KR20180130887A - Apparatus for Indoor Positioning and Method thereof - Google Patents

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KR20180130887A KR1020170067065A KR20170067065A KR20180130887A KR 20180130887 A KR20180130887 A KR 20180130887A KR 1020170067065 A KR1020170067065 A KR 1020170067065A KR 20170067065 A KR20170067065 A KR 20170067065A KR 20180130887 A KR20180130887 A KR 20180130887A
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, provided is an indoor positioning method, which comprises the following steps of: setting at least a threshold as a dead band by measuring first acceleration before departure of a movement body; measuring second acceleration of the movement body for a predetermined period of time after the departure of the movement body; determining whether or not the second acceleration is more than the threshold; and calculating position of the movement body in accordance with a determination result.

Description

실내 측위 장치 및 방법{Apparatus for Indoor Positioning and Method thereof}[0001] Apparatus for Indoor Positioning and Method [

본 발명은 실내 측위 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 관성항법부를 이용하여 비행 중 기체 진동으로 인한 측정 오차를 필터링하여 신뢰성이 개선된 위치측정이 가능한 실내 측위 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an indoor positioning apparatus and method, and more particularly, to an indoor positioning apparatus and method capable of performing position measurement with improved reliability by filtering a measurement error due to gas vibration during flight using an inertial navigation unit.

일반적으로 실외 환경에서는 위성항법장치를 이용하여 드론의 위치 측정과 위치 제어를 수행한다. 여러 개의 위성을 사용하기 때문에 다른 방법들보다 정확도가 높고 위도와 경도 정보를 이용하여 드론의 위치를 제어하기도 용이하다.Generally, in the outdoor environment, the satellite navigation system is used to perform position measurement and position control of the drone. Because it uses multiple satellites, it is more accurate than other methods and it is also easy to control the location of the drones using latitude and longitude information.

위성항법장치는 실내 환경에서 신호 수신이 어렵기 때문에 실내 측위나 항법을 위한 다양한 방법들이 연구된다. 이러한 기존의 연구들은 드론에 마커 부착 또는 추가적인 센서를 요구하거나 사전 실내 환경 설정을 가정한다. 그러나 추가적인 장치나 환경 설정이 드론의 위치 측정에 항상 필요한 것은 아니며 드론의 관성항법부로도 위치 측정이 가능하다. 실제로 보행자나 보행 로봇의 경우에는 관성항법부를 기반으로 실내에서 위치 측정이 가능하다. 그러나 보행자가 걷거나 보행 기계가 동작할 때의 움직임과 드론이 비행할 때의 움직임은 엄연히 다르기 때문에, 보행자나 보행 기계의 위치 측정 기법을 드론에 적용하는 것은 용이하지 않다.Since satellite navigation systems are difficult to receive signals in indoor environment, various methods for indoor positioning and navigation are studied. These existing studies either require markers or additional sensors on the drones or assume a preliminary indoor configuration. However, additional equipment or configuration is not always required to measure the position of the drones, and it is possible to measure the positions of the drones' inertial navigation units. In the case of a pedestrian or a walking robot, it is possible to measure the position indoors based on the inertial navigation part. However, it is not easy to apply the position measurement technique of a pedestrian or a walking machine to a dron because the movement of the walker or the movement of the walking machine and the movement of the dron are different.

