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KR101105144B1 - Positioning method of moving object - Google Patents

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KR101105144B1
KR101105144B1 KR1020040004477A KR20040004477A KR101105144B1 KR 101105144 B1 KR101105144 B1 KR 101105144B1 KR 1020040004477 A KR1020040004477 A KR 1020040004477A KR 20040004477 A KR20040004477 A KR 20040004477A KR 101105144 B1 KR101105144 B1 KR 101105144B1
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이동훈
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엘지전자 주식회사
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Abstract

이동체의 주행방향을 기준으로 하여 좌우 기울기인 도로의 횡축 경사도와 전후 방향의 기울기인 도로의 종축 경사도에 따라, 이동체의 주행거리 및 주행각도 변위량을 보정하여 이동체의 위치를 정확하게 추정한다.The position of the movable body is accurately estimated by correcting the traveling distance and the traveling angle displacement of the movable body according to the horizontal axis inclination of the road which is the left and right slope and the longitudinal axis inclination of the road which is the inclination of the front and rear directions based on the traveling direction of the movable body.

제어부가 센서부로부터 이동체의 좌우 양측의 횡축 경사도 및 전후 방향의 종축 경사도와, 이동체의 주행각도 변위량과, 주행거리 정보신호를 입력받고, 입력받은 주행거리 정보신호로 이동체의 단위시간당 주행거리를 산출하며, 상기 입력받은 횡축 경사도 및 종축 경사도로 상기 주행각도 변위량을 보정함과 아울러 상기 입력받은 횡축 경사도 및 종축 경사도로 상기 단위시간당 주행거리를 보정하며, 상기 보정한 주행각도 변위량 및 단위시간당 주행거리로 이동체의 이전 시점의 위치로부터 현재시점의 위치를 정확하게 결정한다.The control unit receives the horizontal and horizontal inclinations of the left and right sides of the moving object and the longitudinal axis inclination in the front and rear directions, the traveling angle displacement amount of the moving object, and the traveling distance information signal from the sensor unit, and calculates the traveling distance per unit time of the moving object using the received traveling distance information signal. And correcting the driving angle displacement with the input horizontal axis inclination and the longitudinal axis inclination, and correcting the traveling distance per unit time with the input horizontal axis inclination and the longitudinal axis inclination, and using the corrected driving angle displacement and the driving distance per unit time. The position of the current time point is determined accurately from the position of the previous time point of the moving object.

네비게이션, 데드레코닝, GPS, 위치결정, 신뢰도, 횡축. 종축, 경사도Navigation, Dead Reckoning, GPS, Positioning, Reliability, Horizontal Axis. Longitudinal axis, slope

Description

이동체의 위치 결정방법{Method for determining position of vehicle}Method for determining position of vehicle

도 1은 본 발명의 위치 결정방법이 적용되는 네비게이션 시스템의 구성을 보인 블록도.1 is a block diagram showing the configuration of a navigation system to which the positioning method of the present invention is applied.

도 2는 본 발명의 위치 결정방법에 따른 제어부의 동작을 보인 신호흐름도.Figure 2 is a signal flow diagram showing the operation of the control unit according to the positioning method of the present invention.

도 3은 횡축 경사의 곡선도로를 이동체가 주행할 경우에 본 발명의 위치 결정방법에 따라 이동체의 주행각도 변위량을 보정하는 원리를 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining the principle of correcting the traveling angle displacement amount of the moving body according to the positioning method of the present invention when the moving object is traveling on the curved road of the horizontal axis inclination.

도 4는 종축 경사의 직선도로를 이동체가 주행할 경우에 본 발명의 위치 결정방법에 따라 이동체의 주행거리를 보정하는 원리를 설명하기 위한 도면.Figure 4 is a view for explaining the principle of correcting the travel distance of the moving body according to the positioning method of the present invention when the moving object is traveling on a straight road of the longitudinal axis.

도 5a 내지 도 5c는 횡축 경사의 곡선도로에서 종래의 위치 결정방법과 본 발명의 위치 결정방법에 따라 결정되는 이동체의 위치를 표시하여 보인 도면.Figures 5a to 5c is a view showing the position of the moving body determined according to the conventional positioning method and the positioning method of the present invention on a curved road of the horizontal axis inclination.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : GPS 위성 102 : GPS 수신기100: GPS satellite 102: GPS receiver

104 : 명령 입력부 106 : 센서부104: command input unit 106: sensor unit

108 : 지도 데이터 저장부 110 : 제어부108: map data storage unit 110: control unit

112 : 표시 구동부 114 : 표시부112: display drive unit 114: display unit

본 발명은 GPS(Global Positioning System) 위성이 송신하여 GPS 수신기가 수신하는 위치정보신호의 신뢰도가 낮을 경우에 이동체에 설치된 센서들의 검출신호로 이동체의 위치를 추정하는 이동체의 위치 결정방법에 관한 것으로 특히 2축 경사계가 검출하는, 이동체의 좌우 기울기인 횡축 경사도와 주행방향의 전후인 종축 경사도에 따라 이동체의 주행거리 및 주행방향을 보정하여 이동체의 위치를 정확하게 추정하는 이동체의 위치 결정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a positioning method of a moving object for estimating the position of the moving object by the detection signals of sensors installed in the moving object when the GPS (Global Positioning System) satellite transmits and the reliability of the position information signal received by the GPS receiver is low. The present invention relates to a positioning method of a moving body that accurately estimates the position of the moving body by correcting the traveling distance and the traveling direction of the moving body according to the horizontal axis inclination, which is a left and right inclination of the moving body, and the longitudinal axis inclination before and after the traveling direction detected by the two-axis inclinometer.

GPS는 미국의 국방성에서 개발한 범세계 측위 시스템으로서, GPS 위성이 송신하는 위치정보신호를 GPS 수신기가 수신하고, 수신한 위치정보신호를 이용하여 GPS 수신기의 위치를 3차원 좌표로 계산할 수 있도록 하는 것이다.GPS is a global positioning system developed by the U.S. Department of Defense, which allows GPS receivers to receive location information signals transmitted by GPS satellites, and calculates the location of GPS receivers in three-dimensional coordinates using the received location information signals. will be.

