KR20060058930A - 이동체의 동적정보를 제공하는 ｇｐｓ 수신기 및 동적정보제공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동체의 동적정보를 제공하는 GPS 수신기 및 동적정보 제공방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 첫째, 현재 대부분의 GPS 수신기가 외부도움을 통해서 정밀도를 향상시키며 거의 동일한 정형화된 포맷으로 데이트를 출력하는데 반해 외부의 도움이 없이도 GPS의 위치 정보를 자체적으로 오차를 보정할 수 있을 뿐 아니라 GPS 수신기가 지능적으로 자신의 동적 특성과 항체의 항법특성을 알아내고, 진동센서와 같은 MEMS센서의 진동특성 등을 통해 정확히 이동체의 동적인 특성을 알아낼 수 있고, 둘째, 기존의 틀을 벋어난 새로운 정보를 가진 형태로 출력된다. 따라서 저가의 수 m레벨의 99% 이상의 정밀도를 가진 지능형 GPS 단말기의 구현이 가능하기 때문에 GPS 수신기를 이용하는 시스템이 데이터를 가공할 필요가 없으며, 셋째, 사람(예: PDA), 차량, 자전거 등의 동적 특성이 구분되므로 GPS 수신기의 활용범위를 확대시킬 수 있고, 차량항법의 경우 운전행위의 특성을 위한 데이터의 추출도 가능하므로 안전운전을 유도할 수 있다.

이동체, 동적정보

Description

이동체의 동적정보를 제공하는 ＧＰＳ 수신기 및 동적정보 제공방법{GPS RECEIVER FOR PROVIDING INFORMATION OF MOVING BODY AND PROVIDING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 GPS 수신기의 제어블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동적특성을 모델링한 분포 곡선도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 운동지수의 구분과 운동지수를 모델링한 분포 곡선도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 동적정보 제공동작 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : RF 및 디지털신호처리부 2 : 베이스밴드(Base-Band)

3 : GPS 데이터오류판단부 4 : GPS 데이터보정처리부

5 : 이동체 동적특성/대상판별부 6 : 항법특성판별부

7 : 주행이력 판별/저장부 8 : 출력부

9 : INS

본 발명은 이동체의 동적정보를 제공하는 GPS 수신기 및 동적정보 제공방법에 관한 것이다.

본 발명은 더욱 상세하게는 GPS 수신기를 이용한 측위와 GPS 위성으로부터 전송받은 신호를 바탕으로 적절한 형태로 다양한 정보를 출력하는 GPS 수신기의 핵심기술분야로써, 여기에 여러 가지 응용분야를 접목시킬 수 있는 다목적 첨단 기술이다.

종래의 GPS 수신기들은 측위의 정밀도를 향상시키기 위한 방법으로 DGPS, DR(Dead Reckoning) 혹은 INS(Inertial Navigation System) 혼합 등의 방법을 이용하고, GPS 신호의 빠른 취득을 위해서는 Assisted GPS(AGPS)방식을 이용한다.

그러나, 이 모든 방법들이 외부의 도움을 받아야만 되는 방식이므로 비용 부담이 없지 않을 뿐만 아니라, GPS 수신기가 위성으로부터 전송받은 신호를 이용하여 얻은 데이터를 사용자가 쉽게 사용할 수 있게 하기 위해서는 내용을 일정한 형식에 맞춰 출력하는데 이 출력되는 내용 또한 GPS를 응용한 여러 가지 제품에 사용하기에는 부족한 면이 있다.

대표적으로 GPS 수신기가 출력하는 데이터 포맷으로는 NMEA가 있으나 GPS 수신기 제조사 마다 다를 수 있다. 현재시간, 위도, 경도, 고도, 위성개수, DOP, 현재 사용되는 위성번호, 각 위성의 앙각 및 방위각 그리고 SNR(Signal to Noise Ratio), 사용자의 속도 및 각도 등이 NMEA 포맷의 일반적인 내용이며, 그 밖에도 ECEF(Earth Center Earth Fixed)를 기준으로 하는 X, Y, Z 좌표와 GPS Time 등의 정적인 데이터를 출력해 주는 포맷도 있다. 그러나 항법 대상별로 동적인 데이터를 출력해 줄 필요가 있다.

