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KR101553898B1 - System and method for estimating position of autonomous vehicle using position information of geographic feature - Google Patents

System and method for estimating position of autonomous vehicle using position information of geographic feature Download PDF

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KR101553898B1
KR101553898B1 KR1020140025728A KR20140025728A KR101553898B1 KR 101553898 B1 KR101553898 B1 KR 101553898B1 KR 1020140025728 A KR1020140025728 A KR 1020140025728A KR 20140025728 A KR20140025728 A KR 20140025728A KR 101553898 B1 KR101553898 B1 KR 101553898B1
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박용운
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이정석
김종희
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명은 지형지물의 위치정보를 이용하여 항법 오차를 보정할 수 있는 자율이동차량의 위치추정시스템 및 방법에 관한 것으로, 항법 센서로 구성되어 자율이동차량의 주행정보를 추정하는 주행정보장치; 주변환경 지형지물의 특징 및 절대위치를 인식하는 지형지물 인식장치; 인식된 지형지물의 특징 및 절대위치를 저장하는 지형지물 저장장치; 주행정보장치의 주행정보를 통해 측정된 항법센서 기반의 위치 오차와 지형지물 정보 기반의 위치 오차를 이용하여 통합 위치오차를 결정하는 통합 위치오차 결정부; 및 상기 통합 위치오차 결정부에서 출력된 통합 위치오차를 이용하여 INS오차를 보정하는 통합 항법부;를 포함한다.The present invention relates to a system and method for estimating an autonomous moving vehicle capable of correcting a navigation error using positional information of a feature point, the apparatus comprising: a travel information device configured by a navigation sensor to estimate travel information of an autonomous moving vehicle; A feature recognition device for recognizing features and absolute positions of surrounding environmental features; A feature storage device for storing features and absolute positions of the recognized feature; An integrated position error determination unit for determining an integrated position error using a position error based on the navigation sensor and a position error based on the feature information measured through the travel information of the travel information device; And an integrated navigation unit for correcting the INS error using the integrated position error output from the integrated position error determination unit.

Description

지형지물의 위치정보를 이용한 자율이동차량의 위치추정시스템 및 방법 {SYSTEM AND METHOD FOR ESTIMATING POSITION OF AUTONOMOUS VEHICLE USING POSITION INFORMATION OF GEOGRAPHIC FEATURE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system and method for estimating an autonomous moving vehicle using position information of a feature point,

본 발명은 지형지물의 위치정보를 이용하여 항법 오차를 보정할 수 있는 자율이동차량의 위치추정시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for estimating an autonomous moving vehicle, which can correct a navigation error using position information of a feature point.

지상환경에서 자율이동차량의 위치추정은 GPS(Global Positioning System)/관성항법장치(INS : Inertial Navigation System)를 사용하고 있다. 하지만, 지상환경에서 GPS는 주변환경(나무, 건물 등)에 의해 신호가 쉽게 단절되어, INS의 오차를 보정하기 위해 다양한 센서(영상센서, 라이다 센서 등) 들을 활용한 연구가 진행되고 있다. 그런데, 영상센서 및 라이다 센서는 주변환경에 따라 위치추정 성능이 크게 변화하여 주로 제한된 환경에서의 위치추정에 활용할 뿐 GPS에 영향을 받지 않는 전천후 환경에서 자율이동차량의 위치추정에 활용하는데에는 많은 제한요소가 있다. GPS (Global Positioning System) / INS (Inertial Navigation System) is used to estimate the position of an autonomous moving vehicle in a terrestrial environment. However, in the ground environment, the GPS signal is easily disconnected due to the surrounding environment (trees, buildings, etc.), and various sensors (image sensor, RIDA sensor, etc.) are being researched to correct the error of the INS. However, the image sensor and the Lidar sensor are widely used for position estimation in a limited environment mainly due to a large change in the position estimation performance depending on the surrounding environment. In the all-weather environment unaffected by the GPS, There is a limiting factor.

한편 속도계는 GPS가 사용 불가능한 환경에서 INS오차를 보정하기 위해 널리 사용하고 있다 하지만, GPS가 사용 불가능한 환경에서 속도계를 이용하여 INS오차를 보정할 경우에는 시간이 경과함에 따라 누적 오차가 증가하는 단점이 있다. On the other hand, the speedometer is widely used to compensate the INS error in the environment where GPS is not available. However, when the INS error is corrected using the speedometer in an environment where GPS is not available, the cumulative error increases with time have.

