WO2018101707A1 - 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치 및 방법 - Google Patents

지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치 및 방법 Download PDF

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WO2018101707A1
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WO
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gnss
positioning
gnss signal
error correction
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PCT/KR2017/013702
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민정동
윤홍민
서명환
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현대엠엔소프트 주식회사
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Publication date
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    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/31—Acquisition or tracking of other signals for positioning

Definitions

  • the present invention relates to a positioning error correction device and method of the GS system, and more particularly, to the positioning system of the GS system that can more quickly correct the positioning error in the multi-pass (urban canyon) region and the shadow section A positioning error correction apparatus and method.
  • a navigation system that provides location information and route information to a moving object such as an aircraft, a ship, and a vehicle to guide the moving object to a destination, it is important to first determine the exact position of the moving object.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the GNSS uses satellites such as the Global Positioning System (GPS) in the United States, the Global Navigation Satellite System (GLONASS) in Russia, the European Satellite Navigation System (GALILEO) in Europe, and the Beidou (Compass) in China. It is a name that integrates various positioning systems.
  • GPS Global Positioning System
  • GLONASS Global Navigation Satellite System
  • GALILEO European Satellite Navigation System
  • Compass Beidou
  • the GNSS determines a location using satellites
  • the location, speed, and time information can be easily obtained regardless of time and space, and are classified into a relatively stable system compared to other navigation systems, but the offset and the waiting time of the clock are different.
  • the error may occur in the location information due to the influence of the ionosphere, the multipath and the receiver noise, or may not be able to determine the location because the satellite signal cannot be received due to an obstacle.
  • An object of the present invention is to provide a positioning error correction apparatus and method of a GS system that can more quickly correct the positioning error in a multi-pass (urban canyon) region and the shadow section.
  • GNSS receiving unit for receiving GNSS (Global Navigation Satellite System) data;
  • a database for storing map information, regional obstacles and satellite information; And based on the database information, resetting the reliability criterion of the GNSS signal according to the result of checking whether the vehicle enters the urban canyon area or enters the shadow section, and according to the reliable reliability criterion according to the reset reliability criterion.
  • a controller for correcting the position of the host vehicle or excluding the unreliable GNSS signal and matching the position of the host vehicle using information measured by the sensor unit.
  • the sensor unit is a sensor for detecting obstacle information around the vehicle, and includes at least one of an ultrasonic sensor, a LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor, and an infrared sensor, the obstacle information around the vehicle If is not stored in the database, the control unit is characterized in that to extract the satellite information that the communication is blocked by the obstacle using the obstacle information detected through the sensor unit.
  • an ultrasonic sensor LiDAR (Light Detection And Ranging) sensor
  • an infrared sensor the obstacle information around the vehicle
  • the present invention may further include a communication unit communicating with a server in a short-range or long-distance communication scheme, wherein the control unit may download and use information of the database from an external server.
  • the controller adjusts a mask angle higher than an obstacle height based on the database information, and selects satellites that are lower than the set mask angle. Except, it is possible to perform a positioning for positioning using satellites located at a position higher than the mask angle to map the current position of the vehicle.
  • the control unit when the vehicle enters the urban canyon area, extracts the satellite ID blocked by the obstacle and excludes it from the position fix for positioning of the vehicle. If the number of available satellites is larger than a preset threshold, the mask angle is adjusted to be higher than the obstacle height based on the information of the database collected in advance.
  • the control unit if the number of satellites available for the positioning is not greater than a predetermined threshold value, the threshold value of the reception sensitivity information of the GNSS signal is changed, but corresponding to the number of available satellites
  • the threshold value of the noise ratio (CNO) is adjusted upward, and the threshold value of the precision degradation rate or the horizontal position error is lowered to increase the criterion for determining the reliability of the GNSS signal.
  • the controller measures the duration of the shaded section and if the duration of the shaded section is smaller than a preset threshold, the information measured by the GNSS signal and the sensor section. By comparing the heading change rate between the two, if the heading change rate is greater than a predetermined threshold value, it is determined to be incorrect GNSS location information.
  • the comparison of the heading change rate, the heading change rate of the previous and current head of the GNSS signal, the previous and current heading change rate by the information measured in the sensor unit, and the information measured in the GNSS signal and the sensor unit It is characterized by comparing the heading change rate between the previous and the current.
  • the control unit if the duration of the shadow period (Duration) is not less than a predetermined threshold value, the threshold value of the reception sensitivity information of the GNSS signal is changed, the satellite signal corresponding to the duration of the shadow period
  • the threshold of the signal-to-noise ratio (CNO) is adjusted downward, and the threshold of precision degradation rate or horizontal position error is increased to lower the criterion for determining the reliability of the received GNSS signal when entering the shadow section.
  • a positioning error correction method of a GS system including: checking, by a controller, whether a vehicle enters an urban canyon area or enters a shadow section based on database information; Dynamically resetting a criterion for determining the reliability of a GNSS signal when the control unit enters the urban canyon area or the shadow section; And correcting, by the controller, the position of the host vehicle by the reliable GNSS signal according to the reset reliability criterion, or excluding the unreliable GNSS signal and matching the position of the host vehicle using information measured by the sensor unit. Characterized in that.
  • the controller is further configured to generate a mask angle based on the database information. Is adjusted to be higher than the obstacle height, except for satellites lower than the set mask angle, and performs positioning for positioning using satellites higher than the mask angle to map the current position of the detected vehicle. It is characterized by.
  • the server dynamically resets the reliability criterion of the GNSS signal by the positioning error correction method of the GNSS system. Accordingly, the host vehicle may be corrected by a reliable GNSS signal having a predetermined reference value or higher, or an unreliable GNSS signal may be excluded and map matching may be performed on the position of the host vehicle using information measured by the sensor unit.
  • the present invention makes it possible to more quickly correct positioning errors in multipath (urban canyon) areas and shadowed sections.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a schematic configuration of a positioning error correction apparatus of the GS system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a flow chart for explaining a positioning error correction method of the GS system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exemplary view showing a satellite coordinate screen according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining a method of resetting the reliability criterion of the GNSS signal in FIG.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram for explaining a method for setting a mask angle for GNSS positioning in accordance with an embodiment of the present invention.
  • GNSS satellites transmit a C / A code (Coarse Acquisition code) and a navigation message (Navigation Message) to the user's GNSS system.
  • the navigation message is provided through the navigation message, so that the GNSS system can know the azimuth and elevation of the satellite.
  • the GNSS system does not mean only a GNSS terminal installed in a vehicle, but includes all servers (eg, a navigation server, a traffic information providing server, a GNSS support server, etc.) connected to the GNSS terminal by communication. Note that this means a concept.
  • the GNSS terminal may process all operations related to positioning error correction by itself, or after the server processes all operations related to positioning error correction, only the result may be transmitted to the GNSS terminal for output.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a schematic configuration of a positioning error correction apparatus of the GS system according to an embodiment of the present invention.
  • the positioning error correction apparatus of the GS system includes a GNSS receiver 110, a controller 120, a sensor unit 130, a database 140, and a communication unit 150. ), And may further include a server 200 for communicating with the communication unit 150.
