KR100819392B1 - System and method for measuring position using interworking between gps and uwb - Google Patents

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박용완
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(재)대구경북과학기술연구원
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Abstract

A position measuring system and a measuring method using interlocking between a GPS(Global Positioning System) and a UWB(Ultra-WideBand) are provided to recognize the location of a shadow region where a UWB signal transmitted from a GPS/UWB AP(Access Point) does not reach. A position measuring system is composed of an AP position decision part; a GPS/UWB AP(10) having three UWB transmitting and receiving units and three UWB position decision parts; and plural UWB modules(20-1,20-2,20-3). The AP position decision part calculates the position of the GPS/UWB AP by using a GPS signal. If a terminal is positioned in a communication region of three UWB transmitting and receiving units, each UWB transmitting and receiving unit calculates the distance to the terminal and outputs the calculated distance. If the terminal is not in the communication region of three UWB transmitting and receiving units, three UWB transmitting and receiving units receive the distance between each UWB module and the terminal from three UWB modules directly communicating with the terminal, and output the received distance. The UWB position decision part calculates the relative position of the terminal from the distance between each UWB transmitting and receiving unit and the terminal output from three UWB transmitting and receiving units or the distance between each UWB module and the terminal.

Description

ＧＰＳ 및 ＵＷＢ 연동 측위 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING POSITION USING INTERWORKING BETWEEN GPS AND UWB}ANDPS and ＵＷＢ interlocking positioning system and method {SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING POSITION USING INTERWORKING BETWEEN GPS AND UWB}

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 측위 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a positioning system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 표현된 측위 시스템에 채용된 GPS/UWB AP(10)의 일례를 나타내는 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the GPS / UWB AP 10 employed in the positioning system represented in FIG. 1.

도 3은 도 1에 표현된 측위 시스템에 채용된 UWB 모듈(20)의 일례를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating an example of the UWB module 20 employed in the positioning system represented in FIG. 1.

도 4 및 5는 본 발명의 실시예에 따른 측위 시스템이 위치를 측정하는 방법의 예들을 나타내는 도면이다. 4 and 5 are diagrams showing examples of how the positioning system according to an embodiment of the present invention measures the position.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 측위 방법을 나타내는 도면이다. 6 is a view showing a positioning method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 GPS(global positioning system) 및 UWB(ultra-wideband) 연동 측위 시스템 및 방법에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로 음영 지역을 없앨 수 있는 GPS 및 UWB 연동 측위 시스템 및 방법에 관한 발명이다. The present invention relates to a global positioning system (GPS) and an ultra-wideband (UWB) coordinated positioning system and method, and more particularly, to a GPS and UWB coordinated positioning system and method capable of eliminating shadow areas.

현재 연구되고 있는 위치 인식 시스템은 적용 영역에 따라 매크로 위치 인식 시스템과 마이크로 위치 인식 시스템으로 분류될 수 있다. The location recognition system currently being studied can be classified into a macro location recognition system and a micro location recognition system according to the application area.

매크로 위치 인식 시스템은 가장 넓은 위치 인식 가능 영역을 제공하며, 대표적으로 GPS 기반 위치 인식 시스템이 있다. GPS는 단말기에서 위치를 계산하는 핸드셋 기반 방식으로 확장성이 뛰어나고, 지구상의 모든 지역에서 위치 인식이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 하지만 위치 인식을 위해 추가적으로 GPS 수신기가 필요하고, 실내 및 건물 밀집 지역과 같은 음영지역에서는 신호의 감쇄로 정확한 위치 인식이 어려우며, 초기 위치 인식 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. The macro position recognition system provides the widest possible position recognition area, and is typically a GPS based position recognition system. GPS is a handset-based method that calculates the location in the terminal and has the advantage of being highly scalable and capable of location recognition in all regions of the world. However, additional GPS receiver is required for location recognition, and it is difficult to accurately recognize the location of the signal due to attenuation of signals in shadowed areas such as indoors and dense buildings, and it takes a long time for initial location recognition.

마이크로 위치 인식 시스템은 환경적 원인으로 매크로 위치 인식 시스템이 적용되기 어려운 곳 즉, 실내, 지하 혹은 건물 밀집 지역 등에서 위치 인식을 위한 시스템이다. 매크로 위치 인식 시스템을 사용할 수 없는 실내 또는 건물의 음영지역 등에서 사람이나 사물의 위치를 인식하기 위한 대표적인 마이크로 위치 인식 시스템으로는 신호의 전달 지연을 측정하는 UWB(Ultra Wide Band)가 있다.The micro location recognition system is a system for location recognition in places where the macro location recognition system is difficult to apply due to environmental reasons, that is, indoors, underground, or dense areas of buildings. A representative micro location recognition system for recognizing the location of a person or an object in a room or a shadow area of a building where a macro location recognition system cannot be used is a UWB (Ultra Wide Band) for measuring a signal propagation delay.

