농업 분야는 농업인구의 감소, 고령화 등 농업 생산구조의 변화와 식량 자급률 감소 문제를 해결하기 위하여 첨단 센서 기술과 정보통신기술을 농기계에 적용한 자율주행 농기계 개 발이 활발하게 이루어지고 있다. 현재 국내외 주요 농기계 제조업체에의 개발 중인 자율주행 농기계는 센서의 가격 등을 고려하여 정밀 측위 기술 기반의 자율주행 운용 기술을 적용 하고 있다. 정밀 측위 기술 기반의 자율주행 운용 기술은 위치를 포함하고 있는 자율주행 경로인 웨이포인트와 농기계에 탑재된 측위 센서로부터 계산된 위치 및 방위각을 이용한다. 일반적으로 농업 환경은 GNSS 수신이 원활하여 GNSS-RTK 기술을 적용하면 안정적으로 위치를 획득할 수 있다. 그러나 방위각의 경우에는 농기계의 진동, 엔진 및 전자장치에 의한 잡음으로 인하여 측위 센서에 따라 부정확하게 계산될 수 있는 문제점이 존재한다. 따라서 본 연구에서는 자율주행 농기계 운용 측위 기술을 개발하기 위하여 2대의 GNSS-RTK 모듈 과 3축 가속도계, 3축 자이로스코프, 3축 자력계가 포함된 모션센서를 이용하여 센서 조합에 따른 방위각 추정 성능을 비교하였다.

Performance Comparison of Heading Estimation Depends on Sensor Combination for the Development of Autonomous Driving Agriculture Machinery

Joong-hee Han*, Chi-ho Park, Chan Young Kim, Jong Hyeok Lee

In the agriculture field, to solve problems such as a decrease in the agricultural population and aging, the development of autonomous driving agriculture machinery by applying cutting- edge sensor technology and information and communication technology is being carried out. Autonomous driving agriculture machinery currently being developed by major domestic and foreign agricultural machinery manufacturers is applying autonomous driving operation technology based on precision positioning technology in consideration of the price of sensors. The autonomous driving operation technology based on precision positioning technology uses waypoints, which are autonomous driving routes, and the position and the heading provided from the positioning sensor mounted on the agricultural machine. Since the GNSS signals reception environment is good in typical agricultural environments, the GNSS-RTK can be provided with stable and continuous positions. However, in the case of the heading, there is a problem in that the heading may be calculated inaccurately from the positioning sensor such as magnetometers due to the vibration of the agricultural machinery, the noise caused by the engine, and the electronic device. Therefore, this study carried out a performance comparison of heading estimation depending on the sensor combination using two GNSS-RTK modules, and a motion sensor that are including gyroscopes, accelerometers, and magnetometers, to calculate an accurate and stable heading.

Keywords: heading estimation, sensor fusion, autonomous driving, agriculture machinery

Speaker 한중희* 대구경북과학기술원