스마트폰에서 Visual Inertial Odometry를 이용한 차량 위치 추정 시스템에 대한 연구

Abstract

본 논문에서는 스마트폰에 탑재된 다수의 센서 중 Camera, Inertial Navigation System (INS), Global Positioning System (GPS)를 활용하여 음영지역 여부와 상관없이 차량 주행 환경에서 이동체의 현재 위치를 실시간으로 추정하는 시스템을 제안한다. 기 시스템은 Simultaneous Localization And Mapping (SLAM)의 Subset으로 분류되는 Visual-Inertial-Odometry (VIO)를 사용하여 Camera와 INS의 본질적인 한계점을 상호 보완하고 보다 정밀한 위치 추정을 수행한다. 또한 GPS로 부터 추출한 정보를 활용하여 시스템이 동작하는 환경에 대한 음영지역 여부를 함께 판단한다. 음영지역일 경우 GPS와 VIO를 통한 최종 위/경도를, 비 음영지역일 경우 GPS, VIO 및 DR을 Extended Kalman Filter (EKF) 입력으로 활용하여 최종 위/경도를 추출한다. 본 논문에서는 제안하는 시스템의 성능 평가를 위해 GPS 수신이 어려운 환경, GPS 수신이 불가한 환경을 중심으로 실험을 진행한다. 시스템의 정량적 평가를 위해 RTK 장비를 Ground Truth로 활용하여 선정된 각 실험 환경에 대해 RTK 장비와 제안하는 시스템의 최종 위, 경도 측위 결과를 비교한다. GPS 수신이 불가능한 환경의 경우, 선정된 실험 환경과 최대한 가까운 지점의 위/경도를 수기로 작성하여 기 시스템의 추정 결과와 비교한다. 위/경도 데이터를 위성지도위에 투영하여 시각화 할 수 있는 Global Mapper와 두 지점사이 거리를 계산할 수 있는 모듈을 만들어 RTK-GPS와 제안하는 시스템의 결과를 시각적으로 비교하고 실험 환경별 평균 오차를 도출한다.