지금까지 제안된 매크로 위치 인식 시스템에만 의존하는 위치기반 서비스는 지하 주차장, 지하철 내, 빌딩안과 같은 LOS(Line of Sight)가 존재하지 않는 장소에는 서비스 제공이 사실상 불가능하도록 되어 있다. 그래서 진행되는 방법으로 매크로 위치 인식 시스템과 마이크로 위치 인식 시스템을 상호 교신하여 LOS가 보장되지 않은 지역에서도 위치 추적이 가능하도록 진행되어 가고 있다. 대한민국 특허공개번호 제10-2006-0034543호(발명의 명칭: 초광대역기반의 위치추정시스템)에는 UWB 기반의 위치 인식 시스템이 개시되어 있다. Until now, location-based services, which rely only on the proposed macro location recognition system, are virtually impossible to provide in places where there is no line of sight (LOS), such as underground parking lots, subways, or in buildings. Therefore, the way of proceeding, the macro position recognition system and the micro position recognition system communicate with each other, so that the location tracking is possible even in the area where LOS is not guaranteed. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2006-0034543 (name of the invention: ultra-wideband based location estimation system) discloses a UWB-based location recognition system.

그러나, 지금까지 제안된 상호 연동 측위 시스템은 마이크로 위치 인식 시스템을 담당하는 UWB의 송신파워가 매우 낮게 전송하기 때문에 신호 도달 거리의 한계에 부딪히게 된다. 이런 이유로 인해 실내 위치 인식을 하는 데 음영지역이 발생할 수밖에 없는 상황이 발생한다. However, the proposed interlocked positioning system hits the limit of signal reach because the transmit power of the UWB, which is in charge of the micro position recognition system, transmits very low. For this reason, there is a situation that a shadow area is inevitably generated in the recognition of indoor location.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 기술적 문제점을 해결하기 위한 것으로서, GPS/UWB AP로부터의 UWB 신호가 도달하지 아니하는 음영지역의 위치도 인식할 수 있는 측위 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an aspect of the present invention is to solve the above technical problem, and to provide a positioning system and method capable of recognizing a location of a shadow area where a UWB signal from a GPS / UWB AP does not reach. .

상술한 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제1 측면은 AP 위치 결정부, 3개의 UWB 송수신부 및 UWB 위치 결정부를 구비하는 GPS/UWB AP; 및 복수의 UWB 모듈을 포함하는 측위 시스템에 있어서, 상기 AP 위치 결정부는 GPS 신호를 이용하여 상기 GPS/UWB AP의 위치를 구하며, 측위 대상인 단말기가 상기 3개의 UWB 송수신부의 통신 가능 지역에 위치하는 경우, 상기 3개의 UWB 송수신부 각각은 상기 단말기와의 거리를 구하여 출력하며, 상기 단말기가 상기 3개의 UWB 송수신부의 통신 가능 지역에 위치하지 아니하는 경우, 상기 3개의 UWB 송수신부는 상기 복수의 UWB 모듈 중 상기 단말기와 직접 통신 가능한 3개의 UWB 모듈로부터 상기 3개의 UWB 모듈 각각과 상기 단말기 사이의 거리를 전달받아 출력하며, 상기 UWB 위치 결정부는 상기 3개의 UWB 송수신부에서 출력되는 상기 3개의 UWB 송수신부 각각과 상기 단말기와의 거리 또는 상기 3개의 UWB 모듈 각각과 상기 단말기 사이의 거리로부터 상기 단말기의 상대적 위치를 구하는 측위 시스템을 제공한다. As a technical means for achieving the above object, a first aspect of the present invention is a GPS / UWB AP having an AP positioning unit, three UWB transceiver and UWB positioning unit; And a plurality of UWB modules, wherein the AP location determiner obtains the location of the GPS / UWB AP using a GPS signal, and the terminal to be located is located in a communicable area of the three UWB transceivers. Each of the three UWB transceivers calculates and outputs a distance to the terminal, and when the terminal is not located in a communication area of the three UWB transceivers, the three UWB transceivers are configured among the plurality of UWB modules. Receives and outputs a distance between each of the three UWB modules and the terminal from the three UWB modules that can directly communicate with the terminal, wherein the UWB positioning unit is output from each of the three UWB transceivers And the distance of the terminal from the distance from the terminal or the distance between each of the three UWB modules and the terminal. It provides a positioning system to obtain location.