관성항법부는 내부 센서의 자체적인 오차 등의 문제가 존재하지만 드론에 사용되면서 새로운 문제들이 발생한다. 첫 번째로 드론의 특성상 비행할 때 공중에서 자세를 유지하거나 제어하기 위해 끊임없이 움직이기 때문에 기체에 진동이 발생하여 보행자나 로봇보다 관성항법부의 측정 오차가 크게 나타난다. 두 번째로 드론은 데이터 샘플링 후에 크게 움직일 경우 비정상적인 값이 측정될 때가 있다. 예를 들면 전후좌우 비행 중에 갑자기 매우 큰 값이나 반대 방향의 값이 나타나는 것이다. 이런 측정 오차와 비정상적인 값들로 인해 비행 후 안정적인 호버링 상태를 유지할 때도 속도가 0에 근접해야 하지만 실제로는 남아있는 속도 값이 커서 측정 위치가 계속 변한다. 마지막으로 대부분의 드론은 전후좌우 비행을 할 때 기체가 기울어진 채로 이동하는데 기울어지는 순간에 관성항법부로부터 불규칙적이고 큰 값이 측정되기 때문에 이 값을 위치 계산에 사용할 경우 드론의 정상적인 위치 측정이 어려운 문제점이 있다.The inertial navigation unit has problems such as the internal error of the internal sensor, but new problems arise when used in the drones. First, due to the nature of the drone, vibration is generated in the airframe because it constantly moves in order to maintain or control the posture in the air when flying. Therefore, the measurement error of the inertial navigation part is larger than that of the pedestrian or robot. Secondly, the drone can sometimes be measured as an abnormal value if it moves significantly after data sampling. For example, suddenly a very large value or a value in the opposite direction appears during a forward, backward, and leftward flight. Due to such measurement errors and abnormal values, the speed should approach 0 even when maintaining a stable hovering state after the flight, but the actual speed value is large and the measurement position continuously changes. Finally, most drones are irregular and large values are measured from the inertial navigation part at the moment when the gas tilts while moving forward and backward. Therefore, it is difficult to measure the normal position of the dron when this value is used for position calculation. There is a problem.

한국 등록특허 10-1025956Korean Patent No. 10-1025956

본 발명은 상기의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 드론의 움직임 특성을 반영하여 신뢰성이 개선된 실내 측위 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an indoor positioning apparatus and method improved in reliability by reflecting movement characteristics of a drones.

발명의 실시예에 따른 실내 측위 장치는 이동체의 가속도를 측정하는 가속도 측정부; 상기 이동체의 가속도가 문턱값 이상인지를 판단하는 제어부; 상기 제어부로부터 상기 이동체의 가속도가 문턱값 이상인지를 판단한 결과를 수신하여 상기 이동체의 위치를 산출하는 위치 산출부; 및 상기 이동체의 운동 상태를 센싱하는 관성 항법부를 포함한다.An indoor positioning apparatus according to an embodiment of the present invention includes an acceleration measuring unit for measuring an acceleration of a moving object; A controller for determining whether the acceleration of the moving object is equal to or greater than a threshold value; A position calculating unit for receiving a result of the determination by the controller on whether the acceleration of the moving body is equal to or greater than a threshold value and calculating a position of the moving body; And an inertial navigation unit for sensing a motion state of the moving object.

상기 위치 산출부는 상기 이동체의 가속도가 문턱값 이상인 가속도는 제외하여 상기 이동체의 위치를 산출한다.The position calculating unit calculates the position of the moving object by excluding an acceleration whose acceleration of the moving object is equal to or higher than a threshold value.

상기 제어부는 상기 관성 항법부가 센싱한 상기 이동체의 운동 상태에 따라 상기 문턱값을 상이하게 적용하여 판단한다.The control unit determines the threshold by differently applying the threshold according to the motion state of the moving object sensed by the inertial navigation unit.

상기 가속도를 저장하는 저장부를 포함한다.And a storage unit for storing the acceleration.

발명의 실시예에 따른 실내 측위 방법은 이동체의 이륙 전 상태에서 제1 가속도를 측정하여 문턱값 이상을 데드밴드로 설정하는 단계; 상기 이동체의 이륙 후, 일정 시간 동안 이동체의 제2 가속도를 측정하는 단계; 상기 제2 가속도가 상기 문턱값 이상인지를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 이동체의 위치를 산출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an indoor positioning method comprising: measuring a first acceleration in a pre-take-off state of a moving object; Measuring a second acceleration of the moving object for a predetermined time after taking-off of the moving object; Determining whether the second acceleration is greater than or equal to the threshold value; And calculating a position of the moving object according to the determination result.

