KR20130002086A - Dead-reckoning system of using error correction and method of using the same - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

오차를 보정하여 실시간으로 위치를 추정하는 추측항법 시스템 및 그 방법에 관한 기술을 제공한다. 차량과 같은 운송수단에 장착되는 추측항법 시스템에 있어서, GPS신호를 수신하는 GPS수신부와 가속도를 측정하는 적어도 하나의 가속도센서와 이동방향을 검출하는 지자기센서 및 GPS수신부로부터 수신된 GPS신호로부터 예측방향을 생성하고, 가속도센서와 지자기센서가 측정한 가속도 및 이동방향에 대한 정보를 수신하여 실제방향을 생성하여 자세각(Ψ)을 산출하고, 자세각(Ψ)을 근거로 예측방향을 수정하여 GPS좌표값을 보정하는 중앙처리부를 포함하는 오차 보정을 통한 추측항법 시스템을 제공한다. 본 발명에 따르면, 도심의 고층건물이 밀집한 지역이나 터널과 같이 GPS수신 감도가 떨어지거나 일시적으로 신호를 수신하지 못하여 정확한 위치정보를 결정할 수 없는 상황에서도 정확한 위치 정보를 추정할 수 있다.Provided is a dead reckoning system for correcting an error and estimating a location in real time, and a method thereof. In a dead reckoning system mounted on a vehicle such as a vehicle, a GPS receiver for receiving a GPS signal, at least one acceleration sensor for measuring acceleration, a geomagnetic sensor for detecting a movement direction, and a GPS signal received from a GPS receiver are predicted directions. To calculate the attitude angle (Ψ) by receiving the information about the acceleration and the movement direction measured by the acceleration sensor and the geomagnetic sensor, and calculate the attitude angle (Ψ) based on the attitude angle (Ψ) It provides a dead reckoning system through the error correction including a central processing unit for correcting the coordinate value. According to the present invention, accurate location information can be estimated even in a situation where high-rise buildings in urban centers are poor in GPS reception sensitivity or temporarily cannot receive a signal, such as an area or a tunnel.

Description

Translated fromKorean

오차 보정을 통한 추측항법 시스템 및 그 방법{Dead-Reckoning System of Using Error Correction and Method of Using the same}Dead-Reckoning System of Using Error Correction and Method of Using the same

본 발명은 추측항법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오차를 보정하여 실시간으로 위치를 추정하는 추측항법 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to dead reckoning, and more particularly, to a dead reckoning system and a method for estimating a location in real time by correcting an error.

추측항법 시스템은 차량 등과 같은 이동체의 위치에 대한 정보를 지리적 정보와 결합하여 경로안내, 주변정보, 교통안내 등의 다양한 서비스를 제공하는데 이용되고 있다. 또한, 위치에 대한 정보를 이용한 항법 시스템에는 GPS 위성으로부터 전송되는 GPS정보만을 이용하는 방법과 방위각를 감지하는 센서와 속도를 감지하는 센서 등을 부가적으로 활용하는 방법이 있다.The dead reckoning system is used to provide a variety of services such as route guidance, surrounding information, traffic guidance by combining information on the location of the moving object such as a vehicle with geographic information. In addition, the navigation system using the position information includes a method of using only GPS information transmitted from a GPS satellite, and a method of additionally using a sensor for detecting an azimuth angle and a sensor for detecting a speed.

GPS(Global Positioning System)는 GPS위성에서 보내는 신호를 수신해 사용자의 현재 위치를 계산하는 위성항법시스템으로, 크게 위성 부문, 지상관제 부문, 사용자 부분으로 구성된다. 여기서, 위성 부문은 GPS위성을, 지상관제 부문은 지상에 위치한 제어국을, 사용자 부문은 GPS수신기를 의미한다. GPS는 GPS위성과 GPS수신기의 거리를 계산하여 좌표값을 구하는데, 일반적으로 4개 이상의 GPS위성으로부터 전파를 수신해야 정확한 위치를 파악할 수 있다.GPS (Global Positioning System) is a satellite navigation system that receives signals from GPS satellites and calculates the user's current position. It consists of satellite, ground control and user parts. Here, the satellite sector refers to a GPS satellite, the ground control section refers to a control station located on the ground, and the user section refers to a GPS receiver. GPS calculates the coordinates by calculating the distance between GPS satellites and GPS receivers. In general, GPS must receive radio waves from four or more GPS satellites to determine the exact position.

