KR102594135B1 - Gnss 기반의 차량 운전주행 시험 장치 - Google Patents

Gnss 기반의 차량 운전주행 시험 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치에 관한 것으로, 차량 탑뷰 이미지를 포함하는 차량정보를 입력받는 차량정보 수신부; 상기 차량 탑뷰 이미지에서 차량에 설치된 GNSS 안테나의 위치를 차량 좌표계의 기준점으로 결정하고 상기 차량 좌표계 상에서 상기 차량 탑뷰 이미지의 윤곽에 있는 적어도 하나의 차량 형상 변곡점의 좌표 값을 결정하여 차량 형상을 사전에 모델링하는 차량 형상 모델링부; 및 차량 주행 시험 과정에서 상기 GNSS 안테나의 위치를 기초로 상기 모델링된 차량 형상을 결정하고, 상기 GNSS 안테나의 이동에 따라 상기 모델링된 차량 형상이 차량 주행맵의 주행차선을 이탈하는지 여부를 검출하는 차량 주행 시험부를 포함한다.

Description

GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치{GNSS-BASED VEHICLE DRIVING TEST DEVICE}
본 발명은 차량 운전주행 시험 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실시간 고정밀 GNSS을 사용하여 차량 포지션을 정확도 높게 파악함으로써 차량 주행 시험을 효과적으로 평가할 수 있는 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치에 관한 것이다.
운전면허 채점시스템은 운전면허를 취득하기 위해 시험에 응시할 때 사람의 개입없이 완전 자동화된 채점을 통해 시험을 볼 수 있도록 해 주는 시스템으로, 시험관의 주관적인 판단없이 객관적이고 공정한 시험을 가능하게 하고 사람이 판단하기 어려운 것도 각종 센서를 통해 정확하게 판단할 수 있다.
지금까지의 운전면허 채점시스템은 시험장에 센서를 매설해야 하여 설치가 복잡하고 기간이 많이 소요되는 문제점이 있었고, 환경적인 영향으로 인해 시험 대상 차량의 움직임을 정확히 파악하기 어려운 문제점이 존재하였다.
운전면허 채점시스템에 있어서, 차량의 움직임 특히 차량의 방향과 위치를 정확히 파악하지 못한다면 잘못된 채점으로 인해 정상적인 운전자가 합격하지 못하는 문제가 발생할 수 있으며, 이는 운전면허 채점시스템의 운영에 있어 매우 치명적으로 작용한다는 점에서 이를 개선하기 위한 기술개발이 필요한 상황이다.
한국공개특허 제10-2014-0050161호 (2014.04.29)
본 발명의 일 실시예는 실시간 고정밀 GNSS을 사용하여 차량 포지션을 정확도 높게 파악함으로써 차량 주행 시험을 효과적으로 평가할 수 있는 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치는 차량 탑뷰 이미지를 포함하는 차량정보를 입력받는 차량정보 수신부; 상기 차량 탑뷰 이미지에서 차량에 설치된 GNSS 안테나의 위치를 차량 좌표계의 기준점으로 결정하고 상기 차량 좌표계 상에서 상기 차량 탑뷰 이미지의 윤곽에 있는 적어도 하나의 차량 형상 변곡점의 좌표 값을 결정하여 차량 형상을 사전에 모델링하는 차량 형상 모델링부; 및 차량 주행 시험 과정에서 상기 GNSS 안테나의 위치를 기초로 상기 모델링된 차량 형상을 결정하고, 상기 GNSS 안테나의 이동에 따라 상기 모델링된 차량 형상이 차량 주행맵의 주행차선을 이탈하는지 여부를 검출하는 차량 주행 시험부를 포함한다.
상기 차량 형상 모델링부는 상기 차량의 방향을 결정하기 위한 한 쌍의 GNSS 안테나들 중 하나를 상기 GNSS 안테나로서 결정할 수 있다.
상기 차량 형상 모델링부는 상기 한 쌍의 GNSS 안테나들 중 상기 차량의 뒤쪽에 배치된 후방 GNSS 안테나를 상기 GNSS 안테나로서 결정할 수 있다.
상기 차량 주행 시험부는 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치들을 기초로 상기 차량의 방향을 결정하고 상기 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치들 중 상기 기준점에 해당하는 GNSS 안테나의 위치를 기초로 상기 모델링된 차량 형상을 상기 차량 주행맵에 배치할 수 있다.
상기 차량 주행 시험부는 상기 차량의 방향 결정 과정에서 상기 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치들을 입력받고 상기 기준점에 해당하는 GNSS 안테나의 위치를 기초로 다른 GNSS 안테나의 위치를 검증할 수 있다.
