KR102109953B1 - Apparatus and method for estimating position of vehicle using yawrate sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 요레이트 센서를 이용한 차량 위치 추정 장치의 동작 방법은, 상기 요레이트 센서를 이용하여 헤딩값을 누적 산출하는 단계, GPS(global positioning satellite) 헤딩 변화량과 상기 요레이트 센서의 누적 헤딩 변화량을 비교하는 단계, 및 상기 비교 결과에 근거로 하여 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋(drift offset)을 보상하는 단계를 포함할 수 있다.The operation method of the vehicle position estimation apparatus using the yaw rate sensor according to the present invention includes the steps of accumulating and calculating a heading value using the yaw rate sensor, a global positioning satellite (GPS) heading change amount, and a cumulative heading change amount of the yaw rate sensor. Comparing, and compensating for the drift offset of the yaw rate sensor based on the comparison result.
Description
본 발명은 요레이트 센서(yawrate sensor)를 이용한 차량 위치 추정 장치 및 그것의 차량 위치 추정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for estimating a vehicle position using a yaw rate sensor and a method for estimating the vehicle position thereof.
자율주행자동차에 관한 연구는 테슬라, 도요타와 같은 자동차 업계 세계 일류 기업들이 서로 앞다투어 개발에 집중하고 있으며, 현재 자율주행자동차 기술은 미국 도로교통안전국(NHTSA)이 제안한 완전 자율주행을 위한 5 단계 기술 중 3~4 단계에 놓여있다. 현재 미국 캘리포니아 주에서 구글 자율 주행 자동차는 시범 운행 중이며, 225 만 km 이상을 주행하면서 완전 자율주행에 가까워졌지만 한계는 명확히 존재한다. 예를 들어 GPS(global positioning system) 신호의 위치 정확도는 환경에 영향을 많이 받는다. 개활지인 경우 위치 정확도는 0.5m 이내인 반면, 도심지역인 경우 위치 정확도는 5m 이상이다. 위와 같은 도심지역에서 GNSS(global navigation satellite system) 신호의 위치 정확도를 높이는 방법은 다방면으로 연구가 진행 중이다. 대표적으로 차량의 내부센서를 이용한 추측항법으로 얻어진 위치 정보와 GNSS 로 얻어진 위치 정보를 융합하는 방식이 있다.Research on autonomous vehicles is focused on the development of world-class companies in the automobile industry such as Tesla and Toyota, and currently, autonomous vehicle technology is one of the five stage technologies for fully autonomous driving proposed by the National Road Traffic Safety Administration (NHTSA). It lies in stages 3-4. Google's self-driving car is currently piloting in California, United States, and it has been approaching full autonomy by driving more than 2.25 million km, but there are clearly limitations. For example, the positioning accuracy of a global positioning system (GPS) signal is greatly affected by the environment. For open areas, the location accuracy is less than 0.5m, while in urban areas, the location accuracy is more than 5m. Research on how to increase the accuracy of the location of the global navigation satellite system (GNSS) signal in the above urban areas is underway. Typically, there is a method of integrating location information obtained by GNSS and location information obtained by guessing navigation using the vehicle's internal sensor.
본 발명의 목적은 정밀하게 차량의 위치를 제공하는 요레이트 센서를 이용한 차량 위치 추정 장치 및 그것의 차량 위치 추정 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an apparatus for estimating a vehicle position using a yaw rate sensor that precisely provides a position of a vehicle and a method for estimating the vehicle position thereof.
본 발명의 실시 예에 따른 요레이트 센서를 이용한 차량 위치 추정 장치의 동작 방법은: 상기 요레이트 센서를 이용하여 헤딩값을 누적 산출하는 단계; GPS(global positioning satellite) 헤딩 변화량과 상기 요레이트 센서의 누적 헤딩 변화량을 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 근거로 하여 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋(drift offset)을 보상하는 단계를 포함할 수 있다.An operation method of a vehicle position estimation apparatus using a yaw rate sensor according to an embodiment of the present invention includes: accumulating and calculating a heading value using the yaw rate sensor; Comparing a global positioning satellite (GPS) heading change with a cumulative heading change of the yaw rate sensor; And compensating for a drift offset of the yaw rate sensor based on the comparison result.
실시 예에 있어서, GPS 단말기로부터 위치 정보를 수신하는 단계; 상기 수신된 위치 정보를 저장하는 단계; 및 상기 저장된 위치 정보를 이용하여 헤딩값을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, receiving position information from a GPS terminal; Storing the received location information; And calculating a heading value using the stored location information.
실시 예에 있어서, 상기 헤딩값을 산출하는 단계는, 현재 시점을 기준으로 5개의 점들을 지나는 이차 곡선의 중간점에서의 접점을 해당점의 헤딩 각도로 판별하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the step of calculating the heading value may include determining a contact point at a midpoint of a quadratic curve passing five points based on a current time point as a heading angle of the corresponding point.
실시 예에 있어서, 상기 헤딩값을 산출하는 단계는, 상기 5개의 점들을 시간 순서별로 연결한 선분들 중에서 선분간의 각도가 기준값보다 작은 것들을 선택하는 단계; 상기 선택한 선분들을 현으로 타원을 상기 선분들 중에서 어느 하나의 수직 방향으로 k의 배율로 늘림으로써 원으로 변경하는 단계; 및 상기 변경된 원에 대응하는 변경된 선분들의 각각의 수직 이등분선이 한점에서 만날 때, 중간점에서의 접선의 탄젠트 값의 1/k를 상기 타원의 접선 기울기로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the calculating of the heading value may include: selecting ones having an angle of a line segment smaller than a reference value among line segments connecting the five points in a time sequence; Changing the selected line segments to a circle by increasing an ellipse with a string at a magnification of k in any one of the line segments; And when each vertical bisector of the changed segments corresponding to the changed circle meets at one point, determining 1 / k of the tangent tangent value at the midpoint as the tangent slope of the ellipse.
실시 예에 있어서, 상기 헤딩값을 산출하는 단계는, 상기 선분들 중에서 나머지의 기울기의 중간값과 상기 타원의 접선 기울기 사이에서 상기 헤딩 각도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, calculating the heading value may further include determining the heading angle between an intermediate value of the remaining slope among the line segments and a tangential slope of the ellipse.
