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KR100431929B1 - 보조항법 모듈을 내장한 휴대항법 단말기를 위한 차량용확장 시스템 - Google Patents

보조항법 모듈을 내장한 휴대항법 단말기를 위한 차량용확장 시스템 Download PDF

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KR100431929B1
KR100431929B1 KR10-2001-0048624A KR20010048624A KR100431929B1 KR 100431929 B1 KR100431929 B1 KR 100431929B1 KR 20010048624 A KR20010048624 A KR 20010048624A KR 100431929 B1 KR100431929 B1 KR 100431929B1
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김현수
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Abstract

본 발명은 GPS 단독 항법만을 이용하고 있는 휴대 항법 단말기, 즉 PDA, 통신 단말기, 휴대형 GPS 수신기 모듈, 노트북 PC용 항법시스템을 차량에 장착하여 차량에서의 항법시스템으로 사용하고자 할 경우 반드시 이용해야 하는 차량용 거치대 또는 확장팩에 보조 항법모듈을 내장한 차량용 확장 시스템에 관한 것이다.

Description

보조항법 모듈을 내장한 휴대항법 단말기를 위한 차량용 확장 시스템{SYSTEM FOR SECURING PORTABLE NAVIGATION TERMINAL HAVING ASSISTANCE NAVIGATION MODULE THEREIN}
본 발명은 GPS(Global Positioning System) 단독 항법만을 이용하고 있는 휴대항법 단말기, 즉 PDA, 통신 단말기, 휴대형 GPS 수신기 모듈, 노트북 PC(Pesonal Computer)용 항법시스템을 차량에 장착하여 차량에서의 항법시스템으로 사용하고자 할 경우 반드시 이용해야 하는 차량용 거치대 또는 확장팩에 보조항법 모듈을 내장한 차량용 확장 시스템에 관한 것이다.
종래의 차량 전용 항법시스템은 GPS 수신기와 자이로스코프, 차량의 차속 펄스 또는 가속도 센서를 시스템 내부에 장착한 상태에서 GPS를 이용한 항법 및 그 밖의 센서들을 이용한 추측항법 또는 관성항법을 적절히 혼합하여 어느 한 센서에 이상이 발생해도 연속적인 항법이 가능하도록 구현하였다.
그러나, 근래 비용 절감 등의 이유로 추측항법 또는 관성항법시스템을 제외한 GPS 단독 항법 시스템을 출시하는 경향이 나타나고 있으며 이러한 경향은 결국 퍼스널컴퓨터(PC)용 GIS DB와 GPS 수신기를 이용한 노트북 PC용 항법시스템을 탄생시켰다.
여기에 현재 PDA가 대중화되면서 다양한 기능이 구현되고 있는데 그 중 대표적 것이 GIS DB가 탑재되어 GPS 수신기를 선택사양으로 PDA에 연결하면 항법이 가능하도록 한 기능이다. 또한, 최근 미국에서는 긴급 호출 기능이 있는 휴대용 통신 단말기의 긴급 호출시 단말기의 정확한 위치정보를 제공 혹은 확보하도록 명시하여 휴대 통신 단말기에 GPS 수신기가 내장되고 있는 추세이다.
그러나, 위와 같은 GPS 수신기만을 이용한 항법은 항상 일정한 정확성을 제공하지 못하며, 더욱이 터널이나 지하차도, 또는 건물이 밀집하거나 숲이 우거져 GPS 수신기가 정상 동작을 하지 못하는 지역에서는 항법시스템이 제 기능을 전혀 수행하지 못하게 되는 심각한 문제점을 안고 있다.
이런 문제점을 해결할 수 방법은 추측 항법용 센서 또는 관성센서를 이용한 보조항법 모듈을 부가적으로 채용하는 것이다.
