KR20200038036A - 선수 값 결정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

선수 값(heading value) 결정 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선수 값 결정 장치는, 복수의 GPS 모듈 각각으로부터 획득된 GPS 위치 데이터에 기초하여 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 GPS 기반 선수 값을 생성하는 GPS 기반 선수 값 생성부, 지자기 센서로부터 획득된 지자기 데이터에 기초하여 지자기 기반 선수 값을 생성하는 지자기 기반 선수 값 생성부, 상기 GPS 기반 선수 값 중 유효한 GPS 기반 선수 값 및 상기 지자기 기반 선수 값에 기초하여 제1 융합 선수 값을 생성하는 제1 융합 선수 값 생성부, 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)를 이용하여, 가속도 센서로부터 획득된 가속도 데이터, 상기 획득된 GPS 위치 데이터 및 상기 GPS 기반 선수 값으로부터 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 제2 융합 선수 값을 생성하되, 상기 GPS 기반 선수 값 중 유효하지 않은 GPS 기반 선수 값을 상기 제1 융합 선수 값으로 대체하여 상기 제2 융합 선수 값을 생성하는 제2 융합 선수 값 생성부 및 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 제2 융합 선수 값에 기초하여 최종 선수 값을 생성하는 최종 선수 값 생성부를 포함한다.

Description

선수 값 결정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING HEADING VALUE}
본 발명의 실시예들은 선박과 같은 이동체의 선수 값을 결정하기 위한 기술 관련된다.
GPS(Global Positioning System) 데이터를 이용하여 선박과 같은 이동체의 선수 값을 결정하기 위한 다양한 연구들이 수행되고 있다. 정확한 선수 값 결정을 위해서는 위치 측정의 정밀성이 높은 고가의 GPS 장비가 요구되며, 고가의 GPS 장비를 이용하더라도 측정된 GPS 데이터가 유효하지 않은 경우 실시간으로 선수 값을 결정하기 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0414439호 (2004.01.13. 공고)
본 발명의 실시예들은 선박과 같은 이동체의 선수 값을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선수 값 결정 장치는, 복수의 GPS 모듈 각각으로부터 획득된 GPS 위치 데이터에 기초하여 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 GPS 기반 선수 값(heading value)을 생성하는 GPS 기반 선수 값 생성부, 지자기 센서로부터 획득된 지자기 데이터에 기초하여 지자기 기반 선수 값을 생성하는 지자기 기반 선수 값 생성부, 상기 GPS 기반 선수 값 중 유효한 GPS 기반 선수 값 및 상기 지자기 기반 선수 값에 기초하여 제1 융합 선수 값을 생성하는 제1 융합 선수 값 생성부, 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)를 이용하여, 가속도 센서로부터 획득된 가속도 데이터, 상기 획득된 GPS 위치 데이터 및 상기 GPS 기반 선수 값으로부터 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 제2 융합 선수 값을 생성하되, 상기 GPS 기반 선수 값 중 유효하지 않은 GPS 기반 선수 값을 상기 제1 융합 선수 값으로 대체하여 상기 제2 융합 선수 값을 생성하는 제2 융합 선수 값 생성부 및 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 제2 융합 선수 값에 기초하여 최종 선수 값을 생성하는 최종 선수 값 생성부를 포함한다.
상기 제1 융합 선수 값 생성부는, 상기 획득된 GPS 위치 데이터에 대한 품질 정보에 기초하여 상기 GPS 기반 선수 값 각각에 대한 유효성 및 가중치를 결정하고, 상기 유효한 GPS 기반 선수 값, 상기 지자기 기반 선수 값 및 상기 가중치에 기초하여 상기 제1 융합 선수 값을 생성할 수 있다.
상기 품질 정보는, 수평 위치 오차(HDOP, Horizontal Dilution Of Precision) 및 포지션 픽스(Position FIX) 값을 포함할 수 있다.
