KR20080026865A - 차량위치검출장치 및 방법 - Google Patents

차량위치검출장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도로상에 설치된 전자태그를 이용하여 차량위치를 정확하게 표시하는 차량위치검출장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에는 차량 내부에 도로상에 설치되어 경도, 위도 및 높이정보를 저장하는 전자태그의 위치정보를 읽어들이는 리더부와, 다수의 GPS 위성으로부터 수신된 위성위치 및 의사거리를 이용하여 상기 의사거리의 오차정보를 검출하는 오차정보 검출부가 구비된다. 그리고, 의사거리에서 상기 오차정보를 차감하여 의사거리를 보정하는 의사거리 보정부와, 상기 보정된 의사거리를 이용하여 차량위치를 검출하는 제어부가 구비된다. 이에 따라, 본 발명은 전자태그의 위치정보를 이용하여 의사거리를 보정함으로써, 차량위치측정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
차량위치검출, 의사거리보정, 전자태그, 리더

Description

차량위치검출장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR POSITION DETECTION}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 차량위치검출장치가 포함된 위성위치확인시스템의 블록구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량위치검출방법을 도시하는 흐름도.
《도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명》
100 : GPS 단말기 110 : 신호 송수신부
112 : GPS 안테나 114 : 의사거리 보정부
116 : 펌웨어 120 : 리더부
130 : 오차정보 검출부 140 : 제어부
150 : 메모리 160 : 음성처리부
170 : 디스플레이부 180 : 입력부
본 발명은 위치검출시스템에 관한 것으로, 특히 도로상에 설치되는 전자태그로부터의 위치정보를 이용하여 차량위치를 정확하게 표시하는 차량위치검출장치 및 방법에 관한 것이다.
위성위치확인시스템(Global Positioning System, 이하 'GPS'라 함)은 3개 내지 4개의 GPS 위성으로부터 의사거리를 포함하는 GPS 신호를 수신하여 위치를 검출한다. 이때, 의사거리는 외부적인 전파의 영향과 위성 배치관계에 의한 오차, 수신기 내부 클럭에 의한 오차 및 선택적 이용성(Selective Availability, 이하 'S/A'라 함) 오차 등을 포함하여 정확성이 떨어지게 된다.
이에 따라, 정확한 위치를 가진 GPS 기지국과 위성으로부터 수신되는 GPS 신호의 의사거리 사이의 오차정보를 검출하여 각 GPS 단말기로 전송하는 정밀위성위치확인시스템(Differential GPS, 이하 'DGPS'라 함)이 널리 사용되고 있다. 상세하게 살펴보면, GPS 단말기는 GPS 기지국과 동일한 오차정보를 받고 있는 것으로 가정하여, 실제로 수신한 의사거리에서 GPS 기지국으로부터의 오차정보를 차감하여 차량 위치를 계산한다. 이러한 DGPS는 하나의 GPS 기지국에서 수백 KM 범위의 지역에 오차정보를 전송하므로 상당히 넓은 지역에 서비스할 수 있는 장점이 있다.
하지만, 종래의 DGPS에 있어서 GPS 기지국과의 거리가 수백 KM 떨어진 지역에 위치한 GPS 단말기는 전리층/대류권 지연 오차 및 고층빌딩이 모여있는 지역에서 반사파로 인한 다중경로 오차가 발생하므로, GPS 기지국과의 거리와 무관하게 기지국에서 계산된 오차정보로 의사거리를 보정할 경우 정확한 위치를 검출할 수 없는 단점이 있다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명 의 목적은 도로상에 설치된 전자태그로부터 수신되는 위치정보를 이용하여 의사거리를 보정하는 차량위치검출장치 및 그 차량위치검출방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중경로 오차가 큰 지역에서도 정확한 위치측정이 가능하도록 위치측정 정확도를 향상시키는 차량위치검출장치 및 그 차량위치검출방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량위치검출장치는 도로상에 설치된 전자태그의 위치정보를 수신하는 리더부와, 위성위치 및 의사거리가 포함된 GPS 신호와 상기 위치정보를 이용하여 오차정보를 검출하는 오차정보 검출부와, 상기 의사거리에서 상기 오차정보를 차감하여 상기 의사거리를 보정하는 의사거리 보정부와, 상기 보정된 의사거리로부터 차량의 위치를 검출하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 전자태그의 위치정보 데이터 포맷을 상기 GPS 신호의 데이터 포맷으로 변환하는 펌웨어를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기 리더부는, 상기 전자태그의 위치정보 데이터 포맷을 알티씨엠 포맷으로 변환하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 오차정보 검출부는 상기 리더부로부터 전달되는 위치정보의 데이터 포맷을 알티씨엠 포맷으로 변환하는 것이 바람직하다.
