KR101535873B1

KR101535873B1 - 위성측위시스템과 추측 항법을 융합한 차량 위치 추정 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101535873B1
Application number: KR1020130147349A
Authority: KR
Inventors: 구본욱; 이상선; 김준성; 이동건
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2015-07-24
Also published as: KR20150062561A; US20150153178A1; CN104678415A

Abstract

차량 위치 추정 시스템 및 방법을 공개한다. 본 발명은 각각 기설정된 방식으로 차량의 상태를 측정하여 센서 데이터를 획득하는 복수개의 센서를 구비하는 센서부, 센서부로부터 센서 데이터를 수신하고, GNSS 모듈을 구비하여, 위성 신호를 수신하여 GNSS 데이터를 생성하는 V2X 단말 및 V2X 단말로부터 센서 데이터 및 GNSS 데이터를 수신하고, 센서 데이터와 GNSS 데이터 각각의 정확도를 기설정된 방식으로 평가하며, 평가 결과에 따라 GNSS 데이터로부터 획득되는 GNSS 위치 좌표와 센서 데이터로부터 획득되는 DR 위치 좌표를 융합하여 차량의 위치 좌표를 획득하는 위치 추정부를 포함한다.

Description

위성측위시스템과 추측 항법을 융합한 차량 위치 추정 시스템 및 방법{CAR NAVITION SYSTEM AND METHOD MERGED GNSS WITH DR}

본 발명은 차량 위치 추정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 위성측위시스템과 추측 항법을 융합한 차량 위치 추정 시스템 및 방법에 관한 것이다.

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.

현재 대부분의 항법 시스템은 인공위성네트워크를 이용해 지상에 있는 목표물의 위치를 정확히 추적하는 위성측위시스템(Global Navigation Satellite System : 이하 GNSS)이 기본적으로 이용되고 있다. GNSS는 미국의 위성위치 측정시스템(Global Positioning System : GPS), 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.

GNSS는 위성을 이용하여 위치를 판별하므로, 위치, 속도, 시간 정보를 시간 및 공간에 구애받지 않고 용이하게 위치 정보를 획득할 수 있도록 한다. GNSS는 기본적으로 항시 일정 범위 내의 오차를 가지므로, 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 경우가 발생할 수 있다.

이에 현재 항법 시스템은 GNSS 만을 단독으로 이용하는 경우보다는 다른 시스템과 결합되어 사용하는 경우가 많다. 이렇게 GSNSS와 결합되어 사용되는 시스템으로 각종 센서들의 센싱 값을 이용하 추측 항법(Dead Reckoning : 이하 DR)이 있다.

DR은 위치설정과 네비게이션에 활용되는 일반적인 기술로서, 이동체의 위치와 경로 데이터를 인코더, 지자기센서, 전자콤파스 등의 센서를 이용하여 획득한다. DR은 짧은 시간 내에 매우 정확한 항해 정보를 제공할 수 있는 장점이 있지만, 오류 발생 시 오류가 시간이 지남에 따라 무한대로 누적되기 때문에 단독으로 이동물체의 항법에 이용 될 수는 없다는 한계가 있다. 따라서 GNSS와 DR을 융합한 항법 시스템에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.

도1 은 종래의 융합 항법 시스템의 일 예를 나타낸다.

도1 은 한국 등록 특허 제10-1141984호에 개시된 DR/GPS 데이터 융합 방법에 관한 기술로서, 칼만 필터 형태에 기반하여 DR 장치의 DR 데이터와 GPS 수신기의 GPS 데이터의 가중치를 조절하는 과정을 거쳐 DR/GPS 데이터를 융합한다. 여기서 DR 데이터와 GPS 데이터의 가중치를 조절하는 과정은, GPS의 초기 측정치를 이용하여 이동체의 위치를 추정하는 첫번째 과정과 추정된 위치부터 향후 모든 위치를 추정하는 두 번째 과정을 포함하여 이루어진다.

이중 첫번째 과정은, GPS 데이터를 수집하는 단계와 DR 데이터를 측정하는 단계와 GPS 데이터를 이용하여 이동체의 현재 위치를 GPS에 기반한 좌표로 설정하는 단계와 GPS 데이터와 DR 데이터를 융합하는 단계 및 융합된 DR/GPS 데이터를 출력하는 단계를 포함한다. 도1 의 발명에 따르면, 칼만 필터 기반 추측항법기법을 적용하여 GPS의 위치 오차를 줄여 GPS의 정확도를 높여줌으로써 선박의 자율운행 항해 및 선박 충돌 회피 등에 효과적으로 적용할 수 있도록 한다.

