KR100405619B1 - Direction-finding system embedded in wireless telecommunication devices for sensing geographical magnetic field - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동통신기기내 탑재된 지구자기장 측정 기능을 지닌 방향탐지시스템에 관한 것으로, 나침반 또는 마그네토미터(Magnetometer)와 같은 지구 자기장 측정기 등을 이동 통신 단말기, 스마트 폰, PDA, IMT 2000, 그리고 핸드홀드(Handhold) GPS 시스템 등과 같은 무선 시스템(Mobile Station)에 탑재하여 상기 무선 시스템을 사용하는 사용자의 위치 및 이동 방향에 대한 정보를 화살표 등의 단순기호로 실시간 상기 사용자에게 제공함으로써, 상기 사용자로 하여금 자신의 위치정보 및 목적지로의 진행방향 등을 보다 쉽고 직관적으로 판단할 수 있도록 하는 것이다.The present invention relates to a direction detection system having an earth magnetic field measurement function mounted in a mobile communication device. The present invention relates to a geomagnetic field measurement device such as a compass or a magnetometer, such as a mobile communication terminal, a smart phone, a PDA, an IMT 2000, and a hand. Mounted in a mobile station such as a Hold GPS system, the user can provide information on the user's location and direction of movement using the wireless system to the user in real time using a simple symbol such as an arrow. It is to make it easier and intuitive to determine their location information and the direction of travel to the destination.
본 발명은 지구 자기장 측정기능을 지닌 나침반 또는 마그네토미터(Magnetometer)―상기 나침반과 마그네토미터외 지구자기장을 측정할 수 있는 모든 장치―를 이동통신기기에 독립모듈로 탑재하여 상기 이동통신기기 자체의 방향 전환에 상관없이 항시 일정한 방위값을 제공하는 기능; 및The present invention is equipped with a compass or a magnetometer (magnetometer) having a global magnetic field measurement function-all devices capable of measuring the earth's magnetic field other than the compass and magnetometer-in the mobile communication device as an independent module, the direction of the mobile communication device itself Providing a constant bearing value at all times regardless of conversion; And
상기 지구 자기장 측정에 의해 제공된 방위값을 이용하여 상기 이동통신기기를 사용하는 사용자에게 위치정보 및 진행방향정보를 제공하는 기능;을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.And providing location information and direction information to a user using the mobile communication device by using the azimuth value provided by the earth magnetic field measurement.
Description
본 발명은 이동통신기기내 탑재된 지구자기장 측정 기능을 지닌 방향탐지시스템 및 방법에 관한 것으로, 나침반 또는 마그네토미터(Magnetometer)와 같은 지구 자기장 측정기 등을 이동 통신 단말기, 스마트 폰, PDA, IMT 2000, 그리고 핸드홀드(Handhold) GPS 시스템 등과 같은 무선 시스템(Mobile Station)에 탑재하여 상기 무선 시스템을 사용하는 사용자의 위치 및 이동 방향에 대한 정보를 화살표 등의 단순기호로 실시간 상기 사용자에게 제공함으로써, 상기 사용자로 하여금 자신의 위치정보 및 목적지로의 진행방향 등을 보다 쉽고 직관적으로 판단할 수 있도록 하는 것이다.The present invention relates to a direction detection system and method having a geomagnetic field measurement function mounted in a mobile communication device, and includes a magnetic field measurer such as a compass or a magnetometer such as a mobile communication terminal, a smart phone, a PDA, an IMT 2000, In addition, the user can be mounted on a mobile station such as a handheld GPS system to provide the user with information about the user's location and direction of movement using a simple symbol such as an arrow to the user in real time. It is to make it easier and intuitive to determine their location information and the direction of travel to the destination.
나침반은 고대 중국의 상인들이 천연 자석을 이용하여 실크로드를 따라 여행하거나, 원거리 항해술을 위한 방법으로 이용하였으며, 17세기 영국의 길버트가 지구를 거대한 자석으로 가정하고 구형 자석을 이용하여 지구 표면의 자기장을 조사하면서부터 본격적으로 사용되기 시작하였다. 그러나 지구의 진북(True North), 자북(Magnetic North), 그리고 도북(Grid North)은 실제로 동일하지 않으며(도면1, 도면2), 지구의 지리적인 축과 자기 축은 약 11.5(도면1) 기울어져 있다. 현재 지구 자기 북극은 79.3N, 71.5W에 위치하고 있고, 지구 자기 남극은 79.3S, 108.5E에 위치 하고 있으며, 지구 자기 북극의 위치는 지리적인 북극의 위치에서 약 1,800km 떨어진 캐나다 북부 허드슨만 근처에 있다.The compass was used by ancient Chinese merchants to travel along the Silk Road using natural magnets, or as a means of long-range navigation. In the 17th century, British Gilbert assumed the earth to be a giant magnet and used a spherical magnet to create a magnetic field on the earth's surface. It began to be used in earnest from the investigation. However, the true north, magnetic north, and grid north of the earth are not really the same (Fig. 1, Fig. 2), and the earth's geographical and magnetic axes are inclined about 11.5 (Fig. 1). Currently, the Earth's magnetic north pole is located at 79.3N, 71.5W, and the Earth's magnetic north pole is located at 79.3S, 108.5E. The Earth's magnetic north pole is located near Hudson Bay, northern Canada, about 1,800 km from the geographical north pole. have.
