KR20010113370A - Mobile communicating device for integrated measurement by gps and ins - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 GPS(Global Positioning System)와 INS를 탑재하여 연속 측위가 가능한 이동통신 단말기에 관한 것으로, 특히 GPS/INS/CDMA의 적절한 상호간 통합 방식과 이를 운용하기 위한 다양한 측위 알고리즘을 구현한 이동통신 단말기의 제작 및 저 전력 형태의 적당한 하드웨어를 구현하고자 하며, 이로 인해 측위 방식에 있어서 연속적이고 신속하고 상호 보완적인 측위 정보 서비스를 제공할 수 있는 완전성을 갖춘 통합 측위 시스템을 구현하도록 한 것이다.The present invention relates to a mobile communication terminal capable of continuous positioning with a GPS (Global Positioning System) and an INS, and in particular, a mobile communication terminal that implements an appropriate mutual integration method of GPS / INS / CDMA and various positioning algorithms for operating the same. It is intended to implement a suitable hardware in the form of low-power and low-power, and to implement an integrated positioning system with completeness to provide continuous, fast and complementary positioning information service in positioning method.
최근 무선 이동통신 단말기의 긴급서비스 제공을 목적으로 위성항법시스템및 유도제어시스템이 결합되어 단말기의 현 위치를 계산 및 공유하는 방법이 다수 대두되며, 종래에는 GPS와 INS의 결합, GPS와 이동통신 단말기의 결합이 이 분야 측위 기술의 주요 응용 분야지만 두 가지의 결합은 각각 목적을 달리하는 적용 분야에 있어서의 독립적인 결합이었다.Recently, a satellite navigation system and an induction control system are combined for the purpose of providing emergency services of a wireless mobile communication terminal, and a number of methods for calculating and sharing the current position of the terminal have emerged. Conventionally, a combination of GPS and INS, a GPS and a mobile communication terminal Although the combination of is the main application of this field positioning technology, the two combinations are independent combinations in different applications.
상기한 세가지 측위 방식, 즉 GPS, INS, CDMA망은 각각이 장단점을 갖고 있으므로 서로의 장단점을 보완하기 위해 GPS/INS 또는 GPS/CDMA 등의 결합을 통한 통합 측위 시스템이 개발되어 왔지만, 이런 결합 방식으로는 완전한 형태의 측위 서비스 제공이 어렵게 된다.Since the three positioning methods, GPS, INS, and CDMA networks each have advantages and disadvantages, an integrated positioning system through combining GPS / INS or GPS / CDMA has been developed to complement each other's advantages and disadvantages. This makes it difficult to provide a complete location service.
즉, GPS/INS 결합의 경우는 연속적인 측위가 가능한 반면, 측위 서비스를 위해서는 별도의 통신 수단이 필요하고, GPS/CDMA의 경우는 통신 단말기 특성상 짧은 순간의 위치정보만 서비스가 가능한 단점이 있다. 또한, 실내에서는 GPS수신이 안되므로 GPS를 이용한 측위 기술의 사용이 불가능하며 전력상의 제약으로 위치오차가 수십 미터가 되는 단 한 점만을 계산하므로 위치추적 서비스에 많은 비용이 소모되는 어려움이 있다.That is, in case of GPS / INS combination, continuous positioning is possible, but a separate communication means is required for positioning service, and in case of GPS / CDMA, only a short time of location information can be serviced due to characteristics of a communication terminal. In addition, since GPS reception is not possible indoors, it is impossible to use positioning technology using GPS, and since only one point of a position error of several tens of meters is calculated due to power limitation, it is difficult to consume a lot of cost for location tracking service.
