KR20220059573A - 고정밀 전자지도의 갱신 시스템 및 방법 - Google Patents

고정밀 전자지도의 갱신 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 기술은 고정밀 전자지도의 갱신 시스템 및 방법이 개시된다. 본 구체적인 구현 예에 따르면, 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 지도 데이터 상의 동일 객체에 대한 신뢰도를 토대로 고정밀 전자지도를 갱신함에 따라 고정밀 전자지도에 대한 신뢰도 및 정확도를 향상시킬 수 있고, 실시간으로 고정밀 전자지도를 갱신할 수 있다.

Description

고정밀 전자지도의 갱신 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR UPDATING HIGH DEFINITION MAP}
본 발명은 고정밀 전자지도의 갱신 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량에 장착된 프로브 장치의 다수 조사로 수집된 지도데이터 상의 동일 객체에 대한 신뢰도를 토대로 고정밀 전자지도를 갱신할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
자율주행에 대한 연구가 심화되고 있으며 서비스의 상용화가 점차 현실화되면서 자율주행을 위한 고정밀 전자지도에 대한 필요성도 높아지고 있다.
자율주행을 위해서는 차량이 다양한 도로 정보를 수집해야 하는데, 현실적으로 차량의 센서 만을 통해서 방대한 정보를 실시간 수집하여 분석하는 것은 쉽지 않으며 악천후와 같은 기상 조건이나 센서 블라인드 스팟 등이 존 재하기 때문에 차량의 자율 주행이 현실화되려면 실제 자율 주행에 필요한 각종 객체 정보를 제공해 줄 수 있는 고정 밀 전자지도가 필수적이다.
이러한 고정밀 전자지도에는 도로와 주변 지형 등의 객체정보를 높은 정확도로 구축한 3차원 지도로서, 실제 도로와 25Cm 이내의 오차를 가지는 정밀한 지도를 의미한다.
통상 일반적인 전자지도의 객체정보(길안내를 위해 필요한 노드 정보들과 링크 정보들)와 더불어 도로의 폭, 도로의 곡률, 도로의 경사도, 차선 정보(점선, 실선, 정지선 등), 면형 정보(횡단보도, 과속방지턱, 갓길 등), 노면 마크 정보, 표지판 정보, 시설물 정보(신호등, 연석, 맨 홀 등) 등을 포함한다.
이러한 고정밀 전자지도를 생성하기 위해서는 모바일 매핑 시스템(MMS)과 항공사진 촬영 정보 및 다양한 관련 자료들이 이용된다.
MMS는 조사용 프로브 차량에 장착되어 차량의 운행과 함께 도로 주변에 있는 지형 지물의 위치 측정과 시각정보를 취득할 수 있도록 것으로 대단히 고가의 장비에 해당한다.
이러한 지도 상에 정밀한 공간정보가 필요할수록 점군의 해상도가 높아야 하므로 MMS의 가격이 증가하는 주요 원인이 되며 그로 인하여 고정밀 전자지도 서비스 제공자가 MMS를 탑재한 차량을 다수 운용하기가 쉽지 않다.
따라서, 현재의 기술 수준으로도 자본과 장비 및 인력을 투입하여 원하는 지역의 고정밀 전자지도 데이터베이스를 구축할 수 있으나, 수시로 변경되는 도로 및 인접 구조물의 변화에 대응하기 위하여 주기적이거나 수시로 고 정밀 전자지도에 변화 내용을 갱신하여야 하고, 이러한 지속적인 서비스를 제공함에 있어, 투자 대비 효과가 낮은 문제가 있으며, 이에 고가의 MMS 탑재 프로브 차량을 다수 보유하여 지속적으로 운영하기 어려운 실정이다.
한국등록특허 제10-2103834호(공고일: 2020. 04. 17., 발명의 명칭: 고정밀 전자지도 갱신을 위한 객체 변화 탐지 시스템 및 방법)
본 발명의 목적은, 차량의 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 다수의 지도 데이터 상의 동일 객체에 대한 신뢰도를 토대로 고정밀 전자지도를 업데이트함에 따라 고정밀 전자지도에 대한 신뢰도 및 정확도를 향상시킬 수 있는 고정밀 전자지도의 갱신 시스템 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 이루기 위한 하나의 양태에 따르면, 본 발명의 고정밀 전자지도의 갱신 시스템은,
차량에 설치된 프로브 장치; 및
상기 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 다수의 지도 데이터 상의 동일 객체의 신뢰도를 토대로 획득된 객체를 기 저장된 고정밀 전자지도에 업데이트하는 지도 업데이트서버를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.