그러나 오픈 스카이(Open Sky) 환경에서의 GNSS 위치 정확도는 GNSS 장치(수신기)의 자체 성능이 좌우하는 반면, 오픈 스카이 환경이 아닌 도심지나 숲, 터널에서는 GNSS 위치 정확도는 하락한다. 또한 단기간에서의 센서 기반 DR의 위치 정확도는 높은 편이나, 시간이 지남에 따라 위치 오차가 누적된다. 따라서 GNSS 위치 정확도가 확보되지 않는 지점(지역)에서 센서 기반 DR과의 주기적이고 정적인 융합은 시간에 따른 위치 오차를 누적시키며, 전체적인 측위 정확도를 떨어뜨린다.

즉 기존의 GNSS와 DR을 융합한 항법 시스템은 GNSS에 의해 측정된 위치 정확도가 확보되어 있는 상태에서는 유용하지만, GNSS의 위치 정확도가 확보되지 않은 지역에서는 DR이 GNSS의 초기 위치 오차를 보정할 수 없을 뿐만 아니라 DR의 특성상 오차가 누적되어 정확한 위치를 확보하기 어렵다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 GNSS 데이터의 정확도에 따라 센서 데이터를 동적으로 적용함으로써, 위치 추정 정확도를 높일 수 있는 차량 위치 추정 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 차량 위치 추정 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 차량 위치 추정 시스템은 각각 기설정된 방식으로 차량의 상태를 측정하여 센서 데이터를 획득하는 복수개의 센서를 구비하는 센서부; 상기 센서부로부터 상기 센서 데이터를 수신하고, GNSS 모듈을 구비하여, 위성 신호를 수신하여 GNSS 데이터를 생성하는 V2X 단말; 및 상기 V2X 단말로부터 상기 센서 데이터 및 상기 GNSS 데이터를 수신하고, 상기 센서 데이터와 상기 GNSS 데이터 각각의 정확도를 기설정된 방식으로 평가하며, 평가 결과에 따라 상기 GNSS 데이터로부터 획득되는 GNSS 위치 좌표와 상기 센서 데이터로부터 획득되는 DR 위치 좌표를 융합하여 상기 차량의 위치 좌표를 획득하는 위치 추정부; 를 포함한다.

상기 위치 추정부는 상기 V2X 단말로부터 상기 센서 데이터 및 상기 GNSS 데이터를 수신하고, 상기 센서 데이터로부터 조향각, 휠펄스, 가속도, 요 레이트 데이터를 포함하는 센서 분석 데이터를 추출하며, 상기 GNSS 데이터로부터 상기 GNSS 원시 측정 데이터를 추출하는 데이터 추출부; 상기 데이터 추출부로부터 상기 GNSS 원시 측정 데이터와 상기 센서 분석 데이터를 수신하고, 상기 GNSS 원시 측정 데이터로부터 상기 GNSS 위치 좌표를 추정하고 및 상기 센서 분석 데이터로부터 상기 DR 위치 좌표를 추정하는 데이터 기반 위치 추정부; 상기 GNSS 원시 측정 데이터와 상기 센서 분석 데이터의 정확도를 판별하는 정확도 계산부; 및 상기 정확도 계산부에서 판별된 상기 GNSS 원시 측정 데이터 및 상기 센서 분석 데이터의 정확도에 따라 상기 GNSS 위치 좌표만으로 상기 차량의 위치 좌표를 계산하거나, 상기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 융합하여 상기 차량의 위치 좌표를 계산하는 최종 위치 산출부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 차량 위치 추정 방법은 각각 기설정된 방식으로 차량의 상태를 측정하여 센서 데이터를 획득하는 복수개의 센서를 구비하는 센서부와 상기 센서부로부터 상기 센서 데이터를 수신하고, GNSS 모듈을 구비하여, 위성 신호를 수신하여 GNSS 데이터를 생성하는 V2X 단말 및 위치 추정부를 포함하는 차량 위치 추정 시스템의 차량 위치 추정 방법에 있어서, 상기 위치 추정부가 상기 V2X 단말로부터 상기 센서 데이터 및 상기 GNSS 데이터 중 적어도 하나를 수신하는 단계; 상기 센서 데이터로부터 DR 위치 좌표를 획득하는 단계; 상기 GNSS 데이터로부터 GNSS 위치 좌표를 획득하는 단계; 상기 DR 위치 좌표 및 상기 GNSS 위치 좌표를 이용하여 상기 차량 위치를 추정하는 단계; 상기 센서 데이터와 상기 GNSS 데이터 각각의 정확도를 기설정된 방식으로 계산 및 평가하는 단계; 및 상기 평가 결과에 따라 상기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 융합하여 상기 차량의 위치 좌표를 획득하는 단계; 를 포함한다.