더욱이 종래 기술은 모두가 자립식이 아닌 외부 위성정보, 또는 기지국 정보 등 외부로부터 정보를 입수해야만 위치계산이 가능하므로 그 신호가 단절되면 전혀 측위가 불가능한 상태가 되는 단점이 있었다.In addition, the prior art has a disadvantage in that the positioning is not possible at all when the signal is disconnected because the position calculation is possible only when all the information is obtained from the outside such as external satellite information or base station information, which are not self-supporting.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주변 기지국 신호를 이용한 삼각측량법과 GPS를 탑재한 경우 GPS의 측위정보를 이용하는 방법 및 상기 두가지 방법을 혼합한 상태에서 극소형 INS를 추가로 결합하여 기존 측위 방법으로 구현이 불가능한 실내 측위, 연속 측위, 실시간 위치추적 등의 서비스가 가능하도록 통합 측위 시스템을 구현한 GPS와 INS를 탑재하여 연속 측위가 가능한 이동통신 단말기를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem, and when the triangulation method using a neighboring base station signal and GPS is equipped with a method of using the GPS positioning information and the combination of the two methods in the existing state by additionally combining a very small INS It is an object of the present invention to provide a mobile communication terminal capable of continuous positioning by mounting a GPS and an INS that implements an integrated positioning system to enable services such as indoor positioning, continuous positioning, and real-time location tracking, which cannot be implemented by the method.
또한, 본 발명의 다른 목적은 종래 기술이 갖고 있는 GPS/INS 결합에 있어서의 추가 통신 수단 요구, GPS/CDMA 결합에 있어서의 위치 정보 제공 제약, GPS수신 측위 기술 적용의 제한이라는 문제점을 해결하기 위해 세 가지 측위 시스템, 즉 GPS, INS, CDMA 측위 방식의 장단점을 서로 보완할 수 있는 방식으로 GPS/INS, GPS/CDMA, CDMA/INS 등의 결합과, 필요에 따라서 상호간의 강결합을 통해 GPS/INS/CDMA를 적절히 통합할 수 있는 GPS와 INS를 탑재하여 연속 측위가 가능한 이동통신 단말기를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to solve the problems of additional communication means required in the GPS / INS combination, constraints on providing position information in the GPS / CDMA combination, and limitation of the application of GPS reception positioning technology of the prior art The combination of GPS / INS, GPS / CDMA, CDMA / INS, etc. in a way that complements the strengths and weaknesses of the three positioning systems, GPS, INS, and CDMA positioning methods, and the strong coupling between them, if necessary, It is to provide a mobile terminal capable of continuous positioning with GPS and INS that can integrate INS / CDMA properly.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 단독 측위가 가능하면서 기지국 또는 INS로부터의 도플러 정보를 이용하여 측위 속도의 개선이 가능한 GPS 수신기와 다수의 가속도 센서 및 자이로 센서를 혼합하여 단독 추측 항법이 가능한 INS 유니트의 강결합을 구현하고, 상기 GPS 수신기와 단독 무선 측위가 가능한 CDMA를 통합하여 혼합 항법 알고리즘을 구현하며, 상기 CDMA와 INS 유니트의 결합을 통하여 GPS의 사용유무에 관계없이 연속적인 측위가 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a single INS capable of independent positioning by mixing a GPS receiver, a plurality of acceleration sensors, and a gyro sensor, which can be used for single positioning and can improve positioning speed by using Doppler information from a base station or an INS. The unit combines the GPS receiver with the CDMA capable of independent radio positioning to implement a hybrid navigation algorithm.The combination of the CDMA and the INS unit enables continuous positioning regardless of the use of GPS. It is characterized by one.
도 1은 본 발명에 의하여 일반적인 방법으로 통합된 전력관리가 포함된 GPS/INS/CDMA 복합 단말기의 구성도.1 is a block diagram of a GPS / INS / CDMA hybrid terminal including a power management integrated in a general method according to the present invention.
도 2는 GPS와 INS가 강결합으로 통합된 전력관리가 포함된 이동통신 단말기의 또다른 실시예에 대한 구성도.2 is a block diagram of another embodiment of a mobile communication terminal including power management in which GPS and INS are tightly integrated.
도 3은 GPS와 CDMA가 회로를 공유하는 구조를 갖는 전력관리가 포함된 통합된 이동통신 단말기의 또다른 실시예에 대한 구성도.3 is a block diagram of another embodiment of an integrated mobile communication terminal including power management having a structure in which GPS and CDMA share a circuit;
도 4는 통합 단말기에 사용된 가속도 센서와 자이로 센서 유니트와 각 센서 데이터를 하나로 묶는 구조를 갖는 INS의 구성도.4 is a configuration diagram of an INS having a structure in which an acceleration sensor, a gyro sensor unit, and each sensor data used in an integrated terminal are bundled together.
