KR20230134000A - Gps 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 핸들 중심에 부착되는 AHRS(Attitude Heading Reference System) 센서를 이용하여 차량의 모션을 예측하고, 예측된 모션을 통해 차량의 위치를 검출하는 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치는 차량의 GPS 위치 정보를 수신하는 GPS 수신기와, 상기 차량의 핸들 중심에 부착되어 차량의 모션 정보를 획득하는 AHRS(Attitude Heading Reference System) 센서와, 상기 GPS 수신기로 수신되는 GPS 위치 정보를 기초로 상기 차량이 GPS 음영지역에 진입하는지 판단하고, 상기 차량이 상기 GPS 음영지역에 진입하면 상기 차량의 모션 정보를 기초로 상기 GPS 음영지역에서의 상기 차량의 위치를 예측하는 제어부를 포함한다.

Description

GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치 및 방법{Apparatus and method for determine the location of vehicle in GPS shadow area}

본 발명은 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 차량의 핸들 중심에 부착되는 AHRS(Attitude Heading Reference System) 센서를 이용하여 차량의 모션을 예측하고, 예측된 모션을 통해 차량의 위치를 검출하는 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.

차량의 위치추적 기술은 일반적으로 GPS(Global Positioning System)가 주로 이용된다. GPS는 위성기반의 전파 항법 장치로서, 비교적 정확하고 절대적인 위치를 제공하는 장점이 있다. 그러나, GPS는 터널 안, 빌딩 숲 등의 음영지역에서는 단독으로 사용이 불가능하므로, 차량의 위치추적을 위해 신뢰성을 가지는 연속적인 모션 정보의 획득이 반드시 필요하다.

일반적으로 차량의 속도와 차량의 회전각속도(Yaw rate)를 차량 동역학 모델에 입력하여 특정 시간 이후의 차량 위치와 방향을 예측함으로써, 차량의 모션 정보를 획득하고 있으며, 차량의 속도는 일반 차량에서 범용으로 제공하는 OBD 스캔 단자를 이용하여 측정하고, 회전각속도는 IMU(Inertial measurement unit) 센서를 이용하여 측정하고 있다.