본 발명의 목적은 지형지물의 위치정보를 이용하여 항법 오차를 보정함으로써 GPS가 장시간 가용하지 않은 환경에서도 자율이동차량의 위치추정을 보다 정확하게 추정할 수 있는 자율이동차량 위치추정시스템 및 방법을 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide an autonomous moving vehicle position estimation system and method capable of more accurately estimating a position estimation of an autonomous moving vehicle even in an environment where GPS is not available for a long time by correcting a navigation error using positional information of the feature point .

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 자율이동차량의 위치추정 시스템은, 항법 센서로 구성되어 자율이동차량의 주행정보를 추정하는 주행정보장치; 주변환경 지형지물의 특징 및 절대위치를 인식하는 지형지물 인식장치; 인식된 지형지물의 특징 및 절대위치를 저장하는 지형지물 저장장치; 및 주행정보장치의 주행정보를 통해 측정된 항법센서 기반의 위치 오차와 지형지물 정보 기반의 위치 오차를 이용하여 통합 위치오차를 결정하는 통합 위치오차 결정부; 및 상기 통합 위치오차 결정부에서 출력된 통합 위치오차를 이용하여 INS오차를 보정하는 통합 항법부;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a system for estimating an autonomous moving vehicle, including: a traveling information device configured to include traveling sensors to estimate traveling information of an autonomous moving vehicle; A feature recognition device for recognizing features and absolute positions of surrounding environmental features; A feature storage device for storing features and absolute positions of the recognized feature; An integrated position error determining unit for determining an integrated position error using a position error based on the navigation sensor and a position error based on the feature information measured through the travel information of the travel information device; And an integrated navigation unit for correcting the INS error using the integrated position error output from the integrated position error determination unit.

상기 통합위치오차 결정부는 GPS가 가용한 환경에서는 항법센서 기반의 위치 오차를 통합 위치오차로 결정하고, GPS가 가용하지 않은 환경에서는 지형지물 정보 기반의 위치 오차를 통합 위치오차를 결정할 수 있다.The integrated position error determination unit may determine the integrated position error based on the navigation sensor in an environment where the GPS is available and the integrated position error based on the feature information based on the feature information in an environment in which GPS is not available.

상기 통합위치오차 결정부는 검출된 지형지물의 절대위치와 항법센서를 통해 측정한 통합항법 위치간의 차이를 계산하여, 상기 계산된 차이가 허용오차보다 크면 검출된 지형지물의 절대위치를 통합 위치오차로 결정하고, 작으면 상기 통합항법 위치를 통합 위치오차로 결정한다.The integrated position error determination unit calculates the difference between the absolute position of the detected feature and the integrated navigation position measured through the navigation sensor and determines the absolute position of the detected feature as the integrated position error if the calculated difference is larger than the tolerance , The integrated navigation position is determined as the integrated position error.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 자율이동차량의 위치추정 방법은, 측정된 지형지물의 특징정보 및 절대위치를 저장하는 단계; GPS사용 불가능한 환경에서 자율이동차량 주행중에 주변환경 지형지물을 인식하여 해당 지형지물의 특징을 검출하는 단계; 상기 검출된 지형지물의 특징에 해당하는 절대위치와 항법센서를 이용한 통합항법 위치를 비교하여 통합위치오차를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 통합 위치오차를 이용하여 INS의 항법오차를 보정하는 단계;를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for estimating a position of an autonomous mobile vehicle, the method comprising: storing feature information and an absolute position of the feature; Detecting a feature of the corresponding feature by recognizing the surrounding feature feature during driving of the autonomous moving vehicle in an environment where GPS can not be used; Determining an integrated position error by comparing the absolute position corresponding to the feature of the detected feature and the integrated navigation position using the navigation sensor; And correcting a navigation error of the INS using the determined integrated position error.

상기 통합 위치오차를 결정하는 단계는, 검출된 지형지물의 절대위치와 항법센서를 이용하여 측정한 통합 항법위치간의 차이를 계산하는 단계; 상기 계산된 위치차이가 허용오차와 비교하는 단계; 및 상기 계산된 위치오차가 허용오차보다 크면 검출된 지형지물의 절대위치를 통합위치오차로 결정하고, 작으면 상기 통합항법 위치를 통합위치오차로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.Wherein the determining the integrated position error comprises: calculating a difference between an absolute position of the feature detected and an integrated navigation position measured using the navigation sensor; Comparing the calculated position difference with a tolerance; And determining the absolute position of the detected feature as the combined position error if the calculated position error is greater than the tolerance, and determining the integrated navigation position as the combined position error if the calculated position error is smaller.