기존의 저가형 GPS 수신기의 측위 방식은 수십 m 에서 수백 m의 오차를 반영하며, 이 오차를 줄이 위해서는 외부의 도움을 받아야만 하는 실정이다. 또한 수신기가 출력하는 정보도 다방면의 응용, 예를 들어 자동차, 선박, 비행기 등의 이동수단이 아닌 다른 이동수단의 응용에는 적합하지 않은 면이 많이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 GPS 수신기가 내포하고 있는 문제점을 개선하기 위하여 이루어진 것으로써, 본 발명의 목적은 외부의 도움없이 소프트웨어적인 기법으로 GPS 수신기가 스스로 지능적으로 자신의 위치 오차를 보정할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 MEMS 센서를 사용하여 사용자의 이동수단과 그 목적에 부합하여 정확히 그 이동체의 동적 움직임에 대한 충분한 정보를 제공하며, 이러한 동적 데이터를 만들어 포맷으로 제공함으로써 많은 시간 데이터를 저장하지 않아도 항체의 동적 움직임의 통계를 한눈에 파악할 수 있도록 함과 동시에 그에 맞는 출력 형식을 갖는 GPS 수신기를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동체의 동적정보를 제공하는 GPS 수신기는 GPS 수신기로부터 전송받은 데이터를 처리하는 RF 및 디지털 신호 처리부; Base-Band 부분; 상기 RF 및 디지털신호 처리부 및 Base-Band 부분을 통과한 GPS 데이터를 미리 저장된 데이터 오류기준과 오류를 판단하는 GPS 데이터 오류 판단부; 상기 오류판단부에서 판단된 오류를 토대로 이동체의 위치, 속도, 각도 및 위성 정보 등을 보정하는 GPS 데이터 보정 처리부; 현재 각도와 이전각도의 차분인 angular rate, 현재 속도와 이전속도의 차분인 speed rate, 현재 위치와 이전 위치의 차분인 position rate를 계산하며, 약 10초 이상의 정보를 저장한 뒤, 현재 위치와 10초 정도 전의 위치에서 방향의 통계를 계산하여 방향의 추이를 예측하는 이동체 동적 특성/대상 판별부; 상기 angular rate을 미리 모델링된 분포 곡선과 실험을 통해 얻어진 등급을 통해 운동지수(dynamics index)를 결정하여 이동체의 동적 상태를 쉽게 알 수 있도록 하는 항법특성 판별부; 속도의 추이를 저장하여 현재 어떤 이동 수단으로 이동하고 있는지를 판별하는 주행이력 판별/저장부; 출력부; 및 사용자의 움직임 정보를 더욱 정확히 알 수 있도록 하는 MEMS 센서부로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 MENS 센서부는 가속도 센서, 자이로스코프 혹은 충격을 알 수 있는 센서인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이동체의 동적정보 제공방법은GPS 수신기로부터 데이터를 전송받는 단계; 상기 GPS 수신기로부터 전송받은 현재 데이터와 이전 데이터를 분석하여 분석된 데이터를 바탕으로 오류를 판단하는 단계; 상기 오류라고 판단된 데이터를 보정하는 단계; 현재 각도와 이전각도, 현재 속도와 이전속도, 현재 위치와 이전 위치 정보, 현재 위치와 10초 정도 전의 위치에서 방향 의 통계 데이터를 수집하는 단계; 동특성을 모델링하는 단계; 이전에 분석한 데이터를 근거로 이동체의 동적 특성(방향 추이)을 분석하는 단계; 분석결과 동특성 보정이 필요할 경우에는 MENS 센서부(9)의 데이터를 입력받아 보정하고 동특성을 위한 데이터를 수집하는 단계; 동특성을 판별하는 단계; 상기 분석된 동적 특성에서 이동수단을 판별하는 단계; 상기 이동수단으로부터 항법특성을 판별하고 이상 유무를 관측하는 단계; 상기 항법특성을 판별함과 동시에 주행이력을 판별 저장하는 단계; 및 상기 이동체의 위치정보, 위성정보, 동적 특성, 항법 특성, 주행 이력 등을 새롭게 구성된 포맷으로 출력하는 단계로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 오류라고 판단될 수 있는 데이터는 이동체의 위치, 속도, 각도 및 위성 정보인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 GPS 수신기의 제어블록도, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동적특성을 모델링한 분포 곡선도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 운동지수의 구분과 운동지수를 모델링한 분포 곡선도,도 4는 본 발명의 실시예에 따른 동적정보 제공동작 순서도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 이동체의 동적정보를 제공하는 GPS 수신기는, GPS 수신기에서 수신된 데이터를 처리하는 RF 및 디지털 신호 처리부(1)와, Base-Band 부분(2)과, 상기 RF 및 디지털신호 처리부(1) 및 Base-Band 부분(2)을 통과한 GPS 데이터를 미리 저장된 데이터 오류기준과 오류를 판단하는 GPS 데이터 오류 판단부(3)와, 상기 오류판단부(3)에서 판단된 오류를 토대로 이동체의 위치, 속도, 각도 및 위성 정보 등을 보정하는 GPS 데이터 보정 처리부(4)와, 현재 각도와 이전각도의 차분인 angular rate, 현재 속도와 이전속도의 차분인 speed rate, 현재 위치와 이전 위치의 차분인 position rate를 계산하며, 약 10초 이상의 정보를 저장한 뒤, 현재 위치와 10초 정도 전의 위치에서 방향의 통계를 계산하여 방향의 추이를 예측하는 이동체 동적 특성/대상 판별부(5)와, 상기 angular rate을 미리 모델링된 분포 곡선과 실험을 통해 얻어진 등급을 통해 운동지수(dynamics index)를 결정하여 이동체의 동적 상태를 쉽게 알 수 있도록 하는 항법특성 판별부(6)와, 속도의 추이를 저장하여 현재 어떤 이동 수단으로 이동하고 있는지를 판별하는 주행이력 판별/저장부(7)와, 최종 출력부(8)와, 사용자의 움직임 정보를 더욱 정확히 알 수 있도록 가속도 센서, 자이로스코프 혹은 충격을 알 수 있는 센서로 이루어진 MEMS 센서부(9)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 동작순서를 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 GPS 수신기로부터 데이터를 전송받는다(S1).

