KR20140025244A - 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 차량 항법 장치에서 GPS 신호의 수신이 불량하여 추측항법으로 주행할 때 카메라로 촬영된 영상을 통해 차량의 주행 방향각을 산출하여 자이로센서의 오차를 보상하거나 대체할 수 있으며, 차량 항법 장치와 더불어 전후방 카메라가 설치된 경우 자이로센서를 대체할 경우 원가를 절감할 수 있다.

Description

차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치 및 그 방법{APPARATUS FOR COMPENSATING GYRO SENSOR OF NAVIGATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 항법 장치에서 GPS 신호의 수신이 불량하여 추측항법으로 주행할 때 카메라로 촬영된 영상을 통해 차량의 주행 방향각을 산출하여 자이로센서의 오차를 보상하거나 대체할 수 있도록 하는 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 선박이나 항공기 및 자동차 등 각종의 이동체들에는 현재 위치와 이동 속도를 확인하거나 이동 경로를 결정하기 위한 측위 시스템이 탑재되어 이용되고 있다.

이 측위 시스템은 복수개의 인공위성(Global Positioning System; 이하 GPS라 칭함.)으로부터 위도, 경도, 고도 등을 나타내는 전파를 수신하여 이동체의 현재 위치를 연산한 후 지도 정보를 통해 현재의 위치와 이동경로를 표시하여 준다.

즉, 측위 시스템을 차량에 적용한 차량 항법장치(네비게이션:Navigation)는 화면에 표시되는 지도상에 차량의 현재 위치, 이동 속도, 운전자가 주행 전에 설정한 경로, 목적지까지의 최적 경로, 주행된 경로 등 주행에 필요한 각종의 정보를 운전자에게 제공한다.

차량 항법장치는 차량의 현재 위치를 판정하기 위한 방법으로, 위성항법(Satellite Base Navigation)과 추측항법(Dead Reckoning Navigation)을 사용하고 있으며, 위성항법을 위해서는 GPS 수신기를 사용하고, 추측항법을 위해서는 관성센서(Dead-Reckoning Sensor)를 사용한다.

관성센서는 주행속도 및 주행거리를 추출하기 위한 주행거리계 센서와 주행 방향각을 추출하기 위한 자이로센서(Gyroscope)로 구성되어, 차량의 속도 및 주행거리정보와 방향각 정보를 이용하여 초기 위치로부터 다음 순간까지의 이동거리에 대한 정보를 계산함으로써 차량의 현재 위치를 계산한다.

이는 외부의 정보없이 자체적인 정보를 이용한다는 장점이 있으나 이를 이용하여 취득된 차량 위치는 동작시간이 길어짐에 따라 오차가 증가하게 되며, 위치측정의 오차가 사용한 시간에 따라 누적되는 특성을 갖고 있다.

관련 선행기술로는 대한민국 공개특허 10-2006-0102016호(2006.09.27.) "차량 항법장치의 관성센서 교정장치 및 방법"이 있다.

도 1은 일반적인 차량 항법 장치에서 GPS 신호 음영지역인 주차빌딩을 주행한 후의 방향각 오차를 나타낸 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 차량 항법 장치에서 GPS 신호가 수신되지 않는 주차빌딩에서 여러번의 회전이 발생할 경우 자이로센서가 갖는 오차가 점차 증가하여 출구를 나왔을 경우에는 이상적인 이동경로(A)와는 다르게 방향각에 오차(B)가 발생하여 정확한 직진방향을 확보할 수 없게 되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 차량 항법 장치에서 GPS 신호의 수신이 불량하여 추측항법으로 주행할 때 카메라로 촬영된 영상을 통해 차량의 주행 방향각을 산출하여 자이로센서의 오차를 보상하거나 대체할 수 있도록 하는 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치는 차량의 주행 방향각을 측정하기 위한 자이로센서; GPS 위성으로부터 항법정보를 수신하며 수신 감도를 판정하는 GPS 모듈; 디지털 지도가 데이터베이스로 저장되는 저장부; 차량의 전방이나 후방을 촬영하는 카메라모듈; GPS 모듈로부터 취득되는 항법정보와 자이로센서에서 취득되는 추측 항법정보를 이용하여 디지털 지도의 맵 매칭을 통해 목적지까지의 경로 안내를 제공하며, GPS 신호의 수신 음영지역을 주행시에 카메라모듈로부터 촬영된 영상을 통해 움직임을 분석하고 회전량을 산출하여 자이로센서의 오차를 보정하는 제어부 및; 제어부에서 맵 매칭된 주행 경로를 디지털 지도로 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제어부는 카메라모듈로부터 촬영된 영상을 분할하여 각 분할영역에서의 움직임을 분석하고 유효 데이터를 추출하여 회전량을 산출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상방법은 제어부가 카메라모듈을 통해 촬영된 영상을 수신받는 단계; 수신받은 영상에 대해 분할영상을 설정하는 단계; 분할영상에 대해 사물의 움직임을 분석하는 단계; 움직임을 분석한 결과를 기반으로 분할영상 중 유효 데이터를 추출하는 단계; 및 유효 데이터를 기반으로 회전량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사물의 움직임을 분석하는 단계는 좌우 움직임에 대해서 분석하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 유효 데이터를 추출하는 단계는 움직임을 분석한 결과 중 중간값을 추출하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차량 항법 장치에서 GPS 신호의 수신이 불량하여 추측항법으로 주행할 때 카메라로 촬영된 영상을 통해 차량의 주행 방향각을 산출하여 자이로센서의 오차를 보상하거나 대체할 수 있다.