보조항법 모듈을 채용하는 방법으로는 PDA, 통신 단말기, 노트북 PC, 휴대형 GPS 수신기 등이 모두 차량에서도 응용 가능하도록 차량용 거치대 또는 확장팩을 별도로 판매하고 있으므로 이들처럼 단지 거치대 또는 확장팩 기능만 하는 것이 아니라, 보조항법 모듈을 내장한 차량용 확장 시스템을 제작하여 이 확장 시스템에 상기 각종 휴대 항법 단말기를 연결만 하면 자동으로 차량용 거치대 기능과 확장팩 기능은 물론, 혼합 항법 기능을 위한 보조항법 기능도 부여할 수 있도록 하는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 지금까지 GPS 단독 항법만을 이용해야 하는 휴대항법 단말기의 항법 기능을 강화하기 위해 휴대항법 단말기를 보다 정확하고 연속적인 항법이 가능한 차량 전용 항법 시스템으로 변신시킬 수 있도록 보조항법 모듈을 내장한 차량용 확장 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량 속도를 측정하는 차속펄스; 차량 가속도를 측정하는 가속도계; 차량 위치를 측정하는 피치 자이로; 차량 방위를 측정하는 방위 자이로; 상기 차속펄스, 가속도계, 피치 자이로 및 방위 자이로에서 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기; 상기 아날로그/디지털 변환기에서 변환된 차량 속도, 가속도, 위치 및 방위 신호를 처리하는 마이크로컴퓨터; 및 상기 마이크로컴퓨터의 처리 신호를 전송하는 직렬통신 인터페이스부로 구성된 보조항법 모듈과, 차량 위치 확인을 위한 GPS 수신기를 내장하고 상기 보조항법 모듈과의 신호 송수신에 의해 차량의 항법해를 구하는 휴대항법 단말기로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 휴대 항법 단말기는 PDA, 통신 단말기, 휴대형 GPS 수신기, 노트북 PC 항법시스템, 또는 차량 전용 항법시스템이며, 충전 기능을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 보조항법 모듈은 휴대항법 단말기의 GPS 정보를 토대로 자체적으로 항법해 연산이 가능한 것을 특징으로 하는 차량용 확장 시스템.
본 발명의 확장 시스템은 측위 기능이 있는 통신 단말기의 부착이 가능하고 차량용 핸즈프리 기능이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 확장 시스템은 휴대형 GPS 수신기의 부착이 가능하고 전원 공급이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 확장 시스템은 GPS 수신기를 이용한 항법이 가능한 노트북 PC 항법 시스템의 부착이 가능하고 통신모듈을 통해 보조항법 정보의 제공이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 확장 시스템은 차량의 대쉬보드에 고정이 가능한 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 차량용 확장 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 PDA를 위한 차량용 확장 시스템의 구조도.
도 3은 본 발명에 의한 확장 시스템용 보조항법 모듈 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 보조항법 모듈의 동작흐름도.
도 5는 본 발명에 의한 통신 단말기를 위한 차량용 확장 시스템의 구성도.
도 6은 본 발명에 의한 휴대형 GPS 수신기를 위한 차량용 확장 시스템의 구성도.
도 7은 본 발명에 의한 노트북 PC 항법시스템을 위한 차량용 확장 시스템의 구조도.
도 8은 본 발명에 의한 차량전용 항법시스템을 위한 차량용 확장 시스템 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 설명>
1 ------ 고정판 2 ------ 보조항법 모듈
3 ------ 고정대 4 ------ 커넥터
5 ------ 받침대 10 ----- 확장 시스템
11 ----- 휴대 항법 시스템(단말기) 21 ----- 차속펄스
22 ----- 가속도계 23 ----- 피치 자이로
24 ----- 방위 자이로 25 ----- A/D 변환기
26 ----- 마이크로컴퓨터 27 ----- 직렬통신 인터페이스부
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이 PDA나 휴대폰과 같은 휴대 항법 단말기를 거치 위한 차량용 거치대로 사용되거나 혹은 보조항법 모듈을 내장한 확장팩을 차량에 설치할 때는 대부분 운전자 보조석 앞의 대쉬보드(30) 주변에 양면 테이프나 나사못을 이용하여 장착하거나 운전석과 보조석 사이의 공간에 긴 지지대가 달린 거치대를 이용한다.
본 발명에 의한 차량용 확장 시스템(10)은 도 1에 도시한 바와 같이 차량에 장착하되, 확장 시스템(10) 내부의 적절한 곳에 후술하는 보조항법 모듈을 내장시키게 된다. 이때, 내장된 보조항법 모듈은 사용하는 센서에 따라 진행방향이나 정확한 수평 유지 등의 설치 조건이 따르게되므로 다양한 차량을 고려하여 상기 설치조건에 위배되지 않도록 하는 것이 중요하다. 일단 설치가 완료되면 보조항법 모듈로부터 출력되는 보조항법 데이터를 휴대항법 단말기에 전달하는 방법 또는 경로를 지정해야 한다. 일반적으로는 직렬통신 방식, PCMCIA 접속 방식, 또는 USB 방식을 채용할 수 있으며, 전송부하를 줄이기 위한 최적의 데이터 포맷이 요구되어진다.
