KR101042343B1 - 위치 Location recognition system of vehicle in port using sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항만 내 운행 중인 차량의 위치 인식하는 기술에 있어, 기존의 GPS, RFID 가 아닌 UWB 센서를 이용하여 항만내의 차량의 위치를 인식하는 방법이다. 기존의 GPS를 이용한 차량의 위치 인식 시스템의 차량의 위치가 5M 이상의 차이를 보였고 RFID를 이용한 차량위치 인식시스템은 항만이란 특수한 환경적인 요소인 물과 컨테이너 인체 오차가 1~5M 이상의 위치 오차를 가졌다. 하지만 UWB 신호를 이용하여 30cm 이내의 위치 오차 값을 가질 수 있고 30cm 오차도 움직이는 차량의 속도를 고려한 속도 필터를 이용하여 오차 값을 줄여 보다 정확한 차량의 위치를 인식할 수 있도록 하는 것이 본 발명의 목적이다.The present invention is a technique for recognizing the position of a vehicle in a port using a UWB sensor, rather than a conventional GPS, RFID in the technology of recognizing the position of the vehicle in the port. The position of the vehicle in the existing GPS position recognition system showed more than 5M. In the vehicle position recognition system using RFID, the water and container human error, which is a special environmental factor of a port, has a position error of 1 ~ 5M or more. However, the object of the present invention is to reduce the error value by using a speed filter that can have a position error value within 30 cm using the UWB signal and also consider the speed of the moving vehicle with a 30 cm error. to be.
제 1 관점으로 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감소방법에 있어서, 발신장치(100)에서 수신장치(UWB 센서)(200)에 UWB 신호를 전달하는 1단계(S110)와; 상기 수신장치(200)에서 상기 발신장치(100)의 위치를 계산하는 2단계(S120)와; 상기 수신장치(200)에서 위치인식서버(300)에 위치를 포함한 신호를 전달하는 3단계(S130)와; 상기 위치인식서버(300)에서 차량의 속도 값을 고려하여 위치 값을 속도필터를 사용하여 필터링하는 4단계(S140)와; 상기 필터링된 위치값을 그래픽유저인터페이스에 표시하는 5단계(S150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감소방법이 제시된다.In the method of reducing the position recognition error using the speed filter of the position recognition system of the vehicle in the port using the UWB sensor in the first aspect, the transmitting device 100 transmits a UWB signal to the receiving device (UWB sensor) 200. Step S110; A step (S120) of calculating a position of the originating apparatus 100 in the receiving apparatus 200; A third step (S130) of transmitting a signal including a location from the receiving device to a location recognition server 300; Step 4 (S140) of filtering the position value using a speed filter in consideration of the speed value of the vehicle in the position recognition server 300; A method for reducing the positional recognition error using the speed filter of the position recognition system of the vehicle in the harbor using the UWB sensor, comprising the step 5 of displaying the filtered position value on the graphic user interface (S150).
제 2 관점으로, UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템에 있어 서, 항만 내 차량에 설치되어 특정신호를 발신하는 발신장치(100)와; 상기 발신장치(100)에서 발신한 신호를 수신하여 TDOA를 이용하여 발신장치(100)의 위치를 계산하고 상기 수신한 신호를 위치인식서버에 전달하는 수신장치(200)와; 상기 수신장치(200)에서 발신한 신호를 수신하여 발신장치(100)의 속도를 계산하고, 속도필터(310)를 사용하여 위치오차를 줄이는 위치인식서버(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템이 제시된다.In a second aspect, in the position recognition system of the vehicle in the port using the UWB sensor, the transmission device 100 is installed in the vehicle in the port and transmits a specific signal; Receiving device 200 for receiving the signal transmitted from the source device 100, calculates the location of the source device 100 using the TDOA and delivers the received signal to the location recognition server; UWB, characterized in that it comprises a position recognition server 300 for receiving the signal transmitted from the receiving device 200 to calculate the speed of the transmitting device 100 and reduce the position error using the speed filter 310. A location recognition system of a vehicle in a port using a sensor is presented.
