KR101366015B1 - 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법 - Google Patents

고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고도 측정이 가능한 휴대 단말은, 기압 정보를 수신받는 기압정보 수신부; 상기 기압정보 수신부에서 수신된 기압 정보에 의해 바이어스 기압을 산출하는 기압 보정부; 및 상기 바이어스 기압이 적용된 보정 기압이 출력되는 기압센서;를 포함한다.

Description

고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법{Apparatus and method for measuring altitude}
본 발명은 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 휴대 단말의 고도 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 휴대용 단말기에 장착된 기압센서를 이용하여 단말기 사용자의 정확한 고도 정보가 제공될 수 있도록 한 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법에 관한 것이다.
최근 개발되는 스마트폰을 비롯한 휴대용 통신기기들은 GPS 수신장치를 내장하고 있으며, GPS 기술을 이용한 위치 확인 기능과 현재 위치 전송 및 위치 기반에 의한 다양한 형태의 어플리케이션이 실행되어 GPS 기반의 서비스가 제공되고 있다.
통상적인 GPS 기반의 서비스는 휴대용 단말기에 내장된 GPS 수신기에 현재 위치의 GPS 정보를 수신받아 오차 범위 내의 위치 정보 파악이 가능하도록 하고 있으며, 휴대용 단말기에 내장된 기능을 이용하여 이 위치 정보를 송신할 수 있고, 제한적으로 휴대용 단말기의 위치를 추적할 수 있도록 할 수 있다.
이와 같은 GPS 정보에 의한 휴대용 단말기의 위치는 주로 2D 상태의 위치, 즉 현재 휴대용 단말기가 위치하고 있는 지점의 위도와 경도만이 표시될 뿐 고도의 위치는 표시나 추적할 수 없는 단점이 있다.
한편, 현대의 도시 사회에서는 고층 건물이 점차 많아지고, 고층 건물에서 일을 하거나 생활하는 인구 비율이 높아지고 있다. 특히 우리나라의 경우에는 아파트의 주거 비율이 점차 높아지고 있다. 현재, GPS 정보에 의한 위치 확인시 실내에서는 GPS 정보 수신이 불가능함에 따라 위치 확인이 어렵거나 현재 위치와 다른 위치가 표시되고 있으며, 고층 건물에서의 위치 확인이 불가능하여 고도 정보를 이용하여 위치 추정이 가능할 수 있는 방법이 제시되고 있다.
이러한 환경의 휴대용 단말기 사용자들은 고층 건물 내에서 자신의 위치를 확인하거나 전송할 때, 특히 화재나 테러 등의 긴급한 대피 상황이 발생되어 자신의 위치 정보를 전송하거나 추적을 요청하여야 할 경우에는 2차원의 위치 정보로는 정확한 위치 확인이 어려운 문제점이 지적되고 있다.
즉, 대피 상황에 처한 사람이 2층이나 13층에 각각 위치하였을 때, 현재의 기술로는 같은 위치의 GPS 정보만 수신 가능함에 따라 대피자가 고층 건물의 외부로 구조 요청을 하지 않는 이상은 정확한 높이 확인이 어렵기 때문에 수색 작업이 특정화되지 못함에 따라 구조 활동이 제한될 수 밖에 없는 단점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제2006-0018775호
따라서, 본 발명은 종래 GPS 수신 가능한 휴대용 단말기에서 지적되고 있는 상기 제반 단점과 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 휴대용 단말기에 기압센서를 장착하여 GPS 정보 수신에 의한 위치 정보와 정확한 고도 정보를 동시에 제공함으로써, 휴대용 단말기의 3차원 위치 정보가 제공될 수 있도록 한 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법이 제공됨에 발명의 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 해면기압 또는 기압계를 통해 제공되는 기준기압 정보와 고도 정보를 이용하여 휴대용 단말기에 내장된 기압센서를 보정(Calibration)하고, 보정된 기압센서의 기압값을 통해 휴대용 단말기의 고도 정보를 추정할 수 있도록 한 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법이 제공됨에 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 보정된 기압센서를 통해 측정된 고도 정보에 건물의 디지털 맵 데이터 정보가 병합되어 휴대용 단말기가 위치하는 층 수가 측정 및 추적 가능하도록 한 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법이 제공됨에 있다.