최근에, GPS수신기는 차량용 네비게이션을 비롯하여 개인용 휴대단말기 등으로 그 활용범위를 확장하고 있다. 그러나, 차량용 네비게이션에 장착된 GPS수신기를 통하여 차량의 정확한 현재의 위치를 결정하는데 있어서, GPS수신기가 받는 위성 신호의 오차 및 차량용 네비게이션 시스템의 주위 환경에 의한 영향으로 그 위치의 오차를 무시할 수 없는 실정이다. 또한, GPS수신기의 성능은 점차 향상되고 있으나, 도심의 고층건물이 밀집한 지역이나 터널, 지하에서는 여전히 GPS수신 감도가 떨어지거나 일시적으로 신호를 수신하지 못하여 정확한 위치정보를 결정할 수 없는 문제점이 있다.Recently, the GPS receiver has been expanded to include a car navigation device and a personal portable terminal. However, in determining the exact current position of the vehicle through the GPS receiver mounted on the vehicle navigation, the error of the position cannot be ignored due to the error of the satellite signal received by the GPS receiver and the surrounding environment of the vehicle navigation system. to be. In addition, although the performance of the GPS receiver is gradually improved, there is a problem in that accurate location information cannot be determined because the GPS reception sensitivity is still low or temporarily cannot receive a signal in an area, a tunnel, or a basement where high-rise buildings in a city are concentrated.

또한 상기한 문제점을 보완하기 위하여 자이로센서, 속도센서 등을 이용하여 위치정보를 추측하는 추측항법(Dead Reckoning)이 이용되고 있으나, 추측항법을 이용한 시스템은 순간 오차가 발생하면 이 오차가 계속적으로 누적되어, 시간이 지날수록 위치 정보에 대한 오차가 누적되므로 정확한 위치를 추정하는데 한계가 있다.In addition, dead reckoning is used to estimate the position information using a gyro sensor or a speed sensor to compensate for the above problems. However, in the case of a system using the dead reckoning, this error is continuously accumulated when an instant error occurs. In addition, since an error of the position information accumulates as time passes, there is a limit in estimating an accurate position.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 실시간으로 측정된 이동속도와 이동방향에 대한 정보를 이용하여 GPS좌표값을 보정하는 추측항법 시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for solving the above problems is to provide a dead reckoning system for correcting GPS coordinate values using information on a moving speed and a moving direction measured in real time.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 실시간으로 측정된 이동속도와 이동방향에 대한 정보를 이용하여 GPS좌표값을 보정하는 추측항법의 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention for solving the above problems is to provide a method of the dead reckoning to correct the GPS coordinate value by using the information about the moving speed and the moving direction measured in real time.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량과 같은 운송수단에 장착되는 추측항법 시스템에 있어서, GPS신호를 수신하는 GPS수신부와 가속도를 측정하는 적어도 하나의 가속도센서와 이동방향을 검출하는 지자기센서 및 GPS수신부로부터 수신된 GPS신호로부터 예측방향을 생성하고, 가속도센서와 지자기센서가 측정한 가속도 및 이동방향에 대한 정보를 수신하여 실제방향을 생성하여 자세각(Ψ)을 산출하고, 자세각(Ψ)을 근거로 예측방향을 수정하여 GPS좌표값을 보정하는 중앙처리부를 포함하는 오차 보정을 통한 추측항법 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a dead reckoning system mounted on a vehicle such as a vehicle, comprising: a GPS receiver for receiving a GPS signal, at least one acceleration sensor for measuring acceleration, and a geomagnetic sensor for detecting a movement direction; Generates the prediction direction from the GPS signal received from the GPS receiver, receives the information on the acceleration and the movement direction measured by the acceleration sensor and the geomagnetic sensor, generates the actual direction, calculates the attitude angle (Ψ), and calculates the attitude angle (Ψ It provides a dead reckoning system through the error correction including a central processing unit for correcting the GPS coordinate value by modifying the prediction direction based on the).

여기에서, 가속도센서는 차량의 전단부에 장착되는 제1가속도센서와 차량의 후단부에 장착되는 제2가속도센서로 구성되고, 중앙처리부는 제1가속도센서와 제2가속도센서가 측정한 각각의 가속도 정보로부터 순간 자세변화각을 산출하여 자세각(Ψ)의 오차를 보정할 수 있다.Here, the acceleration sensor is composed of a first acceleration sensor mounted on the front end of the vehicle and a second acceleration sensor mounted on the rear end of the vehicle, the central processing unit is measured by each of the first acceleration sensor and the second acceleration sensor By calculating the instantaneous posture change angle from the acceleration information, the error of the posture angle Ψ may be corrected.

여기에서, 중앙처리부는 상기 자세각(Ψ)이 미리 설정된 값보다 큰 경우에 자세각(Ψ)에 대한 정보를 GPS좌표값과 함께 위치기반서버로 전송하고, 위치기반서버는 전송받은 자세각(Ψ)에 대한 정보를 근거로 GPS좌표값을 수정하여 중앙처리부로 전송하는 것을 특징으로 할 수 있다.Here, the central processing unit transmits the information about the posture angle Ψ to the location-based server together with the GPS coordinate value when the posture angle Ψ is greater than a preset value, and the location-based server transmits the received posture angle ( On the basis of the information on Ψ), the GPS coordinates may be modified and transmitted to the central processing unit.