또한, 차량 항법 장치와 더불어 전후방 카메라가 설치된 경우 자이로센서를 대체할 경우 원가를 절감할 수 있다.

도 1은 일반적인 차량 항법 장치에서 GPS 신호 음영지역인 주차빌딩을 주행한 후의 방향각 오차를 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치를 장착한 차량의 주행상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 차량이 주행함에 따라 촬영된 영상에서의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상방법에서 유효 데이터의 추출과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치 및 그 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.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치를 장착한 차량의 주행상태를 나타낸 도면이며, 도 4는 도 3의 차량이 주행함에 따라 촬영된 영상에서의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치는 자이로센서(10), GPS 모듈(20), 저장부(50), 카메라모듈(30), 제어부(40) 및 디스플레이부(60)를 포함한다.

자이로센서(10)는 차량의 주행 방향각을 측정하여 제어부(40)에 제공함으로써 제어부(40)로 하여금 추측항법을 제공할 때 방향을 잡을 수 있도록 한다.

GPS 모듈(20)은 GPS 위성으로부터 위치, 속도, 진행방향 등에 대한 항법정보를 수신하며 수신 감도를 판정한다.

저장부(50)는 디지털 지도의 정보가 데이터베이스로 저장되어 주행경로의 안내시에 맵 매칭이 제공되도록 한다.

카메라모듈(30)은 차량의 전방이나 후방에 설치되어 주행하는 차량의 전후방 영상을 촬영하여 제공함으로써 촬영된 영상을 통해 움직임을 분석하여 회전량을 산출할 수 있도록 한다.

제어부(40)는 GPS 모듈(20)로부터 취득되는 항법정보와 자이로센서(10)에서 취득되는 추측 항법정보를 이용하여 디지털 지도의 맵 매칭을 통해 목적지까지의 경로 안내를 제공하며, GPS 신호의 수신 음영지역을 주행시에 카메라모듈(30)로부터 촬영된 영상을 통해 움직임을 분석하고 회전량을 산출하여 자이로센서(10)의 오차를 보정한다.

도 3에 도시된 바와 같이 차량이 주행하면서 카메라모듈을 통해 사물 A와 B를 촬영하면 도 4에 도시된 바와 같이 (a)에서는 전면의 사물 A와 B가 모두 촬영된 상태에서 우회전을 할 경우 사물은 좌측으로 이동하면서 (b)와 같이 사물 B만이 촬영된다.

이와 같이 촬영된 영상에서 사물 A와 B의 이동방향을 통해 회전각을 판단할 수 있으며 이동량을 통해 회전량을 산출할 수 있다.

이때 촬영된 영상에서 사물의 이동거리는 사물의 원근에 따라 차이를 보일 수 있으나 이는 차량의 실차 테스트를 통해 보정치를 산출하여 보상할 수 있다.

이와 같은 방식으로 제어부에서 회전량을 산출할 수 있으며, 회전량을 산출할 때 카메라모듈(30)로부터 촬영된 영상을 다수개로 분할하여 각 분할영역에서의 움직임을 분석하고 유효 데이터를 추출하여 차량의 회전량을 산출할 수 있다.

디스플레이부(60)는 제어부(40)에서 맵 매칭된 주행 경로를 디지털 지도로 표시한다.

이와 같이 본 발명에 의한 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치에 따르면, GPS 신호의 수신 음영지역을 주행할 경우 카메라모듈(30)로부터 촬영된 영상을 기반으로 영상내의 사물에 대한 움직임을 분석하여 회전량을 산출함으로써 자이로센서(10)의 오차를 보상할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상방법에서 유효 데이터의 추출과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 항법 장치의 자이로센서 보상방법은 제어부(40)가 카메라모듈(30)을 통해 촬영된 영상을 수신받는다(S10).