본 발명의 제2 측면은 (a) GPS 신호를 이용하여 GPS/UWB AP의 위치를 구하는 단계; (b) 상기 GPS/UWB AP의 서비스 영역 내에 측위 대상인 단말기가 존재하는지 여부를 판단하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서 상기 단말기가 상기 서비스 영역 내에 위치하는 것으로 판단되는 경우에 수행되며, GPS/UWB AP 내부에 위치한 3개의 UWB 송수신부가 상기 단말기와 통신을 수행하여 상기 단말기의 상대적 위치를 구하는 단계; 및 (d) 상기 (b) 단계에서 상기 단말기가 상기 서비스 영역 내에 위치하지 아니하는 것으로 판단되는 경우에 수행되며, 상기 단말기와 통신 가능한 3개의 UWB 모듈의 상대적인 위치 및 상기 3개의 UWB 모듈 각각으로부터 상기 단말기까지의 거리로부터 상기 단말기의 상대적인 위치를 구하는 단계를 포함하는 측위 방법을 제공한다. The second aspect of the present invention comprises the steps of (a) obtaining the position of the GPS / UWB AP using the GPS signal; (b) determining whether a terminal to be located in a service area of the GPS / UWB AP exists; (c) if it is determined in step (b) that the terminal is located within the service area, three UWB transceivers located inside a GPS / UWB AP communicate with the terminal to determine the relative location of the terminal. Obtaining a; And (d) when it is determined in step (b) that the terminal is not located within the service area, the relative positions of the three UWB modules that are capable of communicating with the terminal and from each of the three UWB modules It provides a positioning method comprising the step of obtaining the relative position of the terminal from the distance to the terminal.

본 발명의 제3 측면은 GPS 신호를 이용하여 자신의 위치를 구하며, 3개의 UWB 송수신부를 구비하며, 측위 대상 단말기가 서비스 영역 내에 위치하는 경우에 상기 3개의 UWB 송수신부를 사용하여 직접 상기 단말기의 상대적 위치를 구하는 GPS/UWB AP; 및 복수의 UWB 모듈 - 상기 복수의 UWB 모듈 각각은 상기 GSP/UWB AP와 UWB 통신을 수행할 수 있으며, 통신 가능 영역에 위치한 단말기와 자신 사이의 거리를 구할 수 있음 - 을 포함하는 측위 시스템에 있어서, 측위 대상 단말기가 서비스 영역 내에 위치하지 아니하는 경우에, 상기 GSP/UWB AP가 상기 복수의 UWB 모 듈 중 통신 가능 영역에 상기 단말기가 위치한 3개의 UWB 모듈의 상대적 위치 및 상기 3개의 UWB 모듈 각각과 상기 단말기 사이의 거리로부터 상기 단말기의 상대적 위치를 구하는 측위 시스템을 제공한다.The third aspect of the present invention obtains its own location by using a GPS signal, and includes three UWB transceivers, and when the positioning target terminal is located in a service area, the three UWB transceivers directly use the three UWB transceivers. GPS / UWB AP to get location; And a plurality of UWB modules, each of the plurality of UWB modules capable of performing UWB communication with the GSP / UWB AP and obtaining a distance between a terminal located in a communication area and itself. When the positioning target terminal is not located in the service area, the GSP / UWB AP is located relative to the three UWB modules in the communication area of the plurality of UWB modules and the three UWB modules, respectively. It provides a positioning system for obtaining the relative position of the terminal from the distance between the terminal and the terminal.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인하여 한정되는 식으로 해석되어 져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 측위 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면 측위 시스템은 GPS/UWB AP(10) 및 복수의 UWB 모듈(20)을 포함한다. 1 is a view showing a positioning system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the positioning system includes a GPS / UWB AP 10 and a plurality of UWB modules 20.