여기에서, 중앙처리부는 자세각이 미리 설정된 값보다 큰 경우에 자세각에 대한 정보를 GPS좌표값과 함께 위치기반서버로 전송할 수 있다.Here, the central processing unit may transmit information about the attitude angle to the location-based server together with the GPS coordinate value when the attitude angle is larger than a preset value.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면은 차량과 같은 운송수단에 장착되는 추측항법 시스템의 중앙처리부가 수행하는 추측항법에 있어서, GPS수신부로부터 GPS신호를 수신하여 GPS좌표값을 연산하는 단계와 가속도센서와 지자기센서로부터 가속도 및 이동향향에 대한 정보를 제공받는 단계와 GPS수신부로부터 수신된 GPS신호로부터 예측방향을 생성하고, 가속도센서와 지자기센서가 측정한 가속도 및 이동방향에 대한 정보를 수신하여 실제방향을 생성하여 자세각(Ψ)을 산출하고, 자세각(Ψ)을 근거로 예측방향을 수정하여 GPS좌표값을 보정 단계를 포함하는 오차 보정을 통한 추측항법의 방법을 제공한다.Another aspect of the present invention for achieving the above object is in the dead reckoning performed by the central processing unit of the dead reckoning system mounted on a vehicle, such as a vehicle, the step of receiving a GPS signal from the GPS receiver to calculate a GPS coordinate value; Receiving information on the acceleration and direction of movement from the acceleration sensor and the geomagnetic sensor, generating a prediction direction from the GPS signal received from the GPS receiver, and receiving the information on the acceleration and the movement direction measured by the acceleration sensor and the geomagnetic sensor. The present invention provides a method of dead reckoning through error correction including generating a real direction, calculating a posture angle Ψ, correcting a prediction direction based on the posture angle Ψ, and correcting a GPS coordinate value.

여기에서, 차량의 전단부에 장착되는 제1가속도센서와 상기 차량의 후단부에 장착되는 제2가속도센서로부터 측정된 각각의 가속도 정보로부터 순간 자세변화각을 산출하여 자세각(Ψ)의 오차를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the instantaneous posture change angle is calculated from the acceleration information measured from the first acceleration sensor mounted at the front end of the vehicle and the second acceleration sensor mounted at the rear end of the vehicle, thereby calculating the error of the posture angle Ψ. The method may further include correcting.

여기에서, 자세각(Ψ)이 미리 설정된 값보다 큰 경우에 자세각(Ψ)에 대한 정보를 GPS좌표값와 함께 위치기반서버로 전송하고, 위치기반서버는 전송받은 자세각(Ψ)에 대한 정보를 근거로 수정된 GPS좌표값을 중앙처리부가 전송받는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, when the posture angle Ψ is greater than a preset value, information about the posture angle Ψ is transmitted along with the GPS coordinate value to the location-based server, and the location-based server information about the received posture angle Ψ. The processor may further include receiving the modified GPS coordinate value based on the control unit.

상기와 같은 본 발명에 따른 오차 보정을 통한 추측항법 시스템을 이용할 경우에는 GPS수신기가 받는 위성 신호의 오차 및 네비게이션 시스템의 주위 환경에 의한 영향으로 인한 위치 정보의 오차를 감소시킬 수 있다.When using the dead reckoning system through the error correction according to the present invention as described above it can reduce the error of the position information due to the error of the satellite signal received by the GPS receiver and the surrounding environment of the navigation system.

