위각 측정 시, 상기 계산된 방위각과 상기 지자기 센서를 통해 측정된 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 1차 보정하는 제3 단계;
   상기 GPS 모듈을 통해 GPS 위성으로부터 수신된 위치신호를 이용하여 자신의 위치를 계산하여 GPS 기반의 변경된 방위각, 속도 및 위치를 얻는 제4 단계;
   상기 계산된 위치와 상기 GPS 기반의 변경된 위치를 기반으로 상기 GPS 모듈을 통해 얻은 GPS 기반의 변경된 방위각과 지자기 센서를 통해 측정된 방위각을 비교하여 지자기 센서의 방위각을 2차 보정하는 제5 단계; 및
   상기 IMU의 각 센서를 기반으로 계산된 방위각을 통해 1차 보정된 지자기 센서의 방위각과 상기 GPS를 기반으로 2차 보정된 지자기 센서의 방위각을 비교하여 상기 지자기 센서의 오차를 3차 보정하는 제6 단계;를 포함하는 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제6 단계는,
   상기 보정된 결과를 다음 항법 알고리즘 수행시 사용하는 단계를 더 포함하는 특징으로 하는 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제5 단계는,
   상기 GPS 모듈에서 얻은 방위각, 속도 및 위치를 상기 제2 단계를 통해 계산된 방위각, 속도 및 위치와 비교하여 IMU의 방위각, 속도 및 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법.
4. 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 네비게이션 연동방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제4단계에서 GPS 모듈은 적어도 3개의 GPS 위성으로부터 위치신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 항법 알고리즘을 이용한 네비게이션 연동방법.

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