이러한 GPS는 지구 상공의 정지궤도 상에 복수의 GPS 위성을 위치시켜 각기 위치정보신호를 송신하고, GPS 수신기는 복수의 GPS 위성들 중에서 최소한 3개 이상의 GPS 위성이 송신하는 위치정보신호를 수신하며, 수신한 위치정보신호로 상기 GPS 위성과 GPS 수신기 사이의 거리와 GPS 위성의 위치벡터를 검출하여 GPS 수신기의 위치벡터를 산출하는 것으로서 전 세계 어디에서나 GPS 위성의 위치정보신호를 수신하는 위치를 3차원의 좌표로 정확하게 검출할 수 있다.The GPS locates a plurality of GPS satellites on a geostationary orbit above the earth and transmits location information signals, respectively, and the GPS receiver receives the location information signals transmitted by at least three GPS satellites among the plurality of GPS satellites. It calculates the position vector of the GPS receiver by detecting the distance between the GPS satellite and the GPS receiver and the position vector of the GPS satellite by using the received position information signal. Can be detected accurately with the coordinates of.

상기 GPS를 이용하면 매우 정확한 위치좌표의 취득이 가능하다. 그러나 GPS는 그 원리에서 알 수 있듯이 GPS 위치정보신호를 정확히 수신할 수 있는 지역에서만 사용할 수 있다. 즉, GPS 위성을 이용하여 위치정보신호를 수신한 위치를 산출하는 GPS는 터널 내부나 나무가 우거진 숲속 또는 고층빌딩으로 둘러싸인 도심지 내부 등과 같이 GPS 위성이 송신하는 위치정보신호를 GPS 수신기가 정확하게 수신하지 못하는 수신불능 지역에서는 GPS 위성의 위치정보신호를 수신하는 위치좌표를 산출할 수 없게 되거나 또는 위치좌표의 산출결과가 매우 부정확해지는 등의 문제점을 가지고 있다.Using the GPS, highly accurate position coordinates can be obtained. However, as can be seen from the principle, GPS can be used only in an area that can accurately receive GPS location signals. In other words, the GPS that calculates the position of receiving the location information signal using the GPS satellites does not accurately receive the location information signal transmitted by the GPS satellite such as in a tunnel, in a wooded forest, or in an urban area surrounded by tall buildings. In the unreceivable area, the position coordinates for receiving the position information signal of the GPS satellites cannot be calculated or the calculation result of the position coordinates is very inaccurate.

그러므로 GPS 위성의 위치정보신호를 정확하게 수신하지 못하여 위치산출이 불가능한 지역에서는 이동체의 이동거리와 이동방향을 측정하여 이동체의 현재위치를 추정하는 추측항법 시스템이 도입되었다. 상기 추측항법 시스템은 구동륜의 회전수 및 이동체의 주행각도 변위량을 감지하는 센서를 각기 구비한 주행거리계 및 자이로스코프 등을 이용하여 이동체의 초기위치로부터 이동거리 및 이동방향을 계속해서 측정하고, 상기 측정한 이동거리 및 이동방향으로부터 구동륜의 회전수 및 주행각도 변화량을 계속 적분하여, 외부의 도움 없이 독립적으로 이동체의 현재위치를 연속적으로 추측하는 것이다. 이러한 추측항법 시스템은 반드시 초기에 참조할 만한 이동체의 위치 좌표를 알고 있어야만 하므로 데드레코닝(Dead-Reckoning) 항법이라고 한다.Therefore, in the area where location calculation is impossible because GPS satellite location information signal is not received correctly, the dead reckoning system is introduced to estimate the current location of moving object by measuring moving distance and direction of movement. The dead reckoning system continuously measures the moving distance and the moving direction from the initial position of the moving object by using a odometer and a gyroscope each having a sensor for detecting the rotational speed of the driving wheel and the traveling angle displacement of the moving object, and the measurement By continuously integrating the rotational speed and the driving angle change amount of the drive wheel from one moving distance and the moving direction, the current position of the moving body is continuously estimated independently without external help. This dead reckoning system is known as dead-reckoning navigation system because it must know the position coordinates of the moving object.

그러나 상기 추측항법 시스템은 이동체의 초기 위치정보를 정확하게 설정해주어야 하고, 또한 추측항법 시스템을 이용하여 이동체의 위치를 추정하는 상태에서 이동체가 장시간 주행할 경우에 각 센서들이 갖고 있는 측정오차의 누적 등으로 인하여 측정되는 이동체의 위치가 부정확하게 되는 문제점이 있다. 예를 들면, 길이가 긴 터널이나 도로 양쪽에 높은 산이 길게 가로막고 있는 지역에서는 데드레코닝 항법으로 이동체의 위치를 계속해서 추정해야 하나, 데드레코닝 항법으로 그 특 성상 측정오차의 누적이 시간에 경과에 따라 비례하여 커지게 되는 문제점이 있다.However, the dead reckoning system should accurately set initial position information of the moving object, and also accumulate measurement errors of each sensor when the moving object travels for a long time while estimating the position of the moving object using the dead reckoning system. Due to this, there is a problem that the position of the moving object to be measured is incorrect. For example, in long tunnels or areas with high mountains obstructed on both sides of the road, the dead reckoning must continue to estimate the position of the moving object.However, due to its dead reckoning navigation, the accumulation of measurement errors has elapsed over time. There is a problem that increases in proportion to.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 이동체의 주행각도 변위량을 검출하는 자이로스코프와, 이동체의 주행거리를 검출하는 주행거리계를 GPS 수신기에 접목한 형태의 혼합항법시스템이 개발되었다. 상기 혼합항법시스템은 GPS 수신기로 위치정보신호를 수신하여 데드레코닝 항법에 필요한 이동체의 초기 위치좌표를 제공하므로 GPS + 데드레코닝 시스템이라고도 한다.In order to overcome this problem, a mixed navigation system has been developed in which a gyroscope for detecting the displacement of a traveling angle of a moving object and a odometer for detecting a traveling distance of a moving object are combined with a GPS receiver. The mixed navigation system is also referred to as a GPS + dead reckoning system because the GPS receiver receives the position information signal and provides the initial position coordinates of the moving object required for dead reckoning navigation.