상기 차량 주행 시험부는 상기 GNSS 안테나의 이동 궤적을 추적하여 상기 차량 주행맵 상에서 운전자의 주행 패턴을 검출하고, 상기 주행 패턴을 기초로 운전 점수를 결정할 수 있다.
상기 차량 주행 시험부는 상기 모델링된 차량 형상을 통해 차량 외곽선을 산출하고 상기 차량 외곽선과 상기 주행차선 간의 교차점 존재 여부를 결정하여 상기 주행차선에 대한 이탈 여부를 결정할 수 있다.
상기 장치는 상기 주행차선을 따라 트래커를 이동시켜 복수의 주행차선 위경도 좌표값들을 수신하고 상기 복수의 주행차선 위경도 좌표값들로 상기 차량 주행맵을 제작하는 차량 주행맵 제작부를 더 포함할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치는 실시간 고정밀 GNSS을 사용하여 차량 포지션을 정확도 높게 파악함으로써 차량 주행 시험을 효과적으로 평가할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 운전주행 시험 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 차량 운전주행 시험 장치의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 과정을 설명하는 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량 형상을 모델링 하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 차량 바퀴를 모델링 하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 6은 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 시스템을 설명하는 도면이다.
도 7은 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.
도 8은 차량 형상을 모델링 하는 과정의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 9a 내지 9d는 차량 주행맵 상에서 모델링된 차량 형상의 움직임을 추적하는 과정의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 차량 운전주행 시험 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량 운전주행 시험 시스템(100)은 차량(110), 차량 운전주행 시험 장치(130) 및 데이터베이스(150)를 포함할 수 있다.
차량(110)은 엔진에 의해 생산된 동력을 이용하여 승객이나 화물을 운반하는 교통수단에 해당할 수 있다. 여기에서는 차량(110)이 자동차인 경우를 예로 들어 설명하지만, 경우에 따라 이륜차, 선박 및 비행기 등과 같이 동력을 이용하여 움직일 수 있는 다양한 운송 수단에도 적용될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 차량(110)은 다양한 부품들의 상태를 모니터링하기 위하여 관련 데이터를 측정할 수 있는 복수의 센서들을 포함하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 차량(110)은 가속 페달 센서, 브레이크 페달 센서, 진동 센서, 가속도 센서, 경사각 센서, GPS(Global Positioning System) 센서 및 조향각 센서 등을 포함할 수 있다.
또한, 차량(110)은 차량 운전주행 시험을 위하여 운전자의 상태를 모니터링하기 위한 센서들(예를 들어, 카메라 센서, 온도 센서 등)을 포함할 수 있고, 차량(110)의 외부 환경 정보(예를 들어, 교통 정보, 신호 정보, 보행자 정보 등)를 수집하기 위한 센서들을 포함할 수 있다.
또한, 차량(110)은 복수의 센서들과의 통신을 위한 센서 인터페이스(Sensor Interface)를 제공하는 SIM(Sensor Interface Module)을 포함하여 구현될 수 있고 SIM을 통해 센싱 정보들을 차량 운전주행 시험 장치(130)에 제공할 수 있다.
차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 탑뷰 이미지를 기반으로 차량 형상을 모델링하고 사전에 구축된 차량 주행맵 상에서 위치와 방향에 관한 차량의 자세를 추적하여 차량 주행 시험을 수행할 수 있는 컴퓨터 또는 프로그램에 해당하는 서버로 구현될 수 있다. 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량(110)과 블루투스, WiFi 등을 통해 무선으로 연결될 수 있고, 네트워크를 통해 차량(110)과 데이터를 주고받을 수 있다.
한편, 도 1과 달리 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량(110)의 내부에 포함되어 구현될 수 있다. 이 경우, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 센서 인터페이스를 제공하는 센서인터페이스 모듈과 USB 또는 RS-232C 통신을 통해 연결될 수 있고, 센서인터페이스 모듈을 통해 차량 내부에 설치된 복수의 센서들로부터 센싱 정보를 주기적 또는 실시간으로 수집할 수 있다.
또한, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 데이터베이스(150)를 포함하여 구현될 수 있고, 데이터베이스(150)와 독립적으로 구현될 수도 있다. 데이터베이스(150)와 독립적으로 구현된 경우 차량 운전주행 시험 장치(130)는 데이터베이스(150)와 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터를 주고 받을 수 있다.
데이터베이스(150)는 차량 형상을 모델링하고 차량 주행맵 상에서 차량의 자세를 추적하여 차량 주행 시험을 수행하기 위해 필요한 정보들을 저장할 수 있는 저장장치이다. 예를 들어, 데이터베이스(150)는 차량(110)에 관한 차량정보를 수신하여 저장할 수 있고, 차량(110)으로부터 수신한 복수의 센싱 정보들을 저장할 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, GNSS 신호를 기초로 차량의 자세를 추적하여 차량 주행 시험을 수행하는 과정에서 다양한 형태로 수집 또는 가공된 정보들을 저장할 수 있다.