카메라모듈(30)은 차량의 전방이나 후방에 설치되어 차량의 주행 중 차량의 전방영상이나 후방영상을 촬영하여 제어부(40)로 제공한다.

이렇게 수신된 영상은 도 6에 도시된 바와 같이 다수개로 분할하여 분할영상을 설정한다(S20).

이때 분할영상이 많을 수록 정확도를 높일 수 있다.

이렇게 설정된 분할영상에 대해 사물의 움직임을 분석한다(S30).

도 4에 도시된 바와 같이 촬영된 영상에서 사물의 움직인 방향과 이동거리를 통해 움직임을 분석할 수 있다. 이때 상하 움직임을 배제하고 좌우 움직임에 대해서만 분석한다. 또한, 촬영된 영상에서도 원근에 따라 움직인 거리에 오차가 발생할 수 있어 이에 대해서는 실차 테스트를 통해 보정치를 산출하여 보상할 수 있다.

이렇게 각 분할영상에 대해 움직임을 분석할 경우 고정된 사물만 촬영되는 것이 아니라 임의로 움직이는 사물도 촬영됨에 따라 도 6의 4번과 8번 분할영상의 경우 다른 방향으로 분석되고 있으며, 9번과 16번의 경우에는 이동거리가 상당히 크게 분석되고 있음을 알 수 있다. 즉, 동일방향으로 움직이는 사물이 있는 반면 반대방향으로 움직이는 사물이 있을 수 있다.

따라서, 각 분할영상에 대해 움직임을 분석한 후 유효 데이터를 추출한다(S40).

유효 데이터는 위와 같이 임의로 움직이는 사물에 의한 움직임을 배제하기 위해 위와 같이 방향이 반대이거나 이동거리가 너무 크거나 너무 작은 데이터를 제외한 중간값을 추출할 수 있다. 즉, 움직임을 분석한 결과 중 중간값을 기준으로 일정분포 비율로 추출할 수 있다.

이렇게 추출된 유효 데이터를 기반으로 회전량을 산출하고 이를 통해 자이로센서(10)를 보상하여 네비게이션에 적용한다(S50)(S60).

이와 같이 본 발명에 의한 차량 항법 장치의 자이로센서 보상방법에 따르면, GPS 신호의 수신 음영지역을 주행할 경우 카메라모듈(30)로부터 촬영된 영상을 기반으로 영상내의 사물에 대한 움직임을 분석하여 회전량을 산출함으로써 자이로센서(10)의 오차를 보상할 수 있다.

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.

10 : 자이로센서 20 : GPS 모듈
30 : 카메라모듈 40 : 제어부
50 : 저장부 60 : 디스플레이부

Claims (5)

1. 차량의 주행 방향각을 측정하기 위한 자이로센서;
   GPS 위성으로부터 항법정보를 수신하며 수신 감도를 판정하는 GPS 모듈;
   디지털 지도가 데이터베이스로 저장되는 저장부;
   상기 차량의 전방이나 후방을 촬영하는 카메라모듈;
   상기 GPS 모듈로부터 취득되는 상기 항법정보와 상기 자이로센서에서 취득되는 추측 항법정보를 이용하여 상기 디지털 지도의 맵 매칭을 통해 목적지까지의 경로 안내를 제공하며, GPS 신호의 수신 음영지역을 주행시에 상기 카메라모듈로부터 촬영된 영상을 통해 움직임을 분석하고 회전량을 산출하여 상기 자이로센서의 오차를 보정하는 제어부 및;
   상기 제어부에서 맵 매칭된 주행 경로를 상기 디지털 지도로 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 카메라모듈로부터 촬영된 영상을 분할하여 각 분할영역에서의 움직임을 분석하고 유효 데이터를 추출하여 회전량을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량 항법 장치의 자이로센서 보상장치.
   
3. 제어부가 카메라모듈을 통해 촬영된 영상을 수신받는 단계;
   수신받은 상기 영상에 대해 분할영상을 설정하는 단계;
   상기 분할영상에 대해 사물의 움직임을 분석하는 단계;
   상기 움직임을 분석한 결과를 기반으로 상기 분할영상 중 유효 데이터를 추출하는 단계; 및
   상기 유효 데이터를 기반으로 회전량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 항법 장치의 자이로센서 보상방법.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 사물의 움직임을 분석하는 단계는 좌우 움직임에 대해서 분석하는 것을 특징으로 하는 차량 항법 장치의 자이로센서 보상방법.
   
5. 제 3항에 있어서, 상기 유효 데이터를 추출하는 단계는 상기 움직임을 분석한 결과 중 중간값을 추출하는 것을 특징으로 하는 차량 항법 장치의 자이로센서 보상방법.

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