상기 혼합항법시스템은, 이동체의 주행각도 변위량을 검출하기 위한 자이로스코프와, 이동체의 주행거리를 검출하기 위한 주행거리계를 이용하여 구할 수 있는 추측항법(데드레코닝)의 위치정보와, GPS 수신기가 수신하는 위치정보신호를 이용하여 이동체의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.The mixed navigation system includes a gyroscope for detecting a traveling angle displacement of a moving object, position information of dead reckoning (dead reckoning) that can be obtained using a traveling odometer for detecting a traveling distance of the moving object, and a GPS receiver. The position of the moving object can be accurately estimated using the received position information signal.

이러한 혼합항법 시스템 중에서 종래의 추측항법은 자이로스코프의 주행각도 변위량 검출신호와, 주행거리계의 주행거리 검출신호에 전적으로 의존하여 이동체의 위치를 결정하고 있다.The conventional dead reckoning in such a mixed navigation system determines the position of the moving object entirely depending on the traveling angle displacement detection signal of the gyroscope and the traveling distance detection signal of the odometer.

그러나 자이로스코프에서 출력되는 주행각도 변위량 검출신호는 도로의 3차원적인 경사도를 정확하게 반영하지 못하고, 이로 인하여 이동체의 위치 결정에 오차가 발생하게 되는 원인으로 작용하였고, 또한 주행거리계의 주행거리 검출신호도 이동체가 주행하는 도로의 전후 경사도를 반영하지 못하였고, 이로 인하여 실제 지도상의 평면적인 주행거리와 많은 차이가 발생하는 문제점이 있었다.However, the driving angle displacement detection signal output from the gyroscope does not accurately reflect the three-dimensional inclination of the road, thereby causing an error in positioning of the moving object, and also the driving distance detection signal of the odometer. It did not reflect the front and rear inclination of the road on which the moving body traveled, and thus, there was a problem in that a lot of difference with the planar driving distance on the actual map occurred.

이러한 오차를 줄이기 위하여 누적형 경사계를 사용하는 방법도 있으나, 상기 누적형 경사계는 측정 오차가 계속 누적되므로 시간의 경과에 따라 이동체의 최 종 위치를 추정하는 과정에서 추정되는 위치가 부정확하게 되는 문제점이 있다.In order to reduce this error, there is a method of using a cumulative inclinometer, but since the measurement error accumulates continuously, the estimated position in the process of estimating the final position of the moving object is inaccurate over time. have.

본 발명의 목적은 이동체의 2축 경사계를 설치하여 이동체의 주행방향을 기준으로 좌우 방향의 횡축 경사도와, 전후방향의 종축 경사도를 검출하고, 검출한 횡축 경사도 및 종축 경사도로 이동체의 주행거리 및 주행각도 변위량을 보정하여 이동체의 위치를 정확하게 추정할 수 있는 이동체의 위치 결정방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to install a two-axis inclinometer of the movable body to detect the horizontal axis inclination in the left and right direction, the longitudinal axis inclination in the front and rear direction based on the traveling direction of the moving body, and the traveling distance and running of the moving object with the detected horizontal axis inclination and longitudinal axis inclination The present invention provides a method for determining the position of a movable body that can accurately estimate the position of the movable body by correcting the angular displacement.

이러한 목적을 가지는 본 발명의 이동체의 위치 결정방법에 따르면, GPS 수신기가 수신하는 위치정보신호의 신뢰도가 낮을 경우에 자이로스코프와 주행거리계의 검출신호를 이용하여 이동체의 위치를 추정하는 추측항법을 수행한다.According to the positioning method of the moving object of the present invention having the above object, when the reliability of the position information signal received by the GPS receiver is low, the dead reckoning is performed to estimate the position of the moving object using the detection signals of the gyroscope and the odometer. do.

상기 추측항법은 이동체의 주행방향의 좌우 양측인 횡축 경사도와, 주행방향의 전후인 종축 경사도를 이용하여 기존의 누적형 자이로스코프에서 발생할 수 있는 누적오차를 제거하고, 이동체의 위치를 추정한다.The dead reckoning removes cumulative errors that may occur in the existing cumulative gyroscope by using horizontal axis inclinations on the left and right sides of the moving direction and vertical axis inclinations before and after the driving direction, and estimates the position of the moving body.

그리고 본 발명은, 이동체의 횡축 경사도와, 종축 경사도의 검출신호를 이용하여 이동체의 주행거리계의 주행거리 검출신호를 디지털 지도상의 평면 진행거리로 투영하는 과정을 수행하여 이동체의 주행거리를 보정한다.According to the present invention, the traveling distance of the moving object is corrected by performing a process of projecting the traveling distance detection signal of the traveling odometer of the moving object to the plane traveling distance on the digital map by using the detection signal of the horizontal axis inclination and the vertical axis inclination of the moving object.

또한 본 발명은 횡축 경사도 및 종축 경사도의 신호를 이용하여 이동체의 주행각도 변위량을 추정하는 Z축 자이로스코프의 방향각 정보를 보정하고, 이동체의 위치를 정확하게 추정한다.In addition, the present invention corrects the direction angle information of the Z-axis gyroscope for estimating the traveling angle displacement amount of the moving body by using the signals of the horizontal axis gradient and the longitudinal axis gradient, and accurately estimates the position of the moving body.

