KR20090005522A - 컨테이너 이송 차량의 위치 측정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부의 복수개의 GPS 위성 및 베이스 스테이션으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 연산하여 출력하는 컨테이너 이송 차량의 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 복수개의 GPS 위성 및 베이스 스테이션으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 계산하여 GPS 위치 정보를 생성하고, 상기 컨테이너 이송차량의 이동 정보를 계산하고, 내부에 저장된 이전 위치 정보를 이용하여 현재 위치를 계산하여 INS 위치 정보를 생성한다. 그리고, GPS 위치정보가 정상인지 판단하고, 상기 GPS 위치 정보가 정상인 경우에는 상기 GPS 처리부와 INS 처리부로부터 수신한 위치 정보중에서 GPS 위치정보를 지도정보와 결합하고, GPS 위치 정보가 정상이 아닌 경우에는 INS 위치정보를 지도정보와 결합하여 위치정보를 생성하고, 외부의 컨테이너 이송차량 제어장치로 생성된 위치정보를 전송한다.

GPS, INS, 컨테이너, 위치

Description

컨테이너 이송 차량의 위치 측정 장치 및 방법{Position estimation device of the container transfortation vehicle and Method thereof}

본 발명은 컨테이너 이송차량에 관한 것으로 특히, 컨테이너 터미널이나 대규모 물류센터에서 사용되는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.

컨테이너 터미널의 생산성 및 경제성을 향상시키기 위해서는 컨테이너 터미널 장비의 자동화가 필수불가결하다. 현재 크레인의 자동화를 위한 위치/주행 정보 추출 및 자동운전을 위한 시스템은 있으나 컨테이너 이송차량을 위한 시스템은 전무한 것이 현실이다.

컨테이너 이송차량은 크레인과는 달리 정해진 레일 위를 이동하는 것이 아니라 타이어를 가지고 터미널 내에서 자유롭게 이동하기 때문에 종래에 크레인 위치인식에 사용되는 트랜스폰더(Transponder), 인덕션루프(Induction Loop), 카메라를 이용한 차선 인식 등의 방법으로는 수행이 불가능하다. 또한, GPS 시스템을 이용한 시스템의 경우 위성데이터 수신을 방해하는 많은 요인들 예를 들면, 크레인, 지형환경등으로 인하여 안정적인 데이터 수신이 불가능하여 자동제어가 가능할 만큼 의 정밀도를 가진 위치정보를 실시간으로 제공해주지 못하는 실정이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 컨테이너 이송차량의 주행/위치 정보를 강건(Robust)하고 정확하게 감지하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치는,

외부의 복수개의 GPS 위성 및 베이스 스테이션으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 연산하여 출력하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치로서,

상기 복수개의 GPS 위성 및 베이스 스테이션으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 계산하여 GPS 위치정보를 출력하는 GPS 처리부;

상기 컨테이너 이송차량의 이동 정보를 계산하고, 내부에 저장된 이전 위치 정보를 이용하여 현재 위치를 계산하여 INS 위치 정보를 출력하는 INS 처리부;

상기 GPS 처리부로부터 입력되는 상기 GPS 위치정보가 정상인지 판단하고, 그에 대응하여 컨테이너 위치 정보를 출력하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 GPS 위치정보가 정상인 경우 상기 GPS 위치 정보를 가공하여 출력하고, 상기 GPS 위치 정보가 정상이 아닌 경우 상기 INS 위치 정보를 가공하여 출력하는 것을 특징으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 컨테이너 이송차량의 위치 측정 방법은,

외부의 복수개의 GPS 위성 및 베이스 스테이션으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 연산하여 출력하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 방법으로서,

상기 복수개의 GPS 위성 및 베이스 스테이션으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 계산하여 GPS 위치 정보를 생성하는 단계;

상기 컨테이너 이송차량의 이동 정보를 계산하고, 내부에 저장된 이전 위치 정보를 이용하여 현재 위치를 계산하여 INS 위치 정보를 생성하는 단계;

상기 GPS 위치정보가 정상인지 판단하는 단계;

상기 판단 결과에 대응하여 컨테이너 위치 정보를 출력하는 단계를 포함한다.

상기 판단 결과에 대응하여 컨테이너 위치 정보를 출력하는 단계는, 상기 GPS 위치정보가 정상인 경우 상기 GPS 위치 정보를 가공하여 출력하고, 상기 GPS 위치 정보가 정상이 아닌 경우 상기 INS 위치 정보를 가공하여 출력하는 것을 특징으로 한다.