실시 예에 있어서, 상기 요레이트 센서로부터 요레이트 센서값을 수신하는 단계; 및 상기 수신된 요레이트 센서값을 버퍼링 하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, receiving a yaw rate sensor value from the yaw rate sensor; And buffering the received yaw rate sensor value.
실시 예에 있어서, 상기 헤딩값을 누적 산출하는 단계는, GPS 정보 주기마다 상기 버퍼링된 요레이트 센서값을 누적 합산하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, the step of accumulating and calculating the heading value may include accumulating and summing the buffered yaw rate sensor values for each GPS information period.
실시 예에 있어서, 상기 GPS 헤딩값과 상기 요레이트 센서의 누적 헤딩 변화량을 비교하는 단계는, 사전에 결정된 시간 동안 GPS 헤딩 변화량과 상기 요레이트 센서의 누적값의 헤딩 변화량을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, comparing the GPS heading value with the cumulative heading change amount of the yaw rate sensor may include comparing the heading change amount of the GPS heading change amount with the cumulative value of the yaw rate sensor for a predetermined time. Can be.
실시 예에 있어서, 상기 비교 결과에 따라 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the method may further include estimating a drift offset of the yaw rate sensor according to the comparison result.
실시 예에 있어서, 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋을 보상하는 단계는, 상기 추정된 드리프트 옵셋을 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋에 보상하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment, compensating for the drift offset of the yaw rate sensor may include compensating for the estimated drift offset to the drift offset of the yaw rate sensor.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치는, 위성 정보를 수신하는 GPS(global positioning satellite) 단말기; 제 1 주기로 상기 위성 정보를 버퍼링 하는 제 1 저장 장치; 상기 위성 정보로부터 헤딩값을 산출 및 저장하는 헤딩값 산출/저장 장치; 헤딩 각도를 측정하는 요레이트 센서; 제 2 주기로 상기 헤딩 각도를 버퍼링하고, 상기 제 1 주기로 버퍼링된 헤딩 각도를 누적 연산 및 저장하는 제 2 저장 장치; 상기 저장된 헤딩값의 변화량과 상기 누적된 헤딩 각도의 변화량을 비교하는 비교 장치; 상기 비교 장치의 비교 결과에 따라 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋을 추정하는 요레이트 센서 드리프트 옵셋 추정 장치; 및 상기 추정된 드리프트 옵셋을 이용하여 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋을 보상하는 요레이트 센서 드리프트 옵셋 보상 장치를 포함할 수 있다.Vehicle position estimation apparatus according to an embodiment of the present invention, a global positioning satellite (GPS) terminal for receiving satellite information; A first storage device that buffers the satellite information in a first cycle; A heading value calculation / storage device for calculating and storing heading values from the satellite information; A yaw rate sensor measuring a heading angle; A second storage device for buffering the heading angle in a second period and accumulating and storing the heading angle buffered in the first period; A comparison device for comparing the amount of change in the stored heading value with the amount of change in the accumulated heading angle; A yaw rate sensor drift offset estimation device for estimating a drift offset of the yaw rate sensor according to a comparison result of the comparison device; And a yaw rate sensor drift offset compensation device that compensates for the drift offset of the yaw rate sensor using the estimated drift offset.
실시 예에 있어서, 상기 헤딩값 산출/저장 장치는 복수의 점을 지나는 이차곡선의 중간점에서 접점을 해당점의 헤딩 각도로 판별할 수 있다.In an embodiment, the heading value calculation / storage apparatus may determine a contact point at a midpoint of a quadratic curve passing through a plurality of points as a heading angle of the corresponding point.
실시 예에 있어서, 상기 요레이트 센서 드리프트 옵셋 보상 장치는 상기 비교 결과에 대응하는 헤딩값 변화량에 따라 사전에 결정된 값을 상기 드리프트 옵셋에 차감으로써 상기 드리프트 옵셋을 보상할 수 있다.In an embodiment, the yaw rate sensor drift offset compensation apparatus may compensate for the drift offset by subtracting a predetermined value from the drift offset according to a change in heading value corresponding to the comparison result.
실시 예에 있어서, 상기 요레이트 센서 드리프트 옵셋 보상 장치는 바이너리 적분 제어기(binary I controller)를 포함할 수 있다.In an embodiment, the yaw rate sensor drift offset compensation device may include a binary I controller.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 요레이트 센서를 이용한 차량 위치 추정 장치의 동작 방법은: 복수의 GNSS 데이터를 취득하는 단계; 정밀 위치를 연산하기 위하여 복수의 GNSS 데이터에 대하여 실시간 측위를 수행하는 단계; 상기 실시간 측위를 수신한 후에 제 1 위치값을 얻기 위하여 요레이트 센서 정보 및 휠펄스 정보를 이용하여 DR(dead reckoning) 연산을 수행하는 단계; 좌/우 휠펄스 데이터를 이용한 제 2 위치값을 산출하는 단계; 및 상기 제 1 위치값과 상기 제 2 위치값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 제 1 위치값을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.An operation method of a vehicle position estimation apparatus using a yaw rate sensor according to another embodiment of the present invention includes: acquiring a plurality of GNSS data; Performing real-time positioning on a plurality of GNSS data to calculate a precise position; Performing a dead reckoning (DR) operation using yaw rate sensor information and wheel pulse information to obtain a first position value after receiving the real-time positioning; Calculating a second position value using left / right wheel pulse data; And comparing the first position value with the second position value, and correcting the first position value according to the comparison result.
실시 예에 있어서, 복수의 GNSS 칩들로부터 상기 GNSS 데이터를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the method may further include receiving the GNSS data from a plurality of GNSS chips.
실시 예에 있어서, 상기 실시간 측위를 수행하는 단계는, 위성별 보정 정보를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the step of performing the real-time positioning may further include receiving correction information for each satellite.
실시 예에 있어서, 상기 제 1 위치값은 상기 복수의 GNSS 데이터의 정확도를 평가하고, 상기 DR 연산의 위치값과 상기 실시간 측위의 위치값을 융합함으로써 결정될 수 있다.In an embodiment, the first position value may be determined by evaluating the accuracy of the plurality of GNSS data and fusing the position value of the DR operation with the position value of the real-time positioning.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 GNSS 데이터를 취득하는 단계는, 위치 강건성 향상을 위하여 GPS 및 GLONASS 조합에 따른 데이터를 활용하거나 GLONASS 및 BEIDOU 조합에 따른 데이터를 활용하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the step of acquiring the plurality of GNSS data may further include using data according to a combination of GPS and GLONASS or data according to a combination of GLONASS and BEIDOU to improve location robustness.
