DGPS를 이용한 시각장애인 유도로봇의 Localization 시스템

초록

본 연구에서는 '시각장애인 유도로봇'의 일환으로서 로봇이 외부 환경에서 사용자의 현재 위치를 검출하는 DGPS(Differential GPS) 시스템을 구현하였다. 시각장애인을 위한 보행 보조 기기들은 여러 가지 환경인식용 센서를 사용하여 시각장애인이 장애물을 회피할 수 있는 능력을 보유할 수 있게 되었고, 또 국부지역에서는 인도기능까지 구현할 수 있었지만 전역적인 위치정보를 얻기 힘들었기 때문에 global navigation을 효과적으로 실현할 수 없었다. 근래에 들어 군사용으로만 사용되던 GPS가 민간으로 개방되면서 global navigation을 효과적으로 실현할 수 있는 가능성을 보여주었다. GPS는 지구상 어는 곳에서나 24시간 이용할 수 있는 것은 물론, 기상조건, 외부의 간섭 및 방해에 보다 강하고 특히 전 세계적으로 공통좌표계(WGS-84 : World Geodetic System)를 사용하여 세계적인 절대좌표를 제공하기 때문에 guide-robot에 이용하여 global navigation을 실현하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 GPS시스템은 측위에 있어서 위성궤도오차(0.57m), 위성시계오차(1.43m), 전리층 지연(7.00m), 대류층 지연(0.25m), 수신기 잡음(0.80m) 등 여러 가지 오차요인을 포함하고 있기 때문에 정확성과 안전성을 요하는 시각장애인 유도로봇에 직접 적용하기에는 부적합하다. 따라서 본 연구에서는 FM DARC시스템을 통하여 방송되는 기준국의 GPS 정보를 이용하여 DGPS를 구성하여 시각장애인 유도로봇의 위치정보를 보다 정확하게 측위할 수 있는 Localization 시스템을 구현하였다. 시각장애인 유도로봇의 localization을 위하여 FM DARC시스템을 이용한 DGPS수신기를 제작하고 유용성에 대해 검증 해본 결과는 GPS위성신호를 잘 수신할 수 있는 구역에서 DGPS수신기의 위치측정의 정확성을 볼 수 있었으며 유도로봇에서 유용하게 사용될 수 있음을 검증하였다. 실제 도로주행에서 여러 가지 문제점들이 있는데 가장 큰 문제점은 건물 등 장애물에 의해 GPS위성의 신호를 수신하지 못하거나 혹은 멀티패스(반사파)신호를 수신하여 생성되는 오차들이다. 이러한 오차들은 INS와 통합하여만 극복할 수 있는 것이다. 따라서 Guide-robot이 DGPS와 INS 및 초음파 센서와 같은 환경인식센서를 통합하면 시각장애인의 안전한 유도를 실현할 수 있을 것이라고 사료된다.