도 5는 도2에서 GPS와 INS가 강결합으로 통합되었을 때의 구조를 도시한 상세도.FIG. 5 is a detailed view showing the structure when GPS and INS are tightly integrated in FIG. 2; FIG.
도 6은 도2와 도3에서 CDMA가 기지국으로부터 받은 GPS 위성정보 및 기지국 정보와 GPS 정보를 결합하는 구조도.FIG. 6 is a structural diagram of combining GPS satellite information, base station information, and GPS information received from a base station by CDMA in FIGS. 2 and 3;
도 7은 GPS, INS, CDMA의 부분 결합과 전체의 결합구조를 도시한 상세도.FIG. 7 is a detailed diagram showing a partial combination of GPS, INS, and CDMA and a combined structure of the whole; FIG.
도 8은 GPS, INS, CDMA의 통합 알고리즘이 처리되는 순서도.8 is a flowchart in which an integrated algorithm of GPS, INS, and CDMA is processed.
도 9는 GPS와 INS의 강결합 통합 알고리즘이 처리되는 순서도.9 is a flow chart in which a tightly coupled integration algorithm of GPS and INS is processed.
도 10은 GPS와 CDMA가 통합되어 수행되는 알고리즘의 처리 순서도.10 is a processing flowchart of an algorithm performed by integrating GPS and CDMA.
도 11은 CDMA와 INS만을 이용한 통합 알고리즘의 처리 순서에 대한 흐름도.11 is a flowchart of a processing sequence of an integrated algorithm using only CDMA and INS.
< 도면의 주요부분에 대한 설명><Description of Main Parts of Drawing>
1,1a,1b : 이동 통신용 안테나 2,2a,2b : GPS안테나1,1a, 1b: Antenna for mobile communication 2,2a, 2b: GPS antenna
3,3a,3b : RF/IF 변환기 4,4a,4b : 통신 신호 변조기3,3a, 3b: RF / IF converter 4,4a, 4b: communication signal modulator
5,5a,5b : 신호처리 모듈 6,6a,6b : 마이크로 프로세서5,5a, 5b: Signal processing module 6,6a, 6b: Microprocessor
7,7a : GPS 수신기 8,8a,8b : 전력관리 모듈7,7a: GPS receiver 8,8a, 8b: power management module
9,9a,9b : INS 유니트 10,10a,10b : 복합 이동통신 단말기9,9a, 9b: INS unit 10,10a, 10b: composite mobile communication terminal
11 : INS 유니트 35,48 : GPS/CDMA 통합 필터11: INS unit 35,48: GPS / CDMA integrated filter
49 : GPS/INS 통합 필터 50 : GPS/INS/CDMA 통합 필터49: GPS / INS integrated filter 50: GPS / INS / CDMA integrated filter
이하, 본 발명에 의한 이동통신 단말기를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the mobile communication terminal according to the present invention will be described according to the embodiment shown in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시예를 보인 블록도로서, 이동 통신용 안테나(1), 이동 통신용 안테나(1)에 연결된 통신 모듈, 이에 연결된 신호처리 모듈(5), GPS 안테나(2), 이 GPS 안테나(2)에 연결된 GPS 수신기(7), INS 센서 모듈, 상기 신호처리 모듈(5)과 GPS 수신기(7) 및 INS 모듈의 출력을 받아 연산 및 처리하는 마이크로 프로세서 모듈(6), 각 모듈에 연결되어 전력을 관리하는 전력관리 모듈(8)로 이루어져 있다.1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, a mobile communication antenna (1), a communication module connected to the mobile communication antenna (1), a signal processing module (5) connected thereto, a GPS antenna (2), GPS processor (7) connected to the GPS antenna (2), INS sensor module, the microprocessor module (6) for receiving and calculating the output of the signal processing module 5 and the GPS receiver (7) and INS module, each module, each module The power management module 8 is connected to the power management.
