KR20240029184A - 자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템 - Google Patents

자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템은 자율주행 육상이동체에 탑재된 센서를 활용하여 주행중인 공간을 센싱하고 센서 별 데이터를 취합하고, 상기 센서 별 데이터를 항목 별로 분류 후 지형과 주변 환경을 생성하고, 객체 추론 알고리즘 및 리소스 링커를 통해 인지된 객체를 생성하고, 사물정보를 인지하고 가상공간에 배치하여 자율주행 가상공간을 구현하는 공간 생성부, 상기 공간 생성부에서 구성된 도로정보, 지형정보, 배치된 각각의 객체를항목 별로 분류하고, 분류된 객체 별 식별 정보 및 종속 관계를 정의한 후 상기 종속 관계를 기초로 하위로 배치된 객체에 대해서 키와 값으로 매핑하여 항목으로 관리할 수 있도록 데이터를 취합하여 항목화하는 데이터 취합부, 상기 데이터 취합부에서 항목화된 객체들을 정규화된 포맷으로 나열하여 가상 공간 정보 문서로 저장하는 XML 문서 관리부, 상기 XML 문서 관리부에 의해 생성된 가상 공간 정보 문서를 파일화한 후 검증하여 데이터베이스부에 업로드 하는 문서 분류부, 상기 가상 공간 정보 문서를 지역코드를 기반으로 분류하여 관리하는 데이터베이스부, 상기 지역코드를 이용하여 상기 데이터베이스부에서 가상 공간 정보 문서를 추출하는 문서 추출부, 상기 데이터베이스부에서 수신한 가상 공간 정보 문서를 읽어들여 항목별로 분류하고, 상기 분류된 객체에 식별 정보를 매칭하고, 상기 객체의 종속 관계에 따라 값을 매칭하여 가상공간에 도로생성과 지형생성, 객체 배치를 위한 데이터 직렬화 변환을 하는 데이터 변환부 및 상기 변환된 데이터를 기반으로 항목을 분류하고 가상공간의 도로생성 및 도로의 속성 적용, 지형 생성 및 메터리얼, 재질 적용, 객체 배치를 위한 위치, 회전값 적용과 원본 데이터를 기반으로 수정하고자 하는 객체를 편집하는 가상환경 편집부를 포함할 수 있다.

Description

자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템{AUTOMATIC GENERATED SYSTEM ABOUT AUTONOMOUS DRIVING MAP, ENVIRONMENT OBJECTS BASED ON THE INFERENCE OF SENING DATA AND THE LINKER USING A AUTONOMOUS DRIVING ROBOT}
본 발명은 자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 자율주행이 가능한 육상이동체 로봇에 의해 센싱된 센서 데이터를 기반으로 주행중인 도로, 도로 표지판, 주변 사물, 거리, 위치 정보를 취득하고 이를 기반으로 육상이동체 자율주행을 위한 가상공간의 도로와 공간 정보, 지도를 실시간으로 자동 생성 및 구축을 할 수 있도록 하는 자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템 및 이의 실행 방법에 관한 것이다.
자율주행 육상이동체는 탑재된 센서와 자율주행 알고리즘을 통해서 도로와 환경, 상황을 인지하고 그 결과에 따라 스스로 판단하고 주행하는 이동체를 뜻하며, 육상이동체 자율 주행 시뮬레이션을 위한 가상공간 구축은 실제 환경과 유사해야 하며 이를 구현하기 위해서는 MMS(Mobile Mapping System)장비를 이용하여 공간데이터를 스캔하고 각 센서 데이터와 가공된 데이터를 기반으로 가상 공간을 구현할 수 있다.
이러한 과정을 통해 실시간으로 가상공간의 도로와 환경을 생성할 수 있으나, 이를 시각화 하면 점(dot)으로 구성된 점군데이터(포인트 cloud) 형태로 표현 되어 감지된 사물 인지에 대해 RGB 카메라 정보에 높은 의존도를 갖고 있다는 부분과, 점군데이터를 mesh형태로 변환하기 위해서는 3Ds max와 같은 별도의 모델링 도구를 활용하여 객체 모델링을 해야 하며 수준급 이상의 능력이 요구된다.
최근 들어, 이러한 가상공간 자동 구축에 관련된 연구개발이 활발히 진행되고 있으며, 외국에서는 HDMap과 센서 데이터를 기반으로 자동으로 지도를 생성하는 연구가 진행되고 있다.
종래의 기술로의 가상공간을 구현하기 위해 사용되는 지도데이터와 모델링 파일이 각기 다른 포맷으로 구성되어있으며, 이를 수정하기 위해서는 특정 저작도구가 있어야 하는 제한이 있으며, 작업된 원본의 파일로 추가적인 작업을 해야하는 비용 발생과 리스크가 높다는 실정이다.