  • the GNSS receiver 110 receives GNSS data (or GNSS reception information) from a satellite through a GNSS antenna (not shown).
  • the sensor unit 130 may include at least one sensor for detecting vehicle surrounding information.
  • the sensor unit 130 may include at least a LiDAR sensor.
  • the present invention is not limited thereto, and may further include a sensor (eg, an ultrasonic sensor or an infrared sensor) that detects an obstacle in a surrounding manner.
  • a sensor eg, an ultrasonic sensor or an infrared sensor
  • the LiDAR Light Detection And Ranging
  • the LiDAR Light Detection And Ranging
  • the sensor unit 130 scans a laser to a target object or a peripheral to which data is to be acquired by using the characteristics of the laser means.
  • the number of reflected laser data ie, radar return information
  • the characteristics of the object eg, trees, buildings, etc.
  • surrounding obstacles may be identified using the characteristics of the object.
  • the sensor unit 130 may include at least one sensor for detecting a driving state of the vehicle.
  • the sensor unit 130 may include a sensor that detects a driving direction and a traveling speed of the vehicle.
  • the sensor unit 130 may receive information of one or more sensors mounted on the vehicle from an ECU (Electronic Control Unit).
  • ECU Electronic Control Unit
  • the database 140 stores obstacles (eg, buildings, etc.) and satellite information that have already been investigated for each region.
  • the database 140 includes a satellite DB storing satellite information, an obstacle information DB storing obstacle information for each region, and a map information DB storing digital map (MAP) information.
  • a satellite DB storing satellite information
  • an obstacle information DB storing obstacle information for each region
  • a map information DB storing digital map (MAP) information.
  • the controller 120 may detect the obstacle information through the sensor unit 130.
  • the controller 120 may download satellite information from the server 200 to which communication is connected through the communication unit 150. That is, the controller 120 may download satellite information, obstacle information, and digital map (MAP) information from the server 200 and generate each DB in the database 140.
  • MAP digital map
  • the communication unit 150 communicates with the server 200.
  • the communication unit 150 includes at least one of a short range wireless communication method (eg, WiFi, Bluetooth, etc.) and a long range wireless communication method (eg, 3G, 4G, LTE, etc.).
  • a short range wireless communication method eg, WiFi, Bluetooth, etc.
  • a long range wireless communication method eg, 3G, 4G, LTE, etc.
  • the controller 120 determines which satellite is blocked by the obstacle by referring to the obstacle and satellite information stored in the database 140. (Extract)
  • Using the shadow period information pre-stored in the map DB to determine the shadow period has an advantage that the accuracy can be improved more than the method of determining the shadow period with or without the reception of a GNSS signal.
  • the controller 120 determines the detected (extracted) satellite information (ie, by the obstacle).
  • the positioning for positioning is performed except for the satellite ID which is blocked. If a separate positioning software is installed, the software performs the positioning for the positioning except for the satellite information (ie, the satellite ID blocked by the obstacle). do.
  • the controller 120 determines the current position of the host vehicle (vehicle) based on the positioning result except for the detected (extracted) satellite information (ie, the satellite ID blocked by the obstacle) to perform map matching. Perform.
  • control unit 120 measures the duration (Duration) of the shaded section when the vehicle travels in the shaded section of the tunnel or underground parking lot. That is, the duration of the section in which the GNSS signal is not received is measured.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a positioning error correction method of a GS system according to an embodiment of the present invention.
  • the satellite data may be collected through a satellite condition monitoring of a predetermined period in a real place, and the collected data may be converted into a DB and stored in the database 140.
  • the database 140 stores carrier-to-noise power ratios (CNOs), azimuths, and altitude angles according to satellite IDs by time, and also stores information on obstacles (ie, heights and locations of buildings in specific districts). However, even at the same location, there may be no satellites that are blocked by the obstacles over time, and satellites that are blocked by the communication may be changed.
  • CNOs carrier-to-noise power ratios
  • obstacles ie, heights and locations of buildings in specific districts.
  • the controller 120 may refer to map information (or map DB information) of the database 140 to determine whether the entry area is an urban canyon area.
  • the controller 120 is based on previously collected database information (eg, satellite DB, obstacle DB, map DB).
  • the vehicle is configured to compare the altitude and azimuth angle of the obstacles around the vehicle and the satellite at the corresponding time.
  • the control unit 120 extracts satellite information (or satellite ID) that is blocked from being blocked by the obstacle and excludes the satellite group (Position fix) for positioning of the vehicle (S104). That is, when satellite information (or satellite ID) that is blocked by communication is blocked as described above, the controller 120 excludes satellites blocked by the obstacle from the satellite group for positioning. .
  • the controller 120 may position satellites for positioning the two satellites R1 and G10. exclude from fix).
  • Figure 3 is an exemplary view showing a satellite coordinate screen according to an embodiment of the present invention, as shown in the center of the circle is the position of the host vehicle (vehicle), the center of the circle (angle viewed from the center) is Elevation angle 90 degrees, the outside of the circle means the elevation angle 0 degrees.
  • the controller 120 excludes the satellite (ie, the satellite corresponding to the NLOS) from the positioning (ie, excludes from the Positing software) and then performs positioning using the remaining satellites, thereby preventing occurrence of positioning error. To correct the positioning error.
  • the controller 120 measures the duration (Duration) of the shaded section (S105).
  • the controller 120 based on the result of measuring the remaining satellite information except the grasped (extracted) satellite information (that is, the satellite ID blocked by the obstacle) or the duration of the shadow section. Then, the reliability criterion of the GNSS signal is reset (S106) (see FIG. 4).
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of resetting a reliability criterion of a GNSS signal in FIG. 2.
  • the control unit 120 determines whether the entry area is an urban canyon area or a shadow section (S102). As a result of the determination (S102), when the vehicle enters the Urban Canyon region, the satellite ID blocked by the obstacle is extracted and excluded. As a result, the number of satellites available for positioning is greater than the preset threshold (eg, seven). It is checked whether it is large (S201).
  • the preset threshold eg, seven
  • the controller ( 120 adjusts the mask angle higher than the obstacle height based on previously collected database information (eg, satellite DB, obstacle DB) (S202).
  • a preset threshold for example, seven
  • the mask angle means an altitude angle at which the GNSS system (ie, the GNSS receiver) can see the satellite by avoiding obstacles (see FIG. 5).
  • the controller 120 may refer to map information of the database 140 to determine whether the entry area is an urban canyon area or a shadow section.
  • the threshold value of the signal-to-noise ratio (CNO) is adjusted upward in accordance with the number of available satellites, and the precision degradation rate or horizontal position error is adjusted.
  • the threshold value is lowered to raise the criterion for determining the reliability of the GNSS signal (S203).
  • the controller 120 checks whether the duration of the shaded section is smaller than a preset threshold value (eg, the threshold period) (S204).
  • the heading change rate is the 'heading change rate of the previous and present GNSS signal', 'the heading change rate of the previous and current based on the information measured by the sensor unit 130,' and the 'GNSS signal and sensor unit 130 measured Compare the previous and current heading change rates between information.
  • the reliability decision flag Flag is set to 0 (ie, the reliability of the GNSS signal is set low).
