KR100629315B1 - 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중 센서 정보 동기화장치 및 방법 - Google Patents

위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중 센서 정보 동기화장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수 개의 센서들을 구비하는 시스템에서 각 센서들로부터 수신되는 정보들을 매핑하는 정보 매핑시스템에 관한 것으로, 특히 매핑시스템에서 각각의 동기시간을 갖는 다수의 센서 정보들을 위성위치확인시스템 시간에 동기화 하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 장치에 있어서, 인공위성으로부터 시간 정보를 포함하는 위치정보신호를 수신하고, 상기 시간정보를 검출하여 출력하는 위성위치확인시스템 수신기와, 상기 시간정보에 따라 측정된 정보들을 출력하는 복수개의 센서부들과, 상기 시간 정보를 입력받고 상기 센서부들을 제어하여 상기 센서부들 각각의 정보를 동일시간에 입력받는 제어부로 이루어짐을 특징으로 한다.
위성위치확인시스템, GPS TIME, 동기화, 멀티 센서

Description

위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중 센서 정보 동기화 장치 및 방법{Apparatus and Method for synchronizing the information inputted from the plurality of sensors By using GPS time}
도 1은 다중 센서를 갖는 위성위치확인시스템에서 각 센서들로부터 입력되는 정보들을 패치 하는 일반적인 동기화 신호들을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 위성위치확인시스템 시간을 이용하는 다중센서 동기화 장치의 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 방법을 나타낸 흐름도.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 방법을 나타낸 흐름도.
본 발명은 다수개의 센서들을 구비하는 시스템에서 각 센서들로부터 수신되는 정보들을 매핑하는 정보 매핑시스템에 관한 것으로, 특히 각각의 동기시간을 갖는 다수의 센서 정보들을 위성위치확인시스템 시간에 동기화 시켜 매핑하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선통신 기술 및 이동통신 기술이 급진적으로 발전함에 따라 위성을 이용한 위성위치확인시스템(Global Positioning System: 이하 "GPS"라 함)이 보편화되고 있다. 상기 GPS는 고도 약 2만 km, 주기 약 12시간, 궤도 경사각 55도인 6개의 원 궤도에 각각 4개씩 발사된 도합 24개의 항행 위성과 위성을 관리하는 지상 제어국, 이용자의 이동국으로 구성된다. 각 위성에는 원자시계가 탑재되어 있다. 이 시스템은 지구 어디에서나 항상 4개 이상의 위성이 시계(視界) 내에 있도록 배치되기 때문에, 이용자는 이들 위성 중에서 적당한 4개를 선택하여 그것들로부터의 시각(時刻) 신호(이하 "시간정보"라 함)를 수신하여 각각의 거리를 측정한다. 4개 위성의 위치는 알려져 있으므로, 이 측정에서 이용자의 위도·경도·고도의 3차원의 위치와 시계(時計)의 시각 편차를 알 수 있다.
상기 GPS를 사용하기 위해서는 GPS 수신기를 구비하여야 한다. GPS 수신기는 상기 이용자의 이동국에 해당하는 이동통신단말기, 차량, 선박, 항공, 및 개인휴대정보단말기(Personal Digital Assistant: PDA) 등에 장착되고, 그래픽 정보인 지도 데이터와 매핑(Mapping)되어 그래픽화된 지도상에 상기 이동국들 각각의 위치를 표시하여 준다. 이러한 그래픽화된 지도상에 상기 이동국들의 위치를 보다 정확하게 표시하기 위해서 상기 이동국에는 관성측정단위(Inertial Measurement Unit: 이하 "IMU"라 함) 센서, 거리측정장치(Distance Measurement Instrument: 이하 "DMI"라 함), 전하결합소자(Charge-coupled Device: 이하 "CCD"라 함) 카메라 등을 부가하게 되었다. 상기 장치 및 센서(이하 "센서"로 통칭함)들로부터 출력되는 정보들을 효율적으로 관리하기 위해서 매핑시스템이 출연하였다. 상기 센서들로부터 출력되는 정보들은 각각의 서로 다른 시간대를 가지고 패치(Fetch)된다. 바꿔 말하면, 상기 각 센서정보들을 패치하는 동기화 신호의 주파수가 다르다.
이하 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 일반적인 다중 센서를 갖는 위성위치확인 시스템에서 각 센서들로부터 입력되는 정보들을 패치 하는 동기화 신호들을 나타낸 도면이다.
