KR20230079197A

KR20230079197A - 경로를 결정하기 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20230079197A
Application number: KR1020237014978A
Authority: KR
Inventors: 로라 쿠이날레
Original assignee: 낫소스 파이낸스 에스에이
Priority date: 2020-10-01
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-06-05
Also published as: EP4237797A1; CN116507883A; WO2022090830A1; US20230366686A1; IT202000023227A1; JP2023546801A

Abstract

차량의 진동을 제한할 적어도 하나의 경로를 식별하기 위한 방법이 설명되며, 상기 방법은 데이터베이스에 저장된 지도에 출발 지점 및 도착 지점을 제공하는 단계; 상기 출발 지점과 상기 도착 지점 사이의 복수의 가능한 경로를 식별하는 단계; 적어도 하나의 경로와 연관된 적어도 하나의 비용 함수를 결정하는 단계로서, 상기 비용 함수는 상기 경로의 커브의 수, 커브 사이의 거리 및 커브의 곡률 반경 중 적어도 하나에 의존하는 단계; 앞서 결정된 비용 함수에 따라 그래픽 배열로 사용자 디스플레이에 경로를 표시하는 단계를 포함한다.

Description

경로를 결정하기 위한 방법 및 장치

본 발명은 차량, 예를 들어 자율주행 차량의 승객이 겪는 키네토시스(kinetosis) 관련 문제를 최소화할 수 있는 대체 경로를 결정하고 추천하도록 구성된 방법 및 장치에 관한 것이다.

차량, 특히 오토바이, 자동차 및 트럭과 같이 바퀴가 장착된 차량이 알려져 있으며, 이는 출발 지점과 도착 지점 사이에 뻗어 있는 경로를 결정 및/또는 추천 및/또는 표시하도록 구성된 전자 장치를 포함한다. 이러한 장치는 예컨대 사전 설치된 차량의 일부이거나 별도로 판매될 수 있으며 일반적으로 위성 내비게이터 또는 GPS 내비게이터라고 한다. 이러한 전자 장치의 기능은 최신 스마트폰이나 휴대폰에서도 제공된다.

이 기술분야에 현재 알려진 GPS 내비게이터는 출발 지점 및/또는 도착 지점을 설정할 수 있는 가능성을 제공하며, 경로를 따라 중간 정차 지점에 진입할 수 있는 추가 가능성을 제공한다. 출발 지점에서 도착 지점으로 이어지는 가능한 경로를 계산한 후 GPS 내비게이터를 통해 사용자는 사용 가능한 경로 중에서 선호하는 경로, 가장 짧은 경로, 가장 빠른 경로 등을 선택할 수 있다.

GPS 내비게이터는 또한 가능한 경로를 계산할 때 유료 도로, 페리 등과 같은 특정 조건이 회피되어야 하는지 여부를 결정할 수 있다.

주어진 출발 지점과 주어진 도착 지점 사이에는 서로 다른 차량이 따를 수 있고 사용자의 선호도와 차량 유형에 따라 권장되는 여러 경로 또는 방법이 존재하는 것으로 알려져 있다.

또한 일정 비율의 사람들이 일반적으로 멀미로 알려진 키네토시스에 민감하며 그러한 사람들은 그러한 경로가 더 긴 주행 시간을 요할 수 있다는 사실과 상관없이, 주행 중 멀미를 느낄 위험을 최소화하는 경로를 따라 주행해야 한다는 사실도 알려져 있다.

따라서 키네토시스에 민감한 사람들이 이동 중에 불편함을 최소화할 최적의 경로를 선택하는 데 도움을 줄 수 있는 위성 내비게이터 또는 일반적으로 GPS 내비게이션 시스템을 포함하는 차량을 제공할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 최적화된 방식으로 전술한 요구를 충족시키는 것이다.

제1 양상에 따르면, 본 발명은 차량의 진동을 제한할 적어도 하나의 경로를 식별하는 방법을 제공한다.

특히, 상기 방법은

데이터베이스에 저장된 지도에 출발 지점과 도착 지점을 제공하는 단계;

상기 출발 지점과 상기 도착 지점 사이의 복수의 가능한 경로를 식별하는 단계;

적어도 하나의 경로와 관련된 적어도 하나의 비용 함수를 결정하는 단계로서, 상기 비용 함수는 상기 경로의 커브의 수, 커브 사이의 거리 및 곡률 반경중 적어도 하나에 의존하는 단계;

앞서 결정된 비용 함수에 의존하는 그래픽 배열로 사용자 디스플레이에 경로를 디스플레이하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 비용 함수는 상기 경로의 커브의 곡률 반경의 평균의 역수 또는 상기 경로의 연속적인 커브 사이의 평균 거리의 역수에 정비례한다.

바람직하게는, 상기 방법은 최단 주행 시간을 갖는 경로와 관련하여, 주행 시간에 대한 표시를 각각의 경로와 연관시키는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 미리 정의된 시간 임계값을 초과하여 주행 시간을 연장시키는 경로를 필터링하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은 복수의 경로를 식별하는 단계를 더 포함하며, 각각의 경로는 곡률 반경이 임계 반경보다 큰 커브를 포함한다.

바람직하게는, 상기 비용 함수는 상기 경로의 커브의 수와 상기 경로의 연속적인 커브 사이의 평균 거리의 역수 또는 상기 경로의 커브의 곡률 반경의 평균의 역수의 곱에 의존한다.

바람직하게는, 상기 비용 함수는 상기 경로의 커브를 원호로 근사화함으로써 계산된다.

바람직하게는, 상기 곡률 반경은 상기 원호의 현 및 호 높이의 길이를 사용하여 계산된다.

바람직하게는, 연속적인 커브 사이의 상기 평균 거리는 상기 경로에서 연속적인 커브에 근사한 원호의 중간점 사이 거리의 평균으로서 계산된다.

바람직하게는, 상기 디스플레이하는 단계는 각각의 경로와 연관된 비용 함수에 의존하는 각각의 컬러 지도를 각각의 경로와 연관시키는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은

상기 적어도 하나의 경로의 부분 구간과 연관된 복수의 부분 비용 함수를 결정하는 단계;

부분 비용 함수에 의존하는 컬러 지도를 사용하여 개별 구간을 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.