상기 일정 시간 동안 측정된 이동체의 제2 가속도가 상기 문턱값 미만인 경우, 상기 일정 시간 동안의 이동체의 위치를, 상기 제2 가속도 값을 통해 위치를 산출하여 위치를 측정한다.When the second acceleration of the moving object measured during the predetermined time is less than the threshold value, the position of the moving object during the predetermined time is calculated through the second acceleration value and the position is measured.

상기 일정 시간 동안 측정된 이동체의 제2 가속도가 상기 문턱값 이상인 경우, 이동체의 제2 가속도가 상기 문턱값 이상에 해당하는 시간만큼을 제외하여 상기 일정 시간 동안의 이동체의 위치를 산출한다.If the second acceleration of the moving object measured during the predetermined time is equal to or greater than the threshold value, the position of the moving object during the predetermined time is calculated excluding the time corresponding to the second acceleration of the moving object exceeding the threshold value.

발명의 실시예에 따른 실내 측위 장치 및 방법은 위치 측정의 정확도가 개선될 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The indoor positioning apparatus and method according to embodiments of the present invention can improve the accuracy of position measurement.

도 1은 일반적인 이동체의 호버링 상태에서의 Y축 가속도 및 위치를 나타내는 도면이다.
도 2는 일반적인 이동체의 전진 비행 상태에서의 Y축 가속도 및 위치를 나타내는 도면이다.
도 3은 발명의 실시예에 따른 이동체의 구성 요소를 나타내는 도면이다.
도 4는 발명의 실시예에 따른 관성항법부를 이용한 실내 측위 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 발명의 실시예에 따른 관성항법부를 이용한 실내 측위 방법을 적용한 이동체의 호버링 상태에서의 Y축 가속도 및 위치를 나타내는 도면이다.
도 6은 발명의 실시예에 따른 관성항법부를 이용한 실내 측위 방법을 적용한 이동체의 전진 비행 상태에서의 Y축 가속도 및 위치를 나타내는 도면이다.
도 7은 발명의 실시예에 따른 관성항법부를 이용한 실내 측위 방법을 적용한 이동체의 전진 및 후진 비행 상태에서의 Y축 가속도 및 위치를 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing a Y-axis acceleration and a position in a hovering state of a general moving object.
FIG. 2 is a diagram showing a Y-axis acceleration and a position in a forward moving state of a general moving object. FIG.
3 is a view showing the components of a moving object according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an indoor positioning method using an inertial navigation unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a Y-axis acceleration and a position in a hovering state of a mobile body applying an indoor positioning method using an inertial navigation unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a Y-axis acceleration and a position of a moving object in an advanced flight state using an indoor positioning method using an inertial navigation unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating Y-axis acceleration and position in a forward and backward flight state of a mobile body applying an indoor positioning method using an inertial navigation unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.It is noted that the technical terms used in the present invention are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. In addition, the technical terms used in the present invention should be construed in a sense generally understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined in the present invention, Should not be construed to mean, or be interpreted in an excessively reduced sense. In addition, when a technical term used in the present invention is an erroneous technical term that does not accurately express the concept of the present invention, it should be understood that technical terms can be understood by those skilled in the art. In addition, the general terms used in the present invention should be interpreted according to a predefined or prior context, and should not be construed as being excessively reduced.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.Furthermore, the singular expressions used in the present invention include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprising" or "comprising" and the like should not be construed as encompassing various elements or various steps of the invention, Or may further include additional components or steps.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or similar elements throughout the several views, and redundant description thereof will be omitted.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. It is to be noted that the accompanying drawings are only for the purpose of facilitating understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the scope of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일반적인 이동체(드론)의 호버링 상태에서의 Y축 가속도 및 위치를 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 호버링(Hovering) 상태임에도 불구하고, 시간이 경과함에 따라 가속도 및 위치가 꾸준히 변화됨을 확인할 수 있다. 1 is a diagram showing a Y-axis acceleration and a position in a hovering state of a general moving body (drone). As shown, it can be seen that the acceleration and position are steadily changed with the lapse of time despite the hovering state.