도면에 참조된 인용부호 101은 GPS의 위치확인정보를 패치 하는 동기화 신호(이하 "GPS 동기화 신호"라 함)를 나타내고, 102는 IMU의 정보를 패치 하는 동기화 신호(이하 "IMU 동기화 신호"하 함)를 그리고 103은 CCD 카메라의 영상정보를 패치 하는 동기화 신호(이하 "CCD 동기화 신호"라 함)를 나타낸다. GPS 동기화 신호(101)는 1Hz의 주파수를 사용하고, IMU 동기화 신호(102)는 100Hz의 주파수를 사용한다. 그리고 CCD 동기화 신호(103)는 10Hz의 주파수를 사용한다. 서로 다른 동기화 신호들을 사용함으로서 도1과 같이 정보를 패치 하는 시간이 달라진다. 이것은 시각을 고정했을 경우 상기 시각에서의 위치확인정보의 위치와 상기 시각에서 관성측정정보가 상기 위치확인정보의 위치에서의 관성측정정보가 아닐 수 있다는 의미이다.
상술한 바와 같이 복수개의 센서들이 서로 다른 패치 시간을 가지게 됨으로써 상기 각 센서들로부터 입력되는 센서정보들의 매핑이 부정확해질 수 있는 문제점이 있다. 예를 들면, 표시장치의 그래픽 지도상에 표시되는 3차원 위치가 실제 위성위치확인 시스템 수신기의 실제 위치와 달라질 수 있음으로 위성위치확인시스템의 신뢰도를 떨어뜨리게 되는 문제점이 발생한다.
본 발명의 목적은 매핑시스템에서 각각의 동기시간을 갖는 다수의 센서 정보들을 위성위치확인시스템 시간에 동기화 하는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 매핑시스템에서 각각의 동기시간을 갖는 다수의 센서 정보들을 위성위치확인시스템 시간에 동기화 하는 방법에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 장치에 있어서, 인공위성으로부터 시간정보를 포함하는 위치확인신호를 수신하고, 상기 시간정보를 검출하여 출력하는 위치정보신호 수신기와, 소정의 제어를 받아 동기 신호를 발생하는 동기 신호 생성부와, 상기 동기신호에 동기화 되어 측정된 정보들을 출력하는 복수개의 센서부들과, 상기 시간 정보를 입력받고 상기 동기 신호 발생기를 제어하고, 상기 센서부들로부터 정보를 수신하는 제어부로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 장치에 있어서, 인공위성으로부터 시간 정보를 포함하는 위치정보신호를 수신하고, 상기 시각정보를 검출하여 출력하는 위치정보신호 수신기와, 측정된 정보들을 출력하는 복수개의 센서부들과, 상기 센서부들로부터 측정된 정보를 수신하고, 상기 시간 정보에 동기화 되는 정보들만 표시하고 동기화 되지 않은 정보 들은 저장하는 제어부로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 복수개의 센서 및 적어도 한 개의 카메라와 외부저장장치를 구비하는 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 방법에 있어서, 인공위성으로부터 시간 정보를 포함하는 위치정보신호를 수신하고, 상기 시각정보를 검출하는 과정과, 상기 시간 정보에 따라 동일 시각에 주기적으로 상기 센서부들로부터 측정된 정보를 수집하는 과정과, 상기 동일 시각에 수집된 정보들을 표시하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상세한 설명을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 하기에는 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명은 GPS 시스템의 위성이 송신하는 위치확인정보의 시간 정보를 이용하여 복수개의 센서들로부터 입력되는 정보들을 위치확인정보의 GPS 시간 정보를 이용하여 동기화 하여 저장하고 표시할 수 있다.
이하 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 위성위치확인시스템의 시간정보를 이용하는 다중 센서정보 동기화 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도2를 참조하면, 제어부(100)는 동작 프로그램 및 응용 프로그램 등을 저장하고 있는 메모리(104)를 구비한다. 상기 메모리(104)는 제어부(100) 내부에 위치할 수도 있고 외부에 위치할 수도 있다. 또한, 상기 제어부(100)는 상기 메모리(104)에 저장되어 있는 동작 프로그램에 따라 위성위치확인시스템의 전반적인 동작을 제어한다. GPS 수신기(110)는 GPS 시스템의 위성이 송신하는 GPS 신호를 안테나(112)를 통해 수신한다. 상기 GPS 수신기(110)는 GPS 신호로부터 GPS 시간정보 및 GPS 데이터를 검출하여 상기 제어부(100)로 출력한다. 상기 GPS 시간정보는 일정 주기의 클럭(Clock)이고 상기 GPS 데이터는 이동국의 위치정보를 갖는다. 본 발명의 제1실시 예에 따라 구비되는 동기신호 생성부(102)는 상기 제어부(100)의 제어를 받아 동기신호를 생성한다. 상기 동기신호는 상기 제어부(100)가 상기 GPS 수신기(110)로부터 입력받은 GPS 시간 정보에 의해 상기 동기신호 생성부(102)를 제어함으로서 생성된다.