GPS/UWB AP(10)는 GPS를 이용하여 GPS/UWB AP(10)의 절대적 위치를 파악하고, UWB를 이용하여 측위 대상인 단말기(30)의 상대적 위치(GPS/UWB AP(10)를 기준으로 한 위치)를 파악한다. GPS/UWB AP(10)의 절대적 위치 및 단말기(30)의 상대적 위치가 구해지면, 수학적으로 단말기(30)의 절대적 위치가 계산될 수 있다. 단말기(30)의 절대적 위치의 계산은 예로서 GPS/UWB AP(10) 또는 GPS/UWB AP(10)에 접속된 서버(미도시)에서 수행될 수 있다. 단말기(30)가 GPS/UWB AP(10)의 서비스 영역(단말기(30)가 GPS/UWB AP(10)와 직접 UWB 통신을 수행할 수 있는 영역)에 위치하는 경우에는 GPS/UWB AP(10)가 직접 단말기(30)의 상대적 위치를 구한다. 또한, 도면에 표시된 바와 같이 단말기(30)가 GPS/UWB AP(10)의 음영 지역(도면에서 점선의 우측 지역, 서비스 영역 이외의 지역)에 위치하는 경우에, GPS/UWB AP(10)는 복수의 UWB 모듈(20) 중 단말기(30)와 통신 가능한 3개의 UWB 모듈(20)과 통신을 수행하여 단말기(30)의 상대적 위치를 측정한다. 보다 구체적으로, GPS/UWB AP(10)가 단말기(30)와 통신이 불가능하고, 제1 내지 제3 UWB 모듈(20-1, 20-2, 20-3)이 단말기(30)와 통신을 수행할 수 있는 경우에, GPS/UWB AP(10)는 제1 내지 제3 UWB 모듈(20-1, 20-2, 20-3)로 하여금 단말기(30)와의 거리를 측정하여 측정된 거리를 자신에게 전달하게 함으로써, 단말기(30)의 상대적 위치를 구한다. 이 경우에, GPS/UWB AP(10)는 제1 내지 제3 UWB 모듈(20-1, 20-2, 20-3)의 상대적 위치 및 제1 내지 제3 UWB 모듈(20-1, 20-2, 20-3)과 단말기(30) 사이의 거리로부터 단말기(30)의 상대적 위치를 구한다. The GPS / UWB AP 10 determines the absolute position of the GPS / UWB AP 10 using GPS and based on the relative position (GPS / UWB AP 10) of the terminal 30 to be positioned using UWB. One location). If the absolute position of the GPS / UWB AP 10 and the relative position of the terminal 30 are obtained, the absolute position of the terminal 30 may be mathematically calculated. Calculation of the absolute position of the terminal 30 may be performed by way of example at a server (not shown) connected to the GPS / UWB AP 10 or the GPS / UWB AP 10. When the terminal 30 is located in the service area of the GPS / UWB AP 10 (the area where the terminal 30 can directly perform UWB communication with the GPS / UWB AP 10), the GPS / UWB AP 10 ) Directly obtains the relative position of the terminal 30. In addition, as shown in the figure, when the terminal 30 is located in a shaded area of the GPS / UWB AP 10 (the area on the right side of the dotted line in the drawing, an area other than the service area), the GPS / UWB AP 10 The relative position of the terminal 30 is measured by communicating with three UWB modules 20 that can communicate with the terminal 30 among the plurality of UWB modules 20. More specifically, the GPS / UWB AP 10 cannot communicate with the terminal 30, and the first to third UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 communicate with the terminal 30. In this case, the GPS / UWB AP 10 causes the first to third UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 to measure the distance from the terminal 30 to determine the measured distance. The relative position of the terminal 30 is obtained by making the transfer to the self. In this case, the GPS / UWB AP 10 may include the relative positions of the first to third UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 and the first to third UWB modules 20-1 and 20-. 2, 20-3 and the relative position of the terminal 30 is obtained from the distance between the terminal 30.

UWB 모듈(20)은 단말기(30)와 UWB 통신하여, 단말기와 자신 사이의 거리를 구할 수 있으며, GPS/UWB AP(10)와 UWB 통신을 수행하여 구해진 거리를 GPS/UWB AP(10)로 전달할 수 있다. The UWB module 20 may communicate with the terminal 30 in UWB to obtain a distance between the terminal and itself, and perform the UWB communication with the GPS / UWB AP 10 to the GPS / UWB AP 10. I can deliver it.

도 2는 도 1에 표현된 측위 시스템에 채용된 GPS/UWB AP(10)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, GPS/UWB AP(10)는 AP 위치 결정부(11), 3개의 UWB 송수신부(13,14,15), UWB 모듈 결정부(16) 및 UWB 위치 결정부(17)를 포함한다. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the GPS / UWB AP 10 employed in the positioning system represented in FIG. 1. Referring to FIG. 2, the GPS / UWB AP 10 includes an AP positioning unit 11, three UWB transceivers 13, 14, and 15, a UWB module determining unit 16, and a UWB positioning unit 17. It includes.

AP 위치 결정부(11)는 GPS 신호를 이용하여 GPS/UWB AP(10)의 절대 위치를 결정하는 기능을 수행한다.The AP position determiner 11 performs a function of determining the absolute position of the GPS / UWB AP 10 using a GPS signal.

단말기(30)가 3개의 UWB 송수신부(13,14,15)의 통신 가능 지역(서비스 영역)에 위치하는 경우에, 3개의 UWB 송수신부(13,14,15) 각각은 단말기(30)와의 거리를 구하여, 이를 UWB 위치 결정부(17)로 전달한다. When the terminal 30 is located in a communication area (service area) of the three UWB transceivers 13, 14, and 15, each of the three UWB transceivers 13, 14, and 15 is connected to the terminal 30. The distance is obtained and transferred to the UWB positioning unit 17.

단말기(30)가 3개의 UWB 송수신부(13,14,15)의 통신 가능 지역에 위치하지 아니하는 경우에, 3개의 UWB 송수신부(13,14,15)는 단말기(30)와 통신이 가능한 3개의 UWB 모듈(20)로부터 3개의 UWB 모듈(20) 각각과 단말기(30) 사이의 거리를 전달받아, 이를 UWB 위치 결정부(17)로 전달한다. When the terminal 30 is not located in a communication area of the three UWB transceivers 13, 14, and 15, the three UWB transceivers 13, 14, and 15 may communicate with the terminal 30. The distance between each of the three UWB modules 20 and the terminal 30 is received from the three UWB modules 20 and transferred to the UWB positioning unit 17.

