KR100265422B1 - 씨디엠에이방식 이동통신망을 이용한 디지피에스 측위방법 및그 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위성을 이용한 위치측정 장치인 GPS에 관한 것으로 CDMA방식의 이동통신망과 GPS를 이용하여 이동체 또는 특정 포인트의 위치를 상대측위 함으로써 항법체계 등에서 요구되는 위치 측정값을 정밀하게 가져갈 수 있는 CDMA방식의 이동통신망을 이용한 DGPS 측위방법 및 그 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 CDMA방식 이동통신망(셀룰라, PCS 또는 IMT-2000등)을 이용하여 DGPS 기준국 위치보정신호를 생성하고, CDMA방식 이동통신망의 기지국에서 CDMA방식 이동통신 무선채널을 통하여 당해 기지국 관장지역내 가입자 단말기로 전송하여 DGPS방식에 의한 정밀측위를 수행토록 하거나, 또는 가입자측 GPS수신기가 GPS위성으로부터 수신한 위치정보를 CDMA방식의 이동통신망에 의한 무선채널을 통해 당해지역을 관장하는 CDMA방식 이동통신 기지국으로 전송하여 위치보정신호 발생 및 처리장치를 포함하고 있는 CDMA방식 이동통신망을 이용한 DGPS 기준국에서 역 DGPS(Inverted DGPS)방식에 의하여 정밀측위를 수행토록 하고, 정밀 측정된 가입자 위치정보를 필요로하는 이동전화 가입자에게 CDMA방식의 이동통신망에 의한 무선채널을 통해 전송함으로써 가입자의 정밀한 위치정보를 제공하게 된다.

Description

씨디엠에이방식 이동통신망을 이용한 디지피에스 측위방법 및 그 시스템
본 발명은 위성을 이용하는 위치측정시스템인 차분GPS(DGPS : Differential GPS)에 관한 것으로, 특히 CDMA방식 이동통신망과 GPS를 결합시켜 이동체 또는 특정 포인트의 위치를 초정밀 측정할 수 있는 CDMA방식 이동통신망을 이용한 DGPS 측위방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
정밀한 위치 측정은 항법체계에서 매우 중요한데, 위성전파를 이용하는 위치측정 장비인 GPS(global opsitioning system)의 등장으로 항공기, 자동차, 선박과 같은 이동체의 이동방향과 속도 등을 위성을 이용하여 지구의 전지역을 대상으로 비교적 정확히 측정할 수 있게 되었다.
GPS위성에서 사용되는 주파수 신호는 L1(1.57542 GHz)과 L2(1.2276 GHz)이 있는데, L1주파수는 일반에게 공개된 C/A(coarse and access)코드로서 24개의 위성이 동일 주파수를 사용하며, L2주파수는 P(protect)코드로서 군사목적으로 사용되고 있기 때문에 일반에게 공개되어 있지 않고 또한 각 위성마다 코드패턴을 달리하고 있다.
상기 L1주파수의 C/A코드는 GPS수신기가 4개의 GPS위성으로부터 신호를 수신하여 단독 측위할 경우 100m 정도의 정밀도를 얻을 수 있고, 부가된 SA(selective availability)가 해제되면 20∼30m의 정밀도를 얻을 수 있다. 이와는 달리 P코드는 10m 정도의 정밀도를 얻을 수 있으나 일반 이용자의 이용이 제한되고 있다.
최근에는 일반에게 오픈된 C/A코드를 이용하여 정밀한 위치측정을 가능하도록 다양한 위치측정 데이터 보정기술이 제안된 바 있는데, 그 대표적인 기술로 상대측위방식이라 불리워지는 DGPS(differential GPS)를 들 수 있다.