이와 같은 이유로 나침반을 이용하여 위치를 확인하기 위해서는 도면2와 같이 진북, 자북, 그리고 도북에 대한 자편각, 도편각, 도자각, 그리고 매년 불규칙하게 1 ~1.5 씩 서쪽으로 이동하고 있는 도자각에 대한 편차를 고려한 편차각 등을 이용하여 보정해 주어야만 한다.For this reason, in order to check the position by using a compass, as shown in Fig. 2, the deviation taking into account the magnetic declination angle, the magnetic declination angle, the ceramic angle, and the magnetic angle shifting westward by 1 to 1.5 irregularly every year It should be corrected using angles.
그러나, 지구 자기장을 이용한 나침반은 지구 자기장 이외에 나침반 주변의 국부 자기장의 간섭 효과에 쉽게 영향을 받는다. 실제로 나침반을 사용하여 위치를 확인하기 위해서는 최소한 2m 이내에 자성을 띈 물체를 있어서는 안 된다. 그러나 어쩔 수 없이 나침반 주위에 자기장을 띄고 있는 물체가 존재해야만 하는 경우라면, 자기장을 띄고 있는 물체의 자기장이 시간에 대하여 일정하다는 가정 하에 보정계수를 이용하여 재계산 할 수 있다.However, the compass using the earth's magnetic field is easily affected by the interference effect of the local magnetic field around the compass in addition to the earth's magnetic field. In fact, you should not have a magnetic object within at least 2 meters to determine the position using the compass. However, if there must be an object with a magnetic field around the compass, it can be recalculated using a correction factor on the assumption that the magnetic field of the object with the magnetic field is constant over time.
지구 자기장의 세기는 지역과 고도에 따라 약간의 차이가 존재 하지만, 한반도에서 측정되는 지구 자기장의 세기는 약 0.5G 정도이다. 만약 이동 통신 단말기와 같은 무선 시스템에서 발생하는 국부 자기장이 지구자기장 보다 훨씬 작고, 그 양이 시간에 대하여 일정하다면 나침반 또는 마그네토미터가 탑재된 무선 시스템을이용하여 실시간 방향 탐지가 가능하다.The strength of the earth's magnetic field varies slightly depending on the region and altitude, but the earth's magnetic field is about 0.5G measured on the Korean peninsula. If the local magnetic field generated in a wireless system such as a mobile communication terminal is much smaller than the earth magnetic field and the amount is constant with respect to time, real-time direction detection is possible using a wireless system equipped with a compass or a magnetometer.
실제로 무선 시스템에서 발생하는 자기장의 세기는 지구 자기장의 약 15%이내의 범위에서 허용되며, 통화 대기 또는 통화중일 때 발생하는 자기장의 크기는 일정하다. 따라서 기 서술된 내용에 의하여 나침반 또는 마그네토미터를 무선 시스템에 탑재하고, 국부 자기장에 대한 보정계수를 이용하여 실시간 방향 탐지 시스템을 구현할 수 있다.Indeed, the strength of magnetic fields in wireless systems is allowed in the range of about 15% of the earth's magnetic field, and the magnitude of the magnetic field generated during call waiting or during a call is constant. Therefore, according to the above description, a compass or a magnetometer may be mounted in a wireless system, and a real-time direction detection system may be implemented by using a correction factor for a local magnetic field.