상기 적어도 하나를 수신하는 단계는 상기 GNSS 데이터가 수신되는지 판별하는 단계; 상기 GNSS 데이터가 수신되면, 상기 GNSS 데이터와 상기 센서 데이터의 시간을 분석하여 매칭함으로써, GNSS 데이터와 센서 데이터를 동기시키는 단계; 및 상기 센서 데이터로부터 조향각, 휠펄스, 가속도, 요 레이트 데이터를 포함하는 센서 분석 데이터를 추출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량의 위치 좌표를 추정하는 단계는 획득된 상기 GNSS 위치 좌표가 상기 위성측위시스템의 구동 후 최초 획득된 초기 GNSS 위치 좌표인지 판별하는 단계; 상기 초기 GNSS 위치 좌표이면, 상기 초기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 이용하여 차량의 위치 좌표를 추정하는 단계; 및 상기 초기 GNSS 위치 좌표가 아니거나, 상기 GNSS 데이터가 수신되지 않으면, 이전 저장된 차량의 위치 좌표인 최종 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 이용하여 차량의 위치 좌표를 추정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 차량의 위치 좌표를 획득하는 단계는 상기 평가 결과, 상기 GNSS 데이터의 정확도가 기설정된 제1 기준값 미만이면, 이전 저장된 상기 최종 위치 좌표와 DR 위치 좌표를 칼만 필터를 이용하여 융합 및 보정하여 상기 차량 위치 좌표를 획득하는 단계; 상기 GNSS 데이터의 정확도가 상기 제1 기준값 이상이고, 상기 센서 데이터의 정확도가 기설정된 제2 기준값 이상이면, 상기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 상기 칼만 필터를 이용하여 융합 및 보정하여 상기 차량 위치 좌표를 획득하는 단계; 및 상기 GNSS 데이터의 정확도가 상기 제1 기준값 이상이고, 상기 센서 데이터의 정확도가 상기 제2 기준값 미만이면, 상기 GNSS 위치 좌표를 상기 칼만 필터를 이용하여 보정하여 상기 차량 위치 좌표를 획득하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 차량 위치 추정 시스템 및 방법은 GNSS 위치 좌표와 DR 위치 좌표의 정확도를 판별하고, 판별 결과에 따라 현재 수신된 GNSS 위치 좌표 또는 이전 계산된 최종 위치 좌표에 동적으로 DR 위치 좌표를 결합하여 최종 위치 좌표를 획득하므로, 측위 오차를 최소로 유지할 수 있으며, 정확도 계산을 위한 다양한 파라미터를 통해 측위시 발생할 수 있는 오차 성분 및 발생원인을 분석할 수 있다. 또한 분석된 오차 발생원인 결과를 기반으로 파라미터를 재 설정할 수 있다.

도1 은 종래의 융합 항법 시스템의 일 예를 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 추정 시스템을 나타낸다.
도3 은 도2 의 위치 추정부의 세부 구성을 나타낸다.
도4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 추정 방법을 나타낸다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 추정 시스템을 나타낸다.

도2 을 참조하면, 본 발명의 차량 위치 추정 시스템(100)은 V2X 단말(100)과 센서부(200) 및 위치 추정부(300)를 구비한다.

V2X(Vehicle to Everything) 단말(100)은 차량이 주행하면서 주행 및 도로 환경 등을 자동 인식해 운전자에게 제공하는 등 승용차 자동제어 및 안전운행을 지원하는 단말로서, V2X 단말(100)은 일반적으로 차량간 통신(Vehicle to Vehicle : 이하 V2V) 및 차량과 인프라간 통신(Vehicle to Infrastructure : 이하 V2I)을 지원하여 차량 주행을 위한 각종 정보를 송수신 할 수 있도록 한다.