상기 DGPS 측위방식은 정확한 위치를 알고 있는 기준점에서 GPS수신기로 측위하여 이를 기준점의 위치값에 비교하여 당시의 측위 오차값을 획득하고, 이를 인근지역내(100∼200Km)에 위치하는 개별 GPS수신기에 전송하여 각각의 GPS수신기에서 측정한 오차값을 보정하게 하는 방식이다.
이러한 DGPS방식에서는 기준점에서 얻어진 오차정보를 보정하고자 GPS수신기측에 전송하기 위한 전송시스템이 필요하다. 위치 오차정보를 전송하는 방식으로 제한된 영역내에서 비교적 고정밀도를 제공하는 LADGPS(local area DGPS)방식과 넓은 서비스 지역에서 상대적으로 낮은 정밀도를 제공하는 WADGPS(wide area DGPS)방식이 있다.
여기에서 전송매체는 전용 DGPS 신호전송망을 구축할 수 있고 일반 공중방송망을 이용할 수 있다.
그러나 전송 매체로서 방송망(FM)을 이용하는 경우 오차 정보를 발생하는 기준점이 커버하는 영역이 수백Km에 달할 정도로 넓기 때문에 GPS수신기 별로 측정오차 한계가 벌어지게 되며, 일반 공중방송망에서 고유의 주파수대역을 필요로하기 때문에 전파의 이용효율면에서 불리하다. 또 전용 DGPS 신호전송망을 구축하게 되는 경우 서비스망의 구축에 많은 경제적 부담을 초래한다.
본 발명의 목적은 최근의 항법체계 등에서 필수적으로 요구되는 위치측정에서 DGPS방식에 의한 위치정밀측정시스템 구축시 CDMA방식의 이동통신망과 상용 C/A코드를 이용하는 GPS수신기를 간단하게 유기적으로 결합시켜 상기 GPS수신기로서 자신의 위치를 정밀하게 측정할 수 있도록 한 CDMA방식 이동통신망을 이용한 DGPS 측위방법 및 그 시스템을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명 시스템의 다른 실시예를 나타낸 블록구성도 이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 교환국 12 : 기지국제어국
14 : 기지국 16 : 기지국GPS수신기
18 : 가입자GPS수신기 20 : 위치보정신호발생장치
22,22' : 위치보정신호처리장치
24 : CDMA단말기 26 : GPS위성
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 구성은 CDMA방식 이동통신망을 이용하여 DGPS 기준국 위치보정신호를 생성하고, CDMA방식 이동통신망의 기지국에서 CDMA방식 이동통신 무선채널을 통하여 당해 기지국 관장지역내 가입자 단말기로 전송하여 DGPS방식에 의한 정밀측위를 수행토록 하거나, 또는 가입자측 GPS수신기가 GPS위성으로부터 수신한 위치정보를 CDMA방식의 이동통신망에 의한 무선채널을 통해 당해지역을 관장하는 CDMA방식 이동통신 기지국으로 전송하여 위치보정신호 발생 및 처리장치를 포함하고 있는 CDMA방식 이동통신망을 이용한 DGPS 기준국에서 역 DGPS방식에 의하여 정밀측위를 수행토록 하고, 정밀 측정된 가입자 위치정보를 필요로하는 이동전화 가입자에게 CDMA방식의 이동통신망에 의한 무선채널을 통해 전송함으로써 가입자의 정밀한 위치정보를 찾기위한 방법 및 시스템에 있다.
먼저 본 발명의 방법을 구체적으로 살펴보면, CDMA방식 이동통신망 내의 기지국을 DGPS기준국으로 설정하여 기지국 GPS수신기로부터 당해 기지국의 위치정보를 획득하고, 당해 기지국에서는 기지국 GPS수신기로부터 획득한 자신의 위치정보와 사전에 설정등록해 놓은 기준값(실측에 의해 등록된 정확한 위치값)을 기지국 GPS수신기와 기지국에 데이터링크되어 있는 위치보정신호발생장치를 이용하여 비교분석하여 위치오차보정값을 산출해 내고 이를 CDMA 이동통신망의 신호형식에 맞게 데이터를 변환하여 이를 CDMA 무선채널을 통하여 CDMA 이동통신 가입자 단말기측에게 위치오차 보정신호를 실시간으로 전송한다.