이 발명의 실시예에서, 정밀 RTK GPS & INS 혼합 시스템은 컨테이너 이송차량 주행/위치를 강건(Robust)하고 정밀하게 실시간으로 측정해 준다. GPS 시스템은 위성 신호를 이용하여 안테나가 부착된 지점의 절대 위치를 측정하는 시스템으로 전 세계 모든 곳에서 날씨와 시간에 상관없이 사용할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 위성 신호를 이용하여 거리를 연산하므로 위성신호가 미치지 않는 지역에서는 그 정밀도가 떨어지거나 위치정보를 구할 수 없다. 이런 문제 때문에 위성신호에 대한 장애물이 많은 컨테이너 터미널같은 환경에서는 안정적으로 위치정보를 구할 수 없다는 단점이 있었다. 이를 보완하기 위하여 주위 환경으로부터의 영향을 받지 않는 INS 시스템을 기존 RTK GPS 시스템에 통합함으로써 위성신호가 불안정하게 수신되는 환경에서도 안정적으로 주행/위치를 측정하여 준다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치의 개략적인 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치가 컨테이너 이송차량과 결합된 형태를 보인 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치의 구성도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치(1000)는,

외부의 복수개의 GPS 위성(301, 302, 303,...) 및 베이스 스테이션(200)으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 연산하여 출력하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치로서, GPS 처리부(130). INS 처리부(120), 제어부(110)를 포함한다.

GPS 처리부(130)는 상기 복수개의 GPS 위성 및 베이스 스테이션으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 계산하여 GPS 위치정보를 출력하고, INS 처리부(120)는 상기 컨테이너 이송차량의 이동 정보를 계산하고, 내부에 저장된 이전 위치 정보를 이용하여 현재 위치를 계산하여 INS 위치 정보를 출력한다. 제어부(110)는 상기 GPS 처리부로부터 입력되는 상기 GPS 위치정보가 정상인지 판단하고, 그에 대응하여 컨테이너 위치 정보를 출력한다.

GPS 처리부(130)는 GPS 수신기(101, 104), 무선데이터 송수신부(105), GPS 프로세서(107)를 포함한다. 무선데이터 송수신부(105)는 베이스 스테이션(200)에서 출력된 데이터를 수신하여 컨테이너 이송차량 의 GPS 프로세서(107)로 전송한다. GPS 수신기(101, 104)는 컨테이너 이송차량의 앞, 뒤에 각각 위치하여 GPS 안테나(102, 103)를 통해 수신되는 위성신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. GPS 프로세서(107)는 GPS 수신기(101, 104)로부터 받은 디지털 데이터와 무선데이터 송수신부(105)로부터 수신한 위치정보를 이용하여 GPS 연산을 수행하여 제어 부(110)로 전송한다.

INS 처리부(120)는 INS 센서부(108), INS 프로세서(109)를 포함한다. INS 센서부(108)는 컨테이너 이송차량의 3방향 각가속도, 가속도, 방향각을 측정하여 이를 디지털 신호로 출력한다. INS 프로세서(109)는 INS 센서부(108)로부터 받은 디지털 데이터와 내부 메모리(191)에 저장되어있는 컨테이너 이송차량의 기존 주행/위치 정보를 이용하여 현재 컨테이너 이송차량의 주행/위치 정보를 연산하여 제어부(110)로 전송한다.

제어부(110)는 지도 저장부(116), GPS 데이터 상태 체크부(115), 주행/위치정보 처리부(117)를 포함한다. 지도 저장부(116)는 컨테이너 터미널의 소정지역의 지도를 저장한다. GPS 데이터 상태 체크부(115)는 GPS 처리부(130)에서 수신되는 GPS 위치 정보가 정상인지 체크하며, 구체적으로는 수신된 GPS 위성의 개수가 6개 이상인지 등을 판단하여 체크할 수 있다. 이러한 위성 개수는 다양하게 변형될 수 있다. 주행/위치정보 처리부(117)는 GPS 처리부(130)와 INS 처리부(120)로부터 받은 주행/위치 정보를 연산하고, 지도정보에 결합하여 출력하는데, GPS 위치 정보가 정상인 경우에는 GPS 위치정보를 지도정보와 결합하고, GPS 위치 정보가 정상이 아닌 경우에는 INS 위치정보를 지도정보와 결합한다. 그리고, GPS 위치 정보를 INS 처리부에 송신하여 새로운 위치 정보를 주행/위치 정보 저장부(191)에 저장하도록 한다.