제2 양상에 따르면, 본 발명은 GPS 네비게이터를 제공한다. 상기 GPS 네비게이터는 차량의 진동을 제한할 적어도 하나의 경로를 식별하는 데 적합하다.

바람직하게는, 상기 GPS 네비게이터는 디스플레이 및 프로세서를 포함하며,

상기 프로세서는 상기 디스플레이에 출발 지점과 도착 지점 사이의 복수의 가능한 경로를 표시하도록 구성되고, 상기 프로세서는 적어도 하나의 경로와 관련된 적어도 하나의 비용 함수를 결정하도록 추가로 구성되며, 각각의 비용 함수는 상기 경로의 커브의 수, 커브 사이의 거리 및 커브의 곡률 반경 중 적어도 하나에 의존하고,

상기 프로세서는 앞서 결정된 비용 함수에 의존하는 그래픽 배열로 상기 디스플레이에 경로를 표시하도록 더 구성된다.

바람직하게는, 상기 GPS 내비게이터는 상기 경로와 관련된 비용 함수에 의존하는 컬러 지도를 사용함으로써 상기 디스플레이에 경로를 디스플레이하도록 추가로 구성된다.

바람직하게는, 상기 GPS 네비게이터는 상기 적어도 하나의 경로의 부분 구간과 관련된 복수의 부분 비용 함수를 결정하도록 추가로 구성된다. 훨씬 더 바람직하게는, 상기 GPS 네비게이터는 부분 비용 함수에 의존하는 컬러 지도를 사용하여 개별 구간을 디스플레이하도록 추가로 구성된다.

바람직하게는, 상기 GPS 네비게이터는 상기 네비게이터가 경로 구간의 접근을 감지할 때마다 경고 메시지를 발행하도록 구성된다. 훨씬 더 바람직하게는, 상기 경로 구간은 동일한 경로의 다른 구간의 부분 비용 함수의 값과 비교하여 부분 비용 함수의 높은 값과 연관된다.

추가 양상에 따르면, 본 발명은 또한 본 발명의 실시예에 따른 GPS 네비게이터 및 원격 서버를 포함하는 GPS 시스템을 제공한다.

바람직하게는, 원격 서버는 프로세서 및 데이터베이스를 포함한다. 상기 서버의 상기 프로세서는 상기 데이터베이스로부터 상기 비용 함수를 추출하고 무선 연결을 통해 상기 GPS 네비게이터의 상기 프로세서로 전송하도록 구성되며, 상기 GPS 네비게이터는 가속도계를 포함하고, 상기 네비게이터의 상기 프로세서는 상기 가속도계에 의해 측정된 값을 상기 서버의 프로세서로 전송하도록 구성되며, 상기 서버의 상기 프로세서는 상기 GPS 네비게이터의 상기 프로세서로부터 수신된 값을 집계하고 상기 값에 기초하여 비용 함수를 보정하도록 구성된다.

추가 양상에 따르면, 본 발명은 본 발명의 실시예에 따른 내비게이터를 포함하는 차량을 제공한다.

바람직하게는, 상기 차량은 자율주행 차량이다.

이러한 목적 및 기타 목적은 첨부된 청구범위에서 청구된 경로를 식별하기 위한 GPS 네비게이터 및 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 더 나은 이해를 위해, 첨부된 도면을 참조하여 비제한적 예로서 그의 일부 바람직한 실시예가 아래에서 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 GPS 네비게이터를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 접촉원으로 커브를 근사화하기 위한 기본 파라미터를 나타낸 것이다.
도 3은 곡률 반경을 계산하기 위한 파라미터를 도시적으로 나타낸 것이다.
도 4는 커브 사이의 거리를 계산하기 위한 파라미터를 도시적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 비용 함수의 계산의 예를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 계산 방법을 예시한 것이다.

일반적으로, 본 발명은 차량을 타고 주행할 때 차량에 영향을 미치는 진동을 제한/감소시킬 적어도 하나의 경로를 식별하기에 적합한 방법을 제공한다.

특히, 본 발명은 출발 지점과 도착 지점이 주어졌을 때, 상기 출발 지점을 상기 도착 지점에 연결하는 다른 경로와 비교하여, 차량이 더 적은 및/또는 더 작은 진동을 받게 될 경로를 식별하는 것을 가능하게 한다.

출원인은 진동을 줄임으로써 차량의 탑승자의 키네토시스의 위험을 낮출 수 있음을 관찰한다.

예를 들어, 도 1은 종래 기술에 따라 바람직하게는 그래픽 인터페이스를 통해 출발 지점(P)과 도착 지점(D)에 관한 정보를 수신하도록 구성된 위성 네비게이터 또는 GPS 네비게이터(10)를 개략적으로 도시한다. 내비게이터(10)는 또한 계산되고 추천된 경로에 대한 하나 이상의 선택 선호도를 수신하고 저장하도록 구성된다. 본 발명에 따르면, 예를 들어 내비게이터는 차량에 탑승한 승객이 키네토시스에 의해 영향을 받는 사람을 포함하는 것을 표시하고 내비게이터(10)의 물리적 메모리(20)에 저장하도록 구성되거나, 보다 일반적으로 GPS 내비게이터(10)는 키네토시스로 인해 차량의 탑승자에게 불편함을 유발할 가능성이 가장 적은 경로에 우선권을 부여하는 경로 선택에 관한 표시를 입력으로서 수신하도록 구성된다. 이러한 느낌은 일반적으로 선택된 경로에서 발생하는 진동과 움직임의 직접적인 결과이다. 사실, 키네토시스를 겪고 있는 사람은 움직일 때, 예를 들어 차량(자동차, 오토바이, 버스 등)으로 주행할 때 신체의 리드미컬하거나 불규칙적인 움직임으로 인해 신경 장애에 걸리기 쉬운 것으로 알려져 있다. 이러한 움직임은 리드미컬하고 불규칙적일 때, 예를 들어 차량이 급커브가 많은 경로를 따라 주행할 때 불편함을 유발한다. 자동차에서 멀미는 주로 교외나 산길을 주행할 때 발생한다. 게다가 자율주행 차량에서는 사용자가 책을 읽거나 영화를 보는 데 주의가 산만해질 수 있기 때문에 불편함이 더 자주 발생할 수 있는 것으로 보인다.