현재 무선 시스템을 이용한 지리 정보 시스템은 단순히 GIS 콘텐츠 제공자로부터 2차원 전자 지도 데이터를 제공받거나, 무선 시스템에 핸드홀드 GPS 시스템을 탑재하여 자신의 위치를 전자 지도상에 표시하는 것이 전부이다. 이와 같은 핸드홀드 GPS/GIS 연동 시스템은 사용자의 위치를 전자 지도상의 좌표값으로 표시할 수 있다는 장점이 있지만, 독도법에 대한 기본 지식이 없는 사람에게는 사용상의 어려움이 많고, 지도상의 기호와 실제 공간 속의 물체를 일일이 확인하여 자신의 현위치와 이동 방향을 결정해야하므로 디스플레이 화면이 작은 이동통신기기에서는 큰 효용성을 거두기가 어렵다.Currently, a geographic information system using a wireless system is simply provided with two-dimensional electronic map data from a GIS content provider or a handheld GPS system mounted on the wireless system to display its location on an electronic map. This handheld GPS / GIS interworking system has the advantage of displaying the user's location as a coordinate value on the electronic map, but it is difficult to use for those who do not have basic knowledge of Dokdo method, and it is easy to use the symbols on the map and It is difficult to achieve great utility in mobile communication devices with small display screens because it is necessary to check objects and determine their current location and direction of movement.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 나침반 또는 마그네토미터(Magnetometer)와 같은 지구 자기장 측정기 등을 이동 통신 단말기, 스마트폰, PDA, 그리고 핸드홀드(Handhold) GPS 시스템과 같은 무선 시스템(Mobile Station)에 탑재하여 상기 무선 시스템을 사용하는 사용자의 위치 및 이동 방향에 대한 정보를 화살표 등의 단순기호 또는 전후좌우와 같은 간단한 음성으로 실시간 상기 사용자에게 제공함으로써, 상기 사용자로 하여금 자신의 위치정보 및 목적지로의 진행방향 등을 보다 쉽고 직관적으로 판단할 수 있도록 하는 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is to use a earth magnetic field meter such as a compass or a magnetometer (mobile), such as a mobile terminal, a smartphone, a PDA, and a handheld system such as a handheld GPS system (Mobile) Station) to provide the user with the location information and the direction of movement of the user using the wireless system to the user in real time with a simple symbol such as an arrow or a simple voice such as front, back, left, and right. It is to make it easier and more intuitive to determine the direction of travel to the destination.
본 발명의 또 다른 목적은 GIS 시스템이 탑재되어 있는 무선 시스템에서 나침반을 이용하여 GIS 시스템의 전자 지도 위에 자신의 현재 위치와 진행 방향를 신속하고 편리하게 직관적으로 확인하는 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method of quickly and conveniently intuitively checking a current position and a moving direction on an electronic map of a GIS system using a compass in a wireless system equipped with a GIS system.
본 발명의 또 다른 목적은 GPS와 GIS 시스템이 탑재되어 있는 무선 시스템에서 위치와 방향에 대한 처리를 단순화하고, 다양한 부가 서비스 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to simplify the processing of position and direction in a wireless system equipped with a GPS and a GIS system, and to provide various additional service methods.
본 발명의 또 다른 목적은 방향 탐지 시스템의 증설, 방향 정보 정밀 계산 방법 개선, 그리고 다른 무선 시스템 및 GIS 컨텐츠 제공자 사이의 로밍 서비스에 잘 적용될 수 있도록 시스템을 모듈화 시킴으로써 확장이 용이한 서비스 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide an easily scalable service method by modularizing the system so that it can be extended to the extension of a direction detection system, an improved method of accurately calculating direction information, and a roaming service between another wireless system and a GIS content provider. will be.
도 1은 지구의 지리적인 축과 자기 축의 기울기를 보여주는 도면이다.1 is a view showing the geographical axis of the earth and the slope of the magnetic axis.
도 2는 지구의 진북(True North), 자북(Magnetic North), 그리고 도북(Grid2 shows the true north, magnetic north, and grid of the earth.
North)이 실제로 동일하지 않은 것을 보여주는 도면이다.North is actually not the same figure.
도 3은 기존의 무선 시스템을 이용한 지리 정보 시스템의 일예시도이다.3 is an example of a geographic information system using a conventional wireless system.
도 4는 기존 GPS 및 GIS를 이용한 무선 위치 측정 시스템에 방향 탐지4 is a direction detection in a wireless positioning system using a conventional GPS and GIS
시스템이 탑재된 것을 표시한 블록도이다.A block diagram showing that the system is mounted.
도 5는 이동통신기기내 탑재된 지구자기장 측정 기능을 지닌 방향탐지시스템5 is a direction detection system having a geomagnetic field measurement function mounted in a mobile communication device;
의 상세한 구성도이다.Detailed configuration diagram of the.
도 6은 무선 시스템 내부 좌표계의 일예시도이다.6 is an exemplary view of a wireless system internal coordinate system.
도 7은 이동통신기기의 방향전환에 상관없이 일정한 방위값을 갖는7 has a constant azimuth value regardless of the change of direction of the mobile communication device.
내부좌표계의 일예시도이다.An example of the internal coordinate system.
도 8은 방향탐지시스템의 화면 출력 인터페이스에서 제공하는 사용자의 현재8 is a diagram of a user's present information provided by a screen output interface of a direction detecting system;
진행 방향을 표시하기 위한 기호의 일예시도이다.An example of a symbol for indicating the direction of travel.
도 9는 방향탐지시스템의 화면 출력 인터페이스에서 제공하는 사용자의 현재9 is a diagram of a user's present information provided by a screen output interface of a direction detecting system;
진행 방향을 표시하기 위한 기호의 또 다른 일예시도이다.Another example of a symbol for indicating a progress direction.
도 10은 상기 도면5와 같은 방향 탐지 시스템에 GPS/GIS 데이터를 직접 결합10 is directly coupled GPS / GIS data to the direction detection system as shown in FIG.