실시 예에 있어서, 상기 제 2 위치값을 산출하는 단계는, 좌측 휠 펄스 데이터로부터 좌측 휠 이동 거리를 계산하는 단계; 우측 휠 펄스 데이터로부터 우측 휠 이동 거리를 계산하는 단계; 및 상기 좌측 휠 이동 거리 및 상기 우측 휠 이동 거리를 이용하여 헤딩 각도 변화량을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, calculating the second position value may include: calculating a left wheel movement distance from left wheel pulse data; Calculating a right wheel movement distance from the right wheel pulse data; And calculating a heading angle change amount using the left wheel movement distance and the right wheel movement distance.
본 발명의 실시 예에 따른 요레이트 센서를 이용하는 차량 위치 추정 장치 및 그것의 위치 추정 방법은, GPS 정보를 이용하여 요레이트 센서의 드리프트 옵셋을 보정함으로써 차량 환경에서의 요레이트 센서 성능을 높일 수 있고, 이를 통해 추측 항법을 이용하는 차량 측위 기술의 성능을 향상시킬 수 있다.The vehicle position estimation apparatus using the yaw rate sensor and the method for estimating the position thereof using the yaw rate sensor according to an embodiment of the present invention can improve the yaw rate sensor performance in a vehicle environment by correcting a drift offset of the yaw rate sensor using GPS information. , Through this, it is possible to improve the performance of the vehicle positioning technology using the guessing navigation.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치는 가격 경쟁력을 갖는 MEMS기반 요레이트 센서를 이용함으로써 적용범위를 크게 확장시킬 수 있다.The vehicle position estimation apparatus according to an embodiment of the present invention can greatly expand the application range by using a MEMS-based yaw rate sensor with price competitiveness.
이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(100)를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(100)의 헤딩 각도 산출 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 임베디드 환경에서 산출 부하 문제를 극복하기 위하여 근사하는 방법으로 헤딩 각도를 산출하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 드리프트 옵셋 보정 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(100)의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 6는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(200)를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 7는 본 발명의 실시 예에 따른 휠펄스 데이터를 이용하여 위치를 보정하는 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(200)의 위치 추정 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.The accompanying drawings are provided to help understand the present embodiment, and provide embodiments with detailed description. However, the technical features of the present embodiment are not limited to specific drawings, and the features disclosed in each drawing may be combined with each other to form a new embodiment.
1 is a view showing an exemplary vehicle
2 is a view showing a heading angle calculation process of the vehicle
3 is a view showing a process of calculating a heading angle in an approximate method to overcome a calculation load problem in an embedded environment.
4 is a view showing a drift offset correction process according to an embodiment of the present invention by way of example.
5 is a diagram exemplarily showing a method of operating the vehicle
6 is a view exemplarily showing a vehicle
7 is a view exemplarily showing a process of correcting a position using wheel pulse data according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart exemplarily showing a method of estimating a position of the vehicle
아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.Hereinafter, the contents of the present invention will be described clearly and in detail so that those skilled in the art of the present invention can easily implement the drawings using the drawings.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.The present invention can be applied to various changes and may have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, and it should be understood as including all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 혹은 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.The terms may be used for the purpose of distinguishing one component from other components. For example, the first component may be referred to as the second component without departing from the scope of the present invention, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. When an element is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that other components may be directly connected to or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that no other component exists in the middle.
구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 혹은 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Other expressions describing the relationship between the components, such as “between” and “just between” or “neighboring to” and “directly neighboring to” should be interpreted similarly. Terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
본 출원에서, "포함하다" 혹은 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 혹은 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 혹은 이들을 조합한 것들의 존재 혹은 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of a feature, number, step, action, component, part or combination thereof carried out, one or more other features or numbers. It should be understood that it does not preclude the existence or addition possibilities of, steps, actions, components, parts or combinations thereof. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms, such as those defined in the commonly used dictionary, should be interpreted as meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. .
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(100)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 차량 위치 추정 장치(100)는 GPS 단말기(110), 제 1 저장 장치(120), 헤딩값 산출/저장 장치(130), 요레이트 센서(yawrate sensor; 140), 제 2 저장 장치(150), 비교 장치(160), 요레이트 센서 드리프트 옵셋 추정 장치(170), 및 요레이트 센서 드리프트 옵셋 보정 장치(180)를 포함할 수 있다.1 is a view showing an exemplary vehicle
GPS 단말기(110)는 GPS로부터 차량 관련 위치 정보를 수신하도록 구현될 수 있다.The
제 1 저장 장치(120)는 GPS 정보를 저장(혹은 버퍼링)하도록 구현될 수 있다.The