그러나, IMU 센서는 차량 자체 진동으로 인한 노이즈를 다수 포함하고 있으며, 고가의 고정밀 IMU 센서가 아닐 경우 동일한 회전각에서의 각속도 재현율이 현저히 떨어지게 되어, 차량 모션 예측의 입력변수로 활용하는데 많은 제약이 따르는 문제가 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 차량의 핸들 중심에 부착되는 AHRS 센서를 이용하여 차량의 모션을 예측하고, 예측된 모션을 통해 차량의 위치를 검출하는 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치는 차량의 GPS 위치 정보를 수신하는 GPS 수신기와, 상기 차량의 핸들 중심에 부착되어 차량의 모션 정보를 획득하는 AHRS(Attitude Heading Reference System) 센서와, 상기 GPS 수신기로 수신되는 GPS 위치 정보를 기초로 상기 차량이 GPS 음영지역에 진입하는지 판단하고, 상기 차량이 상기 GPS 음영지역에 진입하면 상기 차량의 모션 정보를 기초로 상기 GPS 음영지역에서의 상기 차량의 위치를 예측하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 AHRS 센서는, 상기 차량의 가속도, 각속도, 지자기를 측정하고, 측정된 결과를 이용하여 상기 차량의 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 계산하고, 계산된 결과를 이용하여 상기 차량의 위치를 예측할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 AHRS 센서로부터 수신되는 모션 정보를 기초로 예측된 차량의 위치와, 상기 GPS 수신기로부터 수신되는 GPS 위치 정보를 비교하고, 비교한 결과에 따라 상기 모션 정보를 기초로 상기 예측된 차량의 위치를 보정하고, 상기 차량의 위치를 보정한 수식을 저장할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 GPS 위치 정보가 수신되지 않는 경우, 상기 AHRS 센서로부터 수신되는 모션 정보를 기초로 예측되는 차량의 위치를 저장된 수식에 따라 보정하여 상기 차량의 위치를 예측하고, 상기 GPS 위치 정보가 다시 수신되는 경우, 상기 저장된 수식에 따라 보정된 차량의 위치와 상기 GPS 위치 정보를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 수식을 보정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 무선 네트워크를 통해 차량의 종류, 크기, 무게, 길이에 대한 차량 정보를 획득하여 저장하고, 상기 차량의 운전자의 운전 패턴을 학습하여 저장하고, 상기 저장된 정보 및 학습된 정보를 기초로 상기 모션 정보를 이용하여 예측된 상기 차량의 위치를 보정할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 방법은 GPS 수신기를 통해 수신된 차량의 GPS 위치 정보를 획득하는 단계와, 상기 차량의 핸들 중심에 부착된 AHRS 센서로부터 차량의 모션 정보를 획득하는 단계와, 상기 GPS 수신기로 수신되는 GPS 위치 정보를 기초로 상기 차량이 GPS 음영지역에 진입하는지 판단하는 단계와, 상기 차량이 상기 GPS 음영지역에 진입하면 상기 차량의 모션 정보를 기초로 상기 GPS 음영지역에서의 상기 차량의 위치를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 차량의 모션 정보를 획득하는 단계는, 상기 차량의 가속도, 각속도, 지자기를 측정하는 단계와, 측정된 결과를 이용하여 상기 차량의 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 계산하는 단계와, 계산된 결과를 이용하여 상기 차량의 위치를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 AHRS 센서로부터 수신되는 모션 정보를 기초로 예측된 차량의 위치와, 상기 GPS 수신기로부터 수신되는 GPS 위치 정보를 비교하는 단계와, 비교한 결과에 따라 상기 모션 정보를 기초로 상기 예측된 차량의 위치를 보정하는 단계와, 상기 차량의 위치를 보정한 수식을 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 차량의 위치를 예측하는 단계는, 상기 GPS 위치 정보가 수신되지 않는 경우, 상기 AHRS 센서로부터 수신되는 모션 정보를 기초로 예측되는 차량의 위치를 저장된 수식에 따라 보정하여 상기 차량의 위치를 예측하는 단계와, 상기 GPS 위치 정보가 다시 수신되는 경우, 상기 저장된 수식에 따라 보정된 차량의 위치와 상기 GPS 위치 정보를 비교하는 단계와, 비교 결과에 따라 상기 수식을 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 차량의 위치를 예측하는 단계는, 무선 네트워크를 통해 차량의 종류, 크기, 무게, 길이에 대한 차량 정보를 획득하는 단계와, 상기 차량의 운전자의 운전 패턴을 학습하는 단계와, 획득된 차량 정보 및 학습된 운전 패턴 정보를 기초로 상기 모션 정보를 이용하여 예측된 상기 차량의 위치를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 프로그램은 하드웨어인 컴퓨터와 결합하여, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장될 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명은 차량의 핸들 중심에 부착되는 AHRS 센서를 이용하여 차량의 모션을 예측하고, 예측된 모션을 통해 차량의 위치를 판단할 수 있다.

또한, 본 발명은 차량에 부착된 AHRS 센서를 이용함으로써, GPS 신호가 수신되지 않는 GPS 음영지역에서도 차량의 위치를 판단할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 AHRS 센서의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 방법을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어부의 하드웨어 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

명세서에서 사용되는 "부" 또는 “모듈”이라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 또는 “모듈”은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 또는 “모듈”은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 또는 “모듈”은 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" 또는 “모듈”들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부" 또는 “모듈”들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들로 더 분리될 수 있다.

본 명세서에서, 컴퓨터는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 하드웨어 장치를 의미하는 것이고, 실시 예에 따라 해당 하드웨어 장치에서 동작하는 소프트웨어적 구성도 포괄하는 의미로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터는 스마트폰, 태블릿 PC, 데스크톱, 노트북 및 각 장치에서 구동되는 사용자 클라이언트 및 애플리케이션을 모두 포함하는 의미로서 이해될 수 있으며, 또한 이에 제한되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 명세서에서 설명되는 각 단계들은 컴퓨터에 의하여 수행되는 것으로 설명되나, 각 단계의 주체는 이에 제한되는 것은 아니며, 실시 예에 따라 각 단계들의 적어도 일부가 서로 다른 장치에서 수행될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 시스템은 차량(10), GPS 위성(20) 및 차량(10)에 설치되는 위치 판단 장치(100)를 포함할 수 있다.