상기 전자태그는, 무선주파수(Radio Frequency) 통신을 수행하는 무선인식(Radio Frequency IDentification) 태그인 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량위치검출방법은 전자태그로부터의 위치정보와 다수의 GPS 위성으로부터 위성위치 및 의사거리가 포함된 GPS 신호를 수신하는 단계와, 상기 위치정보와 상기 위성위치를 이용하여 상기 의사거리 오차정보를 검출하는 단계와, 상기 의사거리에서 상기 의사거리오차정보를 차감하여 상기 의사거리를 보정하는 단계와, 상기 보정된 의사거리를 이용하여 차량의 위치를 검출하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 오차정보 검출단계는, 상기 GPS 위성과 상기 전자태그 사이의 거리(R)를 계산하고, 상기 의사거리에서 상기 계산된 거리(R)를 차감하여 상기 오차정보를 검출하는 것이 바람직하다.
상기 오차정보 검출단계는, 상기 다수의 GPS 위성으로부터 수신된 의사거리의 오차정보를 각각 검출하는 것이 바람직하다.
상기 의사거리 보정은, 상기 다수의 GPS 위성으로부터 수신된 의사거리에서 해당 오차정보를 차감하여 수행되는 것이 바람직하다.
본 발명은, 상기 차량운행으로 새로운 전자태그에 근접함에 따라 새로운 위치정보가 수신되면, 상기 새로운 위치정보를 이용하여 검출된 오차정보로 상기 의사거리를 보정하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
상기의 구성에 의하여 본 발명은 도로상에 설치된 전자태그로부터 위치정보를 제공받아 GPS 위성으로부터 수신되는 의사거리를 보정하여 차량위치를 검출한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 차량위치검출장치 및 그 차량위치검출방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 차량위치검출장치의 블록구성도이다.
도 1에서 본 발명에는, GPS 위성(200)에 위치확인요구신호를 전송하여 위성위치 및 의사거리가 포함된 GPS 신호를 수신하고, 전자태그(300)의 위치정보를 수신하여 차량위치를 검출하는 GPS 단말기(100)가 구비된다.
상기 의사거리(Pseudo Range)는 상기 GPS 위성(200)과 상기 GPS 단말기(100) 사이의 전리층/대류권 지연오차 및 고층건물이 밀집한 지역에서 건물의 반사로 인한 다중경로 오차를 포함한 거리를 말한다. 이에 따라, 상기 의사거리를 이용하여 위치를 계산하면, 실제위치와 수십M 이상의 오차가 발생될 수 있다.
상기 전자태그(300)는 무선주파수 통신을 수행하는 무선인식 태그(Radio Frequency Identification Tag)로서, 도로상에 설치된 위치정보, 즉 경도, 위도 및 높이정보를 저장한다.
이에, 상기 GPS 단말기(100)에는 상기 GPS 위성(200)에 상기 위치확인요구신호를 전송하고 상기 GPS 신호를 수신하는 신호 송수신부(110)가 구비된다. 상기 신호 송수신부(110)는 상기 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나(112)와, 상기 GPS 신호에 포함된 의사거리를 후술되는 오차정보 검출부(130)로부터의 오차정보로 보정하는 의사거리 보정부(114)가 구비된다.