헤딩값 산출/저장 장치(130)는 GPS 정보로부터 차량의 헤딩(heading)값을 산출하고 저장하도록 구현될 수 있다.The heading value calculation /
요레이트 센서(140)는 헤딩 각도를 측정하도록 구현될 수 있다.The
제 2 저장 장치(150)는 측정된 헤딩 각도를 누적 및 저장하도록 구현될 수 있다. 요레이트 센서값은 수신 주기로 나누어 스케일이 맞춰질 수 있다. The
실시 예에 있어서, 제 2 저장 장치(150)는 GPS 정보 주기가 돌아올 동안의 요레이트 센서값을 누적한 후, 누적된 값을 버퍼링 하며 저장할 수 있다. 예를 들어, GPS 주기(제 1 주기)가 1000 ms, 요레이트 센서 수신 주기(제 2 주기) 10 ms 인 경우, 1000 ms 동안 10 ms 마다의 요레이트 센서값을 누적 합산할 수 있다. 즉, 1000 ms 마다 누적 합산 값을 저장할 수 잇다. In an embodiment, the
비교 장치(160)는 GPS 헤딩값 변화량에서 요레이트 센서(140)의 누적값을 비교하도록 구현될 수 있다.The
실시 예에 있어서, 비교 장치(160)는 이전 헤딩값과의 차이값을 GPS 헤딩 변화량, 요레이트(yawrate) 누적값을 요레이트(yawrate) 헤딩 변화량으로 하여 비교할 수 있다.In an embodiment, the
GPS 헤딩 변화량[i] = GPSHeading[i] - GPSHeading[i-1] GPS heading change amount [i] = GPSHeading [i]-GPSHeading [i-1]
요레이트 센서 헤딩 변화량[i] = Yawsum[i] The yaw rate sensor heading change amount [i] = Yawsum [i]
요레이트 센서 드리프트 옵셋 추정장치(170)는 비교 장치(160)의 비교 결과값에 따라 요레이트 센서(140)의 드리프트 옵셋(drift offset)을 추정하도록 구현될 수 있다.The yaw rate sensor drift offset
요레이트 센서 드리프트 옵셋 보정장치(180)는 추정된 드리프트 옵셋을 이용하여 요레이트 센서(140)의 드리프트 옵셋을 보정하도록 구현될 수 있다.The yaw rate sensor drift offset
자율주행 및 스마트카 기술이 대두됨에 따라 차량의 정확한 위치측위 기술이 요구되고 있다. GPS, INS, 맵매칭 등 다양한 기술이 이에 활용되지만, 이에 기본이 되는 차량의 추측항법모델의 정확도가 성능의 주요 요인이 된다. 추측항법모델에서도 차량의 요레이트 센서가 중요한 역할을 하는데, 양산되고 있는 MEMS 기반의 요레이트 센서는 드리프트 옵셋(drift offset)이라 불리는 오차요인이 성능 저하를 일으키고 있다. 이를 개선하기 위해 모델링 및 HDR등의 기법이 있지만, 차량환경에서 일반적이고 효율적으로 보상할 수 있는 기술이 요구되고 있다.As autonomous driving and smart car technologies have emerged, accurate positioning technology for vehicles is required. Various technologies such as GPS, INS, and map matching are used for this, but the accuracy of the guessing navigation model of the basic vehicle is a major factor in performance. The vehicle yaw rate sensor plays an important role in the guessing navigation model. In the mass-produced MEMS-based yaw rate sensor, an error factor called drift offset is causing performance degradation. In order to improve this, there are techniques such as modeling and HDR, but there is a need for a technique capable of general and efficient compensation in a vehicle environment.
추측항법 모델에서 차량의 헤딩 각도를 요레이트 센서를 누적하며 산출한다. 하지만 요레이트 센서의 드리프트 옵셋(drift offset)으로 인한 오차가 누적되며 헤딩 각도의 틀어짐이 발생하는 문제가 있다. 드리프트 옵셋(drift offset)에는 온도, 제품편차, 전압 등 여러 요인으로 인해 고정되지 않고 변동되기에, 단순 하나의 상수값으로 보상할 수 없고, 지속적으로 드리프트 옵셋(drift offset)을 추정하여 보상해 주어야 한다. 기존 방법으로는 주행 중에서의 드리프트 옵셋(drift offset) 추정에 어려움이 있어서, 장시간 주행시 오차누적의 문제가 있다.In the estimated navigation model, the heading angle of the vehicle is calculated by accumulating the yaw rate sensor. However, there is a problem in that errors due to drift offset of the yaw rate sensor accumulate and the heading angle is distorted. Since the drift offset is not fixed and fluctuates due to various factors such as temperature, product deviation, and voltage, it cannot be compensated with a single constant value, and it must be compensated by continuously estimating the drift offset. do. The existing method has difficulty in estimating drift offset during driving, and thus there is a problem of error accumulation when driving for a long time.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(100)는 GPS 정보가 안정적 일 때의 GPS 궤적을 신뢰할 수 있고, 또 GPS 정보의 오차의 경우 지속적으로 같은 방향으로의 오차를 내는 것이 아닌 난방향으로 발생하는 점을 이용하는 기술이다. 실시 예에 있어서, 차량 위치 추정 장치(100)는 GPS 위치 정보와 요레이트 센서값을 주기적으로 저장할 수 있다.The vehicle
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(100)의 헤딩 각도 산출 과정을 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 현재 시점을 기준으로 5개의 버퍼 데이터가 헤딩 각도 산출에 이용될 수 있다. 실시 예에 있어서, 5개의 점을 지나는 이차 곡선의 중간점에서의 접점이 해당점의 헤딩 각도로 결정될 수 있다.2 is a view showing a heading angle calculation process of the vehicle
도 3은 임베디드 환경에서 산출 부하 문제를 극복하기 위하여 근사하는 방법으로 헤딩 각도를 산출하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 5개의 점을 시간 순서별로 연결한 선분 a, b, c, d 중에서 각도가 작은 쪽의 a, b, c 혹은 c, d 만을 선택하고, 선택된 선분만을 이용한 타원이 헤딩 각도 산출에 이용될 수 있다.3 is a view showing a process of calculating a heading angle in an approximate method to overcome a calculation load problem in an embedded environment. Referring to FIG. 3, only a, b, c, or c, d of a smaller angle is selected from line segments a, b, c, and d where five points are connected in chronological order, and an ellipse using only the selected line segment has a heading angle. Can be used for calculation.
실시 예에 있어서, a, b, c를 이용할 때, a의 수직 이등분 선에 대칭이고, a, b, c를 현으로 하는 타원을 기준으로 a 선분의 수직 방향으로 k의 배율로 늘이도록 원이 형성될 수 있다. 이때 변경된 a', b', c'의 수직 이등분 선이 한 점에서 만나게 된다. 이때 중간점에서의 접선이 탄젠트 값의 1/k 만큼 취한 각도가 타원의 접선이 될 수 있다. 실시 예에 있어서, b, c의 기울기의 중간값과 타원의 접선 기울기의 값 사이에서 적정값이 해당점의 헤딩 각도로 결정될 수 있다.In an embodiment, when using a, b, c, the circle is symmetrical to the vertical bisector line of a, and the circle extends at a magnification of k in the vertical direction of the a line segment based on the ellipse with a, b, and c as strings. Can be formed. At this time, the alternating vertical bisector lines of a ', b', and c 'meet at one point. At this time, the angle at which the tangent at the midpoint is taken by 1 / k of the tangent value may be the tangent of the ellipse. In an embodiment, an appropriate value may be determined as a heading angle of a corresponding point between an intermediate value of the slopes of b and c and a tangential slope of an ellipse.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 드리프트 옵셋 보정 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, GPS 위치 정보를 이용하여 특정 점에서의 헤딩값이 산출될 수 있다. 실시 예에 있어서, GPS 위치 정보 중에서 4, 5개를 지나는 근사곡선에 대한 접선을 이용하여 헤딩 값이 산출될 수 있다.4 is a view showing a drift offset correction process according to an embodiment of the present invention by way of example. Referring to FIG. 4, a heading value at a specific point may be calculated using GPS location information. In an embodiment, the heading value may be calculated using a tangent to an approximate curve passing 4 or 5 of GPS location information.