또한, 도심의 고층건물이 밀집한 지역이나 터널과 같이 GPS수신 감도가 떨어지거나 일시적으로 신호를 수신하지 못하여 정확한 위치정보를 결정할 수 없는 상황에서도 정확한 위치 정보를 추정할 수 있는 장점이 있다.In addition, there is an advantage in that accurate location information can be estimated even in a situation in which high-rise buildings in urban centers or tunnels have low GPS reception sensitivity or temporarily fail to receive a signal due to a lack of a temporary signal.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예 따른 차량의 이동방향과 자세각(Ψ)에 대한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추측항법 시스템의 구성도이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 추측항법의 방법에 관한 절차도이다.
도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 추측항법의 방법에 관한 절차도이다.1 is a conceptual diagram of a moving direction and an attitude angle Ψ of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a dead reckoning system according to a preferred embodiment of the present invention.
3A is a flowchart of a method of dead reckoning according to an embodiment of the present invention.
3B is a flowchart of a method of dead reckoning according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 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.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예 따른 차량의 이동방향과 자세각(Ψ)에 대한 개념도이다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추측항법 시스템의 구성도이다. 도 1및 도 2를 참조하면, 오차 보정을 통한 추측항법 시스템은 GPS수신부(100), 가속도센서(200), 지자기센서(300) 및 중앙처리부(400)를 포함하여 구성된다. 또한, 추측항법 시스템은 차량과 같은 운송수단에 장착되며, 특히, 가속도센서(200)는 차량의 전단부와 후단부에 각각 설치될 수 있다. GPS수신부(100)가 GPS신호를 수신하여 이를 중앙처리부(400)로 전송하면, 중앙처리부(400)는 GPS신호로부터 차량과 같은 운송수단의 이동속도와 이동방향을 예측하여 예측방향을 생성하며, GPS좌표값을 연산한다. 가속도센서(200)와 지자기센서(300)는 차량의 가속도 및 이동방향(방위)를 각각 측정하여 중앙처리부(400)로 전송한다. 중앙처리부(400)는 가속도센서(200)와 지자기센서(300)로부터 전송받은 가속도 및 이동방향에 대한 정보를 통하여 실제차량의 진행방향인 실제방향을 생성한다. 중앙처리부(400)는 생성된 예측방향과 실제방향으로부터 자세각(Ψ)을 산출한다. 즉, 자세각(Ψ)은 도 1에서 보는 바와 같이 GPS신호로부터 예측된 차량과 같은 운송수단의 진행방향인 예측방향과 가속도센서(200)와 지자기센서(300)로부터 전송된 정보로 생성된 차량과 같은 운송수단의 실제 진행방향인 실제방향 사이의 각도를 의미한다.
1 is a conceptual diagram of a moving direction and an attitude angle Ψ of a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention. 2 is a block diagram of a dead reckoning system according to a preferred embodiment of the present invention. 1 and 2, the dead reckoning system using error correction includes aGPS receiver 100, anacceleration sensor 200, ageomagnetic sensor 300, and acentral processing unit 400. In addition, the dead reckoning system is mounted on a vehicle such as a vehicle. In particular, theacceleration sensor 200 may be installed at the front and rear ends of the vehicle, respectively. When theGPS receiver 100 receives the GPS signal and transmits it to thecentral processing unit 400, thecentral processing unit 400 predicts the moving speed and the moving direction of a vehicle such as a vehicle from the GPS signal to generate a prediction direction. Calculate the GPS coordinate value. Theacceleration sensor 200 and thegeomagnetic sensor 300 measure the acceleration and the moving direction (orientation) of the vehicle, respectively, and transmit them to thecentral processing unit 400. Thecentral processing unit 400 generates a real direction which is a moving direction of the real vehicle through the information on the acceleration and the moving direction received from theacceleration sensor 200 and thegeomagnetic sensor 300. Thecentral processing unit 400 calculates the attitude angle Ψ from the generated prediction direction and the actual direction. That is, the attitude angle Ψ is a vehicle generated from the prediction direction, which is the direction of travel of the vehicle such as the vehicle predicted from the GPS signal, and the information transmitted from theacceleration sensor 200 and thegeomagnetic sensor 300 as shown in FIG. 1. It means the angle between the actual direction, which is the actual direction of travel of the vehicle.

본 발명은 GPS신호를 수신하는 GPS수신부(100)와 가속도를 측정하는 적어도 하나의 가속도센서(200)와 이동방향을 검출하는 지자기센서(300) 및 상기 GPS수신부(100)로부터 수신된 상기 GPS신호로부터 예측방향을 생성하고, 상기 가속도센서(200)와 상기 지자기센서(300)가 측정한 가속도 및 이동방향에 대한 정보를 수신하여 실제방향을 생성하여 자세각(Ψ)을 산출하는 중앙처리부(400)를 포함하는 오차 보정을 통한 추측항법 시스템를 제공한다.The present invention is aGPS receiver 100 for receiving a GPS signal, at least oneacceleration sensor 200 for measuring an acceleration and ageomagnetic sensor 300 for detecting a movement direction and the GPS signal received from theGPS receiver 100Central processing unit 400 for generating a prediction direction from theacceleration sensor 200 and thegeomagnetic sensor 300 receives the information on the acceleration and the movement direction measured by generating the actual direction to calculate the attitude angle (Ψ) It provides a dead reckoning system with error correction, including).

또한, 중앙처리부(400)는 산출한 자세각(Ψ)을 근거로 예측방향을 수정하여 GPS좌표값을 보정하는 것을 특징으로 한다. 즉, 중앙처리부(400)는 GPS신호로부터 GPS좌표값을 연산하고, 산출된 자세각(Ψ)에 따라 예측방향을 수정하고, 이를 통하여 연산된 GPS좌표값을 보정함으로써 정확한 위치를 추정한다. 즉, GPS신호에 포함된 NMEA(National Marine Electronics Association) 데이터에서 진행방향에 대한 정보를 추출하여 이를 수정된 예측방향으로 대체한다. 진행방향에 대한 정보를 수정된 예측방향으로 대체함으로써, NMEA데이터가 수정되어 정확한 위치를 추정할 수 있다.Further, thecentral processing unit 400 corrects the GPS coordinate value by correcting the prediction direction based on the calculated attitude angle Ψ. That is, thecentral processing unit 400 calculates the GPS coordinate value from the GPS signal, corrects the prediction direction according to the calculated attitude angle (Ψ), and estimates the correct position by correcting the calculated GPS coordinate value. That is, information about the traveling direction is extracted from the National Marine Electronics Association (NMEA) data included in the GPS signal and replaced by the modified prediction direction. By replacing the information on the progress direction with the modified prediction direction, the NMEA data can be modified to estimate the exact position.