본 발명에 의한 제2실시예의 구성은 도2에 도시한 바와 같이, 이동 통신용 안테나(1a), 이동 통신용 안테나(1a)에 연결된 통신 모듈, 이에 연결된 신호처리 모듈(5), GPS 안테나(2a), INS 센서 모듈과 강결합 구조를 가질 수 있는 GPS 안테나(2a)와 연결된 GPS 수신기(7a), 신호처리 모듈(5a)과 GPS 수신기(7a) 그리고 INS 모듈의 출력을 받아 처리하는 마이크로 프로세서 모듈(6a), 각 모듈에 연결되어 전력을 관리하는 전력관리 모듈(8a)로 이루어져 있다.As shown in FIG. 2, the configuration of the second embodiment of the present invention is a mobile communication antenna 1a, a communication module connected to the mobile communication antenna 1a, a signal processing module 5 connected thereto, and a GPS antenna 2a. , A microprocessor module receiving and processing the outputs of the GPS receiver 7a, the signal processing module 5a and the GPS receiver 7a, and the INS module, which are connected to the GPS antenna 2a, which may have a strong coupling structure with the INS sensor module. 6a), the power management module 8a is connected to each module to manage power.
본 발명에 의한 제3실시예의 구성은 도 3에 도시한 바와 같이, 이동 통신용 안테나(1b), GPS 안테나(2b), GPS 수신기와 강결합 구조를 가질 수 있는 두 개의 안테나와 연결된 통신 모듈, 이에 연결된 신호처리 모듈(5b), INS 센서 모듈, 신호처리 모듈(5b)과 INS 모듈의 출력을 받아 처리하는 마이크로 프로세서 모듈(6b), 각 모듈에 연결되어 전력을 관리하는 전력관리 모듈(8b)로 이루어져 있다.As shown in FIG. 3, the configuration of the third embodiment of the present invention is a communication module connected to two antennas having a strong coupling structure with a mobile communication antenna 1b, a GPS antenna 2b, and a GPS receiver. Connected signal processing module (5b), INS sensor module, signal processing module (5b) and microprocessor module (6b) for receiving and processing the output of the INS module, power management module (8b) connected to each module to manage power consist of.
도 1, 도 2, 도 3에 있어서 INS 모듈의 구성은 도 4에 도시된 바와 같이, 다수의 가속도 센서(13)와 다수의 자이로 센서(14)가 연결되어 있는 센서 유니트(12)와 이들 센서로부터 일정한 속도로 데이터 샘플링을 수행하는 센서 데이터 멀티 채널 샘플링 유니트(15), 샘플링된 각 센서 데이터로부터 오차 보정과 추측항법 연산 및 자세 정보를 추출하는 센서데이타 연산 및 처리 유니트(16), 이를 다른 모듈로 전달하는 경로인 데이터 입출력 유니트(17)로 되어 있다.1, 2, and 3, the configuration of the INS module is a sensor unit 12 and a plurality of sensors connected to a plurality of acceleration sensors 13 and a plurality of gyro sensors 14, as shown in FIG. Sensor data multi-channel sampling unit 15 for performing data sampling at a constant speed from the sensor, sensor data calculation and processing unit 16 for extracting error correction and dead reckoning and attitude information from each sampled sensor data, and other modules It is a data input / output unit 17 which is a path to be transmitted to.
도 2에 있어서 강결합으로 이루어진 GPS/INS 결합 구조도는 도 5에 도시된 바와 같이, INS 센서 모듈(23)과 GPS 수신기(22), 이들로부터 가속도, 속도, 방향각 정보를 받아 오차 보정 및 추정을 수행하는 가속도 필터(24), 속도 필터(25), 방향 필터(26), 각 필터로부터 추정된 자세 정보를 이용하여 추측항법을 수행하고 자세의 도플러 추정값을 계산하여 GPS 수신기(22)에 피드백을 수행하는 추측항법 모듈(27), 추측항법 모듈(27)로부터 위치를 계산하는 위치 필터(28)로 구성된다.As shown in FIG. 5, the GPS / INS coupling structure diagram of the strong coupling in FIG. 2 receives the acceleration, velocity, and direction angle information from the INS sensor module 23 and the GPS receiver 22, and corrects and estimates errors. Performs dead reckoning using the acceleration filter 24, the velocity filter 25, the direction filter 26, and the attitude information estimated from each filter, calculates a Doppler estimate of the attitude, and feeds it back to the GPS receiver 22. The dead reckoning module 27 for performing the following, and the position filter 28 for calculating the position from the dead reckoning module 27.