실시 예에 있어서, 요레이트 센서로부터 요레이트 센서값을 수신하는 단계는 요레이트 센서값에서 드리프트 옵셋(Offsetdrift)을 차분하는 단계, 및 상기 차분된 요레이트 센서값을 버퍼링 하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment, the step of receiving the yaw rate sensor value from the yaw rate sensor may further include the step of differentiating a drift offset from the yaw rate sensor value, and buffering the differential yaw rate sensor value. have.
두 시점 사이에서의 GPS 위치 궤적 헤딩값 변화량(dθGPS)과 요레이트 센서 누적 값(dθSensor)으로 추정하는 헤딩값 변화량이 비교될 수 있다. 비교 결과로써 헤딩값 변화량이 작을 경우, 바이너리 적분 제어기(binary I controller)는 -Id(사전에 결정된 값)를 드리프트 옵셋(Offsetdrift)에서 빼줄 수 있다. 반면에, 비교 결과로써 헤딩값 변화량이 큰 경우, 바이너리 적분 제어기는 +Id(사전에 결정된 값)를 드리프트 옵셋(Offsetdrift)에 더해 줄 수 있다. 즉, 추정한 드리프트 옵셋(drift offset)을 요레이트 센서값에 차감함으로써 드리프트 옵셋(drift offset)이 보상될 수 있다.The amount of heading value change estimated by the cumulative value of the yaw rate sensor (dθ Sensor ) and the amount of change in heading GPS value (dθ GPS ) between the two viewpoints can be compared. If smaller the value heading change amount as the result of the comparison, binary integral controller (binary I controller) may ppaejul the -Id (value determined in advance) in the drift offset (Offset drift). On the other hand, when the amount of heading change is large as a result of comparison, the binary integrating controller may add + Id (predetermined value) to offset drift . That is, the drift offset may be compensated by subtracting the estimated drift offset from the yaw rate sensor value.
이로써, 본 발명의 차량 위치 추정 장치(100)는 차량 환경에서의 요레이트 센서 성능을 높일 수 있고, 이를 통해 추측 항법을 이용하는 차량 측위 기술의 성능을 향상시킬 수 있다. 게다가, 본 발명의 차량 위치 추정 장치(100)는 가격 경쟁력을 갖는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)기반 요레이트 센서를 이용함으로써 적용범위를 크게 확장할 수 있다.As a result, the vehicle
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(100)의 동작 방법을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 차량 위치 추정 장치(100)의 위치 추정 방법은 다음과 같이 진행될 수 있다.5 is a diagram exemplarily showing a method of operating the vehicle
요레이트 센서로부터 수신된 헤딩 각도가 누적 산출 될 수 있다(S110). 요레이트 센서의 누적값과 GPS 헤딩값이 비교될 수 있다(S120). 만일, 요레이트 센서의 누적값과 GPS 헤딩값의 차이에 따라 요레이트 센서의 드리프트 옵셋이 보정 및 보상될 수 있다(S130). The heading angle received from the yaw rate sensor may be cumulatively calculated (S110). The accumulated value of the yaw rate sensor and the GPS heading value may be compared (S120). If, the drift offset of the yaw rate sensor may be corrected and compensated according to the difference between the accumulated value of the yaw rate sensor and the GPS heading value (S130).
본 발명에 따른 단계들 및/또는 동작들은 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 수 있는 것과 같이, 다른 순서로, 또는 병렬적으로, 또는 다른 에포크(epoch) 등을 위해 다른 실시 예들에서 동시에 일어날 수 있다.The steps and / or operations according to the present invention may occur simultaneously in other embodiments, in different order, or in parallel, or in different embodiments for different epochs, etc., as can be understood by one skilled in the art. Can be.
실시 예에 따라서는, 단계들 및/또는 동작들의 일부 또는 전부는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체에 저장된 명령, 프로그램, 상호작용 데이터 구조(interactive data structure), 클라이언트 및/또는 서버를 구동하는 하나 이상의 프로세서들을 사용하여 적어도 일부가 구현되거나 또는 수행될 수 있다. 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는 예시적으로 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합일 수 있다. 또한, 본 명세서에서 논의된 "모듈"의 기능은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 및/또는 그것들의 어떠한 조합으로 구현될 수 있다.Depending on the embodiment, some or all of the steps and / or actions drive instructions, programs, interactive data structures, clients and / or servers stored in one or more non-transitory computer-readable media. At least some may be implemented or performed using one or more processors. The one or more non-transitory computer-readable media may illustratively be software, firmware, hardware, and / or any combination thereof. In addition, the functionality of the “module” discussed herein may be implemented in software, firmware, hardware, and / or any combination thereof.