본 발명의 상기 목적은, 기압 정보를 수신받는 기압정보 수신부; 상기 기압정보 수신부에서 수신된 기압 정보에 의해 바이어스 기압을 산출하는 기압 보정부; 및 상기 바이어스 기압이 적용된 보정 기압이 출력되는 기압센서;를 포함하는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말이 제공됨에 의해서 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 기압 정보를 수신받는 기압정보 수신부; 바이어스 기압이 적용되어 보정된 보정 기압이 출력되는 기압센서; 및 상기 기압센서의 보정 기압과 상기 기압 정보를 이용하여 현재 위치의 고도를 측정하는 고도 측정부;를 포함하는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말이 제공됨에 의해서 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은, 해면기압이 기압정보 수신부에 수신되는 단계; 상기 해면기압과 고도 정보를 이용하여 실질 기압을 측정하는 단계; 상기 실질 기압에서 기압센서의 측정 기압을 차감하여 바이어스 기압을 산출하는 단계; 및 상기 바이어스 기압을 상기 기압센서에 적용하여 상기 기압센서를 보정하는 단계;를 포함하는 휴대용 단말의 고도 측정 방법이 제공됨에 의해서 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 해면기압이 기압정보 수신부에 수신되는 단계;보정된 기압센서의 보정 기압을 측정하는 단계; 상기 해면기압과 상기 기압센서의 보정 기압을 이용하여 휴대용 단말의 고도를 측정하는 단계; 및 상기 고도 정보에 맵데이터 정보를 병합하여 상기 휴대용 단말이 위치한 층 수를 추적하는 단계;를 포함하는 휴대용 단말의 고도 측정 방법이 제공됨에 의해서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법은 휴대용 단말기를 통해 수신되는 해면기압 또는 기준기압 정보와 GPS의 고도 정보를 이용하여 기압센서를 보정하고, 보정된 기압센서의 기압값에 의해 산출된 고도 정보와 3D 맵데이터 정보의 취합에 의해 고층 건물 내에서 휴대용 단말기가 위치한 정확한 층 수 정보를 취득할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 기압센서가 내장된 휴대용 단말기를 통해 단말기 사용자가 위치한 정확한 고도와 건물 내 층 수 정보를 획득하거나 추적할 수 있음에 따라 물류, 엔터테인먼트, 항법, 광고, 소셜 네트워킹 등을 이용한 다양한 분야에 활용 가능할 수 있으며, 이를 비롯하여 화재나 테러 등의 위급 상황에서 정확한 고도와 건물 내 층 수 정보를 통해 휴대용 단말기 사용자의 신속하고 안전한 구조가 가능한 작용효과가 발휘될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고도 측정이 가능한 휴대용 단말의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 단말에 채용되는 기압센서의 보정 과정이 도시된 순서도
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 단말을 이용한 고도 측정 과정이 도시된 순서도
도 4는 휴대용 단말기 사용자의 실제 위치 측정 결과가 도시된 그래프이다.
본 발명에 따른 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 고도 측정이 가능한 휴대용 단말의 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고도 측정이 가능한 휴대용 단말(100)은 네트워크를 통해 무선통신 수단과 연결되며, 네트워크를 통해 기압 정보를 수신받는 기압정보 수신부(110)와, 수신된 기압 정보와 고도 정보에 의해 바이어스 기압을 산출하는 기압 보정부(120)와, 바이어스 기압이 적용된 보정 기압이 출력되는 기압센서(130)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 휴대용 단말(100)은 기압센서(130)의 보정 기압과 기압정보 수신부(110)에서 수신된 기압 정보를 이용하여 현재 위치의 고도를 측정하는 고도 측정부(140)를 더 포함할 수 있다.
그리고, 휴대용 단말(100)은 GPS 위성으로부터 위도와 경도, 고도 정보를 수신받는 GPS 수신부(150)를 더 포함할 수 있으며, GPS 위성에서 송신되는 정보 외에 특정 위치의 위도와 경도, 고도 정보를 수신받는 결정고도 수신부(160)를 더 포함할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 휴대용 단말(100)은 네트워크를 통해 기준기압 정보를 제공하는 기압서버(200)와, 건물의 층고와 층 수 정보를 제공하는 맵데이터 서버(300) 및 GPS 위성을 통해 제공되는 고도 정보 오차의 보정계수를 제공하는 GPS 보정서버(400)와 연결될 수 있다.