  • the reliability determination flag is set to 0 (ie, Set the reliability of the GNSS signal to be low).
  • the threshold value of the reception sensitivity information of the GNSS signal is changed (for example, threshold The value is adjusted downward) (S206).
  • the duration of the shadow period is not smaller than the preset threshold (or threshold period) (No in S204), that is, if the duration of the shadow period is longer, the shadow period is increased due to an increase in the drift cumulative error than when the duration is short.
  • the positioning error becomes large. Therefore, if the duration of the shadowed section becomes longer, the threshold value of the signal-to-noise ratio (CNO) of the satellite signal is lowered in response to the duration of the shadowed section, and the threshold of the precision degradation rate or horizontal position error is increased to increase the threshold.
  • the reliability criterion of the GNSS signal is lowered (S206).
  • the reliability criterion is lowered to increase the reliability of the received GNSS signal when entering the shadow section, and the position error generated in the shadow section can be quickly corrected using the GNSS signal.
  • control unit 120 compares the heading conversion rate between the GNSS signal and the information measured by the sensor unit 130 in a shade section as a result of changing the threshold value of the GNSS reception sensitivity information or adjusting the mask angle. Based on the result of the change or the threshold value of the GNSS reception sensitivity information, the criteria for determining the reliability of the GNSS signal are reset (S207 and S106 in FIG. 1).
  • the identified (extracted) It is checked whether the GNSS signal (or GNSS information) is reliable with respect to the satellites (S107).
  • the GNSS reliability criterion is reset based on a result of resetting the GNSS reliability criterion (S106). It is checked whether the GNSS signal (or GNSS information) is reliable (S107).
  • the controller 120 uses the GNSS signal. After correcting the position of the current vehicle (vehicle) on the basis of the determination result (S108), the map matching is performed by transferring the position of the vehicle to the map DB (S109).
  • the controller 120 uses the information measured by the sensor unit 130 to determine the vehicle. After measuring the position of (S110), the map matching is performed by transmitting the position of the host vehicle to the map DB (S109).
  • the satellites that are blocked from communication are excluded or the shadowed section is continued.
  • the GNSS reliability criterion is reset according to the duration, and the vehicle position is corrected using reliable GNSS information according to the reset GNSS reliability criterion, or the vehicle is measured using the information measured by the sensor unit 130. By measuring (or correcting) the position, it is possible to prevent the occurrence of the positioning error or to correct the positioning error.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram for describing a method for setting a mask angle for GNSS positioning according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, when the vehicle enters an urban canyon area, the controller 120 Set the Mask Angle to a higher elevation than the original (or default) to avoid being affected by positioning by surrounding obstacles.
  • control unit 120 uses only satellites at or above an elevation angle corresponding to the angle set to the mask angle, and does not use information about satellites floating at an altitude below the set elevation angle for positioning. To prevent the occurrence of.
  • control unit 120 performs positioning for positioning using the remaining satellites, except for satellites below the set mask angle, from a satellite group for positioning.
  • the control unit 120 is not shown in detail, The mask angle is returned (changed) to the set value before the adjustment (ie, the default value).
  • the server 200 may perform some functions of the controller 120.
  • some functions of the controller 120 may include a function of causing the server 200 to transmit satellite information that is blocked by an obstacle to perform positioning for positioning, or mask angle information to be adjusted (or returned). Function to perform positioning for positioning except for satellites below the mask angle set by transmission, function to change threshold value of GNSS reception sensitivity information according to duration of shadow section, GNSS and sensor unit 130 in shadow section And a function of comparing a rate of change in heading change between the measured information, and a function of changing a threshold value of the GNSS reception sensitivity information according to the number of available satellites.

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Abstract

본 발명은 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, GNSS(Global Navigation Satellite System) 데이터를 수신하는 GNSS 수신부, 맵 정보, 지역별 장애물 및 위성에 관한 정보를 저장하는 데이터베이스 및 상기 데이터베이스 정보를 바탕으로, 차량의 어번 캐니언 지역 진입 또는 음영구간 진입 여부를 체크한 결과에 따라, GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 재설정하고, 상기 재설정한 신뢰성 판단기준에 따라 신뢰성 있는 GNSS 신호에 의해 자차 위치를 보정하거나, 신뢰성 없는 GNSS 신호를 배제하고 센서부에서 측정한 정보를 이용해 자차의 위치를 맵 매칭하는 제어부를 포함한다.

Description

지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치 및 방법
본 발명은 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티패스(urban canyon) 지역 및 음영구간에서의 위치결정 오차를 보다 신속하게 보정할 수 있도록 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 항공기, 선박 및 차량 등과 같은 이동체로 위치 정보 및 경로 정보를 제공하여 이동체를 목적지로 유도하는 항법 시스템(navigation system)에서는 우선 이동체의 정확한 위치를 판별하는 것이 중요하다.
이에 따라 현재 대부분의 항법 시스템은 인공위성 네트워크를 이용해 지상에 있는 목표물의 위치를 정확히 추적하는 위성측위시스템(Global Navigation Satellite System : 이하 GNSS)이 기본적으로 이용되고 있다.
상기 GNSS는 미국의 위성위치 측정시스템(GPS : Global Positioning System), 러시아의 GLONASS(Global Navigation Satellite System), 유럽의 GALILEO(Europian Satellite Navigation System) 및 중국의 Beidou(北斗, Compass) 등의 위성을 이용하는 다양한 위치 측정 시스템을 통합한 명칭이다.
상기 GNSS는 위성을 이용하여 위치를 판별하므로, 위치, 속도, 시간 정보를 시간 및 공간에 구애받지 않고 용이하게 획득할 수 있으며, 다른 항법 시스템에 비해 비교적 안정적인 시스템으로 구분되지만, 시계의 오프셋, 대기나 전리층의 영향, 다중 경로 및 수신기 잡음 등에 의해 위치 정보에 오차가 발생하거나, 장애물로 인해 위성 신호를 수신하지 못하여 위치를 판별하지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
예컨대 멀티패스(urban canyon) 지역(즉, 고층 건물이 밀집하고 있는 시가지 공간) 및 음영구간(예 : 지하주차장 등)에서는 멀티패스(Multipath) 패이딩, 장애물로 인한 위성 수신성능 저하, 수신기 잡음, 위성수신 불능, 대기층의 영향이나 NLOS(Non Line Of Sight) 효과로 인하여, 즉, GNSS 시스템이 빌딩이나 장애물에 막혀 위성을 볼 수 없거나, 빌딩이나 장애물에 반사되는 GNSS 신호에 의해 위치결정 오차(Positioning Error)가 증가하게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
이러한 위치결정 오차(Positioning Error)는 수 킬로미터에서 잠재적으로 무한대까지 발생할 수 있음이 알려져 있다. 따라서 멀티패스 지역 및 음영구간 내에서 발생되는 자차 위치결정 오차(또는 위치 오차)를 기존보다 조금이라도 더 빠르게 보정할 수 있는 기술이 필요한 상황이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2015-0075143호(2015.07.03. 공개, 위치 오차 보정 장치 및 그 방법)에 개시되어 있다.