본 발명의 실시 예들의 하나 이상의 동작들/단계들/모듈들을 구현/수행하기 위한 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 수단들은 ASICs(application-specific integrated circuits), 표준 집적 회로들, 마이크로 컨트롤러를 포함하는, 적절한 명령들을 수행하는 컨트롤러, 및/또는 임베디드 컨트롤러, FPGAs(field-programmable gate arrays), CPLDs(complex programmable logic devices), 및 그와 같은 것들을 포함할 수 있지만, 여기에 한정되지는 않는다.One or more non-transitory computer-readable media and / or means for implementing / performing one or more operations / steps / modules of embodiments of the present invention include application-specific integrated circuits (ASICs), standard integrated circuits, Controllers that perform appropriate instructions, including microcontrollers, and / or embedded controllers, field-programmable gate arrays (FPGAs), complex programmable logic devices (CPLDs), and the like. Does not.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(200)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 6를 참조하면, 차량 위치 추정 장치(200)는 제 1 및 제 2 GNSS 칩들(211, 212), 위성별 보정 정보 수신부(213), 차량 정보 수신부(214), 정밀 위치 연산장치(220), 추측 항법 장치(230), 및 위치 보정장치(240)를 포함할 수 있다.6 is a view exemplarily showing a vehicle
제 1 및 제 2 GNSS 칩들(211, 212)의 각각은 GNSS로부터 차량의 위치 정보를 수신하도록 구현될 수 있다. 여기서 위치 정보는 GPS(global positioning system), GLONASS(global navigation satellite), BEIDOU 데이터 등을 포함할 수 있다. 도 6에서는 2개의 GNSS 칩에 대하여 도시되지만, 본 발명의 차량 위치 추정 장치(200)의 GNSS 칩의 개수가 여기에 제한되지 않을 것이다.Each of the first and
위성별 보정 정부 수신부(213)는 위성별 보정 정보를 수신하도록 구현될 수 있다.The satellite-specific correction
차량 정보 수신부(214)는 차량 정보, 예를 들어, 요레이트 센서 정보, 휠펄스 센서 정보 등을 수신하도록 구현될 수 있다.The vehicle
정밀 위치 연산장치(220)는 위성별 보정 정보, 제 1 및 제 2 GNSS 칩들(211, 212)의 위치 정보를 수신하고, RTK(real time kinematic) 연산을 수행하도록 구현될 수 있다.The
정밀 위치 연산장치(220)는 복수의 GNSS 칩들로부터 위치 데이터를 취득하고, 차량의 기본 위치 정보를 산출할 수 있다.The precision
정밀 위치 연산장치(220)는 GPS, GLONASS, BEIDOU RTK 수행함으로써 차량의 기본 위치 정보를 정밀 위치 정보로 변경할 수 있다.The
추측 항법 장치(230)는 요레이트 센서값을 이용하여 추측 항법 위치를 산출할 수 있다.The guessing
위치 보정장치(240)는 추측 항법 위치를 좌/우 휠펄스 센서 데이터를 이용하여 보정할 수 있다.The
본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(200)는 멀티 GNSS 센서를 이용한 위치 강건성(robustness) 확보, RTK 보정을 통한 정밀도 향상, DR(dead reckoning) 위치 추정시 발생하는 누적 오차 제거할 수 있다. 이를 위하여, 본 발명의 차량 위치 추정 장치(200)는 복수 GNSS 칩들을 활용하고, 위성별 RTK 적용하고, DR 계산 및 좌/우 휠펄스를 이용한 위치 보정(DR 누적 오차 제거 가능)을 수행할 수 있다.The vehicle
일반적인 위성 측위 시스템 및 추측 항법을 융합한 차량 위치 추정 장치는 차량 센서로부터 DR 위치 좌표를 획득하고, GNSS 위치 좌표를 획득하고, DR 위치와 GNSS 위치로부터 차량 위치를 추정하고, 센서 데이터와 GNSS 데이터 정확도를 계산/평가하고, DR 위치와 GNSS 위치를 융합하고 있다. 반면에 본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(200)는, 위치 강건성 향상을 위하여 GPS/GLONASS 조합을 활용하거나, GLONASS/BEIDOU 조합을 활용하고, 위치 정확도 향상을 위하여 GPS 기판 RTK 연산을 수행하거나, GLONASS 기반 RTK 연산을 수행하거나, BEIDOU 기반 RTK 연산을 수행할 수 있다. 이로써 차선폭 이상 에서 차선폭 이하로 위치 정밀도가 향상될 수 있다.A vehicle location estimation device that combines a general satellite positioning system and guessing navigation acquires DR location coordinates from a vehicle sensor, obtains GNSS location coordinates, estimates vehicle location from a DR location and a GNSS location, and provides sensor data and GNSS data accuracy. Calculate / evaluate and fuse DR location and GNSS location. On the other hand, the vehicle
일반적인 차량 항법 시스템 및 그 제어 방법은, 추측항법을 위한 방위각과 이동 거리 측정 센서의 오차 보정을 위해 전자나침반과 자이로 센서 방위각을 비교하고, 차속 센서와 가속도 센서를 통해 각각 이동 거리를 검출 및 비교함으로써 현재 위치 정보를 산출하고 있다. 반면에 본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(200)는 추측 항법(DR) 누적 오차를 최소화시키기 위하여 DR 단독 구간을 판단하고, 좌/우 휠펄스 데이터를 이용하여 이동 거리를 산출하고, 호의 길이 공식을 이용한 차량 헤딩값 (L = rθ)을 산출할 수 있다. 여기서 산출된 헤딩값을 이용한 위치값과 요레이트(요레이트(yawrate)) 추정값은 비교 가능하다. 이로써, 터널 혹은 수신 열악 구간에서도 본 발명의 차량 위치 추정 장치(200)는 최소 누적 오차로써 위치를 결정할 수 있다.The general vehicle navigation system and its control method compare the azimuth for the guessing navigation and the azimuth of the electronic compass and the gyro sensor for error correction of the moving distance measurement sensor, and detect and compare the moving distance through the vehicle speed sensor and the acceleration sensor, respectively. Current location information is being calculated. On the other hand, the vehicle
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 휠펄스 데이터를 이용하여 위치를 보정하는 과정을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 7를 참조하면, 좌측 휠 이동 거리(LWL)와 우측 휠 이동 거리(LWR)에 의한 헤딩 각도 변화량(θ)가 결정될 수 있다.7 exemplarily shows a process of correcting a position using wheel pulse data according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, a heading angle change amount θ according to the left wheel movement distance L WL and the right wheel movement distance L WR may be determined.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치(200)의 위치 추정 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 차량 위치 추정 장치(200)의 위치 추정 방법은 다음과 같이 진행될 수 있다.8 is a flowchart exemplarily illustrating a method for estimating a position of a vehicle
데이터의 안정성 향상을 위하여 복수의 서로 다른 위성으로부터 GNSS 데이터가 취득될 수 있다(S210). 이후 위치 정밀도 향상을 위하여 복수 GNSS RTK 연산이 수행될 수 있다(S220). 이후 제 1 위치값을 산출하기 위하여 요레이트/휠속 데이터를 활용하여 DR 연산에 의해 DR 위치 좌표가 취득될 수 있다(S230). 좌/우 휠펄스 데이터를 활용하여 이동 거리가 계산될 수 있다. 차폭 및 이동 거리를 이용하여 차량 헤딩 변화량이 계산 될 수 있다. 이에 따른 제 2 위치값을 산출하기 위하여 차량의 이동 위치가 계산될 수 있다(S240). 실시 예에 있어서, 제 2 위치값을 산출하는 것은, 좌측 휠 펄스 데이터로부터 좌측 휠 이동 거리를 계산하고, 우측 휠 펄스 데이터로부터 우측 휠 이동 거리를 계산하고, 좌측 휠 이동 거리 및 우측 휠 이동 거리를 이용하여 헤딩 각도 변화량을 산출할 수 있다. GPS 상태가 양호하지 못할 때 헤딩 각도 변화량은 GPS 기준 헤딩 변화량을 대체할 수 있다.In order to improve data stability, GNSS data may be acquired from a plurality of different satellites (S210). Subsequently, a plurality of GNSS RTK operations may be performed to improve position accuracy (S220). Thereafter, DR position coordinates may be obtained by a DR operation using the yaw rate / wheel speed data to calculate the first position value (S230). The moving distance can be calculated using the left / right wheel pulse data. The vehicle heading change amount can be calculated using the vehicle width and the moving distance. Accordingly, the moving position of the vehicle may be calculated to calculate the second position value (S240). In an embodiment, calculating the second position value calculates the left wheel movement distance from the left wheel pulse data, calculates the right wheel movement distance from the right wheel pulse data, and calculates the left wheel movement distance and the right wheel movement distance. It is possible to calculate the amount of heading angle change. When the GPS state is not good, the heading angle change amount may replace the GPS reference heading change amount.