일정시간동안 이동한 거리를 알기 위해서 필요한 가속도는 선형가속도인데 관성항법부로 측정한 데이터에는 중력가속도가 포함되어 있으므로 중력가속도를 제거하여 선형가속도를 구한다. 위치 계산이 일정 시간 간격, 예를 들어 100ms마다 이루어지기 때문에 위치 계산에는 직전 계산이 끝난 후부터 현재 계산까지의 시간동안 측정된 가속도들의 평균값을 사용한다.The acceleration required to know the distance traveled for a certain time is a linear acceleration. Since the gravity acceleration is included in the data measured by the inertial navigation part, the linear acceleration is obtained by removing the gravity acceleration. Since the position calculation is performed at a predetermined time interval, for example, every 100 ms, the position calculation uses the average value of the accelerations measured from the end of the immediately preceding calculation to the present calculation.

즉, 일정시간동안 등가속도 운동을 한 것으로 처리한다. 고주파 성분을 제거하고 유효한 가속도 측정을 위해 저역 필터(low pass filter)만 적용한다.That is, it is treated as having an equivalent speed motion for a certain period of time. Only a low pass filter is applied to remove the high frequency component and to measure the effective acceleration.

공중에서 수평 자세 제어를 위해 빠르게 움직이면서 발생하는 기체 진동으로 인해 가속도 측정값이 300∼300 범위로 불규칙적이다. 한 번씩 측정 오차가 크게 발생하여 시간이 지날수록 속도와 위치의 오차가 누적된다. 이는 위치 측정의 신뢰성 저하와도 연결된다.Acceleration measurement values are irregularly in the range of 300 to 300 due to the gas vibrations generated by the fast moving air for horizontal attitude control in the air. As the measurement error increases once, the error of speed and position accumulates as time passes. This also leads to a decrease in the reliability of the position measurement.

도 2는 일반적인 이동체의 전진 비행 상태에서의 Y축 가속도 및 위치를 나타내는 도면이다. 드론에 고정 피치 제어 신호를 입력하여, 드론이 전진 비행할 때 드론의 가속도와 위치 정보를 나타낸다. FIG. 2 is a diagram showing a Y-axis acceleration and a position in a forward moving state of a general moving object. FIG. A fixed pitch control signal is input to the drones to indicate the dron's acceleration and position information when the drones are flying forward.

측정된 가속도가 대부분 비행 방향과 일치하지만 몇몇 반대 방향의 가속도 값들이 측정된다. 실제 드론의 속도는 증가하는데 반대 방향의 가속도 값이 측정되는 비정상적인 현상이다. 이런 현상은 주로 측정 데이터 샘플링 후에 발생한다. Measured accelerations mostly correspond to the flight direction, but acceleration values in several opposite directions are measured. The actual speed of the drone increases, but the acceleration in the opposite direction is measured as an abnormal phenomenon. This phenomenon occurs mainly after sampling the measurement data.

가속도 그래프에서 a 및 b로 표시된 시점은 드론이 이동하다 정지를 위해 기체가 순간적으로 기울어졌을 때 큰 가속도 값이 측정됐음을 의미한다.The points indicated by a and b in the acceleration graph indicate that a large acceleration value is measured when the gas is instantaneously tilted to stop moving the drones.

도 3은 발명의 실시예에 따른 이동체의 구성 요소를 나타내는 도면이다.3 is a view showing the components of a moving object according to an embodiment of the present invention.

발명의 실시예에 따른 이동체(100)는 가속도 측정부(110), 저장부(120), 제어부(130), 구동부(140), 위치 산출부(150) 및 관성 항법부(160)를 포함한다. 발명의 실시예에 따른 실내 측위 장치는 상기 이동체를 포함한다.The moving object 100 according to an embodiment of the present invention includes an acceleration measurement unit 110, a storage unit 120, a control unit 130, a driving unit 140, a position calculation unit 150, and an inertial navigation unit 160 . An indoor positioning apparatus according to an embodiment of the present invention includes the moving body.

