KR101673749B1 - 지향성 통신을 이용한 측위 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지향성 통신을 이용한 측위 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 차량에 탑재된 OBU(On Board Unit)가 각종 센서로부터 획득한 정보와 터널 내에 설치된 RSU(Road Side Unit)로부터 획득한 위치정보를 기반으로 현재 위치를 측정함으로써, 터널 내에서도 정확한 차량의 측위가 가능하도록 하는 지향성 통신을 이용한 측위 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 지향성 통신을 이용한 측위 시스템에 있어서, 터널 내부에 설치되며, 상기 터널 내 차량의 평균속도에 상응하는 송신주기로, 기 설정된 자신의 위치정보를 커버리지 내에 송신하는 RSU(Road Side Unit); 및 차량에 탑재되며, 자이로 센서정보와 차량의 주행정보 및 상기 RSU로부터 수신한 위치정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 측정하는 OBU(On Board Unit)를 포함한다.

Description

지향성 통신을 이용한 측위 시스템 및 그 방법{POSITIONING SYSTEM USING DIRECTIVE COMMUNICATION AND METHOD THEREOF}
본 발명은 지향성 통신을 이용한 측위 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 탑재된 OBU(On Board Unit)가 터널 내에 설치된 RSU(Road Side Unit)와 통신하여 자신의 위치를 결정하는 기술에 관한 것이다.
차량의 위치 추적시스템은 반드시 주행하는 차량의 위치를 결정해야 하며, 이렇게 결정된 차량의 위치정보는 차량의 현위치 표시, 경로 안내, 그리고 주변 환경 인식 등에 사용되므로, 허용된 오차 범위 내에서 실시간으로 연속적으로 제공되어야 한다. 이때, 잘못된 위치정보 또는 불연속적인 위치정보의 제공은 안전운전에 심각한 영향을 줄 수 있으므로, 차량의 위치 추적시스템에 있어서 차량의 위치 결정은 매우 중요하다.
차량의 위치 추적방법은 차량 내에 장착된 자이로(gyro) 센서, 차속 센서 등으로부터 수집된 자료를 이용하여 위치를 알아내는 자립식 위치 측정 방법, GPS(Global Positioning System) 신호를 수신하여 위치를 알아내는 위성 항법식 위치 측정 방법, 그리고 자립식과 위성 항법식을 함께 이용하는 혼합식 위치 측정 방법이 있다.
혼합식 차량의 위치 추적시스템은 GPS 수신이 취약한 곳에서 DR(Dead Reckoning)로 추측 항법을 수행하여 GPS 위성신호를 수신할 때까지 차량의 위치를 측정한다. 즉 고층빌딩 사이, 터널 속, 가로수 밑 등과 같이 GPS 신호 수신이 취약한 곳에서는 차량에 장착된 센서를 통해서 직접 차량 위치를 측정하는 것이다.
하지만 종래 차량의 위치 추적시스템은 터널에 진입하기 전 또는 진입한 후에 GPS 신호를 수신하기까지 그리고 터널 안을 주행하는 동안에 차량의 위치를 연속해서 정확하게 측정하는데 어려움이 있었다.