MMS 장비를 활용하여 공간을 스캔하고 해당 데이터를 기반으로 클라우드 포인트 형태의 시각적 표현 및 별도의 3D 모델링 작업을 통해 mesh형태의 모델링 객체를 구현해야 하는 부분이 있고, 모델링 객체의 속성 및 형태를 수정하기 위해선 모델링을 다시 수정해야 하는 번거로움이 있다.
공개특허 제10-2021-0125365호(2021년10월18일) 공개특허 제10-2021-0070747호(2021년06월15일) 등록특허 제10-1952989호(2019년02월21일)
본 발명은 자율주행이 가능한 육상이동체 로봇에 의해 센싱된 센서 데이터를 기반으로 주행중인 도로, 도로 표지판, 주변 사물, 거리, 위치 정보를 취득하고 이를 기반으로 육상이동체 자율주행을 위한 가상공간의 도로와 공간 정보, 지도를 실시간으로 자동 생성 및 구축을 할 수 있도록 하는 자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 가상 공간 실시간 자동 생성 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 자율주행이 가능한 육상이동체 로봇을 활용하여 도로 뿐만 아니라 차량이 진입이 어려운 좁은 도로, 인도를 주행 하면서 센서 데이터를 획득할 수 있어 센서 데이터를 통해 보다 정교한 지도를 실시간으로 자동 생성 및 구축을 할 수 있도록 하는 자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 가상 공간 실시간 자동 생성 시스템 및 이의 실행 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템은 자율주행 육상이동체에 탑재된 센서를 활용하여 주행중인 공간을 센싱하고 센서 별 데이터를 취합하고, 상기 센서 별 데이터를 항목 별로 분류 후 지형과 주변 환경을 생성하고, 객체 추론 알고리즘 및 리소스 링커를 통해 인지된 객체를 생성하고, 사물정보를 인지하고 가상공간에 배치하여 자율주행 가상공간을 구현하는 공간 생성부, 상기 공간 생성부에서 구성된 도로정보, 지형정보, 배치된 각각의 객체를항목 별로 분류하고, 분류된 객체 별 식별 정보 및 종속 관계를 정의한 후 상기 종속 관계를 기초로 하위로 배치된 객체에 대해서 키와 값으로 매핑하여 항목으로 관리할 수 있도록 데이터를 취합하여 항목화하는 데이터 취합부, 상기 데이터 취합부에서 항목화된 객체들을 정규화된 포맷으로 나열하여 가상 공간 정보 문서로 저장하는 XML 문서 관리부, 상기 XML 문서 관리부에 의해 생성된 가상 공간 정보 문서를 파일화한 후 검증하여 데이터베이스부에 업로드 하는 문서 분류부, 상기 가상 공간 정보 문서를 지역코드를 기반으로 분류하여 관리하는 데이터베이스부, 상기 지역코드를 이용하여 상기 데이터베이스부에서 가상 공간 정보 문서를 추출하는 문서 추출부, 상기 데이터베이스부에서 수신한 가상 공간 정보 문서를 읽어들여 항목별로 분류하고, 상기 분류된 객체에 식별 정보를 매칭하고, 상기 객체의 종속 관계에 따라 값을 매칭하여 가상공간에 도로생성과 지형생성, 객체 배치를 위한 데이터 직렬화 변환을 하는 데이터 변환부 및 상기 변환된 데이터를 기반으로 항목을 분류하고 가상공간의 도로생성 및 도로의 속성 적용, 지형 생성 및 메터리얼, 재질 적용, 객체 배치를 위한 위치, 회전값 적용과 원본 데이터를 기반으로 수정하고자 하는 객체를 편집하는 가상환경 편집부를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 자율주행이 가능한 육상이동체 로봇에 의해 센싱된 센서 데이터를 기반으로 주행중인 도로, 도로 표지판, 주변 사물, 거리, 위치 정보를 취득하고 이를 기반으로 육상이동체 자율주행을 위한 가상공간의 도로와 공간 정보, 지도를 실시간으로 자동 생성 및 구축을 할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 자율주행이 가능한 육상이동체 로봇을 활용하여 도로 뿐만 아니라 차량이 진입이 어려운 좁은 도로, 인도를 주행 하면서 센서 데이터를 획득할 수 있어 센서 데이터를 통해 보다 정교한 지도를 실시간으로 자동 생성 및 구축을 할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 자율주행 육상이동체에 탑재된 각각의 센서를 통해 취득된 데이터를 분류하여 객체추론 알고리즘과 리소스 링커를 통해 추론된 객체를 산출하고 매칭율이 높은 객체를 가상공간에 배치하여 자율주행 가상환경을 구축하는 블록도이다.