도 2를 참조하면, 컨테이너 이송차량에서, GPS 안테나가 앞, 뒤에 설치되고, INS 센서부가 상단에 설치된다. 이러한 설치위치는 필요에 따라 변경할 수 있으 며, GPS 안테나(102, 103)는 차량의 상단 앞, 뒤에 위치하여 보다 정확하게 위성정보를 수신할 수 있다. 그리고, INS 센서부(108)는 차량의 앞부분 상단에 위치하여 정확하게 차량의 가속도, 각속도, 각가속도 등을 측정할 수 있다. 이와 같은 작업은 실시간으로 수행될 수 있다.

그러면, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너 이송 차량의 위치 측정 장치의 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너 이송 차량의 위치 측정 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 먼저, 베이스 스테이션(200)의 GPS 수신기(203)가 안테나(231)를 통해 GPS 위성 신호를 수신하고 이를 디지털 데이터로 변환하여 출력한다. 그러면, 베이스 스테이션 프로세서(220)는 이 데이터를 GPS 프로세서(107)에서 사용 가능하도록 전처리(Preprocessing) 과정을 거친다. 전처리된 데이터는 패킷 단위로 압축하고 이를 무선 데이터 송수신부(210)의 안테나를 통하여 GPS 처리부(130)로 전송한다.

또한, 컨테이너 이송차량의 GPS 수신기(101, 104)에 연결된 안테나(102, 103)에서 GPS 위성 신호를 수신하고, GPS 수신기(101, 104)는 수신된 위성 신호를 디지털 데이터로 변환하여 출력한다.

GPS 프로세서부(107)는 컨테이너 이송차량 GPS 수신기(101, 104)로부터 받은 위성데이터와 무선 데이터 송수신부(105)로부터 전송 받은 베이스 스테이션 패킷 데이터를 이용하여 컨테이너 이송차량의 GPS 수신기(101, 104)의 안테나(102, 103) 의 절대위치를 연산하고, 연산 결과를 제어부(110)로 전송한다(S410). 여기서, 압축 데이터 해제부(172)는 무선 데이터 송수신부(105)에서 수신되는 신호의 압축을 해제하여 GPS 연산부(171)로 출력하여 연산을 하도록 하며, GPS 연산부는 필요에 따라 정밀 RTK GPS 연산을 수행한다.

한편, INS 센서부(108)에서 컨테이너 이송차량의 3방향 각가속도, 가속도, 방향각을 측정하고 이를 디지털 데이터로 변환하여 INS 프로세서(109)로 전송한다. 이를 전송받은 INS 연산부(192)는 전송받은 데이터와 주행/위치 정보 저장부(191)에 저장되어 있는 기존 컨테이너 이송차량 주행/위치정보로부터 컨테이너 이송차량의 주행/위치 정보를 연산하여 제어부(110)로 전달한다(S420).

제어부(110)의 GPS 체크부(115)는 GPS 처리부(130)에서 전송받은 GPS 데이터가 정상인지 판단한다(S430). 즉, 전송받은 데이터에 오류 또는 주변 구조물로 인한 GPS 수신 불능 등과 같은 외란 요소 등으로 인해 데이터가 정상이 아닌지 체크한다.

전송받은 GPS 데이터가 정상이면, 주행/위치 정보 처리부(117)는 GPS 위치정보를 지도 저장부(116)의 지도정보와 결합하고(S440), GPS 위치 정보가 정상이 아닌 경우에는 INS 위치정보를 지도정보와 결합한다(S450). 그리고, 주행/위치 정보 처리부(117)는 GPS 위치 정보를 INS 처리부에 송신하여 새로운 위치 정보를 주행 위치 정보 저장부(191)에 저장하도록 한다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 주행/위치 정보 처리부(117)는 컨테이너 이송차량의 앞, 뒤 위치 데이터인 위치 정보를 이용하여 컨테이너 이송차량의 주행/위치 데이터를 연산하여 지도 정보에 결합하고, 컨테이너 이송차량 제어장치(400)에 전송한다(S460).

그러면, 컨테이너 이송차량 제어장치(400)는 수신한 컨테이너 이송차량의 위치정보를 이용하여 자동 운전을 할 수 있게 된다.