이후에 DR 위치 좌표와 계산된 이동 위치가 비교되고, 즉 제 1 위치값과 제 2 위치값이 비교되고, 비교 결과에 따라 위치 보정을 통해 최종적인 차량의 위치가 결정될 수 있다(S250).Subsequently, the DR position coordinates and the calculated moving position are compared, that is, the first position value and the second position value are compared, and a final vehicle position may be determined through position correction according to the comparison result (S250).
본 발명의 실시 예에 따른 위치 추정 방법은 GNSS 수신하고, 정밀 위치 계산하고, 추측항법 위치 산출하고, 좌/우 휠펄스 활용 위치 산출하고, 위치 보정함으로써, 보다 정밀한 측위를 가능하게 할 수 있다.The position estimation method according to an embodiment of the present invention can enable more precise positioning by receiving GNSS, calculating a precise position, calculating a guessed navigation position, calculating a position using a left / right wheel pulse, and correcting a position.
본 발명의 실시 예에 따른 차량 위치 추정 장치는 복수의 GNSS 칩들, 정밀 위치 연산 장치, 추측항법 장치 및 위치 보정 장치를 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 이종의 복수 위성 정보와 보정 정보를 이용한 실시간 이동 측위(RTK; real time kinematic “실시간 이동측위”)가 수행될 수 있다. 실시 예에 있어서, 복수의 정밀 측위 값을 산출 오차 또는 가중치를 이용해서 차량 위치가 산출될 수 있다. 실시 예에 있어서, 수신 미약하거나 수신 불가 지역 판별 장치가 더 포함될 수 있다. 실시 예에 있어서, 추측항법 수행 시 좌/우 휠펄스 데이터 값을 이용한 차량 좌/우 이동거리 비교를 통하여 차량 주행 헤딩값이 산출될 수 있다. 실시 예에 있어서, 요레이트(yawrate)를 이용한 DR 산출 위치와 휠펄스 이용 산출 위치를 비교함으로써, 최종 위치가 보정될 수 있다.The vehicle location estimation apparatus according to an embodiment of the present invention may include a plurality of GNSS chips, a precision location calculation apparatus, a guess navigation apparatus, and a location correction apparatus. In an embodiment, real-time kinematic (RTK) real-time kinematic (RTK) using heterogeneous multiple satellite information and correction information may be performed. In an embodiment, the vehicle position may be calculated using a plurality of precision positioning values using calculation errors or weights. In an embodiment, an area determining device for receiving weak or unreceiving may be further included. In an embodiment, the vehicle driving heading value may be calculated by comparing the left / right moving distance of the vehicle using the left / right wheel pulse data value when performing the guessing navigation. In an embodiment, the final position may be corrected by comparing the DR calculation position using the yaw rate and the calculation position using the wheel pulse.
한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.Meanwhile, the above-described contents of the present invention are only specific embodiments for carrying out the invention. The present invention will include technical ideas that are abstract and conceptual ideas that can be utilized as future technologies, as well as specific and practically available means themselves.
100, 200: 차량 위치 추정 장치
110: GPS 단말기
120: 제 1 저장 장치
130: 헤딩값 산출/저장 장치
140: 요레이트 센서
150: 제 2 저장 장치
160: 비교 장치
170: 요레이트 센서 드리프트 옵셋 추정장치
180: 요레이트 센서 드리프트 옵셋 보상장치
211, 212: GNSS 칩
213: 위성별 보정 정보 수신부
214: 차량 정보 수신부
220: 정밀위치 연산장치
230: 추측 항법 장치
240: 위치 보정장치100, 200: vehicle position estimation device
110: GPS terminal
120: first storage device
130: heading value calculation / storage device
140: yaw rate sensor
150: second storage device
160: comparison device
170: yaw rate sensor drift offset estimation device
180: yaw rate sensor drift offset compensation device
211, 212: GNSS chip
213: satellite correction information receiving unit
214: vehicle information receiving unit
220: precision position calculation device
230: guess navigation device
240: position correction device
Claims (20)
상기 요레이트 센서를 이용하여 헤딩값을 누적 산출하는 단계;
GPS(global positioning satellite) 헤딩 변화량과 상기 요레이트 센서의 누적 헤딩 변화량을 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과에 근거로 하여 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋(drift offset)을 보상하는 단계;를 포함하고,
상기 헤딩값을 산출하는 단계는,
현재 시점을 기준으로 복수의 점들을 지나는 이차 곡선의 중간점에서의 접점을 해당점의 헤딩 각도로 판별하는 단계; 및
상기 복수의 점들을 시간 순서별로 연결한 선분들 중에서 선분간의 각도가 기준값보다 작은 것들을 선택하는 단계;를 포함하는 방법.In the operation method of the vehicle position estimation apparatus using a yaw rate sensor:
Accumulating a heading value using the yaw rate sensor;
Comparing a global positioning satellite (GPS) heading change with a cumulative heading change of the yaw rate sensor; And
Comprising the step of compensating for the drift offset of the yaw rate sensor based on the comparison result;
The step of calculating the heading value,
Determining a contact point at a midpoint of a quadratic curve passing through a plurality of points based on a current viewpoint as a heading angle of the corresponding point; And
And selecting the ones in which the angles of the line segments are smaller than a reference value from among the line segments in which the plurality of points are connected in chronological order.