특히 본 발명의 V2X 단말(100)은 GNSS 모듈(110)을 구비하여 GNSS 데이터를 수집한다. GNSS 모듈(310)은 안테나(GNSS Antenna)를 통해 GNSS인 GPS, GLONASS, GALILEO, Beidou 등의 위성으로부터 위성 신호를 수신하여 GNSS 데이터를 생성한다. 본 발명에서 GNSS 데이터는 GNSS 원시 측정 데이터(GNSS Raw measurement data)로서, GNSS 원시 측정 데이터를 분석하면 GNSS 측위에 사용되는 위성의 수 및 의사 거리(Pseudorange) 정보를 획득할 수 있다. GNSS 데이터에는 GNSS 원시 측정 데이터가 획득된 시간이 포함되어 있다.

그리고 V2X 단말(100)은 차량 내 통신을 위한 CAN(Control Area Network)을 지원하여 센서부(200)에서 전송되는 센서 데이터를 수집한다. 또한 V2X 단말(100)을 이더넷(Ethernet) 통신을 지원하여 수집된 센서 데이터와 GNSS 모듈(110)에서 획득한 GNSS 데이터를 위치 추정부(300)로 전송한다.

센서부(200)는 복수개의 센서를 구비하고, 복수개의 센서 각각은 기설정된 방식으로 차량의 상태를 측정하여 센서 데이터를 획득한다. 그리고 획득된 센서 데이터를 CAN 을 통해 V2X 단말(100)로 전송한다. 센서부(200)의 복수개의 센서는 밀집되어 배치되는 것이 아니라 차량 각부에 분산 배치될 수 있으며, 각각의 기능에 따라 차량의 조향각, 요 레이트(Yaw rate), 휠 펄스, 가속도, 각속도 등을 측정한다. 각각의 센서에서 획득된 센서 데이터에도 각 센서 데이터이 획득된 시간이 포함된다.

위치 추정부(300)는 이더넷 이용하여 V2X 단말(100)로부터 GNSS 데이터와 센서 데이터를 수신하고, 수신된 GNSS 데이터와 센서 데이터를 이용하여 차량의 위치를 계산한다.

위치 추정부(300)는 우선 GNSS 데이터와 센서 데이터에 포함된 시간을 확인하여 GNSS 데이터와 센서 데이터들의 시간을 동기 시킨다. 위치 추정부(300)는 센서 데이터에 포함된 시간을 분석하고, GNSS 데이터에 포함된 GNSS UTC(Universal Time Coordinated) 시간과 획득된 시간이 동일한 센싱 데이터를 GNSS 데이터에 매칭시킴으로써, GNSS 데이터와 센서 데이터의 시간을 동기 시킬 수 있다. 그리고 위치 추정부(300)는 동기화된 센서 데이터를 기반으로 차량의 이동거리, 회전 각도를 계산하여 DR 위치 좌표를 획득한다. 본 발명에서 DR 위치 좌표는 센서 데이터로부터 계산되는 차량의 위치 정보를 의미한다. 위치 추정부(300)는 위치 추정 초기에 V2X 단말(100)에서 전송되는 GNSS 데이터에서 획득되는 GNSS 위치 좌표에 DR 위치 좌표를 융합한다. 그리고 V2X 단말(100)에서 인가되는 GNSS 데이터와 센서 데이터의 정확도를 분석하고, 분석된 정확도에 따라 GNSS 위치 좌표에 DR 위치 좌표를 동적으로 융합함으로써, 차량 위치 좌표를 정확하게 추정한다.

도3 은 도2 의 위치 추정부의 세부 구성을 나타낸다.

도2 를 참조하여, 도3 의 위치 추정부(300)의 구성을 살펴보면, 위치 추정부(300)는 데이터 추출부(310), 데이터 기반 위치 추정부(320), 정확도 계산부(330) 및 최종 위치 산출부(340)를 구비한다.