본 발명에 따르면, GPS 내비게이터(10)는 차량, 예를 들어 자율주행 차량 내부에 설치되며; GPS 내비게이터(10)는 디지털 지도 및 관련 정보를 표시하기 위한 LCD 디스플레이(50)를 포함한다. 일반적으로, 상기 디스플레이는 사용자가 그래픽 인터페이스를 통해 시스템과 상호 작용할 수 있도록 하는 터치 스크린 기능을 가지며, 이를 통해 출발 지점 및/또는 도착 지점을 입력할 수 있다. 많은 경우에, GPS 내비게이터(10)는 도면에 도시되지 않은 라우드스피커를 포함하며, 이를 통해 이용 가능한 경로에 대한 음성 표시 및/또는 경보 메시지가 제공된다.

본 발명에 적용될 수 있는 여러 유형의 GPS 네비게이터가 존재하며, 가장 일반적인 것은 데이터베이스 또는 메모리 및 프로세서를 포함하는 네비게이터이다. 데이터베이스 또는 메모리는 다양한 크기의 디지털 지리적 지도를 저장하는 기능을 수행하는 한편, 프로세서는 일반적으로 GPS 내비게이터의 데이터베이스 및 관리 소프트웨어와 상호 작용하도록 구성된다. 이러한 내비게이터(독립형 내비게이터(stand-alone navigator)라고도 함)는 GPS 내비게이터의 모든 주요 기능이 로컬에서 실행되기 때문에 출발 지점과 도착 지점 사이의 경로를 결정하기 위해 무선 연결이 필요하지 않다.

대부분 스마트폰 및 모바일 디바이스를 위해 의도되지만 그럼에도 불구하고 본 발명에 적용될 수 있는 다른 유형의 GPS 네비게이터는 이전에 설명한 것과 마찬가지로 메모리 및 프로세서를 포함한다. 디지털 지도는 적어도 하나의 데이터베이스, 메모리 및 추가 프로세서를 포함하는 원격 서버(10')에 전체적으로 저장되며; 일반적으로 서버(10')의 프로세서는 두 지점 사이의 경로를 계산하고 지도 및/또는 명령을 모바일 디바이스의 프로세서에 제공하는 기능을 수행한다. 스마트폰과 모바일 디바이스가 GPS 내비게이터로 작동하려면 무선 연결이 필요하다. 이러한 스마트폰 또는 모바일 디바이스 중 일부는 지도를 로컬에서 다운로드할 수 있으며 무선 연결이 없는 경우에도 위에서 설명한 제1 유형의 내비게이터(즉, 독립형 내비게이터)처럼 작동할 수 있다.

본 발명의 GPS 네비게이터(10)는 (독립형 GPS 네비게이터의 경우와 같이) 로컬, 즉 로컬 메모리(60)에 저장되거나 원격, 즉 (모바일 디바이스 및 스마트폰의 경우와 같이) 서버(10')의 메모리에 저장될 수 있는 데이터베이스(20)에 대한 접근을 갖는다. 상기 데이터베이스(20)는 디지털 지도 제작 지도의 정보를 저장한다. 전술한 바와 같이, GPS 네비게이터(10)는 네비게이터의 프로그램의 실행을 위한 소프트웨어를 저장하는 로컬 메모리(60)를 갖는다. 데이터베이스(20)에 포함된 정보는 바람직하게는 로컬 메모리(60)에 저장되거나 다운로드될 수 있다. GPS 내비게이터(10)는 또한 (로컬이든 원격이든) 디지털 지도에 포함된 정보를 처리하고 GPS 네비게이터(10)의 관리 소프트웨어 프로그램을 실행하도록 구성된 디지털 프로세서 또는 CPU(Central Processing Unit)(40)를 갖추고 있다. GPS 네비게이터(10)는 또한 자이로스코프, 자력계 및/또는 3축 가속도계와 같은 센서(70)를 장착하여 네비게이터가 움직이고 있을 때 가속도, 감속도 및 방향을 측정한다. CPU(40)는 디스플레이(50), 메모리(60) 및 센서(70)와 통신한다. 프로세서 CPU(40)를 통해, GPS 내비게이터(10)는 무선 연결을 통해 원격 서버(10')의 추가 CPU(30)와 통신할 수 있으며, 따라서 경로 또는 디지털 지도에 대한 정보를 획득하며; 바람직하게는 네비게이터의 유형(독립형 네비게이터 또는 모바일 디바이스)에 따라 CPU(30)의 기능이 CPU(40)에 의해 수행될 수 있다.

서버(10')의 CPU(30) 또는 GPS 네비게이터(10)의 CPU(40)는 출발 주소(P)와 도착 주소(D)를 수신하여 처리할 수 있으며; 이들은 또한 상기 지점(P, D) 사이에서 다수(n)의 경로(Ti)(i = 1, 2...n)를 결정할 수 있다. 지점(P, D)은 모두 GPS 네비게이터(10)에서 당업계에 알려진 GPS 좌표와 연관되거나 연관될 수 있다. 상기 경로(Ti)는 주행의 시간, 길이, 경로 유형, 커브(bend)의 수 등의 측면에서 다른 특성을 갖는다.