또한, 이 같이 접속된 보조항법 모듈로부터 유입되는 보조항법 데이터를 휴대항법 단말기 내에서 자동으로 인식하여 자신의 항법 모듈과 보조항법 모듈을 혼합한 혼합항법 기능을 수행할 수 있는 혼합항법 프로그램이 동시에 개발되어야 한다.
본 발명에 의한 확장 시스템(10)은 도 2에 도시한 바와 같이 받침대(5)에 거치되는 휴대항법 단말기와 그 하부에 배치되는 보조항법 모듈(2)을 연결하여 통신이 가능토록 하며, 휴대항법 시스템의 충전이 가능토록 하는 커넥터(4), PDA, 휴대폰, 노트북 등 휴대항법 기능이 있는 여러 가지 단말기를 지지하는 받침대(5), 받침대(5)의 유동을 방지하여 고정시켜 주도록 상,하,좌,우 회전이 가능한 고정대(3), 고정대(3)의 하단에 고정되어 휴대항법 단말기에 보조항법 데이터를 제공하는 보조항법 모듈(2), 확장 시스템(10)과 차량 사이를 연결하여 확장 시스템(10)을 단단히 고정시켜 주는 고정판(1)으로 이루어져 있다.
상기 차량용 확장 시스템(10)에 구비된 보조항법 모듈(2)은 도 3에 도시한 바와 같이 확장 시스템(10)이 장착된 차량의 속도를 측정하는 차속펄스(21), 그 차량의 가속도를 측정하는 가속도계(22), 차량의 피치를 측정하는 피치 자이로(Pitch Gyro)(23), 차량의 방위를 측정하는 방위 자이로(24), 상기 차속펄스(21), 가속도계(22), 피치 자이로(23) 및 방위 자이로(24)에서 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털(A/D) 변환기(25), 상기 A/D 변환기(25)에서 변환된 차량의 속도, 가속도, 피치 및 방위 신호를 처리하는 마이크로컴퓨터(26), 상기 마이크로컴퓨터(26)에서 처리된 신호를 휴대항법 단말기(11)에 송신하는 직렬통신 인터페이스부(I/F)(27)로 구성된다.
이 같이 구성된 보조항법 모듈(2)이 휴대항법 단말기(11)와 통신을 시작하면, 내부적으로 상기 피치 자이로23) 및 방위 자이로(24), 가속도계(22), 또는 자이로(23)(24)와 차량의 차속펄스(21) 정보신호를 A/D 변환기(25)에 의해 디지털 신호로 변환한 후 마이크로컴퓨터(26)에 입력하여 처리함에 따라 주기적인 항법정보를 생성하고 이를 직렬통신 인터페이스부(27)를 통해 휴대항법 단말기(11)에 출력하도록 되어 있다.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 보조항법 모듈(2)은 출력단에 휴대항법 단말기(11)가 연결된 상태에서(S1) 차량의 초기 위치 및 각도 정보를 전송하고(S2), 상기 차속펄스(21), 가속도계(22), 피치 자이로(23) 및 방위 자이로(24)로부터 전송된 신호를 토대로 마이크로컴퓨터(26)에서는 차량의 각속도 및 거리(속도) 정보를 생성한다.(S3). 이에 따라, 마이크로컴퓨터(26)에서는 인터페이스부(27)를 통해 휴대항법 단말기(11)에 상기 마이크로컴퓨터(26)에서 처리된 정보들을 전송한다(S4). 이후, 보조항법 모듈(2)에서는 휴대항법 단말기(11)에 내장된 GPS 수신기로부터 입력된 GPS 정보를 이용하여 센서를 보정하고(S5), 차량의 마지막 방향각 및 위치 정보를 메모리수단에 저장 관리한다(S6).상기 차량용 확장 시스템(10)에 의해 구성할 수 있는 시스템은 두 가지 형태가 있다.첫째, 차량 확장 시스템(10)은 보조항법 모듈(2)의 각종 센서의 감지 정보를 그대로 휴대 항법 단말기(11)에 전달하여 휴대 항법 단말기(11)가 갖고 있는 기존의 항법 알고리즘에 의해 항법해를 연산하는 형태로써 이것은 보조항법 모듈(2)이 센서 정보를 휴대항법 단말기(11)에 전달하는 기능만을 수행한다.