가속도센서(200)는 차량과 같은 운송수단의 전단부와 후단부에 장착될 수 있으며, 두 개의 가속도센서(200)로부터 측정된 두 개의 가속도값을 이용하여 순간 자세변화각을 산출할 수 있다. 순간 자세변화각은 단위시간당 자세각(Ψ)의 변화량을 의미한다. 이에, 중앙처리부(400)는 차량의 전단부에 장착되는 제1가속도센서와 차량의 후단부에 장착되는 제2가속도센서로부터 측정된 각각의 가속도 정보로부터 순간 자세변화각을 산출하여 자세각(Ψ)의 오차를 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다. 즉, 두 개의 가속도센서(200)로부터 얻은 각각의 3축의 가속도값의 차이로부터 순간 자세변화각을 산출할 수 있으며, 지자기센서(300)로부터 측정된 이동방향(방위)에 산출된 순간 자세변화각을 더해주어 자세각(Ψ)을 보정할 수 있다.Theacceleration sensor 200 may be mounted at the front end and the rear end of a vehicle such as a vehicle, and may calculate the instantaneous posture change angle by using two acceleration values measured from the twoacceleration sensors 200. The instantaneous posture change angle means the amount of change in posture angle (Ψ) per unit time. Accordingly, thecentral processing unit 400 calculates the instantaneous posture change angle from the acceleration information measured from the first acceleration sensor mounted at the front end of the vehicle and the second acceleration sensor mounted at the rear end of the vehicle, and thus the attitude angle (Ψ It can be characterized by correcting the error of). That is, the instantaneous posture change angle can be calculated from the difference of the acceleration values of each of the three axes obtained from the twoacceleration sensors 200, and the instantaneous posture change angle calculated in the moving direction (azimuth) measured from thegeomagnetic sensor 300. You can correct the posture angle (Ψ) by adding.

또한, 중앙처리부(400)는 칼만필터(Kalman Filter)를 포함하며, 칼만필터를 이용하여 GPS좌표값을 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다. 중앙처리부에 포함된 칼만필터는 GPS수신부(100)에 수신장애가 발생하여 GPS신호가 미약한 경우에도 신호와 잡음을 효과적으로 분리하여 정확한 GPS좌표값, 속도 등을 산출할 수 있도록 한다.
In addition, thecentral processing unit 400 may include a Kalman filter, and may correct the GPS coordinates using the Kalman filter. The Kalman filter included in the central processing unit effectively calculates GPS coordinate values, speed, and the like by effectively separating signals and noise even when GPS signals are weak due to reception failure in theGPS receiver 100.