상기 휴대용 단말(100)의 기압정보 수신부(110)는 네트워크를 통해 기상청 등의 국가공인기관에서 제공하는 해면기압이 수신되며, 휴대용 단말(100)에 내장된 GPS 수신부(150)에서 수신된 위도, 경도의 현 위치 정보에 기반한 정보가 제공되거나, 네트워크를 통해 파악될 수 있는 휴대용 단말(100)의 위치, 예를 들어 이동통신 기지국이 커버할 수 있는 셀 정보에 의해서 휴대용 단말(100) 주변의 일정 영역에 대한 해면기압이 제공될 수 있다. 또한, 기압정보 수신부(110)는 기준 기압계와 연동되는 기압서버(200)를 통해 휴대용 단말(100) 주변 지역의 기준기압 정보와 기준고도 정보를 수신받을 수 있다. 기압서버(200)를 통해 제공되는 기준기압 정보와 기준고도 정보를 이용하여 현재 위치한 지역의 해면기압을 계산할 수 있다.
이때, 해면기압은(see-level pressure)은 평균해수면 높이에서의 기압을 일컫는 기압으로, 특정 관측 지점에서 관측된 기압에 해면 경정을 하여 얻어진 평균 해수면 높이에서의 기압으로 정의될 수 있으며, 기상청이나 사설기관의 기압 제공 정보 등을 통해 취득될 수 있고 이동통신사의 데이터베이스 서버를 통해 특정 지역의 기압 정보가 제공될 수 있다. 해면기압 외에 기압계를 이용한 기준기압 정보와 기준고도 정보도 사설기관이나 이동통신사에서 제공된 기압서버(200)에서 제공될 수 있으며, 휴대용 단말(100)에서 특정 지역의 기준기압 정보와 기준고도 정보가 테이블의 형태로 제공되거나, 최근 보급이 확산된 스마트폰의 경우에는 도시내 주요 시가지, 관광명소, 시군구 등의 지역별로 기준기압 정보와 기준고도 정보를 취득할 수 있는 어플리케이션의 형태로 제공될 수 있다. 이때, 휴대용 단말(100) 내에서 기준기압 정보와 기준고도 정보가 저장될 경우에는 네트워크를 통해 별도의 기준기압 정보 및 기준고도 정보를 수신받지 않고도 해면기압의 계산이 이루어질 수 있다.
또한, 기압 보정부(120)는 기압정보 수신부(110)에서 수신된 해면기압 또는 기압서버(200)를 통해 수신된 기준기압 정보와 기준고도 정보를 이용하여 계산된 해면기압과 현 위치 기반의 고도 정보를 이용하여 기압센서(130)의 보정(calibration)이 수행될 수 있다.
좀 더 자세하게 설명하면, 기압정보 수신부(110)에서 수신되거나 기준기압 정보와 기준고도 정보에 의해 연산된 해면기압과 휴대용 단말(100)의 현 위치 고도 정보를 이용하여 기압센서(130)의 보정이 이루어지게 된다. 이때, 해면기압은 앞서 언급한 기압정보 수신부(110)를 통해 수신되며, 고도 정보는 휴대용 단말(100)의 GPS 수신부(150)를 통해 GPS 위성으로부터 경도, 위도 정보와 동시에 수신될 수 있다. 상기 해면기압과 고도 정보를 이용하여 휴대용 단말(100)이 위치한 지역의 실제적인 실질 기압이 연산될 수 있다.
이때, 휴대용 단말(100)에 수신되는 고도 정보는 GPS 위성으로부터의 수신받는 고도 정보 외에도 특정 지역의 정해진 고도 정보를 결정고도 수신부(160)를 통해 수신받거나 휴대용 단말(100)에 자체적으로 저장된 특정 지역의 고도 정보를 취득할 수 있다. 예를 들어 특정 지역의 정해진 고도 정보는 건물의 1층에 위도, 경도 정보를 비롯하여 고도 정보를 저장한 단말기를 별도로 설치하고, 휴대용 단말(100)이 NFC(Near Field Communication) 또는 RFID 방식을 통해 결정고도 수신부(160)에서 단말기의 고도 정보를 취할 수 있으며, 휴대용 단말(100)에 저장된 정보는 앞서 언급한 기준기압 정보와 마찬가지로 테이블의 형태 또는 어플리케이션의 형태로 대표적인 지역, 건물 등의 위도, 경도 및 고도 정보를 취득할 수 있다.
