KR100323756B1 - 이동 단말기의 위치 측정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동 단말기에 관한 것으로, 특히 FM 부가 통신망을 이용하여 이동 단말기의 위치를 측정하는데 적당하도록 한 이동 단말기의 위치 측정 장치에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 이동 단말기의 위치 측정 장치는 방송국으로부터 송출된 FM 신호를 수신하는 FM 수신기와, 상기 수신된 FM 신호로부터 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 추출하여 디지털 신호로 변환하는 LMSK 변조기와, 상기 디지털로 변환된 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 디코딩하여 오류를 정정하는 디코더와, 상기 오류 정정된 데이터 무선 채널(DARC) 신호로부터 위치 측정을 위한 DGPS 정보를 추출하여 위성 항법 시스템의 표준 데이터 형식으로 변환하는 데이터 변환기로 구성되므로써 이동 단말기의 위치 측정시 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

이동 단말기의 위치 측정 장치{Apparatus for measuring position of mobile telephone}
본 발명은 이동 단말기에 관한 것으로, 특히 FM 부가 통신망을 이용하여 이동 단말기의 위치를 측정하는데 적당하도록 한 이동 단말기의 위치 측정 장치에 관한 것이다.
종래 이동 단말기는 위성 항법 시스템(Global Positioning System, 이하 GPS로 약칭함)을 이용하여 위치를 측정한다.
보다 상세하게 설명하면 이동 단말기는 GPS 수신기를 내장한다. 이 GPS 수신기는 GPS 위성에서 전송되는 PRN(Pseudo Random Noise) 신호들을 수신하고, 수신된 PRN 신호들의 시간 차이를 이용하여 자신의 위치를 측정한다. 그리고 GPS 수신기는 측정한 위치를 이동 단말기에게 알려 주거나 또는 이동 통신망을 통해 서버에 자신의 위치를 등록한다.
여기서 GPS는 크게 위성 블럭, 위성 관제 블럭, GPS 수신 블록으로 구성된다.
이하 GPS에 대하여 상세히 설명한다.
먼저 위성 블록에 대해 설명하면, GPS 위성은 적도와 55도의 경사를 이루는 6개의 궤도면에 각각 4개씩 총 24개로 구성된다. 이 24개의 위성들은 약 20,200㎞의 상공에 위치하며 11시간 58분의 공전 주기를 갖는다. 따라서 지구상에서는 어디에서나 위치 추적에 필요한 4개 이상의 위성을 항상 추적할 수 있다. 이 위성들은 세시움 또는 루비디움과 같은 원자 시계가 탑재되어 있어 각 위성간의 시간 동기가 정확히 일치하며 또한 일치된 동기에 맞추어 PRN 신호인 C/A(Coarse Acquisition / Clear Access) 코드 및 위성의 궤도 정보가 실린 Ephemeris 데이터를 지상으로 전송한다.
그리고 위성 관제 블록에 대해 설명하면, GPS 위성은 특정 지역에 위치한 주 관제소의 관제를 받는다. 이 주관제소는 적도 주위의 4 곳에 각각 분산 배치되어 있는 모니터링국을 통해 항상 GPS 위성의 궤도 및 상태를 감시하고 관제에 필요한 정보를 얻는다.
마지막으로 GPS 수신 블록에 대해 설명하면, GPS 수신기는 위성 신호 수신을 위한 안테나와, RF 수신기와, 수신된 신호로부터 의사 거리(Pseudo Range, PR)를 산출하기 위한 DSP와, 위치 정보 변환 및 사용자 인터페이스를 위한 중앙 처리 장치(CPU)로 구성된다.
한편 이동 단말기에서 지금까지 설명한 GPS를 이용한 위치 측정 방법은 다음과 같다.
도 1은 종래 GPS의 거리 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, GPS를 이용한 이동 단말기의 위치 측정은 거리 측정 방식에 의한 삼각법을 이용한다.
즉, GPS 위성(100)은 항상 1575.42㎒의 L1 주파수에 C/A 코드를 실어서 전송한다. 그러면 이동 단말기에 내장된 GPS 수신기(101)는 C/A 코드를 수신하고, 수신된 C/A 코드와 동일한 C/A 코드를 발생한다. 그리고 수신된 C/A 코드와 발생된 C/A 코드를 비교하여 GPS 위성(100)의 신호가 GPS 수신기(101)까지 도착하는데 소요된 시간을 측정한다.