여기에서 위치보정신호 발생장치의 위치오차 보정값은 DGPS기준국의 기지국, 기지국 제어국, 호출영역 또는 교환국중 어느 하나에 선택적으로 제공되어 기지국 안테나를 통해 당해 기지국의 커버리지내의 CDMA단말기측에 전송되게 된다.
이렇게 전송된 기지국별 위치오차 보정신호는 당해 기지국 관장지역내 가입자 단말기로 수신되며, 수신된 위치오차 보정신호는 가입자 CDMA단말기와 가입자 GPS수신기에 데이터링크되어 있는 위치보정신호 처리장치로 전달된다.
상기 위치보정신호 처리장치는 수신한 위치오차 보정신호를 이용하여 가입자 GPS수신기로부터 획득된 가입자 위치정보를 차감하여 가입자의 정밀한 위치정보를 산출해 내게된다.
또다른 방법으로 가입자 GPS수신기로부터 얻어진 가입자 위치정보는 가입자 단말기와 CDMA무선채널을 통하여 가입자를 관장하는 기지국으로 보내어지고, 미리 DGPS기준국으로 설정된 기지국은 기지국 GPS 수신기와 사전에 선정된 위치기준값에 따라 보정신호발생장치를 이용하여 위치오차보정신호를 산출해내고 동시에 보정신호처리장치를 이용하여 역DGPS(Inverted DGPS)방식으로 수신된 가입자 위치정보를 차감하여 정밀한 가입자 위치정보를 산출한다.
이렇게 산출된 정밀한 가입자 위치정보는 기지국으로부터 다시 위치정보를 필요로하는 가입자 단말기로 CDMA방식 이동통신망의 무선채널을 통하여 실시간으로 전송함으로써 정밀한 가입자 위치정보를 가입자들에게 제공한다.
아울러 이러한 정밀한 가입자 위치정보는 위치정보를 필요로하는 여타의 자동항법시스템이나 이용자에게 다양한 방법으로 제공될 수 있다.
이때 기지국의 관장영역(Coverage)은 수Km이내 범위로 상당히 좁은 영역이어서 기지국에서 산출되는 위치오차 보정데이터에 기초하여 GPS측위값을 보정하게 되므로 위치측정오차를 현저히 줄일 수 있게 된다.
상기의 위치오차보정신호를 발생시키는 DGPS기준국은 기지국 외에 기지국을 통제하는 기지국제어국(BSC), 또는 다수의 기지국제어국을 관장하는 교환국으로 설정하거나 호출영역별로 설정함으로써 시스템의 운용을 효율화 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명 시스템의 일실시예에 대한 블록구성도이고, 도 2는 본 발명 시스템의 다른 실시예에 대한 블록구성도이다.
여기에서 참고되는 바와같이, CDMA방식 이동통신망 내의 기지국(14)을 DGPS기준국으로 설정하여 기지국 GPS수신기(16)에서 기지국 위치정보가 획득된 후 획득된 기지국 위치정보를 보정신호발생장치(20)로 보내도록 구성하고, 상기 보정신호발생장치(20)는 기지국(14)에 연결시켜 사전에 입력된 정확한 기지국 위치정보(기준값)와 기지국GPS수신기(16)로부터 얻은 위치정보가 비교된 후 여기에서 얻어진 위치오차보정신호를 기지국(14)으로 보내도록 구성한다.