하여 사용자의 위치 및 진행 방향을 표시하는 경우의 상세한 구성도이다.To show the user's location and direction of travel.
도 11은 기존 GPS 및 GIS를 이용한 무선 위치 측정 시스템에서 제공하는11 is provided by a wireless positioning system using a conventional GPS and GIS
디스플레이 화면의 일예시도이다.One example of the display screen.
도 12는 방향탐지시스템의 화면 출력 인터페이스에서 제공하는 디스플레이12 is a display provided by the screen output interface of the direction detection system;
화면의 일예시도이다.This is an example of the screen.
도 13은 상기 도 11과 도 12를 매칭시켜 제공하는 디스플레이 화면의 일예시FIG. 13 illustrates an example of a display screen provided by matching FIGS. 11 and 12.
도이다.It is also.
도면14는 지구 자기장 측정기능을 지닌 방향탐지시스템이 탑재되어 있는14 shows a direction detection system equipped with a global magnetic field measurement function.
이동통신기기(개인 이동 통신 단말기(PCS)의 경우)의 내부 구성도이다.The internal configuration diagram of a mobile communication device (in the case of a personal mobile communication terminal (PCS)).
도면15는 사용자가 질의를 통해 GIS 시스템을 이용하여 목적지와 최단Figure 15 shows the destination and the shortest using the GIS system through the user query
경로를 찾고, 이것을 GPS 시스템과 연동하여 방향 탐지 시스템에 이용하기Find a route and use it in a direction finding system in conjunction with a GPS system
위하여 데이터를 가공하는 과정에 대한 흐름도이다.This is a flow chart of the process of processing data.
도면16는 방향 탐지 시스템에서 사용자의 진행방향을 실시간으로 처리하는16 is a real-time processing direction of the user in the direction detection system
방법을 설명한 흐름도이다.A flowchart describing the method.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
4 : 무선 위치 측정 시스템 40 : GIS시스템4: wireless position measurement system 40: GIS system
41: GPS 시스템 42 : 방향탐지 시스템41: GPS system 42: direction finding system
43 : GPS인공위성 44 : GIS 무선 인터넷 컨텐츠 제공자43: GPS satellite 44: GIS wireless Internet content provider
421 : 지구자기장 측정부 422 : 방위계산부421: Earth magnetic field measuring unit 422: Defense calculation unit
423 : 방위 보정 시스템 424 : 좌표변환부423: orientation correction system 424: coordinate transformation unit
425 : 진행 방향 출력부 426 : 화면출력 인터페이스425: direction output unit 426: screen output interface
427 : LCD427: LCD
5 : GPS/GIS 연동시스템 51 : GPS/GIS 인터페이스5: GPS / GIS interworking system 51: GPS / GIS interface
52 : GPS 가공부 53 : GPS 수신부52: GPS processing unit 53: GPS receiver
54 : 무선 GIS 인터페이스 55 : GIS 지리 정보 가공부54: Wireless GIS Interface 55: GIS Geographic Information Processing Unit
56 : 사용자 인터페이스 57 : 질의56: user interface 57: query
58 : 입력장치58: input device
10 : GPS/GIS 출력부10: GPS / GIS output unit
141 : RF 처리부 142 : IF 처리부141: RF processing unit 142: IF processing unit
143 : BASEBAND 처리부 144: MEGNETOMETER or COMPASS143: BASEBAND processing unit 144: MEGNETOMETER or COMPASS
145 : CPU 146 : RAM ROM EEPROM145: CPU 146: RAM ROM EEPROM
본 발명은 이동 통신 단말기, 스마트 폰, PDA, 그리고 핸드홀드(Handhold) GPS 시스템과 같은 무선 시스템(Mobile Station)에 나침반 또는 마그네토미터(Magnetometer)와 같은 지구 자기장 측정기를 탑재하여 상기 무선 시스템을 사용하는 사용자의 위치 및 이동 방향에 대한 정보를 화살표 등의 단순기호 또는 전후좌우와 같은 간단한 음성으로 실시간 상기 사용자에게 제공함으로써, 상기 사용자로 하여금 자신의 위치정보 및 목적지로의 진행방향 등을 보다 쉽고 직관적으로 판단할 수 있도록 하는 것이다.The present invention uses a wireless magnetic station such as a compass or magnetometer in a mobile station such as a mobile communication terminal, a smart phone, a PDA, and a handheld GPS system to use the wireless system. By providing information about the user's location and direction of movement to the user in real time with a simple symbol such as an arrow or a simple voice such as front, rear, left, and right, the user can easily and intuitively provide his or her location information and direction to the destination. To judge.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 구체적인 구성소자 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the elements of each drawing, it should be noted that the same elements are denoted by the same reference numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in the following description, in order to explain the embodiments of the present invention, specific details such as specific components are shown, which are provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention may be practiced without these specific details. It will be apparent to those skilled in the art. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도면4는 기존 GPS 및 GIS를 이용한 무선 위치 측정 시스템에 방향 탐지 시스템이 탑재된 것을 표시한 블록도이다.4 is a block diagram showing that a direction detection system is mounted in a conventional wireless positioning system using GPS and GIS.