본 발명에서 데이터베이스(20) 또는 로컬 메모리(60)에 저장된 디지털 지도는 복수의 경로(Ti) 또는 단일 경로(Ti)의 복수의 구간과 연관되며, 복수의 비용 함수(Ci)는 다음과 같이 결정된다. 본 발명의 GPS 네비게이터(10)와 통신하는 CPU(30)(또는 CPU(40))는 각 개별 경로(Ti)에 존재하는 커브(턴, 급커브(hairpin bend) 등)를 식별하도록 구성된다. 일반적으로 경로의 각 커브는 예를 들어 일반적으로 곡률 반경이라고 하는 특정 반경을 갖는 원호의 일부에 근사화될 수 있다. 더 구체적으로, 커브의 곡률 반경은 일반적으로 "접촉원(osculating circle)"이라고 하는 해당 원의 반경으로 정의되며, 이는 커브의 일부를 국부적으로 그리고 여러 지점에서 가장 근사화한다(도 2는 3개의 접촉원을 도시함). CPU(30)(또는 CPU(40))는 원호(즉, 접촉원의 호)와 유사한 복수의 구간을 식별하도록 구성되며, 원호와 유사한 구간의 식별은 n개의 경로(Ti)에 대해 실행된다. 예를 들어, CPU(30)(또는 CPU(40))는 경로의 위도 및 경도 좌표 사이의 관계를 분석함으로써 원호를 식별하도록 구성된다. CPU(30)(또는 CPU(40))가 경로(Ti)를 따라 (가능하게는 UTM 좌표로 변환된)위도 및 경도 좌표가 원호에 근사화될 수 있는 수학적 관계를 갖는 것을 감지하면 CPU(30)는 경로의 그 부분을 커브로 식별할 것이다. 물론, 모든 커브의 식별이 모든 n개의 경로(Ti)에 대해 수행된다. 긴 곡률 반경을 갖는 커브는 키네토시스에 최소한의 영향을 미칠 가능성이 높기 때문에, CPU(30)(또는 CPU(40))는 식별된 커브를 필터링하도록 구성되는 것이 바람직하며; 예를 들어, 커브에 대해 식별된 곡률 반경이 임계값을 초과하는 경우 해당 커브가 고려되지 않도록 곡률 반경에 대한 임계값이 설정될 수 있다. 보다 상세하게는, CPU(30)(또는 CPU(40))는 곡률 반경이 주어진 임계값 미만인 커브만 고려하도록 구성된다.

n개의 경로(Ti)의 커브가 식별되면, CPU(30)(또는 CPU(40))는 먼저 각 경로(Ti)에 대한 비용 함수(Ci)를 계산하기 위해 계산 분석을 실행한 다음 계산된 비용 함수(Ci)를 각각의 경로(Ti)와 연관시킨다. 따라서 n개의 비용 함수가 계산된다.

본 발명에 따른 비용 함수(Ci)는 Zi "커브 유형", Ei "커브의 수", Ni "커브 밀도", Oi "커브 간 거리"의 4개의 파라미터 중 적어도 하나 또는 이들의 조합에 종속되는데, 계산의 방법이 아래에 자세히 설명되어 있다.

제1 실시예에서, 비용 함수(Ci)는 경로(Ti)를 따른 각 개별 커브의 유형의 함수인 파라미터(Zi)에 종속된다. 각 커브의 유형은 다시 상기 커브의 곡률 및 상기 커브를 근사화한 원호에 종속된다. CPU(30)(또는 CPU(40))는 곡률 반경(

)을 계산하는데, 여기서

는 i번째 경로(Ti)의 m번째 반경을 나타내고 m = 1, 2...Ei이며 Ei는 물론 i = 1, 2...n인 i번째 경로(Ti)의 커브의 수이다. i번째 경로(Ti)의 m번째 커브의 곡률 반경은 다음과 같이 계산된다.

여기서

는 i번째 경로(Ti)의 m번째 커브의 현의 길이이고

는 동일한 경로(Ti)의 m번째 커브의 호 높이의 길이이다. 커브의 현(

)은 커브를 근사화한 원호의 가장 바깥쪽 두 지점을 연결하는 부분이고, 호 높이(

)는 호의 중간점과 해당 현의 중간점 사이의 거리이다(도 3). 커브를 근사화한 원호는 주행의 방향에 따라 다르기 때문에 현과 호 높이도 커브를 따른 주행의 방향에 따라 달라진다. 실제로 커브의 내부 부분은 커브의 외부 부분보다 더 짧은 곡률 반경을 가지므로 커브를 통과하는 차량의 주행의 방향은 계산된 곡률 반경에 영향을 미친다.

파라미터 "커브 유형"(Zi)은 경로(Ti)에 대해 계산된 곡률 반경의 산술 평균(

i)의 역수에 비례하며, 상기 파라미터(Zi)는 또한 상기 반경의 분산(var_ri)에 종속된다. 평균(

i)이 작으면 경로(Ti)가 급한 커브를 특징으로 함을 의미하는 반면 분산(var_ri)은 경로(Ti)를 따른 평균(

i)에 대한 곡률 반경(ri)의 변화를 나타낸다.

따라서, 제1 실시예에서 비용 함수는 곡률 반경의 평균(

i)의 역수에 비례한다. 즉, 곡률 반경의 평균의 값이 감소하면 비용 함수가 커진다. 네비게이터는 비용 함수가 가장 낮은 경로(즉 곡률 반경의 평균이 가장 높은 경로)를 사용자에게 추천해야 하며 동일한 곡률 반경의 평균에 대해 가장 낮은 변화를 갖는 경로를 제안해야 한다.

본 발명의 제2 실시예에서, 함수(Ci)는 추가로 또는 대안으로서 경로(Ti)를 따른 커브의 수(Ei)에 종속된다. 따라서, 제2 실시예에서 비용 함수는 i번째 경로(Ti)에서 커브의 수(Ei)로 계산된다. 즉, 비용 함수는 i번째 경로(Ti)에서 커브의 수(Ei)가 증가함에 따라 커진다. 분명히 네비게이터는 비용 함수가 가장 낮은 경로, 즉 커브가 가장 적은 경로를 사용자에게 추천해야 한다.

본 발명의 제3 실시예에서, 비용 함수(Ci)는 추가로 또는 대안으로서 경로(Ti)에서 커브의 밀도(Ni)에 종속된다. 밀도(Ni)는 커브의 수(Ei)를 경로(Ti)의 첫 번째 커브(

)와 마지막 커브(

사이의 총 길이로 나눈 것으로 계산된다. 바람직하게는, 출발 지점(P)에서 첫 번째 커브(

)까지 그리고 마지막 커브(

)에서 도착 지점(D)까지의 경로 구간은 첫 번째 커브와 마지막 커브 사이의 총 길이를 계산할 때 고려되지 않는다. 즉, 경로(Ti)에서 커브의 밀도(Ni)가 증가함에 따라 비용 함수가 증가한다. 따라서, 제3 실시예에서 네비게이터는 커브 밀도가 가장 낮은 경로, 즉 미터 또는 킬로미터당 커브가 가장 적은 경로를 사용자에게 명확하게 추천해야 한다.