그리고, 해면기압과 고도 정보를 이용하여 측정된 해당 지역의 실질 기압에서 기압센서(130)를 통해 측정된 측정 기압의 차에 의한 바이어스 기압이 산출되는 데, 바이어스 기압이 기압센서(130)에서 측정된 기압에 적용되어 기압센서(130)의 보정(calibration)이 이루어지게 된다.
기압센서(130)의 보정이 수행되는 이유는, 휴대용 단말(100)에 내장된 기압센서(130)는 시간과 장소가 동일한 조건에서 각기 다른 단말기에 내장된 기압센서마다 다른 기압값이 출력될 수 밖에 없기 때문에 기압센서(130)를 통해 측정된 기압 정보만으로는 휴대용 단말(100)이 위치한 주변 지역의 절대 고도를 측정하기가 어렵기 때문이다. 따라서, 휴대용 단말(100)에 내장된 기압센서(130)에서 측정된 측정 기압에 해면기압을 이용하여 산출된 바이어스 기압을 보상함으로써 기압센서(130)를 보정하고, 보정된 기압센서(130)에서 측정된 보정 기압을 이용하여 휴대용 단말(100)이 실제적으로 위치한 절대 고도를 산출해내기 위함이다.
또한, 휴대용 단말(100)은 GPS 위성을 통한 GPS 고도 정보의 수신시, 위도와 경도 정보에 비해 다소 부정확한 고도 정보가 GPS 수신부(150)에 수신될 수 있음에 따라 네트워크에 연결된 GPS 보정서버(400)를 통해 해당 고도 정보에 대한 GPS 보정정보를 수신함으로써, GPS 고도 정보의 오차를 보정할 수도 있다. GPS 보정정보에 의해 기압센서(130)의 더 정교한 보정이 가능할 수 있으며, 이하에서 설명될 고도 정보의 추적시 정확한 고도 정보 추정이 가능할 수 있다.
이와 같이, 휴대용 단말(100) 내에 내장된 기압센서(130)의 보정 후, 보정된 기압센서(130)를 통해 측정된 보정 기압과 기압정보 수신부(110)를 통해 수신된 해면기압을 이용하여 휴대용 단말(100)이 위치한 고도의 산출이 이루어지게 되는 데, 휴대용 단말(100)의 고도 산출은 고도 측정부(140)를 통해서 이루어질 수 있다.
이때, 휴대용 단말(100)의 절대 고도 산출을 위한 해면기압은 기압정보 수신부(110)에서 기상청 등으로부터 수신된 해면기압이 이용되거나, 네트워크를 통해 기압서버(200)로부터 기압정보 수신부(110)에 수신된 기준기압 정보와 기준고도 정보를 이용하여 산출된 해면기압이 이용될 수 있다. 이 외에 앞서 언급했듯이 사설 기관이나 이동통신사에서 제공하는 기압 관련 데이터베이스 서버를 통해 기준기압 정보와 기준고도 정보를 이용하거나, 휴대용 단말(100)에 자체적으로 저장된 기준기압 정보와 기준기압 정보를 이용하여 해면기압을 산출하여 적용할 수 있다. 또한, 기준기압 정보를 별도로 해면기압으로 변환하지 않고 고도 측정부(140)에 적용하여 기압센서(130)의 보정 기압과의 연산에 의해 고도를 산출할 수도 있다.
여기서, 고도 측정부(140)에서 산출된 휴대용 단말(100)의 고도 정보는 휴대용 단말(100)과 네트워크를 통해 연결된 맵데이터 서버(300)를 통해 수신된 건물의 정보와 병합되어 고도 정보를 휴대용 단말이 위치한 층 수 정보로 측정될 수 있으며, 이 층 수 정보가 휴대용 단말(100)의 디스플레이를 통해 출력될 수 있다.
이때, 맵데이터 서버(300)를 통해 제공되는 건물의 정보는 건물들의 층 수 정보와 층간 높이 정보 및 1층의 높이가 다른 층의 높이와 다를 경우 1층의 높이 정보 등을 가진 건물들의 3차원 맵 정보일 수 있다.
또한, 맵데이터 서버(300)의 네트워크 연결이 불가능하거나 맵데이터 서버(300)의 정보가 없을 경우에는 건물들의 평균적인 층간 높이(대략 2.5~3m)가 적용되어 고도 정보에 대한 층 수 정보가 산출될 수도 있다.
이와 같이 구성된 고도 측정이 가능한 휴대용 단말에 내장된 기압센서의 보정 과정과 휴대용 단말을 이용한 고도 측정이 이루어지는 과정을 도 1을 참조한 아래의 도 2와 도 3을 통해 좀 더 자세하게 설명한다.