도 2는 도 1의 차량 운전주행 시험 장치의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량정보 수신부(210), 차량 형상 모델링부(230), 차량 주행 시험부(250), 차량 주행맵 제작부(270) 및 제어부(290)를 포함할 수 있다.
차량정보 수신부(210)는 차량 탑뷰 이미지를 포함하는 차량정보를 입력받을 수 있다. 차량정보 수신부(210)는 차량(110)과 연동하여 차량(110)의 내부 및 외부에서 수집된 다양한 정보들을 차량정보로서 수신할 수 있다. 예를 들어, 차량정보는 차량(110)의 카메라 영상, 주행정보, 센서정보 및 운전자정보 등을 포함할 수 있다. 카메라 영상은 전방 영상, 후방 영상, 측면 영상 및 어라운드뷰 영상 등을 포함할 수 있고, 주행정보는 차량의 위치, 방향 및 경사 등을 포함할 수 있다. 또한, 센서정보는 차속, 조향각, 가감속 및 브레이크 페달 각도 등을 포함할 수 있고, 운전자정보는 운전자의 상태에 관한 정보로서 시선 방향, 체온 정보 등을 포함할 수 있다.
특히, 차량정보에는 차량 탑뷰 이미지가 포함될 수 있다. 차량 탑뷰 이미지는 하늘에서 차량(110)을 내려보는 것처럼 차량(110) 주변의 360도를 촬영한 영상 또는 이미지에 해당할 수 있으며, 차량정보 수신부(210)와 연동하는 차량(110)에는 탑뷰 이미지를 촬영할 수 있는 장치가 포함될 수 있다. 차량정보 수신부(210)는 다양한 유형의 차량정보를 수신하여 데이터베이스(150)에 저장할 수 있으며, 필요에 따라 유형, 시점 또는 차량 별로 분류하거나 선별하여 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 차량정보 수신부(210)는 차량(110)의 위치를 기준으로 차량(110)이 차량 주행맵 상에 진입하는 시점을 검출할 수 있고, 해당 시점부터 차량(110)의 차량정보를 실시간으로 또는 주기적으로 수신할 수 있다.
차량 형상 모델링부(230)는 차량 탑뷰 이미지에서 차량(110)에 설치된 GNSS 안테나의 위치를 차량 좌표계의 기준점으로 결정하고 차량 좌표계 상에서 차량 탑뷰 이미지의 윤곽에 있는 적어도 하나의 차량 형상 변곡점의 좌표 값을 결정하여 차량 형상을 사전에 모델링할 수 있다. 차량 운전주행 시험 장치(130)와 연동하는 차량(110)은 차량의 주행정보를 수집하기 위하여 적어도 하나의 GNSS 안테나를 포함할 수 있다. 특히, 보다 정확도 높은 데이터 수집을 위하여 차량(110)에는 한 쌍의 GNSS 안테나들이 배치되어 동작할 수 있으며, 한 쌍의 GNSS 안테나들은 차량(110)의 주행 방향에 나란하도록 배치될 수 있다.
보다 구체적으로, 차량 형상 모델링부(230)는 차량(110)으로부터 수신한 차량정보의 차량 탑뷰 이미지와 차량 제원 정보를 이용하여 해당 차량(110)에 대응되는 차량 형상을 모델링할 수 있다. 차량 형상 모델링부(230)에 의해 모델링된 차량 형상은 이후 동작 단계에서 차량 주행맵 상에 시각화되어 표시될 수 있고, 차량 주행맵 상에서의 차량 형상의 움직임은 디스플레이 화면을 통해 재생됨으로써 사용자에게 직관적인 정보를 제공할 수 있다. 한편, 차량 형상을 모델링하는 구체적인 과정에 대해서는 도 4 및 8을 통해 보다 자세히 설명한다.
일 실시예에서, 차량 형상 모델링부(230)는 차량(110)의 방향을 결정하기 위한 한 쌍의 GNSS 안테나들 중 하나를 GNSS 안테나로서 결정할 수 있다. 차량(110)에는 복수의 GNSS 안테나들이 포함될 수 있고, 차량 형상 모델링부(230)는 복수의 GNSS 안테나들 중에서 하나를 선택하여 차량 형상을 모델링하는 과정에서 기준 안테나로 활용할 수 있다.
일 실시예에서, 차량 형상 모델링부(230)는 한 쌍의 GNSS 안테나들 중 차량(110)의 뒤쪽에 배치된 후방 GNSS 안테나를 GNSS 안테나로서 결정할 수 있다. 차량(110)의 방향을 결정하기 위한 한 쌍의 GNSS 안테나들은 차량(110)의 주행 방향에 나란하도록 배치될 수 있으며, 차량 형상 모델링부(230)는 차량(110)의 후방과 가깝게 배치되는 후방 GNSS 안테나를 기준 안테나로 활용할 수 있다.