상기 기지국(14)에서는 보정신호발생장치(20)로부터 받은 위치오차보정신호를 CDMA무선채널을 통하여 관할구역내 가입자 CDMA단말기(24)로 전송하게 구성하고, 상기 가입자 CDMA단말기(24)는 수신한 위치오차보정신호를 보정신호처리장치(22)로 전달하게 구성하고, 상기 보정신호처리장치(22)는 가입자 GPS수신기(18)와 연결시켜 가입자 GPS수신기(18)로부터 가입자 위치정보를 받아 기지국(14)으로부터 수신한 위치오차보정신호를 이용하여 정밀한 가입자 위치정보를 산출해내도록 구성한다.
도 2는 본 발명 시스템의 다른 구성예로서, 여기에서 참고되는 바와같이 가입자 CDMA단말기(24)는 가입자 GPS수신기(18)와 연결되어 가입자 GPS수신기(18)가 GPS위성(26)으로부터 수신한 위치정보를 받아 CDMA방식의 이동통신망의 무선채널을 통하여 기지국(14)으로 전송되게 구성하고, DGPS기준국으로 설정된 기지국(14)은 교환국(10)을 경유하여 보정신호처리장치(22')와 연결되어 가입자 CDMA단말기로부터 수신한 가입자 위치정보를 보정신호처리장치(22')로 보내도록 구성한다.
상기 보정신호처리장치(22')는 기지국GPS수신기(16)와 연결된 위치보정신호발생장치(20)로부터 기지국 위치기준값과 기지국 GPS수신데이터를 비교하여 얻어진 위치오차보정신호를 받아 이를 이용하여 기지국(14)으로부터 받은 가입자 위치정보를 차감하여 정확한 위치정보를 산출하도록 구성하고, 이렇게 산출된 가입자의 정확한 위치정보는 교환국(10)을 경유하여 기지국(14)으로 다시 전달되어 CDMA무선채널을 통하여 위치정보를 필요로하는 가입자에게 전송되도록 구성한다.
또한 상기 CDMA신호형식에 맞게 코드화된 위치보정신호 또는 정확한 위치신호를 생성하는 DGPS기준국은 기지국제어국(12) 단위로 설치하거나 교환국(10)단위로 또는 호출영역단위로 설치할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 CDMA방식의 이동통신망을 이용하여 DGPS용 위치보정신호를 기지국 단위, 기지국제어국 단위, 호출영역 단위 또는 교환국 단위로 생성하거나 또는 호출영역단위로 생성하고 전송함으로써 DGPS시스템 구축을 위한 별도의 설비의 추가없이 전국적으로 다수의 가입자에 대한 위치정보를 정밀하게 산출할 수 있게 되며, 이렇게 산출된 정밀한 위치정보를 CDMA방식의 이동통신망을 통해 가입자 단말기로 송신함으로써 항법체계 등에서 다양하게 응용될수 있게 하는 특유의 효과가 나타나게 된다.
또한 본 발명은 지금까지 고가의 수신기 및 양방향 전송시스템의 구축 등 경제적 비용의 문제로 개발된 역 DGPS방식의 경우 GPS수신기로부터 기준국으로의 단방향 전송에 머물러 수신기 측에서의 실시간 위치확인이 불가능하였으나 CDMA방식의 이동통신망을 이용함으로써 양방향 데이터전송이 가능하여 가입자가 보정신호처리장치를 갖추지 않은 간단한 GPS수신기만으로도 자신의 정밀한 위치정보를 실시간으로 확인할 수 있는 또다른 효과가 나타나게 된다.
또한 본 발명은 CDMA기지국별로 시각 및 동기신호의 기준으로서 기 사용되고 있는 GPS수신기를 이용하고, 별도의 DGPS용 주파수를 할당받지 않고 기존의 CDMA방식의 이동통신용으로 허가된 주파수를 이용함으로써 시스템 구축비용 및 주파수 이용효율을 높일 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. DGPS방식에 의한 정밀 상대측위 방법에 있어서, 기지국 GPS수신기로부터 획득한 기준국 자신의 위치값과 사전에 실측 설정등록해 놓은 기준값을 비교하여 DGPS기준국의 위치보정신호를 산출하는 단계와, 상기 위치오차 보정신호를 CDMA방식 이동통신망(셀룰라, PCS 또는 IMT-2000등)의 무선채널을 통해 가입자 GPS수신기에 접속된 CDMA단말기로 전송하는 단계와, 상기 CDMA단말기에 수신된 위치오차 보정신호로 단독 측위된 가입자 GPS수신기의 위치값을 교정처리하여 가입자 GPS수신기의 위치를 정밀측위를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CDMA방식 이동통신망을 이용한 DGPS 측위방법.