상기 제1 융합 선수 값 생성부는, 아래의 수학식 1에 기초하여 상기 제1 융합 선수 값을 생성할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
(이때,
Figure pat00002
는 상기 제1 융합 선수 값, n은 상기 복수의 GPS 모듈의 개수,
Figure pat00003
는 상기 복수의 GPS 모듈 중 i번째 GPS 모듈에 대한 GPS 기반 선수 값,
Figure pat00004
는
Figure pat00005
에 대한 가중치,
Figure pat00006
는 상기 지자기 기반 선수 값,
Figure pat00007
이상적인 GPS 기반 선수 값에 대한 가중치)
상기 최종 선수 값 생성부는, 상기 가중치 및 상기 제2 융합 선수 값에 기초하여 상기 최종 선수 값을 생성할 수 있다.
상기 최종 선수 값 생성부는, 아래의 수학식 2에 기초하여 상기 최종 선수 값을 생성할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00008
(이때,
Figure pat00009
는 상기 최종 융합 선수 값, n은 상기 복수의 GPS 모듈의 개수,
Figure pat00010
는 상기 복수의 GPS 모듈 중 i번째 GPS 모듈에 대한 제2 융합 선수 값,
Figure pat00011
는 상기 i번째 GPS 모듈에 대한 GPS 기반 선수 값의 가중치)
본 발명의 일 실시예에 따른 선수 값 결정 방법은, 복수의 GPS 모듈 각각으로부터 획득된 GPS 위치 데이터에 기초하여 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 GPS 기반 선수 값(heading value)을 생성하는 단계, 지자기 센서로부터 획득된 지자기 데이터에 기초하여 지자기 기반 선수 값을 생성하는 단계, 상기 GPS 기반 선수 값 중 유효한 GPS 기반 선수 값 및 상기 지자기 기반 선수 값에 기초하여 제1 융합 선수 값을 생성하는 단계, 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)를 이용하여, 가속도 센서로부터 획득된 가속도 데이터, 상기 획득된 GPS 위치 데이터 및 상기 GPS 기반 선수 값으로부터 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 제2 융합 선수 값을 생성하되, 상기 GPS 기반 선수 값 중 유효하지 않은 GPS 기반 선수 값을 상기 제1 융합 선수 값으로 대체하여 상기 제2 융합 선수 값을 생성하는 단계 및 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 제2 융합 선수 값에 기초하여 최종 선수 값을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 제1 융합 선수 값을 생성하는 단계는, 상기 획득된 GPS 위치 데이터에 대한 품질 정보에 기초하여 상기 GPS 기반 선수 값 각각에 대한 유효성 및 가중치를 결정하는 단계 및 상기 유효한 GPS 기반 선수 값, 상기 지자기 기반 선수 값 및 상기 가중치에 기초하여 상기 제1 융합 선수 값을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 품질 정보는, 수평 위치 오차(HDOP, Horizontal Dilution Of Precision) 및 포지션 픽스(Position FIX) 값을 포함할 수 있다.
상기 제1 융합 선수 값을 생성하는 단계는, 아래의 수학식 1에 기초하여 상기 제1 융합 선수 값을 생성할 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00012
(이때,
Figure pat00013
는 상기 제1 융합 선수 값, n은 상기 복수의 GPS 모듈의 개수,
Figure pat00014
는 상기 복수의 GPS 모듈 중 i번째 GPS 모듈에 대한 GPS 기반 선수 값,
Figure pat00015
는
Figure pat00016
에 대한 가중치,
Figure pat00017
는 상기 지자기 기반 선수 값,
Figure pat00018
이상적인 GPS 기반 선수 값에 대한 가중치)
상기 최종 선수 값을 생성하는 단계는, 상기 가중치 및 상기 제2 융합 선수 값에 기초하여 상기 최종 선수 값을 생성할 수 있다.