가속도 측정부(110)는 드론의 가속도를 측정한다. 즉, 시간의 경과에 따른 드론의 속도 변화를 측정한다. 가속도 측정부는 드론이 이륙 전, 이륙 후의 가속도를 측정할 수 있다. 드론은 이륙 전이어도 프로펠러의 회전으로 인한 기체 진동이 발생하게 되는데, 이러한 진동으로 인한 오차를 제거하기 위해 드론의 가속도를 측정하여 문턱값 이상의 가속도에 대해서는 데드밴드로 설정하여 드론의 위치 산출 시 이를 제외하게 된다.The acceleration measuring unit 110 measures the acceleration of the drones. That is, the change of the speed of the drone with the passage of time is measured. The accelerometer can measure the acceleration of the dron before takeoff and after takeoff. In order to eliminate the error caused by the vibration, the acceleration of the dron is measured and the dead band of the acceleration above the threshold is set as the dead band so that it is excluded when calculating the position of the dron .

저장부(120)는 가속도 측정부(110)에서 측정한 드론의 가속도 및 데드밴드 값을 저장한다. 또한 기타 설정과 관련된 데이터를 저장할 수 있다.The storage unit 120 stores the acceleration and deadband values of the dron measured by the acceleration measuring unit 110. You can also store data related to other settings.

제어부(130)는 이동체(100)의 이동과 관련된 전반적인 동작의 제어 및 위치 산출 시 이동체의 가속도가 문턱값 이상인지를 판단하여 그 결과를 위치 산출부(150)에 전달하는 기능을 담당한다.The control unit 130 determines whether the acceleration of the moving object is equal to or greater than a threshold value in the control and the position calculation of the overall operation related to the movement of the moving object 100, and transmits the result to the position calculation unit 150.

구동부(140)는 이동체의 구동과 관련된 구성요소이며, 모터, 프로펠러 등을 포함하고 제어부(130)에 의해 동작이 제어된다.The driving unit 140 is a component related to the driving of the moving object, and includes a motor, a propeller, and the like, and is controlled by the controller 130.

위치 산출부(150)는 이동체(100)의 위치를 산출하는 기능을 담당한다. 위치 산출 시 제어부(130)로부터 이동체의 가속도가 문턱값 이상인지를 판단한 결과를 수신하여 이동체의 가속도가 문턱값 이상인 가속도는 제외하고 이동체의 위치를 산출한다.The position calculating unit 150 calculates the position of the mobile unit 100. [ Upon calculating the position, the control unit 130 receives the result of determining that the acceleration of the moving object is equal to or greater than the threshold value, and calculates the position of the moving object excluding the acceleration of the moving object exceeding the threshold value.

관성 항법부(inertial measurement unit, IMU: 160)는 관성 공간에서 센서의 자세를 측정한다. 이에 따라 이동체의 운동 상태, 즉, 이동체가 이동중인지, 호버링 중인지를 판단할 수 있다. 상기 관성 항법부(160)의 판단 결과에 따라 이동중인 경우 및 호버링 중인 경우에 문턱값이 다르게 설정될 수도 있다.The inertial measurement unit (IMU: 160) measures the attitude of the sensor in inertial space. Accordingly, it is possible to determine whether the moving body is moving, that is, whether the moving body is moving or hovering. The threshold value may be set differently in the case of moving and hovering according to the determination result of the inertial navigation unit 160. [

도 4는 발명의 실시예에 따른 관성항법부를 이용한 실내 측위 방법을 나타내는 도면이다. 처음으로, 이동체의 이륙 전 상태에서 제1 가속도를 측정하여 문턱값 이상을 데드밴드로 설정한다(S100). 가속도는 시간에 따른 속도의 변화량으로 절대값을 의미하는 것으로 속도가 증가하거나 감소하는 범위가 문턱값 이상인 경우를 데드밴드로 설정한다.4 is a diagram illustrating an indoor positioning method using an inertial navigation unit according to an embodiment of the present invention. First, the first acceleration is measured in the pre-take-off state of the moving object, and the dead band is set to a threshold value or more (S100). The acceleration is an absolute value of a change in velocity with time, and a dead band is set when a range where the velocity increases or decreases is equal to or greater than a threshold value.

