KR20150084725A

KR20150084725A - 무선 ａｐ를 이용한 정밀 측위 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20150084725A
Application number: KR1020150092557A
Authority: KR
Inventors: 이상욱; 안도섭; 이재은
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2015-07-22

Abstract

본 발명에서는 GPS 기준국에서 각 무선 AP에 대한 GPS 오차 보정정보를 생성하여 전송하고, 사용자 단말기가 이를 인식하여 사용자 단말기측 GPS 수신기의 수신 정보를 보정하는 데 사용함으로써, 정밀한 측위 성능을 얻을 수 있다. 즉, 본 발명의 정밀 측위 시스템은, GPS 위성으로부터 제1 위성신호를 수신하여 무선 AP에 대한 항법 보정정보를 생성하고, 생성된 항법 보정정보를 무선 AP로 전송하는 GPS 기준국과, GPS 기준국으로부터 항법 보정정보를 수신하여 사용자 단말기로 송신하는 무선 AP와, GPS 위성으로부터 제2 위성신호를 수신하고, 무선 AP로부터 항법 보정정보를 인식하여, 제2 위성신호와 항법 보정정보를 기반으로 정밀한 사용자 위치 정보를 생성하는 사용자 단말기를 포함한다.

Description

무선 ＡＰ를 이용한 정밀 측위 장치 및 방법{Precision positioning apparatus and method utilizing virtual reference station by wireless access point}

본 발명은 측위 장치 및 방법에 관한 것으로서, 무선 AP를 가상의 기준국으로 이용하여 GPS 오차 보정정보를 전송하고 사용자가 이를 수신하여 정밀 측위를 할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

GPS(Global Positioning System)는 인공위성을 이용한 위치 파악 체계 또는 그 장치를 통칭하는 것으로서 이는 미국 국방부에서 군사용으로 사용해 온 해군 항법위성 시스템을 보완, 비행중인 항공기 및 항해 중인 선박에 정확한 현재 위치를 알려 줄 목적으로 개발되어 지구상의 어느 지점에서도 자신의 정확한 현재 위치를 알려 줄 수 있도록 개발된 시스템이다.

이러한 GPS 시스템의 경우 간단한 GPS 수신기 만으로 비교적 정확한 위치 정보를 알 수 있다는 장점으로 인하여 항공기, 선박 등의 항법 시스템 뿐 아니라 최근 들어서는 건설 장비, 개인용 랩탑 컴퓨터, 휴대전화 등에 까지 그 활용 범위가 넓어지고 있는 추세이다.

그러나, 상기와 같은 GPS 시스템에 있어서 GPS 위성의 송신기에서 신호가 발신된 후에 수신기에 의해 수신되어 위치 결과값을 갖기까지 여러가지 요차 요인들(위성시계 오차, 위성궤도 오차, 전리층 지연오차, 대류층 오차, 다중경로 오차 등)이 존재하게 되며, 이러한 오차 요인들에 의하여 사용자는 부정확한 위치 결과값을 얻을 수 있다. 이에 따라 보다 정확한 위치 정보를 얻기 위한 다양한 방법이 개발되고 있으며 이 중 DGPS(상대 측위 방식; Differential GPS)가 현재 가장 널리 쓰이는 방법으로 대두되고 있다.

DGPS는 위치가 알려진 기준국(reference station)에서 현재 위성으로부터 보내오는 정보에 의한 의사거리 측정값에 있는 오차 성분을 계산하여 이를 주변의 사용자에게 알려주어 보다 향상된 위치 결정을 가능하게 하는 항법 시스템이다. 이러한 DGPS에 있어서 기준국은 미리 측정된 자신의 위치와 GPS 신호를 받아 계산된 위치를 비교하여 해당 순간의 GPS 신호에 의한 위치 오차 보정 정보를 계산한 후 이를 사용자에게 전송하며 사용자는 이 위치 오차 보정 정보를 자신의 위치 계산에 반영하여 정확한 현재 위치를 계산하게 된다.