도 1 또는 도 3에 있어서 GPS수신기와 CDMA의 결합을 나타낸 구성은 도 6에 도시한 바와 같이, GPS안테나(31)와 연결된 GPS수신기(33), 외부 Base Station과 통신하는 CDMA 모듈(34), Base Station의 PN신호와 GPS 위성정보를 받아 GPS에 전달하며 CDMA망을 이용한 측위를 수행하여 GPS/CDMA 혼합 항법 알고리즘을 수행하는 GPS/CDMA 통합필터(35)로 구성된다.In FIG. 1 or 3, the configuration of the GPS receiver and the CDMA is illustrated in FIG. 6. As shown in FIG. 6, the GPS receiver 33 connected to the GPS antenna 31, the CDMA module 34 communicating with an external base station, It is composed of GPS / CDMA integrated filter 35 which receives the PN signal and GPS satellite information of the base station and transmits it to GPS and performs GPS / CDMA mixed navigation algorithm by performing positioning using a CDMA network.
도 1, 도 2, 도 3에 있어서 동작 수행 순서는 도 8에 간략화 하였으며 그 수행 절차를 설명하면 다음과 같다.In FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3, the order of performing the operations is simplified in FIG.
1. 이동통신 단말기의 위치정보에 대한 요청이 발생하는지를 검사한다(110).1. Check 110 whether a request for location information of a mobile communication terminal occurs.
2. 위치 정보에 대한 요청이 없으면 저 전력상태의 대기상태를 유지한다.2. If there is no request for location information, the standby state of low power state is maintained.
3. 위치 정보에 대한 요청이 있을 경우, 단말기가 저장하고 있던 최종 위치정보가 현재 시각의 현재 위치를 가리키는지 판별한다(120).3. When there is a request for location information, it is determined whether the last location information stored by the terminal indicates the current location at the current time (120).
4. 현재 저장 위치가 사용 가능한 현 위치를 나타내는 것이 판별되면 현 위치정보를 그대로 전송한다.4. When it is determined that the current storage location indicates the available current location, the current location information is transmitted as it is.
5. 현 위치 정보가 현재 시간의 위치가 아니라고 판별되면 측위를 위한 과정으로 이동한다.5. If it is determined that the current position information is not the position of the current time, it moves to the process for positioning.
6. 이동 통신용 안테나(1,1a,1b)로부터 수신되는 기지국(들)의 PN신호를 통신 모듈을 거쳐서 신호처리 모듈을 통과시켜 단말기와 기지국간 의사거리(들)와 보정 시각을 측정한다(130).6. Measure the pseudo distance (s) and correction time between the terminal and the base station by passing the PN signal of the base station (s) received from the mobile communication antennas (1, 1a, 1b) through the communication module through the communication module (130). ).
7. GPS 안테나로부터 수신되는 GPS 위성신호를 GPS수신기에 통과시켜서 위성신호의 전달시간을 측정하고, 위성의 위치정보와 보정값을 이용하여 단말기와 GPS 위성간 의사거리를 측정한다(140).7. Measure the propagation time of the satellite signal by passing the GPS satellite signal received from the GPS antenna to the GPS receiver, and measure the pseudo distance between the terminal and the GPS satellite using the satellite position information and the correction value (140).
8. INS 센서 모듈로부터 실시간으로 출력되는 움직임 정보를 센서별로 오차 보정을 수행하고 가속도, 속도, 방향각 등의 자세정보를 검출하며, 이를 이용하여 GPS 수신기를 위한 도플러 추정값을 계산한다(150).8. The error information of the motion information output from the INS sensor module in real time is corrected for each sensor, and attitude information such as acceleration, speed, and direction angle are detected, and the Doppler estimate for the GPS receiver is calculated using the motion information (150).
9. 메인 프로세서는 GPS로부터 의사거리 현재시각, CDMA 모듈로부터 기지국간 의사거리 및 보정 시각 정보, INS 모듈로부터 순간 자세정보를 받아 GPS/INS/CDMA 통합 알고리즘을 수행하여 단말기의 현 위치를 계산한다(160).9. The main processor receives the pseudo-distance current time from GPS, the pseudo-distance and correction time information between base stations from the CDMA module, and the instantaneous attitude information from the INS module, and performs the GPS / INS / CDMA integrated algorithm to calculate the current position of the terminal. 160).