도 3은 육상이동체에 탑재된 각각의 센서로부터 받아온 데이터를 취합하여 가상 공간을 구성하는 항목별로 데이터를 분류하고 그룹화하고 정형화된 문서로 저장 및 분류하고 데이터베이스에서 관리 및 전송하는 모듈을 나타낸 블록도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 3에서 정형화된 문서를 저장 관리하는 데이터베이스부의 블록도이다.
도 5는 데이터베이스에 문서를 요청하고 수신하여 항목을 직렬화 하는 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 5에서 처리한 정형화된 데이터를 기반으로 항목을 분류하고 자동으로 가상공간을 재구현하고 최종 사용자가 객체를 재구성하는 블록도이다.
도 7은 도 2에서 생성된 가상공간을 구성하고 있는 도로와 지형, 배치된 객체에 대해 항목별로 분류하고 각각의 항목에 키와 값을 매핑하여 정형화된 형태로 구성하여 저장하는 블록도이다.
도 8은 데이터 취합부에서 가상공간과 가상공간에 배치된 각의 객체의 종속관계를 노드로 관리하고 다수의 객체를 포함하고 있는 상위 객체는 노드를 그룹으로 관리하고 노드로 구분, 전체 그룹 노드로 구분하여 항목별 각각의 객체가 어떤 위치에 어떤 속성을 가지고 있는지 객체 관리를 하는 블록도이다.
도 9는 문서 분류부에서 문서전송부로 데이터베이스에 전송하기에 앞서 접근 계정과 권한을 확인하고 데이터베이스에 접근하여 데이터를 송신하는 블록도이다.
도 10은 조회하고자 하는 지역을 코드를 기반으로 연결된 문서를 확인하는하고 수신하는 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 11은 도 10에서 검색된 문서의 URI를 수신하기 위해 접근권한과 요청코드를 전송하면 서버에서 문서에 대한 URI 정보를 기반으로 문서를 수신하는 블록도이다.
도 12는 수신된 문서를 파싱하여 각각의 항목을 분류하고 각각의 객체에 키와 값을 매칭하여 각각의 객체들을 관리할 수 있는 ID를 부여하는 블록도이다.
도 13은 도8의 종속관계정의와 동작방법은 동일하나 역으로 동작하는 블록도이다.
도 14는 리소스 링커에 의해 선택되는 기 모델링된 장애물 객체를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 리소스 링커에 의해 선택되는 기 모델링된 주변차량 객체를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 리소스 링커에 의해 선택되는 기 모델링된 보행자 객체를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도로와 도로 속성이 적용되고, 보행자와 주변 차량이 가상공간에 배치된 블록도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 언급하는 XML 문서란 eXtensible Markup Language의 약어로 데이터 통신으로 데이터를 주고 받을 때 데이터를 표현하는 javascript 표준 표기법으로, 본 발명에서 언급하는 가상공간과 배치된 객체를 정규화 하여 관리하기 위해 객체들을 직렬화, 구조화하여 사람도 쉽게 읽고 내용을 파악할 수 있는 문서구조체이다. 컴퓨터가 이를 인식하고 분류하기 위해서는 파싱이란 작업이 필요한데 주어진 데이터를 분석하거나 문법적 관계를 해석하고 데이터를 추출하는 작업으로 정의한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템은 공간 생성부(10), 데이터 취합부(20), XML문서(30), 문서 분류부(40), 데이터베이스부(50), 문서 추출부(60), 데이터 변환부(70) 및 공간 구현부(80)를 포함한다.
공간 생성부(10)는 자율주행 육상이동체에 탑재된 센서를 활용하여 주행중인 공간을 센싱하고 센서별로 취득된 데이터를 항목별로 분류하여 도로생성 및 지형을 생성하고, 추론된 객체를 배치하여 자율주행 가상공간을 구현한다.
먼저, 공간 생성부(10)는 육상이동체에 탑재된 센서(IMU, GPS, LiDAR, Camera)를 활용하여 실제 환경을 스캔하여 데이터를 취득하고, 센서로부터 받은 데이터를 데이터화하여 데이터별 분류한다.
그 후, 공간 생성부(10)는 분류된 데이터를 기초로 특징점을 추출하고 객체 인지 및 GPS, IMU 기반의 포인트 데이터를 산출하고, 산출된 GPS, IMU 기반의 포인트 데이터 및 지형 데이터를 기반으로 도로와 지형을 생성하고 도로에 표기된 노면 표시, 차로와 인도를 구분하는 연석을 생성한다.