그러나, 실제 기준국을 이러한 요구에 맞도록 설치하기 위해서는 많은 비용이 소요된다.

이에 대한 해결 방법으로, 일반 사용자의 위치와 가까운 곳에 가상의 기준국을 만들어 실제 기준국을 옆에 둔 것과 같은 효과를 얻는 방법이 있다.

그러나 가상 기준국을 이용하더라도 이러한 가상 기준국을 사용자의 요구마다 지원하기 위해서는 고성능의 서버가 필요하며 동시에 지원 가능한 사용자의 수가 서버의 성능에 따라 한정되게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 스마트폰, 넷북, 노트북 사용자들이 적은 비용으로 효율적으로 정밀 측위를 할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.

본 발명의 다른 과제는 WIFI, CDMA 기지국 등과 같은 무선 AP를 가상 기준국 대신 사용하여 정밀 측위가 가능하도록 하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 GPS 기준국에서 각 무선 AP에 대한 GPS 오차 보정정보를 생성하여 이를 각 무선 AP로 전송하고, 사용자 단말기는 이를 인식하여 사용자 단말기측 GPS 수신기의 수신 정보를 보정하는 데 사용함으로써, 정밀한 측위 성능을 제공한다.

이를 위한, 본 발명의 일 면에 따른 정밀 측위 시스템은, GPS 위성으로부터 수신한 자신의 제1 위성신호와, 주변 GPS 기준국이 수신한 타 제1 위성신호와, 무선 액세스 포인트의 실측 위치를 이용하여 상기 무선 액세스 포인트에 대한 항법 보정정보를 생성하고, 생성된 상기 항법 보정정보를 상기 무선 액세스 포인트로 전송하는 GPS 기준국과; 상기 GPS 기준국 중 일부로부터 상기 항법 보정정보를 수신하여 사용자 단말기로 송신하는 가상 기준국으로서의 무선 액세스 포인트와; GPS 위성으로부터 제2 위성신호를 수신하고, 상기 무선 액세스 포인트로부터 상기 항법 보정정보를 수신하여, 상기 제2 위성신호와 상기 항법 보정정보를 기반으로 사용자 위치 정보를 생성하는 사용자 단말기를 포함하되, 상기 GPS 기준국은, 상기 무선 액세스 포인트의 실측 위치를 상기 무선 액세스 포인트로부터 전송받거나, 미리 구비된 저장장치에 저장하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 무선 액세스 포인트는 WIFI 또는 CDMA 기지국인 것을 특징으로 한다.

상기 GPS 기준국은, GPS 위성으로부터 상기 제1 위성신호를 수신하는 기준국 GPS 수신기와, 상기 무선 액세스 포인트와 통신할 수 있는 통신부와, 상기 제1 위성신호와 상기 무선 액세스 포인트의 실측 위치를 비교하여 상기 항법 보정정보를 생성하는 보정정보 생성부를 포함한다.

상기 사용자 단말기는, GPS 위성으로부터 상기 제2 위성신호를 수신하는 GPS 수신기와, 상기 무선 액세스 포인트와 통신할 수 있는 통신부와, 상기 제2 위성신호와 상기 항법 보정정보를 기반으로 정밀한 사용자 위치 정보를 생성하는 위치 정보 보정부를 포함한다.

상기 사용자 단말기는, 상기 항법 보정정보를 저장하는 저장부를 더 포함한다.