그러므로 본 발명의 이동체의 위치 결정방법은, 제어부가 센서부로부터 이동 체의 좌우 양측의 횡축 경사도 및 전후 방향의 종축 경사도 주행거리와, 이동체의 주행각도 변위량과, 주행거리 정보신호를 입력받고, 주행거리 정보신호로 단위시간당 주행거리를 산출하고, 상기 입력받은 횡축 경사도 및 종축 경사도로 상기 주행각도 변위량을 보정함과 아울러 상기 입력받은 횡축 경사도 및 종축 경사도로 상기 단위시간당 주행거리를 보정하며, 상기 보정한 주행각도 변위량 및 단위시간당 주행거리로 이동체의 이전 시점의 위치로부터 현재위치를 결정하는 것을 특징으로 한다.Therefore, in the positioning method of the moving object of the present invention, the control unit receives from the sensor unit the horizontal axis inclination and the longitudinal axis inclination in the front and rear directions of the moving object, the traveling angle displacement amount of the moving object, and the traveling distance information signal, and travels. The distance information signal calculates the driving distance per unit time, corrects the traveling angle displacement amount by the input horizontal axis inclination and vertical axis inclination, and corrects the driving distance per unit time by the input horizontal axis inclination and vertical axis inclination, and corrects the correction. The current position is determined from the position of the previous point of time of the moving object by one traveling angle displacement amount and the traveling distance per unit time.

또한 본 발명의 이동체의 위치 결정방법은, GPS 수신기가 수신하는 위치정보신호를 제어부가 입력받아 신뢰도를 판단하여, 신뢰도가 양호할 경우에 상기 위치정보신호로 이동체의 위치를 결정하고, 신뢰도가 양호하지 못할 경우에 제어부가 센서부로부터 이동체의 좌우 양측의 횡축 경사도 및 전후 방향의 종축 경사도 주행거리와, 이동체의 주행각도 변위량과, 주행거리 정보신호를 입력받고, 주행거리 정보신호로 단위시간당 주행거리를 산출하고, 상기 입력받은 횡축 경사도 및 종축 경사도로 상기 주행각도 변위량을 보정함과 아울러 상기 입력받은 횡축 경사도 및 종축 경사도로 상기 단위시간당 주행거리를 보정하며, 상기 보정한 주행각도 변위량 및 단위시간당 주행거리로 이동체의 이전 시점의 위치로부터 현재위치를 결정하며, 상기 결정한 이동체의 위치를 디지털 지도에 맵 매칭하여 표시하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the positioning method of the moving object of the present invention, the control unit receives the position information signal received by the GPS receiver to determine the reliability, and when the reliability is good, the position of the moving object is determined by the position information signal, the reliability is good In case of failure, the control unit receives from the sensor unit the horizontal axis inclination and the longitudinal axis inclination in the front and rear directions, the traveling angle displacement of the moving object, and the travel distance information signal, and the travel distance per unit time as the travel distance information signal. Compensate the traveling angle displacement amount by the received horizontal axis inclination and longitudinal axis inclination, and corrects the traveling distance per unit time with the received horizontal axis inclination and longitudinal axis inclination, and corrects the travel angle displacement amount and traveling per unit time. The current position is determined from the position of the previous viewpoint of the moving object by the distance. Characterized in that the location of the fuselage map matching on the digital map and display.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 이동체의 위치 결정방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the positioning method of the moving body of the present invention.

도 1은 본 발명의 이동체 위치 검출방법이 적용되는 네비게이션 시스템의 구성을 보인 블록도이다. 이에 도시된 바와 같이 GPS 위성(100)이 송신하는 위치정보신호를 수신하는 GPS 수신기(102)와, 사용자의 조작에 따른 동작명령을 입력하는 명령입력부(104)와, 이동체에 자이로스코프 및 주행거리계와, 이동체의 횡축 및 종축 경사도를 검출하는 2축 경사계를 설치하여 이동체의 주행각도 변위량, 주행거리, 횡축 경사도 및 종축 경사도를 검출하는 센서부(106)와, 디지털 지도 데이터를 저장하고 있는 지도 데이터 저장부(108)와, 상기 GPS 수신기(104)가 수신한 위치정보신호 및 상기 센서부(106)의 검출신호를 이용하여 혼합항법으로 이동체의 위치를 결정하고 추측항법시 상기 횡축 경사도 및 종축 경사도로 이동체의 위치를 보정하여 결정하며, 결정한 이동체의 위치를 상기 지도 데이터 저장부(108)에 저장된 디지털 지도 데이터에 맵 매칭시킨 후 그 맵 매칭시킨 디지털 지도 데이터 및 이동체의 위치의 표시를 제어하는 제어부(110)와, 상기 제어부(110)의 제어에 따라 디지털 지도 데이터 및 이동체의 위치를 표시부(114)에 표시하는 표시 구동부(112)로 구성된다.1 is a block diagram showing the configuration of a navigation system to which the moving object position detecting method of the present invention is applied. As shown therein, a GPS receiver 102 for receiving a location information signal transmitted by the GPS satellite 100, a command input unit 104 for inputting an operation command according to a user's operation, and a gyroscope and a odometer for a moving object. And a sensor unit 106 for installing a two-axis inclinometer for detecting the transverse and longitudinal axis inclinations of the moving object to detect the traveling angle displacement, travel distance, transverse inclination and longitudinal axis inclination of the moving object, and map data for storing digital map data. Using the storage unit 108 and the position information signal received by the GPS receiver 104 and the detection signal of the sensor unit 106 to determine the position of the moving object by mixed navigation, the horizontal axis tilt and vertical axis tilt Determine the location of the moving object by mapping the determined location of the moving object to digital map data stored in the map data storage unit 108, and then The controller 110 controls the display of the digital map data and the position of the moving object, and the display driver 112 displays the position of the digital map data and the moving object on the display unit 114 under the control of the control unit 110. .

이와 같이 구성된 네비게이션 시스템은, 사용자가 명령 입력부(104)를 통해 이동체의 주행 안내를 명령할 경우에 GPS 위성(100)이 송신하는 위치정보신호를 GPS 수신기(102)가 수신하여 제어부(110)로 입력시키고, 센서부(106)가 이동체의 주행에 따른 각 변위량 및 주행거리에 따른 펄스신호를 발생하여 제어부(110)로 입력된다. In the navigation system configured as described above, the GPS receiver 102 receives the position information signal transmitted by the GPS satellite 100 when the user commands the driving guidance of the moving object through the command input unit 104 to the control unit 110. The sensor unit 106 generates a pulse signal corresponding to the displacement amount and the travel distance according to the moving of the moving object and is input to the control unit 110.                     