보다 구체적으로, 공간 생성부(10)는 GPS 센서의 좌표 데이터를 기반으로 포인트 기반 도로를 생성하고, LiDAR와 카메라 데이터를 기반으로 도로의 노면을 표시한 후 인도와 도로 경계 연석 등을 생성한다.
일 실시예에서, 공간 생성부(10)는 GPS 센서의 좌표 데이터를 기반으로 생성된 포인트 데이터를 기초로 도로를 생성하고, LiDAR 및 카메라의 데이터를 기초로 도로의 노면 표시, 인도와 도로 경계 연석등을 생성할 수 있다.
또한, 공간 생성부(10)는 센서 데이터를 분석하여 특징점을 추출하고 객체 추론 알고리즘을 기반으로 객체를 추론하여 검출되는 항목화하여 참조 모델링을 기반으로 매칭율을 분석하여 가장 높은 값을 가진 객체를 저장하고 목록화한다.
상기와 같이, 공간 생성부(10)는 객체가 추론되어 목록화된 항목을 미리 저장된 객체와 연결하는 리소스 링커를 통해 리소스를 동기화하고, 추론된 객체를 속성을 적용하고 가상 공간에 배치함과 동시에 신호등, 도로 표지판, 보행자, 주변 차량을 가상공간에 배치한다.
일 실시예에서, 공간 생성부(10)는 객체 추론 알고리즘과 리소스 링커를 기반으로 가상 환경을 구현하고 객체추론 알고리즘에 의해 도출된 객체리스트 중 참조 모델링에 의해 매칭율을 적용하여 확률이 높은 객체를 정의하여 미리 등록된 리소스와 연결하여 가상공간에 배치 및 속성을 정의할 수 있다.
데이터 취합부(20)는 공간 생성부(10)에서 생성한 도로, 지형, 객체 정보를 직렬화하여 항목별로 구분하고 정형화된 포맷으로 변환하여 문서형태로 변환한다.
먼저, 데이터 취합부(20)는 가상공간에 배치된 공간정보, 지형정보, 객체정보를 항목별로 분류하고 각각의 객체에 ID를 부여함으로 독립적으로 제어할 수 있도록 키와 값을 매핑하고, 각 객체를 구성하는 객체간 종속관계를 정의하고 항목별로 노드로 관리하여 하위객체까지 관리한다.
이를 위해, 데이터 취합부(20)는 공간 생성부(10)에서 생성된 도로정보, 지형정보, 각 객체정보를 직렬화하여 항목별로 구분하고, 항목 별 노드로 관리할 수 있도록 하며 정규화된 포맷으로 XML 문서로 저장함에 있어서 변환된 공간 정보의 데이터 검수한다.
XML문서(30)는 데이터 취합부(20)에 의해 취합된 데이터를 정형화된 포맷으로 정의하여 가상 공간 정보 문서로 저장한다.
일 실시예에서, XML문서(30)는 공간 생성부(10)에 의해 생성된 가상공간의 도로, 지형, 배치된 객체에 대해 항목 분류, 직렬화하여 정형화된 포맷의 가상 공간 정보 문서로 저장한다. 이때, 가상 공간 정보 문서는 MINE형태인 XML 문서이다.
문서 분류부(40)는 정형화된 가상 공간 정보 문서를 관리하기 위해 데이터베이스(50)에 저장한다.
데이터베이스부(50)는 다수의 공간정보 문서를 관리 저장하여 관리한다. 데이터베이스부(50)는 여러 XML문서를 저장 관리하는 저장소이며, 문서 분류부를 통해 등록된 문서들을 지역코드, 버전, 등록일순으로 관리하여 권한이 있는 사용자의 요청에 가상 공간 정보 문서를 전달하거나 저장할 수 있다.
문서 추출부(60)는 특정 가상공간을 구현하기 위해 데이터베이스부(50)에서 가상 공간 정보 문서를 조회하고 추출한다.
먼저, 문서 추출부(60)는 지역 코드를 검색어로 이용하여 데이터베이스부(50)에서 문서를 검색하고, 문서 수신에 대한 권한 확인을 통한 통신 코드의 요청하고, 통신 코드를 통해 가상 공간 정보 문서를 수신한다.
데이터 변환부(70)는 문서 추출부(60)에서 받은 가상 공간 정보 문서에 대해 문법 오류나, 데이터 오류 등 데이터를 검수한다.
공간 구현부(80)는 도로, 지형, 객체정보를 기반으로 가상공간에 재배치하고 최종 사용자가 객체의 위치를 변경하거나 속성 변경, 지형, 도로 속성 등의 속성을 수정하여 재보정한다.