10. 메인 프로세서가 계산한 새로운 위치정보를 저장 및 전송한다(170)(180).10. Store and transmit the new location information calculated by the main processor (170, 180).
11. 만약 외부 관제 시스템으로부터 단말기의 현 위치 정보의 추적 요청이 있으면 단말기는 추적 모드에 해당하는 최적 전력 관리모드를 수행하고 GPS와 INS로부터 연속적인 위치계산을 수행하고 이를 일정한 시간 간격으로 전송한다.11. If there is a request for tracking the current location information of the terminal from the external control system, the terminal performs the optimal power management mode corresponding to the tracking mode, performs continuous position calculation from GPS and INS, and transmits it at regular time intervals.
도 2와 도 3에 있어서 GPS/INS의 결합 구조에 대한 기본 알고리즘 동작 순서는 도 9에 간략화하여 도시하였으며 그 수행 절차과정은 다음과 같다.In FIG. 2 and FIG. 3, the basic algorithm operation procedure for the combined structure of GPS / INS is illustrated in FIG. 9 in a simplified manner.
1. 확보된 GPS 데이터로부터 위치계산 여부와 DOP, 위성수 등을 고려하여 GPS의 상태를 판별한다(210).1. The state of the GPS is determined in consideration of the position calculation, the DOP, the number of satellites, etc. from the acquired GPS data (210).
2. INS 유니트로부터 가속도 센서(13)와 자이로 센서(14) 각각의 데이터를 확보한다(220).2. The data of each of the acceleration sensor 13 and the gyro sensor 14 are obtained from the INS unit (220).
3. GPS 상태를 판별하여 사용 가능한 상태로 판별되면 GPS로부터의 가속도 정보와 가속도 센서의 가속도 출력을 측정값으로 하는 가속도 필터를 수행한다(230). 여기서는 가속도 센서의 바이어스와 오차에 대한 보정을 수행한다. GPS가 가용하지 않을 경우 가속도 센서의 자기 보정을 수행한다.3. When it is determined that the GPS state is available and is determined to be usable, an acceleration filter that uses the acceleration information from the GPS and the acceleration output of the acceleration sensor as a measurement value is performed (230). Here, the bias sensor and the error of the acceleration sensor are corrected. If GPS is not available, self-calibration of the acceleration sensor is performed.
4. GPS 상태를 판별하여 사용 가능한 상태로 판별되면 GPS로부터의 속도 정보와 가속도 센서의 속도 출력을 측정값으로 하는 속도 필터를 수행한다(240). 여기서는 속도의 바이어스와 오차에 대한 보정을 수행하고 속도 추정치를 계산한다. GPS가 가용하지 않을 경우 속도의 자기 보정을 수행한다.4. If it is determined that the GPS state can be used and is determined to be usable, a speed filter that measures speed information from the GPS and the speed output of the acceleration sensor as a measurement value is performed (240). Here, the speed bias and error are corrected and the speed estimate is calculated. If GPS is not available, perform self-calibration of the speed.
5. GPS 상태를 판별하여 사용 가능한 상태로 판별되면 GPS로부터의 방향각 정보와 자이로 센서의 방향각 출력을 측정값으로 하는 방향 필터를 수행한다(250). 여기서는 자이로 센서의 바이어스와 오차에 대한 보정을 수행하고 방향각을 추정한다. GPS가 가용하지 않을 경우 자이로 센서의 자기 보정을 수행한다.5. If it is determined that the GPS state is usable and is determined to be usable, a direction filter is performed in which the direction angle information from the GPS and the direction angle output of the gyro sensor are measured. Here, the bias and error of the gyro sensor is corrected and the direction angle is estimated. If GPS is not available, perform a self-calibration of the gyro sensor.
6. 추정된 가속도, 속도, 방향각 정보를 이용하여 센서의 초기 정렬을 수행한다.(260)6. Perform initial alignment of the sensor by using the estimated acceleration, velocity, and direction angle information (260).
7. 각 필터의 가속도, 속도, 방향값을 이용하여 이전 시간부터의 도플러 값을 추정한다(270).7. The Doppler value from the previous time is estimated using the acceleration, velocity, and direction values of each filter (270).
8. 추정된 도플러 값을 GPS 수신기에 반영한다(280).8. Reflect the estimated Doppler value to the GPS receiver (280).