그러면, 제어부(102)는 GPS 수신기(102)가 수신한 위치정보신호의 신뢰도가 양호한 지의 여부를 판단하고, 위치정보신호의 신뢰도가 양호할 경우에 그 위치정보신호로 이동체의 현재위치를 검출하고, 검출한 이동체의 현재위치를 지도 데이터 저장부(108)에 저장된 디지털 지도 데이터에 맵 매칭시킨 후 표시 구동부(112)로 출력하여 표시부(114)에 표시된다.Then, the control unit 102 determines whether the reliability of the position information signal received by the GPS receiver 102 is good, and when the reliability of the position information signal is good, detects the current position of the moving object by the position information signal. After matching the detected current position with the digital map data stored in the map data storage unit 108, the output is displayed on the display unit 112 and displayed on the display unit 112.

그리고 GPS 수신기(102)가 수신한 위치정보신호의 신뢰도가 양호하지 못하여 이동체의 위치를 정확하게 검출할 수 없을 경우에 제어부(110)는 위치정보신호의 신뢰도가 양호하여 높아 이동체의 위치를 정확하게 검출한 최종 위치로부터, 센서부(106)가 출력하는 주행각도 변위량 및 주행거리에 따른 펄스신호의 수를 누적하고, 누적한 주행각도 변위량 및 펄스신호의 수와, 단위 시간당 발생되는 상기 펄스신호의 수로 검출되는 이동체의 주행속도를 이용하여 이동체의 위치를 추정하고, 추정한 이동체의 위치를 2축 경사계가 검출한 이동체의 횡축 경사도 및 종축 경사도로 보정한 후 지도 데이터 저장부(108)에 저장된 디지털 지도 데이터에 맵 매칭시키고, 표시 구동부(112)로 출력하여 표시부(114)에 표시된다.In addition, when the position of the moving object cannot be accurately detected because the reliability of the position information signal received by the GPS receiver 102 is high, the control unit 110 has high reliability of the position information signal and thus, accurately detects the position of the moving object. From the final position, the sensor unit 106 accumulates the traveling angle displacement amount and the number of pulse signals according to the traveling distance, and detects the accumulated traveling angle displacement amount and the number of pulse signals and the number of pulse signals generated per unit time. The position of the moving object is estimated using the traveling speed of the moving object, and the estimated position of the moving object is corrected to the horizontal and vertical axis inclinations of the moving object detected by the two-axis inclinometer, and then the digital map data stored in the map data storage unit 108. Are mapped to the display, and output to the display driver 112 to be displayed on the display 114.

도 2는 본 발명의 위치 결정방법에 따른 제어부의 동작을 보인 신호흐름도이다. 이에 도시된 바와 같이 단계(200)에서 제어부(110)는 GPS 수신기(102)가 수신하는 위치정보신호와, 그 위치정보신호의 수신감도 및 전계의 세기 등으로 판단하는 위치정보신호의 신뢰도를 입력하고, 단계(202)에서 위치정보신호의 신뢰도가 양호한지의 여부를 판단한다.2 is a signal flow diagram showing the operation of the control unit according to the positioning method of the present invention. As shown in FIG. 200, the control unit 110 inputs the position information signal received by the GPS receiver 102 and the reliability of the position information signal determined by the reception sensitivity of the position information signal and the electric field strength. In step 202, it is determined whether the reliability of the position information signal is good.

상기 단계(202)의 판단 결과 위치정보신호의 신뢰도가 양호할 경우에 제어부(110)는 단계(204)에서 그 위치정보신호로부터 산출되는 경도 Px 및 위도 Py를 설정한다.If the reliability of the position information signal is good as a result of the determination in step 202, the controller 110 sets the longitude P x and latitude P y calculated from the position information signal in step 204.

그리고 상기 단계(202)의 판단 결과 위치정보신호의 신뢰도가 양호하지 못할 경우에 제어부(110)는 단계(206)에서 센서부(106)의 검출신호를 입력받아 단계(208)에서 센서부(106)의 2축 경사계의 검출신호로 이동체의 좌우 양측방향의 횡축 경사도 θx와, 이동체의 전후 방향의 종축 경사도 θy를 결정한다.When the reliability of the position information signal is not good as a result of the determination of step 202, the control unit 110 receives the detection signal of the sensor unit 106 in step 206 and in step 208 the sensor unit 106. ), The horizontal axis inclination θ x in both the left and right directions of the moving object and the longitudinal axis inclination θ y in the front and rear directions of the moving object are determined by the detection signal of the biaxial inclinometer.

다음 단계(210)에서는 센서부(106)의 주행속도계의 검출신호로 이동체의 단위시간당 주행거리 d를 산출하며, 단계(212)에서 센서부(106)의 자이로스코프의 검출신호를 이동체의 주행각도 변위량 Δθ로 결정한다.In the next step 210, the traveling distance d per unit time of the moving body is calculated by the detection signal of the traveling speedometer of the sensor unit 106, and in step 212, the traveling angle of the moving body is detected by the detection signal of the gyroscope of the sensor unit 106. It is determined by the displacement amount Δθ.

다음 단계(214)에서는 상기 횡축 경사도 θx 및 종축 경사도 θy와 단위시간당 주행거리 d로 다음의 수학식 1과 같이 이동체가 디지털 지도상에서 주행한 거리 D를 계산하여 보정한다.In the next step 214, the moving distance of the moving object on the digital map is calculated and corrected by the horizontal axis inclination θ x , the longitudinal axis inclination θ y and the driving distance d per unit time as shown in Equation 1 below.

Figure 112004002640909-pat00001
Figure 112004002640909-pat00001

다음 단계(216)에서는 이전에 검출한 이동체의 주행각도 변위량 A-1과 상기 검출한 이동체의 현재 주행각도 변위량 Δθ 및 이동체의 횡축 경사도 θx를 이용하여 다음의 수학식 2와 같이 현재 시점에서의 이동체의 주행각도 변위량 A를 계산한다. In the next step 216, the traveling angle displacement amount A -1 of the previously detected moving object, the current traveling angle displacement amount Δθ of the detected moving object, and the horizontal axis inclination θ x of the moving object are used as shown in Equation 2 below. The travel angle displacement A of the moving body is calculated.