본 발명은 자율이동차량이 GPS, IMU(Inertial Measurement Unit)/INS, 속도계등의 항법센서를 기본으로 항법을 수행하면서 주기 또는 비주기적인 주변환경 지형지물의 위치정보를 이용하여 항법오차를 보정함으로써 GPS가 장시간 가용하지 않은 환경에서도 자율이동차량위 위치추정을 보다 정확하게 추정할 수 있다. The present invention relates to an autonomous mobile vehicle that performs navigation based on a navigation sensor such as a GPS, an INS (Inertial Measurement Unit) / INS and a speedometer, and corrects a navigation error using position information of periodic or non- It is possible to more accurately estimate the autonomous mobile vehicle position estimation even in an environment where the vehicle is not available for a long time.

즉, 본 발명은 자율이동차량의 자율주행에서 GPS에 대한 의존성이 크게 감소하여 자율주행의 신뢰성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 다중정보를 활용함으로써 전천후 환경에서도 자율이동차량의 위치추정을 보다 정확하게 추정할 수 있다.In other words, the present invention not only improves the reliability of the autonomous driving due to a great reduction in the dependence on the GPS in the autonomous traveling of the autonomous moving vehicle, but also estimates the position estimation of the autonomous moving vehicle more accurately in the all- .

도 1은 본 발명에 따른 자율이동차량의 위치추정시스템의 구성도.
도 2는 자율이동차량의 센서정보를 이용한 지형지물 인식 개념도.
도 3은 지형지물의 특징 및 위치정보를 저장하는 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 저장장치에 저장된 지형지물의 위치정보를 검색하는 순서도.
도 5는 지형지물 위치정보를 이용한 통합항법 위치보정을 나타낸 도면.
도 6은 다중정보를 활용한 통합위치추정장치 개념도.
도 7은 본 발명에 따른 자율이동차량의 위치추정시스템을 이용하여 위치오차 보정을 수행하는 개념도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of a position estimation system for an autonomous moving vehicle according to the present invention; FIG.
FIG. 2 is a conceptual diagram of feature recognition using sensor information of an autonomous moving vehicle. FIG.
3 is a flowchart showing a method of storing features and location information of a feature.
4 is a flow chart for retrieving location information of a feature stored in a storage device;
5 illustrates integrated navigation position correction using feature location information;
6 is a conceptual diagram of an integrated position estimating apparatus utilizing multiple information.
7 is a conceptual diagram for performing position error correction using the position estimation system of an autonomous mobile vehicle according to the present invention.

본 발명은 주변환경 지형지물의 특징정보를 이용한 자율이동차량(로봇)의 위치를 속도계와 함께 활용함으로써 위치추정 정확도를 크게 향상시킬 수 있는 방안을 제안한다. 즉, 본 발명은 자율이동차량이 GPS, IMU(Inertial Measurement Unit)/ INS, 속도계등의 항법센서를 기본으로 항법을 수행하면서 주기 또는 비주기적인 주변환경 지형지물의 위치정보를 이용하여 항법오차를 보정함으로써 GPS가 장시간 가용하지 않은 환경에서도 자율이동차량위 위치추정을 보다 정확하게 추정할 수 있다. The present invention proposes a method of greatly improving the accuracy of position estimation by using the position of an autonomous moving vehicle (robot) using characteristic information of a surrounding feature type with a speedometer. That is, according to the present invention, an autonomous moving vehicle performs navigation based on a navigation sensor such as a GPS, an INS (Inertial Measurement Unit) / INS, a speedometer, etc., and corrects the navigation error using the position information of the periodical or non- It is possible to more accurately estimate the autonomous moving vehicle position estimation even in an environment in which the GPS is not available for a long time.