본 발명은 멀티패스(urban canyon) 지역 및 음영구간에서의 위치결정 오차를 보다 신속하게 보정할 수 있도록 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치는, GNSS(Global Navigation Satellite System) 데이터를 수신하는 GNSS 수신부; 맵 정보, 지역별 장애물 및 위성에 관한 정보를 저장하는 데이터베이스; 및 상기 데이터베이스 정보를 바탕으로, 차량의 어번 캐니언 지역 진입, 혹은 음영구간 진입 여부를 체크한 결과에 따라, GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 재설정하여 상기 재설정한 신뢰성 판단기준에 따라 신뢰성 있는 GNSS 신호에 의해 자차 위치를 보정하거나, 신뢰성 없는 GNSS 신호를 배제하고 센서부에서 측정한 정보를 이용해 자차의 위치를 맵 매칭하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 센서부는, 차량 주변의 장애물 정보를 검출하는 센서로서, 초음파 센서, 라이다(LiDAR : Light Detection And Ranging) 센서, 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 차량 주변의 장애물 정보가 상기 데이터베이스에 저장되어 있지 않을 경우, 상기 제어부는 상기 센서부를 통해 검출된 장애물 정보를 이용하여 장애물에 의해 통신이 차단되는 위성 정보를 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 근거리나 원거리 통신 방식으로 서버와 통신하는 통신부;를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 데이터베이스의 정보를 외부의 서버로부터 다운로드 받아 사용할 수 있음을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 진입 지역이 어번 캐니언 지역이면, 상기 데이터베이스 정보에 기초하여, 마스크 앵글(Mask Angle)을 장애물 높이보다 높게 조정하고, 상기 설정된 마스크 앵글보다 낮은 위치에 있는 위성들을 제외하고, 상기 마스크 앵글보다 높은 위치에 있는 위성들을 이용해 위치결정을 위한 측위를 수행하여 차량의 현재 위치를 맵 매칭 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 차량이 어번 캐니언 지역에 진입했을 경우, 장애물에 의해 차단되는 위성 ID를 추출하여 차량의 위치결정을 위한 위성 그룹(Position fix)에서 제외하고, 이로부터 위치결정에 사용 가능한 위성의 개수가 미리 설정된 임계값보다 크면 미리 수집된 상기 데이터베이스의 정보에 기초하여, 마스크 앵글(Mask Angle)을 장애물 높이보다 높게 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 위치 결정에 사용 가능한 위성의 개수가 미리 설정된 임계값보다 크지 않은 경우, GNSS 신호의 수신 감도 정보의 임계값을 변경하되, 사용 가능한 위성의 개수에 대응하여 신호대 잡음 비율(CNO)의 임계값을 상향 조정하고, 정밀도 저하율이나 수평 위치 오차의 임계값은 낮춰 GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 높이는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 진입 지역이 음영구간이면, 음영구간 지속 기간(Duration)을 측정하여 이 음영구간 지속 기간이 미리 설정된 임계값보다 작으면, GNSS 신호와 센서부에서 측정된 정보간의 헤딩 변화율을 비교하여, 헤딩 변화율이 미리 설정된 임계값 이상으로 클 경우 부정확한 GNSS 위치정보로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 헤딩 변화율의 비교는, 상기 제어부가 GNSS 신호의 이전과 현재의 헤딩 변화율, 센서부에서 측정된 정보에 의한 이전과 현재의 헤딩 변화율, 및 GNSS 신호와 센서부에서 측정된 정보간의 이전과 현재의 헤딩 변화율을 비교하는 것임을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 음영구간 지속 기간(Duration)이 미리 설정된 임계값보다 작지 않으면, GNSS 신호의 수신 감도 정보의 임계값을 변경하되, 상기 음영구간 지속 기간에 대응하여 위성 신호의 신호대 잡음 비율(CNO)의 임계값을 하향 조정하고, 정밀도 저하율이나 수평 위치 오차의 임계값은 높여 음영구간 진출 시 수신된 GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 낮추는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법은, 제어부가 데이터베이스 정보를 바탕으로 차량의 어번 캐니언 지역 진입, 혹은 음영구간 진입 여부를 체크하는 단계; 상기 제어부가 상기 어번 캐니언 지역이나 음영구간 진입 시, GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 동적으로 재설정하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 재설정한 신뢰성 판단기준에 따라 신뢰성 있는 GNSS 신호에 의해 자차 위치를 보정하거나, 신뢰성 없는 GNSS 신호를 배제하고 센서부에서 측정한 정보를 이용해 자차의 위치를 맵 매칭하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 차량의 어번 캐니언 지역 진입, 혹은 음영구간 진입 여부를 체크하는 단계 이후, 상기 진입 지역이 어번 캐니언 지역이면, 상기 제어부는, 상기 데이터베이스 정보에 기초하여, 마스크 앵글(Mask Angle)을 장애물 높이보다 높게 조정하고, 상기 설정된 마스크 앵글보다 낮은 위치에 있는 위성들을 제외하고, 상기 마스크 앵글보다 높은 위치에 있는 위성들을 이용해 위치결정을 위한 측위를 수행하여 파악한 차량의 현재 위치를 맵 매칭 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 차량이 어번 캐니언 지역이나 음영구간 진입 시, 상기 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법에 의해 서버가, GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 동적으로 재설정하고, 상기 재설정한 신뢰성 판단기준에 따라 기 설정된 기준 이상의 신뢰성 있는 GNSS 신호에 의해 자차 위치를 보정하거나, 신뢰성 없는 GNSS 신호를 배제하고 센서부에서 측정한 정보를 이용해 자차의 위치를 맵 매칭을 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 멀티패스(urban canyon) 지역 및 음영구간에서의 위치결정 오차를 보다 신속하게 보정할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관련된 위성 좌표 화면을 보인 예시도.
도 4는 상기 도 2에 있어서, GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 재설정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 관련하여 GNSS 측위를 위한 마스크 앵글 설정 방법을 설명하기 위한 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
일반적으로 GNSS 위성은 반송파에 C/A Code(Coarse Acquisition code, 민간용)와 내비게이션 메시지(Navigation Message, 항법 메시지)를 실어 사용자의 GNSS 시스템에 전송한다. 상기 내비게이션 메시지를 통해서는 위성의 상태정보가 제공되며, 이에 따라 상기 GNSS 시스템은 위성의 방위각과 고도각을 알 수 있게 된다.
본 실시예에서 GNSS 시스템이라 함은, 차량에 설치되는 GNSS 단말기만을 의미하는 것은 아니며, 상기 GNSS 단말기와 통신으로 연결되는 서버(예 : 내비게이션 서버, 교통정보 제공 서버, GNSS 지원 서버 등)를 모두 포함하는 개념을 의미하는 것임에 유의한다.
예컨대 상기 GNSS 단말기에서 위치결정 오차 보정에 관련된 모든 연산을 자체 처리할 수도 있고, 상기 서버에서 위치결정 오차 보정에 관련된 모든 연산을 처리한 후 그 결과만을 상기 GNSS 단말기에 전송하여 출력하게 할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치는, GNSS 수신부(110), 제어부(120), 센서부(130), 데이터베이스(140), 및 통신부(150)를 포함하고, 상기 통신부(150)와 통신하는 서버(200)를 더 포함할 수 있다.
