KR20190038740A - 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법에 관한 것으로서, 수집되는 GPS 궤적 데이터와 기존에 존재하는 항법 지도 데이터를 비교하여 도로의 변경지점을 검출하는 경우 GPS 궤적 데이터와 항법 지도를 비교할 때 차량에 장착된 디바이스에서 제공하는 맵 매칭 데이터와 역추적 맵 매칭 데이터를 활용하여 맵 매칭의 성능을 향상시킬 수 있는 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 맵 매칭 방법에 있어서, 차량의 이동에 따른 GPS 궤적 데이터와, 상기 GPS 궤적데이터의 수신주기보다 긴 시간 동안의 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터에 의한 궤적을 생성하는 궤적생성 단계; 상기 궤적 데이터에 의하여 차량의 무빙 라인을 생성하는 무빙 라인 생성 단계; 상기 무빙 라인과 항법 데이터에 의하여 연결 링크가 존재하는지 유무를 판단하는 연결 링크 유무 판단 단계; 상기 연결 링크 유무에 따라 맵 매칭을 수행하여 맵 매칭의 결과를 저장하는 맵 매칭 결과 저장 단계; 저장된 상기 맵 매칭 결과와 역추적 맵 매칭 결과를 비교하여 적합성을 판단한 후 최종 맵 매칭 결과를 저장하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법{Map matching method using reverse tracking map matching}

본 발명은 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법에 관한 것으로서, 수집되는 GPS 궤적 데이터와 기존에 존재하는 항법 지도 데이터를 비교하여 도로의 변경지점을 검출하는 경우 GPS 궤적 데이터와 항법 지도를 비교할 때 차량에 장착된 디바이스에서 제공하는 맵 매칭 데이터와 역추적 맵 매칭 데이터를 활용하여 맵 매칭의 성능을 향상시킬 수 있는 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 주행 이력에 기초하여 지도 정보에 존재하지 않는 신규 도로의 정보를 생성하는 기술이 알려져 있으며, 차량의 위치와 지리 데이터베이스를 대조하여, 최초의 대조하지 않았던 경우의 위치로부터 이전 대조하고 있던 링크의 분할 위치를 결정하고, 분할한 점을 단부점으로 하는 새로운 링크를 만들어내는 구성이 개시되어 있다. 또한, 도로 상의 위치를 추정할 수 없는 상태의 시점 및 종점이 도로상의 위치를 추정할 수 없는 상태로 되기 직전의 지점 및 추정할 수 있는 상태로 된 직후의 지점에 맞도록 도로상의 위치를 추정할 수 없는 상태에 있어서의 궤적을 평행 이동, 회전, 확대시키는 구성이 개시되어 있다.

그러나, 이러한 경우에도 신규 도로의 위치가 차량의 정확한 위치가 상이한 경우가 있어서 이를 해결하기 위한 종래의 기술로서는 대한민국 공개특허 제10-2016-0119164호의 '지도 정보 생성 시스템, 방법 및 프로그램'이 제안되었다. 도 1을 참조하여 설명하면, 지도 정보 생성 시스템(10)은, CPU, RAM, ROM 등을 구비하는 제어부(20), 기록 매체(30)를 구비하고 있고, 기록 매체(30)나 ROM에 기억된 프로그램을 제어부(20)에서 실행할 수 있으며, 내비게이션 프로그램은 자립 항법 정보에 기초하여 맵 매칭 처리를 행하여 도로상의 차량(이동체)의 위치를 특정하고, 당해 차량의 현재지를 지도상에 표시시키는 기능을 구비하고 있다.