바람직하게 상기 지도 업데이트서버는,
차량에 설치된 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 다수의 지도 데이터 상의 동일 객체를 획득하는 객체 수집부;
상기 객체 수집부의 동일 객체의 공분산에 대한 확률 분포도에 의거 획득된 객체의 신뢰도를 추정하는 공분산 연산부; 및
상기 공분산 연산부의 객체의 신뢰도를 토대로 획득된 객체가 갱신된 지도 데이터로 기 저장된 고정밀 전자지도를 업데이트하는 객체 업데이트부를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 공분한 연산부는,
상기 객체 공분산에 대한 확률 분포에 대해 마할라노비스(mahalanobis) 거리 또는 유클리안 거리를 토대로 획득된 객체에 대한 신뢰도를 추정하도록 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 양태에 의거, 본 발명의 고정밀 전자지도의 갱신 방법은,
차량 내에 설치된 프로브 장치에 의거 다수의 지도 데이터를 수집하는 단계; 및
수집된 다수의 지도 데이터 상의 동일 객체의 신뢰도를 토대로 획득된 객체를 기 저장된 고정밀 전자지도에 업데이트하는 지도 업데이트 단계를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.
바람직하게 상기 지도 업데이트 단계는,
차량에 설치된 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 다수의 지도 데이터 상의 동일 객체를 획득하는 단계;
상기 객체 수집부의 동일 객체의 공분산에 대한 확률 분포도에 의거 획득된 객체의 신뢰도를 추정하는 단계; 및
상기 공분산 연산부의 객체의 신뢰도를 토대로 획득된 객체가 갱신된 지도 데이터로 기 저장된 고정밀 전자지도를 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 객체의 신뢰도를 추정하는 단계는,
상기 객체 공분산에 대한 확률 분포에 대해 마할라노비스(mahalanobis) 거리 또는 유클리안 거리를 토대로 획득된 객체에 대한 신뢰도를 추정하도록 구비될 수 있다.
본 발명에 따르면, 차량의 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 지도 데이터 상의 동일 객체에 대한 신뢰도를 토대로 기 저장된 고정밀 전자지도를 갱신함에 따라 실시간으로 고정밀 전자지도를 갱신할 수 있고, 이에 고정밀 전자지도에 대한 신뢰도 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일 실시예가 적용되는 고정밀 전자지도 시스템을 보인 도이다.
도 2는 일 실시예의 시스템의 화면 예시도이다.
도 3은 일 실시예의 고정밀전자지도의 위치 갱신 시스템을 보인 구성도이다.
도 4는 다른 실시예의 고정밀전자지도의 위치 갱신 과정을 보인 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
일 실시예는, 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 지도 데이터 상의 동일 객체에 대한 신뢰도를 토대로 고정밀 전자지도를 갱신함에 따라 실시간으로 고정밀 전자지도를 갱신할 수 있고, 이에 고정밀 전자지도에 대한 신뢰도 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 일 실시 예의 고정밀 전자지도의 갱신 시스템 및 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예가 적용되는 고정밀 전자지도 시스템을 보인 도면이고, 도 2는 일 실시예의 프로브 장치(100)의 화면 예시도이며, 도 3은 도 1에 도시된 지도 업데이트서버(200)의 세부 구성이다.
도 1을 참조하면 차량(100)에 탑재되어 자율주행을 위하여 이미 마련된 고정밀 전자지도에 포함된 객체의 변화를 탐지하는 지도 갱신용 프로브 장치(110)와, 프로브 장치(110)의 객체정보를 수집하여 고정밀 전자지도의 객체 위치 등을 갱신하는 지도 업데이트 서버(200)를 포함한다.
일 실시예는 기 작성된 고정밀 전자지도에서 수시로 변경된 객체의 갱신을 수행하기 위한 시스템으로 프로브 장치(110)는 통상 고정밀 전자지도를 생성하기 위해 고가의 LiDAR를 이용하는 MMS(모바일 매핑 시스템)와 달리 비교적 저렴한 스테레오 카메라를 이용하여 객체를 검출하는 방식을 이용한다.
이에 지도 업데이트서버(200)는 차량(100) 마다 설치된 프로브 장치(110)로부터 수집된 지도데이터(Discrete Landmark)의 객체정보를 전달받아 고정밀 전자지도 상의 객체를 업데이트하는 구성을 갖춘다.