그리고, 상기 전자태그(300)에 상기 위치정보요구신호를 전송하고, 상기 위치정보를 수신하는 리더부(120)가 구비된다. 상기 리더부(120)는 상기 전자태그(300)로부터 수신된 위치정보를 읽어들여 상기 오차정보 검출부(130)로 전송한 다. 다시 말하여, 상기 리더부(120)는 상기 전자태그(300)의 위치정보, 즉 경도, 위도 및 높이정보를 수신하여 상기 오차정보 검출부(130)에 전달하는 것이다. 이때, 상기 전자태그(300)와 상기 리더부(120) 사이의 상기 무선주파수 통신이 수행되는 거리는 약 5M 정도로 설정되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 통신거리가 5M보다 멀게 설정되면, 상기 전자태그(300)와 상기 리더부(120)의 거리가 5M보다 먼 상태에서 오차정보를 검출하게 되므로, 위치측정 정밀성이 떨어지는 원인이 된다. 반면, 상기 통신거리가 5M보다 가깝게 설정되면, 차량의 고속 주행시에 상기 전자태그(300)와 상기 리더부(120) 사이에서 통신오류가 발생될 수 있기 때문이다. 이러한 상기 리더부(120)는 상기 GPS 단말기(100) 외부에 구비되어 접속포트를 통하여 접속될 수도 있고, 상기 GPS 단말기(100) 내부에 일체형으로 구비될 수도 있다.
상기 오차정보 검출부(130)는 상기 위치정보와 위치정보 사이의 거리(R)를 계산하고, 상기 의사거리에서 상기 계산된 거리(R)를 차감하여 오차정보를 검출한다. 그리고, 상기 오차정보 검출부(130)는 상기 오차정보를 상기 의사거리 보정부(114)로 전달하여 상기 의사거리를 보정하게 한다.
이와 같이 상기 리더부(120)와 상기 오차정보 검출부(130) 사이에서 송수신되는 위치정보는, 상기 리더부(120)가 국제 기준포맷인 RTCM SC-104(Radio Technical Commission for Maritime Services Special Committee-104, 이하 'RTCM'이라 함)로 변환하여 상기 오차정보 검출부(130)에 전달될 수 있다. 또는, 상기 오차정보 검출부(130)가 상기 위치정보를 이용하여 검출된 오차정보를 상기 RTCM 형태로 변환하여 상기 의사거리 보정부(114)에 전달할 수도 있다. 또는, 상기 신호 송수신부(110)가 제작사로부터 펌웨어 변경이 가능한 상태로 제공되는 경우에는, 상기 RTCM 형태로의 변환없이 내부적인 데이터 처리를 수행하는 펌웨어(116)를 이용하여 상기 오차정보를 직접 인식하도록 하는 방법 또한 가능하다. 이를 위하여, 상기 신호 송수신부(110)에는 상기 리더부(120)의 데이터포맷을 상기 GPS 신호의 데이터포맷으로 변환하는 펌웨어(116)가 구비될 수도 있다.
그리고, 상기 의사거리 보정부(114)로부터 보정된 의사거리를 이용하여 차량의 위치를 검출하는 제어부(140)가 구비된다. 상기 제어부(140)는 상기 GPS 단말기 전체를 제어하는 중앙처리유닛인 것이 바람직하다.
이와 함께, 본 발명에는 사용자로부터 동작 및 설정을 입력받는 입력부(180)와, 지도정보 및 차량위치를 표시하는 디스플레이부(170)와, 음성으로 위치안내를 수행하는 음성처리부(160)와, 상기 지도정보 및 오차정보를 저장하여 상기 차량의 운행중에 상기 제어부(140)에 제공하는 메모리(150)가 구비되는 것이 바람직하다. 이에 더하여, 상기 GPS 단말기(100)에 전원을 공급하는 전원공급부(도면 미도시)가 구비된다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량위치검출방법을 상세하게 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 차량위치검출장치의 위치검출방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다. 이는, 도 1에 도시된 제어부(140)에 의하여 수행된다.