UWB(Ultra Wide Band), 차량위치인식시스템, 속도필터 UWB (Ultra Wide Band), Vehicle Position Recognition System, Speed Filter
Description
UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감소방법 및 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템에 관한 것이다. 더 자세하게는, 특정신호를 발신하는 발신장치와 상기 발신장치(100)에서 발신한 신호를 수신하여 TDOA를 이용하여 발신장치의 위치를 계산하고 상기 수신한 신호를 위치인식서버에 전달하는 수신장치와 상기 수신장치에서 발신한 신호를 수신하여 발신장치의 속도를 계산하고, 속도필터를 사용하여 위치오차를 줄이는 위치인식서버를 포함하는 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템 및 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감소방법에 관한 것이다.The present invention relates to a position recognition error reduction method using a speed filter of a location recognition system of a vehicle in a port using a UWB sensor and a location recognition system of a vehicle in a port using a UWB sensor. In more detail, the receiving device for transmitting a specific signal and the receiving device for receiving the signal transmitted from the transmitting
본 발명은 지능형 자동화 터미널 및 ODCY(Off-Dock Container Yard)를 위해 컨테이너의 양, 적하관리 시스템의 효율성을 높이기 위해 UWB 센서를 이용하여, 항만 내 운영중인 차량의 위치를 파악하여 생산성 향상 및 서비스 시간의 단축을 목적으로 하는 시스템이다. 항만 내 차량에 UWB Tag를 부착하고 항만 터미널 전체에 UWB 센서를 설치하여 각 구역별 존을 생성한 후 차량이 지나가면 UWB Tag의 신호를 이용하여 항만 내 차량의 위치를 인식하는 시스템이다.The present invention uses the UWB sensor to increase the amount of containers and loading management system for intelligent automation terminal and ODCY (Off-Dock Container Yard), to improve the productivity and service time by identifying the position of the vehicle operating in the port The system aims to shorten the time. UWB Tag is attached to the vehicle in the port and UWB sensors are installed in the whole port terminal to create zones for each zone. When the vehicle passes, the system recognizes the location of the vehicle in the port using the UWB Tag signal.
종래의 항만 내 차량의 위치 인식 시스템은 일반적으로 다음과 같다.The position recognition system of a vehicle in a conventional port is generally as follows.
1) GPS(Global Position System) 또는 DGPS(Detail Global Position System)를 이용한 차량의 위치 인식 시스템이다. 차량에 부착된 GPS를 이용하여 위성으로 수신된 GPS 좌표 값으로 항만 내 차량위치를 인식하는 시스템이다. 이 경우 차량의 위치오차 값이 1M에서 5M 이상의 오차범위를 보였으며, 날씨환경의 변화로 위성의 신호를 수신을 못하는 경우가 발생이 된다.1) A vehicle position recognition system using a GPS (Global Position System) or DGPS (Detail Global Position System). It is a system that recognizes vehicle position in a port by GPS coordinate value received from satellite using GPS attached to a vehicle. In this case, the position error value of the vehicle showed an error range of 1M to 5M or more, and the satellite signal cannot be received due to the change of weather environment.
2) Active RFID 센서를 이용한 항만 내 차량의 위치 인식 시스템이다. 이 경우 항만 내 차량에 Active RFID Tag를 부착한 후 항만 터미널에 RFID Reader기가 설치되어 차량이 움직일 때 Acitve RFID Tag의 신호를 수신하여 차량의 위치를 인식하는 시스템이다. 이 경우 항만이라는 특수 환경요소인 물과 컨테이너로 인해 RFID 주파수의 산란과 반사로 인해 차량의 위치를 정확하게 수신하지 못하였다.2) Location recognition system of vehicle in port using Active RFID sensor. In this case, it is a system that recognizes the location of the vehicle by receiving the signal of the Acitve RFID Tag when the vehicle moves by installing the Active RFID Tag on the vehicle in the port and then installing the RFID reader at the port terminal. In this case, water and containers, which are special environmental factors such as ports, could not accurately receive the location of the vehicle due to scattering and reflection of RFID frequency.
3) Passive Sensor를 이용한 차량위치인식시스템이다. 이 경우 Passive 방식의 센서가 차량에 설치된 후 Beacon이 항만 내 설치되어 차량의 차에 설치된 센서의 신호를 이용하여 차량의 위치를 인식하지만 이 경우 주파수 전달거리가 짧아 넓은 범위에서 차량의 위치를 인식하기엔 역부족이다.3) Vehicle position recognition system using passive sensor. In this case, after the passive sensor is installed in the vehicle, Beacon is installed in the port to recognize the position of the vehicle using the signal of the sensor installed in the vehicle's car, but in this case, the frequency transmission distance is short so that the position of the vehicle can be recognized in a wide range. It is not enough.