차량 주행 시험부(250)는 차량 주행 시험 과정에서 GNSS 안테나의 위치를 기초로 모델링된 차량 형상을 결정하고, GNSS 안테나의 이동에 따라 모델링된 차량 형상이 차량 주행맵의 주행차선을 이탈하는지 여부를 검출할 수 있다. 차량 주행 시험부(250)는 차량 주행 시험이 개시되면 GNSS 안테나의 위치 정보에 기반하여 차량(110)을 관제할 수 있다. 특히, 차량 주행 시험부(250)는 GNSS 안테나의 위경도 좌표를 차량 주행맵이 정의되는 평면 좌표계로 변환하고 차량 주행맵 상에서 차량의 자세를 정확도 높게 결정할 수 있다.
즉, 차량 주행 시험부(250)는 차량(110)에 고정 설치된 복수개의 GNSS 안테나들의 배치 관계를 기초로 안테나 신호 정보를 분석할 수 있으며, 이를 통해 차량(110)의 위치, 방향 및 경사 정보를 획득하여 차량 주행맵 상에서 모델링된 차량 형상의 움직임을 효과적으로 추적할 수 있다.
또한, 차량 주행 시험부(250)는 차량 주행맵 상의 모델링된 차량 형상의 움직임을 기초로 차량 주행 시험에 관한 평가를 수행할 수 있다. 예를 들어, 차량 주행 시험부(250)는 차량(110)의 경계와 차량 주행맵 상에서 정의되는 주행차선과의 중첩 여부를 검출할 수 있으며, 차량의 이탈, 구간 이탈, 정지선 이탈 등과 같이 차량 주행 시험 과정에서 감점 요소들을 평가할 수 있다.
일 실시예에서, 차량 주행 시험부(250)는 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치들을 기초로 차량(110)의 방향을 결정하고 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치들 중 기준점에 해당하는 GNSS 안테나의 위치를 기초로 모델링된 차량 형상을 차량 주행맵에 배치할 수 있다. 차량(110)에 설치되는 한 쌍의 GNSS 안테나들은 차량(110)의 방향을 결정하기 위하여 차량(110)의 주행 방향에 나란하도록 결합될 수 있다. 차량 주행 시험부(250)는 차량(110)에서의 배치 정보를 기초로 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치에 따른 차량(110)의 방향을 결정할 수 있다. 또한, 차량 주행 시험부(250)는 차량 형상을 모델링하는 과정에서 기준점으로 사용된 GNSS 안테나의 위치에 기반하여 차량 주행맵 상에서 차량 형상의 위치를 결정할 수 있다. 이때, 차량 형상의 위치는 차량 주행맵이 정의되는 평면 좌표계를 기준으로 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 차량 주행 시험부(250)는 차량(110)의 방향 결정 과정에서 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치들을 입력받고 기준점에 해당하는 GNSS 안테나의 위치를 기초로 다른 GNSS 안테나의 위치를 검증할 수 있다. 차량(110)에서 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치는 고정되며, 이에 따라 기준점에 해당하는 GNSS 안테나의 위치를 기준으로 다른 GNSS 안테나의 상대적 위치 역시 일정할 수 있다.
만약 기준점을 기준으로 다른 GNSS 안테나의 상대적 위치가 일정 범위를 초과한 것으로 결정되는 경우 차량 주행 시험부(250)는 해당 시점에서 GNSS 안테나의 위치 정보가 잘못 측정된 것으로 결정할 수 있다. 결과적으로, 차량 주행 시험부(250)는 GNSS 안테나의 위치를 이용하여 차량(110)의 자세를 추정하는 전 단계에서, GNSS 안테나 신호의 오류를 검증하여 차단함으로써 차량 주행 시험에 대한 평가의 신뢰성을 확보할 수 있다.
일 실시예에서, 차량 주행 시험부(250)는 GNSS 안테나의 이동 궤적을 추적하여 차량 주행맵 상에서 운전자의 주행 패턴을 검출하고, 주행 패턴을 기초로 운전 점수를 결정할 수 있다. 차량 주행 시험부(250)는 GNSS 안테나의 위치를 추적할 수 있으며, GNSS 안테나의 이동 궤적에 따라 차량 주행맵 상에서 차량(110)의 주행 궤적을 추적할 수 있다. 특히, 차량 주행 시험부(250)는 차량 주행맵 상에서 차량(110)의 주행 궤적에 기반하여 운전자의 주행 패턴을 검출할 수 있다.