일반적으로 차량(10)의 위치는 GPS와 같은 위성항법장치 GNSS를 이용하여 판단할 수 있다. GNSS를 이용한 위치 판단은 일정량의 위치 오차가 항상 존재하지만 이러한 오차가 시간 흐름에 따라 누적되지 않고 전파를 수신할 수 있는 환경에서는 일정 성능을 보장받을 수 있다는 장점이 있어 위치 기반 서비스를 제공하는 데 널리 사용되고 있다. 그러나, 지하 시설물, 고가도로, 터널 및 고층 빌딩이 밀집한 지역에서는 GPS 신호가 불안해지거나 단절되어 차량(10)의 위치를 판단하는 것이 어려울 수 있다. 이러한 지역에서 차량의 위치를 판단하기 위해 관성량을 측정하는 센서를 이용하여 관성량을 측정하고, 측정된 관성량으로부터 원하는 물리량을 계산하여 차량(10)의 위치를 판단할 수 있다. 차량(10)의 관성량을 측정하는 센서로, IMU(Inertial Measurement Units) 센서가 주로 사용되고 있으나, IMU 센서는 차량 자체의 진동으로 인한 노이즈를 다수 포함하고 있어, 고가의 고정밀 IMU 센서가 아닐 경우 동일한 회전각에서의 각속도 재현율이 현저히 떨어지게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 위치 판단 장치(100)는 AHRS(Attitude Heading Reference System) 센서를 포함할 수 있고, AHRS 센서를 통해 측정되는 가속도, 각속도, 지자기를 이용하여 차량의 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 계산함으로써, 차량의 위치 판단이 가능할 수 있다.

한편, 차량(10)의 핸들은 중심이 고정된 채로 회전하는 것으로, 중력의 방향으로 모션이 발생할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 AHRS 센서는 차량(10)의 핸들 중심에 부착될 수 있으며, AHRS 센서가 핸들의 중심에 부착되어 핸들각도를 측정함으로써, 복잡하고 내구성이 좋은 장치를 차량 외부에 장착하여야 측정할 수 있는 회전각속도를 대신하여 차량(10)의 위치를 판단하기 위한 관성량으로써 이용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치(100)는 GPS 수신기(110), AHRS 센서(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.

GPS 수신기(110)는 GPS 위성(20)으로부터 GPS 위치 정보를 수신하여 제어부(130)로 전송할 수 있다. GPS 수신기(110)는 GPS 위성(20)으로부터 위도, 경도, 고도 정보를 수신할 수 있고, 수신된 정보로부터 차량(10)의 위치를 측정할 수 있다.

차량(10)의 위치는, GPS 수신기(110)가 GPS 위성(20)으로부터 수신되는 GPS 위치 정보를 기초로 측정하여 제어부(130)로 전송할 수 있고, GPS 수신기(110)가 GPS 위성(20)으로부터 수신되는 GPS 위치 정보를 제어부(130)로 전송하고, 제어부(130)가 수신된 GPS 위치 정보를 기초로 차량(10)의 위치를 측정할 수도 있다. 여기서, 차량(10)의 위치는 삼각 측량 방법을 통해 계산될 수 있으며, 차량(10)의 위치는 위도, 경도로 표시될 수 있다.

AHRS 센서(120)는 차량(10)의 핸들 중심에 부착되어 차량의 모션 정보를 획득할 수 있다.

AHRS 센서는, 차량의 가속도, 각속도, 지자기를 측정하고, 측정된 결과를 이용하여 차량의 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 계산하고, 계산된 결과를 이용하여 차량의 위치를 예측할 수 있다. AHRS 센서는, 차량의 가속도, 각속도, 지자기를 측정하기 위한 3축의 가속도 센서, 자이로 센서 및 지자기 센서를 별도로 구비하고 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 AHRS 센서의 구성을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, AHRS 센서(120)는 가속도 센서(121), 자이로 센서(122) 및 지자기 센서(123)를 포함할 수 있다.

가속도 센서(121)는 차량(10)에 작용하는 가속력과 진동력, 충격력 등 동적인 힘이 발생했을 때, 차량(10)의 움직임의 변화에 따른 가속도를 측정할 수 있다.