상기 GNSS 수신부(110)는 안테나(GNSS Antenna)(미도시)를 통해 GNSS 데이터(또는 GNSS 수신 정보)를 위성으로부터 수신한다.
상기 센서부(130)는 차량 주변 정보를 검출하기 위한 적어도 하나 이상의 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대 상기 센서부(130)는 적어도 라이다(LiDAR) 센서를 포함할 수 있다.
그러나 이에 한정하지 않고 다른 방식으로 주변의 장애물을 검출하는 센서(예 : 초음파 센서, 적외선 센서 등)를 더 포함할 수도 있다.
참고로 상기 라이다(LiDAR : Light Detection And Ranging) 센서는 레이저 펄스를 발사하고, 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 반사체의 위치좌표를 측정하는데 사용할 수 있는 센서로서, 전파에 가까운 성질을 가진 레이저 광선을 대기중에 발사해 그 반사체 또는 산란체를 이용하여 대상물까지의 거리나 주변 장애물을 측정할 수 있다.
본 실시예에서 상기 센서부(130)는 상기 레이저 수단의 특성을 이용하여 데이터 취득을 원하는 대상물체나 주변에 레이저를 주사한다. 이때 대상물의 특성(예 : 나무, 건물 등)에 따라 반사되어 오는 레이저 데이터의 수(즉, 레이더 리턴 정보)가 달라지며 상기 대상물의 특성을 이용하여 주변 장애물을 파악할 수 있다.
또한 상기 센서부(130)는 차량의 주행 상태를 검출하기 위한 적어도 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다.
예컨대 상기 센서부(130)는 차량의 주행 방향과 주행 속도를 검출하는 센서를 포함할 수 있으며, 이외에도 차량에 장착된 하나 이상의 센서들의 정보를 ECU(Electronic Control Unit)로부터 수신할 수도 있다.
상기 데이터베이스(140)는 지역별로 이미 조사된 장애물(예 : 빌딩 등) 및 위성 정보를 저장한다.
예컨대 상기 데이터베이스(140)는 위성 정보를 저장하는 위성 DB, 지역별 장애물 정보를 저장하는 장애물 정보 DB, 및 디지털 맵(MAP) 정보를 저장하는 맵 정보 DB를 포함한다.
이때 상기 장애물 정보가 상기 데이터베이스(140)에 저장되어 있지 않더라도 상기 제어부(120)는 상기 센서부(130)를 통해서 장애물 정보를 감지할 수도 있다.
또한 상기 위성 정보가 상기 데이터베이스(140)에 저장되어 있지 않더라도 상기 제어부(120)는 상기 통신부(150)를 통해 통신이 연결된 상기 서버(200)로부터 위성 정보를 다운로드 받을 수도 있다. 즉, 상기 제어부(120)는 상기 서버(200)로부터 위성 정보, 장애물 정보, 및 디지털 맵(MAP) 정보를 다운로드 받아 상기 데이터베이스(140)에 각 DB를 생성할 수 있다.
상기 통신부(150)는 상기 서버(200)와 통신한다.
상기 통신부(150)는 근거리 무선통신 방식(예 : WiFi, 블루투스 등) 및 원거리 무선통신 방식(예 : 3G, 4G, LTE 등) 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 제어부(120)는 자차(차량)가 멀티패스(즉, 어번 캐니언) 지역에 진입하면, 상기 데이터베이스(140)에 저장된 장애물 및 위성 정보를 참조하여, 어느 위성이 장애물에 의해 통신 차단되는지를 파악(추출)한다.
이때 상기 멀티패스 지역은 상기 데이터베이스(140)의 맵 DB에 이미 반경 정보가 저장되어 있는 것으로 가정한다.
상기 음영구간 판별을 위하여 상기 맵 DB에 미리 저장되어 있는 음영구간 정보를 이용하면, GNSS 신호의 수신 유무로 음영구간을 판별하는 방법보다 더 정확도를 높일 수 있는 장점이 있다.
상기와 같이 장애물에 의해 통신 차단된 위성 정보(즉, 장애물에 의해 통신 차단된 위성 ID)가 파악(추출)되면, 상기 제어부(120)는 상기 파악(추출)된 위성 정보(즉, 장애물에 의해 통신 차단된 위성 ID)를 제외하고 위치결정을 위한 측위를 수행한다. 만약 별도의 위치결정 소프트웨어(Positioning Software)가 설치되어 있을 경우에는 해당 소프트웨어에서 상기 파악(추출)된 위성 정보(즉, 장애물에 의해 통신 차단된 위성 ID)를 제외하고 위치결정을 위한 측위를 수행하게 한다.
상기 제어부(120)는 상기 파악(추출)된 위성 정보(즉, 장애물에 의해 통신 차단된 위성 ID)를 제외하고 수행한 위치결정 결과를 바탕으로 현재 자차(차량)의 위치를 파악하여 맵 매칭을 수행한다.
또한 상기 제어부(120)는 차량이 터널이나 지하주차장 등의 음영구간을 주행할 경우, 음영구간이 지속되는 기간(Duration)을 측정한다. 즉, GNSS 신호가 수신되지 않는 구간의 지속 기간(Duration)을 측정한다.
이하 상기 차량이 멀티패스 지역이나 음영구간에서 자차 위치를 보정하는 방법에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
일반적으로 대부분의 국가에는 대표적인 멀티패스(즉, 어번 캐니언) 지역이 있으며, 이 멀티패스 지역에 대하여 미리 위성 데이터의 수집을 통해 특정 시간, 및 특정 장소에서 보이지 않는 위성이 있음을 파악할 수 있다.
이때 상기 위성 데이터는 실제 장소에서 일정 기간의 위성 상태 모니터링을 통해 수집할 수 있으며, 이렇게 수집한 데이터를 DB화하여 상기 데이터베이스(140)에 저장할 수 있다.
상기 데이터베이스(140)에는 시간별 위성 ID에 따른 CNO(Carrier to Noise power ratio), 방위각, 및 고도각이 저장되며, 또한 장애물(즉, 특정 권역별 빌딩의 높이 및 위치) 정보가 저장된다. 다만 동일한 위치에서도 시간에 따라 장애물에 의해 통신 차단되는 위성이 없을 수도 있으며, 통신 차단되는 위성이 변경될 수도 있다.
이에 따라 상기 제어부(120)는 차량(실질적으로는 차량에 장착된 GNSS 시스템)이 특정 시간에 특정 장소(특정 지역)에 진입했을 경우(S101), 그 진입 지역이 어번 캐니언 지역인지 혹은 음영구간인지 판단한다(S102).
이때 상기 제어부(120)는 상기 진입 지역이 어번 캐니언 지역인지 판단하기 위하여 상기 데이터베이스(140)의 맵 정보(또는 맵 DB 정보)를 참조할 수 있다.
상기 판단(S102)에 따라, 상기 진입 지역이 어번 캐니언 지역이면(S102의 어번 캐니언 지역), 상기 제어부(120)는 미리 수집된 데이터베이스 정보(예 : 위성 DB, 장애물 DB, 맵 DB)에 기초하여, 해당 시간에서의 차량 주변 장애물과 위성의 고도각 및 방위각을 비교한다(S103).