여기에서, 운전자의 주행 패턴은 차량(110)의 움직임에 관한 변화 패턴을 유형 별로 개념화하여 정의한 것에 해당할 수 있다. 예를 들어, 운전자의 주행 패턴은 성급한 회전, 완만한 회전 등의 회전 주행 패턴과 과속 주행, 저속 주행, 정속 주행 등의 속도 주행 패턴 등으로 정의될 수 있다. 차량 주행 시험부(250)는 차량 주행맵 상에서 모델링된 차량 형상의 움직임을 추적하여 기 정의된 주행 패턴이 검출되는 경우, 차량 주행맵 상에서의 위치, 차량(110)의 주행 방향 및 속도, 교통 신호 상태 등에 따라 운전 점수를 결정할 수 있다. 차량(110)이 교차로에 진입하여 회전하는 경우에 있어서, 운전자의 주행 패턴이 신속한 회전으로 검출되면 차량(110)의 속도가 기 설정된 임계값을 초과하는 경우에 해당하므로 차량 주행 시험부(250)는 해당 운전자의 주행 시험 점수를 감점시킬 수 있다.
일 실시예에서, 차량 주행 시험부(250)는 모델링된 차량 형상을 통해 차량 외곽선을 산출하고 차량 외곽선과 주행차선 간의 교차점 존재 여부를 결정하여 주행차선에 대한 이탈 여부를 결정할 수 있다. 차량 주행 시험부(250)는 모델링된 차량 형상을 기초로 차량 형상 변곡점들을 연결하여 차량 외곽선을 결정할 수 있다. 차량 주행 시험부(250)는 차량 외곽선과 차량 주행맵의 주행차선 간의 중첩에 의해 교차점이 발생하는 경우 차량(110)의 방향을 기초로 해당 주행차선으로의 진입 또는 이탈을 결정할 수 있다. 이후, 차량 주행 시험부(250)는 차량 주행맵 상에서 해당 교차점의 위치와 차량(110)의 방향 및 속도, 그리고 교통 신호 상태 등에 따라 운전 점수를 부여할 수 있다.
차량 주행맵 제작부(270)는 주행차선을 따라 트래커(tracker)를 이동시켜 복수의 주행차선 위경도 좌표값들을 수신하고 복수의 주행차선 위경도 좌표값들로 차량 주행맵을 제작할 수 있다. 트래커(tracker)는 다양한 방식으로 구현되어 동작할 수 있으며, 여기에서는 주행차선을 따라 이동하도록 구현될 수 있다. 즉, 트래커는 주행차선을 따라 이동하면서 특정 주기 또는 특정 포인트들에서 위경도 좌표를 측정하여 저장할 수 있다. 차량 주행맵 제작부(270)는 적어도 하나의 트래커와 연동하여 동작할 수 있으며, 트래커들로부터 수신한 위경도 좌표값들을 통합하여 차량 주행맵을 생성할 수 있다.
또한, 차량 주행맵의 각 포인트들은 평면 좌표계에서 정의되는 평면 좌표값을 포함할 수 있다. 이때, 평면 좌표계는 2차원 좌표계로 정의될 수 있으며, 3차원 좌표계인 GPS 좌표계와 대응관계를 형성할 수 있다. 즉, 위성 좌표값은 평면 좌표계 상의 평면 좌표값에 대응될 수 있으며, 상호 간의 변환 관계는 소정의 수학식으로 표현될 수 있다. 특히, 평면 좌표계는 실제 시험장에 대응되는 차량 주행맵에 대응되어 정의될 수 있다. 따라서, 평면 좌표계 상의 평면 좌표값에 따라 차량 주행맵 상의 위치가 결정될 수 있다.
한편, 차량 주행맵에는 다양한 주행차선이 존재할 수 있다. 예를 들어, 주행차선은 검지선, 확인선, 정지선, 외곽선 등을 포함할 수 있다. 차량 주행맵 제작부(270)는 트래커를 통해 실제 시험장 내의 주요 포인트들에 대한 위경도 좌표값들을 수집할 수 있으며, 이를 기반으로 주행차선을 생성하고 통합하여 차량 주행맵을 생성할 수 있다. 차량 주행맵은 실제 시험장의 각 포인트들의 위경도 좌표를 평면 좌표계로 변환한 결과로서 생성될 수 있다.
제어부(290)는 차량 운전주행 시험 장치(130)의 전체적인 동작을 제어하고, 차량정보 수신부(210), 차량 형상 모델링부(230), 차량 주행 시험부(250) 및 차량 주행맵 제작부(270) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 과정을 설명하는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량정보 수신부(210)를 통해 차량 탑뷰 이미지를 포함하는 차량정보를 입력받을 수 있다(단계 S310).