도 2는 자율주행 육상이동체에 탑재된 각각의 센서를 통해 취득된 데이터를 분류하여 객체추론 알고리즘과 리소스 링커를 통해 추론된 객체를 산출하고 매칭율이 높은 객체를 가상공간에 배치하여 자율주행 가상환경을 구축하는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 공간 생성부(10)는 센서 데이터 취득부(101), 센서 데이터 변환부(102), 공간 분석부(103), 지도 생성부(104), 객체 추론부(105), 객체 연결부(106), 객체 배치부(107) 및 자율주행 가상환경 구축부(108)를 포함한다.
센서 데이터 취득부(101)는 육상이동체에 탑재된 센서(IMU, GPS, LiDAR, Camera)를 활용하여 실제 환경을 스캔하여 데이터를 취득하고 저장한다.
센서 데이터 변환부(102)는 센서로부터 받은 데이터를 데이터화하여 데이터별 분류한다.
공간 분석부(103)는 취득된 데이터를 기반으로 특징점을 추출하고 객체 인지 및 GPS, IMU 좌표 데이터 기반를 기반으로 포인트 데이터를 산출한다.
지도 생성부(104)는 공간 분석부(103)에서 산출된 GPS, IMU 데이터와 지형 데이터를 기반으로 도로와 지형을 생성하고 도로에 표기된 노면 표시, 차로와 인도를 구분하는 연석을 생성한다.
객체 추론부(105)는 공간 분석부(103)와 같이 센서 데이터를 분석하여 특징점을 추출하고 객체 추론 알고리즘을 기반으로 객체를 추론하여 검출되는 항목화하여 참조 모델링을 기반으로 매칭율을 분석하여 가장 높은 값을 가진 객체를 저장하고 목록화한다.
객체 연결부(106)는 객체가 추론되어 목록화된 항목을 기 저장된 객체와 연결하는 리소스 링커를 통해 리소스를 동기화한다.
객체 배치부(107)는 추론된 객체를 속성을 적용하고 가상공간에 배치한다.
자율주행 가상환경 구축부(108)는 신호등, 도로 표지판, 보행자, 주변 차량을 가상공간에 배치한다.
도 3은 육상이동체에 탑재된 각각의 센서로부터 받아온 데이터를 취합하여 가상 공간을 구성하는 항목별로 데이터를 분류하고 그룹화하고 정형화된 문서로 저장 및 분류하고 데이터베이스에서 관리 및 전송하는 모듈을 나타낸 블록도를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 데이터 취합부(20)는 항목 직렬화부(201), 종속관계정의부(202) 및 데이터 검수부(203)를 포함한다.
항목 직렬화부(201)는 가상공간에 배치된 공간정보, 지형정보, 객체정보를 항목별로 분류하고 각각의 객체에 식별 정보를 부여함으로 독립적으로 제어할 수 있도록 키와 값을 매핑한다.
종속관계정의부(202)는 각 객체를 구성하는 객체간 종속관계를 정의하고 항목별로 노드로 관리하여 하위객체까지 관리한다.
데이터 검수부(203)는 공간 생성부(10)에서 생성된 도로, 지형, 각 객체정보를 직렬화하여 항목별로 구분하고 항목별 노드로 관리할 수 있도록 하며 정규화된 포맷으로 XML 문서로 저장함에 있어서 변환된 공간 정보의 데이터 검수한다.
도 4는 도 3에서 정형화된 문서를 저장 관리하는 데이터베이스부의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 데이터베이스부(50)는 다수의 공간정보 문서를 관리 저장하여 관리한다. 데이터베이스부(50)는 여러 XML문서를 저장 관리하는 저장소이며, 문서 분류부를 통해 등록된 문서들을 지역코드, 버전, 등록일순으로 관리하여 권한이 있는 사용자의 요청에 가상 공간 정보 문서를 전달하거나 저장할 수 있다.
도 5는 데이터베이스에 문서를 요청하고 수신하여 항목을 직렬화 하는 모듈을 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 문서 추출부(60)는 문서 검색부(601), 문서 버전 확인부(602) 및 문서 요청부(603)를 포함하고, 데이터 변환부(70)는 데이터 검수부(701), 항목 직렬화부(702) 및 종속관계 정의부(703)를 포함한다.
문서 검색부(601)는 조회하고자 하는 가상공간 문서를 데이터베이스부(50)에서 문서를 검색하고, 문서 버전 확인부(602)는 문서 검색부(601)에 의해 데이터베이스부(50)에서검색된 문서의 버전을 확인하고, 문서 요청부(603)는 권한에 따라 문서를 요청한다.