제1 센서부(150), 제2 센서부(160) 그리고 제3 센서부(120)는 IMU, CCD 카메라, 레이저(Laser), DMI 등과 같은 센서들이다. IMU는 속도의 변화 및 회전율을 측정하고, 상기 측정된 값들을 상기 동기화 신호에 동기화 하여 출력한다. CCD 카메라는 동영상을 캡처(Capture)하고 이에 대한 화상정보, 즉 센서정보를 상기 동기화 신호에 동기화 하여 출력한다. DMI는 거리를 측정하고 이에 대한 측정값을 상기 동기화 신호에 동기화 하여 출력한다.
본 발명의 제1 실시 예에서는 상기 동기신호 생성부(102)에서 생성하는 동기신호를 사용하지 않고 상기 제어부(100)가 상기 GPS 시간정보에 의해 상기 센서들을 직접 온/오프하여 출력한다. 본 발명의 제2 실시 예는 이하 도3을 참조하여 상세한다.
컴퓨터(170)는 상기 제어부(100)의 제어를 받아 상기 센서부들(120, 150, 160) 로부터 입력되는 센서정보들을 저장하며, 지도데이터를 저장한다. 상기 컴퓨터(170)는 단순한 저장장치 일수도 있고 저장장치를 가지고 있는 소형 컴퓨터일수도 있으며, 저장장치를 가지는 대형 컴퓨터일수도 있다. 상기 메모리(104)의 용량(Capacity)이 크다면 상기 컴퓨터(170)의 기능을 상기 메모리(104)로 대체할 수 있다.
표시부(130)는 제어부(100)의 제어를 받아 상기 센서부들(120, 150, 160)로부터 입력되는 정보들을 상기 컴퓨터(170)에 저장되어 있는 지도 데이터와 결합하여 그래픽 적으로 표시할 수도 있고 텍스트(Text)로 표시할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 도3을 참조하여 본 발명에 따른 GPS 시간정보를 이용한 다중 센서를 구비하는 GPS 시스템에서 상기 제어부(100)의 동작을 설명한다.
상기 제어부(100)는 300단계에서 전원이 입력되면 GPS 수신기(110)로부터 GPS 시간 정보가 수신되는지를 검사한다. 상기 300단계는 GPS 전원이 온/오프 되었는지를 의미한다. 위성에서 송신하는 GPS 정보 신호는 주기적으로 계속되는 신호이기 때문에 전원이 켜지는 순간 상기 GPS 수신기(110)에서 검출되어 주기적으로 제어부(100)로 입력한다. 제어부(100)는 302단계서 상기 검출된 시간 정보가 GPS 수신기(110)로부터 입력되면 상기 시간 정보의 클럭이 라이징 에지(Rising Edge)(또는 다운 에지(Down Edge))인지를 판단하고 라이징 에지이면 304단계로 진행하여 도2의 기준선(111)을 통해 상기 제1 센서부(150), 제2 센서부(160) 및 제3 센서부(120)들로 제어신호를 출력하여 상기 센서부들(120, 150, 160)을 온 시킨다. 상기 센서부들(120, 150, 160)은 상기 제 어신호에 의해 측정된 값들을 상기 제어부(100)로 출력한다. 상기 제어부(100)는 306단계에서 다운 에지(또는 라이징 에지)가 검출될 때까지 센서부들(120, 150, 160)로부터 출력되는 정보들을 수집한다. 그리고 제어부(100)는 307단계로 진행하여 상기 시간 정보의 클럭이 다운 에지(또는 라이징 에지)가 검출되면 308단계로 진행하여 각 센서부들을 오프(Off)하고 상기 센서부들(120, 150, 160)로부터 수집된 정보와 상기 컴퓨터(170)에 저장되어 있는 지도 데이터 중 GPS 데이터의 위치정보에 해당하는 지도 데이터를 결합하여 표시부(130)에 표시한다. 표시된 정보는 310단계에서 컴퓨터에 저장될 수도 있고, 상기 메모리에 일시적으로 저장되었다가 해당 지역을 벗어나면 삭제될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 위성위치확인시스템 시간정보를 이용한 다중센서 정보 동기화 방법을 나타낸 흐름도이다. 이하 도4를 참조하여 세 번째 실시 예를 설명한다.