  2. DGPS방식에 의한 정밀 상대측위 방법에 있어서, 가입자 GPS수신기가 단독측위한 위치정보를 CDMA방식의 이동통신망(셀룰라, PCS 또는 IMT-2000등)에 의한 무선채널을 통하여 당해지역을 관장하는 CDMA방식 이동통신 기지국으로 전송하는 단계와, 기지국 GPS수신기로부터 획득한 기준국 자신의 위치값과 사전에 실측 설정등록해 놓은 기준값을 비교하여 DGPS기준국의 위치보정신호를 산출한 후 이 DGPS기준국 측에서 역DGPS방식에 의하여 가입자 GPS수신기의 위치를 정밀측위하는 단계와, 상기 단계에서 정밀측위된 가입자 위치정보를 CDMA방식의 이동통신망에 의한 무선채널을 통해 해당 가입자 GPS수신기에 접속된 CDMA단말기측으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 CDMA방식 이동통신망을 이용한 DGPS 측위방법.
  3. DGPS 시스템에 있어서, GPS(26)위성과, 기준국GPS수신기(16)와, DGPS 기준국의 실제위치와 GPS 위성으로부터 수신한 위치정보간의 오차를 산출하여 DGPS위치오차보정신호를 생성하는 DGPS 위치보정신호 발생장치(20)와, CDMA방식 이동통신망(셀룰라, PCS 또는 IMT-2000등)의 무선채널을 통해 DGPS 위치보정신호를 기지국 관장지역내 가입자 CDMA 이동통신 단말기로 전송하는 CDMA방식 이동통신 기지국(14)과, 기지국으로부터 DGPS 위치보정신호를 수신하는 CDMA방식 이동통신 단말기(24)와, CDMA방식 이동통신 단말기로부터 제공받은 DGPS위치보정신호와 가입자 GPS수신기(18)로 수신한 GPS신호를 비교하여 가입자 위치를 보정처리하는 DGPS 위치보정신호 처리장치(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 CDMA방식 이동통신망을 이용한 DGPS 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 위치보정신호 발생장치(20)는 기지국(14), 기지국제어국(12), 교환국(10)중 어느하나에 포함되는 것을 특징으로 하는 CDMA방식 이동통신망을 이용한 DGPS 시스템.
  5. DGPS 시스템에 있어서, GPS(26)위성과, 기준국GPS수신기(16)와, DGPS 기준국의 실제위치와 GPS 위성으로부터 수신한 위치정보간의 오차를 산출하여 DGPS위치오차보정신호를 생성하는 DGPS 위치보정신호 발생장치(20)와, CDMA방식 이동통신망(셀룰라, PCS 또는 IMT-2000등)의 무선채널을 통해 수신된 가입자 GPS수신기(18)의 위치정보를 상기 위치보정신호 발생장치의 위치보정 신호로 상기 가입자 GPS수신기의 위치를 교정처리하는 위치보정신호 처리장치(22')와, 상기에서 교정된 위치정보를 관장지역내 가입자 CDMA 이동통신 단말기로 전송하는 CDMA방식 이동통신 기지국(14)과, 기지국으로부터 DGPS 위치보정신호를 수신하며 상기 가입자 GPS수신기(18)에 접속된 CDMA 단말기(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 CDMA방식 이동통신망을 이용한 DGPS 시스템.
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