Figure 112004002640909-pat00002
Figure 112004002640909-pat00002

현재 시점에서의 이동체의 주행각도 변위량 A가 계산되면, 단계(218)에서 주행각도 변위량 A를 이전 주행각도 변위량 A-1로 저장하고, 단계(220)에서 다음의 수학식 3으로 이동체의 경도 좌표 Px 및 위도 좌표 Py를 계산한다.When the traveling angle displacement A of the moving object at the present time is calculated, in step 218 the traveling angle displacement A is stored as the previous traveling angle displacement A −1 , and in step 220, the hardness coordinates of the moving body are as follows. Calculate P x and latitude coordinates P y .

Figure 112004002640909-pat00003
Figure 112004002640909-pat00003

상기한 바와 같이 단계(204) 또는 단계(220)에서 경도 좌표 Px 및 위도 좌표 Py가 계산되면, 단계(222)에서 경도 좌표 Px 및 위도 좌표 Py를 이전 경도좌표 Px-1 및 이전 위도좌표 Py-1로 치환하여 다음에 이동체의 위치를 결정할 때 사용할 수 있도록 하고, 단계(224)에서 상기 현재위치 변수 Px 및 Py의 값을 맵 매칭 알고리즘에 제공하여 이동체의 위치를 디지털 지도에 맵 매칭 및 표시하도록 한다.Longitude coordinates in step 204 or step 220, as described above, P x, and when latitude coordinates P y is calculated, the previous longitude coordinates, the longitude coordinates P x and latitude coordinates P y in step (222), P x-1 and Substituting the previous latitude coordinate P y-1 so that it can be used to determine the position of the next moving object, and in step 224 the values of the current position variables P x and P y to the map matching algorithm to provide the position of the moving object Map matching and display on digital maps.

다음 단계(226)에서는 이동체가 주행하는지의 여부를 판단하고, 이동체가 주행할 경우에 상기 단계(200)로 복귀하여 수신되는 위치정보신호의 신뢰도에 따라 경도 좌표 Px 및 위도 좌표 Py를 결정하는 동작을 반복 수행하고, 이동체가 주행하지 않을 경우에 종료한다.In the next step 226, it is determined whether or not the moving object travels, and when the moving object travels, the process returns to step 200 to determine the longitude coordinate P x and latitude coordinate P y according to the reliability of the received position information signal. The operation is repeated, and the process ends when the moving object does not travel.

이러한 본 발명에 따라 이동체가 횡축 경사 곡선도로를 주행할 경우에 횡축 및 종축을 이용하여 이동체의 주행각도 변위량을 보정하는 원리와, 종축으로 경사진 직선도로에서 경사도를 이용하여 이동체의 주행거리를 보정하는 원리를 보다 상세히 설명한다.According to the present invention, when the moving body is traveling on the horizontal axis inclination curve road, the principle of correcting the displacement of the moving angle of the moving body using the horizontal axis and the longitudinal axis, and correcting the traveling distance of the moving body using the inclination on the straight road inclined to the vertical axis The principle of doing this is explained in more detail.

도 3은 횡축 경사도가 θx인 횡축 경사 곡선도로를 이동체가 회전 주행할 경우에 본 발명의 위치 결정방법에서 회전각의 보정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 센서부(106)의 2축 경사계는 이동체에 설치되어 이동체가 주행하는 도로의 횡축 경사도 및 종축 경사도를 검출하므로 좌우로 기울어진 도로에서 자이로스코프가 검출하는 이동체의 방위 변화각은 Δθ이다. 상기 검출한 이동체의 방위 변화각은 Δθ를 수직 축(Z축)을 기준으로 하는 방위 변화각으로 환산할 경우에 디지털 지도상에서 이동체의 주행각도 변위량을 정확하게 구할 수 있다.3 is a view for explaining the principle of the correction of the rotation angle in the positioning method of the present invention when the moving object rotates on the horizontal axis inclination curve road of the horizontal axis inclination is θ x . As shown in FIG. 2, the two-axis inclinometer of the sensor unit 106 is installed on the moving body to detect the horizontal and vertical axis inclinations of the road on which the moving body travels. Δθ. The displacement change angle of the detected moving object can accurately determine the traveling angle displacement amount of the moving object on the digital map when Δθ is converted into an orientation change angle based on the vertical axis (Z axis).

도 3의 도면에서 이동체의 방위 변화각은 Δθ= ΔZㆍcosθ이므로 이동체의 주행각도 변위량

Figure 112004002640909-pat00004
이 되고, 그 이동체의 주행각도 변위량
Figure 112004002640909-pat00005
에 상기 단계(216)에서 이전에 검출한 이동체의 주행각도 변위량 A-1을 가산하여 현재 시점에서의 이동체의 주행각도 변위량 A를 보정한다.In FIG. 3, the azimuth change angle of the movable body is Δθ = ΔZ · cosθ, so that the displacement of the traveling angle of the movable body is
Figure 112004002640909-pat00004
The displacement of the traveling angle of the moving object
Figure 112004002640909-pat00005
The traveling angle displacement amount A- 1 of the moving object detected previously in step 216 is added to correct the traveling angle displacement A of the moving object at the present time.

도 4는 종축 경사가 θy인 종축 경사의 직선도로를 이동체가 주행할 경우에 본 발명의 위치 결정방법에서 주행거리를 보정하는 원리를 설명하기 위한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이 이동체가 경사 직선도로를 주행할 경우에 이동체의 실 제 주행거리 d보다 지도상에서의 주행거리 D는 짧다.4 is a view for explaining the principle of correcting the travel distance in the positioning method of the present invention when the moving object is traveling on a straight road of the longitudinal axis inclination of the longitudinal axis is θ y . As shown in the drawing, when the moving body travels on the inclined straight road, the driving distance D on the map is shorter than the actual driving distance d of the moving body.

그러므로 이동체가 경사 직선도로를 주행할 경우에 경사도에 따라 이동체의 주행거리를 디지털 지도상의 주행거리를 보정하지 않으면 도로의 경사도에 비례한 에러가 발생하여 이동체의 위치를 정확하게 결정할 수 없게 된다.Therefore, when the moving object travels on the inclined straight road, if the traveling distance of the moving object is not corrected on the digital map according to the inclination, an error proportional to the inclination of the road occurs and the position of the moving object cannot be accurately determined.