가속도 센서(121)는 중력의 방향과 크기를 측정할 수 있는 것으로, 차량(10)이 지면에 대해 얼만큼 기울어져 있는 지 알 수 있다. 가속도 센서(121)는 차량(10)이 정지해 있을 때 가속도 센서(121)에 작용하는 중력 가속도를 X, Y, Z축으로 벡터 3개로 나누어 크기를 측정할 수 있고, 측정된 X, Y, Z 값의 벡터합으로 중력 가속도를 계산할 수 있다.

지상에서의 차량(10)은 수직 하방으로 중력 가속도만큼 힘을 받고 있어, 차량(10)이 기우는 등 자세가 변함에 따라 X, Y, Z축 가속도계가 서로 영향을 미치며 측정되는 가속도값이 변화한다. 만약 차량(10)이 정지된 상태라면 중력 방향으로 작용하는 힘을 계산하여 각 축의 방향으로 기울어진 각도를 계산할 수 있다. 그러나, 차량(10)이 움직일 경우 즉, 중력 외 가속이 있는 경우에는 중력 가속도와 이동에 의한 가속도 값이 구분이 안되어 가속도 센서만으로는 정확히 기울기를 알 수 없다. 즉, 가속도 센서(121)는 차량(10)의 롤(roll)과 피치(pitch)에 대한 각도는 계산할 수 있으나, 요(yaw)에 대한 각도는 계산할 수 없다. 요(yaw)에 대한 각을 알 수 없으면, 위치가 아닌 이동거리만을 측정하는 것과 다를 바 없어, 차량(10)의 위치를 예측하기 위해서는 요(yaw) 값을 계산하는 것은 필수적일 수 있다.

한편, 요(yaw) 값은 자이로 센서(122)에서 측정한 값을 이용하여 계산될 수 있다. 자이로 센서(122)는 각속도를 검출하는 센서로, 운동하고 있는 물건이 회전하면 그 속도 방향과 수직으로 전향력이 나타나는 현상을 이용하여 각속도를 검출할 수 있다. 전향력은 물체가 회전 좌표계에서 운동할 때 나타나는 관성력, 운동 방향과 직각 방향으로 질량과 속도에 비례한 크기의 힘을 의미할 수 있고, 각속도는 특정 축을 기준으로 했을 때의 초당 회전 각도를 의미할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면, 자이로 센서(122)는 차량(10)의 핸들의 회전각을 측정하는 것일 수 있다.

자이로 센서(122)는 자이로스코프의 원리를 이용한 것으로, 자이로스코프는 중앙의 회전체가 외부의 회전력을 주었을 때 자동으로 회전 중심을 세우는 원리를 보여주는 장치로, 회전체의 복원력은 외부에서 준 회전력과 일치하므로 기울어짐 속도를 알 수 있다.

다만, 자이로 센서(122)는 중력을 인지하지 못하므로 현 상태에 대해 순간적인 차량(10)의 기울임 속도만 알 수 있으며, 3축 자이로를 이용하는 경우 차량(10)의 롤, 피치, 요에 대해 회전 속도를 알 수 있다. 즉, 가속도 센서(121)로 측정할 수 없는 회전운동 요소인 각도 정보를 측정할 수 있는 자이로 센서(122)와, 직선 운동에서 발생하는 가속도를 측정할 수 있는 가속도 센서(122)를 조합하면 차량(10)이 이동한 거리와 방향을 알 수 있어 차량(10)의 정확한 위치 측정이 가능할 수 있다.

그러나, 차량(10)이 정지하거나, 아주 짧은 시간동안 이동할 때는 자이로 센서(122)가 측정한 핸들의 회전각에는 오차가 거의 발생하지 않으나, 차량(10)이 긴 시간 움직일 경우 측정되는 핸들의 회전각에는 노이즈 등에 의해 에러가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따르면, AHRS 센서를 차량(10)의 핸들의 중심에 부착시킴으로써, 긴 시간동안 차량(10)이 움직이더라도 정확한 핸들의 회전각 측정이 가능할 수 있다. 더 나아가, 자이로 센서(122)로부터 측정되는 회전각의 오차를 보상하기 위해 지자기 센서(123)가 이용될 수 있다.