그 후, 데이터 검수부(701)는 문서 추출부에서 받은 가상공간 정보 문서에 대해 문법 오류나, 데이터 오류 등을 검수하고, 항목 직렬화부(702)는 문서를 읽어들여 각각의 항목을 정의, 직렬화 하고, 종속관계 정의부(703)는 객체들의 구성을 정의한다.
도 6은 도 5에서 처리한 정형화된 데이터를 기반으로 항목을 분류하고 자동으로 가상공간을 재구현하고 최종 사용자가 객체를 재구성하는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 공간 구현부(80)는 가상공간을 정형화된 포맷으로 정의하고 저장한 XML 문서를 기반으로 자동으로 가상공간을 구현해주는 것으로, 가상공간을 구성하기 위한 항목 분류부(801), 도로와 지형을 생성하고 구성하는 지도 생성부(802), 신호등, 주변차량 등 각 객체의 위치를 배치하는 객체 배치부(803) 및 최종 사용자가 객체의 크기나 위치 변경, 지형, 도로 변경을 하여 가상환경을 편집할 수 있는 가상환경 편집부(805)를 포함한다.
도 7은 도 2에서 생성된 가상공간을 구성하고 있는 도로와 지형, 배치된 객체에 대해 항목별로 분류하고 각각의 항목에 키와 값을 매핑하여 정형화된 형태로 구성하여 저장하는 블록도이다.
도 7을 참조하면, 항목 직렬화부(201)는 가상공간에 배치된 공간정보, 지형정보, 객체정보를 항목별로 분류하고 각각의 객체에 식별 정보를 부여함으로 독립적으로 제어할 수 있도록 키와 값을 매핑한다. 항목 직렬화부(201)는 항목 분류(2011), 항목 키 매핑(2012) 및 항목 값 매핑(2013)을 포함한다.
도 8은 데이터 취합부에서 가상공간과 가상공간에 배치된 각의 객체의 종속관계를 노드로 관리하고 다수의 객체를 포함하고 있는 상위 객체는 노드를 그룹으로 관리하고 노드로 구분, 전체 그룹 노드로 구분하여 항목별 각각의 객체가 어떤 위치에 어떤 속성을 가지고 있는지 객체 관리를 하는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 데이터 취합부(202)는 각각 객체의 종속 관계를 정의하고 하위 객체를 관리하기 위해 그룹 구분(2021), 그룹 노드(2022) 및 그룹 노드 관리(2033)를 포함한다.
도 9는 문서 분류부에서 문서전송부로 데이터베이스에 전송하기에 앞서 접근 계정과 권한을 확인하고 데이터베이스에 접근하여 데이터를 송신하는 블록도이다.
도 9를 참조하면, 문서 전송부(405)는 접근 계정(4051), 접근 권한(4052), 전송 코드(4053) 및 전송 모듈(4054)을 포함한다.
도 10은 조회하고자 하는 지역을 코드를 기반으로 연결된 문서를 확인하는하고 수신하는 모듈을 나타낸 블록도이다. 도 11은 도 10에서 검색된 문서의 URI를 수신하기 위해 접근권한과 요청코드를 전송하면 서버에서 문서에 대한 URI 정보를 기반으로 문서를 수신하는 블록도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 문서 검색부(601)는 데이터베이스부(50)에서 문서를 검색하기 위해 사용되는 주 검색어로 지역 코드(6011)를 사용하고, 저장 일시(6012), 와 문서를 수신할 수 있는 URI정보인 문서 링크(6013)를 포함하고, 문서를 수신하기 위해서는 사용자의 요청 권한(6031)이 있어야 하며 문서를 수신하기 위한 통신 코드인 요청 코드(6032) 및 문서를 수신하는 문서 수신(6033)을 포함한다.
도 12는 수신된 문서를 파싱하여 각각의 항목을 분류하고 각각의 객체에 키와 값을 매칭하여 각각의 객체들을 관리할 수 있는 ID를 부여하는 블록도이다.
도 12를 참조하면, 항목 직렬화부(702)는 문서를 읽어들여 각각의 항목을 정의, 직렬화 한다.
항목 직렬화부(702)는 직렬화된 항목에 대해 항목별 분류(7021)를 하고 각각의 객체에 ID를 부여 하여 관리하는 항목 키 매칭(7022)와 항목 값 매칭(7023)을 포함한다.
도 13은 도8의 종속관계정의와 동작방법은 동일하나 역으로 동작하는 블록도이다.