데이터 추출부(310)는 V2X 단말(100)에서 전송되는 동기화된 GNSS 데이터와 센서 데이터를 수신한다. 데이터 추출부(310)는 우선 GNSS 데이터가 수신되는지 여부를 판별하고, GNSS 데이터가 수신되면, GNSS 데이터와 센서 데이터의 시간을 분석하여 매칭함으로써, GNSS 데이터와 센서 데이터를 동기시킨다. 그리고 데이터 추출부(310)는 센서 데이터로부터 조향각, 휠펄스, 가속도, 요 레이트 데이터 등을 추출하고, 추출된 조향각, 휠펄스, 가속도, 요 레이트 데이터를 센서 분석 데이터로서 데이터 기반 위치 추정부(320)로 전송한다. 또한 데이터 추출부(310)는 GNSS 데이터가 수신된 경우에, GNSS 데이터의 GNSS 원시 측정 데이터를 데이터 기반 위치 추정부(320)로 전송한다.

데이터 기반 위치 추정부(320)는 데이터 추출부(310)로부터 GNSS 원시 측정 데이터 및 센서 분석 데이터를 수신하고, GNSS 원시 측정 데이터로부터 GNSS 위치 좌표와 위성 개수 및 의사 거리 데이터를 획득한다. 그리고 센서 데이터로부터 차량의 이동거리, 회전 각도를 계산하여 DR 위치 좌표를 획득한다. 데이터 기반 위치 추정부(320)는 획득된 GNSS 위치 정보가 위성측위시스템의 구동 후 최초 획득된 초기 GNSS 위치 좌표인지 판별하여 초기 GNSS 위치 좌표이면, 초기 GNSS 위치 좌표와 DR 위치 좌표를 이용하여 차량의 위치 좌표를 추정한다. 그러나 초기 GNSS 위치 정보가 아니거나, GNSS 데이터가 수신되지 않은 경우에는, 이전 계산된 최종 위치 좌표 및 DR 데이터를 이용하여 차량의 위치 좌표를 추정한다. 그리고 계산된 위치 좌표와 GNSS 데이터 및 센서 데이터를 정확도 계산부(330)로 전송한다.

정확도 계산부(330)는 기설정된 방식에 따라 GNSS 데이터와 센서 데이터의 정확도를 계산한다. 그리고 계산된 GNSS 데이터의 정확도가 기설정된 제1 기준값 이상인지 판별하고, 계산된 센서 데이터의 정확도가 기설정된 제2 기준값 이상인지 판별하여 판별 결과를 최종 위치 산출부(340)로 전송한다.

최종 위치 산출부(340)는 이전 계산된 최종 위치 좌표를 저장하며, 데이터 기반 위치 추정부(320)로부터 추정된 위치 좌표를 수신하고, 정확도 계산부(330)로부터 GNSS 데이터와 센서 데이터의 정확도의 판별 결과를 수신한다. 최종 위치 산출부(340)는 정확도 계산부(330)에서 인가된 판별 결과를 분석하여, GNSS 데이터의 정확도가 제1 기준값 미만이면, GNSS 위치 좌표의 정확도가 낮은 것이므로, 데이터 기반 위치 추정부(320)에서 추정한 GNSS 위치 좌표는 소멸시킨다. 그리고 이전 계산된 최종 위치 좌표와 DR 위치 좌표를 칼만 필터(Kalman Filter)로 융합 및 보정하여 최종 위치 좌표를 획득한다. 그러나 GNSS 데이터의 정확도가 제1 기준값 이상이면, 센서 데이터의 정확도가 제2 기준값 이상으로 판별되었는지 분석한다. 만일 센서 데이터의 정확도가 제2 기준값 이상인 것으로 판별되었다면, GNSS 위치 좌표와 DR 위치 좌표를 칼만 필터를 이용하여 융합 및 보정하여 최종 위치 좌표를 획득한다. 반면, 센서 데이터의 정확도가 제2 기준값 미만이면, DR 위치 좌표를 소멸시키고, GNSS 위치 좌표를 차량의 위치 좌표로 추정하고 칼만 필터로 필터링하여 최종 위치 좌표를 획득한다. 그리고 계산된 최종 위치 좌표를 저장한다.

결과적으로 본 발명의 차량 위치 추정 시스템은 정확도 계산부(330)에서 GNSS 위치 좌표와 DR 위치 좌표의 정확도를 판별하고, 최종 위치 산출부(340)는 판별 결과에 따라 현재 수신된 GNSS 위치 좌표 또는 이전 계산된 최종 위치 좌표에 동적(선택적)으로 DR 위치 좌표를 결합하여 최종 위치 좌표를 획득한다.