이와 같은 종래의 기술의 항만이라는 환경적인 요소에 차량의 위치를 인식하기에 많은 위치 오차를 전달하였다. 이런 점을 해결하기 위해서 UWB센서를 이용하며, 단순히 UWB 주파수 대역의 사용으로 기존의 단점을 보완하기보다 움직이는 차 량의 위치를 더 정확하게 인식하기 위하여 속도필터를 적용하는 것이 본 발명의 주 목적이다.In order to recognize the position of the vehicle to the environmental factors such as the port of the prior art has transmitted a lot of position error. In order to solve this problem, the main purpose of the present invention is to use a UWB sensor, and to apply a speed filter to more accurately recognize the position of a moving vehicle, rather than simply using the UWB frequency band to compensate for the existing shortcomings.
본 발명은 UWB Tag를 차량에 장착하고 항만 터미널에 UWB 센서를 설치하여, 항만 내 운영중인 차량의 위치를 인식하는 것이다. 차량의 위치를 보다 정확하게 인식하기 위하여, 움직이는 차량의 속도를 이용한 속도필터를 개발하며, 이를 이용하여, 항만 내 차량의 위치를 실제거리와 약 30cm 미만의 오차를 나타내는 것이 본 발명의 목적이다.The present invention is to install the UWB Tag on the vehicle and to install the UWB sensor in the port terminal, to recognize the position of the vehicle operating in the port. In order to recognize the position of the vehicle more accurately, a speed filter using the speed of a moving vehicle is developed, and by using this, it is an object of the present invention to represent the position of the vehicle in the harbor with an actual distance less than about 30 cm.
상기 과제를 해결하기 위해서, 제 1 관점으로 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감소방법에 있어서, 발신장치(100)에서 수신장치(UWB 센서)(200)에 UWB 신호를 전달하는 1단계(S110)와; 상기 수신장치(200)에서 상기 발신장치(100)의 위치를 계산하는 2단계(S120)와; 상기 수신장치(200)에서 위치인식서버(300)에 위치를 포함한 신호를 전달하는 3단계(S130)와; 상기 위치인식서버(300)에서 차량의 속도 값을 고려하여 위치 값을 속도필터를 사용하여 필터링하는 4단계(S140)와; 상기 필터링된 위치값을 그래픽유저인터페이스에 표시하는 5단계(S150)를 포함하는 것을 특징으로 하는 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감소방법이 제시된다.In order to solve the above problems, in the position recognition error reduction method using the speed filter of the position recognition system of the vehicle in the port using the UWB sensor as a first aspect, the receiving device (UWB sensor) 200 in the transmitting
상기 제 1 관점에 있어서,In the first aspect,
상기 4단계는, 속도필터에서 수신장치에서 계산된 위치값과 발신장치의 이동 시간을 버퍼에 설정하는 4-1단계와; 속도필터에서 상기 버퍼값을 좌표와 이동시간에 설정하는 4-2단계와; 속도필터에서 상기 좌표와 이동시간에 설정된 값이 초기값인지 판단하는 4-3단계와; 속도필터에서 초기값일때 이동거리와 이동시간을 0으로 설정하는 4-4단계와; 속도필터에서 이동거리가 0인지 판단하는 4-5단계와; 속도필터에서 이동거리가 0일때 4-8단계로 이동하는 한편, 이동거리가 0이 아닐때 이동거리를 이동시간으로 나눠 이동속도를 구하는 4-6단계와; 속도필터에서 상기 이동속도가 최대속도보다 작은지 판단하는 4-7단계와; 속도필터에서 이동속도가 최대속도보다 작을시 기존좌표에 좌표값을 설정하는 한편, 이동속도가 최대속도보다 클시 상기 5단계로 진행하는 4-8단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,Step 4-1 includes setting a position value calculated by the receiving apparatus and a moving time of the calling apparatus in a buffer in the speed filter; Setting a buffer value in a velocity filter to coordinates and movement time; Determining whether the value set in the coordinates and the movement time in the speed filter is an initial value; 4-4 to set the moving distance and the moving time to 0 when the speed filter is the initial value; 4-5 determining whether the moving distance is 0 in the speed filter; Steps 4-6 to move to step 4-8 when the moving distance is 0 in the speed filter, while dividing the moving distance by the moving time when the moving distance is not 0; 4-7 determining whether the moving speed is smaller than the maximum speed in the speed filter; In the speed filter, when the moving speed is smaller than the maximum speed, the coordinate value is set in the existing coordinates, and when the moving speed is larger than the maximum speed, it comprises four to eight steps proceeding to the above five steps,
상기 4단계는,The fourth step,
속도필터가 상기 4-3단계에서 초기값이 아닐때 좌표값과 기존좌표값을 이용해서 이동거리를 구하는 4-9단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.When the speed filter is not the initial value in the step 4-3, characterized in that it further comprises steps 4-9 to calculate the moving distance by using the coordinate value and the existing coordinate value.