종속관계 정의부(703)는 각각 객체의 종속 관계를 정의하고 하위 객체를 관리하기 위해 그룹 구분(7301), 그룹 노드(2022) 및 그룹 노드 관리(2033)를 포함한다.
도 14는 리소스 링커에 의해 선택되는 기 모델링된 장애물 객체를 설명하기 위한 도면이다. 도 15는 리소스 링커에 의해 선택되는 기 모델링된 주변차량 객체를 설명하기 위한 도면이다. 도 16은 리소스 링커에 의해 선택되는 기 모델링된 보행자 객체를 설명하기 위한 도면이다. 도 17은 도로와 도로 속성이 적용되고, 보행자와 주변 차량이 가상공간에 배치된 블록도이다.
도 14 내지 17을 참조하면, 자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템은 자율주행 육상이동체에 탑재된 센서를 활용하여 주행중인 공간을 센싱하고 센서별로 취득된 데이터를 항목별로 분류하여 도로생성 및 지형을 생성하고, 추론된 객체를 배치하여 도 17과 같은 자율주행 가상공간을 구현한다.
자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템은 도 14 내지 도 16과 같은 객체를 생성한 후 도 17의 자율주행 가상공간 상에 배치한다.
한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 공간 생성부
20: 데이터 취합부
30: XML문서
40: 문서 분류부
50: 데이터베이스부
60: 문서 추출부
70: 테이터 변환부
80: 공간 구현부

Claims (8)

  1. 자율주행 육상이동체에 탑재된 센서를 활용하여 주행중인 공간을 센싱하고 센서 별 데이터를 취합하고, 상기 센서 별 데이터를 항목 별로 분류 후 지형과 주변 환경을 생성하고, 객체 추론 알고리즘 및 리소스 링커를 통해 인지된 객체를 생성하고, 사물정보를 인지하고 가상공간에 배치하여 자율주행 가상공간을 구현하는 공간 생성부;
    상기 공간 생성부에서 구성된 도로정보, 지형정보, 배치된 각각의 객체를항목 별로 분류하고, 분류된 객체 별 식별 정보 및 종속 관계를 정의한 후 상기 종속 관계를 기초로 하위로 배치된 객체에 대해서 키와 값으로 매핑하여 항목으로 관리할 수 있도록 데이터를 취합하여 항목화하는 데이터 취합부;
    상기 데이터 취합부에서 항목화된 객체들을 정규화된 포맷으로 나열하여 가상 공간 정보 문서로 저장하는 XML 문서 관리부;
    상기 XML 문서 관리부에 의해 생성된 가상 공간 정보 문서를 파일화한 후 검증하여 데이터베이스부에 업로드 하는 문서 분류부;
    상기 가상 공간 정보 문서를 지역코드를 기반으로 분류하여 관리하는 데이터베이스부;
    상기 지역코드를 이용하여 상기 데이터베이스부에서 가상 공간 정보 문서를 추출하는 문서 추출부;
    상기 데이터베이스부에서 수신한 가상 공간 정보 문서를 읽어들여 항목별로 분류하고, 상기 분류된 객체에 식별 정보를 매칭하고, 상기 객체의 종속 관계에 따라 값을 매칭하여 가상공간에 도로생성과 지형생성, 객체 배치를 위한 데이터 직렬화 변환을 하는 데이터 변환부;
    상기 변환된 데이터를 기반으로 항목을 분류하고 가상공간의 도로생성 및 도로의 속성 적용, 지형 생성 및 메터리얼, 재질 적용, 객체 배치를 위한 위치, 회전값 적용과 원본 데이터를 기반으로 수정하고자 하는 객체를 편집하는 가상환경 편집부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공간 생성부는
    육상이동체에 탑재된 센서(IMU, GPS, LiDAR, Camera)를 활용하여 현실 환경 데이터를 스캐닝하여 데이터를 취득하고, 상기 취득된 데이터 중 GPS 데이터 및 IMU 데이터를 기반으로 육상이동체가 이동한 경로의 포인트를 생성하고, IMU 데이터에 따라 생성된 포인트의 회전값을 적용하여 도로의 구배 기준 데이터를 생성하고, LiDAR 및 Camera를 통해 취득된 데이터를 기반으로 차선 정보의 종류와 개수 및 노면 표지를 인식하여 생성된 도로에 적용하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는
    자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공간 생성부는
    상기 LiDAR와 Camera로 취득된 데이터를 기반으로 특징점을 추출하고, 객체 추론 알고리즘을 활용하여 검출된 객체를 목록화 하여 객체 리스트를 생성하고, 상기 객체 리스트 중 참조 모델링에 의해 매칭율을 적용하여 특정 매칭률 이상인 객체를 정의하여 미리 등록된 미리 등록된 리소스와 연결하여 가상공간에 배치 및 속성을 정의하는 것을 특징으로 하는
    자율주행 육상이동체 로봇을 이용한 공간센싱과 객체추론 및 링커 기반의 육상이동체 주행 가상공간 실시간 자동 생성 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공간 생성부는