제4 실시예에서, 비용 함수는 추가로 또는 대안으로서 연속적인 커브의 근접에 종속되고, 이는 파라미터(Oi)에 의해 표현되는 커브 사이의 거리에 종속된다. 파라미터(Oi)는 아래에 설명될 바와 같이 커브 간 거리의 평균의 역수로 계산된다. 커브가 서로 가까이서 이어지면 사람이 아플 것임이 분명하며; 즉, 근접한 연속 커브가 있는 경로에 대해 비용 함수가 증가한다. 따라서 각 경로(Ti)에 대해 원호의 중간점과 바로 뒤따르는 원호의 중간점 사이의 직선의 미터의 거리로서 커브 사이 거리의 평균인 값이 계산된다(도 3 및 도 4). 보다 구체적으로, 커브의 원호와 호 높이의 교차점으로 정의되는 제1 커브의 중간점(M1)(도 4)이 식별된 다음 동일한 방식으로 다음 커브의 중간점(M2)이 식별되고, 제1 거리(d1)가 두 중간점(M1, M2) 사이의 직선에서 계산되며; 그 절차는 마지막 커브가 고려될 때까지 제2 커브의 중간점(M2)과 제2 커브 다음의 제3 커브의 중간점(M3) 사이의 직선에서 제2 거리(d2)의 계산으로 계속 진행되어 커브 사이의 거리(

) Ei - 1을 계산하는데, 여기서 Ei는 커브의 수이고

(m = 1, 2 ...Ei-1)는 i번째 경로(Ti)의 커브 사이의 거리이다. 그런 다음 산술 평균(

i)과 그 분산이 계산된다. 파라미터(Oi)는 산술 평균(

i)의 역수로 계산된다. 평균(

i)이 작을수록 파라미터(Oi)가 커짐을 알 수 있으며 이는 경로(Ti)의 커브가 서로 가깝다는 것을 나타낸다. 커브의 총 수(Ei)에 대한 정보와 함께 이 정보는 연속적인 커브의 수와 이들이 평균적으로 서로 얼마나 가깝게 따르는지에 대한 표시를 제공한다. 또는 두 개의 연속 커브 사이의 거리가 한 커브의 현의 중간점과 다음 커브의 현의 중간점 사이의 거리로 계산될 수 있다. 파라미터(Oi)는 또한 주행의 방향과 커브의 내부 및 외부 부분의 각 중간점 사이의 거리에 따라 달라질 수 있다.

바람직하게는, 각각의 경로(Ti)에 대해 비용 함수(Ci)의 값이 계산되고, 이는 최대값에 대해 정규화되어 최종 비용 함수는

i = Ci/Cmax이고, 여기서 Cmax는 경로(Ti)와 관련된 비용 함수의 최대값이다.

i는 분명히 0과 1 사이의 값이다.

비용 함수의 계산은 다음 함수를 사용하여 조합될 수 있다.

Ci = a·Zi + b·Ei + c·Ni + d·Oi

여기서 a, b, c, d는 미리 정해진 값을 갖는 가중치로서, 상기 4개의 파라미터 중 어느 하나에 더 큰 가중치를 부여하기 위해 사용된다.

파라미터(Zi, Ei, Ni, Oi)는 i번째 경로(Ti)에 대해 계산된 파라미터이고 바람직하게는 이들 중 각각의 하나는 각각의 파라미터의 최대값에 대해 정규화될 수 있으며; 따라서 이러한 정규화를 수행하기 위해서 Zi는 전체 Zi 값 중에서 결정된 최대값(Zmax)로 나누어지고, 다른 파라미터(Ei, Ni e Oi)를 정규화하기 위해 동일한 연산이 수행된다.

가중치의 합(a+b+c+d)은 1이다. 가중치(a, b, c, d)는 4개의 파라미터 중 하나를 강조하도록 구성될 수도 있는데, 예를 들어 a=b=c=0 및 d=1인 경우 비용 함수는 "커브 간 거리" 파라미터(Oi)에만 종속된다. Zi, Ei 및 Ni 중 하나의 파라미터가 강조되어야 하는 경우에도 동일한 고려 사항이 적용된다.

예를 들어 a=b=0, c=d=0.5이면 비용 함수는 Ci= 0.5·Ei + 0.5·Oi가 되는데, 즉 비용 함수는 커브 사이의 거리와 커브의 수에 마찬가지로 종속된다. c와 d의 다른 값이 선택되어 커브의 총 수 또는 그들 사이의 거리에 더 많은 중요성을 부여할 수 있다.

다른 예에서 a=0.1, b=0.9, c=d=0이면 비용 함수는

Ci = 0.1·Zi + 0.9·Ni

이 될 것이다.

이 경우 비용 함수는 커브 밀도보다 곡률 반경 평균의 역수에 더 가벼운 가중치를 부여한다. a와 b의 다른 값이 선택되어 커브 밀도나 반경의 평균에 더 많은 중요도를 부여할 수 있다. 바람직하게는 비용 함수는 경로를 따른 커브의 수와 곡률 반경의 평균 및 동일한 경로의 커브 사이의 평균 거리 중 적어도 하나에 종속된다. 비용 함수를 계산하기 위한 다른 공식이 또한 본 발명에서 사용될 수 있는데, 예를 들어 비용 함수는 주어진 경로에서 커브의 총 수와 곡률 반경의 평균의 역수의 곱과 같을 수도 있고,

Ci = Zi·Ei

또는 커브의 총 수와 커브 사이의 평균 거리의 역수의 곱과 같을 수도 있으며,

Ci = Oi·Ei

또는 두 곱의 가중치가 적용된 합계과 같을 수도 있다. 바람직하게는, 전술한 예에서 비용 함수 및/또는 파라미터(Zi, Ei, Ni, Oi)는 또한 정규화되지 않을 수 있다.