다음으로 이동체의 이륙 후, 일정 시간 동안 이동체의 제2 가속도를 측정한다(S200). 이동체의 제2 가속도는 이동체가 호버링 중이거나, 이동하는 중에 계속하여 측정될 수 있다.Next, after the take-off of the moving object, the second acceleration of the moving object is measured for a predetermined time (S200). The second acceleration of the moving object can be continuously measured while the moving object is hovering or moving.

다음으로, 상기 일정 시간 동안 측정된 이동체의 제2 가속도가 상기 문턱값 이상인지를 판단하여(S300), 상기 일정 시간 동안 측정된 이동체의 제2 가속도가 상기 문턱값 미만인 경우에는 상기 일정 시간 동안의 이동체의 위치를, 상기 제2 가속도 값을 통해 산출하여 위치를 측정하고(S500), 상기 일정 시간 동안 측정된 이동체의 제2 가속도가 상기 문턱값 이상인 경우에는 이동체의 제2 가속도가 상기 문턱값 이상에 해당하는 시간만큼을 제외하고(S400), 나머지 시간을 고려하여 상기 일정 시간 동안의 이동체의 위치를, 상기 제2 가속도 값을 통해 산출한다(S500).Next, it is determined whether the second acceleration of the moving object measured during the predetermined time is greater than or equal to the threshold value (S300). If the second acceleration of the moving object measured during the predetermined time is less than the threshold value, If the second acceleration of the moving object measured during the predetermined period of time is equal to or greater than the threshold value, the second acceleration of the moving object is equal to or greater than the threshold value (S400), the position of the moving object for the predetermined time is calculated through the second acceleration value in consideration of the remaining time (S500).

도 5는 발명의 실시예에 따른 관성항법부를 이용한 실내 측위 방법을 적용한 이동체의 호버링 상태에서의 Y축 가속도 및 위치를 나타내는 도면이고, 도 6은 발명의 실시예에 따른 관성항법부를 이용한 실내 측위 방법을 적용한 이동체의 전진 비행 상태에서의 Y축 가속도 및 위치를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a view showing a Y-axis acceleration and a position in a hovering state of a mobile body applying an indoor positioning method using an inertial navigation unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram illustrating an indoor positioning method using an inertial navigation unit according to an embodiment of the present invention Axis acceleration and a position in a forward flight state of the moving object to which the present invention is applied.

도시된 바와 같이 문턱값 이상에 해당하는 가속도를 제거하고, 문턱값 미만에 해당하는 가속도만을 측정값으로 하기 때문에 위치 산출에 사용되는 가속도 값의 변화가 적고 이에 따라 신뢰성이 개선된 위치 산출이 가능하다.As shown, since the acceleration corresponding to the threshold value or more is removed and only the acceleration corresponding to the threshold value is used as the measured value, it is possible to calculate the position with less change in the acceleration value used for position calculation and accordingly improved reliability .

이동체의 호버링 상태에서의 Y축 위치를 나타내는 도 5에서 일시적으로 위치가 낮아지는 지점을 확인할 수 있는데, 이는 이동체가 호버링 중에 일시적으로 위치가 낮아졌다가 원 위치로 돌아오는 것을 나타낸다.In FIG. 5, which shows the position of the Y-axis in the hovering state of the moving object, it is possible to confirm the position where the position is temporarily lowered, indicating that the moving object is temporarily lowered and returned to the original position during hovering.