도 2의 제 10단계(S10)는 입력부(180)에 구비되는 전원버튼(도면 미도시)이 조작되어 전원공급부(140)로부터 전원이 공급됨에 따라 GPS 단말기(100)가 구동되 는 단계이다. 이때, 제어부(140)는 차량위치를 검출할 수 있도록 GPS 안테나(112)를 통하여 위치확인요구신호를 다수의 GPS 위성(200)에 전송한다. 이에 따라, 상기 위치확인요구신호에 응답하여 GPS 위성(적어도 4개 이상)(200)은 자신의 위치와, GPS 단말기(100)까지의 거리에 오차가 포함된 의사거리를 GPS 신호로 송신한다. 상기 GPS 신호는 상기 GPS 안테나(112)에서 수신되어 제어부(140)로 전달된다. 이때, 제어부(140)는 메모리(150)에 최종적으로 저장되어 있는 오차정보를 의사거리 보정부(114)에 전달하여 상기 의사거리를 보정하게 하는 것이 바람직하다(S12). 이어서, 제어부(140)는 검출된 차량위치를 디스플레이부(170)에 표시하고, 이후 차량이 운행되는 동안 지속적으로 음성 및 화면 출력을 통하여 위치안내를 수행하도록 음성처리부(160) 및 디스플레이부(170)를 제어한다(S14).
이어서, 운행중인 차량의 위치를 정확하게 검출하는 과정을 살펴보면, 제 16단계(S16)에서 제어부(140)는 리더부(120)를 통하여 위치정보요구신호를 송신하여 주변의 전자태그(300)로부터 위치정보가 수신되는지를 검사한다. 즉, 차량이 도로상에 설치된 전자태그(300)와 소정 간격(무선주파수 통신거리, 예컨대 약 5M) 이내로 근접함에 따라 상기 위치정보가 수신되면, 리더부(120)는 상기 수신된 위치정보로부터 경도, 위도 및 높이정보를 읽어들여 상기 RTCM 포맷형태로 제어부(140)에 전달한다(S18). 그러면, 제어부(140)는 상기 위치정보와 GPS 위성(200)과의 거리(R)를 계산하고, 상기 수신된 의사거리에서 상기 계산된 거리(R)를 차감하여 오차정보를 검출한다(S20). 이와 같은 오차정보 검출과정은 가시위치에 모든 GPS 위성(200)마다 각각 수행된다. 이어서, 제어부(140)는 가시위치에 있는 모든 GPS 위 성(200)으로부터의 의사거리에서 해당 오차정보를 차감하여 상기 수신된 의사거리를 보정하고(S22), 상기 보정된 의사거리로 차량위치를 검출한다(S24). 이에 따라, 디스플레이부(170)와 음성처리부(160)는 검출된 차량위치를 화면 및 음성으로 안내한다.
제 26단계(S26)에서 제어부(140)는 차량이 운행되어 새로운 전자태그(300)에 근접함에 따라 새로운 위치정보가 수신되는지를 검사한다. 새로운 위치정보가 수신된 경우, 제어부(140)는 제 18단계(S18) 내지 제 26단계(S26)를 반복수행하여 지속적인 위치측정 및 위치안내를 수행한다. 반면, 새로운 위치정보가 수신되지 않고, 차량 운행이 중지되면, 제어부(140)는 마지막 수신된 위치정보 및 그를 이용하여 검출된 오차정보를 메모리(150)에 저장한 후 종료한다.
상기의 과정을 통하여, 본 발명은 도로상에 소정 간격마다 설치된 전자태그로부터 수신된 위치정보를 이용하여 의사거리를 보정한다. 이에 따라, 위치측정 정밀도가 향상된다. 상기 실시 예에 따르면, 전자태그가 약 1KM 간격으로 설치된 경우에, 위치측정 정밀도가 가장 높은 것이 확인되었다.