제 2 관점으로, UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템에 있어서, 항만 내 차량에 설치되어 특정신호를 발신하는 발신장치(100)와; 상기 발신장치(100)에서 발신한 신호를 수신하여 TDOA를 이용하여 발신장치(100)의 위치를 계산하고 상기 수신한 신호를 위치인식서버에 전달하는 수신장치(200)와; 상기 수신장치(200)에서 발신한 신호를 수신하여 발신장치(100)의 속도를 계산하고, 속도필터(310)를 사용하여 위치오차를 줄이는 위치인식서버(300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템이 제시된다.In a second aspect, a position recognition system of a vehicle in a port using a UWB sensor, comprising: a
상기 제 2 관점에 있어서,In the second aspect,
상기 위치인식서버는, 속도를 이용하여 특정범위에서 벗어난 신호들을 필터링하는 속도필터(310)와; 상기 계산된 차량의 위치를 표시하는 그래픽유저인터페이스부(320)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The location recognition server may include a
본 발명의 효과는 UWB 센서를 이용하여 항만내 차량의 위치를 좀 더 정확하게 인식함으로써, 기존의 GPS나 Active RFID를 사용한 차량 위치 인식 시스템에 단점을 보안하는 것이다. 단순히 UWB 주파수만을 사용하여 차량의 위치를 인식하는 것이 아니라 UWB 주파수 특성을 고려하여 움직이는 사물의 속도를 이용한 속도 필터를 사용하여 움직이는 사물의 위치도 최소한의 오차범위만 허용하여 서비스 할 수 있도록 하는 것이다. 이런 서비스를 함으로써 항만 내 양적하 작업의 효율성 및 시간 단축을 할 수 있으며, 시간을 단축하면 비용 절감에도 큰 영향을 줄 것으로 기대 된다.The effect of the present invention is to more accurately recognize the position of the vehicle in the port using the UWB sensor, thereby securing the disadvantages to the vehicle position recognition system using the existing GPS or Active RFID. Rather than simply using the UWB frequency to recognize the location of the vehicle, the speed filter using the speed of the moving object in consideration of the UWB frequency characteristics allows the location of the moving object to be serviced with a minimum margin of error. This service can reduce the efficiency and time of quantitative work in the port, and it is expected that shortening the time will greatly affect the cost reduction.
이하, 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and operation of the embodiment of the present invention will be described in detail.
우선, 먼저 차량에 발신장치(UWB Tag)가 설치되어 항만 내 운영중일때, 항만 내 설치된 수신장치(UWB센서)가 차량에 부착된 발신장치(UWB Tag)의 신호를 수신하여, TDOA(Time Difference Of Arrival)를 이용하여 차량의 위치를 계산하는 방법을 살펴보자. 첫째, 도 1에서와 같이 우선 발신장치(UWB Tag)에서 수신장치(UWB센서)로 UWB 신호를 전송을 한다. 둘째, 도 2에서와 같이 센서로부터 도달한 신호를 이 용하여 발신장치(UWB Tag)의 각도와 시간을 계산한다. 셋째, 도 3에서와 같이 UWB 신호 이후 발신장치(UWB Tag)는 RF 신호를 수신장치(UWB센서)로 신호를 보낸다. 이렇게 수신한 UWB 신호의 도달 시간을 측정하여 발신장치(UWB Tag)의 위치를 인식한다.First, when a UWB tag is installed in a vehicle and is operating in a port, a receiver (UWB sensor) installed in the port receives a signal from a UWB tag attached to the vehicle, and thus TDOA (Time Difference). Let's look at how to calculate the location of a vehicle using Of Arrival. First, as shown in FIG. 1, a UWB signal is first transmitted from a UWB tag to a receiver (UWB sensor). Second, as shown in FIG. 2, the angle and time of the transmitter (UWB Tag) are calculated using the signal reached from the sensor. Third, after the UWB signal, as shown in FIG. 3, the transmitting device (UWB Tag) sends an RF signal to the receiving device (UWB sensor). The location of the UWB tag is recognized by measuring the arrival time of the received UWB signal.