더욱이 차량이 터널 안을 주행하는 동안에는 단순히 차량 센서만을 이용하기 때문에 터널 안에서의 차량 이동위치 및 이동거리를 정확하게 측정하는데 어려움이 있었다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 차량에 탑재된 OBU(On Board Unit)가 각종 센서로부터 획득한 정보와 터널 내에 설치된 RSU(Road Side Unit)로부터 획득한 위치정보를 기반으로 현재 위치를 측정함으로써, 터널 내에서도 정확한 차량의 측위가 가능하도록 하는 지향성 통신을 이용한 측위 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 지향성 통신을 이용한 측위 시스템에 있어서, 터널 내부에 설치되며, 상기 터널 내 차량의 평균속도에 상응하는 송신주기로, 기 설정된 자신의 위치정보를 커버리지 내에 송신하는 RSU(Road Side Unit); 및 차량에 탑재되며, 자이로 센서정보와 차량의 주행정보 및 상기 RSU로부터 수신한 위치정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 측정하는 OBU(On Board Unit)를 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 지향성 통신을 이용한 측위 방법에 있어서, 터널 내부에 설치된 RSU(Road Side Unit)가 터널 내 차량의 평균속도에 상응하는 송신주기로, 기 설정된 자신의 위치정보를 커버리지 내에 송신하는 단계; 및 차량에 탑재된 OBU(On Board Unit)가 자이로 센서정보와 차량의 주행정보 및 상기 RSU로부터 수신한 위치정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 측정하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 차량에 탑재된 OBU(On Board Unit)가 각종 센서로부터 획득한 정보와 터널 내에 설치된 RSU(Road Side Unit)로부터 획득한 위치정보를 기반으로 현재 위치를 측정함으로써, 터널 내에서도 정확한 차량의 측위가 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 지향성 통신을 이용한 측위 시스템의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 RSU의 일실시예 상세 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 OBU의 일실시예 상세 구성도,
도 4 는 본 발명에 따른 지향성 통신을 이용한 측위 과정에 대한 일실시예 설명도,
도 5 는 본 발명에 따른 지향성 통신을 이용한 측위 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 지향성 통신을 이용한 측위 시스템의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지향성 통신을 이용한 측위 시스템은, RSU(Road Side Unit)(10) 및 OBU(On Board Unit)(20)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 RSU(10)는 터널 내부의 상단에 설치되는 모듈로서, 지향성 안테나를 구비하고 있으며, 상기 지향성 안테나를 통해 OBU(20)로 위치정보를 송신한다. 즉, RSU(10)는 소정의 통신영역으로 기 저장하고 있는 자신의 위치(절대위치)를 송신한다. 이때, 위치정보는 x,y,z 좌표값, 도로의 헤딩(heading), 커버리지 값을 포함한다.
이때, 전송파워에 따른 커버리지 값은 일례로 하기의 [표 1]과 같다.
[표 1]
Figure 112015018742822-pat00001
또한, RSU(10)는 터널 내 차량의 평균속도에 따라 위치정보의 송신주기를 달리한다. 즉, 차량의 평균속도가 저속이면 송신주기를 길게 하고, 고속이면 송신주기를 짧게 한다. 이는 일례로 하기의 [표 2]와 같다.
[표 2]
Figure 112015018742822-pat00002
여기서, RSU(10)는 터널 관리 센터와 연동하여 터널 내 차량의 평균속도를 획득한다.
다음으로, OBU(20)는 차량에 탑재되는 모듈로서, 자이로 센서로부터 획득한 정보와 차량의 주행정보 및 터널 내 RSU(10)로부터 수신한 위치정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 측정한다.
이때, OBU(20)는 지향성 통신영역 내에서 RSU(10)로부터 수신한 위치정보들 중에서 가장 가운데 수신한 위치정보를 이용하되, 측위 시점이 차량이 이미 커버리지를 벗어난 시점이므로 이를 보상한다. 또한, OBU(20)는 RSU(10)와 V2X 통신을 실시하며, GPS 수신이 가능한 지역에서는 GPS 정보를 기반으로 차량의 위치를 측정한다.
이하, 도 4를 참조하여 상술한 측위 과정에 대해 상세히 살펴보기로 한다.
도 4 는 본 발명에 따른 지향성 통신을 이용한 측위 과정에 대한 일실시예 설명도이다.
도 4에서, '401'은 차량에 탑재된 OBU(20)가 커버리지 내에서 RSU(10)로부터 최초로 수신한 위치정보를, '402'는 두 번째 수신한 위치정보를, '403'은 세 번째 수신한 위치정보를, '404'는 네 번째 수신한 위치정보를, '405'는 다섯 번째 수신한 위치정보를 각각 나타낸다. 즉, OBU(20)는 RSU(10)의 커버리지를 통과하면서 소정의 주기로 총 다섯 개의 위치정보를 수신한 것을 알 수 있다.