또한, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 형상 모델링부(230)를 통해 차량 탑뷰 이미지에서 차량(110)에 설치된 GNSS 안테나의 위치를 차량 좌표계의 기준점으로 결정하고 차량 좌표계 상에서 차량 탑뷰 이미지의 윤곽에 있는 적어도 하나의 차량 형상 변곡점의 좌표 값을 결정하여 차량 형상을 사전에 모델링할 수 있다(단계 S330).
또한, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 주행 시험부(250)를 통해 차량 주행 시험 과정에서 GNSS 안테나의 위치를 기초로 모델링된 차량 형상을 결정하고, GNSS 안테나의 이동에 따라 모델링된 차량 형상이 차량 주행맵의 주행차선을 이탈하는지 여부를 검출할 수 있다(단계 S350).
도 4는 본 발명에 따른 차량 형상을 모델링 하는 과정을 설명하는 순서도이고, 도 8은 도 8은 차량 형상을 모델링 하는 과정의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 4 및 8을 참조하면, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 형상 모델링부(230)를 통해 차량 탑뷰 이미지(810)에서 차량(110)에 설치된 GNSS 안테나(820)의 위치를 차량 좌표계의 기준점으로 결정하고 차량 좌표계 상에서 차량 탑뷰 이미지(810)의 윤곽에 있는 적어도 하나의 차량 형상 변곡점(830)의 좌표 값을 결정하여 차량 형상(840)을 사전에 모델링할 수 있다.
보다 구체적으로, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 탑뷰 이미지(810)를 분석하여 차량 외곽점들을 추출할 수 있다(S410). 즉, 차량 외곽점들은 차량 탑뷰 이미지(810) 상에서 차량(110)과 주변 배경과의 경계선 상에서 검출될 수 있다. 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 외곽점들을 기초로 차량(110)의 길이 또는 너비를 산출할 수 있고, 입력된 차량정보의 차량 제원 정보에 기반하여 차량 외곽점들의 위치를 조정할 수 있다(S430). 예를 들어, 차량 외곽점들에 기초하여 결정되는 차량(110)의 길이가 차량 제원 정보 상의 길이보다 큰 경우, 차량 외곽점들 사이의 간격을 차량 제원 정보에 맞춰 소정의 비율만큼 줄일 수 있다.
또한, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 제원 정보를 기초로 차량 외곽점들 중에서 차량 형상 변곡점(830)들을 선별할 수 있다(S450). 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 탑뷰 이미지(810)를 분석하여 차량 외곽점들 중에서 차량 형상 변곡점(830)들을 선별할 수도 있다. 결과적으로, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 제원 정보와 차량 탑뷰 이미지(810)를 모두 활용하여 차량 형상 변곡점(830)들을 결정할 수 있다.
또한, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 형상 변곡점(830)들에 대한 좌표 정보를 저장할 수 있고 이를 기초로 차량 형상(840)을 모델링할 수 있다(S470). 특히, 차량 형상 변곡점들에 대한 좌표는 차량(110)에 설치된 GNSS 안테나(820)의 위치를 기준점으로 정의되는 차량 좌표계 상의 좌표 정보에 해당할 수 있다. 즉, 기준 GNSS 안테나(820)의 위치는 차량 좌표계에서 원점 (0, 0)으로 정의될 수 있고, 차량 형상 변곡점(830)들에 대한 좌표는 원점을 기준으로 하는 상대 좌표로 표현될 수 있다. 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 형상 변곡점(830)들에 대한 상대 좌표를 이용함으로써 차량(110)으로부터 GNSS 안테나(820)의 위치만을 수신하더라도 차량 형상(840)을 손쉽게 모델링할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 차량 바퀴를 모델링 하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 형상과 함께 차량 바퀴를 모델링하여 차량 주행맵 상에서 시각적으로 표시할 수 있다. 보다 구체적으로, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 모델링된 차량 형상을 기초로 차량 후면과 바퀴 중심 간의 거리를 산출할 수 있다(S510). 이때, 차량 후면은 차량 외곽점들 중에서 차량(110)의 진행 방향과 반대되는 방향으로 가장 멀리 위치하는 외곽점을 기준으로 정의될 수 있다.
또한, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 제원 정보를 입력받아 바퀴 제원 정보를 획득할 수 있다(S530). 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 후면과 바퀴 중심 간의 거리와 바퀴 제원 정보를 기초로 차량(110)의 뒷바퀴를 모델링할 수 있다(S550).
또한, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 제원 정보의 차량 축거(즉, 축간 거리)를 기초로 뒷바퀴의 중심으로부터 소정의 거리만큼 이격된 앞바퀴를 모델링할 수 있다(S570). 이후, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 모델링된 바퀴들의 좌표 정보를 저장할 수 있다(S590).