상기 최종 선수 값을 생성하는 단계는, 아래의 수학식 2에 기초하여 상기 최종 선수 값을 생성할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00019
(이때,
Figure pat00020
는 상기 최종 융합 선수 값, n은 상기 복수의 GPS 모듈의 개수,
Figure pat00021
는 상기 복수의 GPS 모듈 중 i번째 GPS 모듈에 대한 제2 융합 선수 값,
Figure pat00022
는 상기 i번째 GPS 모듈에 대한 GPS 기반 선수 값의 가중치)
본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 GPS 모듈에 의해 획득된 GPS 데이터, 지자기 센서에 의해 획득된 지자기 데이터 및 가속도 센서에 의해 획득된 가속도 데이터를 융합하여 선수 각을 결정함으로써, 획득된 GPS 데이터 중 일부가 유효하지 않은 경우라도 정확한 선수 각을 결정이 가능하며, 이에 따라, 저가의 GPS 모듈을 이용하더라도 선수 각 결정의 정밀성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예들에 따른 선수 값(heading value) 결정 시스템의 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선수 값 결정 장치의 구성도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선수 값 결정 방법의 순서도
도 4는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예들에 따른 선수 값(heading value) 결정 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선수 값 결정 시스템(100)은 예를 들어, 선박과 같은 이동체의 선수 값(heading value)를 결정하기 위한 것으로, 선수 값 결정 장치(110), 복수의 GPS(Global Positioning System) 모듈(130-1, 130-2, 130-3), 지자기 센서(150), 가속도 센서(170)를 포함한다.
선수 값 결정 장치(110)는 복수의 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3) 각각으로부터 획득된 GPS 데이터, 지자기 센서(150)에 의해 측정된 지자기 데이터 및 가속도 센서(150)에 의해 측정된 가속도 데이터에 기초하여 이동체의 선수 값을 결정할 수 있다. 선수 값 결정 장치(100)에 의해 수행되는 선수 값 결정에 대한 구체적인 설명은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
복수의 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3) 각각은 GPS 위성에서 보내는 신호를 수신하여 현재 위치를 계산하기 위한 것으로, 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)에 의해 제공되는 GPS 데이터는 위도 및 경도를 포함하는 위치 데이터 및 수평 위치 오차(HDOP, Horizontal Dilution Of Position), 포지션 픽스(Position FIX) 값 등과 같이 GPS 데이터에 대한 오차 내지는 품질(quality)을 나타내는 품질 정보를 포함할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 예에서는 선수 값 결정 시스템(100)이 3개의 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)을 포함하는 것으로 예시하고 있으나, GPS 모듈의 개수는 실시예에 따라 변경 가능하다.
한편, 지자기 센서(150)는 지자기 측정을 위한 것으로 예를 들어, 나침반(Electric Compass)일 수 있다. 또한, 가속도 센서(170)는 예를 들어, 3축 가속도 측정을 위한 것으로, 예를 들어, IMU(Inertial Measurement Unit) 센서일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선수 값 결정 장치(110)의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선수 값 결정 장치(110)는 GPS 기반 선수 값 생성부(111), 지자기 기반 선수 값 생성부(113), 제1 융합 선수 값 생성부(115), 제2 융합 선수 값 생성부(117) 및 최종 선수 값 생성부(119)를 포함한다.
GPS 기반 선수 값 생성부(111)는 복수의 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3) 각각으로부터 획득된 GPS 위치 데이터에 기초하여 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)에 대한 GPS 기반 선수 값을 생성한다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, GPS 기반 선수 값은 아래의 수학식 1과 같이 전방 방위각(Forward Azimuth)를 통해 산출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00023
수학식 1에서,
Figure pat00024
은 GPS 기반 선수 값을 나타내며, arg1 및 arg2는 각각 아래의 수학식 2 및 3을 통해 산출될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00025
[수학식 3]
Figure pat00026
수학식 2 및 3에서, lat1 및 long1은 이전 측정 지점의 위도 및 경도, lat2 및 long2은 후속 측정 지점의 위도 및 경도, Δlong는 이전 측정 지점과 후속 측정 지점 사이의 경도차를 나타낸다.