또한, 제어부(20)는, 내비게이션 프로그램의 처리에 의해, 차속 센서(41) 및 자이로 센서(42)로부터 출력된 신호에 기초하여 추정되는 위치의 궤적인 자립 항법 궤적과 지도 정보(30a)에 기초하여 차량의 현재지가 존재할 수 있는 비교 대상 도로를 복수 설정하고, GPS 수신부(43)에서 취득된 GPS 신호의 오차 원에 기초하여 비교 대상 도로를 좁힌다. 그리고, 제어부(20)는 지도 정보(30a)를 참조하여, 좁혀진 비교 대상 도로 중, 자립 항법 궤적과 형상이 가장 일치하는 도로를 차량이 주행하고 있는 도로인 주행 도로로서 추정하는 맵 매칭 처리를 행하고, 당해 맵 매칭 처리에 의해 추정된 주행 도로 상에서 차량의 현재지를 추정하도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 기술에서는 센서계의 정보를 이용하는 자립 항법 정보에 의하여 차량의 현재 위치를 추정하여 자립 항법 궤적과 형상이 가장 일치하는 도로를 차량이 주행하고 있는 도로인 주행 도로로서 추정하는 맵 매칭 처리를 행하도록 함으로써 자립 항법 정보를 취득하기 위한 센서계를 필수적으로 구비하여야 한다는 단점이 있다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 GPS 궤적 데이터와 기존에 존재하는 항법 지도 데이터를 비교하여 도로 변경 지점을 검출하는 경우 GPS 궤적 데이터와 항법 지도를 비교할 때 차량에 장착된 디바이스에서 제공하는 맵매칭 데이터와 역추적 맵매칭 데이터를 이용하여 맵매칭의 성능을 고도화하기 위한 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 맵 매칭 방법에 있어서, 차량의 이동에 따른 GPS 궤적 데이터와, 상기 GPS 궤적데이터의 수신주기보다 긴 시간 동안의 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터에 의한 궤적을 생성하는 궤적생성 단계; 상기 궤적 데이터에 의하여 차량의 무빙 라인을 생성하는 무빙 라인 생성 단계; 상기 무빙 라인과 항법 데이터에 의하여 연결 링크가 존재하는지 유무를 판단하는 연결 링크 유무 판단 단계; 상기 연결 링크 유무에 따라 맵 매칭을 수행하여 맵 매칭의 결과를 저장하는 맵 매칭 결과 저장 단계; 저장된 상기 맵 매칭 결과와 역추적 맵 매칭 결과를 비교하여 적합성을 판단한 후 최종 맵 매칭 결과를 저장하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법에 의해 달성된다.

따라서, 본 발명의 도로 변경 지점 검출 방법은 별도의 센서계에 의한 자립 항법 시스템에 의한 위치 정보의 위치정보의 취득에 의존하지 않고 GPS 궤적 데이터와 기존에 존재하는 항법 지도 데이터를 비교하여 도로 변경 지점을 검출하는 경우 GPS 궤적 데이터와 항법 지도를 비교할 때 차량에 장착된 디바이스에서 제공하는 맵 매칭 데이터와 역추적 맵 매칭 데이터를 이용하여 맵 매칭의 성능을 고도화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 지도 정보 생성 시스템을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법의 구현하기 위한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법의 순서도,
도 4는 본 발명의 역 추적 맵 매칭 적합성 판단을 도시한 예시도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법의 구현하기 위한 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, GPS 수신부는 GPS 궤적 데이터와 디바이스 맵 매칭 데이터를 수집하여 맵 매칭 처리부로 전송하며, 맵 매칭 처리부는 GPS 궤적 데이터와 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터를 이용하여 무빙 라인을 생성하며, 생성된 무빙 라인과 항법용 지도 데이터인 항법 데이터를 비교한다.

여기서, GPS 궤적 데이터와 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터를 같이 사용하는 것은 GPS 궤적 데이터만을 사용하여 변경지점 검출을 위한 맵 매칭을 수행하는 경우 GPS 신호에 기인한 오류로 인하여 사용자의 궤적에 오류가 유발될 수 있다.

그러나, GPS 궤적 데이터와 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터를 맵 매칭에 같이 사용하는 경우에는 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터에 의하여 GPS 궤적 데이터의 오류 부분을 보정할 수 있어 더욱 정확한 사용자 궤적을 획득하는 것이 가능하다.

이후 GPS 궤적 데이터와 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터에 의하여 차량의 무빙 라인을 생성하며, 무빙 라인은 GPS 궤적 데이터가 위치 오차에 의하여 정확하지 않을 가능성이 상존함으로서 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터에 의하여 위치 오차를 보정하며, GPS 궤적 데이터에 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터의 궤적을 가중치를 부여하여 반영함으로써 무빙 라인이 생성된다.