복수의 GPS 기준국, 가상 기준국으로서의 무선 액세스 포인트 및 사용자 단말기를 포함하는 정밀 측위 시스템에 의한 본 발명의 다른 면에 따른 정밀 측위 방법은, 상기 GPS 기준국이 GPS 위성으로부터 수신한 자신의 제1 위성신호와, 주변 GPS 기준국이 상기 GPS 위성으로부터 수신한 타 제1 위성신호와, 상기 무선 액세스 포인트의 실측위치를 이용하여 상기 무선 액세스 포인트에 대한 항법 보정정보를 생성하는 단계와, 상기 GPS 기준국이 생성한 상기 항법 보정정보를 상기 무선 액세스 포인트로 전송하는 단계와, 상기 사용자 단말기가 GPS 위성으로부터 제2 위성신호를 수신하는 단계와, 상기 사용자 단말기가 상기 무선 액세스 포인트로부터 상기 항법 보정정보를 수신하는 단계와, 상기 사용자 단말기가 상기 제2 위성신호와 상기 항법 보정정보를 기반으로 사용자 위치 정보를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 GPS 기준국은, 상기 무선 액세스 포인트의 실측 위치를 상기 무선 액세스 포인트로부터 전송받거나, 미리 구비된 저장장치에 저장하고 있는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 정밀 측위에 필요한 항법 보정정보를 기준국에서 생성하여 WIFI, CDMA 기지국 등의 무선 인터넷 AP를 통해 수신함으로써, 스마트폰, PND(Personal Navigation Device) 등과 같은 사용자 단말기에 탑재된 GPS 수신기(GNSS 칩셋)의 수신 정보와 무선 AP에서 제공되는 정보를 함께 처리할 수 있다. 따라서 사용자 단말기의 GPS 수신기가 단독으로 처리할 때의 측위 정보보다 월등히 향상된 성능의 측위 정보를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 AP를 이용한 정밀 측위 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 AP를 이용한 정밀 측위 시스템의 기준국의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 AP를 이용한 정밀 측위 시스템의 수신 장치, 즉 정밀 측위 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 AP를 이용한 정밀 측위 방법을 나타내는 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하에서, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 AP를 이용한 정밀 측위 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 AP를 이용한 정밀 측위 장치를 포함하는 전체 시스템의 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 AP를 이용한 정밀 측위 시스템(100)은, GPS 위성(110), GPS 위성(110)으로부터 데이터를 받아 항법 보정정보 등을 생성하고 각 무선 AP의 위치에 대한 보정정보를 전송하는 GPS 기준국 및 상시관측소(이하에서는 이를 간단히 '기준국'으로 칭한다)(120), 기준국(120)으로부터 보정정보를 수신하고 사용자에게 송신하는 무선 AP(130), 근처의 무선 AP(130)로부터 보정정보를 자동인식하는 사용자 단말기(140)로 구성된다.

사용자 단말기(140)는 스마트폰, 넷북, 노트북 등 인터넷이 가능한 모든 단말기를 포함하며, 사용자 단말기(140)가 정밀 측위의 주체가 되므로 사용자 단말기(140)를 정밀 측위 장치라고도 칭한다.

GPS 위성(110)은 위성의 상태 정보, 위성에 탑재된 시계의 시각 및 오차, 궤도 정보와 이력(almanac), 천체력(ephemeris), 오차 보정을 위한 계수 등이 포함된 항법 메시지(navigation message)를 50 bps의 속도로 지속적으로 방송한다.

기준국(120)은 위치가 정확히 측정된 지점에 설치되어, 기준국용 GPS 수신기(122)를 사용하여 위성 데이터를 수신하며, 기준국의 정확한 위치를 알기 때문에 위성에 대한 실제 거리(true range)를 계산할 수 있다. 측정된 의사거리에서 계산된 실제거리를 빼면 각 위성의 공통 오차를 산출할 수 있다. 또한 기준국(120)은 항법 오차 정보 외에도 반송파 모호정수 등의 항법 보정정보를 생성할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 무선 AP를 이용한 정밀 측위 시스템(100)에서는 WIFI, CDMA 기지국 등과 같은 무선 AP(130)를 가상 기준국으로 사용하므로, 기준국(120)에서 각 무선 AP(130)의 위치를 파악하고 GPS 위성(110)으로부터 받은 신호의 데이터를 처리하여 각 무선 AP(130)의 위치에 대한 반송파 모호 정수 등의 항법 보정정보를 생성한다. 이를 위하여 기준국(120)은 각 무선 AP(130)의 실측 위치를 각 무선 AP(130)로부터 전송받거나, 기준국(120)에 미리 구비된 저장장치에 저장하여둘 수 있다.