본 발명은 주변환경의 지형지물을 이용하는 일 례로 자율주행차량이 이동하는 도로환경에서 정지선/신호등 등에 대한 절대위치를 자율이동차량의 자율주행 컴포넌에 사전에 저장하고, 카메라 등의 센서를 이용하여 정지선/신호등을 인식하여 상기 저장된 절대위치를 통합항법의 보조항법으로 활용함으로써 GPS가 장시간 가용하지 않은 환경에서도 차속계등과 융합하여 자율이동차량의 위치를 추정한다. For example, in the present invention, the absolute position of a stop line / signal lamp is stored in advance in an autonomous traveling component of an autonomous moving vehicle in a road environment where the autonomous vehicle travels, / Traffic lights, and uses the stored absolute position as an assistant navigational method in integrated navigation, so that the position of the autonomous moving vehicle is estimated by fusing with the vehicle speed system even in an environment where GPS is not available for a long time.

도 1은 본 발명에 따른 자율이동차량의 위치추정시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a position estimation system for an autonomous mobile vehicle according to the present invention.

도 1에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 자율이동차량의 위치추정시스템은 다중 센서로 구성되어 자율이동차량의 주행정보를 추정하는 주행정보장치(100)(위치추정장치), 주변환경 지형지물의 특징 및 절대위치를 인식하는 지형지물 인식장치(110), 인식된 지형지물의 정보(특징 및 절대위치)를 저장하는 지형지물 저장장치(120)(지형지물 DB), 지형지물 인식장치(110)에서 출력된 주행정보를 근거로 영상 및 라이다 기반의 위치 오차를 추정하고 지형지물 정보를 근거로 지형지물기반의 위치 오차를 비교하여 통합 위치오차를 결정하는 통합 위치오차 결정부(130) 및 통합 위치오차 결정부(130)에서 출력된 통합 위치오차를 이용하여 INS오차를 보정하는 통합 항법부 (140)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the system for estimating an autonomous moving vehicle according to the present invention includes a traveling information apparatus 100 (position estimating apparatus) that is composed of multiple sensors and estimates traveling information of an autonomous moving vehicle, A feature storage device 120 (feature database) for storing information (feature and absolute position) of the recognized feature, a feature recognition device 110 for recognizing the feature and the absolute position, An integrated position error determination unit 130 for estimating a position error of the image and the lidar based on the outputted driving information and comparing the positional errors based on the feature information to determine an integrated position error, And an integrated navigation unit 140 for correcting the INS error using the integrated position error output from the error determination unit 130.

상기 주행정보장치(100)는 GPS, IMU(Inertial Measurement Unit), 콤파스 (Compass), 속도계(또는 차속계), 영상 및 라이다(RIDAR)와 같은 항법센서를 포함한다. The traveling information device 100 includes a navigation sensor such as a GPS, an Inertial Measurement Unit (IMU), a Compass, a speedometer (or a speedometer), an image sensor and a RIDAR sensor.

상기 통합위치오차 결정부(130)는 항법센서 기반의 자율이동차량의 현재위치를 기준으로 주행정보장치(100)의 저장장치(DB)(미도시)와 지형지물저장장치(DB) (120)를 검색하여 통합오차를 결정한다. The integrated position error determination unit 130 determines whether or not the integrated position error determination unit 130 determines that the integrated position error determination unit 130 determines the integrated position error based on the current position of the autonomous vehicle based on the navigation sensor, To determine an integration error.

상기 통합 항법부(140)는 주행정보장치(100)의 주행정보(차속계/IMU)를 이용한 통합 항법위치를 통합위치오차 결정부(130)에서 출력된 통합 위치오차를 이용하여 보정한다. The integrated navigation unit 140 corrects the integrated navigation position using the traveling information (the speed system / IMU) of the traveling information device 100 by using the integrated position error output from the integrated position error determination unit 130. [

또한, 다른 실시예로 통합위치오차 결정부(130)는 통합 항법부(140)에 통합되어 구성될 수 있다. In another embodiment, the integrated position error determination unit 130 may be integrated with the integrated navigation unit 140.

이와같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 자율이동차량의 위치추정시스템의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다. The operation of the autonomous mobile vehicle position estimation system according to the embodiment of the present invention will now be described in detail.

도 2는 자율이동차량의 센서를 이용하여 지형지물 인식장치에서 지형지물을 인식하는 개념도이고, 도 3은 시험 주행중에 지형지물의 특징 및 위치정보를 인식하여 저장하는 동작을 나타낸 순서도이다. FIG. 2 is a conceptual diagram for recognizing a feature item in a feature recognition apparatus using a sensor of an autonomous moving vehicle, and FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation for recognizing and storing feature information and position information during a test run.