본 발명에 따른 추측항법 시스템은 위치기반서버(500)를 더 포함할 수 있다. 중앙처리부(400)와 위치기반서버(500)는 네트워크를 통하여 정보를 송, 수신할 수 있다. 위치기반서버(500)는 맵(Map)상의 위치정보를 저장하고 있으며, 위치정보를 갱신 또는 수정할 수 있다. 또한, 위치기반서버(500)는 기본적으로 도로에 대한 위치정보를 저장할 수 있으며, 중앙처리부(400)로부터 전송받은 위치정보와 실제 도로의 위치정보를 비교하여 오차에 대한 부분을 보정하여 중앙처리부(400)로 보정된 위치정보를 전송할 수 있다. 위치기반서버(500)는 전송받은 위치정보가 실제 도로상에 있지 않을 경우 가장 가까운 도로를 검색하여 위치정보를 보정할 수도 있다. 또한, 본 발명에 따른 추측항법 시스템은 중앙처리부(400)에 의해 연산된 정보를 표시할 수 있는 표시부와 통신포트를 구비한 통신부를 더 구비할 수 있음은 물론이다. 중앙처리부(400)는 산출한 자세각(Ψ)이 미리 설정된 값보다 큰 경우에 자세각(Ψ)에 대한 정보를 GPS신호에 의해 연산된 예측방향, GPS좌표값 등과 함께 위치기반서버(500)로 전송한다. 위치기반서버(500)는 전송받은 자세각(Ψ)에 대한 정보를 근거로 GPS좌표값을 수정하여 이를 맵상의 위치정보로 저장하고, 이를 중앙처리부(400)로 전송한다. 중앙처리부(400)는 위치기반서버(500)로부터 전송받은 맵상 위치정보를 새로운 GPS좌표값으로 설정할 수 있다. 즉, 중앙처리부(400)는 차량 등과 같은 운송수단이 방향을 급격히 바꾸어 자세각(Ψ)의 변화가 큰 경우에, 위치기반서버(500)로 자세각(Ψ)에 대한 정보를 GPS신호로부터 연산된 정보와 함께 전송하고, 위치정보서버(500)는 전송받은 자세각(Ψ)에 대한 정보를 토대로 맵상의 위치정보를 갱신하여 정확한 위치 정보를 다시 중앙처리부(400)로 전송한다. 따라서, 시간이 흐름에 따라 누적되는 자세각(Ψ)의 오차를 줄여주고, 정확한 위치정보를 산출할 수 있다.
The dead reckoning system according to the present invention may further include a location basedserver 500. Thecentral processing unit 400 and the location-basedserver 500 may transmit and receive information through a network. The location-basedserver 500 stores location information on a map, and may update or modify location information. In addition, the location-basedserver 500 may basically store the location information of the road, and compares the location information received from thecentral processing unit 400 with the location information of the actual road to correct the portion of the error by the central processing unit ( 400 may transmit the corrected position information. The location-basedserver 500 may search for the nearest road and correct the location information when the received location information is not on the actual road. In addition, the dead reckoning system according to the present invention may further include a communication unit having a display unit and a communication port capable of displaying information calculated by thecentral processing unit 400. When the calculated posture angle Ψ is greater than a preset value, thecentral processing unit 400 includes the information about the posture angle Ψ together with the prediction direction calculated by the GPS signal, the GPS coordinate value, and the like. To send. The location-basedserver 500 modifies the GPS coordinate value based on the received information on the posture angle Ψ, stores it as location information on the map, and transmits it to thecentral processing unit 400. Thecentral processing unit 400 may set the location information on the map received from the location-basedserver 500 as a new GPS coordinate value. That is, thecentral processing unit 400 calculates information about the attitude angle Ψ from the GPS signal by using the location-basedserver 500 when a vehicle such as a vehicle suddenly changes its direction and the change of the attitude angle Ψ is large. Thelocation information server 500 updates the location information on the map based on the received attitude information Ψ and transmits the accurate location information back to thecentral processing unit 400. Therefore, the error of the posture angle Ψ accumulated over time can be reduced, and accurate position information can be calculated.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 추측항법의 방법에 관한 절차도이다. 도 3a을 참조하면, 오차 보정을 통한 추측항법 시스템의 중앙처리부가 수행하는 추측방법에 있어서, GPS수신부(100)로부터 GPS신호를 수신하여 GPS좌표값을 연산하고, 가속도센서(200)로부터 측정된 가속도를 입력받아 이동속도를 연산하고, 지자기센서(300)로부터 이동방향을 입력받는다. 또한, 중앙처리부(400)는 연산한 이동속도 및 이동방향에 대한 정보로부터 GPS좌표값을 보정한다. 즉, 본 발명은 GPS수신부(100)로부터 GPS신호를 수신하여 GPS좌표값을 연산하는 단계와 가속도센서(200)와 지자기센서(300)로부터 가속도 및 이동방향에 대한 정보를 제공받는 단계 및 가속도 및 이동방향에 대한 정보로부터 GPS좌표값을 보정하는 단계를 포함하는 오차 보정을 통한 추측항법의 방법을 제공한다.3 is a flowchart of a method of dead reckoning according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3A, in the estimation method performed by the central processing unit of the dead reckoning system through error correction, a GPS signal is received from theGPS receiver 100 to calculate a GPS coordinate value, and theacceleration sensor 200 is measured. It receives the acceleration to calculate the moving speed, and receives the movement direction from thegeomagnetic sensor 300. In addition, thecentral processing unit 400 corrects the GPS coordinate values from the calculated information on the moving speed and the moving direction. That is, the present invention receives the GPS signal from theGPS receiver 100 to calculate the GPS coordinates and the step of receiving the information on the acceleration and the moving direction from theacceleration sensor 200 and thegeomagnetic sensor 300 and the acceleration and It provides a method of dead reckoning through error correction comprising the step of correcting the GPS coordinate value from the information on the direction of movement.

특히, GPS좌표값을 보정하는 단계에 있어서, GPS수신부(100)로부터 수신된 GPS신호로부터 예측방향을 생성하고, 가속도센서(200)와 지자기센서(300)가 측정한 가속도 및 이동방향에 대한 정보를 수신하여 실제방향을 생성하여 자세각(Ψ)을 산출하고, 산출된 자세각(Ψ)을 근거로 예측방향을 수정하여 GPS값을 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다.In particular, in the step of correcting the GPS coordinate value, the prediction direction is generated from the GPS signal received from theGPS receiver 100, and the information about the acceleration and the movement direction measured by theacceleration sensor 200 and thegeomagnetic sensor 300 It may be characterized in that to generate the actual direction to receive the to calculate the attitude angle (Ψ), and to correct the GPS value by modifying the prediction direction based on the calculated attitude angle (Ψ).