본 발명은 사용자를 중심으로 지평선 위에 존재하는 4개의 GPS 인공위성(43)을 이용하여 위치를 확인하는 핸드홀드 GPS 시스템(4)과, GIS 무선 인터넷 컨텐츠 제공자(44)로부터 무선 인터넷 망을 통해 전송되는 지리 정보를 이용하여 사용자의 현재 위치를 전자 지도에 표시하는 기존 시스템에 방향 탐지 시스템(42)을 탑재함으로써 이루어진다. 방향 탐지 시스템에 대한 자세한 설명은 도면5를 참조한다.According to the present invention, a handheld GPS system 4 for locating a location using four GPS satellites 43 present on a horizon with respect to a user and transmitted from a GIS wireless Internet content provider 44 via a wireless Internet network is provided. This is accomplished by mounting the direction detection system 42 in an existing system that displays the user's current location on an electronic map using geographic information. Detailed description of the direction detection system is shown in FIG.
도면5는 나침반 또는 마그네토미터와 같은 지구 자기장 측정 장치를 이용하여 방향 탐지 시스템(42)을 구현하고, GPS/GIS 연동 시스템(5)을 이용하여 사용자의 위치 및 진행 방향을 실시간으로 처리하는 무선 시스템에 대한 보다 상세한 블록도이다.5 is a wireless system for realizing a direction detecting system 42 using a global magnetic field measuring device such as a compass or a magnetometer, and real-time processing of a user's position and direction using the GPS / GIS interworking system 5. A more detailed block diagram of the.
도면5의 GPS/GIS 연동 시스템은 기 구현되어 있는 지리 정보 및 위치 탐지 시스템에 대한 간략한 내부 블록도이며, 본 발명은 이 시스템에 나침반 또는 마그네토미터를 이용한 실시간 방향 탐지 시스템을 추가함으로써 이루어 진다.The GPS / GIS interworking system of FIG. 5 is a simplified internal block diagram of a pre-implemented geographic information and location detection system, and the present invention is achieved by adding a real-time direction detection system using a compass or a magnetometer to the system.
GPS/GIS 연동 시스템(5)에서 사용자는 입력장치(58)를 통해서 자신이 찾아 가고자 하는 목적지에 대한 데이터를 입력하고, 사용자 인터페이스(56)는 이 정보를 가공하여 질의를 만들고, 이것을 무선 GIS 인터페이스(54)를 통해서 GIS 컨텐츠제공자(44)에게 전송한다. 질의를 받은 GIS 컨텐츠 제공자(44)는 무선 시스템에서 사용 가능한 지리 정보 데이터를 생성하여 GPS/GIS 연동 시스템(5)의 무선 GIS 인터페이스(54)로 전송한다. GIS 컨텐츠 제공자(44)로부터 받은 지리 정보 데이터는 GIS 지리 정보 가공부(55)에서 GPS 시스템 및 방향 탐지 시스템(42)과 연동할 수 있는 형태로 가공된다. 이렇게 가공된 지리 정보 데이터는 GPS 시스템의 위치 정보와 연동하여 화면(427)에 출력되거나, 방향 탐지 시스템(42)에서 무선 시스템의 방향을 결정하는데 사용된다.In the GPS / GIS interworking system 5, the user inputs data about the destination he wants to visit through the input device 58, and the user interface 56 processes this information to make a query, which is a wireless GIS interface. It transmits to the GIS content provider 44 through 54. The GIS content provider 44 that receives the inquiry generates geographic information data that can be used in the wireless system and transmits it to the wireless GIS interface 54 of the GPS / GIS interworking system 5. The geographic information data received from the GIS content provider 44 is processed into a form that can be linked to the GPS system and the direction detection system 42 in the GIS geographic information processing unit 55. The processed geographic information data is output on the screen 427 in conjunction with the position information of the GPS system, or used in the direction detection system 42 to determine the direction of the wireless system.
방향 탐지 시스템(42)의 지구 자기장 측정부(421)는 나침반이나 마그네토미터와 같은 장치를 이용하여 지구 자기장 탐지한다. 그러나 지구 자기장은 밴알렌대에서 발생하는 수많은 외부 요인에 의하여 섭동 되고 있으며, 무선 시스템에 가해지는 외부 물리력에 의해서도 많은 영향을 받는다. 따라서 지구 자기장 측정부(421)는 섭동과 물리력에 의해 잘못된 작동을 일으키지 않도록 보호 기능을 기본적으로 탑재하고 있다.The earth magnetic field measuring unit 421 of the direction detecting system 42 detects the earth magnetic field by using a device such as a compass or a magnetometer. However, the earth's magnetic field is perturbed by a number of external factors occurring in the Van Allen Belt, and is also affected by external forces on the wireless system. Therefore, the earth magnetic field measuring unit 421 is basically equipped with a protection function so as not to cause erroneous operation due to perturbation and physical force.