먼저, 도 2는 본 발명에 따른 휴대용 단말에 채용되는 기압센서의 보정 과정이 도시된 순서도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 기준기압 정보와 기준고도 정보를 기압정보 수신부(110)에서 수신(S101)하고, 수신된 기준기압 정보와 기준고도 정보를 이용하여 해면기압을 산출(S102)한다. 이때, 기준기압 정보와 기준고도 정보는 기상청이나 사설기관의 기압계 또는 이동통신사의 데이터베이스 서버와 연동되는 기압서버(200)에서 네트워크를 통해 기압정보 수신부(110)로 수신될 수 있다. 기준기압 정보와 기준고도 정보는 휴대용 단말(100)이 위치한 주변 지역의 기압과 고도 정보이며, 앞서 설명한 바와 같이 휴대용 단말(100)이 연결된 기지국의 셀 범위 내의 기압과 고도 정보가 제공되거나 GPS 정보의 위도와 경도 기반의 위치에서의 기압과 고도 정보가 제공될 수 있다.
이때, 기준기압 정보와 기준고도 정보를 이용한 해면기압은 아래의 수학식을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112012054230067-pat00001
여기서, P0(t)는 해면기압, Pr(t)는 기준기압, hr(t)는 기준고도, a,b는 축척계수(scale factor) 이다.
한편, 수학식 1을 통해 산출되는 해면기압은 기상청 등의 공인기간을 통해 측정, 저장된 정보로 네트워크를 통해 휴대용 단말(100)의 기압정보 수신부(110)에 직접 수신(S103)될 수 있다. 이 경우, 수학식 1을 이용한 해면기압 산출 단계는 생략될 수 있다.
다음으로, 수학식 1에 의해서 산출된 해면기압 또는 기압정보 수신부(110)에서 수신된 해면기압과 고도 정보를 이용하여 실질 기압을 측정(S104)한다. 상기 고도 정보는 휴대용 단말(100)이 위치한 주변 지역의 실질 고도로 GPS 위성으로부터 GPS 수신부(150)를 통해 수신될 수 있다. 또한, GPS 위성의 정보를 수신할 수 없거나 GPS 수신부(150)가 내장되지 않았을 경우에는 결정고도 수신부(160)를 통해 특정 지역의 정해진 고도 정보를 NFC(Near Field Communication) 또는 RFID 방식을 이용하여 수신받을수도 있다. 그리고, 휴대용 단말(100)에 저장된 정보를 이용하여 테이블의 형태 또는 어플리케이션의 형태로 대표적인 지역, 건물 등의 위도, 경도 및 고도 정보를 취득할 수도 있다.
상기 실질 기압은 GPS 정보를 비롯한 다양한 방식으로 취득되는 고도 정보에 의해 산출되는 데, 실질 기압은 휴대용 단말(100)에 내장된 기압센서(130)에서 측정된 기압과는 별도의 기압 정보로 휴대용 단말의 실질 고도 정보에 의해 해면기압과 이론적으로 계산될 수 있는 기압 정보이다. 이때, 실질 기압은 아래의 수학식 2에 의해서 산출될 수 있다.
Figure 112012054230067-pat00002
여기서, Pu(t)는 실질 기압, hu(t)는 실질 고도, P0(t)는 해면기압, a,b는 축척계수(scale factor)이다.
이때, GPS 위성을 통한 고도 정보가 취득되는 경우에는, GPS 보정서버(400)의 GPS 보정정보를 더 수신받아 GPS 고도 정보의 오차를 보정하여 더 정확한 고도 정보를 취할 수 있다.
다음, 앞선 단계에서 산출된 이론적인 실질 기압에서 기압센서(130)를 이용하여 측정된 측정 기압을 차감하여 바이어스 기압을 산출(S105)한다. 바이어스 기압은 기압센서(130)에서 각기 다르게 측정되는 측정 기압을 보상하기 위한 기압으로 기압센서(130)의 측정 기압에 가감되어 기압센서(130)를 통해 보정된 기압 정보가 추출될 수 있도록 하여 해면기압에 대한 절대 기압 산출이 가능하도록 할 수 있다.
다음으로, 산출된 바이어스 기압을 기압센서(130)에 적용하여 기압센서(130)를 보정(S106)한다. 보정된 기압센서(130)를 통해 측정되는 보정 기압은 절대 고도를 측정하기 위한 기반 데이터로 이용될 수 있다.