또한, 도 3b를 참조하면, 차량의 전단부에 장착되는 제1가속도센서와 상기 차량의 후단부에 장착되는 제2가속도센서로부터 측정된 각각의 가속도 정보로부터 순간 자세변화각을 산출하여 상기 자세각(Ψ)의 오차를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오차 보정을 통한 추측항법의 방법을 제공한다. 예측방향과 실제방향사이의 각도인 자세각(Ψ)은 시간이 지남에 따라 오차가 증가하는 바, 오차를 줄여주는 것이 필요하다. 따라서, 본 발명은 자세각(Ψ)의 오차를 감소시키기 위하여 두 개이상의 가속도센서(200)를 구비할 수 있다.In addition, referring to FIG. 3B, the instantaneous posture change angle is calculated from the acceleration information measured from the first acceleration sensor mounted at the front end of the vehicle and the second acceleration sensor mounted at the rear end of the vehicle. It provides a method of the dead reckoning through the error correction, characterized in that it further comprises the step of correcting the error of (Ψ). The attitude angle (Ψ), which is the angle between the prediction direction and the actual direction, increases as time goes by, so it is necessary to reduce the error. Therefore, the present invention may include two ormore acceleration sensors 200 to reduce the error of the posture angle Ψ.

또한, 본 발명은 자세각(Ψ)이 미리 설정된 값보다 큰 경우에 자세각(Ψ)에 대한 정보를 GPS좌표값와 함께 위치기반서버(500)로 전송하고, 위치기반서버(500)가 전송받은 자세각(Ψ)을 근거로 위치기반서버(500)가 수정한 GPS좌표값을 중앙처리부(400)가 전송받는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 중앙처리부(400)는 위치기반서버(500)가 자세각(Ψ)을 근거로 수정한 GPS좌표값을 전송받는다. 이를 통해, 자세각에 누적되는 오차로 인한 위치 정보의 오차를 갱신할 수 있도록 한다. 또한,중앙처리부(400)는 수정된 GPS좌표값을 표시부에 표시하여 차량과 같은 운송수단을 운행하는 운행자가 정확한 위치 정보를 알 수 있도록 한다.
In addition, the present invention transmits the information on the posture angle (Ψ) to the location-basedserver 500 with the GPS coordinate value when the posture angle (Ψ) is greater than the preset value, the location-basedserver 500 is received Thecentral processing unit 400 may further include receiving the GPS coordinate value modified by the location-basedserver 500 based on the attitude angle Ψ. That is, thecentral processing unit 400 receives the GPS coordinate value modified by the location-basedserver 500 based on the attitude angle Ψ. Through this, the error of the position information due to the error accumulated in the attitude angle can be updated. In addition, thecentral processing unit 400 displays the modified GPS coordinate value on the display unit so that a driver who operates a vehicle such as a vehicle may know accurate location information.

상술한 본 발명에 따르면, GPS수신기가 받는 위성 신호의 오차 및 네비게이션 시스템의 주위 환경에 의한 영향으로 인한 위치 정보의 오차를 감소시킬 수 있으며, 도심의 고층건물이 밀집한 지역이나 터널과 같이 GPS수신 감도가 떨어지거나 일시적으로 신호를 수신하지 못하여 정확한 위치정보를 결정할 수 없는 상황에서도 정확한 위치 정보를 추정할 수 있다.
According to the present invention described above, it is possible to reduce the error of the position information due to the error of the satellite signal received by the GPS receiver and the surrounding environment of the navigation system, and the GPS reception sensitivity, such as the area or tunnel where high-rise buildings in the city are concentrated Can estimate the exact location information even in a situation where it is not possible to determine the exact location information due to falling or temporarily not receiving a signal.

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.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

100: GPS수신부200: 가속도센서
300: 지자기센서400: 중앙처리부
500: 위치기반서버100: GPS receiver 200: acceleration sensor
300: geomagnetic sensor 400: central processing unit
500: location-based server

Claims (7)