도 5는 명확성을 위해 다음 함수를 사용하여 T1, T2, T3, T4 및 T5의 5가지의 가능한 경로에 대한 비용 함수 계산의 예를 나타낸다.

Ci = a·Zi + b·Ei +c·Ni + d·Oi

여기에서 T1은 km당 16개의 커브의 밀도를 가진 27개의 커브를 포함하고, T2는 km당 12개의 커브의 밀도를 가진 35개의 커브를 포함하고, T3는 km당 16개의 커브의 밀도를 가진 35개의 커브를 포함하고, T4는 km당 20개의 커브의 밀도를 가진 53개의 커브를 포함하고, T5는 km당 12개의 커브의 밀도를 가진 67개의 커브를 포함한다고 가정되었다.

파라미터(Zi, Ei, Ni, Oi)는 각각의 최대값에 대해 정규화되었으며 가중치는 다음과 같이 설정되었다: a=0.3, b=0.3, c=0.1 및 d=0.3. 도 5에서 비용 함수가 가장 낮은 경로는 T2이므로 T2는 가능한 경로의 목록의 상단에 우선 순위가 부여되고 T5, T3, T1 및 T4 순으로 표시되어야 하는 경로라고 추론될 수 있다.

가중치(a, b, c, d) 또는 비용 함수의 유형은 선택된 경로를 주행한 후 사용자로부터 받은 피드백을 기반으로 동적으로 보정될 수 있다. 예를 들어, 원격 서버(10')의 프로세서(30)는 피드백을 수신하고, 이들을 집계하고, 그러한 피드백에 기초하여 특정 유형의 비용 함수 또는 비용 함수의 하나 이상의 파라미터에 더 강조를 주기 위해 가중치를 보정하도록 구성된다. 또한, 바람직하게는 차량 또는 GPS 디바이스에 (일반적으로 스마트폰의 경우와 같이) 3축 자이로스코프 및 가속도계와 같은 센서(70)가 장착되어 있으면 커브를 지나가는 주행 시 발생하는 가속도 또는 감속도를 계산하는 데 유용하며, 이러한 값은 바람직하게는 이러한 값이 측정되는 GPS 좌표와 함께 무선 네트워크를 통해 프로세서(40)에 의해 전송되고 프로세서(30)에 의해 수신되며 집계되고 처리된 다음 폐루프 제어 방식에 따라 비용 함수 커브의 가중치 또는 파라미터를 교정하는 데 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 계산된 비용 함수(Ci)는 경로(Ti)와 연관되고 바람직하게는 데이터베이스(20) 또는 메모리(60)에 포함된 디지털 지도에 저장될 수 있다. 이러한 방식으로, 데이터베이스(20) 또는 메모리(60)는 경로(Ti)와 관련된 하나 이상의 비용 함수를 포함하는 디지털 지도를 저장하도록 구성된다. 따라서, 비용 함수는 매번 계산될 필요가 없고, 단 한 번만 계산된 다음 프로세서 CPU(30) 또는 CPU(40)에 의해 데이터베이스(20) 또는 메모리(60)에 포함된 디지털 지도로부터 직접 결정(및 추출)될 수 있다.

GPS 네비게이터(10)의 CPU(40)는 각각의 가능한 경로(Ti)에 대한 비용 함수(Ci)를 결정하도록 구성되며, 여기서 "결정"은 이 경우 프로세서 CPU(30)로부터 그리고 프로세서 CPU(40)를 통해 무선 연결에 의해 원격 데이터베이스(20)에 저장된 비용 함수를 수신하거나, 프로세서 CPU(40)에 의해 메모리(60)에 저장된 디지털 지도로부터 직접 추출하는 것을 의미한다. 이러한 비용 함수(Ci)로, 네비게이터는 가능한 경로를 비용 함수(Ci)의 오름차순으로 정렬된 목록으로 디스플레이하도록 구성된다. 따라서 운전자는 비용 함수가 가장 낮은 경로를 선택할 수 있으며, 이는 멀미가 발생할 가능성이 가장 적은 경로를 선택하는 것과 같다.

GPS 네비게이터는 일반적으로 주행의 시간이 가장 짧은 경로를 추천하는 것으로 알려져 있으며; 따라서, 본 발명의 GPS 내비게이터(10)는 바람직하게는 가장 짧은 주행의 시간을 가진 경로와 비교하여 더 긴 주행의 시간에 대한 표시를 비용 함수에 따라 분류된 각각의 제안된 경로에 할당한다. 바람직하게는 GPS 내비게이터는 (가장 빠른 경로와 비교하여) 주어진 임계값을 초과하는 주행의 시간을 연장하는 경로를 고려하지 않아야 하므로 추천되지 않아야 한다.

다른 예에서, 프로세서(40)는 예를 들어 비용 함수(

i)의 값을 기준으로 i ≠ j인 경로(Ti)를 다른 경로(Tj)와 구별하기 위해 컬러 지도를 사용하여, 그래픽 형식으로 비용 함수(Ci)에 대한 정보를 제공하도록 구성된다.

본 발명의 다른 변형예에서, 비용 함수는 상이한 경로(Ti)뿐만 아니라 상이한 구간(

)에 대해서도 계산될 수 있으며, 여기서 k = 1, 2...K이고 K는 경로(Ti)의 부분 구간이다. 이는 일반적인 경로(Ti)가 예를 들어 5km 길이인 경우 경로는 예를 들어 각각 500, 400 또는 300 미터의 구간으로 분할될 수 있음을 의미한다. 그러한 K 구간 각각에 대해, 부분 비용 함수(

)가 전술한 예 중 하나에 따라 계산되고 연관되며, 여기서 k = 1, 2...M이다. 따라서, 내비게이터는 상기 경로(Ti)를 따라 계산된 부분 비용 함수와 관련된 컬러 지도를 사용함으로써 상기 경로(Ti)를 따라 멀미의 가능성에 대한 표시를 제공할 수 있다. 예를 들어, 주어진 경로가 더 높은 비용 함수를 갖는 구간을, 즉 불편함을 유발할 가능성이 더 높은 구간을 동일한 색상의 다른 음영으로 또는 다른 색상으로 표시할 수 있다. 이를 통해 차량 탑승자가 경로(Ti)의 단일 구간에 대해 그래픽적으로 그리고 청각적 경고 신호를 통해 멀미의 위험에 대한 표시를 수신할 수 있으므로 많은 커브를 갖는 구간을 따라 주행하기 전에 정지를 결정할 수 있다.