이어 GPS 수신기(101)는 위성 신호의 속도와 상기 산출된 소요 시간을 곱하여 GPS 위성(100)과의 거리를 산출한다. 이 때 C/A 코드는 그 자체가 잡음에 가까운 의사잡음 부호(Pseudo Random Noise Code)로 구성되고, 그에 따라 산출된 GPS 위성과의 거리는 GPS 위성(100)과 GPS 수신기(101) 사이에 동기가 일치하지 않아 CB(Clock Bias) 오차를 포함한 의사 거리(Pseudo Range, PR)가 된다. 따라서 GPS 수신기(101)는 4개의 GPS 위성을 각각 관측하여 상기 의사 거리를 측정하고 위치를 측정한다. 이를 위해서 도 2에 나타낸 바와 같은 4개의 관측지가 필요하다.
여기서 외부의 도움없이 단독으로 사용하는 GPS는 자연적 또는 인위적인 영향으로 GPS 위성으로부터 수신된 신호에 시간 지연 및 감소가 발생하게 되고 그에 따라 30 ∼ 100 정도의 거리 오차를 갖게 된다.
이 오차를 보정하기 위해서 DGPS(Differential GPS)를 사용한다.
DGPS는 도 3에 나타낸 바와 같이 GPS 수신기(302, 303)를 2개 이상 사용하여 상대적인 거리를 측정하는 방법으로써 좌표를 알고 있는 기지점(Base Station)에 GPS 수신기를 설치하고, 기지점에서 GPS 위성들을 관측하여 개별 위성의 거리 오차 보정치를 정밀하게 계산한 후 이를 로버(Rover)용 수신기의 오차 보정에 이용하는 방식이다.
그러나 지금까지 설명한 GPS를 이용한 이동 단말기의 위치 추적 방법은 GPS 위성들의 클럭 에러, Ephemeris 데이터 에러, 대류권 지연, 이온층 산란 및 다중 경로 등에 따른 영향으로 측정한 위치에 오차가 발생하는 문제점이 있다.
이를 위해 전술한 바와 같이 DGPS를 이용하여 상기 오차를 보정하는 방법을 고려할 수 있으나 이는 이동 단말기의 부피 및 중량 제한으로 인하여 사용에 한계가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, FM 부가 통신망에서 송출하는 DGPS 정보를 이용하여 위치를 측정하는 이동 단말기의 위치 측정 장치를 제공하기 위한 것이다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성 특징에 따르면, 이동 단말기의 위치 추적 장치는 방송국으로부터 송출된 FM 신호를 수신하는 FM 수신기와, 상기 수신된 FM 신호로부터 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 추출하여 디지털 신호로 변환하는 LMSK 변조기와, 상기 디지털로 변환된 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 디코딩하여 오류를 정정하는 디코더와, 상기 오류 정정된 데이터 무선 채널(DARC) 신호로부터 위치 측정을 위한 DGPS 정보를 추출하여 위성 항법 시스템의 표준 데이터 형식으로 변환하는 데이터 변환기를 포함하여 구성된다.
도 1은 종래 위성 항법 시스템(GPS)의 거리 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 종래 위성 항법 시스템(GPS)에서 GPS 시스템의 위치 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 종래 DGPS의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 이동 단말기의 위치 측정 장치를 나타낸 블록 구성도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
400 : 이동 단말기 401 : 데이터 변환기
402 : 디코더 403 : LMSK 변조기
404 : FM 수신기
이하 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명에서는 FM 부가 통신망을 이용하여 이동 단말기의 위치를 측정하는 이동 단말기의 위치 추적 장치를 제안한다.
이를 위해 본 발명에 따른 이동 단말기는 데이터 무선 채널(DAta Radio Channel, DARC) 신호의 수신 블럭을 추가로 구비하여 FM 부가 통신망으로부터 송신된 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 수신하고, 상기 수신된 데이터 무선 채널(DARC) 신호로부터 추출되는 DGPS 정보를 이용하여 자신의 위치를 측정한다.
도 4는 본 발명에 따른 이동 단말기의 위치 측정 장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 위치 측정 장치는 FM 부가 통신망으로부터 송출된 FM 신호를 수신하는 FM 수신기(404)와, 상기 수신된 FM 신호로부터 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 추출하여 디지털 신호로 변환하는 LMSK 변조기(403)와, 상기 디지털로 변환된 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 디코딩하여 오류를 정정하는 디코더(402)와, 상기 오류 정정된 데이터 무선 채널(DARC) 신호로부터 DGPS 정보를 추출하여 GPS 표준 형식으로 변환하는 데이터 변환기(401)로 구성된다.