도 6은 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 시스템을 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 시스템(100)은 실시간 고정밀 GNSS(Global Navigation Satellite System)을 사용하여 차량 운전주행 시험장에 센서의 설치없이 차량시스템의 설치만으로 정확한 운전주행 시험 자동 채점을 수행할 수 있다. 특히, 차량 운전주행 시험 시스템(100)은 동시에 2개 이상의 위성 신호 수신과 기준국(Base Station)을 통한 위치보정으로 차량 위치 식별의 정확도를 높일 수 있다. 이 때, 사용 가능한 위성으로는 GPS, GLONAS, BEIDOU, GALILEO 등이 포함될 수 있다.
도 6에서, BASE와 ROVER는 각각의 GNSS 안테나를 통해 동시에 2개 이상의 위성 신호를 각각 수신할 수 있다. BASE의 경우 기준점의 지상위치와 수신된 위성 신호를 이용하여 위치보정을 위한 위치보정 신호를 산출할 수 있고, ROVER에게 위치보정에 관한 위치보정 신호(Position Correction))를 실시간 또는 주기적으로 전송할 수 있다. ROVER는 위성 신호와 BASE로부터의 위치보정 신호를 기초로 자신의 현재 위치를 정밀하게 산출할 수 있다.
도 7은 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 시스템의 구성을 설명하는 도면이다.
도 7을 참조하면, GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 시스템(100)은 통제실(Control Room)과 대기실(Waiting Room) 및 차량시스템(Vehicle System)으로 구성될 수 있다.
통제실(Control Room)은 차량 운전주행 시험 전체를 관리할 수 있고, 대기실 및 차량시스템과 통신하여 차량 운전주행 시험에 관한 전반적인 제어를 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 통제실은 기준국(RTK Base)을 포함하여 구현될 수 있고, 이 경우 통제실은 차량시스템과 무선통신모듈, 예를 들어 와이파이(Wi-Fi) 모듈을 통해 통신할 수 있다.
대기실(Waiting Room)은 차량 운전주행 시험을 위한 운전자들이 대기할 수 있는 공간에 해당할 수 있고, 시험접수, 시험진행현황 제공 등의 기능을 제공할 수 있다. 특히, 통제실과 대기실은 L2 Switch를 통해 연결될 수 있고, Ethernet을 통해 데이터를 주고받을 수 있다.
차량시스템(Vehicle System)은 차량(110)에 설치되어 차량(110)의 포지션을 결정하고 차량 운전주행 시험 과정에서 채점 점수를 산출하는 동작을 수행할 수 있다. 특히, 점수 채점을 위하여 차량(110) 내부에는 복수의 센서들이 설치될 수 있고, 차량시스템(Vehicle System)은 센터 인터페이스를 제공하는 SIM(Sensor Interface Module)을 통해 센서 정보를 수집할 수 있다. 또한, 차량시스템은 RTK Rover 모듈을 통해 동시에 2개 이상의 위성 신호를 수신할 수 있으며, 무선통신모듈을 통해 통제실과 연결될 수 있다.
도 9a 내지 9d는 차량 주행맵 상에서 모델링된 차량 형상의 움직임을 추적하는 과정의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 9a 내지 9d를 참조하면, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 주행맵 제작부(270)를 통해 차량 주행맵(910)을 사전에 생성할 수 있으며, 차량 주행맵(910)은 데이터베이스(150)에 저장되어 관리될 수 있다. 특히, 차량 주행맵 제작부(270)는 주행차선(920)을 따라 트래커를 이동시켜 복수의 주행차선 위경도 좌표값들을 수집할 수 있고, 복수의 주행차선 위경도 좌표값들을 순차적으로 연결하여 차량 주행맵(910)을 제작할 수 있다. 차량 운전주행 시험장에는 다양한 주행차선(920)들이 존재할 수 있으며, 예를 들어, 검지선, 확인선, 정지선, 외곽선 등이 이에 해당될 수 있다. 차량 주행맵 제작부(270)는 위경도 좌표값들을 차량 주행맵(910)이 정의되는 평면 좌표계로 변환할 수 있으며, 이를 위해 차량 운전주행 시험장에는 주행차선(920)마다 기준점들이 존재할 수 있다. 차량 주행맵 제작부(270)는 각 주행차선(920) 별로 설정된 기준점을 평면 좌표계로 변환한 뒤 해당 기준점에 연결되는 위경도 좌표값들을 순차적을 변환할 수 있다.
또한, 차량 운전주행 시험 장치(130)는 차량 주행 시험부(250)를 통해 차량 주행 시험 과정에서 GNSS 안테나의 위치를 기초로 모델링된 차량 형상(940)을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 차량 주행 시험부(250)는 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치(930)들을 기초로 차량(110)의 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 9c에서, 차량 주행 시험부(250)는 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치(930)들 중 기준점에 해당하는 GNSS 안테나의 위치(930a)에서 다른 GNSS 안테나의 위치(930b)로 진행하는 방향을 차량(110)의 주행 방향으로 결정할 수 있다. 한편, 차량(110)의 방향은 방향 벡터로 표현될 수 있다.