지자기 기반 선수 값 생성부(113)는 지자기 센서(150)로부터 획득된 지자기 데이터에 기초하여 지자기 기반 선수 값을 생성한다. 이때, 지자기 데이터를 이용한 선수 값 계산은 공지된 다양한 방식을 이용하여 결정될 수 있으므로, 이에 대한 부연 설명은 생략한다.
제1 융합 선수 값 생성부(115)는 복수의 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3) 각각에 대한 GPS 기반 선수 값 중 유효한 GPS 기반 선수 값 및 지자기 기반 선수 값에 기초하여 제1 융합 선수 값을 생성한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 융합 선수 값 생성부(115)는 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)로부터 획득된 GPS 위치 데이터에 대한 품질 정보에 기초하여, GPS 기반 선수 값 각각에 대한 유효성 및 가중치를 결정할 수 있다.
이때, 품질 정보는 HDOP 및 포지션 픽스 값을 포함할 수 있다. 또한, 포지션 픽스 값은 예를 들어, 0 내지 8 중 하나의 값을 가질 수 있으며, 0인 경우, GPS 위치 데이터를 신뢰할 수 없음을 나타낸다.
구체적으로, 제1 융합 선수 값 생성부(115)는 HDOP 및 포지션 픽스 값의 범위에 따라 아래와 같이 각 GPS 기반 선수 값에 대한 가중치(w)를 결정할 수 있다.
(1) w=3 (IDEAL), if 2≤Position FIX≤5 and 1≤HDOP≤2
(2) w=2 (EXCELLENT), if Position FIX=1 and 1≤HDOP≤2
(3) w=2 (EXCELLENT), if 2≤Position FIX≤5 and 3≤HDOP≤5
(4) w=1 (GOOD), if Position FIX=1 and 3≤HDOP≤5
(5) w=1 (GOOD), if 2≤Position FIX≤5 and 6≤HDOP≤10
한편, GPS 기반 선수 값 생성부(111)는 특정 GPS 모듈로부터 획득된 GPS 위치 데이터의 HDOP 및 포지션 픽스 값이 상술한 (1) 내지 (5)의 조건을 만족하지 않는 경우, 해당 GPS 위치 데이터로부터 산출된 GPS 기반 선수 값을 유효하지 않은 것으로 판단하고, 가중치 값을 0으로 결정할 수 있다.
한편, 상술한 (1) 내지 (5)에 예시된 가중치는 예시적인 것이므로, 실시예에 따라 변경될 수 있다.
각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)에 대한 GPS 기반 선수 값에 대한 유효성 및 가중치가 결정된 경우, 제1 융합 선수 값 생성부(115)는 유효한 GPS 기반 선수 값, 유효한 GPS 기반 선수 값 각각에 대한 가중치 및 지자기 기반 선수 값에 기초하여 제1 융합 선수 값을 생성할 수 있다.
예를 들어, 제1 융합 선수 값 생성부(115)는 아래의 수학식 4를 이용하여 제1 융합 선수 값을 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00027
이때,
Figure pat00028
는 제1 융합 선수 값, n은 GPS 모듈의 개수,
Figure pat00029
는 i번째 GPS 모듈에 대한 GPS 기반 선수 값,
Figure pat00030
는
Figure pat00031
에 대한 가중치,
Figure pat00032
는 지자기 기반 선수 값을 나타내며, 이하, 동일한 의미로 해석된다.
한편,
Figure pat00033
은 이상적인 GPS 기반 선수 값에 대한 가중치를 나타내며, 상술한 (1) 내지 (5)에 따라 가중치가 결정된 경우,
Figure pat00034
는 3이 된다.
제2 융합 선수 값 산출부(117)는 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)를 이용하여, 가속도 센서(170)로부터 획득된 가속도 데이터, 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)로부터 획득된 GPS 위치 데이터 및 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)에 대한 GPS 기반 선수 값으로부터 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)에 대한 제2 융합 선수 값을 생성한다. 이때, 제2 융합 선수 값 산출부(117)는 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)에 대한 GPS 기반 선수 값 중 유효하지 않은 GPS 기반 선수 값을 제1 융합 선수 값으로 대체하여 상기 제2 융합 선수 값을 생성한다.