지자기 센서(123)는 지구 자기장의 세기와 방향을 측정하는 센서로, 요에 대한 기울임 위치를 측정할 수 있다.

즉, AHRS 센서(120)는 각 센서들을 통해 차량(10)의 가속도, 각속도, 지자기를 측정할 수 있으며, 측정된 결과를 이용하여 차량(10)의 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 계산하고, 계산된 결과를 이용하여 차량의 위치를 예측하는 것이 가능할 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 제어부(130)는 GPS 수신기(110)로 수신되는 GPS 위치 정보를 기초로 차량(10)이 GPS 음영지역에 진입하는지 판단하고, 차량(10)이 GPS 음영지역에 진입하면 차량(10)의 모션 정보를 기초로 GPS 음영지역에서의 차량(10)의 위치를 예측할 수 있다. 제어부(130)는 GPS 수신기(110)가 GPS 위성(20)으로부터 GPS 위치 정보를 수신하지 못하는 경우 차량(10)이 GPS 음영지역에 진입한 것으로 판단할 수 있다. 한편, 일시적으로 GPS 위성(20)과 GPS 수신기(110)간의 연결 상태가 불량함에 따라 GPS 수신기(110)가 GPS 위치 정보를 수신하지 못하게 될 수 있는데, 일시적인 수신 불량인지, GPS 음영지역에 진입한 것인지 판단하기 위해 제어부(130)는 일정 시간동안 또는 일정 주기동안 GPS 위치 정보를 수집할 수 있다. 예를 들어, 차량(10)이 터널에 진입한 경우 차량(10)이 터널에서 빠져나올 때까지 GPS 위치 신호는 수신되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제어부(130)는 일정 시간 또는 일정 주기동안 GPS 위치 신호는 수신되지 않는 경우 차량(10)이 음영지역에 진입한 것으로 판단할 수 있다.

제어부(130)는 AHRS 센서(120)로부터 수신되는 모션 정보를 기초로 예측된 차량의 위치와, GPS 수신기(110)로부터 수신되는 GPS 위치 정보를 비교할 수 있다. 이는, 차량(10)이 음영지역에 진입하지 않았을 때, 즉, GPS 위치 정보가 수신되는 환경에서 수행될 수 있다. 제어부(130)는 모션 정보에 따라 예측된 차량(10)의 위치와, GPS 위치 정보를 비교한 결과에 따라 예측된 차량(10)의 위치를 보정하고, 차량(10)의 위치를 보정한 수식을 저장할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 GPS 위치 정보와 모션 정보에 따라 예측된 차량(10)의 위치가 상이한 경우 예측된 차량(10)의 위치가 GPS 위치 정보와 동일해지도록 보정하고, 위치가 동일해지도록 보정함에 따라 생성된 수식을 저장할 수 있다. 예를 들어, GPS 위치 정보 및 예측된 차량(10)의 위치는 위도, 경도에 따라 좌표로 표시될 수 있고, GPS 위치 정보와 동일해지도록 예측된 차량(10)의 위치에 해당하는 위도 값에 +0.935, 경도 값에 +0.123을 하여 예측된 차량(10)의 위치를 보정할 수 있다. 제어부(130)는 위도 값에 +0.935, 경도 값에 +0.123에 대한 계산식을 차량(10)의 위치를 보정한 수식으로써, 저장할 수 있다.

제어부(130)는 모션 정보를 기초로 예측된 차량(10)의 위치와, GPS 위치 정보를 비교한 결과에 따라 예측된 차량(10)의 위치를 보정하는 수식을 산출하는 단계를 여러 번 진행할 수 있으며, 이에 따라, 누적되는 수식을 기초로 더 정확한 보정 식을 산출해낼 수 있다. 제어부(130)는 산출되는 수식을 저장하고, 이후, 차량(10)이 음영지역에 진입하여 GPS 위치 정보를 수신할 수 없을 때, AHRS 센서로부터 수신되는 모션 정보를 기초로 예측되는 차량(10)의 위치에 저장된 수식을 반영하여 차량(10)의 위치를 보정함으로써, 더 정확한 차량(10)의 위치를 예측하는 것이 가능할 수 있다.