이때, OBU(20)는 가장 중간에 수신한 위치정보(403)를 선택하고, 상기 선택한 위치정보(403)를 보상한다. 즉, 상기 선택한 위치에 차량이 이동한 거리(차량의 속도 × 시간)를 더한다. 이는 위치정보(403)를 수신한 위치와 차량의 위치를 측위 지점 사이의 오차를 보상하는 것이다. 여기서, 가장 중간에 수신한 위치정보(403)를 선택하는 이유는 위치정보(403)를 수신한 지점이 RSU(10)와 가장 가까운 지점이기 때문이다.
결국, OBU(20)는 위치 오차가 보상된 위치정보와 자이로 값 및 차량의 속도를 기반으로 차량의 위치를 측정한다. 이때, 측위 알고리즘은 IMU(Inertial Measurement Units) KF(Kalman Filter) 알고리즘을 이용할 수 있으며, 이는 주지 관용의 기술로서 상세 설명은 하지 않기로 한다.
도 2 는 본 발명에 따른 RSU의 일실시예 상세 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 RSU는 저장부(11), 수신부(12), 송신주기 설정부(13), 제어부(14) 및, 송신부(15)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 저장부(11)는 차량의 평균속도에 상응하는 송신주기가 기록된 테이블 및 위치정보(RSU가 설치된 위치)를 저장하고 있다. 이러한 테이블을 상기 [표 2]에 개시된 바와 같다.
수신부(12)는 터널 관리 센터(도시되어 있지 않음)로부터 터널 내 차량의 평균속도를 수신한다.
송신주기 설정부(13)는 저장부(11)에 저장되어 있는 테이블을 기반으로, 수신부(12)에 의해 수신된 차량의 평균속도에 상응하는 송신주기를 설정한다.
제어부(14)는 상기 각 구성요소들이 제 기능을 정상적으로 수행할 수 있도록 전반적인 제어를 수행한다.
특히, 제어부(14)는 송신주기 설정부(13)에 의해 설정된 송신주기로 저장부(11)에 저장되어 있는 위치정보를 송신하도록 송신부(15)를 제어한다.
송신부(15)는 제어부(14)의 제어하에 위치정보를 송신한다.
도 3 은 본 발명에 따른 OBU의 일실시예 상세 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 OBU는 수신부(21), 자이로 센서(22), 주행정보 수집부(23), 위치 산출부(24), 및 맵 매칭부(25)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 먼저 수신부(21)는 터널 내 RSU(10)로부터 복수의 위치정보를 수신한다.
자이로 센서(22)는 각속도를 검출한다.
주행정보 수집부(23)는 차량의 속도 및 가속도를 수집한다.
위치 산출부(24)는 RSU(10)의 커버리지 내에서 수신한 위치정보 중에서 중간에 수신한 위치정보와 자이로 센서(22)에 의해 검출된 각속도 및 주행정보 수집부(23)에 의해 수집된 차량의 속도 및 가속도를 기반으로 차량의 현재 위치를 산출한다.
참고로, 종래에는 GPS 위치정보와 자이로 센서(22)에 의해 검출된 각속도 및 주행정보 수집부(23)에 의해 수집된 차량의 속도 및 가속도를 기반으로 차량의 현재 위치를 산출한바, 본 발명은 GPS 위치정보를 RSU(10)의 커버리지 내에서 수신한 위치정보 중에서 중간에 수신한 위치정보로 대체한 것으로, 칼만 필터를 적용하여 차량의 현재 위치를 산출하는데 어려움이 없다.
맵 매칭부(25)는 위치 산출부(24)에 의해 산출된 위치를 맵에 매칭시킨다.
도 5 는 본 발명에 따른 지향성 통신을 이용한 측위 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 터널 내부에 설치된 RSU(10)가 터널 내 차량의 평균속도에 상응하는 송신주기로, 기 설정된 자신의 위치정보를 커버리지 내에 송신한다(501).
이후, 차량에 탑재된 OBU(20)가 자이로 센서정보와 차량의 주행정보 및 상기 RSU로부터 수신한 위치정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 측정한다(502).