UWB 모듈 결정부(16)는 복수의 UWB 모듈(20) 중 단말기(30)와 통신 가능한 3개의 UWB 모듈(20)을 결정하는 기능을 수행한다.The UWB module determination unit 16 determines a function of three UWB modules 20 that can communicate with the terminal 30 among the plurality of UWB modules 20.

UWB 위치 결정부(17)는 UWB 송수신부(13,14,15)로부터 전달받은 정보를 바탕으로 단말기(30)의 상대적 위치를 결정하는 기능을 수행한다.The UWB position determiner 17 performs a function of determining the relative position of the terminal 30 based on the information received from the UWB transceivers 13, 14, and 15.

도 3은 도 1에 표현된 측위 시스템에 채용된 UWB 모듈(20)의 일례를 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating an example of the UWB module 20 employed in the positioning system represented in FIG. 1.

도 3을 참조하면, UWB 모듈(20)은 UWB 송수신부(21) 및 UWB 제어부(22)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the UWB module 20 includes a UWB transceiver 21 and a UWB controller 22.

UWB 송수신부(21)는 GPS/UWB AP(10)와 통신을 수행하거나, 타 UWB 모듈(20)과 통신을 수행하거나, 거리 측정을 위하여 단말기(30)와 통신을 수행한다. The UWB transceiver 21 communicates with the GPS / UWB AP 10, communicates with another UWB module 20, or communicates with the terminal 30 for distance measurement.

UWB 제어부(22)는 UWB 송수신부(21)가 상술한 기능을 수행하도록 상기 UWB 송수신부를 제어한다.The UWB control unit 22 controls the UWB transceiver so that the UWB transceiver 21 performs the above functions.

도 4 및 5는 본 발명의 실시예에 따른 측위 시스템이 위치를 측정하는 방법의 예들을 나타내는 도면이다. 도면에서 도면부호 40은 GPS/UWB AP(10)의 서비스 영역을 의미한다. 4 and 5 are diagrams showing examples of how the positioning system according to an embodiment of the present invention measures the position. In the drawing, reference numeral 40 denotes a service area of the GPS / UWB AP 10.

도 4는 GPS/UWB AP(10)과 직접 통신을 수행할 수 있는 3개의 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3)이 단말기(30)와 통신을 수행할 수 있는 경우의 예이다. GPS/UWB AP(10)는 UWB 신호를 이용하여 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3)의 상대적 위치를 파악할 수 있으며, 또한, UWB 모듈(20-1,20-2,20-3)로부터 전송되는 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3) 각각과 단말기(30) 사이의 거리를 수신한다. 따라서, GPS/UWB AP(10)는 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3)의 상대적 위치 및 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3) 각각과 단말기(30) 사이의 거리를 이용하여 단말기(30)의 상대적인 위치를 구할 수 있다. 4 illustrates an example in which three UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 that can directly communicate with the GPS / UWB AP 10 can communicate with the terminal 30. to be. The GPS / UWB AP 10 may determine the relative positions of the UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 by using the UWB signal, and further, the UWB modules 20-1, 20-2, and 20 Receives the distance between each of the UWB modules 20-1, 20-2, 20-3 and the terminal 30 transmitted from -3). Accordingly, the GPS / UWB AP 10 may include the relative positions of the UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 and the terminals 30 and the UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3, respectively. The relative position of the terminal 30 can be obtained using the distance between the terminals.