상기 도3의 제1 실시 예에 따른 본 발명은 제어부(100)가 센서부들(120, 150, 160)로 온/오프 제어신호를 출력하여 정보들을 수집하는 방법이다. 즉 시간 정보의 정 펄스(Positive Pulse)에서만 센서부들(120, 150, 160)로부터 출력되는 센서정보를 수집하고 부 펄스(Negative Pulse)에서는 정보를 수집하지 않는다.
그러나 도4에서는 409단계에서 제어부(110)가 시간 정보의 클럭이 다운 에지인지를 판단하고 다운 에지이면 410단계로 진행하여 상기 센서들(120, 150, 160)로부터 수신되는 센서정보들을 수집하여 컴퓨터(170)에 저장한다.
세 번째 실시 예로서, 제어부(100)는 상기 GPS 수신기(110)로부터 출력되는 시간 정보를 도2의 점선 113을 통해 바이패스(Bypass)시켜 상기 각 센서부들(120, 150, 160)로 출력하고 상기 시간 정보를 수신한 각 센서부들(120, 150, 160)은 상기 시간 정보에 동기화 하여 측정된 센서 정보들을 동시에 상기 제어부(100)로 출력한다. 상기 제어부(100)는 상기 센서부들(120, 150, 160)로부터 입력되는 센서 정보들을 입력받아 컴퓨터(170)에 저장되어 있는 해당 지역의 지도 데이터와 결합하여 표시부(130)에 표시한다.
본 발명은 복수개의 센서들로부터 입력되는 정보들을 효율적으로 통합할 수 있고 정확하게 동기화 할 수 있는 효과가 있다.
또한 효율적이고 정확하게 동기화 함으로서 표시부상에 표시되는 시각에 대한 정보의 신뢰도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 위성위치확인시스템 시간정보를 이용한 다중센서 정보 동기화 장치에 있어서,
    인공위성으로부터 시간정보를 포함하는 위성위치확인시스템 신호를 수신하고, 상기 위성위치확인시스템 신호로부터 시간정보를 검출하는 위성위치확인시스템 수신기;
    상기 수신기에 의하여 검출된 위성위치확인시스템의 시간정보에 동기화되어 동시에 각각 측정된 센서정보들을 출력하는 복수개의 센서부들; 및
    상기 수신기에 의하여 검출된 위성위치확인시스템의 시간정보를 입력받고, 상기 시간정보에 따라 상기 센서부들이 동기화되도록 제어하며, 상기 센서부들로부터 출력된 각각의 센서정보들을 수신하는 제어부;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 장치
  2. 위성위치확인시스템 시간정보를 이용한 다중센서 정보 동기화 장치에 있어서,
    인공위성으로부터 시간정보를 포함하는 위성위치확인시스템 신호를 수신하고, 상기 위성위치확인시스템 신호로부터 시간정보를 검출하는 위성위치확인시스템 수신기;
    상기 수신기에 의하여 검출된 위성위치확인시스템의 시간정보에 대응하는 동기신호를 생성하는 동기신호 생성부;
    상기 동기신호 생성부의 동기신호에 동기화되어 동시에 각각 측정된 센서정보들을 출력하는 복수개의 센서부들; 및
    상기 수신기에 의하여 검출된 위성위치확인시스템의 시간정보를 입력받고, 상기 동기신호 생성부가 상기 시간정보에 따라 동기신호를 생성하도록 제어하며, 상기 센서부들로부터 출력된 각각의 센서정보들을 수신하는 제어부;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 장치
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 센서부들로부터 수신된 상기 시간정보에 동기화된 센서정보들을 표시부를 통하여 표시하는 것을 특징으로 하는 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 표시부에 표시된 센서정보들을 저장장치에 저장하는 것을 특징으로 하는 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 장치.
  5. 복수개의 센서들을 구비하는 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 방법에 있어서,
    인공위성으로부터 수신된 시간정보를 포함하는 위성위치확인시스템 신호에서 상기 시간정보를 검출하는 과정; 및
    상기 위성위치확인시스템의 시간정보에 동기화되어, 동일시간에 주기적으로 상기 센서부들에서 측정되어 출력되는 센서정보들을 수집하는 과정;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위성위치확인시스템의 시간정보에 동기화되지 않고 상기 센서부들에서 측정되어 출력되는 센서정보들을 저장장치에 저장하는 과정;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성위치확인시스템 시간을 이용한 다중센서 정보 동기화 방법.
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