    육상이동체에 탑재된 센서(IMU, GPS, LiDAR, Camera)를 활용하여 실제 환경을 스캔하여 데이터를 취득하고 저장하는 센서 데이터 취득부;
    상기 센서로부터 수신한 센서 데이터를 데이터화하여 데이터별 분류하는 센서 데이터 변환부;
    취득된 데이터를 기반으로 특징점을 추출하고 객체 인지 및 GPS 데이터 및 IMU 데이터 기반의 포인트 데이터를 산출하는 공간 분석부;
    상기 공간 분석부에서 산출된 GPS 데이터, IMU 데이터 및 지형 데이터를 기반으로 도로와 지형을 생성하고, 도로에 표기된 노면 표시, 차로와 인도를 구분하는 연석을 생성하는 지도 생성부;
    상기 센서 데이터를 분석하여 특징점을 추출하고, 객체 추론 알고리즘을 기반으로 객체를 추론하여 검출되는 항목화하여 참조 모델링을 기반으로 매칭율을 분석하여 가장 높은 값을 가진 객체를 저장하고 목록화하는 객체 추론부;
    상기 객체가 추론되어 목록화된 항목 및 미리 저장된 객체와 연결하는 리소스 링커를 통해 리소스를 동기화하는 객체 연결부;
    상기 객체에 속성을 적용하고 가상공간에 배치하는 객체 배치부; 및
    신호등, 도로 표지판, 보행자 및 주변 차량을 가상공간에 배치하는 자율주행 가상환경 구축부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    육상이동체 센서와 객체 추론 알고리즘을 이용한 자동으로 가상공간 구축과 객체 배치를 하는 가상공간 실시간 자동생성 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 취합부는
    가상공간에 배치된 공간정보, 지형정보 및 객체정보를 항목별로 분류하고 각각의 객체에 식별 정보를 부여함으로 독립적으로 제어할 수 있도록 키와 값을 매핑하는 항목 직렬화;
    상기 각각의 객체를 구성하는 객체간 종속관계를 정의하고 항목별로 노드로 관리하여 하위객체까지 관리하는 종속관계 정의부;
    상기 공간 생성부에서 생성된 도로정보, 지형정보 및 각 객체정보를 직렬화하여 항목별로 구분하고 상기 항목 별 노드로 관리할 수 있도록 하며 정규화된 포맷의 XML 문서로 저장함에 있어서 변환된 공간 정보의 데이터 검수하는 데이터 검수부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    육상이동체 센서와 객체 추론 알고리즘을 이용한 자동으로 가상공간 구축과 객체 배치를 하는 가상공간 실시간 자동생성 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 문서 분류부는
    상기 정형화된 포맷으로된 문서를 파일로 저장하기 위한 것으로 문서 포맷의 버전을 저장하는 문서 버전 관리부;
    가상공간 정보를 저장한 최조 저장일시를 나타내는 문서 생성일을 생성하는 문서 생성일 관리부;
    문서를 파일화 하기 위해 각 데이터의 형식을 검토하는 데이터 검증부;
    지역코드 및 파일위치경로가 저장되어 있는 메타데이터 저장부;
    상기 데이터베이스부에 파일을 업로드 하는 문서 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    육상이동체 센서와 객체 추론 알고리즘을 이용한 자동으로 가상공간 구축과 객체 배치를 하는 가상공간 실시간 자동생성 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 데이터베이스부는
    XML문서를 저장 관리하는 저장소이며, 상기 문서 분류부를 통해 등록된 문서를 지역코드, 버전, 등록일순으로 관리하여 권한이 있는 사용자의 요청에 따라 해당 문서를 전달하거나 저장할 수 있는 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는
    육상이동체 센서와 객체 추론 알고리즘을 이용한 자동으로 가상공간 구축과 객체 배치를 하는 가상공간 실시간 자동생성 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 문서 추출부는
    상기 데이터베이스부에서 가상 공간 정보 문서를 검색하는 문서 검색부;
    수신하고자 하는 가상 공간 정보 문서의 버전을 확인하는 문서 버전 확인부;
    권한에 따라 가상 공간 정보 문서의 전송을 요청하는 문서 요청부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    육상이동체 센서와 객체 추론 알고리즘을 이용한 자동으로 가상공간 구축과 객체 배치를 하는 가상공간 실시간 자동생성 시스템.
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