도 2 및 도 3에 도시된 바와같이, 자율이동차량의 운용환경에는 신호등/정지선과 같은 지형지물이 존재할 수 있다. 따라서, 본 발명은 자율주행차량이 이동하는 도로환경에서 사전 주행(시험 주행)을 수행하여, 해당 도로 환경에 존재하는 지형지물의 특징정보와 절대위치를 측정하여 자율주행 컴포넌트(DB) 즉 지형지물 저장장치(120)에 미리 저장할 수 있다.
즉, 시험 주행중에 지형지물이 확인되면(S100), 지형지물 인식장치(110)의 인식센서를 이용하여 지형지물(들)의 특징 정보를 추출함과 함께(S110) 항법센서를 이용하여 지형지물의 절대위치를 추출한다(S120). 따라서, 자율이동차량은 지형지물 인식장치(120)에서 추출된 지형지물의 특징정보와 절대위치를 자율주행 컴포넌트(DB) 즉 지형지물 저장장치(120)에 저장한다(S130).
As shown in FIGS. 2 and 3, the operation environment of the autonomous moving vehicle may include a feature such as a traffic light / stop line. Therefore, according to the present invention, preliminary driving (test driving) is performed in a road environment in which an autonomous vehicle travels, and the feature information and the absolute position of features existing in the road environment are measured and stored as an autonomous running component (DB) May be stored in the device 120 in advance.
That is, if the feature is identified during the test run (S100), the feature information of the feature (s) is extracted using the recognition sensor of the feature recognition apparatus 110 (S110) The absolute position is extracted (S120). Accordingly, the autonomous mobile vehicle stores the feature information and the absolute position of the feature extracted by the feature recognizing device 120 in the autonomous running component DB, that is, the feature storage device 120 (S130).

도 4는 저장장치에 저장된 지형지물의 위치정보를 검색하는 순서도이다. 4 is a flowchart for searching for location information of the feature stored in the storage device.

자율이동차량은 실제 주행중에 센서로부터 입력되는 지형지물의 특징정보와 저장장치(120)에 저장된 지형지물들의 특징정보간의 정합속도를 높이기 위하여, 오차가 포함된 자율이동차량의 현재 위치를 기준으로 주변영역으로 DB검색영역을 제한하고, 제한된 검색영역에서 지형지물의 절대위치를 결정하여 통합 항법부(140)로 주기 또는 비주기로 전송한다. In order to increase the matching speed between the feature information of the feature information input from the sensor and the feature information of the feature information stored in the storage device 120 during the actual running of the autonomous mobile vehicle, And determines the absolute position of the feature in the limited search area and transmits the result to the integrated navigation part 140 periodically or non-periodically.

이를 위하여 먼저, 자율이동차량 이동중에 지형지물이 확인되면 지형지물 인식장치(110)는 인식센서를 통해 지형지물의 특징을 추출한다(S200). 이때 통합 위치오차 결정부(130)는 추출된 지형지물의 특징정보와 저장장치(120)에 저장된 지형지물들의 특징정보간의 정합속도를 높이기 위하여, 주행정보장치(100)에서 측정된 오차가 포함된 자율이동차량의 현재 위치를 기준으로 주변의 검색영역을 결정한다(S210). 이어서 결정된 검색영역에서 상기 추출된 지형지물의 특징에 해당하는 절대위치를 지형지물 저장장치(120)로부터 검색하여, 상기 검색된 지형지물의 절대위치와 항법센서를 통해 측정한 통합항법 위치간의 오차를 허용오차와 비교한다(S220~S240). 비교결과 상기 계산된 차이가 허용오차보다 크면 검출된 지형지물의 절대위치를 통합 위치오차로 결정하고, 작으면 상기 통합항법 위치를 통합 위치오차로 결정하여 통합 항법부(140)로 전송한다 (S250,S260).
따라서, 상기 통합 항법부(260)는 주행정보장치(100)의 주행정보(차속계/IMU)를 이용한 항법위치를 통합위치오차 결정부(130)에서 출력된 통합 위치오차를 이용하여 보정한다.
To do this, if the feature is detected during the movement of the autonomous moving vehicle, the feature recognition apparatus 110 extracts the feature of the feature through the recognition sensor (S200). In order to increase the matching speed between the feature information of the extracted feature and the feature information of the features stored in the storage device 120, the integrated position error determination unit 130 determines whether or not the self- A surrounding search area is determined based on the current position of the moving vehicle (S210). Then, an absolute position corresponding to the feature of the extracted feature in the determined search area is searched from the feature storage device 120, and an error between the absolute position of the searched feature and the integrated navigation position measured through the navigation sensor is calculated as a tolerance (S220 to S240). If the calculated difference is larger than the tolerance, the absolute position of the detected feature is determined as the integrated position error. If the calculated difference is smaller than the tolerance, the integrated navigation position is determined as the integrated position error and transmitted to the integrated navigation unit 140 (S250, S260).
Accordingly, the integrated navigation unit 260 corrects the navigation position using the traveling information (the speed system / IMU) of the traveling information device 100 using the integrated position error output from the integrated position error determination unit 130. [