여기서, 무빙 라인은 차량이 1회 주행한 궤적을 연결한 라인을 의미하며, 가공되지 않은 GPS 궤적 데이터와 차량에 설치된 디바이스에서 맵 매칭 가공된 궤적 정보인 디바이스 맵 매칭 데이터를 정렬하여 비교함으로써 생성된다.

여기에서, 디바이스는 통신이 가능한 디바이스로서 디바이스 맵 매칭 궤적은 디바이스 자체에서 생성하여 저장된 궤적일 수 있으나, 연산과 관련된 하드웨어의 부담을 경감하기 위하여 통신에 의하여 교통정보 서버로부터 수신하는 것이 보다 바람직하다.

이러한 맵 매칭 처리부는 생성된 무빙 라인과 항법 데이터를 이용하여 맵 매칭 과정을 수행하며, 맵 매칭 처리시에는 GPS 궤적의 거리, 각도뿐만 아니라 고도와 디바이스 맵 매칭 정보를 활용하여 맵 매칭을 처리한다.

이후, 역추적 맵 매칭 처리부에서는 맵 매칭 처리 결과와 역추적 맵 매칭 처리 결과에 대하여 적합성 판단을 하며, 이러한 적합성 판단은 맵 매칭 결과에 가중치가 반영된 점수와 역추적 맵 매칭 결과에 가중치가 반영된 점수중 높은 점수를 비교하여 상대적으로 높은 점수를 갖는 결과를 데이터 저장부에 최종 맵 매칭 결과 좌표로 저장한다.

여기서, 일반적인 맵 매칭은 무빙라인의 시작적부터 순차적으로 각각의 좌표를 항법 데이터의 링크에 매칭을 하는 알고리즘에 해당되며, 역추적 맵 매칭은 무빙라인의 끝점부터 시작하여 역순차적으로 각각의 좌표를 항법데이터의 링크에 매칭시키는 알고리즘에 해당된다.

이와 같이 역추적 맵 매칭을 사용하는 것은 맵 매칭의 경우 시작점 또는 분기점과 같의 지점에서 궤적의 진행방향 각도의 모호성으로 인하여 오류가 발행되며, 이러한 오류를 방지하기 위하여 역추적 맵 매칭을 하여 맵 매칭 결과와 비교함으로써 오류를 보정한다.

이러한 역추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법은 이후 미매칭 링크, 회전불가 링크 리스트에 이전 링크와 현재 링크가 존재하는 경우, 링크A→링크B→링크A의 패턴이 존재하는 경우, 궤적의 진행방항이 링크의 일방통행에 반대되는 것과 같은 변경지점을 변경지점 검출부(미도시)에서 검출하고, 검출된 변경지점을 데이터 저장부에 저장하여 항법 데이터를 업데이트 한다.

도 3은 본 발명에 따른 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법의 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 도로 변경 지점 검출 방법은 차량의 이동에 따른 GPS 궤적 데이터와, 상기 GPS 궤적데이터의 수신주기 보다 긴 시간 동안의 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터에 의한 궤적을 생성하며, 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터는 기존에 3초 간격의 맵 매칭 궤적 데이터를 사용하는 것을 예시하였으나, 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터는 예시한 1초 간격 GPS 궤적 데이터와 같이 수신 주기를 짧게하는 것이 더욱 바람직하다.

이후 GPS 궤적 데이터와 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터에 의하여 차량의 무빙 라인을 생성하며, 무빙 라인은 GPS 궤적 데이터가 위치 오차에 의하여 정확하지 않을 가능성이 상존함으로서 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터에 의하여 위치 오차를 보정하며, GPS 궤적 데이터에 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터의 궤적을 가중치를 부여하여 반영함으로써 무빙 라인이 생성된다.

여기서, 무빙 라인은 차량이 1회 주행한 궤적을 연결한 라인을 의미하며, 가공되지 않은 GPS 궤적 데이터와 차량에 설치된 디바이스에서 맵 매칭 가공된 궤적 정보인 디바이스 맵 매칭 데이터를 정렬하여 비교함으로써 생성된다.

이와 같이 생성된 무빙 라인은 항법 데이터에 의하여 연결 링크가 존재하는지 유무를 판단하고, 연결 링크 유무에 따라 맵 매칭을 수행하여 맵 매칭의 결과를 저장한다.