둘째, 차량 확장 시스템(10)은 보조항법 모듈(2)의 각종 센서의 감지 정보를 토대로 항법해를 연산하고 그 결과를 휴대 항법 단말기(11)에 전달하여 휴대 항법 단말기(11)가 이 정보를 그대로 차량위치 확인에 이용하도록 하는 형태로써 이를 위해서는 휴대 항법 단말기(11)에 내장된 GPS 수신기 정보를 보조항법 모듈(2)에 전달 가능토록 하면 된다. 이럴 경우 보조항법 모듈(2)은 더 이상 보조항법 모듈이 아니라 휴대 항법 단말기(11)를 위한 주 항법시스템이 된다.차량용 확장 시스템(10)에서 보조항법 모듈(2)과 휴대항법 단말기(11)와의 작용관계를 상기 구성방식별로 구분하여 설명한다.첫째, 본 발명의 보조항법 모듈(2)은 출력단에 휴대 항법 단말기(11)가 연결된 상태에서 차량의 초기 위치 및 각도 정보를 휴대항법 단말기(11)에 전송하고, 상기 차속펄스(21), 가속도계(22), 피치 자이로(23) 및 방위 자이로(24)로부터 전송된 신호를 토대로 마이크로컴퓨터(26)에서 차량의 각속도 및 거리(속도) 정보를 생성한다.이에 따라 상기 마이크로컴퓨터(26)에서는 인터페이스부(27)를 통해 휴대항법 단말기(11)에 상기 생성된 정보들을 전송하여 휴대항법 단말기(11)에서의 처리에 의해 사용자가 인식할 수 있도록 한다. 이후, 보조항법 모듈(2)에서는 휴대항법 단말기(11)에서 상기 보조항법 모듈(2)로부터 전송받은 차량의 각속도 및 거리(속도) 정보를 토대로 연산한 항법해를 전송 받아 연산 오차를 보정한 후, 보정된 차량의 마지막 방향각 및 위치 정보를 메모리수단에 저장 관리한다.둘째, 본 발명의 보조항법 모듈(2)은 출력단에 휴대항법 단말기(11)가 연결된 상태에서 차량의 초기 위치 및 각도 정보를 휴대항법 단말기(11)에 전송하고, 상기 차속펄스(21), 가속도계(22), 피치 자이로(23) 및 방위 자이로(24)로부터 전송받은 신호를 토대로 마이크로컴퓨터(26)에서 차량의 각속도 및 거리(속도) 정보를 생성한다.이에 따라, 마이크로컴퓨터(26)에서는 처리된 각속도 및 거리(속도) 정보와 휴대항법 단말기(11)의 GPS로부터 전송받은 정보를 토대로 항법해를 계산한 후, GPS 정보를 이용하여 센서를 보정하여 보정된 항법해를 휴대항법 단말기(11)에서 전송하고 차량의 마지막 방향각 및 위치 정보를 메모리수단에 저장 관리한다.
본 발명의 확장 시스템(10)의 전체적인 사용 방법은 다음과 같다.
1. 본 발명에 의한 차량용 확장 시스템(10)을 차량에 고정한다.
2. 차량에 고정된 확장 시스템(10)에 차량으로부터 유도되는 전원을 공급한다.
3. 이용하고자 하는 휴대항법 단말기(11)를 차량에 고정되어 있는 확장 시스템(10)의 커넥터(4)에 연결하면서 받침대(5)에 고정시킨다.
4. 보조항법 모듈(2)에 의한 휴대항법 단말기(11)와의 교신을 시작하여 항법용 소프트웨어가 있는지 검사한다.
5. 커넥터(4)를 통하여 휴대항법 단말기(11)와 보조항법 모듈(2)간의 통신을 시작한다.
6. 커넥터(4)를 이용하여 보조항법 모듈(2)이 생성하는 보조항법 센서 정보들을 휴대항법 단말기(11)에 주기적으로 전달한다.
7. 휴대항법 단말기(11)는 보조항법 모듈(2)이 제공하는 초기 위치정보와 주행 방향 각도 및 연속적인 보조 항법 정보들을 이용하여 초기 위치 및 각도 정렬을 수행하고, 이후의 위치 결정을 수행한다.
8. 보조항법 모듈(2)이 제공하는 연속적인 보조항법 정보들을 이용하여 휴대항법 단말기(11)에 내장된 GPS의 정보들을 보정한다.