따라서 항상 측위 오차를 최소로 유지할 수 있다. 또한, 정확도 계산을 위한 다양한 파라미터를 통해 측위시 발생할 수 있는 오차 성분 및 발생원인을 분석할 수 있으며, 나아가 분석된 오차 발생원인 결과를 기반으로 파라미터를 재 설정할 수 있다. 이렇게 함으로써, GNSS와 DR의 측위 오차를 최소화하여 유지하고, 최소의 오차를 갖는 측위 결과를 기반으로 칼만필터 융합을 통해 높은 정확도를 확보할 수 있다.

도4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 위치 추정 방법을 나타낸다.

도2 및 도3 을 참조하여 도4 의 차량 위치 추정 방법을 설명하면, 위치 추정부(300)의 데이터 추출부(310)는 V2X 단말(100)로부터 데이터를 수신한다(S11). 여기서 데이터에는 센서 데이터와 GNSS 데이터가 포함될 수 있다. 다만 센서 데이터는 차량 내부에 구비되는 센서에서 획득한 데이터이므로, 항시 수신될 수 있으나, GNSS 데이터는 위성 신호로부터 획득되는 데이터이므로, 불규칙적으로 수신될 수 있다.

이에 데이터 추출부(310)는 수신된 데이터에 GNSS 데이터가 포함되어 있는지 판별한다(S12). 즉 GNSS 데이터가 수신되는지 판별한다. 만일 GNSS 데이터가 수신되면, 수신된 GNSS 데이터의 시간에 기초하여 센서 데이터를 동기시킨다. GNSS 데이터의 시간과 동일한 시간에 획득된 센서 데이터를 매칭시킨다. 그리고 데이터 추출부(310)는 GNSS 데이터의 수신 여부에 무관하게, 센서 데이터로부터 조향각, 휠펄스, 가속도, 요 레이트 데이터 등을 포함하는 센서 분석 데이터를 추출하여 데이터 기반 위치 추정부(320)로 전송한다(S14).

데이터 기반 위치 추정부(320)는 센서 분석 데이터를 이용하여 DR 위치 좌표를 획득한다(S15). 그리고 데이터 기반 위치 추정부(320)는 데이터 추출부(310)로부터 GNSS 데이터가 수신되면, GNSS 데이터를 이용하여 GNSS 위치 좌표를 획득하고 획득된 GNSS 위치 좌표가 초기 GNSS 위치 좌표인지 판별한다(S16). 만일 초기 GNSS 위치 좌표인 것으로 판별되면, 초기 위치 좌표 및 DR 위치 좌표를 이용하여 차량의 위치 좌표를 추정한다(S17). 그러나, 초기 GNSS 위치 좌표가 아니거나, GNSS 데이터가 수신되지 않은 경우에는 이전 계산된 최종 위치 좌표 및 DR 위치 좌표를 이용하여 차량 위치를 추정한다(S18).

정확도 계산부(330)는 GNSS 데이터와 센서 데이터를 인가받아 각각의 정확도를 기설정된 방식으로 계산한다(S19). 그리고 GNSS 데이터의 정확도가 기설정된 제1 기준값 이상인지 판별한다(S20). 만일 GNSS 데이터의 정확도가 제1 기준값 미만이면, 이전 계산된 최종 위치 및 DR 위치 좌표를 이용하여 위치를 추정한다(S18). 그러나 GNSS 데이터의 정확도가 제1 기준값 이상이면, 센서 데이터의 정확도가 기설정된 제2 기준값 이상인지 판별한다. 센서 데이터의 정확도가 제2 기준값 이상이면, GNSS 위치 좌표와 DR 위치 좌표를 이용하여 차량의 위치 좌표를 계산한다(S24). 그러나 GNSS 위치 좌표를 이용하여 차량의 위치 좌표를 계산한다(23). 그리고 계산된 차량 위치 좌표에 칼만 필터로 필터링하여 위치 좌표의 오차를 보정한다(24). 이후 보정된 위치 좌표를 최종 위치로 추정하고 저장한다(S25).