비용 함수는 사용자가 도달할 도착지를 선택할 때마다 계산될 수 있거나 미리 계산되고 (데이터베이스(20) 또는 메모리(60)에 저장된) 디지털 지도에 저장되어 사용자가 도달할 도착지를 선택할 때 프로세서 CPU(30) 또는 CPU(40)를 통해 사용자에게 그래픽적으로 표시될 수 있음이 분명하다.

데이터베이스(20) 또는 CPU(30)가 GPS 내비게이터(10)에 로컬로 상주하거나 대안으로서 GPS 내비게이터(10)의 디스플레이(50)에 연결된 프로세서 CPU(40)와 통신하는 원격 컴퓨터에 상주할 수 있다는 것도 명백하다. 후자의 경우, GPS 네비게이터(10)와 그 CPU(40)는 클라이언트로서 동작할 것이고 도착 지점에 대한 정보 및 네비게이터의 구성을 수신하도록만 구성될 것인데, 이는 서버(10')가 가능한 경로(Ti)를 계산하거나 결정하고 CPU(30)를 통해 상기 경로(Ti)와 관련된 비용 함수 또는 부분 비용 함수를 전송하도록 구성된 것이기 때문이다. GPS 내비게이터(10) 및 프로세서 CPU(40)는 또한 GPS 내비게이터(10)가 상주하는 자율 차량에게 최저 비용 함수를 갖는 경로를 택하도록 지시하도록 구성될 수 있다.

프로세서 CPU(40)를 갖는 GPS 네비게이터(10)는 프로세서(40)가 출발 지점(P)과 도착 지점(D) 사이의 가능한 경로(Ti)가 도시 환경 내에 있음을 검출하는 경우 사용자가 경로의 비용 함수에 종속되는 시각화를 끌 수 있도록 추가로 구성될 수 있다.

GPS 네비게이터(10)에 의해 구현될 수 있는 방법은 다음과 같다(도 6):

출발 지점(P) 및/또는 도착 지점(D)을 입력으로 수신하는 단계;

상기 지점(P, D) 사이의 가능한 경로(Ti)를 계산하는 단계;

각 계산된 경로(Ti)에 대해:

a) 커브의 수, 곡률 반경, 커브 밀도, 커브 사이의 거리 중 적어도 하나를 결정하는 단계,

b) 커브의 수, 곡률 반경의 평균, 커브 밀도 및 커브 사이의 평균 거리 중 적어도 하나에 기초하여 비용 함수를 계산하는 단계,

c) 각 개별 경로(Ti)에 대한 비용 함수를 계산하는 단계,

d) 출력으로서 경로를 비용 함수에 따라 그래픽 배열로 표시하거나 대안으로 비용 함수에 따라 컬러 지도를 사용하여 그래픽 형식으로 경로를 표시하는 단계.

마지막으로, 본 발명에 따른 GPS 내비게이터(10) 및 방법은 청구범위에 의해 정의된 보호 범위를 벗어나지 않으면서 수정 및 변경될 수 있음이 명백하다.

예를 들어, 커브 또는 곡률 반경은 대안적인 방법이나 공식을 사용하여, 예컨대 접촉원 대신 또는 추가로 클로소이드를 사용하여 동등한 결과를 갖는 것으로 인식될 수 있다. 커브 사이의 거리는 커브의 현의 중간점 사이의 거리를 사용하여 계산될 수 있다. 비용 함수는 곡률 반경의 산술 평균과 유사하지만 이와 다른 함수에 종속될 수 있다.

전술한 방법은 GPS 장치가 없는 컴퓨팅 장치에 의해서도 실행될 수 있다는 점에 유의해야 하며; 예를 들어, 이러한 컴퓨팅 장치는 개인용 컴퓨터 또는 랩탑일 수 있다. 특히, 이러한 컴퓨팅 장치는 데이터베이스에 저장된 지도에 출발 지점(P)과 도착 지점(D)을 입력해야 할 수 있다.

출발 지점(P)과 도착 지점을 수신한 후, 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 컴퓨터는 상기 지도에서 (상기 출발 지점(P)과 상기 도착 지점(D) 사이의) 복수의 가능한 경로(Ti)를 식별하고 적어도 하나의 경로(Ti)와 관련된 적어도 하나의 비용 함수(Ci)를 결정한다. 그러면 적어도 하나의 경로(Ti)가 컴퓨팅 장치의 사용자 디스플레이에 표시된다. 바람직하게는, 적어도 하나의 경로(Ti)는 이전에 결정된 비용 함수(Ci)에 의존하는 그래픽 배열로 표시된다.

바람직하게는, 이러한 컴퓨팅 장치는 복수의 경로(Ti) 중 적어도 하나의 경로를 GPS 네비게이터 또는 GPS 네비게이터가 장착된 디바이스로 보낼 수 있다.