GPS 단말기로부터 위치 정보를 수신하는 단계;
상기 수신된 위치 정보를 저장하는 단계; 및
상기 저장된 위치 정보를 이용하여 헤딩값을 산출하는 단계를 더 포함하는 방법.According to claim 1,
Receiving location information from a GPS terminal;
Storing the received location information; And
And calculating a heading value using the stored location information.
상기 헤딩값을 산출하는 단계는,
상기 선택한 선분들을 현으로 타원을 상기 선분들 중에서 어느 하나의 수직 방향으로 k의 배율로 늘림으로써 원으로 변경하는 단계; 및
상기 변경된 원에 대응하는 변경된 선분들의 각각의 수직 이등분선이 한점에서 만날 때, 중간점에서의 접선의 탄젠트 값의 1/k를 상기 타원의 접선 기울기로 결정하는 단계를 더 포함하는 방법. According to claim 1,
The step of calculating the heading value,
Changing the selected line segments to a circle by increasing an ellipse with a string at a magnification of k in any one of the line segments; And
And when each vertical bisector of the changed segments corresponding to the changed circle meets at one point, determining 1 / k of the tangent tangent value at the midpoint as the tangent slope of the ellipse.
상기 헤딩값을 산출하는 단계는,
상기 선분들 중에서 나머지의 기울기의 중간값과 상기 타원의 접선 기울기 사이에서 상기 헤딩 각도를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.The method of claim 4,
The step of calculating the heading value,
And determining the heading angle between the middle of the remaining slope among the line segments and the tangential slope of the ellipse.
상기 요레이트 센서로부터 요레이트 센서값을 수신하는 단계;
상기 요레이트 센서값에서 상기 드리프트 옵셋을 차분하는 단계; 및
상기 차분된 요레이트 센서값을 버퍼링 하는 단계를 더 포함하는 방법. According to claim 1,
Receiving a yaw rate sensor value from the yaw rate sensor;
Differentiating the drift offset from the yaw rate sensor value; And
And buffering the differential yaw rate sensor value.
상기 헤딩값을 산출하는 단계는,
GPS 정보 주기마다 상기 버퍼링된 요레이트 센서값을 누적 합산하는 단계를 포함하는 방법.The method of claim 6,
The step of calculating the heading value,
And accumulating and summing the buffered yaw rate sensor values for each GPS information period.
상기 GPS 헤딩 변화량과 상기 요레이트 센서의 누적 헤딩 변화량을 비교하는 단계는,
사전에 결정된 시간 동안에 GPS 헤딩 변화량과 상기 요레이트 센서의 누적값의 헤딩 변화량을 비교하는 단계를 포함하는 방법.The method of claim 7,
Comparing the amount of change in the GPS heading and the cumulative heading change of the yaw rate sensor,
And comparing the amount of change in the heading of the GPS to the amount of change in heading of the cumulative value of the yaw rate sensor for a predetermined time.
상기 비교 결과에 따라 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋을 추정하는 단계를 더 포함하는 방법.According to claim 1,
And estimating a drift offset of the yaw rate sensor according to the comparison result.
상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋을 보상하는 단계는,
상기 추정된 드리프트 옵셋을 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋에 보상하는 단계를 포함하는 방법.The method of claim 9,
Compensating for the drift offset of the yaw rate sensor,
And compensating for the estimated drift offset to the drift offset of the yaw rate sensor.
제 1 주기로 상기 위성 정보를 버퍼링 하는 제 1 저장 장치;
상기 위성 정보로부터 헤딩값을 산출 및 저장하는 헤딩값 산출/저장 장치;
헤딩 각도를 측정하는 요레이트 센서;
제 2 주기로 상기 헤딩 각도를 버퍼링하고, 상기 제 1 주기로 버퍼링된 헤딩 각도를 누적 연산 및 저장하는 제 2 저장 장치;
상기 저장된 헤딩값의 변화량과 상기 누적된 헤딩 각도의 변화량을 비교하는 비교 장치;
상기 비교 장치의 비교 결과에 따라 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋을 추정하는 요레이트 센서 드리프트 옵셋 추정 장치; 및
상기 추정된 드리프트 옵셋을 이용하여 상기 요레이트 센서의 드리프트 옵셋을 보상하는 요레이트 센서 드리프트 옵셋 보상 장치를 포함하고,
상기 헤딩값 산출/저장 장치는,
복수의 점들을 지나는 이차 곡선의 중간점에서의 접점을 해당점의 헤딩 각도로 판별하고, 상기 복수의 점들을 시간 순서별로 연결한 선분들 중에서 선분간의 각도가 기준값보다 작은 것들을 선택하는 것을 특징으로 하는 차량 위치 추정 장치.A global positioning satellite (GPS) terminal for receiving satellite information;
A first storage device that buffers the satellite information in a first cycle;
A heading value calculation / storage device for calculating and storing heading values from the satellite information;
A yaw rate sensor measuring a heading angle;
A second storage device for buffering the heading angle in a second period and accumulating and storing the heading angle buffered in the first period;
A comparison device for comparing the amount of change in the stored heading value with the amount of change in the accumulated heading angle;
A yaw rate sensor drift offset estimation device for estimating a drift offset of the yaw rate sensor according to a comparison result of the comparison device; And
And a yaw rate sensor drift offset compensation device that compensates for the drift offset of the yaw rate sensor using the estimated drift offset,
The heading value calculation / storage device,
Characterized in that the contact point at the midpoint of the quadratic curve passing through a plurality of points is determined as the heading angle of the corresponding point, and among those segments connecting the plurality of points in time order, those having an angle of a segment smaller than a reference value are selected. Vehicle position estimation device.
상기 요레이트 센서 드리프트 옵셋 보상 장치는 상기 비교 결과에 대응하는 헤딩값 변화량에 따라 사전에 결정된 값을 상기 드리프트 옵셋에 차감으로써 상기 드리프트 옵셋을 보상하는 차량 위치 추정 장치. The method of claim 11,
The yaw rate sensor drift offset compensation device is a vehicle position estimation device that compensates for the drift offset by subtracting a predetermined value from the drift offset according to a change in heading value corresponding to the comparison result.
상기 요레이트 센서 드리프트 옵셋 보상 장치는 바이너리 적분 제어기(binary I controller)를 포함하는 차량 위치 추정 장치.The method of claim 13,
The yaw rate sensor drift offset compensation device is a vehicle position estimation device including a binary integral controller (binary I controller).
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