도 4는 발신장치의 위치를 구하기 위한 공식을 얻기 위한 쌍곡선을 도시하고 있다. 삼각형은 발신장치(UWB Tag)가 되며, 이때 수신장치(UWB센서)와 발신장치(UWB Tag)간의 거리를 R1, R2, R3라고 가정을 하면, 우선 R2와 R1의 거리의 차 (R2-R1)를 계산할 수 있다. 이때 두점으로부터의 거리의 차가 일정한 점들의 궤적인 쌍곡선방정식을 얻게 된다. 마찬가지로 R3와 R2의 거리의 차(R3-R2)를 계산하여 이때 두점으로부터의 거리의 차가 일정한 궤적인 쌍곡선 방정식을 얻게 된다. 이 쌍곡선 방정식을 통해 발신장치(UWB Tag)의 위치를 계산하게 된다.4 shows a hyperbola to obtain a formula for finding the position of the originating apparatus. The triangle becomes the UWB tag. If the distance between the receiver (UWB sensor) and the transmitter (UWB Tag) is assumed to be R1, R2, or R3, the difference between the distance between R2 and R1 (R2-R1) ) Can be calculated. At this time, the difference between the distances from two points is obtained by the hyperbolic equation of the points. Similarly, the difference between the distances of R3 and R2 (R3-R2) is calculated, and the hyperbolic equation of the distance between two points is constant. The hyperbolic equation is used to calculate the location of the UWB tag.
이때 사용된 쌍곡선 방정식은 수학식1과 수학식2와 같다.The hyperbolic equation used here is the same as Equation 1 and Equation 2.
상기 식에서 c는 전파 속도이다.Where c is the speed of propagation.
도 5는 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템의 전체 구성도를 도시하고 있다. 발신장치(100)와 수신장치(200)와 위치인식서버(300)로 구성된다. 발신장치(100)는 항만 내 차량에 설치되어 특정신호를 발신하는 장치이다. 수신장치(200)는 상기 발신장치(100)에서 발신한 신호를 수신하여 TDOA를 이용하여 발신장치(100)의 위치를 계산하고 상기 수신한 신호를 위치인식서버에 전달한다. 위치인식서버(300)는 수신장치(200)에서 발신한 신호를 수신하여 발신장치(100)의 속도를 계산하고, 속도필터(310)를 사용하여 위치오차를 줄인다. 상기 위치인식서버(300)는 속도필터(310), 그래픽유저인터페이스부(320)로 구성된다. 상기 속도필터(310)는 속도를 이용하여 특정범위에서 벗어난 신호들을 필터링한다. 상기 그래픽유저인터페이스부(320)는 상기 계산된 차량의 위치를 표시한다.FIG. 5 shows an overall configuration diagram of a location recognition system of a vehicle in a port using a UWB sensor. It is composed of a
도 6은 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감소방법의 흐름도를 도시하고 있다. 항만내 차량의 위치인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감소방법은 발신장치(UWB Tag)(100)에서 수신장치(UWB 센서)(200)에 UWB 신호를 전달하는 1단계(S110)와 상기 수신장치(UWB센서)(200)에서 상기 발신장치(UWB Tag)(100)의 위치를 계산하는 2단계(S120)와 상기 수신장치(200)에서 위치인식서버(300)에 위치를 포함한 신호를 전달하는 3단계(S130)와 상기 위치인식서버(300)에서 차량의 속도 값을 고려하여 위치 값을 속도필터를 사용하여 필터링하는 4단계(S140)와 상기 필터링된 위치값을 그래픽유저인터페이스부(320)에 표시하는 5단계(S150)로 구성된다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for reducing a location recognition error using a speed filter of a location recognition system of a vehicle in a port