또한, 제어부(130)는 차량(10)이 음영지역을 벗어나 다시 GPS 위치 신호가 수신되는 경우, 예측된 차량(10)의 위치와 GPS 위치 정보를 비교하고, 예측된 차량(10)의 위치의 정확도를 분석할 수 있다. 더 나아가, 제어부(130)는 비교 결과에 따라 예측된 차량(10)의 위치를 보정하기 위한 수식을 보정하여 보다 정확한 차량(10)의 위치를 예측할 수 있다.

제어부(130)는 무선 네트워크를 통해 차량(10)의 종류, 크기, 무게, 길이에 대한 차량 정보를 획득하여 저장할 수 있다. 여기서, 무선 네트워크를 통해 차량 정보를 획득한다고 기재하였으나, 위치 판단 장치(100)가 차량(10)에 설치될 때, 차량 정보를 이미 저장하고 있을 수도 있다.

제어부(130)는 차량(10)의 운전 패턴을 학습하여 저장할 수 있다. 제어부(130)는 차량(10)이 주행중인 도로, 시간대, 날씨에 따라 운전자의 운전 패턴을 분석하고, 분석된 운전 패턴을 저장할 수 있다. 예를 들어, 차량(10)이 고속도로를 주행하는 경우, 운전자가 고속도로의 최대속도에 맞추어 차량(10)을 운전하며, 차선의 변경없이 주로 주행한다고 했을 때, 제어부(130)는 이러한 운전 패턴을 분석하여 저장할 수 있다. 또한, 차량(10)이 비오는 날 일반도로를 주행하는 경우, 운전자가 느린 속도로 차량(10)을 운전하며, 브레이크를 많이 사용한다고 했을 때, 제어부(130)는 이러한 운전 패턴을 분석하여 저장할 수 있다.

제어부(130)는 저장된 정보 및 학습된 정보를 기초로 모션 정보를 이용하여 예측된 차량(10)의 위치를 보정할 수 있다. 예를 들어, 차량(10)이 고속도로를 주행하던 중 터널에 진입하게 되어 GPS 위치 정보를 수신하지 못하게 된 경우, 제어부(130)는 AHRS 센서로부터 수신되는 모션 정보를 이용하여 차량(10)의 위치를 예측할 수 있다. 이때, 제어부(130)는 고속도로에서의 사용자의 운전 패턴을 반영하여 차량(10)의 속도나, 현재의 날씨, 교통상황 등에 따라 예측된 위치를 보정할 수 있다. 이에 따라, GPS 음영지역에서도 차량(10)의 정확한 위치 판단이 가능하도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 방법을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, GPS 수신기(110)를 통해 수신된 차량(10)의 GPS 위치 정보를 획득할 수 있다(S100). GPS 수신기(110)는 GPS 위성(20)으로부터 차량(10)의 GPS 위치 정보를 수신할 수 있고, 수신된 차량(10)의 GPS 위치 정보를 제어부(130)로 전송할 수 있다. GPS 위성(20)으로부터 수신되는 GPS 위치 정보는 차량(10)의 위도, 경도, 고도 정보 등을 포함할 수 있다.

차량의 핸들 중심에 부착된 AHRS 센서(120)로부터 차량의 모션 정보를 획득할 수 있다(S200). 차량(10)의 핸들은 중심이 고정된 채로 회전하므로 중력의 방향으로 모션이 발생할 수 있고, AHRS 센서(120)는 차량(10)의 핸들 중심에 부착되어 핸들각도를 측정할 수 있다. 이에 따라, AHRS 센서(120)는 안정화된 회전각도를 측정할 수 있고, 이를 이용하여 더 정확한 위치 예측이 가능할 수 있다.

제어부(130)는 GPS 수신기(110)로 수신되는 GPS 위치 정보를 기초로 차량(10)이 GPS 음영지역에 진입하는지 판단할 수 있다(S300). 제어부(130)는 GPS 수신기(110)가 GPS 위성(20)으로부터 GPS 위치 정보를 수신하지 못하는 경우 차량(10)이 GPS 음영지역에 진입한 것으로 판단할 수 있다. 한편, 일시적으로 GPS 위성(20)과 GPS 수신기(110)간의 연결 상태가 불량함에 따라 GPS 수신기(110)가 GPS 위치 정보를 수신하지 못하게 될 수 있는데, 일시적인 수신 불량인지, GPS 음영지역에 진입한 것인지 판단하기 위해 제어부(130)는 일정 시간동안 또는 일정 주기동안 GPS 위치 정보를 수집할 수 있다. 제어부(130)는 일정 시간동안 또는 일정 주기동안 수집되는 GPS 위치 정보의 개수에 따라 일시적인 수신 불량인지, GPS 음영지역에 진입한 것인지 판단할 수 있다.