예를 들어, 제2 융합 선수 값 산출부(117)는 복수의 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3) 중 GPS 모듈 1(130-1)로부터 획득된 위도 및 경도, GPS 모듈 1(130-1)에 대한 GPS 기반 선수 값 및 가속도 데이터를 확장 칼만 필터로 입력하여 GPS 모듈 1(130-1)에 대한 제2 융합 선수 값을 생성할 수 있다. 이때, 만약, GPS 모듈 1(130-1)에 대한 GPS 기반 선수 값이 유효하지 않은 경우, 제2 융합 선수 값 산출부(117)는 GPS 모듈 1(130-1)에 대한 GPS 기반 선수 값 대신 제1 융합 선수 값을 확장 칼만 필터의 입력으로 이용하여 GPS 모듈 1(130-1)에 대한 제2 융합 선수 값을 생성할 수 있다.
최종 선수 값 생성부(119)는 복수의 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3) 각각에 대한 제2 융합 선수 값에 기초하여 최종 선수 값을 생성한다.
구체적으로, 최종 선수 값 생성부(119)는 복수의 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3) 각각에 대한 제2 융합 선수 값 및 제1 융합 선수 값 생성부(115)에 의해 결정된 GPS 기반 선수 값 각각에 대한 가중치를 이용하여 최종 선수 값을 생성할 수 있다.
예를 들어, 최종 선수 값 생성부(119)는 최종 선수 값은 아래의 수학식 5를 이용하여, 최종 선수 값을 산출할 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00035
이때,
Figure pat00036
는 최종 선수 값,
Figure pat00037
는 i번째 GPS 모듈에 대한 제2 융합 선수 값을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선수 값 결정 방법의 순서도이다.
도 3에 도시된 방법은 예를 들어, 도 2에 도시된 선수 값 결정 장치(110)에 의해 수행될 수 있다.
도 3을 참조하면, 우선, 선수 값 결정 장치(110)는 복수의 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3) 각각으로부터 획득된 GPS 위치 데이터에 기초하여, 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)에 대한 GPS 기반 선수 값을 생성한다(310).
이때, GPS 기반 선수 값은 예를 들어, 상술한 수학식 1 내지 3을 이용하여 산출될 수 있다.
이후, 선수 값 결정 장치(110)는 지자기 센서(150)로부터 획득된 지자기 데이터에 기초하여 지자기 기반 선수 값을 생성한다(320).
이후, 선수 값 결정 장치(110)는 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)에 대한 GPS 기반 선수 값 중 유효한 GPS 기반 선수 값 및 지자기 기반 선수 값에 기초하여 제1 융합 선수 값을 생성한다(330).
이때, 선수 값 결정 장치(110)는 GPS 위치 데이터에 대한 품질 정보에 기초하여 GPS 기반 선수 값 각각에 대한 유효성 및 가중치를 결정할 수 있다.
또한, 선수 값 결정 장치(110)는 유효한 GPS 기반 선수 값, 지자기 기반 선수 값 및 상기 가중치에 기초하여 제1 융합 선수 값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1 융합 선수 값은 예를 들어, 상술한 수학식 4를 이용하여 산출될 수 있다.
이후, 선수 값 결정 장치(110)는 확장 칼만 필터를 이용하여, 가속도 센서(170)로부터 획득된 가속도 데이터, 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)로부터 획득된 GPS 위치 데이터 및 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)에 대한 GPS 기반 선수 값으로부터 각 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3)에 대한 제2 융합 선수 값을 생성하되, 유효하지 않은 GPS 기반 선수 값을 제1 융합 선수 값으로 대체하여 제2 융합 선수 값을 생성한다(340).
이후, 선수 값 결정 장치(110)는 복수의 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3) 각각에 대한 제2 융합 선수 값에 기초하여 최종 선수 값을 생성한다(350).