GPS 데이터 오류 판단부(3)에서는 상기 GPS 수신기로부터 전송받은 현재 데이터와 이전 데이터를 분석하여 분석된 데이터를 바탕으로 오류를 판단한다(S2).

GPS 데이터 보정처리부(4)에서는 상기 GPS 데이터 오류 판단부(3)에서 오류라고 판단된 데이터를 보정한다(S3). 여기서 상기 오류라고 판단될 수 있는 데이터는 이동체의 위치, 속도, 각도 및 위성 정보 등을 들 수 있다.

이동체 동적 특성/대상 판별부(5)에서는 현재 각도와 이전각도, 현재 속도와 이전속도, 현재 위치와 이전 위치 정보, 현재 위치와 10초 정도 전의 위치에서 방향의 통계 데이터를 수집하고(S4), 동특성을 모델링한 후(S5) 이전에 분석한 데이터를 근거로 이동체의 동적 특성(방향 추이)을 분석한다.(S6)

즉 현재 각도와 이전각도의 차분인 angular rate, 현재 속도와 이전속도의 차분인 speed rate, 현재 위치와 이전 위치의 차분인 position rate를 계산하며, 약 10초 이상의 정보를 저장한 뒤, 현재 위치와 10초 정도 전의 위치에서 방향의 통계를 계산하여 방향의 추이를 예측하는 것이다.

분석결과 동특성 보정이 필요할 경우에는(S7) MENS 센서부(9)의 데이터를 입력받아 보정하고 동특성을 위한 데이터를 수집한 후(S8) 동특성을 판별한다.(S9)

상기 이동체 동적 특성/대상 판별부(5)에서는 분석된 동적 특성에서 이동수단을 판별한다.(S10)

이때, 부가적으로 MEMS 센서(9)의 도움을 받아 더욱 정확한 특성을 판별 및 구분한다.

항법 특성 판별부(6)에서는 상기 이동수단으로부터 항법특성을 판별하고 이상 유무를 관측한다.

주행이력 판별부(7)에서는 상기 항법특성을 판별함과 동시에 주행이력을 판별 저장한다.(S11)

최종 출력부(8)에서는 상기 이동체의 위치정보, 위성정보, 동적 특성, 항법 특성, 주행 이력 등을 새롭게 구성된 포맷으로 출력한다.(S12)

상술한 본 발명은 특정한 실시예를 들어 설명하였으나 본 발명은 이에 한정 하는 것은 아니며 본 발명의 기술적사상을 벗어나지 않는 범위내에서는 수정 및 변형실시가 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 다음과 같은 뛰어난 효과가 있다.

첫째, 현재 대부분의 GPS 수신기가 외부도움을 통해서 정밀도를 향상시키며 거의 동일한 정형화된 포맷으로 데이트를 출력하는데 반해 외부의 도움이 없이도 GPS의 위치 정보를 자체적으로 오차를 보정할 수 있을 뿐 아니라 GPS 수신기가 지능적으로 자신의 동적 특성과 항체의 항법특성을 알아내고, MEMS센서의 진동센서의 진동특성 등을 통해 정확히 이동체의 동적인 특성을 알아낼 수 있다.