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도 5는 지형지물의 위치정보를 이용한 통합항법 위치보정의 개념도이다. 5 is a conceptual diagram of an integrated navigation position correction using position information of a feature point.

도 5를 참조하면, GPS가 장시간 가용하지 않은 환경에서 주행정보장치(100)의 항법센서(IMU/속도계)를 이용한 위치 데이타의 통합항법 위치오차는 점선으로 표시된 바와같이 시간이 증가함에 따라 증가한다. 따라서, 본 발명은 지형지물의 위치 데이타를 이용하여 통합항법 위치오차를 감소시킴으로써 자율이동차량의 위치 정확도를 향상시킨다. GPS가 가용한 환경에서 통합항법 위치오차는 GPS오차 범위 안에 있지만 GPS가 가용하지 않은 환경에서의 통합항법 위치오차는 주행정보장치(100)에서 IMU또는 속도계 등을 사용하더라도 GPS오차를 크게 벗어나게 된다(물론, 오차 정도는 사용하는 IMU의 등급에 따라 달라진다). Referring to FIG. 5, the integrated navigation position error of the position data using the navigation sensor (IMU / speedometer) of the traveling information device 100 in an environment where GPS is not available for a long time increases as the time increases . Thus, the present invention improves the position accuracy of the autonomous moving vehicle by reducing the integrated navigation position error using the feature data. In an environment where GPS is available, the integrated navigation position error in an environment where the integrated navigation position error is within the GPS error range but GPS is not available deviates greatly from the GPS error even if IMU or speedometer etc. is used in the driving information device 100 Of course, the degree of error depends on the level of IMU used).

따라서, GPS가 가용하지 않은 환경에서 통합항법은 지형지물기반 위치 데이터를 이용하여 다음 수학식(1)과 같이 위치오차를 보정한다. Therefore, in an environment where GPS is not available, the integrated navigation method corrects the position error using the feature-based position data as shown in the following equation (1).

[수학식 1][Equation 1]

IF P통합-P지형 >ε, IF P integration- P topography > ε,

P통합= P지형 P integration = P topography

Else Else

P통합= P통합 P Integration = P Integration

여기서 P통합은 차속계/IMU 등을 활용한 통합항법 위치이며, P지형은 지형지물기반 위치이고, ε은 허용오차이다.Where P is integrated difference sokgye / IMU integrated navigation such as a location utilizing, P is the terrain features based on location, ε is the tolerance.

즉, 통합항법 위치와 지형지물기반 오차의 차가 허용오차보다 크면 지형지물기반 위치를 사용하고, 허용오차보다 작으면 통합항법 위치를 그대로 사용한다. That is, if the difference between the integrated navigation position and the feature-based error is greater than the tolerance, then the feature-based position is used. If the difference is less than the tolerance, the integrated navigation position is used.

도 6은 다중정보를 활용한 통합위치추정장치 개념도이고, 도 7은 위치오차 보정을 수행하는 개념을 나타낸다. FIG. 6 is a conceptual diagram of an integrated position estimating apparatus using multiple information, and FIG. 7 shows a concept of performing position error correction.

도 6에 도시된 바와같이 항법정렬 후에 자율이동차량의 초기 위치를 정렬한다. 자율이동차량의 초기 위치는 GPS 정상여부를 확인하여 GPS 혹은 지형지물기반 위치를 이용하여 자율이동차량의 초기 위치를 설정한다. 초기위치가 설정되면 GPS, 지형지물 저장장치, 영상, 라이다를 이용하여 INS 오차를 보정하는 항법을 개시한다. Aligns the initial position of the autonomous moving vehicle after the navigation alignment as shown in Fig. The initial position of the autonomous moving vehicle is determined by checking whether the GPS is normal, and the initial position of the autonomous moving vehicle is set by using the GPS or the feature based location. When the initial position is set, the navigation device corrects the INS error using the GPS, the feature storage device, the image, and the lidar.