이때, 선수 값 결정 장치(110)는 복수의 GPS 모듈(130-1, 130-2, 130-3) 각각에 대한 제2 융합 선수 값 및 GPS 기반 선수 값 각각에 대한 가중치를 이용하여 최종 선수 값을 생성할 수 있다. 예를 들어, 최종 선수 값은 예를 들어, 상술한 수학식 5를 이용하여 산출될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 순서도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.
도 4는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 선수 값 결정 장치(110)에 포함되는 하나 이상의 컴포넌트일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 컴퓨팅 환경
12: 컴퓨팅 장치
14: 프로세서
16: 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
18: 통신 버스
20: 프로그램
22: 입출력 인터페이스
24: 입출력 장치
26: 네트워크 통신 인터페이스
100: 선수 값 결정 시스템
110: 선수 값 결정 장치
111: GPS 기반 선수 값 생성부
113: 지자기 기반 선수 값 생성부
115: 제1 융합 선수 값 생성부
117: 제2 융합 선수 값 생성부
119: 최종 선수 값 생성부
130-1, 130-2, 130-3: GPS 모듈
150: 지자기 센서
170: 가속도 센서

Claims (12)

  1. 복수의 GPS 모듈 각각으로부터 획득된 GPS 위치 데이터에 기초하여 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 GPS 기반 선수 값(heading value)을 생성하는 GPS 기반 선수 값 생성부;
    지자기 센서로부터 획득된 지자기 데이터에 기초하여 지자기 기반 선수 값을 생성하는 지자기 기반 선수 값 생성부;
    상기 GPS 기반 선수 값 중 유효한 GPS 기반 선수 값 및 상기 지자기 기반 선수 값에 기초하여 제1 융합 선수 값을 생성하는 제1 융합 선수 값 생성부;
    확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)를 이용하여, 가속도 센서로부터 획득된 가속도 데이터, 상기 획득된 GPS 위치 데이터 및 상기 GPS 기반 선수 값으로부터 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 제2 융합 선수 값을 생성하되, 상기 GPS 기반 선수 값 중 유효하지 않은 GPS 기반 선수 값을 상기 제1 융합 선수 값으로 대체하여 상기 제2 융합 선수 값을 생성하는 제2 융합 선수 값 생성부; 및
    상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 제2 융합 선수 값에 기초하여 최종 선수 값을 생성하는 최종 선수 값 생성부를 포함하는 선수 값 결정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 융합 선수 값 생성부는, 상기 획득된 GPS 위치 데이터에 대한 품질 정보에 기초하여 상기 GPS 기반 선수 값 각각에 대한 유효성 및 가중치를 결정하고, 상기 유효한 GPS 기반 선수 값, 상기 지자기 기반 선수 값 및 상기 가중치에 기초하여 상기 제1 융합 선수 값을 생성하는 선수 값 결정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 품질 정보는, 수평 위치 오차(HDOP, Horizontal Dilution Of Precision) 및 포지션 픽스(Position FIX) 값을 포함하는 선수 값 결정 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 융합 선수 값 생성부는, 아래의 수학식 1에 기초하여 상기 제1 융합 선수 값을 생성하는 선수 값 결정 장치.
    [수학식 1]
    Figure pat00038

    (이때,
    Figure pat00039
    는 상기 제1 융합 선수 값, n은 상기 복수의 GPS 모듈의 개수,
    Figure pat00040
    는 상기 복수의 GPS 모듈 중 i번째 GPS 모듈에 대한 GPS 기반 선수 값,
    Figure pat00041
    는
    Figure pat00042
    에 대한 가중치,
    Figure pat00043
    는 상기 지자기 기반 선수 값,
    Figure pat00044
    이상적인 GPS 기반 선수 값에 대한 가중치)
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 최종 선수 값 생성부는, 상기 가중치 및 상기 제2 융합 선수 값에 기초하여 상기 최종 선수 값을 생성하는 선수 값 결정 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 최종 선수 값 생성부는, 아래의 수학식 2에 기초하여 상기 최종 선수 값을 생성하는 선수 값 결정 장치.