여기서 FM 수신기(404)는 RF부(406)와, FM 변조부(405)로 구성된다.
이와 같이 구성되는 위치 측정 장치의 동작은 다음과 같다.
우선 FM 수신기(404)는 FM 부가 통신망에서 FM 채널을 통해 송출되는 FM 신호를 수신한다.
이어 FM 수신기(404)는 수신된 FM 신호를 중간 주파수대역으로 주파수 하향 변환하고, 변환된 중간 주파수의 FM 신호를 LMSK 변조기(403)로 전송한다.
여기서 FM RF부(406)는 FM 방송국으로부터 전송되는 고주파의 FM 신호 중에서 원하는 주파수를 선택하여 수신한 후 중간 주파수로 변환하며, FM 변조부(405)는 FM RF부(406)에서 변환된 중간 주파수의 FM 신호를 변조하여 오디오 신호를 추출한다.
LMSK 변조기(403)는 전송된 중간 주파수의 FM 신호를 다시 주파수 하향 변환하여 기저 대역(Baseband)으로 변환하고, 대역 필터(Band pass filter)를 통해 기저 대역의 FM 신호로부터 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 추출한다. 이 때 대역 필터는 FM 신호 대역 중에서 76 ±16㎑ 만을 통과시킨다. 여기서 데이터 무선 채널(DARC) 신호는 16 Kbit/s의 전송 속도를 갖고 LMSK(Level controlled minimal shift keying) 신호로 이루어진다.
따라서 LMSK 변조기(403)는 추출된 데이터 무선 채널(DARC) 신호에 대한 LMSK(Level Controlled Minimum Shift Keying) 복조 과정을 실시하여 원래의 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 디코더(402)로 전송한다.
디코더(402)는 전송된 디지털의 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 디코딩하여 오류 정정을 실시한다. 일반적으로 FM 통신망에서 사용되는 오류 정정 부호는 (272, 190) 프러덕트 코드(Product code)를 사용하므로, 상기 디코더(402)는 프러덕트 코드 디코딩을 실시하여 8 비트에서 13 비트까지의 오류를 정정한다.
디코더(402)에서 디코딩된 디지털의 데이터 무선 채널(DARC) 신호는 데이터 변환기(401)로 전송된다.
일반적으로 FM 부가 통신망에서 송출된 데이터 무선 채널(DARC) 신호에는 위치 측정을 위한 DGPS 보정 정보 외에도 교통, 기상, 증권, 뉴스등과 같은 다양한 부가 정보가 포함되어 있으므로 데이터 변환기(401)는 전송된 디지털의 데이터 무선 채널(DARC) 신호로부터 원하는 DGPS 정보만을 선택하여 추출한다.
즉, 데이터 변환기(401)는 전송된 디지털의 데이터 무선 채널(DARC) 신호에서 불필요한 정보를 제거하고, DGPS 정보만을 추출한다.
한편 FM 부가 통신망에서 DARC로 전송되는 DGPS 정보는 일반 GPS가 판독할수 없다. 따라서 데이터 변환기(401)는 추출된 DGPS 정보를 GPS 표준 형식으로 변환한다. 바람직하게 본 발명에 따른 데이터 변환기(401)는 RTCM-104 형태의 DGPS 정보를 출력한다.
그러면 이동 단말기(400)는 데이터 변환기(401)에서 출력되는 DGPS 정보를 이용하여 자신의 위치를 측정한다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 이동 단말기의 위치 추적 장치에 의하면, FM 부가 통신망에서 송출한 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 수신하여 DGPS 정보를 추출하고 추출한 DGPS 정보를 이용하여 위치를 측정하므로써 이동 단말기의 위치 측정시 오차를 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (2)

  1. 방송국으로부터 송출된 FM 신호를 수신하는 FM 수신기와,
    상기 수신된 FM 신호로부터 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 추출하여 디지털 신호로 변환하는 LMSK 변조기와,
    상기 디지털로 변환된 데이터 무선 채널(DARC) 신호를 디코딩하여 오류를 정정하는 디코더와,
    상기 오류 정정된 데이터 무선 채널(DARC) 신호로부터 위치 측정을 위한 DGPS 정보를 추출하여 위성 항법 시스템의 표준 데이터 형식으로 변환하는 데이터 변환기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 위치 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 위성 항법 시스템의 표준 데이터 형식은 RTCM-104 형식인 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 위치 측정 장치.
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