연결 링크 유무 판단의 결과 연결 링크가 존재하는 경우에는 연결링크를 판단하고, 연결 링크가 존재하지 않는 경우에는 근처 링크를 확인한 후 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터, 거리, 각도 및 고도 정보를 이용하여 적합성을 판단한 후 맵 매칭을 수행한다.

이러한 연결 링크 판단은 GPS 궤적 데이터의 포인트와 가장 인접한 링크를 선정하고 연결 링크 정보가 존재할 때 연결 링크와 GPS 궤적 데이터의 각도 차이를 GPS 진행 각도와 비교하고 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터의 전후 좌표를 비교하여 판단한다.

여기서, 연결링크 판단은 링크와 GPS 궤적 데이터의 각도차이를 GPS 진행 각도와 비교한 후 차량의 이동 거리를 이용하여 판단한다.

만약, 연결 링크가 존재하지 않는 경우에는 GPS 궤적 데이터에서 포인트의 이상치를 판단하고, R-트리를 통해 연결 링크 리스트를 구성하여 근처 링크를 선정하고, GPS 궤적 포인트와 가장 최인접한 링크를 설정하고 연결 링크가 존재하는 경우와 같이 링크와 GPS 각도 차이를 GPS 진행 각도와 비교하고 디바이스 맵 매칭 데이터의 전후 좌표를 비교하여 연결 링크를 판단하도록 한다.

연결 링크 판단과정에는 연결 링크가 존재하는 경우 또는 연결 링크가 존재하지 않는 경우 GPS 궤적 데이터의 이상치 판단을 선행하여 진행한 후 연결 링크 또는 근처 링크를 확인함으로써 GPS 궤적 데이터의 오류에 의하여 연결 링크 또는 근처 링크의 판단 및 확인의 오류를 감소시킨다.

이후 저장된 맵 매칭 결과와 역추적 맵 매칭 결과를 비교하여 적합성을 판단한 후 최종 맵 매칭 결과를 저장한다.

도 4는 본 발명의 역 추적 맵 매칭 적합성 판단을 도시한 예시도이다. 도 4에 도시한 바와 같이 기존의 맵 매칭은 무빙 라인의 시작점으로부터 시작하여 순차적으로 각각의 좌표를 항법 데이터의 링크에 매칭(노란색 화살표로 표현함)하는 것이며, 역추적 맵 매칭은 무빙 라인의 끝점으로부터 시작하여 역순차적으로 각각의 좌표를 항법 데이터의 링크에 매칭(노란색 화살표로 표현함)하며, 저장된 맵 매칭 결과와 역추적 맵 매칭 결과를 비교하여 적합성을 판단하는 과정은 맵 매칭 결과에 가중치가 반영된 점수와 역추적 맵 매칭 결과에 가중치가 반영된 점수중 높은 점수를 비교하여 상대적으로 높은 점수를 갖는 결과를 최종 맵 매칭 결과 좌표로 저장한다.

이러한 맵 매칭과 역추적 맵 매칭 결과에는 궤적 포인트별로 맵 매칭 점수와 링크 정보를 포함하며, 맵 매칭과 역추적 맵 매칭 결과의 링크 정보가 다를 경우 맵 매칭 점수를 비교하요 높은 링크를 맵 매칭 링크로 보정하게 된다.

여기서, 맵 매칭과 역 맵 매칭의 가장 큰 차이는 일반적인 도로인 경우 가중치가 반영된 점수가 차이가 없으나, 분기점을 기준으로 맵 매칭의 경우에는 가중치가 반영된 점수가 80, 60, 50, 50의 수준, 역 맵 매칭의 경우 80, 80, 80, 90의 수준으로 현저한 차이를 나타내는 것을 예시하고 있으며, 이러한 예시와 같이 분기점과 같은 맵 매칭의 정확도가 다소 낮은 지점에 대하여 역 추적 맵 매칭을 도입하는 경우 차량의 주행에 따른 궤적을 더욱 정확하게 산출할 수 있도록 한다.