이때, 바이어스 기압은 아래의 수학식 3을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112012054230067-pat00003
여기서, Pm(t)는 기압센서 측정 기압, Pb는 바이어스 기압, Pu(t)는 실질 기압이다.
이와 같은 기압센서(130)의 보정은 지면 상에서 해면기압을 이용함에 따라 1회의 보정 과정 수행이 이루어지게 되며, 이 후 반복적인 보정 과정은 필요하지 않고 1회의 기압센서 보정으로 반복적인 고도 측정 수행이 가능할 수 있다.
다음, 도 3은 본 발명에 따른 휴대용 단말을 이용한 고도 측정 과정이 도시된 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 기준기압 정보와 기준고도 정보를 기압정보 수신부(110)에서 수신(S201)하고, 수신된 기준기압 정보와 기준고도 정보를 이용하여 해면기압을 산출(S202)한다. 이때, 기준기압 정보와 기준고도 정보는 기압센서의 보정 과정과 동일한 방법으로 취득될 수 있으며, 해면기압도 동일한 수학식에 의해 산출될 수 있는 것이므로 중복되는 설명은 생략한다.
또한, 해면기압은 기상청 등의 공인기간을 통해 측정, 저장된 정보로 네트워크를 통해 휴대용 단말(100)의 기압정보 수신부(110)에 직접 수신(S203)될 수 있다. 이 경우, 기준기압 정보와 기준고도 정보를 이용한 해면기압 산출 단계는 생략될 수 있다.
다음으로, 보정된 기압센서(130)의 보정 기압을 측정(S104)한다. 보정된 기압센서(130)에서 측정되는 보정 기압은 앞서 설명한 기압센서(130)의 보정 단계에서 바이어스 기압이 적용된 기압이다.
다음, 기압센서(130)의 보정 기압과 해면기압을 이용하여 휴대용 단말의 고도를 측정(S015)한다. 이때 휴대용 단말의 고도는 바이어스 기압이 적용된 보정 기압에 의해 지표면을 기준으로 실제 휴대용 단말이 위치한 절대 고도이며, 고도 정보는 아래의 수학식을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112012054230067-pat00004
여기서, hu(t)는 휴대용 단말의 절대 고도, P0(t)는 해면기압, Pu(t)는 보정 기압, a,b는 축척계수(scale factor)이다.
이때, 상기 수학식에 대입되는 해면기압은 특정 지역의 저장된 기압 정보로 대체되어 고도 정보가 측정될 수도 있다.
다음, 휴대용 단말이 위치한 절대 고도가 측정되면, 휴대용 단말과 네트워크를 통해 연결된 맵데이터 서버(300) 정보와 고도 정보가 병합되어 휴대용 단말이 위치한 층 수 정보가 추출(S206)된다. 맵데이터 정보는 위도, 경도 정보를 기반으로 하여 위치 파악이 가능한 건물 정보에 관한 것으로, 주로 고층 건물들의 층 수 정보와 층간 높이 및 1층 높이 등의 3차원 건물 정보가 제공될 수 있다.
상기의 맵데이터 정보에 의해 측정된 고도 정보 기반의 층 수는 아래의 수학식을 통해 산출될 수 있다.
Figure 112012054230067-pat00005
여기서, L(t)는 휴대용 단말이 위치한 층 수, hu(t)는 고도 정보, h0는 건물 1층의 높이, d는 층간 높이이다.
이때, 맵데이터 정보가 제공될 수 없거나 건물의 전체 높이만 제공되고 층간 높이에 대한 정보만 제공되어 불완전한 정보가 제공될 경우에는 일반적인 건물의 층간 높이이 2.5~3m 정도의 층간 높이를 임의로 적용할 수 있다.
이와 같이 일련의 단계를 통해 기압센서에서 측정되어 보정된 기압에 의해 실시간의 정확한 고도 정보 및 맵데이터 정보에 의해 해당 건물에서 위치한 휴대용 단말기 이용자의 실제 위치 측정 결과를 살펴보면, 아래의 도 4의 그래프와 표 1을 통해 정확한 고도 측정과 층 수 추적이 가능함을 알 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 휴대용 단말의 기압센서에서 해면기압을 이용하여 바이어스 기압을 산출한 후 기압센서에서 측정된 기압(파란색)에 바이어스 기압을 이용하여 보정하면 보정된 기압(붉은색)이 계산되어 출력될 수 있다. 이 보정된 기압(붉은색)을 통해 맵테이터 정보와 조합하여 추정된 실제 고도는 표 1의 고도와 같이 측정되며, 추정 고도에서 산출된 층 수를 실제 휴대용 단말 사용자가 위치한 층 수와 비교하면 정확하게 휴대용 단말기 사용자의 고도 위치 정보와 측정된 층 수의 위치 정보가 일치함을 알 수 있다.