또한, 차량 주행 시험부(250)는 모델링된 차량 형상(940)을 차량 주행맵(910)에 배치할 수 있다. 즉, 차량 주행 시험부(250)는 모델링된 차량 형상(940)의 위치를 기준점에 해당하는 GNSS 안테나의 위치(930a)에 매칭시켜 배치할 수 있고, 모델링된 차량 형상(940)의 방향을 차량(110)의 주행 방향에 맞춰 회전시킬 수 있다.
이후, 차량 주행운전 시험 장치(130)는 차량 주행맵 상에서 모델링된 차량 형상(940)의 움직임을 추적할 수 있으며, 차량 주행 시험 동안 모델링된 차량 형상(940)의 움직임에 따른 운전 수행 능력을 평가하여 채점 점수를 자동으로 산출할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 차량 운전주행 시험 시스템
110: 차량 130: 차량 운전주행 시험 장치
150: 데이터베이스
210: 차량정보 수신부 230: 차량 형상 모델링부
250: 차량 주행 시험부 270: 차량 주행맵 제작부
290: 제어부

Claims (8)

  1. 차량 탑뷰 이미지를 포함하는 차량정보를 입력받는 차량정보 수신부;
    상기 차량 탑뷰 이미지에서 차량에 설치된 GNSS 안테나의 위치를 차량 좌표계의 기준점으로 결정하고 상기 차량 좌표계 상에서 상기 차량 탑뷰 이미지의 윤곽에 있는 적어도 하나의 차량 형상 변곡점의 좌표 값을 결정하여 차량 형상을 사전에 모델링하는 차량 형상 모델링부; 및
    차량 주행 시험 과정에서 상기 GNSS 안테나의 위치를 기초로 상기 모델링된 차량 형상을 결정하고, 상기 GNSS 안테나의 이동에 따라 상기 모델링된 차량 형상이 차량 주행맵의 주행차선을 이탈하는지 여부를 검출하는 차량 주행 시험부를 포함하되,
    상기 차량 형상 모델링부는 상기 차량 탑뷰 이미지를 분석하여 상기 차량과 주변 배경과의 경계선 상에서 차량 외곽점들을 추출하는 단계; 상기 차량 외곽점들을 기초로 상기 차량의 길이 또는 너비를 산출하는 단계; 상기 차량정보의 차량 제원 정보와 상기 산출된 차량의 길이 또는 너비를 비교한 결과에 따라 상기 차량 외곽점들의 위치를 조정하는 단계; 및 상기 차량 제원 정보를 기초로 상기 차량 외곽점들 중에서 상기 적어도 하나의 차량 형상 변곡점을 선별하는 단계를 통해 상기 적어도 하나의 차량 형상 변곡점을 결정하고,
    상기 차량 주행 시험부는 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치들을 기초로 상기 차량의 방향을 결정하고 상기 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치들 중 상기 기준점에 해당하는 GNSS 안테나의 위치를 기초로 상기 모델링된 차량 형상을 상기 차량 주행맵에 배치하는 것을 특징으로 하는 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 차량 형상 모델링부는
    상기 차량의 방향을 결정하기 위한 한 쌍의 GNSS 안테나들 중 하나를 상기 GNSS 안테나로서 결정하는 것을 특징으로 하는 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 차량 형상 모델링부는
    상기 한 쌍의 GNSS 안테나들 중 상기 차량의 뒤쪽에 배치된 후방 GNSS 안테나를 상기 GNSS 안테나로서 결정하는 것을 특징으로 하는 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 차량 주행 시험부는
    상기 차량의 방향 결정 과정에서 상기 한 쌍의 GNSS 안테나들의 위치들을 입력받고 상기 기준점에 해당하는 GNSS 안테나의 위치를 기초로 다른 GNSS 안테나의 위치를 검증하는 것을 특징으로 하는 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 차량 주행 시험부는
    상기 GNSS 안테나의 이동 궤적을 추적하여 상기 차량 주행맵 상에서 운전자의 주행 패턴을 검출하고, 상기 주행 패턴을 기초로 운전 점수를 결정하는 것을 특징으로 하는 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차량 주행 시험부는
    상기 모델링된 차량 형상을 통해 차량 외곽선을 산출하고 상기 차량 외곽선과 상기 주행차선 간의 교차점 존재 여부를 결정하여 상기 주행차선에 대한 이탈 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 주행차선을 따라 트래커를 이동시켜 복수의 주행차선 위경도 좌표값들을 수신하고 상기 복수의 주행차선 위경도 좌표값들로 상기 차량 주행맵을 제작하는 차량 주행맵 제작부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GNSS 기반의 차량 운전주행 시험 장치.
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