이렇게 함으로써 컨테이너 이송차량 주행/위치를 강건(Robust)하고 정밀하게 실시간으로 측정할 수가 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시 예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치의 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치가 컨테이너 이송차량과 결합된 형태를 보인 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치의 동작 흐름도이다.

Claims (10)

1. 외부의 복수개의 GPS 위성 및 베이스 스테이션으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 연산하여 출력하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치로서,

   상기 복수개의 GPS 위성 및 베이스 스테이션으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 계산하여 GPS 위치정보를 출력하는 GPS 처리부;

   상기 컨테이너 이송차량의 이동 정보를 계산하고, 내부에 저장된 이전 위치 정보를 이용하여 현재 위치를 계산하여 INS 위치 정보를 출력하는 INS 처리부;

   상기 GPS 처리부로부터 입력되는 상기 GPS 위치정보가 정상인지 판단하고, 그에 대응하여 컨테이너 위치 정보를 출력하는 제어부를 포함하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 GPS 위치정보가 정상인 경우 상기 GPS 위치 정보를 가공하여 출력하고, 상기 GPS 위치 정보가 정상이 아닌 경우 상기 INS 위치 정보를 가공하여 출력하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제어부는,

   컨테이너 터미널의 소정 지역의 지도 정보를 저장하는 지도 저장부;

   상기 GPS 처리부에서 수신되는 GPS 위치 정보가 정상인지 체크하는 GPS 데이터 상태 체크부;

   상기 GPS 상태 체크부로부터 GPS의 상태정보를 입력받고, 상기 GPS 위치 정보가 정상인 경우에는 상기 GPS 처리부와 INS 처리부로부터 수신한 위치 정보중에서 GPS 위치정보를 지도정보와 결합하고, GPS 위치 정보가 정상이 아닌 경우에는 INS 위치정보를 지도정보와 결합하여 위치정보를 생성하고, 외부의 컨테이너 이송차량 제어장치로 전송하는 주행/위치 정보 처리부를 포함하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 주행/위치 정보 처리부는 상기 GPS 상태에 대응하여 상기 GPS 위치 정보 또는 INS 위치 정보를 상기 INS 처리부에 송신하여 상기 INS 위치 정보를 갱신하도록 하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 GPS 데이터 상태 체크부는 상기 GPS 처리부로부터 수신된 GPS 위성의 개수가 소정 개수 이상이면 상기 GPS 상태가 정상인것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 INS 처리부는,

   이전의 컨테이너 이송차량의 위치정보를 저장하는 주행/위치 정보 저장부;

   컨테이너 이송차량의 3방향 각가속도, 가속도 및 방향각을 측정하여 이를 디지털 신호로 출력하는 INS 센서부;

   상기 INS 센서부로부터 받은 디지털 데이터와 상기 주행/위치 정보 저장부에 저장되어있는 컨테이너 이송차량의 기존 주행/위치 정보를 이용하여 현재 컨테이너 이송차량의 주행/위치 정보를 연산하여 상기 제어부로 전송하는 INS 프로세서를 포함하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 장치.
7. 외부의 복수개의 GPS 위성 및 베이스 스테이션으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 연산하여 출력하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 방법으로서,

   상기 복수개의 GPS 위성 및 베이스 스테이션으로부터 신호를 입력받아 컨테이너 이송차량의 위치를 계산하여 GPS 위치 정보를 생성하는 단계;

   상기 컨테이너 이송차량의 이동 정보를 계산하고, 내부에 저장된 이전 위치 정보를 이용하여 현재 위치를 계산하여 INS 위치 정보를 생성하는 단계;

   상기 GPS 위치정보가 정상인지 판단하는 단계;

   상기 판단 결과에 대응하여 컨테이너 위치 정보를 출력하는 단계를 포함하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 판단 결과에 대응하여 컨테이너 위치 정보를 출력하는 단계는, 상기 GPS 위치정보가 정상인 경우 상기 GPS 위치 정보를 가공하여 출력하고, 상기 GPS 위치 정보가 정상이 아닌 경우 상기 INS 위치 정보를 가공하여 출력하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 GPS 상태에 대응하여 상기 GPS 위치 정보 또는 INS 위치 정보를 상기 INS 처리부에 송신하여 상기 INS 위치 정보를 갱신하도록 하는 단계를 더 포함하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 판단 결과에 대응하여 컨테이너 위치 정보를 출력하는 단계에서, 수신된 GPS 위성의 개수가 소정 개수 이상이면 상기 GPS 상태가 정상인것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 컨테이너 이송차량의 위치 측정 방법.

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