INS 오차를 보정하는 항법 수행시에는 도 7과 같이 GPS가 정상인 환경에서는 GPS 등의 항법센서에 종속적으로 통합항법을 수행하고 GPS가 비정상인 경우에는 영상항법(카메라 입력영상간의 매칭을 통한 위치추정), 지형항법(라이다 입력데이터와 항공지도간의 정합을 통한 위치추정)에 부가하여, 전술한 바와같이 지형지물기반 항법을 이용하여 INS 오차를 보정한다. 이때, 통합 위치오차 결정부(130)는 기 저장된 비율에 따라 각 항법을 적용할 수 있다. As shown in FIG. 7, when performing the navigation for correcting the INS error, the integrated navigation is performed depending on the navigation sensor such as the GPS in the normal GPS environment and the image navigation (matching by the matching between the camera input images) , The INS error is corrected using the feature-based navigation as described above in addition to the terrain navigation (location estimation through matching between the Lada input data and the aerial map). At this time, the integrated position error determination unit 130 can apply each navigation according to the stored ratio.

상술한 바와같이 본 발명은 지형지물 위치정보를 이용한 자율이동차량 위치추정시스템을 제공함으로써 자율이동차량의 자율주행에서 GPS에 대한 의존성이 크게 감소하여 자율주행의 신뢰성을 향상시킬 수 있을뿐만 아니라 주행정보장치를 포함하는 다중정보를 활용함으로써 전천후 환경에서도 자율이동차량의 위치추정을 보다 정확하게 추정할 수 있다.As described above, the present invention provides an autonomous moving vehicle position estimation system using feature location information, thereby greatly reducing the dependence on the GPS in the autonomous traveling of the autonomous moving vehicle, thereby improving the reliability of autonomous traveling, It is possible to more accurately estimate the autonomous moving vehicle's position estimation even in an all-weather environment by utilizing multiple information including the device.

상기 설명된 실시예들의 구성과 방법은 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. It will be appreciated that the configurations and methods of the embodiments described above are not to be limited and that the embodiments may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

100 : 주행정보장치 110 : 지형지물 인식장치
120 : 지형지물 저장장치 130 : 통합 위치오차 결정부
140 : 통합 항법부
100: travel information device 110: feature recognition device
120: Feature storage device 130: Integrated position error determination unit
140: Integrated Navigation Department

Claims (8)