    [수학식 2]
    Figure pat00045

    (이때,
    Figure pat00046
    는 상기 최종 융합 선수 값, n은 상기 복수의 GPS 모듈의 개수,
    Figure pat00047
    는 상기 복수의 GPS 모듈 중 i번째 GPS 모듈에 대한 제2 융합 선수 값,
    Figure pat00048
    는 상기 i번째 GPS 모듈에 대한 GPS 기반 선수 값의 가중치)
  7. 복수의 GPS 모듈 각각으로부터 획득된 GPS 위치 데이터에 기초하여 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 GPS 기반 선수 값(heading value)을 생성하는 단계;
    지자기 센서로부터 획득된 지자기 데이터에 기초하여 지자기 기반 선수 값을 생성하는 단계;
    상기 GPS 기반 선수 값 중 유효한 GPS 기반 선수 값 및 상기 지자기 기반 선수 값에 기초하여 제1 융합 선수 값을 생성하는 단계;
    확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)를 이용하여, 가속도 센서로부터 획득된 가속도 데이터, 상기 획득된 GPS 위치 데이터 및 상기 GPS 기반 선수 값으로부터 상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 제2 융합 선수 값을 생성하되, 상기 GPS 기반 선수 값 중 유효하지 않은 GPS 기반 선수 값을 상기 제1 융합 선수 값으로 대체하여 상기 제2 융합 선수 값을 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 GPS 모듈 각각에 대한 제2 융합 선수 값에 기초하여 최종 선수 값을 생성하는 단계를 포함하는 선수 값 결정 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 융합 선수 값을 생성하는 단계는, 상기 획득된 GPS 위치 데이터에 대한 품질 정보에 기초하여 상기 GPS 기반 선수 값 각각에 대한 유효성 및 가중치를 결정하는 단계; 및
    상기 유효한 GPS 기반 선수 값, 상기 지자기 기반 선수 값 및 상기 가중치에 기초하여 상기 제1 융합 선수 값을 생성하는 단계를 포함하는 선수 값 결정 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 품질 정보는, 수평 위치 오차(HDOP, Horizontal Dilution Of Precision) 및 포지션 픽스(Position FIX) 값을 포함하는 선수 값 결정 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 융합 선수 값을 생성하는 단계는, 아래의 수학식 1에 기초하여 상기 제1 융합 선수 값을 생성하는 선수 값 결정 방법.
    [수학식 1]
    Figure pat00049

    (이때,
    Figure pat00050
    는 상기 제1 융합 선수 값, n은 상기 복수의 GPS 모듈의 개수,
    Figure pat00051
    는 상기 복수의 GPS 모듈 중 i번째 GPS 모듈에 대한 GPS 기반 선수 값,
    Figure pat00052
    는
    Figure pat00053
    에 대한 가중치,
    Figure pat00054
    는 상기 지자기 기반 선수 값,
    Figure pat00055
    이상적인 GPS 기반 선수 값에 대한 가중치)
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 최종 선수 값을 생성하는 단계는, 상기 가중치 및 상기 제2 융합 선수 값에 기초하여 상기 최종 선수 값을 생성하는 선수 값 결정 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 최종 선수 값을 생성하는 단계는, 아래의 수학식 2에 기초하여 상기 최종 선수 값을 생성하는 선수 값 결정 방법.
    [수학식 2]
    Figure pat00056

    (이때,
    Figure pat00057
    는 상기 최종 융합 선수 값, n은 상기 복수의 GPS 모듈의 개수,
    Figure pat00058
    는 상기 복수의 GPS 모듈 중 i번째 GPS 모듈에 대한 제2 융합 선수 값,
    Figure pat00059
    는 상기 i번째 GPS 모듈에 대한 GPS 기반 선수 값의 가중치)
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