using a UWB sensor. Position recognition error reduction method using the speed filter of the vehicle's position recognition system in the port is the first step (S110) and transmitting the UWB signal from the transmitter (UWB Tag) 100 to the receiver (UWB sensor) 200 In step 2 (S120) of calculating the position of the originating apparatus (UWB Tag) 100 in the receiving apparatus (UWB sensor) 200 and the signal including the position in the
상기 발신장치(UWB Tag)(100)의 위치를 계산하는 방법은 TDOA 방식을 이용하 여 각 수신장치(200)에서 수신한 UWB 신호를 가지고 상기 발신장치(UWB Tag)(100)의 위치를 계산하게 된다. 하지만 UWB 신호 자체의 오차가 실제 거리에서 최소 30cm 정도의 오차를 가지고 있어 속도필터를 사용하여 오차를 보정하게 된다. 실제 위치와 측정되는 위치의 값에 UWB 신호의 오차 30cm 이상의 위치가 측정되는 경우가 발생이 되는데, 이때 사용되는 상기 속도필터(310)는 이렇게 오차가 크게 발생되는 데이터를 무시하며, 30cm 이내의 데이터를 수집하여 위치를 표현하는데 사용을 한다. 속도 필터는 이동거리를 이동시간으로 나누어 이동 속도를 구한다. 이를 위한 수학식은 수학식3,4,5와 같다.The method of calculating the position of the originating apparatus (UWB Tag) 100 is to calculate the position of the originating apparatus (UWB Tag) 100 with the UWB signal received by each receiving
수학식3,4,5에서 D, T, V 는 각각 이동체의 이동거리, 이동시간, 이동속도를 나타낸다. Xq, Yq, Zq는 발신장치(UWB Tag)(100)가 이동하기 전 X, Y, Z의 좌표를 나타내며 Xa, Ya, Za는 발신장치(UWB Tag)(200)가 이동한 후의 X, Y, Z의 좌표를 각각 나타낸다. Tq는 발신장치(UWB Tag)(100)의 이동전 신호를 수신한 시간, Ta는 발신장치(UWB Tag)(100)의 이동 후 신호를 수신한 시간을 나타낸다. 이동전 시간과 이동 후 시간을 이용하여 이동시간의 시간인 T를 구할 수 있으며, 이렇게 이동거리에 이동시간을 나누게 되면 이동속도를 구할 수 있다. 위 수학식3,4,5를 이용하여 발신장치(UWB Tag)(100)의 이동속도 즉 속도를 알 수 있다. 속도를 이용하여 현재 좌표와 이동이 예상되는 거리를 알 수 있다. 이때 수집되는 발신장치(UWB Tag)(100)의 신호가 예상되는 거리에 비해 훨씬 못 미치거나 훨씬 넘어선 데이터를 버리고 범위 안에 들어온 데이터를 이용하여 수신한 발신장치(UWB Tag)(100)의 위치와 실제 있는 위치와의 오차를 줄일 수 있게 된다. 이동시 계속 속도필터(310)를 이용하여 위치값의 계산을 반복하게 된다. 이렇게 계산을 계속하게 되는 이유는 실제 움직이는 거리와 측정되는 거리의 값에 오차데이터가 존재하기 때문이다. 이러한 오차 데이터가 필터링 없이 수신된 후 계산하여 거리 값을 표현을 하게 되면 상당한 위치의 오차를 나타내게 된다. 그렇기 때문에 측정된 위치의 오차를 줄이기 위해선 허용범위를 이용하여 그 이상의 위치 값이 들어오면 잘못 수신된 데이터이기 때문에 이 값을 버리고, 다시 데이터를 수신하여 위치정보의 정확도를 높이기 위해서이다. 유효거리는 현재의 위치에서 이동 속도와 시간차를 곱하고 구해진 오차의 평균값을 더한 허용 가능한 이동 거리 값이다. 이 수신한 위치 값과 계산된 값을 비교하여 수신된 거리 값에 의한 좌표가 허용 가능한 유효거리를 벗어나면 발신장치(UWB Tag)(100)에서 수신된 값 중에 오차에 크게 기여한 데이터를 버리고 다음 데이터를 기다려 좌표를 다시 계산한다.In
도 7은 항만내 차량의 위치인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감 소방법의 상기 4단계(S140)를 자세히 도시하고 있다.FIG. 7 illustrates the above four steps (S140) of the method for reducing the position recognition error using the speed filter of the position recognition system of the vehicle in the port.
UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감소방법은 상기 4단계는, 속도필터(310)에서 수신장치에서 계산된 위치값과 발신장치의 이동시간을 버퍼에 설정하는 4-1단계와(S210); 속도필터에서 상기 버퍼값을 좌표와 이동시간에 설정하는 4-2단계(S220)와; 속도필터에서 상기 좌표와 이동시간에 설정된 값이 초기값인지 판단하는 4-3단계(S230)와; 속도필터에서 초기값일때 이동거리와 이동시간을 0으로 설정하는 4-4단계(S240)와; 속도필터에서 이동거리가 0인지 판단하는 4-5단계(S250)와; 속도필터에서 이동거리가 0일때 4-8단계로 이동하는 한편, 이동거리가 0이 아닐때 이동거리를 이동시간으로 나눠 이동속도를 구하는 4-6단계(S260)와; 속도필터에서 상기 이동속도가 최대속도보다 작은지 판단하는 4-7단계(S270)와; 속도필터에서 이동속도가 최대속도보다 작을시 기존좌표에 좌표값을 설정하는 한편, 이동속도가 최대속도보다 클시 상기 5단계로 진행하는 4-8단계(S280)를 포함한다. 또한 상기 4-3단계에서 초기값이 아닐때 좌표값과 기존좌표값을 이용해서 이동거리를 구하는 4-9단계(S290)를 포함한다.In the fourth step, the position recognition error reduction method using the speed filter of the position recognition system of the vehicle in the harbor using the UWB sensor, the
이상에서 설명한 내용을 통해 본업에 종사하는 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능한 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용만으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의하여 정해져야 한다.It will be appreciated by those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention through the above description. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited only to the contents described in the embodiments, but should be determined by the claims.
도 1은 발신장치(UWB Tag)에서 수신장치(UWB센서)로 UWB 신호를 전송을 하는 것을 도시하고 있다.1 illustrates a UWB signal transmission from a sending device (UWB Tag) to a receiving device (UWB sensor).
도 2는 센서로부터 도달한 신호를 이용하여 발신장치(UWB Tag)의 각도와 시간을 계산하는 것을 도시하고 있다.Figure 2 shows the calculation of the angle and time of the UWB tag using the signal arrived from the sensor.
도 3은 UWB 신호 이후 발신장치(UWB Tag)가 RF 신호를 수신장치(UWB센서)로 신호를 보내는 것을 도시하고 있다.Figure 3 shows that after the UWB signal, the transmitting device (UWB Tag) sends an RF signal to the receiving device (UWB sensor).
도 4는 발신장치의 위치를 구하기 위한 공식을 얻기 위한 쌍곡선을 도시하고 있다.4 shows a hyperbola to obtain a formula for finding the position of the originating apparatus.
도 5는 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템의 전체 구성도를 도시하고 있다.FIG. 5 shows an overall configuration diagram of a location recognition system of a vehicle in a port using a UWB sensor.
도 6은 UWB 센서를 사용한 항만 내 차량의 위치 인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감소방법의 흐름도를 도시하고 있다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a method for reducing a location recognition error using a speed filter of a location recognition system of a vehicle in a port using a UWB sensor.
도 7은 항만내 차량의 위치인식시스템의 속도필터를 사용한 위치인식오차감소방법의 상기 4단계(S140)를 자세히 도시하고 있다.FIG. 7 illustrates in detail the four steps S140 of the method for reducing the position recognition error using the speed filter of the position recognition system of the vehicle in the harbor.
< 도면의 주요 부호에 대한 설명 ><Description of Major Symbols in Drawing>
100 : 발신장치 200 : 수신장치 100: transmitter 200: receiver
201 : 수신장치1 202 : 수신장치2201: Receiver 1 202: Receiver 2
203 : 수신장치3 300 : 위치인식서버203: receiver 3 300: location recognition server
310 : 속도필터 320 : 그래픽유저인터페이스부310: speed filter 320: graphic user interface unit
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