본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

각각 기설정된 방식으로 차량의 상태를 측정하여 센서 데이터를 획득하는 복수개의 센서를 구비하는 센서부;
상기 센서부로부터 상기 센서 데이터를 수신하고, GNSS 모듈을 구비하여, 위성 신호를 수신하여 GNSS 원시 측정 데이터와 상기 GNSS 원시 측정 데이터가 획득된 시간을 포함하는 GNSS 데이터를 생성하는 V2X 단말; 및
상기 V2X 단말로부터 상기 센서 데이터 및 상기 GNSS 데이터를 수신하고, 상기 GNSS 원시 측정 데이터로부터 상기 GNSS 위치 좌표를 추정하고 및 상기 센서 데이터로부터 DR 위치 좌표를 추정하며, 상기 센서 데이터와 상기 GNSS 데이터 각각의 정확도를 기설정된 방식으로 평가하며, 평가 결과에 따라 추정된 상기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 융합하여 상기 차량의 위치 좌표를 획득하는 위치 추정부; 를 포함하고,
상기 위치 추정부는
추정된 상기 GNSS 위치 좌표가 차량 위치 추정 시스템의 구동 후 최초 획득된 초기 GNSS 위치 좌표인지 판별하고, 상기 초기 GNSS 위치 좌표이면, 상기 초기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 융합하여 차량의 위치 좌표를 추정하고, 상기 초기 GNSS 위치 좌표가 아니면, 이전 저장된 최종 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 이용하여 차량의 위치 좌표를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 시스템.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 위치 추정부는
상기 V2X 단말로부터 상기 센서 데이터 및 상기 GNSS 데이터를 수신하고, 상기 센서 데이터로부터 조향각, 휠펄스, 가속도, 요 레이트 데이터를 포함하는 센서 분석 데이터를 추출하며, 상기 GNSS 데이터로부터 상기 GNSS 원시 측정 데이터를 추출하는 데이터 추출부;
상기 데이터 추출부로부터 상기 GNSS 원시 측정 데이터와 상기 센서 분석 데이터를 수신하고, 상기 GNSS 원시 측정 데이터로부터 상기 GNSS 위치 좌표를 추정하고 및 상기 센서 분석 데이터로부터 상기 DR 위치 좌표를 추정하는 데이터 기반 위치 추정부;
상기 GNSS 원시 측정 데이터와 상기 센서 분석 데이터의 정확도를 판별하는 정확도 계산부; 및
상기 정확도 계산부에서 판별된 상기 GNSS 원시 측정 데이터 및 상기 센서 분석 데이터의 정확도에 따라 상기 GNSS 위치 좌표만으로 상기 차량의 위치 좌표를 계산하거나, 상기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 융합하여 상기 차량의 위치 좌표를 계산하는 최종 위치 산출부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 시스템.
제3 항에 있어서, 상기 데이터 추출부는
상기 V2X 단말로부터 상기 GNSS 데이터가 수신되는지 판별하고, 상기 GNSS 데이터가 수신되면, 상기 GNSS 데이터와 상기 센서 데이터의 시간을 분석하여 매칭함으로써, GNSS 데이터와 센서 데이터를 동기시키는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 시스템.
제4 항에 있어서, 상기 최종 위치 산출부는
상기 차량의 위치 좌표를 상기 최종 위치 좌표로 저장하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 시스템.
삭제
제5 항에 있어서, 상기 데이터 기반 위치 추정부는
상기 데이터 추출부로부터 상기 GNSS 원시 측정 데이터가 수신되지 않으면, 수신된 상기 센서 분석 데이터에 대응하는 상기 DR 위치 좌표와 이전 저장된 상기 최종 위치 좌표를 이용하여 차량의 위치 좌표를 추정하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 시스템.
제7 항에 있어서, 상기 정확도 계산부는
기설정된 방식에 따라 상기 GNSS 데이터와 상기 센서 데이터 각각의 정확도를 계산하고, 계산된 상기 GNSS 데이터의 정확도가 기설정된 제1 기준값 이상인지 판별하고, 계산된 상기 센서 데이터의 정확도가 기설정된 제2 기준값 이상인지 판별하여, 판별 결과를 상기 최종 위치 산출부로 전송하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 시스템.
제8 항에 있어서, 상기 최종 위치 산출부는