Translated fromKorean

차량과 같은 운송수단에 장착되는 추측항법 시스템에 있어서,
GPS신호를 수신하는 GPS수신부;
가속도를 측정하는 적어도 하나의 가속도센서;
이동방향을 검출하는 지자기센서; 및
상기 GPS수신부로부터 수신된 상기 GPS신호로부터 예측방향을 생성하고, 상기 가속도센서와 상기 지자기센서가 측정한 가속도 및 이동방향에 대한 정보를 수신하여 실제방향을 생성하여 자세각(Ψ)을 산출하고, 상기 자세각(Ψ)을 근거로 상기 예측방향을 수정하여 상기 GPS좌표값을 보정하는 중앙처리부를 포함하는 오차 보정을 통한 추측항법 시스템.In a dead reckoning system mounted on a vehicle such as a vehicle,
A GPS receiver for receiving a GPS signal;
At least one acceleration sensor for measuring acceleration;
A geomagnetic sensor for detecting a moving direction; And
Generates a prediction direction from the GPS signal received from the GPS receiver, receives information about the acceleration and the movement direction measured by the acceleration sensor and the geomagnetic sensor to generate a real direction to calculate the attitude angle (Ψ), And a central processing unit for correcting the GPS coordinate value by correcting the prediction direction based on the attitude angle (Ψ).제1항에 있어서,
상기 가속도센서는 상기 차량의 전단부에 장착되는 제1가속도센서와 상기 차량의 후단부에 장착되는 제2가속도센서로 구성되고,
상기 중앙처리부는 상기 제1가속도센서와 상기 제2가속도센서가 측정한 각각의 가속도 정보로부터 순간 자세변화각을 산출하여 상기 자세각(Ψ)의 오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 오차 보정을 통한 추측항법 시스템.The method of claim 1,
The acceleration sensor is composed of a first acceleration sensor mounted to the front end of the vehicle and a second acceleration sensor mounted to the rear end of the vehicle,
The central processor calculates an instantaneous posture change angle from each acceleration information measured by the first acceleration sensor and the second acceleration sensor to correct an error of the posture angle Ψ. Navigation system.제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 중앙처리부는 칼만필터(Kalman Filter)를 포함하며, 상기 칼만필터를 통하여 상기 GPS좌표값을 보정하는 것을 특징으로 하는 오차 보정을 통한 추측항법 시스템.The method according to claim 1 or 2,
The central processing unit includes a Kalman filter, and the dead reckoning system through the error correction, characterized in that for correcting the GPS coordinates through the Kalman filter.제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 중앙처리부는 상기 자세각(Ψ)이 미리 설정된 값보다 큰 경우에 상기 자세각(Ψ)에 대한 정보를 상기 GPS좌표값과 함께 위치기반서버로 전송하고,
상기 위치기반서버는 전송받은 상기 자세각(Ψ)에 대한 정보를 근거로 상기 GPS좌표값을 수정하여 상기 중앙처리부로 전송하는 것을 특징으로 하는 오차 보정을 통한 추측항법 시스템.The method according to claim 1 or 2,
The central processing unit transmits the information about the posture angle Ψ to the location-based server together with the GPS coordinate value when the posture angle Ψ is greater than a preset value.
The position-based server is a dead reckoning system through the error correction, characterized in that for modifying the GPS coordinate value based on the information on the transmitted attitude (Ψ) transmitted to the central processing unit.차량과 같은 운송수단에 장착되는 추측항법 시스템의 중앙처리부가 수행하는 추측항법에 있어서,
GPS수신부로부터 GPS신호를 수신하여 GPS좌표값을 연산하는 단계;
가속도센서와 지자기센서로부터 가속도 및 이동방향에 대한 정보를 제공받는 단계;
상기 GPS수신부로부터 수신된 상기 GPS신호로부터 예측방향을 생성하고, 상기 가속도센서와 상기 지자기센서가 측정한 가속도 및 이동방향에 대한 정보를 수신하여 실제방향을 생성하여 자세각(Ψ)을 산출하고, 상기 자세각(Ψ)을 근거로 상기 예측방향을 수정하여 상기 GPS좌표값을 보정 단계를 포함하는 오차 보정을 통한 추측항법의 방법.In the dead reckoning performed by the central processing unit of the dead reckoning system mounted on a vehicle such as a vehicle,
Calculating a GPS coordinate value by receiving a GPS signal from a GPS receiver;
Receiving information on acceleration and direction of movement from an acceleration sensor and a geomagnetic sensor;
Generates a prediction direction from the GPS signal received from the GPS receiver, receives information about the acceleration and the movement direction measured by the acceleration sensor and the geomagnetic sensor to generate a real direction to calculate the attitude angle (Ψ), And correcting the prediction direction based on the attitude angle (Ψ) to correct the GPS coordinate value.제 5항에 있어서,
상기 차량의 전단부에 장착되는 제1가속도센서와 상기 차량의 후단부에 장착되는 제2가속도센서로부터 측정된 각각의 가속도 정보로부터 순간 자세변화각을 산출하여 상기 자세각(Ψ)의 오차를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오차 보정을 통한 추측항법의 방법.6. The method of claim 5,
Compensate the error of the posture angle Ψ by calculating the instantaneous posture change angle from the acceleration information measured from the first acceleration sensor mounted at the front end of the vehicle and the second acceleration sensor mounted at the rear end of the vehicle. The method of dead reckoning through error correction, characterized in that it further comprises the step of.제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 자세각(Ψ)이 미리 설정된 값보다 큰 경우에 상기 자세각(Ψ)에 대한 정보를 상기 GPS좌표값와 함께 위치기반서버로 전송하고,
상기 위치기반서버는 전송받은 상기 자세각(Ψ)에 대한 정보를 근거로 수정된 상기 GPS좌표값을 상기 중앙처리부가 전송받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오차 보정을 통한 추측항법의 방법.
The method according to claim 5 or 6,
When the posture angle Ψ is greater than a preset value, information about the posture angle Ψ is transmitted to the location based server together with the GPS coordinate value.
The location-based server further comprises the step of the central processing unit receiving the GPS coordinate value modified on the basis of the information on the transmitted attitude (Ψ) method of the dead reckoning through the error correction, characterized in that.

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