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
10 : RSU
20 : OBU

Claims (10)

  1. 터널 내부에 설치되며, 상기 터널 내 차량의 평균속도에 상응하는 송신주기로, 기 설정된 자신의 위치정보를 커버리지 내에 송신하는 RSU(Road Side Unit); 및
    차량에 탑재되며, 자이로 센서정보와 차량의 주행정보 및 상기 RSU로부터 수신한 위치정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 측정하는 OBU(On Board Unit)를 포함하되,
    상기 RSU는 커버리지 내에서 차량의 평균속도가 저속이면 송신주기를 길게 하고 고속이면 송신주기를 짧게 하며,
    상기 OBU는 상기 커버리지 내에서 복수의 위치정보를 수신하고, 상기 RSU와 가장 가까운 지점에서 수신한 위치정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 지향성 통신을 이용한 측위 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 OBU는,
    상기 커버리지 내에서 수신한 위치정보들 중에서 중간에 수신한 위치정보를 선택하고, 상기 선택된 위치정보에 차량의 이동거리를 보상하는 것을 특징으로 하는 지향성 통신을 이용한 측위 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치정보는,
    x,y,z 좌표값, 도로의 헤딩(heading), 커버리지 값을 포함하는 지향성 통신을 이용한 측위 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 RSU는,
    차량의 평균속도에 상응하는 송신주기가 기록된 테이블 및 고유의 위치정보를 저장하는 저장부;
    터널 내 차량의 평균속도를 수신하는 수신부;
    상기 테이블을 기반으로, 상기 수신부에 의해 수신된 차량의 평균속도에 상응하는 송신주기를 설정하는 송신주기 설정부;
    상기 송신주기 설정부에 의해 설정된 송신주기로, 상기 저장부에 저장되어 있는 위치정보를 송신하도록 송신부를 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어하에 위치정보를 송신하는 상기 송신부
    를 포함하는 지향성 통신을 이용한 측위 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 OBU는,
    터널 내 RSU로부터 위치정보를 수신하는 수신부
    차량의 각속도를 검출하는 자이로 센서;
    차량의 속도 및 가속도를 수집하는 주행정보 수집부;
    상기 RSU의 커버리지 내에서 수신한 위치정보 중에서 중간에 수신한 위치정보와 상기 자이로 센서에 의해 검출된 각속도 및 상기 주행정보 수집부에 의해 수집된 차량의 속도 및 가속도를 기반으로 차량의 현재 위치를 산출하는 위치 산출부; 및
    상기 위치 산출부에 의해 산출된 위치를 맵에 매칭시키는 맵 매칭부
    를 포함하는 지향성 통신을 이용한 측위 시스템.
  7. 터널 내부에 설치된 RSU(Road Side Unit)가 터널 내 차량의 평균속도에 상응하는 송신주기로, 기 설정된 자신의 위치정보를 커버리지 내에 송신하는 단계; 및
    차량에 탑재된 OBU(On Board Unit)가 자이로 센서정보와 차량의 주행정보 및 상기 RSU로부터 수신한 위치정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 측정하는 단계를 포함하되,
    상기 송신 단계는 상기 커버리지 내에서 차량의 평균속도가 저속이면 송신주기를 길게 하고 고속이면 송신주기를 짧게 하며,
    상기 측정 단계는 상기 커버리지 내에서 복수의 위치정보를 수신하고, 상기 RSU와 가장 가까운 지점에서 수신한 위치정보를 기반으로 차량의 현재 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 지향성 통신을 이용한 측위 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 위치 측정 단계는,
    상기 커버리지 내에서 수신한 위치정보들 중에서 중간에 수신한 위치정보를 선택하고, 상기 선택된 위치정보에 차량의 이동거리를 보상하는 것을 특징으로 하는 지향성 통신을 이용한 측위 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 위치정보는,
    x,y,z 좌표값, 도로의 헤딩(heading), 커버리지 값을 포함하는 지향성 통신을 이용한 측위 방법.
  10. 삭제
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