제어부(130)는 차량이 GPS 음영지역에 진입하면 차량(10)의 모션 정보를 기초로 GPS 음영지역에서의 차량(10)의 위치를 예측할 수 있다(S400).

제어부(130)는 AHRS 센서(120)에서 측정된 차량의 각속도, 가속도, 지자기를 이용하여 차량(10)의 롤, 피치 및 요를 계산하고, 계산된 결과를 이용하여 차량(10)의 위치를 예측할 수 있다.

한편, 제어부(130)는 차량이 GPS 음영지역에 진입하지 않은 경우 GPS 위성(20)으로부터 수신되는 GPS 위치 정보를 기초로 차량(10)의 위치를 판단할 수 있다(S500).

여기서, 제어부(130)는 AHRS 센서(120)에서 측정된 모션 정보를 기초로 예측된 차량(10)의 위치와, GPS 위치 정보를 비교한 결과에 따라 예측된 차량(10)의 위치를 보정하는 수식을 산출하여 저장하고 있을 수 있고, 이후, 차량(10)이 음영지역에 진입하여 GPS 위치 정보를 수신할 수 없을 때, AHRS 센서(120)로부터 수신되는 모션 정보를 기초로 예측되는 차량(10)의 위치에 저장된 수식을 반영하여 차량(10)의 위치를 보정함으로써, 더 정확한 차량(10)의 위치를 예측할 수 있다.

또한, 제어부(130)는 획득되는 차량 정보 및 학습되는 운전 패턴 정보를 기초로 모션 정보를 이용하여 예측된 차량(10)의 위치를 보정할 수 있다. 제어부(130)는 차량(10)이 음영지역에 진입하여 GPS 위치 정보를 수신할 수 없을 때, 운전자의 운전 패턴을 반영하여 차량(10)의 속도나, 현재의 날씨, 교통상황 등에 따라 예측된 위치를 보정할 수 있고, 이를 통해 더 정확한 차량(10)의 위치를 예측할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제어부의 하드웨어 구성도이다.

도 5를 참조하면, 제어부(130)는 프로세서(131) 및 메모리(132)를 포함할 수 있다. 프로세서(131)는 하나 이상의 코어(core, 미도시) 및 그래픽 처리부(미도시) 및/또는 다른 구성 요소와 신호를 송수신하는 연결 통로(예를 들어, 버스(bus) 등)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 프로세서(131)는 메모리(132)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 도 1 내지 도 4와 관련하여 설명된 방법을 수행한다.

한편, 프로세서(131)는 프로세서(131) 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(131)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.

메모리(132)에는 프로세서(131)의 처리 및 제어를 위한 프로그램들(하나 이상의 인스트럭션들)을 저장할 수 있다. 메모리(132)에 저장된 프로그램들은 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 구분될 수 있다.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.

본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 차량의 핸들 중심에 부착되는 AHRS(Attitude Heading Reference System) 센서를 이용하여 차량의 모션을 예측하고, 예측된 모션을 통해 차량의 위치를 검출하는 GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치 및 방법을 실현할 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 차량
20: GPS 위성
100: 차량의 위치 판단 장치
110: GPS 수신기
120: AHRS 센서
121: 가속도 센서
122: 자이로 센서
123: 지자기 센서
130: 제어부

Claims (11)