항법 센서를 통해 자율이동차량의 통합 항법 위치를 측정하는 주행정보장치;
시험 주행시 도로 환경에서 인식된 지형지물의 특징 및 절대위치를 저장하는 지형지물 저장장치;
실제 주행시 도로 환경에서 지형지물의 특징을 인식하는 지형지물 인식장치;
GPS사용이 불가능한 환경에서 주행정보장치내의 카메라 입력 영상간의 매칭을 통한 제1위치 오차, 라이다 입력데이터와 항공지도간의 정합을 통한 제2위치 오차 및 상기 측정된 통합 항법위치와 상기 인식된 지형지물에 대응되는 기 저장된 절대 위치간의 제3위치 오차를 이용하여 통합 위치오차를 결정하는 통합 위치오차 결정부; 및
상기 결정된 통합 위치오차를 이용하여 자율 이동 차량의 통합 항법 위치를 보정하는 통합 항법부;를 포함하며,
상기 통합 위치오차 결정부는 기 저장된 비율에 따라 제1 내지 제3위치오차를 적용하여 통합 위치오차를 결정하는 것을 특징으로 하는 자율이동차량의 위치추정 시스템.
A traveling information device for measuring an integrated navigation position of the autonomous moving vehicle through a navigation sensor;
A feature storage device for storing features and absolute positions of features recognized in the road environment during test driving;
A feature recognition device that recognizes features of a feature in a road environment during actual driving;
A first position error through matching between camera input images in the travel information device in a GPS inaccessible environment, a second position error through matching between the LADA input data and the air map, and a second position error through the measured integrated navigation position and the recognized feature An integrated position error determination unit for determining an integrated position error using a third position error between pre-stored absolute positions corresponding to the integrated position error; And
And an integrated navigation unit for correcting the integrated navigation position of the autonomous moving vehicle using the determined integrated position error,
Wherein the integrated position error determination unit determines the integrated position error by applying the first to third position errors according to the stored ratio.
제1항에 있어서, 상기 항법센서는
IMU, 콤파스, 속도계, 카메라 및 라이다를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율이동차량의 위치추정 시스템.
The navigation system as claimed in claim 1, wherein the navigation sensor
An IMU, a compass, a speedometer, a camera, and a lidar.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 통합 위치오차 결정부는
검출된 지형지물의 절대위치와 항법센서를 통해 측정한 통합항법 위치간의 차이를 계산하여, 상기 계산된 위치오차가 허용오차보다 크면 검출된 지형지물의 절대위치를 통합 위치오차로 결정하고, 작으면 상기 통합항법 위치를 통합 위치오차로 결정하는 것을 특징으로 하는 자율이동차량의 위치추정 시스템.
2. The apparatus of claim 1, wherein the integrated position error determination unit
Calculating a difference between the absolute position of the detected feature and the integrated navigation position measured through the navigation sensor and determining the absolute position of the detected feature as the integrated position error if the calculated position error is larger than the allowable error, And the navigation position is determined as an integrated position error.
복수의 항법센서를 이용하여 항법을 수행하면서 GPS관성항법장치(INS)의 항법오차를 보정하는 자율이동차량의 위치추정 방법에 있어서,
시험 주행에서 측정된 지형지물의 특징정보 및 절대위치를 저장하는 단계;
실제 주행시 GPS사용이 불가능하면 카메라 입력 영상간의 매칭을 통하여 제1위치 오차를 추정하고, 라이다 입력데이터와 항공지도간의 정합을 통해 제2위치 오차를 추정하는 단계;
항법 센서에서 측정한 자율이동차량의의 통합 항법 위치와 주변의 지형지물에 대응되어 저장된 절대 위치간의 제3위치 오차를 계산하는 단계;
상기 제1 내지 제3위치 오차를 기 저장된 비율에 따라 적용하여 통합 위치오차를 결정하는 단계;
상기 결정된 통합 위치오차를 이용하여 자율이동차량의 통합 항법 위치를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율이동차량의 위치추정 방법.
A method for estimating a position of an autonomous mobile vehicle that corrects a navigation error of a GPS Inertial Navigation System (INS) while performing a navigation using a plurality of navigation sensors,
Storing feature information and an absolute position of the feature measured in the test run;
Estimating a first position error through matching between camera input images if the GPS can not be used in actual driving, and estimating a second position error through matching between the Lada input data and the aerial map;
Calculating a third position error between the integrated navigation position of the autonomous moving vehicle measured by the navigation sensor and the stored absolute position corresponding to the surrounding feature;
Determining an integrated position error by applying the first to third position errors according to a pre-stored ratio;
And correcting an integrated navigation position of the autonomous moving vehicle by using the determined integrated position error.
제5항에 있어서, 상기 복수의 항법 센서는
IMU, 카메라, 속도계, 카메라 및 라이다를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율이동차량의 위치추정 방법.
6. The method of claim 5, wherein the plurality of navigation sensors
An IMU, a camera, a speedometer, a camera, and a lidar.
제5항에 있어서, 상기 결정된 통합 위치오차는
주기 또는 비주기적으로 통합 항법부로 전송되는 것을 특징으로 하는 자율이동차량의 위치추정 방법.
6. The method of claim 5, wherein the determined integrated position error is
Wherein the information is transmitted periodically or non-periodically to an integrated navigation unit.
제5항에 있어서, 상기 통합위치오차를 결정하는 단계는
검출된 지형지물의 절대위치와 항법센서를 이용하여 측정한 통합 항법위치간의 차이를 계산하는 단계;
상기 계산된 위치차이가 허용오차와 비교하는 단계; 및
상기 계산된 위치오차가 허용오차보다 크면 검출된 지형지물의 절대위치를 통합위치오차로 결정하고, 작으면 상기 통합항법 위치를 통합 위치오차로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율이동차량의 위치추정 방법.
6. The method of claim 5, wherein determining the integrated position error comprises:
Calculating a difference between the absolute position of the detected feature and the integrated navigation position measured using the navigation sensor;
Comparing the calculated position difference with a tolerance; And
Determining an absolute position of the detected feature as an integrated position error if the calculated position error is greater than a tolerance and determining the integrated navigation position as an integrated position error if the calculated position error is smaller than the tolerance; Position estimation method.
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