Figure 112012054230067-pat00006
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100. 휴대용 단말
110. 기압정보 수신부
120. 기압 보정부
130. 기압센서
140. 고도 측정부
150. GPS 수신부
160. 결정고도 수신부
200. 기압서버
300. 맵데이터 서버
400. GPS 보정서버

Claims (25)

  1. 기압 정보를 수신받는 기압정보 수신부;
    상기 기압정보 수신부에서 수신된 기압 정보에 의해 바이어스 기압을 산출하는 기압 보정부; 및
    상기 바이어스 기압이 적용된 보정 기압이 출력되는 기압센서;를 포함하고,
    상기 기압정보 수신부는, 기준기압 정보와 기준고도 정보가 기압서버로부터 수신되어 해면기압을 산출하거나 해면기압이 상기 기압서버로부터 수신되되,
    상기 해면기압은, 아래의 수학식을 통해 산출되는 휴대용 단말.
    수학식
    Figure 112013077404819-pat00016

    여기서, P0(t)는 해면기압,
    Pr(t)는 기준기압,
    hr(t)는 기준고도,
    a,b는 축척계수(scale factor)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 휴대용 단말은, GPS 위성으로부터 위도와 경도, 고도 정보가 수신되는 GPS 수신부; 및
    특정 위치의 위도와 경도, 고도 정보가 NFC(Near Field Communication) 또는 RFID에 의해 수신되는 결정고도 수신부;를 더 포함하는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 해면기압은, 상기 GPS 수신부에서 수신된 위치 정보 기반 또는 상기 휴대용 단말과 연결된 기지국이 커버하는 셀 영역 내의 기압 정보가 제공되는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기압 보정부는, 상기 해면기압과 고도 정보를 이용하여 상기 바이어스 기압을 산출하고, 상기 기압센서의 보정이 수행되는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고도 정보는, GPS 위성으로부터 수신되는 고도 정보, 특정 위치의 기저장된 고도 정보 또는 상기 휴대용 단말 내에 저장된 고도 정보 중 어느 하나의 고도 정보가 취득되는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 휴대용 단말은, GPS 위성으로부터 고도 정보 수신시 네트워크에 연결된 GPS 보정서버를 통해 고도 정보에 대한 GPS 보정정보가 더 수신되는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 휴대용 단말은, 네트워크를 통해 해면기압 또는 기준기압 정보를 제공하는 기압서버와, 건물의 층고와 층 수 정보를 제공하는 맵데이터 서버 및 GPS 위성을 통해 제공되는 고도 정보 오차의 보정계수를 제공하는 GPS 보정서버와 무선 통신하는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말.
  9. 기압 정보를 수신받는 기압정보 수신부;
    바이어스 기압이 적용되어 보정된 보정 기압이 출력되는 기압센서; 및
    상기 기압센서의 보정 기압과 상기 기압 정보를 이용하여 현재 위치의 고도를 측정하는 고도 측정부;를 포함하되,
    상기 고도는 아래의 수학식을 통해 산출되는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말.
    수학식
    Figure 112013077404819-pat00017

    여기서, hu(t)는 휴대용 단말의 절대 고도,
    P0(t)는 해면기압,
    Pu(t)는 보정 기압,
    a,b는 축척계수(scale factor).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 휴대용 단말은, 상기 기압정보 수신부에서 수신된 기압 정보에 의해 바이어스 기압을 산출하는 기압 보정부;를 더 포함하는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기압정보 수신부는, 기준기압 정보와 기준고도 정보가 기압서버로부터 수신되어 해면기압을 산출하거나 해면기압이 상기 기압서버로부터 수신되는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 고도 측정부에서 산출된 고도 정보는, 네트워크를 통해 연결된 맵데이터 서버로부터 수신된 건물 정보와 병합되어 상기 휴대용 단말이 위치한 층 수 정보를 추정하는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 맵데이터 서버를 통해 제공되는 건물의 정보는, 상기 건물들의 층 수 정보와 층간 높이 정보 및 1층의 높이 정보 중 적어도 어느 하나 이상의 정보를 제공하는 고도 측정이 가능한 휴대용 단말.