9. GPS의 상태를 판별하여 INS 모듈이 추정한 도플러 값을 선택적으로 적용한다(290).9. Determine the state of the GPS and selectively apply the Doppler value estimated by the INS module (290).
10. GPS가 갱신되었을 경우 INS 모듈의 각 센서에 대한 오차 보정을 다시 실행한다.10. If GPS is updated, perform error correction for each sensor of the INS module again.
11. 추측항법을 이용하여 새로운 위치를 계산한다(300).11. The new position is calculated using dead reckoning (300).
도 1과 도 3에 있어서 GPS/CDMA의 결합 구조에 대한 기본 알고리즘 동작 순서는 도 10에 간략화하여 도시하였으며 그 수행 절차는 다음과 같다.In Fig. 1 and Fig. 3, the basic algorithm operation procedure for the combined structure of GPS / CDMA is briefly shown in Fig. 10. The procedure is as follows.
1. 필요시 이동통신 기지국으로부터 GPS의 위성정보를 수신한다(410).1. If necessary, receives satellite information of GPS from the mobile communication base station (410).
2. 기지국으로부터 GPS 위성정보가 수신되면 GPS수신기에 전달하고, 수신기는 그 정보를 이용하여 자신의 위성 추적부에 적용하여 위성간의 의사거리를 계산한다(420).2. When GPS satellite information is received from the base station, the GPS receiver transmits the GPS satellite information to the GPS receiver, and the receiver calculates a pseudo distance between satellites by applying the information to its satellite tracking unit (420).
3. 단말기는 수신되는 기지국의 PN신호를 이용하여 기지국간의 의사거리를 계산한다(430).3. The terminal calculates a pseudo distance between base stations using the received PN signal of the base station (430).
4. GPS가 위치계산이 가능한 만큼의 의사거리를 확보하면 GPS의 위치를 저장한다.4. When GPS has enough pseudorange to calculate the position, it saves the position of GPS.
5. GPS가 위치계산을 할 수 없는 3개미만의 의사거리를 확보하고 있다면 기지국간의 의사거리 개수를 검사한다(450).5. If GPS secures less than three pseudo distances that cannot be calculated, the number of pseudo distances between base stations is checked (450).
6. 기지국간의 의사거리가 위치계산이 가능한 3개 이상이면 CDMA/INS 통합 알고리즘을 수행한다(490).6. If the pseudo distance between base stations is 3 or more that can be calculated, the CDMA / INS integration algorithm is performed (490).
7. 기지국간의 의사거리 개수가 위치계산을 할 수 없는 3개 미만인 경우는 이 의사거리 개수와 GPS의 의사거리 개수를 더한 개수가 3개 이상인지 검사한다(470).7. If the number of pseudo distances between base stations is less than three that cannot be calculated, it is checked whether the number of pseudo distances plus the number of pseudo distances of GPS is three or more (470).
8. 두 의사거리 개수가 위치계산을 할 수 없는 3개 미만인 경우는 CDMA/INS 통합 알고리즘을 수행한다.8. If the number of two pseudoranges is less than 3, which cannot be calculated, perform the CDMA / INS integration algorithm.
9. 두 의사거리가 위치계산이 가능한 3개 이상이면 이 의사 거리들을 이용하여 하이므리드 GPS/CDMA 측위 알고리즘을 수행한다(480).9. If the two pseudoranges are three or more capable of position calculation, the HYDRID GPS / CDMA positioning algorithm is performed using the pseudoranges (480).
10. 계산된 새로운 위치정보를 현 위치로 갱신한다.10. Update the calculated new location information to the current location.
11. 새로운 현재 위치를 전송한다(500).11. Send the new current location (500).
도 1, 도 2, 도 3에 있어서 CDMA/INS의 결합구조에 대한 기본 알고리즘 수행 절차는 도 11에 도시하였듯이 다음과 같은 순서로 동작을 수행한다.In FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3, the basic algorithm execution procedure for the combined structure of CDMA / INS is performed in the following order as shown in FIG.
1. 확보된 GPS의 의사거리 개수와 기지국간의 의사거리 개수를 검사한다(610).1. The number of pseudoranges of the secured GPS and the number of pseudoranges between the base stations is checked (610).