9. 휴대항법 단말기(11)에 내장된 GPS 정보를 이용하여 주기적으로 보조 항법 모듈(2)이 제공하는 연속적인 항법 정보들을 보정한다.
10. 보조항법 모듈(2)이 자체적인 메모리를 갖고 있으므로 항상 마지막 위치와 차량의 주행 방향 각도를 저장한다.
11. 차량을 정지하고 휴대항법 단말기(11)를 차량용 확장 시스템(10)에서 분리하여 자동으로 보조항법 모듈(2)과의 통신을 완료토록 하고 동작을 중지한다.
도 5는 본 발명에 의한 통신 단말기를 위한 차량용 확장 시스템의 구성도이고, 도 6은 본 발명에 의한 휴대형 GPS 수신기를 위한 차량용 확장 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 발명에 의한 노트북 PC 항법시스템을 위한 차량용 확장 시스템의 구조도로써, 상하좌우 조정이 가능한 지지대(30)가 고정 브라켓(31)과 연결된 지지대 몸체(32)에 의해 지지되어 있다. 상기 지지대(30)는 보조 지지대(34)에 의해 보조적으로 지지되며, 이 지지대(30)에는 휴대폰 받침대(33)가 설치되어 휴대폰을 올려놓을 수 있도록 되어 있다. 하단에는 보조항법 모듈(2)이 설치된다.
도 8은 본 발명에 의한 차량전용 항법시스템을 위한 차량용 확장 시스템 도면이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의한 차량용 확장 시스템은 PDA, 휴대폰, 휴대형 GPS 수신기와 같은 휴대항법 단말기에 보조항법 모듈에 의한 부가적인 항법 정보를 제공함으로써 차량 전용 항법 시스템에서만 가능한 혼합 항법 기능과 함께, 정확하고 연속적인 측위 기능을 구현할 수 있게 된다. 즉, 개인 휴대항법 단말기를 본 발명에 의한 차량용 확장 시스템에 연결하면 개인 휴대항법 단말기를 그대로 이용할 수 있으므로 훨씬 고가인 차량 전용 항법 시스템을 비교적 저가에 대체할 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

  1. 차량 속도를 측정하는 차속펄스(21);
    차량 가속도를 측정하는 가속도계(22);
    차량 위치를 측정하는 피치 자이로(23);
    차량 방위를 측정하는 방위 자이로(24);
    상기 차속펄스(21), 가속도계(22), 파치 자이로(23), 및 방위 자이로(24)에서 측정된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(25);
    상기 아날로그/디지털 변환기(25)에서 변환된 차량속도, 가속도, 위치 및 방위 신호를 처리하는 마이크로컴퓨터(26); 및
    상기 마이크로컴퓨터(26)의 처리 신호를 전송하는 직렬통신 인터페이스부(27)로 구성된 보조항법 모듈(2)과,
    차량 위치 확인을 위한 GPS 수신기를 내장하고 상기 보조항법 모듈(2)과의 신호 송수신에 의해 차량의 항법해를 구하는 휴대항법 단말기(11)로 구성된 것을 특징으로 하는 확장 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 휴대항법 단말기는 PDA, 통신 단말기, 휴대형 GPS 수신기, 노트북 PC 항법시스템, 또는 차량 전용 항법시스템이며, 충전 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 확장 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보조항법 모듈은 휴대항법 단말기의 GPS 정보를 토대로 자체적으로 항법해 연산이 가능한 것을 특징으로 하는 차량용 확장 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 측위 기능이 있는 통신 단말기의 부착이 가능하고 차량용 핸즈프리 기능이 가능한 것을 특징으로 하는 확장 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 휴대형 GPS 수신기의 부착이 가능하고 전원 공급이 가능한 것을 특징으로 하는 확장 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 GPS 수신기를 이용한 항법이 가능한 노트북 PC 항법 시스템의 부착이 가능하고 통신모듈을 통해 보조항법 정보의 제공이 가능한 것을 특징으로 하는 확장 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 차량의 대쉬보드에 고정이 가능한 것을 특징으로 하는 확장 시스템.
  8. 삭제
KR10-2001-0048624A 2001-08-13 2001-08-13 보조항법 모듈을 내장한 휴대항법 단말기를 위한 차량용확장 시스템 Expired - Lifetime KR100431929B1 (ko)

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