생성한 보정정보는 각 무선 AP(130)로 전송된다. 각 무선 AP(130)는 전송받은 보정정보를 사용자 단말기(140)로 송신한다.

사용자 단말기(140)는 근처의 무선 AP(130)로부터 해당 무선 AP(130)의 위치에 대한 보정정보를 인식하고, 사용자 단말기(140)의 GPS 수신정보와 보정정보를 이용하여 정밀한 사용자 위치를 계산한다.

도 2에 본 발명의 실시예에 따른 기준국(120)의 구성이 개략적으로 나타나 있다.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기준국(120)은, 상시관측을 위한 기준국 GPS 수신기(122)와, 기준국 GPS 수신기(122)를 통해 수신한 신호와 각 무선 AP(130)의 실측 위치를 기반으로 반송파 모호 정수 등의 항법 보정정보를 생성하는 보정정보 생성부(123) 및 생성된 보정정보를 각 무선 AP(130)로 전달하기 위한 통신부(124)를 포함한다.

통신부(124)는 각 무선 AP(130)와 통신하기 위한 것이므로, WIFI, CDMA 등의 방식을 사용하여 통신하는 기능을 제공한다.

도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 단말기(140), 즉 정밀 측위 장치의 구성이 나타나 있다.

도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정밀 측위 장치(140)는, GPS 위성(110)으로부터 위성 신호를 수신하는 사용자 단말기측 GPS 수신기(142)와, 무선 AP(130)로부터 항법 보정정보를 수신하기 위하여 무선 AP(130)와 통신하는 통신부(143), 수신된 위성 신호와 항법 보정정보를 기반으로 정밀한 위치 정보를 생성하는 위치정보 보정부(144)를 포함한다. 또한, 생성된 위치 정보를 사용자에게 출력하는 출력부(145)를 포함한다.

통신부(143)는 정밀 측위 장치(140) 및 무선 AP의 종류에 따라 다른 통신 방법을 이용할 수 있는데, 예를 들어 통신부(143)는 WIFI, CDMA 등의 방식으로 무선 AP(130)와 통신할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 정밀 측위 장치(140)로서 스마트폰, 넷북, 노트북 등 인터넷이 가능한 단말기가 사용되며, 이러한 단말기는 무선 AP(130)와 통신할 수 있는 통신부(143)를 당연히 갖추고 있다.

이에 따라 정밀 측위 장치(140)는 무선 AP(130)로부터 수신한 항법 보정 정보와 정밀 측위 장치(140) 자체에 탑재된 GPS 수신기능을 함께 이용하여 정밀 측위를 할 수 있게 되고, 이에 따라 통상의 GPS 수신기만을 이용하는 경우에 비해 월등히 향상된 측위 성능을 얻을 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 정밀 측위 장치(140)는 수신된 항법 보정정보를 저장하는 저장부(도시하지 않음)를 더 포함할 수도 있다. 정밀 측위 장치(140)가 수신된 항법 보정정보를 저장하고 있을 때에는, 저장된 항법 보정정보를 추후의 정밀 측위에 재차 이용할 수도 있다.

이제 본 발명의 실시예에 따른 무선 AP를 이용한 정밀 측위 방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 AP를 이용한 정밀 측위 방법을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 기준국(120)에서는 각 무선 AP(130)의 위치를 파악하고 GPS 위성(110)으로부터 받은 신호의 데이터를 처리하여 각 무선 AP(130)의 위치에 대한 항법 오차 정보와 항법 보정 정보를 생성한다(S410). 생성한 항법 오차 정보와 항법 보정 정보는 각 무선 AP(130)로 전송된다(S420).

정밀 측위를 하고자 하는 사용자 단말기, 즉 정밀 측위 장치(140)는 사용자 단말기측 GPS 수신기(142)를 이용하여 GPS 위성 신호를 수신하고(S430), 근처의 무선 AP(130)로부터 해당 무선 AP(130)의 위치에 대한 항법 보정정보를 인식한다(S440).

다음, 사용자 단말기에서는 수신된 GPS 위성 신호와 무선 AP(130)를 통해 인식한 항법 보정정보를 이용하여 정밀한 사용자 위치를 계산한다(S450).