따라서, 본 발명에서는 이동체가 경사진 직선도로를 주행할 경우에 이동체의 주행거리 D를 다음의 수학식 4로 보정한다.Therefore, in the present invention, when the moving body travels on the inclined straight road, the traveling distance D of the moving body is corrected by the following equation (4).

Figure 112004002640909-pat00006
Figure 112004002640909-pat00006

이 때 이동체의 횡축 경사도가 θy일 경우에는 상기한 단계(214)에서와 같이 이동체의 주행거리 D를

Figure 112004002640909-pat00007
로 보정한다.In this case, when the horizontal axis inclination of the movable body is θ y , the traveling distance D of the movable body is determined as in step 214.
Figure 112004002640909-pat00007
Correct with

이러한 본 발명을 도 5a에 도시된 바와 같은 경사진 곡선도로를 이동체가 주행할 경우에 적용하여 이동체의 위치를 결정하였다.The present invention was applied to an inclined curved road as shown in FIG. 5A when the moving object traveled to determine the position of the moving object.

이동체에 설치된 자이로스코프 및 주행속도계의 검출신호만으로 이동체의 위치를 결정한 종래의 방법은 도 5b에 도시된 바와 같이 도로를 벗어난 위치를 이동체가 주행하는 것으로 결정하는 에러가 발생하였다. 그러나 본 발명에서는 자이로스코프 및 주행속도계의 검출신호를 횡축 경사도 및 종축 경사도로 보정하여 이동체의 위치를 결정함으로써 도 5c에 도시된 바와 같이 이동체가 도로를 정상으로 주행하는 위치로 정확하게 결정할 수 있다. In the conventional method of determining the position of the moving body using only the detection signals of the gyroscope and the speedometer installed in the moving body, an error that determines that the moving body travels a position off the road as shown in FIG. 5B has occurred. However, in the present invention, the position of the moving body is determined by correcting the detection signals of the gyroscope and the speedometer to the horizontal and vertical axis inclinations, thereby accurately determining the position at which the mobile body normally drives the road as shown in FIG. 5C.                     

한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다. 예를 들면, 상기한 도 2의 신호흐름도는 이동체가 경사진 곡선도로를 주행할 경우를 예로 들어 설명한 것으로서 본 발명에서는 이동체가 경사진 직선도로를 주행할 경우에도 간단히 적용 실시할 수 있다.On the other hand, while the present invention has been shown and described with respect to specific preferred embodiments, various modifications and changes of the present invention without departing from the spirit or field of the invention provided by the claims below It can be easily understood by those skilled in the art. For example, the signal flow diagram of FIG. 2 is described as an example in which the moving object travels on an inclined curve road. In the present invention, the signal flow diagram may be easily applied even when the moving object travels on an inclined straight road.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 수신되는 위치정보신호의 신뢰도가 낮아 추측항법으로 이동체의 위치를 결정할 경우에 이동체가 주행하는 도로의 횡축 경사도 및 종축 경사도를 반영하여 이동체의 위치를 결정함으로써 이동체의 위치를 보다 정확하게 결정할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the position of the moving object is determined by reflecting the horizontal axis inclination and the longitudinal axis inclination of the road on which the moving object travels when the position of the moving object is determined by the dead reckoning due to the low reliability of the received position information signal. Can be determined more accurately.

그리고 본 발명은 GPS 음영지역에서 추측항법 알고리즘을 수행할 때, 자이로스코프의 오차에 의한 시간경과에 따른 오차발산현상을 2축 경사계의 검출신호로 보상하므로 GPS 음영지역에서 발생할 수 있는 경로 이탈현상을 최소화할 수 있다.When the dead reckoning algorithm is performed in the GPS shadowed area, the present invention compensates the error divergence caused by the error of the gyroscope with the detection signal of the 2-axis inclinometer, thereby eliminating the path deviation that may occur in the GPS shadowed area. It can be minimized.

또한 본 발명의 2축 경사계를 반영한 추측항법은 네비게이션 시스템에서 중요한 역할을 하므로 보다 더 정확한 추측항법을 통해 네비게이션 장치의 전체 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, since the dead reckoning reflecting the two-axis inclinometer of the present invention plays an important role in the navigation system, the overall performance of the navigation device can be improved through more accurate dead reckoning.

Claims (5)