방향 탐지 시스템(42)의 방위 계산부(422)는 지구 자기장 측정부(421)로부터 얻어지는 데이터와 GPS/GIS연동 시스템(5)을 통해 얻어지는 정보를 이용하여 무선 시스템 내부 좌표계(도면6)에 대한 방위를 계산한다. 이 때 방위 계산부(422)는 도면7과 같이 무선 시스템의 다양한 위치정보를 실시간으로 파악하여, 무선 단말기 자체의 방향에 상관없이 일정한 방위값을 갖도록 계산된다.The azimuth calculation unit 422 of the direction detection system 42 uses the data obtained from the earth magnetic field measuring unit 421 and the information obtained through the GPS / GIS interlocking system 5 with respect to the internal coordinate system of the wireless system (Fig. 6). Calculate the bearing. At this time, the orientation calculation unit 422 grasps various position information of the wireless system in real time as shown in FIG. 7, and is calculated to have a constant orientation value regardless of the direction of the wireless terminal itself.
방향 탐지 시스템(42)의 방위 보정 시스템(423)은 방위 계산부(422)에서 계산된 방위값을 자편각, 도편각, 도자각, 그리고 편차각에 대한 보정값을 계산하고, 이 보정값에 무선 시스템에서 발생하는 국부 자기장에 대한 보정계수를 대입하여 지구 자기장 측정부(421)가 측정한 방위값을 정확하게 재계산한다.The azimuth correction system 423 of the direction detection system 42 calculates the azimuth angle calculated by the azimuth calculation unit 422 for a magnetic azimuth angle, a declination angle, a ceramic angle, and a deviation angle, and adds the correction value to a wireless system. The azimuth value measured by the earth magnetic field measuring unit 421 is accurately recalculated by substituting a correction coefficient for the generated local magnetic field.
방향 탐지 시스템(42)의 좌표 변환부(424)는 GPS 시스템에서 얻어진 위치 데이터와 GIS 컨텐츠 제공자(44)로부터 받은 전자 지도 및 최단 경로 데이터 등을 이용하여 방위 보정 시스템(423)에서 보정된 방향 데이터를 전자 지도 상의 좌표계로 변환한다. 그리고 이 좌표값과 최단 경로 데이터를 이용하여 무선 시스템에서 목적지까지의 거리를 계산한다.The coordinate conversion unit 424 of the direction detection system 42 uses the position data obtained from the GPS system, the electronic map and the shortest path data received from the GIS content provider 44, and the like, and the direction data corrected by the orientation correction system 423. Is converted to the coordinate system on the electronic map. The coordinate value and the shortest path data are used to calculate the distance from the wireless system to the destination.
방향 탐지 시스템(42)의 진행 방향 출력부(425)는 좌표 변환부(424)에서 얻어진 현재 위치, 전자 지도상의 방위, 무선 시스템이 향하고 있는 방향, 그리고 최단 경로 등의 데이터를 이용하여 사용자의 진행 방향을 결정한다.The progress direction output unit 425 of the direction detection system 42 uses the data such as the current position obtained from the coordinate transformation unit 424, the orientation on the electronic map, the direction in which the wireless system is headed, and the shortest path. Determine the direction.
방향 탐지 시스템(42)의 화면 출력 인터페이스(426)는 사용자의 현재 진행 방향을 표시하기 위하여 도면 8 또는 도면 9와 같은 방법을 사용한다. 또한, 상기 화면 출력 인터페이스(426)는 도면 8 또는 도면 9와 같은 화살표 등의 단순기호에 부합되는 "전-후-좌-우"등의 단순한 음성신호로 실시간 상기 사용자에게 제공한다.The screen output interface 426 of the direction detection system 42 uses the same method as in FIG. 8 or 9 to display the user's current progress direction. In addition, the screen output interface 426 provides the user with a simple voice signal such as "front-back-left-right" corresponding to a simple symbol such as an arrow as shown in FIG. 8 or 9.
도면10은 도면5와 같은 방향 탐지 시스템에 GPS/GIS 데이터를 직접 결합하여 사용자의 위치 및 진행 방향을 표시하는 상세한 블록도이다.FIG. 10 is a detailed block diagram of a user's location and direction of travel by directly combining GPS / GIS data with a direction detection system as shown in FIG. 5.