이와 같이 무선 AP(130)로부터 수신한 항법 보정정보를 이용하여 정밀한 측위 성능을 얻을 수 있다.

이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims

GPS 위성으로부터 수신한 자신의 제1 위성신호와, 주변 GPS 기준국이 수신한 타 제1 위성신호와, 무선 액세스 포인트의 실측 위치를 이용하여 상기 무선 액세스 포인트에 대한 항법 보정정보를 생성하고, 생성된 상기 항법 보정정보를 상기 무선 액세스 포인트로 전송하는 GPS 기준국과,
상기 GPS 기준국 중 일부로부터 상기 항법 보정정보를 수신하여 사용자 단말기로 송신하는 가상 기준국으로서의 무선 액세스 포인트와,
GPS 위성으로부터 제2 위성신호를 수신하고, 상기 무선 액세스 포인트로부터 상기 항법 보정정보를 수신하여, 상기 제2 위성신호와 상기 항법 보정정보를 기반으로 사용자 위치 정보를 생성하는 사용자 단말기를 포함하되,
상기 GPS 기준국은,
상기 무선 액세스 포인트의 실측 위치를 상기 무선 액세스 포인트로부터 전송받거나, 미리 구비된 저장장치에 저장하고 있는 것
인 정밀 측위 시스템.
제1항에 있어서, 상기 무선 액세스 포인트는,
WIFI 또는 CDMA 기지국인 정밀 측위 시스템.
제1항에 있어서, 상기 GPS 기준국은,
GPS 위성으로부터 상기 제1 위성신호를 수신하는 기준국 GPS 수신기와,
상기 무선 액세스 포인트와 통신할 수 있는 통신부와,
상기 제1 위성신호와 상기 무선 액세스 포인트의 실측 위치를 비교하여 상기 항법 보정정보를 생성하는 보정정보 생성부를 포함하는 정밀 측위 시스템.
제1항에 있어서, 상기 사용자 단말기는,
GPS 위성으로부터 상기 제2 위성신호를 수신하는 GPS 수신기와,
상기 무선 액세스 포인트와 통신할 수 있는 통신부와,
상기 제2 위성신호와 상기 항법 보정정보를 기반으로 정밀한 사용자 위치 정보를 생성하는 위치 정보 보정부를 포함하는 정밀 측위 시스템.
제4항에 있어서, 상기 사용자 단말기는,
상기 항법 보정정보를 저장하는 저장부를 더 포함하는 정밀 측위 시스템.
복수의 GPS 기준국, 가상 기준국으로서의 무선 액세스 포인트 및 사용자 단말기를 포함하는 정밀 측위 시스템에 의한 정밀 측위 방법으로서,
상기 GPS 기준국이 GPS 위성으로부터 수신한 자신의 제1 위성신호와, 주변 GPS 기준국이 상기 GPS 위성으로부터 수신한 타 제1 위성신호와, 상기 무선 액세스 포인트의 실측위치를 이용하여 상기 무선 액세스 포인트에 대한 항법 보정정보를 생성하는 단계와,
상기 GPS 기준국이 생성한 상기 항법 보정정보를 상기 무선 액세스 포인트로 전송하는 단계와,
상기 사용자 단말기가 GPS 위성으로부터 제2 위성신호를 수신하는 단계와,
상기 사용자 단말기가 상기 무선 액세스 포인트로부터 상기 항법 보정정보를 수신하는 단계와,
상기 사용자 단말기가 상기 제2 위성신호와 상기 항법 보정정보를 기반으로 사용자 위치 정보를 생성하는 단계를 포함하되,
상기 GPS 기준국은,
상기 무선 액세스 포인트의 실측 위치를 상기 무선 액세스 포인트로부터 전송받거나, 미리 구비된 저장장치에 저장하고 있는 것
인 정밀 측위 방법.
제6항에 있어서,
상기 사용자 단말기가 수신된 상기 항법 보정정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 정밀 측위 방법.