둘째, 기존의 틀을 벋어난 새로운 정보를 가진 형태로 출력된다. 따라서 저가의 수 m레벨의 99% 이상의 정밀도를 가진 지능형 GPS 단말기의 구현이 가능하기 때문에 GPS 수신기를 이용하는 시스템이 데이터를 가공할 필요가 없다.

셋째, 사람(예: PDA), 차량, 자전거 등의 동적 특성이 구분되므로 GPS 수신기의 활용범위를 확대시킬 수 있고, 차량항법의 경우 운전행위의 특성을 위한 데이터의 추출도 가능하므로 안전운전을 유도할 수 있다.

넷째, 현재 출시되는 대부분의 GPS 수신 모듈들은 플래쉬 메모리가 탑재되는데 이러한 플래쉬 메모리를 이용하여 동적 상태를 저장하면 항공기에서 쓰이는 블랙박스와 같은 효과를 낼 수도 있다. 또한 외부의 도움정보를 쉽게 받을 수도 있으며 어떠한 도움정보와 연결되어 있는지를 출력해 준다.

Claims (4)

1. GPS 수신기로부터 전송받은 데이터를 처리하는 RF 및 디지털 신호 처리부(1);

   Base-Band 부분(2);

   상기 RF 및 디지털신호 처리부(1) 및 Base-Band 부분(2)을 통과한 GPS 데이터를 미리 저장된 데이터 오류기준과 오류를 판단하는 GPS 데이터 오류 판단부(3);

   상기 오류판단부(3)에서 판단된 오류를 토대로 이동체의 위치, 속도, 각도 및 위성 정보 등을 보정하는 GPS 데이터 보정 처리부(4);

   현재 각도와 이전각도의 차분인 angular rate, 현재 속도와 이전속도의 차분인 speed rate, 현재 위치와 이전 위치의 차분인 position rate를 계산하며, 약 10초 이상의 정보를 저장한 뒤, 현재 위치와 10초 정도 전의 위치에서 방향의 통계를 계산하여 방향의 추이를 예측하는 이동체 동적 특성/대상 판별부(5);

   상기 angular rate을 미리 모델링된 분포 곡선과 실험을 통해 얻어진 등급을 통해 운동지수(dynamics index)를 결정하여 이동체의 동적 상태를 쉽게 알 수 있도록 하는 항법특성 판별부(6);

   속도의 추이를 저장하여 현재 어떤 이동 수단으로 이동하고 있는지를 판별하는 주행이력 판별/저장부(7);

   최종 출력부(8); 및

   사용자의 움직임 정보를 더욱 정확히 알 수 있도록 하는 MEMS 센서부(9)로 구성된 것을 특징으로 하는 이동체의 동적정보를 제공하는 GPS 수신기.
2. 제1항에 있어서, 상기 MENS 센서부(9)는 가속도 센서, 자이로스코프 혹은 충격을 알 수 있는 센서인 것을 특징으로 하는 이동체의 동적 정보를 제공하는 GPS 수신기.
3. GPS 수신기로부터 데이터를 전송받는 단계;

   상기 GPS 수신기로부터 전송받은 현재 데이터와 이전 데이터를 분석하여 분석된 데이터를 바탕으로 오류를 판단하는 단계;

   상기 오류라고 판단된 데이터를 보정하는 단계;

   현재 각도와 이전각도, 현재 속도와 이전속도, 현재 위치와 이전 위치 정보, 현재 위치와 10초 정도 전의 위치에서 방향의 통계 데이터를 수집하는 단계;

   동특성을 모델링하는 단계;

   이전에 분석한 데이터를 근거로 이동체의 동적 특성(방향 추이)을 분석하는 단계;

   분석결과 동특성 보정이 필요할 경우에는 MENS 센서부(9)의 데이터를 입력받아 보정하고 동특성을 위한 데이터를 수집하는 단계;

   동특성을 판별하는 단계;

   상기 분석된 동적 특성에서 이동수단을 판별하는 단계;

   상기 이동수단으로부터 항법특성을 판별하고 이상 유무를 관측하는 단계;

   상기 항법특성을 판별함과 동시에 주행이력을 판별 저장하는 단계; 및

   상기 이동체의 위치정보, 위성정보, 동적 특성, 항법 특성, 주행 이력 등을 새롭게 구성된 포맷으로 출력하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 GPS 수신기의 이동체의 동적 정보 제공방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 오류라고 판단될 수 있는 데이터는 이동체의 위치, 속도, 각도 및 위성 정보인 것을 특징으로 하는 동적 정보 제공방법.

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