도 5에서 작은 가속도 값들의 변화가 측정되며 시간에 따른 속도나 위치의 오차가 거의 없음을 확인할 수 있다. 드론의 이동 중 데이터 샘플링 후에 한 번씩 발생하는 반대 방향의 가속도 값이 측정되는 문제는 반대 방향의 가속도가 측정되면 해당 데이터를 제거하여 위치 계산에 사용되지 않도록 처리함으로써 해결되었음을 확인할 수 있다. 드론이 이동 상태일 때 고정 신호를 입력하기 때문에 속도는 증가하거나 유지되는데, 반대 방향으로 큰 가속도 값이 측정될 수 없기 때문이다.In FIG. 5, the change in the small acceleration values is measured, and it can be confirmed that there is almost no error in the speed or position with time. The problem of measuring the acceleration value in the opposite direction which occurs once after the data sampling during the movement of the drone is solved by removing the corresponding data and processing it so that it is not used in the position calculation when the acceleration in the opposite direction is measured. The velocity is increased or maintained because a fixed signal is input when the drone is in motion, because a large acceleration value can not be measured in the opposite direction.

도 6은 이동체의 전진 비행 상태에서의 Y축 가속도 및 위치를 나타내는 도면으로 호버링 상태에서의 Y축 가속도를 나타내는 도 5에 비해 가속도의 변화량은 상대적으로 큰 값을 가짐을 확인할 수 있다.FIG. 6 is a diagram showing the Y-axis acceleration and the position in the forward flying state of the moving object, and it can be seen that the amount of change in acceleration has a relatively large value as compared with FIG. 5 showing the Y-axis acceleration in the hovering state.

고정 피치 신호를 인가하여 비슷한 가속도 값들이 측정되며 측정 위치가 포물선 형태로 나타난다. 순간적인 기체의 기울어짐으로 발생하는 문제는 기체가 기울어지는 순간을 판단하기 위해 관성항법부의 자이로 센서로 측정한 각속도와 피치, 롤 신호를 이용한다.Similar acceleration values are measured by applying a fixed pitch signal and the measurement position appears as a parabolic shape. The problem arises from the instantaneous tilting of the gas, using the angular velocity, pitch and roll signals measured by the gyro sensor of the inertial navigation part to determine the moment when the gas tilts.

기울어짐으로 인한 측정값이 신호가 들어온 뒤에 발생하고 기체가 기울면서 순간적으로 각속도가 크게 측정되기 때문이다. 기체가 기울어진 순간을 기준으로 최근 데이터들을 필터링하여 기울어짐으로 발생한 측정값을 처리한다. 가속도 그래프를 확인해보면 피치 신호를 받은 직후 비정상적인 측정값들이 나타나지 않음을 확인할 수 있다.The measurement due to tilting occurs after the signal is received and the angular velocity is momentarily measured as the gas tilts. It filters the recent data based on the moment when the gas is inclined and processes the measured value resulting from the tilting. If you look at the acceleration graph, you can see that no abnormal measurement values appear after receiving the pitch signal.

도 7은 발명의 실시예에 따른 관성항법부를 이용한 실내 측위 방법을 적용한 이동체의 전진 및 후진 비행 상태에서의 Y축 가속도 및 위치를 나타내는 도면이다. FIG. 7 is a diagram illustrating Y-axis acceleration and position in a forward and backward flight state of a mobile body applying an indoor positioning method using an inertial navigation unit according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 이동체의 위치 측정 실험은 이륙, 호버링, 5m 전진, 호버링, 5m 후진, 호버링, 착륙의 순으로 진행되었다. 상기 실험에서 이륙 및 착륙시에 위치 이동이 있으며 높이 변화에 대해서는 위치 측정 그래프에 도시되어 있다.The position measurement experiment of the moving body shown in FIG. 7 was carried out in the order of takeoff, hovering, 5 m forward, hovering, 5 m backward, hovering, landing. In the experiment, there is a position shift during takeoff and landing, and the height change is shown in the position measurement graph.

또한, 호버링 및 전진, 후진하는 구간에서는 높이 변화가 없거나, 매우 작은 변화가 나타남을 확인할 수 있다.Also, it can be seen that there is no height change or very small change in hovering, forward and backward sections.