1. 차량의 GPS 위치 정보를 수신하는 GPS 수신기;
   상기 차량의 핸들 중심에 부착되어 차량의 모션 정보를 획득하는 AHRS(Attitude Heading Reference System) 센서; 및
   상기 GPS 수신기로 수신되는 GPS 위치 정보를 기초로 상기 차량이 GPS 음영지역에 진입하는지 판단하고, 상기 차량이 상기 GPS 음영지역에 진입하면 상기 차량의 모션 정보를 기초로 상기 GPS 음영지역에서의 상기 차량의 위치를 예측하는 제어부;를 포함하는, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 AHRS 센서는,
   상기 차량의 가속도, 각속도, 지자기를 측정하고, 측정된 결과를 이용하여 상기 차량의 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 계산하고, 계산된 결과를 이용하여 상기 차량의 위치를 예측하는, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 AHRS 센서로부터 수신되는 모션 정보를 기초로 예측된 차량의 위치와, 상기 GPS 수신기로부터 수신되는 GPS 위치 정보를 비교하고,
   비교한 결과에 따라 상기 모션 정보를 기초로 상기 예측된 차량의 위치를 보정하고,
   상기 차량의 위치를 보정한 수식을 저장하는, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 GPS 위치 정보가 수신되지 않는 경우, 상기 AHRS 센서로부터 수신되는 모션 정보를 기초로 예측되는 차량의 위치를 저장된 수식에 따라 보정하여 상기 차량의 위치를 예측하고,
   상기 GPS 위치 정보가 다시 수신되는 경우, 상기 저장된 수식에 따라 보정된 차량의 위치와 상기 GPS 위치 정보를 비교하고, 비교 결과에 따라 상기 수식을 보정하는, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는,
   무선 네트워크를 통해 차량의 종류, 크기, 무게, 길이에 대한 차량 정보를 획득하여 저장하고,
   상기 차량의 운전자의 운전 패턴을 학습하여 저장하고,
   상기 저장된 정보 및 학습된 정보를 기초로 상기 모션 정보를 이용하여 예측된 상기 차량의 위치를 보정하는, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 장치.
   
6. GPS 수신기를 통해 수신된 차량의 GPS 위치 정보를 획득하는 단계;
   상기 차량의 핸들 중심에 부착된 AHRS 센서로부터 차량의 모션 정보를 획득하는 단계;
   상기 GPS 수신기로 수신되는 GPS 위치 정보를 기초로 상기 차량이 GPS 음영지역에 진입하는지 판단하는 단계; 및
   상기 차량이 상기 GPS 음영지역에 진입하면 상기 차량의 모션 정보를 기초로 상기 GPS 음영지역에서의 상기 차량의 위치를 예측하는 단계;를 포함하는, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 차량의 모션 정보를 획득하는 단계는,
   상기 차량의 가속도, 각속도, 지자기를 측정하는 단계;
   측정된 결과를 이용하여 상기 차량의 롤(roll), 피치(pitch) 및 요(yaw)를 계산하는 단계; 및
   계산된 결과를 이용하여 상기 차량의 위치를 예측하는 단계;를 포함하는, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 방법.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 AHRS 센서로부터 수신되는 모션 정보를 기초로 예측된 차량의 위치와, 상기 GPS 수신기로부터 수신되는 GPS 위치 정보를 비교하는 단계;
   비교한 결과에 따라 상기 모션 정보를 기초로 상기 예측된 차량의 위치를 보정하는 단계; 및
   상기 차량의 위치를 보정한 수식을 저장하는 단계;를 더 포함하는, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 차량의 위치를 예측하는 단계는,
   상기 GPS 위치 정보가 수신되지 않는 경우, 상기 AHRS 센서로부터 수신되는 모션 정보를 기초로 예측되는 차량의 위치를 저장된 수식에 따라 보정하여 상기 차량의 위치를 예측하는 단계;
   상기 GPS 위치 정보가 다시 수신되는 경우, 상기 저장된 수식에 따라 보정된 차량의 위치와 상기 GPS 위치 정보를 비교하는 단계; 및
   비교 결과에 따라 상기 수식을 보정하는 단계;를 더 포함하는, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 방법.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 차량의 위치를 예측하는 단계는,
    무선 네트워크를 통해 차량의 종류, 크기, 무게, 길이에 대한 차량 정보를 획득하는 단계;
    상기 차량의 운전자의 운전 패턴을 학습하는 단계; 및
    획득된 차량 정보 및 학습된 운전 패턴 정보를 기초로 상기 모션 정보를 이용하여 예측된 상기 차량의 위치를 보정하는 단계;를 더 포함하는, GPS 음영지역에서의 차량의 위치 판단 방법.
    
11. 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제6항의 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램.