일 례로, 지도 업데이트서버(200)는 프로브 장치(110)가 설치된 다수의 차량이 도로를 직접 주행하여 수집된 지도데이터의 동일 객체와 기 작성된 고정밀 전자지도 상의 동일 객체 위치를 비교하여 비교 결과와 프로브 장치(110)로부터 획득된 동일 객체에 대한 신뢰도를 토대로 고정밀 전자지도를 갱신할 수 있다.
다른 례로 지도 업데이트서버(200)는 하나의 차량이 도로를 반복 주행하여 수집된 지도데이터의 동일 객체와 기 작성된 고정밀 전자지도 상의 동일 객체 위치를 비교하여 비교 결과와 프로브 장치(110)로부터 획득된 동일 객체에 대한 신뢰도를 토대로 고정밀 전자지도를 갱신할 수 있다.
여기서, 객체라 함은 길안내를 위한 정보(길안내를 위해 필요한 노드 정보들과 링크 정보들)와 더불어 차선 정보(점선, 실선, 정지선 등), 면형 정보(횡단보도, 과속방지턱, 갓길 등), 노면 마크 정보, 표지판 정보, 시설물 정보(신호등, 연석, 맨홀 등) 등을 포함할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 업데이트하고자 하는 객체는 도로에 인접한 각종 표지판이나 신호등과 같은 교통 시설물들을 확인하게 된다.
이에 지도 업데이트서버(200)는 기 저장된 고정밀 전자지도가 존재하는 상황에서 프로브 장치(110)로부터 수집된 객체의 변화를 탐지하여 신규 객체의 유무 또는/및 기존 객체의 변경(이동, 제거 등)에 대해 고정밀 전자지도를 갱신할 수 있다.
이에 지도 업데이트서버(200)는 객체 수집부(210), 공분산 연산부(220), 및 객체 업데이트부(230) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
객체 수집부(210)는 프로브 장치(110)가 설치된 차량(100)가 다수회 도로 주행을 통해 획득된 동일 구간에 대한 다수의 지도데이터(Discrete Landmark)를 획득하고, 획득된 지도데이터는 공분산 연산부(220)로 전달된다.
그리고 공분산 연산부(220)는 획득된 지도데이터 내의 적어도 하나의 객체 중 하나의 객체의 공분산에 대한 확률 분포도에서 객체의 공분산이 평균 공분산으로 정해진 중심값으로부터 이격 거리인 마할라노비스(mahalanobis) 거리 D를 도출하고 도출된 마할라노비스(mahalanobis) 거리 D에 의거 획득된 객체에 대한 신뢰도를 추정할 수 있다. 여기서 하나의 객체에 대한 확률 분포도는 다수 회 획득된 지도데이터 내의 동일 객체에 대한 공분산을 나타낸 분포도이다.
즉, 마할라노비스(mahalanobis) 거리 D는 다음 식 1에 의거 도출될 수 있다.
[식 1]
D2(x, m) = (x-m)T C-1(x-m)
여기서, x는 객체 벡터이고, m은 평균 벡터이며, C-1 는 역분산 행렬이고, T는 변환행렬이다. 그리고 도출된 마할라노비스(mahalanobis) 거리 D가 클수록 획득된 객체에 대한 신뢰도가 낮은 것으로 추정된다. 일 례로 각 객체에 대한 신뢰도는 마할라노비스(mahalanobis) 거리 D 또는 유클리안 거리를 토대로 도출될 수 있으며 이에 한정하지 아니한다. 여기서, 획득된 객체에 대한 신뢰도를 추정하기 위해 마할라노비스(mahalanobis) 거리 D를 도출하는 일련의 과정은 독립변수 및 종속변수에 대한 공분산의 확률분포에 의거 마할라노비스(mahalanobis) 거리 D를 도출하는 일반적인 과정과 동일 또는 유사하다.
따라서, 공분산 연산부(220)는 각 객체에 대한 공분산 확률 분포도에서 마할라노비스 거리 D를 도출하고 도출된 마할라노비스 거리 D 및 정해진 기준 거리를 토대로 획득된 객체에 대한 신뢰도를 추정한다. 추정된 신뢰도는 객체 업데이트부(230)로 전달된다.