(a) 제어부가 센서부로부터 이동체의 좌우 양측의 횡축 경사도 및 전후 방향의 종축 경사도와, 이동체의 주행각도 변위량과, 주행거리 정보신호를 입력받고, 주행거리 정보신호로 단위시간당 주행거리를 산출하는 과정;(a) The control unit receives a horizontal axis inclination on the left and right sides of the moving object, a longitudinal axis inclination in the front and rear directions, a traveling angle displacement amount of the moving object, and a traveling distance information signal from the sensor unit, and calculates the traveling distance per unit time using the traveling distance information signal. process; (b) 상기 입력받은 횡축 경사도 및 종축 경사도로 하기의 수학식 2에 따라 상기 주행각도 변위량을 보정하는 과정;(b) correcting the traveling angle displacement according to the received horizontal axis gradient and vertical axis gradient according to Equation 2 below; (c) 상기 입력받은 횡축 경사도 및 종축 경사도로 하기의 수학식 1에 따라 상기 단위시간당 주행거리를 보정하는 과정; 및(c) correcting the driving distance per unit time according to the received horizontal axis gradient and vertical axis gradient according to Equation 1 below; And (d) 상기 보정한 주행각도 변위량 및 상기 보정한 단위시간당 주행거리로 하기의 수학식 3에 따라 이동체의 이전 시점의 위치로부터 현재위치를 추정하는 과정으로 이루어진 이동체의 위치 결정방법.and (d) estimating the current position from the position of the previous time point of the movable body as the corrected traveling angle displacement amount and the corrected traveling distance per unit time according to Equation 3 below. 수학식 2Equation 2
Figure 112011055265795-pat00018
Figure 112011055265795-pat00018
여기서, A는 보정된 이동체의 주행각도 변위량이고, A-1은 이전 시점에서의 주행각도 변위량이며, Δθ는 센서부가 검출하는 이동체의 주행각도 변위량이며, θx는 도로의 횡축 경사도이다.Here, A is a traveling angle displacement amount of the corrected moving object, A -1 is a traveling angle displacement amount at a previous time, Δθ is a traveling angle displacement amount of the moving object detected by the sensor unit, and θ x is the horizontal axis inclination of the road. 수학식 1Equation 1
Figure 112011055265795-pat00019
Figure 112011055265795-pat00019
여기서, D는 보정된 이동체의 주행거리이고, d는 단위시간당 주행거리이며, θx는 도로의 횡축 경사도이며, θy는 도로의 종축 경사도이다.Here, D is the traveling distance of the corrected moving object, d is the traveling distance per unit time, θ x is the horizontal axis inclination of the road, θ y is the longitudinal axis inclination of the road. 수학식 3Equation 3
Figure 112011055265795-pat00020
Figure 112011055265795-pat00020
여기서, Px 및 Py는 보정된 이동체의 경도 및 위도 좌표이고, Px-1 및 Py-1은 단위시간 이전에 검출된 이동체의 경도 및 위도 좌표이며, D는 상기 단위시간당 주행거리 보정과정에서 보정한 이동체의 단위시간당 주행거리이며, A는 상기 주행각도 변위량 보정과정에서 보정한 이동체의 주행각도 변위량이다.Here, P x and P y are the longitude and latitude coordinates of the corrected moving object, P x-1 and P y-1 are the longitude and latitude coordinates of the moving object detected before the unit time, and D is the mileage correction per unit time. The traveling distance per unit time of the moving body corrected in the process, A is the traveling angle displacement amount of the moving body corrected in the traveling angle displacement correction process.
(a) GPS 수신기가 수신하는 위치정보신호를 제어부가 입력받아 신뢰도를 판단하는 과정;(a) receiving a position information signal received by the GPS receiver from the control unit and determining reliability; (b) 상기 신뢰도가 양호할 경우에 상기 위치정보신호로 이동체의 위치를 결정하는 과정;(b) determining the position of the moving object using the position information signal when the reliability is good; (c) 상기 신뢰도가 양호하지 못할 경우에 센서부로부터 이동체의 좌우 양측의 횡축 경사도 및 전후 방향의 종축 경사도 주행거리와, 이동체의 주행각도 변위량과, 주행거리 정보신호를 입력받고, 주행거리 정보신호로 단위시간당 주행거리를 산출하는 과정;(c) When the reliability is not good, the sensor unit receives the transverse inclination and the longitudinal axis inclination in the front and rear directions of the moving object, the traveling angle displacement amount of the moving object, and the traveling distance information signal, and receives the traveling distance information signal. Calculating a driving distance per unit time; (d) 상기 입력받은 횡축 경사도 및 종축 경사도로 하기의 수학식 2에 따라 상기 주행각도 변위량을 보정하는 과정;(d) correcting the traveling angle displacement according to the received horizontal axis gradient and vertical axis gradient according to Equation 2 below; (e) 상기 입력받은 횡축 경사도 및 종축 경사도로 하기의 수학식 1에 따라 상기 단위시간당 주행거리를 보정하는 과정; 및(e) correcting the traveling distance per unit time according to the received horizontal axis gradient and vertical axis gradient according to Equation 1 below; And (f) 상기 보정한 주행각도 변위량 및 상기 보정한 단위시간당 주행거리로 하기의 수학식 3에 따라 이동체의 이전 시점의 위치로부터 현재위치를 결정하는 과정;(f) determining a current position from a position of a previous time point of the moving body according to Equation 3 below using the corrected driving angle displacement and the corrected traveling distance per unit time; (g) 상기 (b)과정에서 결정한 이동체의 위치 또는 상기 (f)과정에서 결정한 이동체의 현재위치를 디지털 지도에 맵 매칭하여 표시하는 과정으로 이루어진 이동체의 위치 결정방법.(g) a method of positioning a moving object comprising: mapping and displaying the position of the moving object determined in step (b) or the current position of the moving object determined in step (f) on a digital map. 수학식 2Equation 2
Figure 112011055265795-pat00021
Figure 112011055265795-pat00021
여기서, A는 보정된 이동체의 주행각도 변위량이고, A-1은 이전 시점에서의 주행각도 변위량이며, Δθ는 센서부가 검출하는 이동체의 주행각도 변위량이며, θx는 도로의 횡축 경사도이다.Here, A is a traveling angle displacement amount of the corrected moving object, A -1 is a traveling angle displacement amount at a previous time, Δθ is a traveling angle displacement amount of the moving object detected by the sensor unit, and θ x is the horizontal axis inclination of the road. 수학식 1Equation 1
Figure 112011055265795-pat00022
Figure 112011055265795-pat00022
여기서, D는 보정된 이동체의 주행거리이고, d는 단위시간당 주행거리이며, θx는 도로의 횡축 경사도이며, θy는 도로의 종축 경사도이다.Here, D is the traveling distance of the corrected moving object, d is the traveling distance per unit time, θ x is the horizontal axis inclination of the road, θ y is the longitudinal axis inclination of the road. 수학식 3Equation 3
Figure 112011055265795-pat00023
Figure 112011055265795-pat00023
여기서, Px 및 Py는 보정된 이동체의 경도 및 위도 좌표이고, Px-1 및 Py-1은 단위시간 이전에 검출된 이동체의 경도 및 위도 좌표이며, D는 상기 단위시간당 주행거리 보정과정에서 보정한 이동체의 단위시간당 주행거리이며, A는 상기 주행각도 변위량 보정과정에서 보정한 이동체의 주행각도 변위량이다.Here, P x and P y are the longitude and latitude coordinates of the corrected moving object, P x-1 and P y-1 are the longitude and latitude coordinates of the moving object detected before the unit time, and D is the mileage correction per unit time. The traveling distance per unit time of the moving body corrected in the process, A is the traveling angle displacement amount of the moving body corrected in the traveling angle displacement correction process.
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