GPS/GIS 데이터를 직접 출력하는 방향 탐지 시스템의 각 부의 기능은 기 서술한 도면5와 일치한다. 다만, 도면5에 GPS/GIS 출력부(100)를 탑재함으로써 도면11과 같은 화면을 생성하고, 방향 탐지 시스템(42)의 진행 방향 출력부(425)에서 도면12를 생성한 후, 화면 출력 인터페이스(426)에서 도면13과 같은 출력 화면을 생성한다는 점이 다르다.The function of each part of the direction detection system for directly outputting GPS / GIS data is consistent with the above-described Fig. 5. However, by mounting the GPS / GIS output unit 100 in FIG. 5, the screen as shown in FIG. 11 is generated, and the screen output interface is generated after the drawing 12 is generated by the traveling direction output unit 425 of the direction detection system 42. The difference is that the output screen as shown in FIG. 13 is generated at 426.
도면14는 무선 시스템 중에서 나침반이 탑재되어 있는 개인 이동 통신 단말기(PCS)의 내부 블록도이다.14 is an internal block diagram of a personal mobile communication terminal (PCS) equipped with a compass in a wireless system.
이동 통신 단말기는 RF 처리부(141), IF 처리부(142), 그리고 BASEBAND 처리부(143) 등으로 나뉘며, 실시간 방향 탐지 시스템은 이와 같은 기존 이동 통신 단말기의 내부 부하를 줄이기 위해 독립 모듈로 탑재된다. 특히, 기존 이동 통신 단말기 시스템에서 자기장을 발생시키는 RF 처리부(141) 및 전원 공급 장치등에는 마그네틱 실드 등을 이용하여 실시간 방향 탐지 시스템을 보호할 수 있다. 그러나 실시간 방향 탐지 시스템은 마그네토미터의 효율을 높이기 위해 마그네틱 실드와 같은 장치는 하지 않으며, 내부 자기장의 영향을 최소화 하기 위하여 기존 이동 통신 시스템과 독립적인 전원 공급 시스템을 이용할 수 있다.The mobile communication terminal is divided into an RF processor 141, an IF processor 142, and a BASEBAND processor 143. The real-time direction detection system is mounted as an independent module to reduce the internal load of the existing mobile communication terminal. In particular, the real-time direction detection system may be protected by using a magnetic shield in the RF processor 141 and the power supply device generating the magnetic field in the existing mobile communication terminal system. However, the real-time direction detection system does not use a device such as a magnetic shield to increase the efficiency of the magnetometer, and can use a power supply system independent of the existing mobile communication system to minimize the influence of the internal magnetic field.
실시간 방향 탐지 시스템은 내부 연산이 필요한 부분에서 BASEBAND 처리부(143)의 CPU(145)와 RAM, ROM, EEPROM, 그리고 SMART DRIVE(146)와 같은 저장 장치 등의 자원을 공유하고, 사용자 입력이 필요한 부분에서 마이크 및 키보드와 같은 입력 장치를 공유한다. 그리고 방향 정보를 출력하기 위해 LCD와 스피커를 공유한다.The real-time direction detection system shares resources such as RAM, ROM, EEPROM, and storage devices such as SMART DRIVE 146 with the CPU 145 of the BASEBAND processing unit 143 in the part requiring internal operation, and the part requiring user input. Share input devices such as microphones and keyboards. And share the speaker with the LCD to output the direction information.
도면15는 사용자가 질의를 통해 GIS 시스템을 이용하여 목적지와 최단 경로를 찾고, 이것을 GPS 시스템과 연동하여 방향 탐지 시스템에 이용하기 위하여 데이터를 가공하는 과정에 대한 흐름도이다.15 is a flowchart of a process in which a user finds a destination and a shortest path using a GIS system through a query, and processes data in order to use the GPS system in conjunction with a GPS system.
방향 탐지 시스템 사용자는 입력 장치와 사용자 인터페이스를 통해서 목적지와 현재 교통 수단을 결정한다(151). 만약 사용자가 입력한 목적지가 주소 또는 건물 이름과 같이 지도상에 표시(152)되는 위치라면(153), GIS 컨텐츠 제공자에게 요청할 질의를 생성한다(156). 그러나 목적지가 GIS 지리 정보를 직접 이용할 수 없는 경우에는 무선 시스템은 목적지에 있는 상대방 이동 통신 단말기에 현재 위치를 자동 또는 수동으로 요청한 후(154), 이 위치 정보를 이용하여 GIS 컨텐츠 제공자에게 요청할 질의를 생성한다(155).The direction detection system user determines the destination and the current vehicle through the input device and the user interface (151). If the destination input by the user is a location 152 displayed on a map such as an address or a building name (153), a query to request a GIS content provider is generated (156). However, if the destination cannot use the GIS geographic information directly, the wireless system automatically or manually requests the current location of the other party's mobile terminal at the destination (154), and then uses the location information to make a query request to the GIS content provider. Create 155.