또한, 이륙 및 착륙시에 가속도의 변화가 급격하게 나타나고, 이륙이 종료되는 시점 및 착륙이 종료되는 시점에 반대방향으로 가속도가 나타남을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the acceleration changes suddenly at the time of takeoff and landing, and the acceleration occurs at the time when the takeoff ends and when the landing ends.

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다.The features, structures, effects and the like described in the foregoing embodiments are included in at least one embodiment of the present invention and are not necessarily limited to one embodiment. Further, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified in other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong.

따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, it should be understood that the present invention is not limited to these combinations and modifications. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. It can be seen that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments may be modified and implemented. It is to be understood that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

100: 이동체
110: 가속도 측정부
120: 저장부
130: 제어부
140: 구동부
150: 위치 산출부
160: 관성 항법부100: mobile body
110: acceleration measuring unit
120:
130:
140:
150:
160: Inertial Navigation Department

Claims (7)

이동체의 가속도를 측정하는 가속도 측정부;
상기 이동체의 가속도가 문턱값 이상인지를 판단하는 제어부;
상기 제어부로부터 상기 이동체의 가속도가 문턱값 이상인지를 판단한 결과를 수신하여 상기 이동체의 위치를 산출하는 위치 산출부; 및
상기 이동체의 운동 상태를 센싱하는 관성 항법부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
An acceleration measuring unit for measuring an acceleration of the moving object;
A controller for determining whether the acceleration of the moving object is equal to or greater than a threshold value;
A position calculating unit for receiving a result of the determination by the controller on whether the acceleration of the moving body is equal to or greater than a threshold value and calculating a position of the moving body; And
And an inertial navigation unit for sensing a motion state of the moving object.
제1항에 있어서,
상기 위치 산출부는 상기 이동체의 가속도가 문턱값 이상인 가속도는 제외하여 상기 이동체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the position calculation unit calculates the position of the moving object by excluding an acceleration whose acceleration of the moving object is equal to or higher than a threshold value.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 관성 항법부가 센싱한 상기 이동체의 운동 상태에 따라 상기 문턱값을 상이하게 적용하여 판단하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit applies the threshold value differently according to the motion state of the moving object sensed by the inertial navigation unit.
제1항에 있어서,
상기 가속도를 저장하는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 장치.
The method according to claim 1,
And a storage unit for storing the acceleration.
이동체의 이륙 전 상태에서 제1 가속도를 측정하여 문턱값 이상을 데드밴드로 설정하는 단계;
상기 이동체의 이륙 후, 일정 시간 동안 이동체의 제2 가속도를 측정하는 단계;
상기 제2 가속도가 상기 문턱값 이상인지를 판단하는 단계; 및
상기 판단 결과에 따라 상기 이동체의 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
Measuring a first acceleration in a pre-take-off state of a moving object and setting a dead band above a threshold value;
Measuring a second acceleration of the moving object for a predetermined time after taking-off of the moving object;
Determining whether the second acceleration is greater than or equal to the threshold value; And
And calculating the position of the moving object according to the determination result.
제5항에 있어서,
상기 일정 시간 동안 측정된 이동체의 제2 가속도가 상기 문턱값 미만인 경우, 상기 일정 시간 동안의 이동체의 위치를, 상기 제2 가속도 값을 통해 위치를 산출하여 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein when the second acceleration of the moving object measured during the predetermined time is less than the threshold value, the position is calculated by calculating the position of the moving object during the predetermined time through the second acceleration value .
제5항에 있어서,
상기 일정 시간 동안 측정된 이동체의 제2 가속도가 상기 문턱값 이상인 경우, 이동체의 제2 가속도가 상기 문턱값 이상에 해당하는 시간만큼을 제외하여 상기 일정 시간 동안의 이동체의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 실내 측위 방법.


6. The method of claim 5,
When the second acceleration of the moving object measured for the predetermined time is equal to or greater than the threshold value, the position of the moving object for the predetermined time is calculated excluding the time corresponding to the second acceleration of the moving object equal to or greater than the threshold value .


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