상기 비교(S103)를 통해 상기 제어부(120)는 장애물에 가려 통신 차단되는 위성 정보(또는 위성 ID)를 추출하여 차량의 위치결정을 위한 위성 그룹(Position fix)에서 제외한다(S104). 즉, 상기와 같이 장애물에 가려 통신 차단되는 위성 정보(또는 위성 ID)가 추출되면, 상기 제어부(120)는 상기 장애물에 가려 통신 차단된 위성들을 위치결정을 위한 위성 그룹(Position fix)에서 제외한다.
예컨대 도 3을 참조하면, 위성 R1 번과 위성 G10 번이 장애물에 가려 보이지 않는 위성이라는 것이 파악될 경우, 상기 제어부(120)는 상기 두 위성(R1, G10)을 위치결정을 위한 위성 그룹(Position fix)에서 제외하는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 관련된 위성 좌표 화면을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 원의 중심은 자차(차량)의 위치이며, 원의 중심앙(중심에서 올려다본 각)은 고도각 90도, 원의 외곽은 고도 각 0도를 의미한다.
따라서 만약 R1번 위성과 G10번 위성의 고도 각이 약 5도 정도 되는데, 자 차(차량)에서 바라봤을 때 그 구간에 장애물이 있어서 NLOS(Non Line Of Sight) 상황이라고 가정하면, 본 실시예에서 상기 제어부(120)는 해당 위성(즉, NLOS에 해당하는 위성)을 측위에서 제외(즉, Positing software 에서 제외)한 후 나머지 위성들을 이용하여 측위를 수행할 수 있도록 함으로써 위치결정 오차의 발생을 방지하거나 위치결정 오차를 보정할 수 있도록 한다.
한편 상기 판단(S102)에 따라, 상기 진입 지역(또는 구간)이 음영구간이면(S102의 음영구간), 상기 제어부(120)는 음영구간의 지속 기간(Duration)을 측정한다(S105).
다음 상기 제어부(120)는 상기 파악(추출)된 위성 정보(즉, 장애물에 의해 통신 차단된 위성 ID)를 제외한 나머지 위성 정보들, 또는 상기 음영구간의 지속 기간(Duration)을 측정한 결과를 바탕으로 GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 재설정한다(S106)(도 4 참조).
상기 GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 재설정하는 방법은 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 상기 도 2에 있어서, GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 재설정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
상기 제어부(120)는 차량(실질적으로는 차량에 장착된 GNSS 시스템)이 특정 시간에 특정 장소에 진입했을 경우(S101), 그 진입 지역이 어번 캐니언 지역인지 아니면 음영구간인지 판단하고(S102), 상기 판단(S102) 결과에 따라 차량이 어번 캐니언 지역에 진입했을 경우에 장애물에 차단되는 위성 ID를 추출하여 제외한 결과, 위치 결정에 사용 가능한 위성의 개수가 미리 설정된 임계값(예 : 7개)보다 큰지 체크한다(S201).
상기 체크(S201) 결과, 장애물에 차단되는 위성 ID를 추출하여 제외하고도 위치 결정에 사용 가능한 위성의 개수가 미리 설정된 임계값(예 : 7개)보다 큰 경우(S201의 예), 상기 제어부(120)는 미리 수집된 데이터베이스 정보(예 : 위성 DB, 장애물 DB)에 기초하여, 마스크 앵글(Mask Angle)을 장애물 높이보다 높게 조정한다(S202).
여기서 마스크 앵글(Mask Angle)은 GNSS 시스템(즉, GNSS 수신부)이 장애물을 피해서 위성을 볼 수 있는 고도각을 의미한다(도 5 참조).
이때 상기 제어부(120)는 상기 진입 지역이 어번 캐니언 지역인지 음영구간인지 판단하기 위하여 상기 데이터베이스(140)의 맵 정보를 참조할 수 있다.
그런데 상기 체크(S201) 결과, 장애물에 차단되는 위성 ID를 추출하여 제외하여 위치 결정에 사용 가능한 위성의 개수가 미리 설정된 임계값(예 : 7개)보다 크지 않은 경우(S201의 아니오), GNSS 신호의 수신 감도 정보의 임계값을 변경한다(예 : 임계값을 상향 조정한다)(S203).
예컨대 위치 결정에 사용 가능한 위성의 개수가 임계값보다 크지 않다면(S201의 아니오), 사용 가능한 위성의 개수에 대응하여 신호대 잡음 비율(CNO)의 임계값을 상향 조정하고, 정밀도 저하율이나 수평 위치 오차의 임계값은 낮춰 GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 높인다(S203).
한편 상기 차량(실질적으로는 차량에 장착된 GNSS 시스템)이 특정 시간에 특정 장소에 진입했을 경우(S101), 그 진입 지역이 어번 캐니언 지역인지 아니면 음영구간인지 판단하고(S102), 상기 판단(S102) 결과에 따라 차량이 음영구간에 진입했을 경우, 상기 제어부(120)는 음영구간 지속 기간(Duration)이 미리 설정된 임계값(예 : 임계 기간)보다 작은지 체크한다(S204).
상기 체크(S204) 결과, 음영구간 지속 기간(Duration)이 미리 설정된 임계값(또는 임계 기간)보다 작으면(S204의 예), GNSS 신호와 센서부(130)에서 측정된 정보간의 헤딩 변화율을 비교한다(S205).
예컨대 상기 헤딩 변화율은 ‘GNSS 신호의 이전과 현재의 헤딩 변화율’, ‘센서부(130)에서 측정된 정보에 의한 이전과 현재의 헤딩 변화율’, 및 ‘GNSS 신호와 센서부(130)에서 측정된 정보간의 이전과 현재의 헤딩 변화율’을 비교한다.
그리고 상기 비교 결과에 따라 ‘GNSS 신호의 이전과 현재의 헤딩 변화율’이 ‘센서부(130)에서 측정된 이전과 현재의 헤딩 변화율’보다 미리 설정된 임계값 이상으로 클 경우 부정확한 GNSS 위치정보로 판단하여 신뢰성 판단 플랙(Flag)을 0으로 세팅한다(즉, GNSS 신호의 신뢰성이 낮은 것으로 설정한다). 또한 GNSS와 센서부(130)간의 현재의 헤딩 변화율이 이전의 헤딩 변화율보다 미리 설정된 임계값 이상으로 클 경우에도 부정확한 GNSS 위치정보로 판단하여 신뢰성 판단 플랙(Flag)을 0으로 세팅한다(즉, GNSS 신호의 신뢰성이 낮은 것으로 설정한다).
또한 상기 체크(S204) 결과, 음영구간 지속 기간(Duration)이 미리 설정된 임계값(또는 임계 기간)보다 작지 않으면(S204의 아니오), GNSS 신호의 수신 감도 정보의 임계값을 변경한다(예 : 임계값을 하향 조정한다)(S206).