데이터 기반 위치 추정부에서 추정된 상기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 수신하고, 상기 정확도 계산부에서 판별된 상기 GNSS 데이터와 상기 센서 데이터의 정확도 판별 결과를 수신하며, 상기 GNSS 데이터의 정확도가 상기 제1 기준값 미만이면, 이전 저장된 상기 최종 위치 좌표와 DR 위치 좌표를 칼만 필터를 이용하여 융합 및 보정하여 상기 차량 위치 좌표를 획득하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 시스템.
제9 항에 있어서, 상기 최종 위치 산출부는
상기 GNSS 데이터의 정확도가 상기 제1 기준값 이상이고, 상기 센서 데이터의 정확도가 상기 제2 기준값 이상이면, 상기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 상기 칼만 필터를 이용하여 융합 및 보정하여 상기 차량 위치 좌표를 획득하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 시스템.
제10 항에 있어서, 상기 최종 위치 산출부는
상기 GNSS 데이터의 정확도가 상기 제1 기준값 이상이고, 상기 센서 데이터의 정확도가 상기 제2 기준값 미만이면, 상기 GNSS 위치 좌표를 상기 칼만 필터를 이용하여 보정하여 상기 차량 위치 좌표를 획득하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 시스템.
각각 기설정된 방식으로 차량의 상태를 측정하여 센서 데이터를 획득하는 복수개의 센서를 구비하는 센서부와 상기 센서부로부터 상기 센서 데이터를 수신하고, GNSS 모듈을 구비하여, 위성 신호를 수신하여 GNSS 원시 측정 데이터와 상기 GNSS 원시 측정 데이터가 획득된 시간을 포함하는 GNSS 데이터를 생성하는 V2X 단말 및 위치 추정부를 포함하는 차량 위치 추정 시스템의 차량 위치 추정 방법에 있어서, 상기 위치 추정부가
상기 V2X 단말로부터 상기 센서 데이터 및 상기 GNSS 데이터 중 적어도 하나를 수신하는 단계;
상기 센서 데이터로부터 DR 위치 좌표를 획득하는 단계;
상기 GNSS 데이터로부터 GNSS 위치 좌표를 획득하는 단계;
상기 DR 위치 좌표 및 상기 GNSS 위치 좌표를 이용하여 상기 차량 위치를 추정하는 단계;
상기 센서 데이터와 상기 GNSS 데이터 각각의 정확도를 기설정된 방식으로 계산 및 평가하는 단계; 및
상기 평가 결과에 따라 상기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 융합하여 상기 차량의 위치 좌표를 획득하는 단계; 를 포함하고,
상기 차량의 위치 좌표를 추정하는 단계는
획득된 상기 GNSS 위치 좌표가 상기 차량 위치 추정 시스템의 구동 후 최초 획득된 초기 GNSS 위치 좌표인지 판별하는 단계;
상기 초기 GNSS 위치 좌표이면, 상기 초기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 이용하여 차량의 위치 좌표를 추정하는 단계; 및
상기 초기 GNSS 위치 좌표가 아니거나, 상기 GNSS 데이터가 수신되지 않으면, 이전 저장된 차량의 위치 좌표인 최종 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 이용하여 차량의 위치 좌표를 추정하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 방법.
삭제
제12 항에 있어서, 상기 적어도 하나를 수신하는 단계는
상기 GNSS 데이터가 수신되는지 판별하는 단계;
상기 GNSS 데이터가 수신되면, 상기 GNSS 데이터와 상기 센서 데이터의 시간을 분석하여 매칭함으로써, GNSS 데이터와 센서 데이터를 동기시키는 단계; 및
상기 센서 데이터로부터 조향각, 휠펄스, 가속도, 요 레이트 데이터를 포함하는 센서 분석 데이터를 추출하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 방법.
삭제
제14 항에 있어서, 상기 차량의 위치 좌표를 획득하는 단계는
상기 평가 결과, 상기 GNSS 데이터의 정확도가 기설정된 제1 기준값 미만이면, 이전 저장된 상기 최종 위치 좌표와 DR 위치 좌표를 칼만 필터를 이용하여 융합 및 보정하여 상기 차량 위치 좌표를 획득하는 단계;
상기 GNSS 데이터의 정확도가 상기 제1 기준값 이상이고, 상기 센서 데이터의 정확도가 기설정된 제2 기준값 이상이면, 상기 GNSS 위치 좌표와 상기 DR 위치 좌표를 상기 칼만 필터를 이용하여 융합 및 보정하여 상기 차량 위치 좌표를 획득하는 단계; 및
상기 GNSS 데이터의 정확도가 상기 제1 기준값 이상이고, 상기 센서 데이터의 정확도가 상기 제2 기준값 미만이면, 상기 GNSS 위치 좌표를 상기 칼만 필터를 이용하여 보정하여 상기 차량 위치 좌표를 획득하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 방법.