상기의 실시예에서는 리더부에서 위치정보를 RTCM 형태로 변환하여 제어부에 전달하는 것으로 설명하였으나, 이는 제어부가 데이터포맷을 변환할 수도 있고, 의사거리 보정부의 펌웨어 변경이 가능하도록 설정된 경우에는 RTCM 포맷 변환없이 의사거리 보정부에 직접 위치정보를 전달하도록 펌웨어를 추가할 수도 있다.
상기의 실시 예에서는 차량위치를 검출하는 장치 및 방법을 이용하여 설명하였으나, 본 발명은 휴대형 전화기, 개인휴대정보 단말기에 위치를 검출하는 기능이 포함된 다양한 형태의 전자기기에도 적용가능하다.
이상과 같이, 본 발명이 도면에 도시된 실시 예를 참고하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 등록 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 도로상에 설치된 전자태그의 위치정보를 이용하여 오차정보를 검출하고, 검출된 오차정보로 의사거리를 보정한다. 이에 따라, 본 발명은 GPS 위성과 GPS 단말기 사이에 발생되는 지연오차를 감소시킨다. 또한, 본 발명은 고층빌딩의 반사로 인한 다중경로 오차를 보정할 수 있다. 이 결과, 본 발명은 위치측정 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 도로상에 설치된 전자태그의 위치정보를 수신하는 리더부와,
    위성위치 및 의사거리가 포함된 GPS 신호와 상기 위치정보를 이용하여 오차정보를 검출하는 오차정보 검출부와,
    상기 의사거리에서 상기 오차정보를 차감하여 상기 의사거리를 보정하는 의사거리 보정부와,
    상기 보정된 의사거리로부터 차량의 위치를 검출하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량위치검출장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전자태그의 위치정보 데이터 포맷을 상기 GPS 신호의 데이터 포맷으로 변환하는 펌웨어를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량위치검출장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 리더부는,
    상기 전자태그의 위치정보 데이터 포맷을 알티씨엠 포맷으로 변환하는 것을 특징으로 하는 차량위치검출장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 오차정보 검출부는,
    상기 리더부로부터 전달되는 위치정보의 데이터 포맷을 알티씨엠 포맷으로 변환하는 것을 특징으로 하는 차량위치검출장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전자태그는,
    무선주파수(Radio Frequency) 통신을 수행하는 무선인식(Radio Frequency IDentification) 태그인 것을 특징으로 하는 차량위치검출장치.
  6. 전자태그로부터의 위치정보와 다수의 GPS 위성으로부터 위성위치 및 의사거리가 포함된 GPS 신호를 수신하는 단계와,
    상기 위치정보와 상기 위성위치를 이용하여 상기 의사거리 오차정보를 검출하는 단계와,
    상기 의사거리에서 상기 의사거리오차정보를 차감하여 상기 의사거리를 보정하는 단계와,
    상기 보정된 의사거리를 이용하여 차량의 위치를 검출하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량위치검출방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 오차정보 검출단계는,
    상기 GPS 위성과 상기 전자태그 사이의 거리(R)를 계산하고, 상기 의사거리에서 상기 계산된 거리(R)를 차감하여 상기 오차정보를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량위치검출방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 오차정보 검출단계는,
    상기 다수의 GPS 위성으로부터 수신된 의사거리의 오차정보를 각각 검출하는 것을 특징으로 하는 차량위치검출방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 의사거리 보정은,
    상기 다수의 GPS 위성으로부터 수신된 의사거리에서 해당 오차정보를 차감하여 수행되는 것을 특징으로 하는 차량위치검출방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 차량운행으로 새로운 전자태그에 근접함에 따라 새로운 위치정보가 수신되면, 상기 새로운 위치정보를 이용하여 검출된 오차정보로 상기 의사거리를 보정하는 단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량위치검출방법.
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