객체 업데이트부(230)는 마할라노비스 거리 D와 기준 거리를 토대로 추정된 객체의 신뢰도에 의거 획득된 객체를 수집된 지도데이터 상에 갱신한 다음 기 저장된 고정밀 전자지도를 갱신된 지도 데이터로 업데이트한다.
이에 일 실시예는 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 지도 데이터 상의 동일 객체에 대한 신뢰도를 토대로 고정밀 전자지도를 갱신함에 따라 실시간으로 고정밀 전자지도를 갱신할 수 있고, 이에 고정밀 전자지도에 대한 신뢰도 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 지도 업데이트서버(200)에서 실행되는 지도 업데이트 과정을 보인 전체 흐름도로서, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정밀 전자지도의 객체 위치 갱신 과정을 설명한다.
우선 단계(301)에서, 일 실시예에 따른 객체 수집부(210)은 프로브 장치(110)가 설치된 차량(100)의 다수회 도로 주행에 의거 적어도 하나의 객체를 포함하는 지도데이터(Discrete Landmark)를 획득하는 기능을 수행한다.
그리고, 단계(303)에서, 일 실시예의 공분산 연산부(220)는 지도데이터 내의 동일 객체에 대한 공분산의 확률 분포도에서 객체가 중심값(평균값)으로부터 이격된 거리인 마할라노비스(mahalanobis) 거리 D를 도출하고 도출된 마할라노비스(mahalanobis) 거리 D에 의거 획득된 객체에 대한 신뢰도를 추정한다.
단계(305)에서 일 실시예의 객체 업데이트부(230)는 추정된 객체의 신뢰도에 의거 획득된 지도데이터 상에 동일 객체를 갱신한 후 갱신된 지도데이터를 고정밀 전자지도 상에 업데이트한다.
이에 일 실시예는 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 지도 데이터 상의 동일 객체에 대한 신뢰도를 토대로 고정밀 전자지도를 갱신함에 따라 실시간으로 고정밀 전자지도를 갱신할 수 있고, 이에 고정밀 전자지도에 대한 신뢰도 및 정확도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.

Claims (7)

  1. 차량에 설치된 프로브 장치; 및
    상기 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 다수의 지도 데이터 상의 동일 객체의 신뢰도를 토대로 획득된 객체를 기 저장된 고정밀 전자지도에 업데이트하는 지도 업데이트서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 전자지도의 갱신 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지도 업데이트서버는,
    차량에 설치된 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 다수의 지도 데이터 상의 동일 객체를 획득하는 객체 수집부;
    상기 객체 수집부의 동일 객체의 공분산에 대한 확률 분포도에 의거 획득된 객체의 신뢰도를 추정하는 공분산 연산부; 및
    상기 공분산 연산부의 객체의 신뢰도를 토대로 획득된 객체가 갱신된 지도 데이터로 기 저장된 고정밀 전자지도를 업데이트하는 객체 업데이트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 전자지도의 갱신 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공분한 연산부는,
    상기 객체 공분산에 대한 확률 분포에 대해 마할라노비스(mahalanobis) 거리 또는 유클리안 거리를 토대로 획득된 객체에 대한 신뢰도를 추정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고정밀 전자지도의 갱신 시스템.
  4. 차량 내에 설치된 프로브 장치에 의거 다수의 지도 데이터를 수집하는 단계; 및
    수집된 다수의 지도 데이터 상의 동일 객체의 신뢰도를 토대로 획득된 객체를 기 저장된 고정밀 전자지도에 업데이트하는 지도 업데이트 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 전자지도의 갱신 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 지도 업데이트 단계는,
    차량에 설치된 프로브 장치에 의거 다수 조사하여 획득된 다수의 지도 데이터 상의 동일 객체를 획득하는 단계;
    상기 객체 수집부의 동일 객체의 공분산에 대한 확률 분포도에 의거 획득된 객체의 신뢰도를 추정하는 단계; 및
    상기 공분산 연산부의 객체의 신뢰도를 토대로 획득된 객체가 갱신된 지도 데이터로 기 저장된 고정밀 전자지도를 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 전자지도의 갱신 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 객체의 신뢰도를 추정하는 단계는,
    상기 객체 공분산에 대한 확률 분포에 대해 마할라노비스(mahalanobis) 거리 또는 유클리안 거리를 토대로 획득된 객체에 대한 신뢰도를 추정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 고정밀 전자지도의 갱신 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 고정밀 전자지도의 갱신 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터에서 판단 가능한 기록매체.
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