Claims

차량의 진동을 제한할 적어도 하나의 경로를 식별하기 위한 방법으로서,
데이터베이스에 저장된 지도에 출발 지점(P)과 도착 지점(D)을 제공하는 단계;
상기 출발 지점(P)과 상기 도착 지점(D) 사이의 복수의 가능한 경로(Ti)를 식별하는 단계;
적어도 하나의 경로(Ti)와 관련된 적어도 하나의 비용 함수(Ci)를 결정하는 단계로서, 상기 비용 함수(Ci)는 상기 경로(Ti)의 커브(bend)의 수(Ei), 커브 사이의 거리(
) 및 곡률 반경(
) 중 적어도 하나에 의존하는 단계;
앞서 결정된 비용 함수(Ci)에 의존하는 그래픽 배열로 사용자 디스플레이에 경로(Ti)를 디스플레이하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 비용 함수(Ci)는 상기 경로(Ti)의 커브의 곡률 반경의 평균(
i)의 역수 또는 상기 경로(Ti)의 연속적인 커브 사이의 평균 거리의 역수에 정비례하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 최단 주행 시간을 갖는 경로에 대해, 주행 시간에 대한 표시를 각 경로와 연관시키는 단계를 포함하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 미리 정의된 시간 임계값을 초과하여 주행 시간을 연장하는 경로를 필터링하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 경로(Ti)를 식별하는 단계를 더 포함하며, 각 경로(Ti)는 곡률 반경(
)이 임계 반경보다 큰 커브를 포함하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비용 함수(Ci)는 상기 경로(Ti)의 커브의 수와 상기 경로의 연속적인 커브 사이의 평균 거리(
i)의 역수 또는 상기 경로의 커브의 곡률 반경의 평균(
i)의 역수의 곱에 의존하는 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비용 함수(Ci)는 상기 경로(Ti)의 커브를 원호에 근사함으로써 계산되는 방법.
제7항에 있어서, 상기 곡률 반경(
)은 상기 원호의 현의 길이(
)와 호 높이(
)를 이용하여 계산되는 방법.
제6항에 있어서, 상기 연속적인 커브 사이의 평균 거리(
i)는 상기 경로(Ti)의 연속적인 커브를 근사하는 원호의 중간점 사이 거리의 평균으로 계산되는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디스플레이하는 단계는 각각의 경로(Ti)와 연관된 비용 함수(Ci)에 의존하는 각각의 컬러 지도를 각 경로(Ti)와 연관시키는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 경로(Ti)의 부분 구간(
)과 관련된 복수의 부분 비용 함수(
)를 결정하는 단계;
부분 비용 함수(
)에 의존하는 컬러 지도를 사용하여 개별 구간(
)을 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 방법.
디스플레이(50) 및 프로세서(40)를 포함하는, 차량의 진동을 제한할 적어도 하나의 경로를 식별하기에 적합한 GPS 네비게이터(10)로서,
상기 프로세서(40)는 상기 디스플레이(50)에 출발 지점(P)과 도착 지점(D) 사이의 복수의 가능한 경로(Ti)를 디스플레이하도록 구성되고, 상기 프로세서(40)는 적어도 하나의 경로(Ti)와 연관된 적어도 하나의 비용 함수(Ci)를 결정하도록 더 구성되며,
각 비용 함수(Ci)는 상기 경로(Ti)의 커브의 수(Ei), 커브 사이의 거리(
) 및 곡률 반경(
) 중 적어도 하나에 의존하고,
상기 프로세서(40)는 앞서 결정된 비용 함수(Ci)에 의존하는 그래픽 배열로 상기 디스플레이(50)에 경로(Ti)를 디스플레이하도록 더 구성되는 GPS 네이게이터(10).
제12항에 있어서, 상기 비용 함수(Ci)는 상기 경로(Ti)의 커브의 곡률 반경의 평균(
i)의 역수 또는 상기 경로(Ti)의 연속적인 커브 사이의 평균 거리의 역수에 정비례하는 GPS 네비게이터(10).
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 비용 함수(Ci)는 상기 경로(Ti)의 커브의 수와 상기 경로의 연속적인 커브 사이의 평균 거리(
i)의 역수 또는 상기 경로의 커브의 곡률 반경의 평균(
i)의 역수의 곱에 의존하는 GPS 네비게이터(10).
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비용 함수(Ci)는 곡률 반경(
)이 임계값보다 큰 커브에만 의존하는 GPS 네비게이터(10).
제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비용 함수(Ci)는 상기 경로(Ti)의 커브를 원호에 근사함으로써 계산되는 GPS 네비게이터(10).
제16항에 있어서, 상기 곡률 반경(
)은 상기 원호의 현의 길이(
)와 호 높이(
)를 이용하여 계산되는 GPS 네비게이터(10).
제13항에 있어서, 상기 연속적인 커브 사이의 평균 거리(
i)는 상기 경로(Ti)의 연속적인 커브를 근사하는 원호의 중간점 사이 거리의 평균으로 계산되는 GPS 네비게이터(10).
제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경로(Ti)와 관련된 비용 함수(Ci)에 의존하는 컬러 지도를 사용함으로써 상기 디스플레이(50)에 상기 경로(Ti)를 디스플레이하도록 더 구성되는 GPS 내비게이터(10).
제12항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 경로(Ti)의 부분 구간(
)과 관련된 복수의 부분 비용 함수(
)를 결정하도록 구성되고, 부분 비용 함수(
)에 의존하는 컬러 지도를 사용하여 개별 구간(
)을 디스플레이하도록 구성되는 GPS 네비게이터(10).
제20항에 있어서, 상기 GPS 네비게이터(10)는 상기 네비게이터(10)가 경로 구간(
)의 접근을 감지할 때마다 경고 메시지를 제공하도록 구성되고, 상기 경로 구간(
)은 동일한 경로의 다른 구간(
)의 부분 비용 함수(
)의 값과 비교하여 부분 비용 함수(
)의 높은 값과 연관되는 GPS 네비게이터(10).
제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 GPS 네비게이터(10) 및 프로세서(30)와 데이터베이스(20)를 포함하는 원격 서버(10')를 포함하는 GPS 시스템으로서, 상기 서버(10')의 상기 프로세서(30)는 상기 데이터베이스(20)로부터 상기 비용 함수(Ci)를 추출하고 무선 연결을 통해 상기 GPS 네비게이터(10)의 상기 프로세서(40)로 전송하도록 구성되고, 상기 GPS 네비게이터(10)는 가속도계(70)를 포함하며, 상기 내비게이터(10)의 상기 프로세서(40)는 상기 가속도계에 의해 측정된 값을 상기 서버(10')의 프로세서(30)로 전송하도록 구성되고, 상기 서버(10')의 상기 프로세서(30)는 상기 GPS 네비게이터(10)의 상기 프로세서(40)로부터 수신된 값을 집계하고 상기 값에 기초하여 비용 함수(Ci)를 보정하도록 구성되는 GPS 시스템.
제12항 및 제22항에 따른 내비게이터를 포함하는 차량.
제23항에 있어서, 상기 차량은 자율주행 차량인 차량.