  14. 해면기압이 기압정보 수신부에 수신되는 단계;
    상기 해면기압과 고도 정보를 이용하여 실질 기압을 측정하는 단계;
    상기 실질 기압에서 기압센서의 측정 기압을 차감하여 바이어스 기압을 산출하는 단계; 및
    상기 바이어스 기압을 상기 기압센서에 적용하여 상기 기압센서를 보정하는 단계;를 포함하고,
    상기 기압정보 수신부에 해면기압이 수신되는 단계에서,
    상기 해면기압은, 상기 기압정보 수신부에 수신된 기준기압 정보와 기준고도 정보를 이용하여 산출되되,
    아래의 수학식을 통해 산출되는 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
    수학식
    Figure 112013077404819-pat00018

    여기서, P0(t)는 해면기압,
    Pr(t)는 기준기압,
    hr(t)는 기준고도,
    a,b는 축척계수(scale factor)
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서,
    상기 실질 기압을 측정하는 단계에서,
    상기 고도 정보는, GPS 위성으로부터 수신되는 고도 정보, 특정 위치의 기저장된 고도 정보 또는 상기 휴대용 단말 내에 저장된 고도 정보 중 어느 하나의 고도 정보가 취득되는 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 실질 기압은 아래의 수학식을 통해 산출되는 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
    수학식
    Figure 112012054230067-pat00008

    여기서, Pu(t)는 실질 기압,
    hu(t)는 실질 고도,
    P0(t)는 해면기압,
    a,b는 축척계수(scale factor)
  19. 제14항에 있어서,
    상기 실질 기압을 측정하는 단계에서,
    GPS 위성으로부터 고도 정보를 취득하는 경우, GPS 보정서버의 GPS 보정정보를 이용하여 상기 고도 정보를 보정하는 단계;를 더 포함하는 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 바이어스 기압을 산출하는 단계에서,
    상기 바이어스 기압은, 아래의 수학식을 통해 산출되는 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
    수학식
    Figure 112012054230067-pat00009

    여기서, Pm(t)는 기압센서 측정 기압,
    Pb는 바이어스 기압,
    Pu(t)는 실질 기압
  21. 해면기압이 기압정보 수신부에 수신되는 단계;
    보정된 기압센서의 보정 기압을 측정하는 단계;
    상기 해면기압과 상기 기압센서의 보정 기압을 이용하여 휴대용 단말의 고도를 측정하는 단계; 및
    상기 고도 정보에 맵데이터 정보를 병합하여 상기 휴대용 단말이 위치한 층 수를 추적하는 단계;를 포함하되,
    상기 휴대용 단말의 고도를 측정하는 단계에서,
    상기 고도는 아래의 수학식을 통해 산출되는 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
    수학식
    Figure 112013077404819-pat00019

    여기서, hu(t)는 휴대용 단말의 절대 고도,
    P0(t)는 해면기압,
    Pu(t)는 보정 기압,
    a,b는 축척계수(scale factor).
  22. 제21항에 있어서,
    상기 기압센서의 보정 기압을 측정하는 단계 이전에는,
    상기 해면기압과 고도 정보를 이용하여 실질 기압을 측정하는 단계;
    상기 실질 기압에서 기압센서의 측정 기압을 차감하여 바이어스 기압을 산출하는 단계; 및
    상기 바이어스 기압을 상기 기압센서에 적용하여 상기 기압센서를 보정하는 단계;를 더 포함하는 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 기압정보 수신부에 해면기압이 수신되는 단계에서,
    상기 해면기압은, 상기 기압정보 수신부에 수신된 기준기압 정보와 기준고도 정보를 이용하여 산출되는 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  24. 삭제
  25. 제21항에 있어서,
    상기 휴대용 단말이 위치한 층 수를 추적하는 단계에서,
    상기 맵데이터 정보를 이용하여 추출되는 층 정보는 아래의 수학식을 통해 산출되는 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
    수학식
    Figure 112012054230067-pat00011

    여기서, L(t)는 휴대용 단말이 위치한 층 수,
    hu(t)는 고도 정보,
    h0는 건물 1층의 높이,
    d는 층간 높이.
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