여기서, 가중치가 반영된 점수의 기준은 궤적 포인트와 매칭된 링크의 각도 및 거리를 기준으로 산정하며, 각도는 궤적 포인트의 진행방향 각도와 매칭된 링크의 진행방향 각도를 비교하여 각도가 유사할수록 놓은 점수를 부여하며, 거리는 궤적 포인트와 매칭된 링크의 수직 거리를 계산하여 거리가 적을수록 높은 점수를 부여한다.

이러한 맵 매칭 결과에 의하여 도로의 변경지점을 검출하여 항법 데이터를 업데이트함으로써 항법 데이터의 최신성을 확보하는 것이 가능하다.

여기서, 변경 지점은 신규선형 지점, 회전규제 지점, 유턴 지점 및 일방통행 지점중 어느 하나이며, 신규선형 지점은 맵 매칭 결과 미매칭 링크로 판단되는 경우, 회전규제 지점은 회전불가 링크 리스트에 이전링크와 현재링크가 존재하는 경우, 유턴 지점은 링크A→링크B→링크A의 패턴과 같이 링크A가 중복되어 검출되는 경우, 일방통생 지점은 궤적이 진행방향이 링크의 일방통행에 반대되는 경우에 각각의 변경지점으로 판단하여 저장한 후 항법 데이터를 업데이트한다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (7)

1. 맵 매칭 방법에 있어서,
   차량의 이동에 따른 GPS 궤적 데이터와, 상기 GPS 궤적데이터의 수신주기 보다 긴 시간 동안의 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터에 의한 궤적을 생성하는 궤적생성 단계;
   상기 궤적 데이터에 의하여 차량의 무빙 라인을 생성하는 무빙 라인 생성 단계;
   상기 무빙 라인과 항법 데이터에 의하여 연결 링크가 존재하는지 유무를 판단하는 연결 링크 유무 판단 단계;
   상기 연결 링크 유무에 따라 맵 매칭을 수행하여 맵 매칭의 결과를 저장하는 맵 매칭 결과 저장 단계;
   저장된 상기 맵 매칭 결과와 역추적 맵 매칭 결과를 비교하여 적합성을 판단한 후 최종 맵 매칭 결과를 저장하는 단계;
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결 링크 유무 판단 결과 상기 연결 링크가 존재하는 경우에는 연결링크를 판단하고, 상기 연결 링크가 존재하지 않는 경우에는 근처 링크를 확인한 후 상기 맵 매칭 궤적 데이터, 거리, 각도 및 고도 정보를 이용하여 적합성을 판단한 후 맵 매칭을 수행하는 것을 특징으로 하는 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 연결링크 판단은 상기 GPS 궤적 데이터의 포인트와 가장 인접한 링크를 선정하고 연결링크 정보가 존재할 때, 상기 링크와 GPS 궤적 데이터의 각도 차이를 GPS 진행 각도와 비교하고 상기 디바이스 맵 매칭 궤적 데이터의 전후 좌표를 비교하여 판단하는 것을 특징으로 하는 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 연결 링크가 존재하는 경우 또는 상기 연결 링크가 존재하지 않는 경우 상기 GPS 궤적 데이터의 이상치 판단을 선행하여 진행한 후 상기 연결 링크 또는 근처 링크를 확인하는 것을 특징으로 하는 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법.
   
5. 제2항에 있어서,
   상기 연결링크 판단은 링크와 상기 GPS 궤적 데이터의 각도차이를 GPS 진행 각도와 비교하고 상기 차량의 이동 거리를 이용하여 판단하는 것을 특징으로 하는 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 역추적 맵 매칭은 상기 무빙 라인의 끝점으로부터 시작하여 역순차적으로 각각의 좌표를 항법 데이터의 링크에 매칭하는 것을 특징으로 하는 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법.
   
7. 제1항에 있어서,
   저장된 상기 맵 매칭 결과와 역추적 맵 매칭 결과를 비교하여 적합성을 판단하는 것은 상기 맵 매칭 결과에 가중치가 반영된 점수와 상기 역추적 맵 매칭 결과에 가중치가 반영된 점수를 비교하여 상대적으로 높은 점수를 갖는 결과를 최종 맵 매칭 결과 좌표로 저장하는 것을 특징으로 하는 역 추적 맵 매칭을 이용한 맵 매칭 방법.

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