예컨대 음영구간 지속 기간(Duration)이 미리 설정된 임계값(또는 임계 기간)보다 작지 않으면(S204의 아니오), 즉, 음영구간 지속 기간이 길어지면 지속 기간이 짧을 때보다 드리프트 누적 오차 증가로 인해 음영구간 진출 시점에서 위치결정 오차가 커지게 된다. 따라서 음영구간 지속 기간이 길어지면 이 음영구간 지속 기간에 대응하여 위성 신호의 신호대 잡음 비율(CNO)의 임계값을 하향 조정하고, 정밀도 저하율이나 수평 위치 오차의 임계값은 높여 음영구간 진출 시 수신된 GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 낮춘다(S206).
즉, 음영구간일 경우 신뢰성 판단기준을 낮춰 음영구간 진출 시 수신된 GNSS 신호의 신뢰성을 높이고, 음영구간 내에서 발생된 위치 오차를 GNSS 신호를 이용하여 신속하게 보정할 수 있도록 한다.
상기와 같이 제어부(120)는 어번 캐니언 지역에서 GNSS 수신 감도 정보의 임계값을 변경하거나 마스크 앵글을 조정한 결과, 또는 음영구간에서 GNSS 신호와 센서부(130)에서 측정한 정보 간의 헤딩 변환율을 비교한 결과나, GNSS 수신 감도 정보의 임계값을 변경한 결과를 바탕으로 GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 재설정 한다(S207, 및 도 1의 S106).
다시 도 2를 참조하면, 만약 상기 판단(S102)에 따라, 상기 차량이 진입한 지역이 미리 설정된 특정 지역(예 : 어번 캐니언 지역, 음영구간)이 아니면(S102의 아니오) 상기 파악(추출)된 위성들에 대하여 GNSS 신호(또는 GNSS 정보)가 신뢰성이 있는지 체크한다(S107). 또한 상기 파악(추출)된 위성 정보(즉, 장애물에 의해 통신 차단된 위성 ID)를 제외한 후, 상기 GNSS 신뢰성 판단기준을 재설정(S106)한 결과를 바탕으로 상기 파악(추출)된 위성들에 대하여 GNSS 신호(또는 GNSS 정보)가 신뢰성이 있는지 체크한다(S107).
상기 장애물에 의해 통신이 차단된 위성 ID를 제외한 후에도 상기 GNSS 신뢰성 판단기준을 재설정으로 GNSS 정보에 기 설정된 기준 이상의 신뢰성이 있을 경우(S107의 예), 상기 제어부(120)는 상기 GNSS 신호를 이용한 위치결정 결과를 바탕으로 현재 자차(차량)의 위치를 보정한 후(S108), 맵 DB에 자차의 위치를 전달하여 맵 매칭을 수행한다(S109).
그러나 상기 장애물에 의해 통신이 차단된 위성 ID를 제외한 후 GNSS 정보에 기 설정된 기준 이상의 신뢰성이 없을 경우(S107의 아니오), 상기 제어부(120)는 상기 센서부(130)에서 측정한 정보를 이용해 차량의 위치를 측정한 후(S110), 맵 DB에 자차의 위치를 전달하여 맵 매칭을 수행한다(S109).
상기와 같이 본 실시예는 위치결정 에러가 발생할 수 있는 특정 시간대의 특정 지역에서 장애물에 가려 통신 차단된 위성들이 있을 경우나 음영구간에 진입할 경우, 상기 통신 차단된 위성들을 제외하거나 음영구간의 지속 기간(Duration)에 따라 GNSS 신뢰성 판단기준을 재설정하고, 상기 재설정된 GNSS 신뢰성 판단기준에 따라 신뢰성 있는 GNSS 정보를 이용하여 자차 위치를 보정하거나, 상기 센서부(130)에서 측정한 정보를 이용하여 차량 위치를 측정(또는 보정)함으로써 위치결정 에러의 발생을 방지하거나 위치결정 오차를 보정할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 관련하여 GNSS 측위를 위한 마스크 앵글 설정 방법을 설명하기 위한 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 차량이 어번 캐니언 지역에 진입할 경우, 상기 제어부(120)는 주변 장애물에 의해 측위에 영향을 받지 않도록 하기 위하여 마스크 앵글(Mask Angle)을 기존(또는 디폴트)보다 더 고각으로 설정한다.
이에 따라 상기 제어부(120)는 상기 마스크 앵글로 설정된 각에 해당하는 고도각 이상의 위성만 측위에 사용하고, 상기 설정된 고도각 이하의 고도에 떠있는 위성의 정보는 측위에 사용하지 않음으로써 위치결정 오차의 발생을 방지한다.
이후 상기 제어부(120)는 상기 설정된 마스크 앵글(Mask Angle) 이하의 위성들을, 위치결정을 위한 위성 그룹(Position fix)에서 제외하고, 나머지 위성들을 이용해 위치결정을 위한 측위를 수행한다.
한편 상기 자차(차량)가 진입한 지역이 어번 캐니언 지역이 아니거나(S102의 아니오), 또는 상기 진입하였던 어번 캐니언 지역을 벗어났을 경우, 상기 제어부(120)는, 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 마스크 앵글을 상기 조정 전 설정 값(즉, 디폴트 값)으로 복귀(변경)시킨다.
이에 따라 어번 캐니언 지역이 아닌 곳에서는 디폴트로 설정된 마스크 앵글에 의해 통신 차단되지 않는 위성들을 이용하여 위치결정을 위한 측위를 수행할 수 있도록 하고, 어번 캐니언 지역에서는 장애물 높이보다 높게 조정된 마스크 앵글에 의해 통신 차단되는 위성들을 제외하고 위치결정을 위한 측위를 수행할 수 있도록 함으로써 위치결정 오차의 발생을 방지한다.
한편 본 실시예에서 구체적으로 설명하지는 않았으나, 상기 서버(200)가 상기 제어부(120)의 일부 기능을 수행하도록 할 수도 있다.