도 5는 GPS/UWB AP(10)와 직접 통신을 수행할 수 있는 2개의 UWB 모듈(20-2,20-3) 및 GPS/UWB AP(10)와 멀티 홉(multi-hop) 방식으로 통신을 수행할 수 있는 1개의 UWB 모듈(20-4)이 단말기(30)와 통신을 수행할 수 있는 경우의 예이다. GPS/UWB AP(10)는 UWB 신호를 이용하여 제1 내지 제3 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3)의 상대적 위치를 파악할 수 있다. 또한, GPS/UWB AP(10)는 제1 내지 제3 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3)로부터 제1 내지 제3 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3) 각각과 제4 UWB 모듈(20-4) 사이의 거리를 전달받는다. GPS/UWB AP(10)는 제1 내지 제3 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3)의 상대적 위치 및 제1 내지 제3 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3) 각 각과 제4 UWB 모듈(20-4) 사이의 거리로부터 제4 UWB 모듈(20-4)의 상대적 위치를 파악할 수 있다. 또한, GPS/UWB AP(10)는 제2 내지 제4 UWB 모듈(20-2,20-3,20-4)로부터 제2 내지 제4 UWB 모듈(20-2,20-3,20-4) 각각과 단말기(30) 사이의 거리를 전달받는다. GPS/UWB AP(10)는 제2 내지 제4 UWB 모듈(20-2,20-3,20-4)의 상대적 위치 및 제2 내지 제4 UWB 모듈(20-2,20-3,20-4) 각각과 단말기(30) 사이의 거리로부터 단말기(30)의 상대적 위치를 구할 수 있다. 5 is a multi-hop communication method with two UWB modules 20-2 and 20-3 capable of performing direct communication with the GPS / UWB AP 10 and the GPS / UWB AP 10. This is an example of a case where one UWB module 20-4 capable of performing the communication can communicate with the terminal 30. The GPS / UWB AP 10 may determine the relative positions of the first to third UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 using the UWB signal. In addition, the GPS / UWB AP 10 may include the first to third UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 from the first to third UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3. ) And the distance between each of the fourth UWB module 20-4. The GPS / UWB AP 10 may include the relative positions of the first to third UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 and the first to third UWB modules 20-1, 20-2, and 20-. 3) The relative position of the fourth UWB module 20-4 can be grasped from the distance between each and the fourth UWB module 20-4. In addition, the GPS / UWB AP 10 may include the second to fourth UWB modules 20-2, 20-3, and 20-4 from the second to fourth UWB modules 20-2, 20-3, and 20-4. Receives the distance between each and the terminal (30). The GPS / UWB AP 10 includes the relative positions of the second to fourth UWB modules 20-2, 20-3, and 20-4 and the second to fourth UWB modules 20-2, 20-3, and 20-. 4) The relative position of the terminal 30 can be obtained from the distance between each terminal and the terminal 30.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 측위 방법을 나타내는 도면이다. 6 is a view showing a positioning method according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 우선 AP 위치 결정부(11)를 이용하여 GPS/UWB AP(10)의 절대 위치를 결정한다(S11). 그 후, 단말기(30)가 GPS/UWB AP(10)의 서비스 영역 내에 위치하는지 여부를 판단한다(S12). Referring to FIG. 6, first, an absolute position of the GPS / UWB AP 10 is determined using the AP position determiner 11 (S11). Thereafter, it is determined whether the terminal 30 is located within the service area of the GPS / UWB AP 10 (S12).

단말기(30)가 GPS/UWB AP(10)의 서비스 영역 내에 위치하는 경우에는, GPS/UWB AP(10)의 3개의 UWB 송수신부(13,14,15) 각각과 단말기(30) 사이의 거리를 측정하여(S13) 이로부터 단말기(30)의 상대적 위치를 구한다(S14). When the terminal 30 is located within the service area of the GPS / UWB AP 10, the distance between each of the three UWB transceivers 13, 14, and 15 of the GPS / UWB AP 10 and the terminal 30. By measuring (S13) from this to obtain the relative position of the terminal 30 (S14).

단말기(30)가 GPS/UWB AP(10)의 서비스 영역 내에 위치하지 아니하는 경우에는, GPS/UWB AP(10)와 직접 통신 가능하며, 단말기(30)와도 통신 가능한 UWB 모듈(20)이 3개 이상 있는지를 판단한다(S15). When the terminal 30 is not located within the service area of the GPS / UWB AP 10, the UWB module 20 capable of directly communicating with the GPS / UWB AP 10 and also capable of communicating with the terminal 30 is 3. It is determined whether there are more than (S15).

GPS/UWB AP(10)와 직접 통신 가능하며, 단말기(30)와도 통신 가능한 UWB 모듈(20)이 3개 이상 있는 경우는 도 4와 같은 경우이므로, 이 경우는 도 4 및 6을 참조하여 설명한다. 이 경우에는 우선 3개의 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3)의 상대적 위치를 계산한다(S16). 그 후, 3개의 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3) 각각과 단말기(30) 사이의 거리를 측정한다(S17). 3개의 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3)의 상대적 위치 및 3개의 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3) 각각과 단말기(30) 사이의 거리로부터 단말기(30)의 상대적 위치를 구한다(S14). Since there are three or more UWB modules 20 that can communicate directly with the GPS / UWB AP 10 and can also communicate with the terminal 30 as shown in FIG. 4, this case will be described with reference to FIGS. 4 and 6. do. In this case, first, the relative positions of the three UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 are calculated (S16). Thereafter, the distance between each of the three UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 and the terminal 30 is measured (S17). The terminal (from the relative position of the three UWB modules 20-1,20-2,20-3 and the distance between each of the three UWB modules 20-1,20-2,20-3 and the terminal 30) The relative position of 30) is obtained (S14).