2. 두 의사거리의 총 개수가 위치계산을 할 수 없는 3개 미만인 경우는 INS만을 이용한 추측항법 알고리즘을 수행한다(640).2. If the total number of two pseudoranges is less than 3, which cannot be calculated, a dead reckoning algorithm using only INS is performed (640).
3. 계산된 새로운 위치정보를 현 위치로 갱신한다(650).3. Update the calculated new location information to the current location (650).
4. 새로운 현재 위치를 전송한다(660).4. Send a new current location (660).
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 분리된 GPS와 INS의 결합으로 연속 측위를 가능하게 할 수 있고, 다시 각각을 CDMA 측위와 결합함으로써 단독 또는 결합된 구성으로부터 측위 정보 제공을 위한 수단을 확보할 수 있다. 또한, CDMA/INS의 결합 또는 단독 INS가 가능하므로 GPS에 의존하지 않는 측위 시스템 구성이 가능하기 때문에 어떠한 상황에서도 측위가 가능한 진정한 연속 측위 시스템을 구현할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, it is possible to enable continuous positioning by combining separate GPS and INS, and again, by combining each with CDMA positioning, securing a means for providing positioning information from a singular or combined configuration. have. In addition, the combination of CDMA / INS or single INS enables the configuration of a positioning system that does not depend on GPS, thereby enabling a true continuous positioning system capable of positioning in any situation.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 통합 측위 기능이 탑재된 복합 이동 통신 단말기는 절대 위치 100미터 이내의 위치 정확도를 제공하는 GPS 측위 방식과 연속적인 자세 정보를 제공할 수 있는 다중센서 구조의 INS 유니트의 장점만을 이용하여 긴급 위치 송출시 발생하는 기존 단말기의 시간 지연 문제와 부정확한 위치 오차가 발생하는 기술적 한계를 GPS와 INS 유니트, 그리고 CDMA 망의 효율적 통합으로 극복할 수 있으므로 이동 통신 단말기의 긴급 위치정보 송출의 실시간 구현, 연속적인 실시간 측위 정보, 정밀한 실내 측위 등 기존 단말기로는 제공이 불가능한 측위 정보를 이동 통신 단말기 사용자에게 제공할 수 있다.As described above, the composite mobile communication terminal equipped with the integrated positioning function according to the present invention is a multi-sensor structure INS capable of providing continuous positioning information and GPS positioning method that provides position accuracy within 100 meters of absolute position. By using only the advantages of the unit, it is possible to overcome the time-delay problem of the existing terminal that occurs during emergency location transmission and technical limitations of inaccurate location error by efficient integration of GPS, INS unit and CDMA network. Real-time implementation of location information transmission, continuous real-time positioning information, precise indoor positioning, such as positioning information that can not be provided by the existing terminal can be provided to the mobile terminal user.
또한, 본 발명에 의하면 이동 통신 단말기가 GPS 신호를 수신하지 못하더라도 CDMA망과 INS 센서만을 이용한 정확한 실시간 측위가 가능하며, 또한 CDMA망의 운영에 이상이 발생하더라도 나머지 측위 유니트를 이용한 측위가 가능하기 때문에 특정한 한 개의 측위 시스템에 얽매이지 않아도 된다. 특히 본 발명에 사용되는 INS 유니트는 MEMS를 이용한 소형 센서들로 구성되도록 하였기 때문에 소형 휴대용복합 항법 단말기의 구현이 가능하다.In addition, according to the present invention, even if the mobile communication terminal does not receive a GPS signal, accurate real-time positioning using only the CDMA network and the INS sensor is possible, and even if an error occurs in the operation of the CDMA network, the positioning using the remaining positioning unit is possible. This eliminates the need to be tied to one particular positioning system. In particular, since the INS unit used in the present invention is composed of small sensors using MEMS, it is possible to implement a small portable complex navigation terminal.
따라서, 본 발명으로 인해 기존의 측위 시스템들이 갖지 못하던 측위 정보의 정확성, 연속성, 완전성, 가용성 등을 모두 확보할 수 있으므로 새로운 개념의 복합 항법 시스템의 개발도 가능하다.Therefore, the present invention can secure all the accuracy, continuity, completeness, availability, and the like of positioning information, which the existing positioning systems do not have, and thus, a new navigation system can be developed.
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