예컨대 상기 제어부(120)의 일부 기능은, 상기 서버(200)가 장애물에 의해 통신 차단되는 위성 정보를 전송하여 위치결정을 위한 측위를 수행하게 하는 기능, 또는 조정(또는 복귀)할 마스크 앵글 정보를 전송하여 설정된 마스크 앵글 이하의 위성들을 제외하고 위치결정을 위한 측위를 수행하게 하는 기능, 음영구간의 지속 기간에 따른 GNSS 수신감도 정보의 임계값을 변경하는 기능, 음영구간에서 GNSS와 센서부(130)에서 측정된 정보간의 헤딩 변화율을 비교하는 기능, 및 사용 가능한 위성의 개수에 따라 GNSS 수신감도 정보의 임계값을 변경하는 기능을 포함할 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. GNSS(Global Navigation Satellite System) 데이터를 수신하는 GNSS 수신부;
    맵 정보, 지역별 장애물 및 위성에 관한 정보를 저장하는 데이터베이스; 및
    상기 데이터베이스 정보를 바탕으로, 차량의 어번 캐니언 지역 진입 또는 음영구간 진입 여부를 체크한 결과에 따라, GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 재설정하고, 상기 재설정한 신뢰성 판단기준에 따라 신뢰성 있는 GNSS 신호에 의해 자차 위치를 보정하거나, 신뢰성 없는 GNSS 신호를 배제하고 센서부에서 측정한 정보를 이용해 자차의 위치를 맵 매칭하는 제어부;를 포함하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는, 차량 주변의 장애물 정보를 검출하는 센서로서, 초음파 센서, 라이다(LiDAR : Light Detection And Ranging) 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 차량 주변의 장애물 정보가 상기 데이터베이스에 저장되어 있지 않을 경우, 상기 제어부는 상기 센서부를 통해 검출된 장애물 정보를 이용하여 장애물에 의해 통신이 차단되는 위성 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    서버와 통신하는 통신부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 데이터베이스의 정보를 외부의 서버로부터 다운로드 받아 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 진입 지역이 어번 캐니언 지역이면, 상기 데이터베이스 정보에 기초하여, 마스크 앵글(Mask Angle)을 장애물 높이보다 높게 조정하고,
    상기 설정된 마스크 앵글보다 낮은 위치에 있는 위성들을 제외하고, 상기 마스크 앵글보다 높은 위치에 있는 위성들을 이용해 위치결정을 위한 측위를 수행하여 차량의 현재 위치를 맵 매칭 하는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 차량이 어번 캐니언 지역에 진입했을 경우, 장애물에 의해 차단되는 위성 ID를 추출하여 차량의 위치결정을 위한 위성 그룹(Position fix)에서 제외하고, 이로부터 위치결정에 사용 가능한 위성의 개수가 미리 설정된 임계값보다 크면 미리 수집된 상기 데이터베이스의 정보에 기초하여, 마스크 앵글(Mask Angle)을 장애물 높이보다 높게 조정하는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 위치 결정에 사용 가능한 위성의 개수가 미리 설정된 임계값보다 크지 않은 경우, GNSS 신호의 수신 감도 정보의 임계값을 변경하되, GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 높이는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 사용 가능한 위성의 개수에 대응하여 신호대 잡음 비율(CNO)의 임계값을 상향 조정하고, 정밀도 저하율이나 수평 위치 오차의 임계값은 낮춰 GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 높이는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 진입 지역이 음영구간이면, 음영구간 지속 기간(Duration)을 측정하여 이 음영구간 지속 기간이 미리 설정된 임계값보다 작으면, GNSS 신호와 센서부에서 측정된 정보간의 헤딩 변화율을 비교하여, 헤딩 변화율이 미리 설정된 임계값 이상으로 클 경우 부정확한 GNSS 위치정보로 판단하는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 헤딩 변화율의 비교는,
    상기 제어부가 GNSS 신호의 이전과 현재의 헤딩 변화율, 센서부에서 측정된 정보에 의한 이전과 현재의 헤딩 변화율, 및 GNSS 신호와 센서부에서 측정된 정보간의 이전과 현재의 헤딩 변화율을 비교하는 것임을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    기 제어부는, 상기 음영구간 지속 기간(Duration)이 미리 설정된 임계값보다 작지 않으면, GNSS 신호의 수신 감도 정보의 임계값을 변경하되, 음영구간 진출 시 수신된 GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 낮추는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 음영구간 지속 기간에 대응하여 위성 신호의 신호대 잡음 비율(CNO)의 임계값을 하향 조정하고, 정밀도 저하율이나 수평 위치 오차의 임계값은 높여 음영구간 진출 시 수신된 GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 낮추는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 장치.
  12. 제어부가 데이터베이스 정보를 바탕으로 차량의 어번 캐니언 지역 진입 또는 음영구간 진입 여부를 체크하는 단계;
    상기 제어부가 상기 어번 캐니언 지역이나 음영구간 진입 시, GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 동적으로 재설정하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 재설정한 신뢰성 판단기준에 따라 신뢰성 있는 GNSS 신호에 의해 자차 위치를 보정하거나, 신뢰성 없는 GNSS 신호를 배제하고 센서부에서 측정한 정보를 이용해 자차의 위치를 맵 매칭하는 단계;를 포함하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 차량의 어번 캐니언 지역 진입 또는 음영구간 진입 여부를 체크하는 단계 이후,
    상기 진입 지역이 어번 캐니언 지역이면, 상기 제어부는, 상기 데이터베이스 정보에 기초하여, 마스크 앵글(Mask Angle)을 장애물 높이보다 높게 조정하고,
    상기 설정된 마스크 앵글보다 낮은 위치에 있는 위성들을 제외하고, 상기 마스크 앵글보다 높은 위치에 있는 위성들을 이용해 위치결정을 위한 측위를 수행하여 파악한 차량의 현재 위치를 맵 매칭 하는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 차량이 어번 캐니언 지역에 진입했을 경우,
    상기 제어부는, 장애물에 의해 차단되는 위성 ID를 추출하여 차량의 위치결정을 위한 위성 그룹(Position fix)에서 제외하고, 이에 따라 위치결정에 사용 가능한 위성의 개수가 미리 설정된 임계값보다 크면 미리 수집된 상기 데이터베이스의 정보에 기초하여, 마스크 앵글(Mask Angle)을 장애물 높이보다 높게 조정하는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 위치 결정에 사용 가능한 위성의 개수가 미리 설정된 임계값보다 크지 않은 경우,
    상기 제어부는, GNSS 신호의 수신 감도 정보의 임계값을 변경하되, GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 높이는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는, 사용 가능한 위성의 개수에 대응하여 신호대 잡음 비율(CNO)의 임계값을 상향 조정하고, 정밀도 저하율이나 수평 위치 오차의 임계값은 낮춰 GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 높이는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 진입 지역이 음영구간인 경우,
    상기 제어부는, 음영구간 지속 기간(Duration)을 측정하여 음영구간 지속 기간이 미리 설정된 임계값보다 작으면, GNSS 신호와 센서부에서 측정된 정보간의 헤딩 변화율을 비교하여, 헤딩 변화율이 미리 설정된 임계값 이상으로 클 경우 부정확한 GNSS 위치정보로 판단하는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 음영구간 지속 기간(Duration)이 미리 설정된 임계값보다 작지 않을 경우,
    상기 제어부는, GNSS 신호의 수신 감도 정보의 임계값을 변경하되, 음영구간 진출 시 수신된 GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 낮추는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 음영구간 지속 기간에 대응하여 위성 신호의 신호대 잡음 비율(CNO)의 임계값을 하향 조정하고, 정밀도 저하율이나 수평 위치 오차의 임계값은 높여 음영구간 진출 시 수신된 GNSS 신호의 신뢰성 판단 기준을 낮추는 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법.
  20. 제12항에 있어서, 차량이 어번 캐니언 지역이나 음영구간 진입 시, 상기 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법에 의해 서버가, GNSS 신호의 신뢰성 판단기준을 동적으로 재설정하고, 상기 재설정한 신뢰성 판단기준에 따라 기 설정된 기준 이상의 신뢰성 있는 GNSS 신호에 의해 자차 위치를 보정하거나, 신뢰성 없는 GNSS 신호를 배제하고 센서부에서 측정한 정보를 이용해 자차의 위치를 맵 매칭을 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 지엔에스에스 시스템의 위치결정 오차 보정 방법.
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