GPS/UWB AP(10)와 직접 통신 가능하며, 단말기(30)와도 통신 가능한 UWB 모듈(20)이 3개 미만인 경우는 도 5와 같은 경우이므로, 이 경우는 도 5 및 6을 참조하여 설명한다. 이 경우에는 우선 GPS/UWB AP(10)와 통신 가능한 3개의 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3)의 상대적 위치를 계산한다(S18). 그 후, GPS/UWB AP(10)의 음영지역에 위치하며 단말기(30)와 통신 가능한 UWB 모듈(20-4)의 상대적 위치를 계산한다(S19). 이는 GPS/UWB AP(10)와 통신 가능한 3개의 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3)의 상대적 위치 및 GPS/UWB AP(10)와 통신 가능한 3개의 UWB 모듈(20-1,20-2,20-3) 각각과 GPS/UWB AP(10)의 음영지역에 위치하며 단말기(30)와 통신 가능한 UWB 모듈(20-4) 사이의 거리로부터 구해질 수 있다. 그 후, 단말기(30)와 통신 가능한 3개의 UWB 모듈(20-2,20-3,20-4) 각각과 단말기(30) 사이의 거리를 측정한다(S17). 단말기(30)와 통신 가능한 3개의 UWB 모듈(20-2,20-3,20-4)의 상대적 위치 및 단말기(30)와 통신 가능한 3개의 UWB 모듈(20-2,20-3,20-4) 각각과 단말기(30) 사이의 거리로부터 단말기(30)의 상대적 위치를 구한다(S14).If there are less than three UWB modules 20 that can communicate directly with the GPS / UWB AP 10 and can also communicate with the terminal 30, the case is the same as that of FIG. 5, which will be described with reference to FIGS. 5 and 6. . In this case, first, the relative positions of the three UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 that can communicate with the GPS / UWB AP 10 are calculated (S18). Thereafter, the relative position of the UWB module 20-4 located in the shadow area of the GPS / UWB AP 10 and capable of communicating with the terminal 30 is calculated (S19). This means that the relative positions of the three UWB modules 20-1, 20-2, and 20-3 that can communicate with the GPS / UWB AP 10 and the three UWB modules 20-1 that can communicate with the GPS / UWB AP 10 20-2 and 20-3 may be obtained from the distance between the UWB module 20-4 located in the shadow area of the GPS / UWB AP 10 and capable of communicating with the terminal 30. Thereafter, the distance between each of the three UWB modules 20-2, 20-3, and 20-4 that can communicate with the terminal 30 and the terminal 30 is measured (S17). Relative location of three UWB modules 20-2,20-3,20-4 that can communicate with the terminal 30 and three UWB modules 20-2,20-3,20- that can communicate with the terminal 30 4) The relative position of the terminal 30 is obtained from the distance between each terminal and the terminal 30 (S14).

본 발명에 의한 GPS 및 UWB 연동 측위 시스템 및 방법은 음영 지역을 줄일 수 있다는 장점을 가진다. GPS and UWB coordinated positioning system and method according to the present invention has the advantage that can reduce the shadow area.

Claims (5)

AP 위치 결정부, 3개의 UWB 송수신부 및 UWB 위치 결정부를 구비하는 GPS/UWB AP; 및 복수의 UWB 모듈을 포함하는 측위 시스템에 있어서, A GPS / UWB AP having an AP positioning unit, three UWB transceivers, and a UWB positioning unit; In the positioning system comprising a plurality of UWB modules, 상기 AP 위치 결정부는 GPS 신호를 이용하여 상기 GPS/UWB AP의 위치를 구하며,The AP location determiner obtains the location of the GPS / UWB AP using a GPS signal, 측위 대상인 단말기가 상기 3개의 UWB 송수신부의 통신 가능 지역에 위치하는 경우, 상기 3개의 UWB 송수신부 각각은 상기 단말기와의 거리를 구하여 출력하며, When the terminal to be located is located in the communication area of the three UWB transceivers, each of the three UWB transceivers calculates and outputs a distance from the terminal. 상기 단말기가 상기 3개의 UWB 송수신부의 통신 가능 지역에 위치하지 아니하는 경우, 상기 3개의 UWB 송수신부는 상기 복수의 UWB 모듈 중 상기 단말기와 직접 통신 가능한 3개의 UWB 모듈로부터 상기 3개의 UWB 모듈 각각과 상기 단말기 사이의 거리를 전달받아 출력하며, When the terminal is not located in a communication area of the three UWB transceivers, the three UWB transceivers may be connected to each of the three UWB modules from the three UWB modules capable of directly communicating with the terminal among the plurality of UWB modules. It receives the distance between the terminals and outputs 상기 UWB 위치 결정부는 상기 3개의 UWB 송수신부에서 출력되는 상기 3개의 UWB 송수신부 각각과 상기 단말기와의 거리 또는 상기 3개의 UWB 모듈 각각과 상기 단말기 사이의 거리로부터 상기 단말기의 상대적 위치를 구하는 측위 시스템.The UWB positioning unit is a positioning system for obtaining a relative position of the terminal from the distance between each of the three UWB transceivers and the terminal output from the three UWB transceivers or the distance between each of the three UWB modules and the terminal . 제1 항에 있어서, According to claim 1, 상기 GPS/UWB AP는 The GPS / UWB AP 상기 복수의 UWB 모듈 중 상기 3개의 UWB 모듈을 결정하는 UWB 모듈 결정부 를 더 포함하는 측위 시스템.Positioning system further comprises a UWB module determination unit for determining the three UWB modules of the plurality of UWB modules. (a) GPS 신호를 이용하여 GPS/UWB AP의 위치를 구하는 단계;(a) obtaining a location of a GPS / UWB AP using a GPS signal; (b) 상기 GPS/UWB AP의 서비스 영역 내에 측위 대상인 단말기가 존재하는지 여부를 판단하는 단계;(b) determining whether a terminal to be located in a service area of the GPS / UWB AP exists; (c) 상기 (b) 단계에서 상기 단말기가 상기 서비스 영역 내에 위치하는 것으로 판단되는 경우에 수행되며, GPS/UWB AP 내부에 위치한 3개의 UWB 송수신부가 상기 단말기와 통신을 수행하여 상기 단말기의 상대적 위치를 구하는 단계; 및(c) if it is determined in step (b) that the terminal is located within the service area, three UWB transceivers located inside a GPS / UWB AP communicate with the terminal to determine the relative location of the terminal. Obtaining a; And (d) 상기 (b) 단계에서 상기 단말기가 상기 서비스 영역 내에 위치하지 아니하는 것으로 판단되는 경우에 수행되며, 상기 단말기와 통신 가능한 3개의 UWB 모듈의 상대적인 위치 및 상기 3개의 UWB 모듈 각각으로부터 상기 단말기까지의 거리로부터 상기 단말기의 상대적인 위치를 구하는 단계 (d) is performed when it is determined in step (b) that the terminal is not located in the service area, and the terminal is located from the relative positions of the three UWB modules that can communicate with the terminal and from each of the three UWB modules. Obtaining the relative position of the terminal from the distance to 를 포함하는 측위 방법.Positioning method comprising a. 제3 항에 있어서, The method of claim 3, wherein 상기 3개의 UWB 모듈 중 각 UWB 모듈의 상대적 위치를 구함에 있어서, In obtaining the relative position of each UWB module of the three UWB modules, 상기 각 UWB 모듈이 상기 GPS/UWB AP와 직접 UWB 통신을 수행할 수 있는 경우에는 상기 3개의 UWB 송수신부가 상기 각 UWB 모듈과 통신을 수행하여 상기 각 UWB 모듈의 상대적 위치를 구하며, When each UWB module can directly perform UWB communication with the GPS / UWB AP, the three UWB transceivers communicate with each of the UWB modules to obtain a relative position of each UWB module. 상기 각 UWB 모듈이 상기 GPS/UWB AP와 직접 UWB 통신을 수행할 수 없는 경 우에는 상대적인 위치가 구해진 3개의 UWB 모듈과 상기 각 UWB 모듈과 통신을 수행하여 상기 각 UWB 모듈의 상대적인 위치를 구하는 측위 방법.In case that each UWB module cannot directly perform UWB communication with the GPS / UWB AP, three UWB modules whose relative positions have been obtained are communicated with each of the UWB modules to obtain a relative position of each UWB module. Way. GPS 신호를 이용하여 자신의 위치를 구하며, 3개의 UWB 송수신부를 구비하며, 측위 대상 단말기가 서비스 영역 내에 위치하는 경우에 상기 3개의 UWB 송수신부를 사용하여 직접 상기 단말기의 상대적 위치를 구하는 GPS/UWB AP; 및GPS / UWB AP that obtains its own location using GPS signals, and has three UWB transceivers, and uses the three UWB transceivers to directly find the relative position of the terminal when the positioning target terminal is located in the service area. ; And 복수의 UWB 모듈 - 상기 복수의 UWB 모듈 각각은 상기 GSP/UWB AP와 UWB 통신을 수행할 수 있으며, 통신 가능 영역에 위치한 단말기와 자신 사이의 거리를 구할 수 있음 - 을 포함하는 측위 시스템에 있어서, In the positioning system including a plurality of UWB modules, each of the plurality of UWB modules can perform UWB communication with the GSP / UWB AP, obtain a distance between the terminal and the terminal located in the communication area, 측위 대상 단말기가 서비스 영역 내에 위치하지 아니하는 경우에, 상기 GSP/UWB AP가 상기 복수의 UWB 모듈 중 통신 가능 영역에 상기 단말기가 위치한 3개의 UWB 모듈의 상대적 위치 및 상기 3개의 UWB 모듈 각각과 상기 단말기 사이의 거리로부터 상기 단말기의 상대적 위치를 구하는 측위 시스템.When the positioning target terminal is not located in the service area, the GSP / UWB AP is located in the communication area of the plurality of UWB modules, relative positions of the three UWB modules and each of the three UWB modules and the A positioning system for obtaining the relative position of the terminal from the distance between the terminals.
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