생성된 질의는 무선 인터넷 망을 통해 GIS 컨텐츠 제공자에게 전송(157)되고, GIS 컨텐츠 제공자는 무선 시스템에 필요한 GIS 지리 정보와 사용자가 선택한 교통수단을 이용하여 목적지에 도달할 수 있는 최단 경로를 결정하여 질의를 요청한 무선시스템에 전송한다(158). GIS 컨텐츠 제공자로부터 받은 지리 정보는 GPS 시스템과 연동하여 사용자의 현재 위치를 확인하고, 이것을 방향 탐지 시스템에 사용할 수 있도록 가공한다(159).The generated query is transmitted to the GIS content provider through the wireless Internet network (157), and the GIS content provider determines the shortest path to the destination by using the GIS geographic information necessary for the wireless system and the transportation method selected by the user. The query is sent to the requesting wireless system (158). Geographic information received from the GIS content provider interworkes with the GPS system to identify the current location of the user and processes it to be used in the direction detection system (159).
도면16는 방향 탐지 시스템에서 사용자의 진행방향을 실시간으로 처리하는 방법을 설명한 흐름도이다.16 is a flowchart illustrating a method of real-time processing of a user's moving direction in a direction detecting system.
GIS 컨텐츠 제공자로부터 얻은 전자 지도 데이터, 좌표값, 최단 경로 데이터와 같은 지리 정보가 가공된 후에, 방향 탐지 시스템은 지구 자기장 측정부를 이용하여 지구 자기장에 대한 무선 시스템의 방향을 측정한다(161). 이렇게 측정된 지구 자기장은 무선 시스템의 내부 좌표계(도면6)와 GIS 지리 정보를 참조하여 방위를 계산하고(162), 자편각, 도편각, 도자각 등에 대한 정보를 보정하고(163), 무선 시스템에 설정되어 있는 보정계수를 이용하여 내부 자기장에 대한 간섭 효과를 보정하고(164), GPS 시스템과 연동하여 현재 사용자의 위치를 좌표상에 표시한다(165). 만약 이 때 사용자의 위치가 주어진 경로 안에 존재하고 있는 것이 확인되면(166), 방향 탐지 시스템은 사용자의 다음 진행 방향을 화면에 출력한다(167). 그러나 반대로 현재 사용자의 위치가 경로를 벗어났거나 다른 방향으로 진행 중임을 확인하면, 방향 탐지 시스템은 문자, 기호, 음성 등의 방법을 이용하여 사용자에게 경고한 후(168), 보정된 진행 방향을 화면에 출력한다(169).After geographic information such as electronic map data, coordinate values, and shortest path data obtained from the GIS content provider are processed, the direction detection system measures the direction of the wireless system with respect to the earth magnetic field using the earth magnetic field measuring unit (161). The measured earth magnetic field is calculated by referring to the internal coordinate system of the wireless system (Fig. 6) and GIS geographic information (162), corrects information on magnetic declination, declination angle, ceramic angle (163), and is set in the wireless system. The correction coefficient is corrected to correct the interference effect on the internal magnetic field (164), and the current user's position is displayed on the coordinates in conjunction with the GPS system (165). If it is confirmed at this time that the user's location exists in the given path (166), the direction detection system outputs the user's next direction on the screen (167). On the contrary, if the current user's location is out of the path or in the other direction, the direction detection system warns the user by using a method such as text, symbol, or voice (168), and then corrects the corrected direction. Output to the screen (169).
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.
본 발명에 따르면 나침반 또는 마그네토미터(Magnetometer)와 같은 지구 자기장 측정기를 이동 통신 단말기, 스마트 폰, PDA, 그리고 핸드홀드(Handhold) GPS 시스템과 같은 무선 시스템(Mobile Station)에 탑재하여 상기 무선 시스템을 사용하는 사용자의 위치 및 이동 방향에 대한 정보를 화살표 등의 단순기호 또는 전후좌우와 같은 간단한 음성으로 실시간 상기 사용자에게 제공함으로써, 기존 위치확인 및 지리정보 시스템의 문제점을 쉽게 해결할 수 있다. 즉, 독도법에 대한 기본 지식이 없는 사용자도 지구자기장을 계산 및 분석하여 제공하는 간단한 화살표 또는 음성으로 자신의 위치정보 및 목적지로의 진행방향 등을 보다 쉽고 직관적으로 판단할 수 있도록 하는 장점이 있으며, 지도상의 기호와 실제 공간 속의 물체를 일일이 확인하여 자신의 현위치와 이동 방향을 결정할 필요가 없이 단순히 본 발명이 제공하는 간단한 화살표 또는 음성으로 자신의 현위치와 이동 방향을 결정할 수 있으므로 보다 많은 사용자가 쉽게 이용할 수 있는 효과를 제공한다.According to the present invention, an earth magnetic field meter such as a compass or a magnetometer is mounted on a mobile station such as a mobile communication terminal, a smart phone, a PDA, and a handhold GPS system to use the wireless system. By providing information about the user's location and direction of movement to the user in real time in a simple voice, such as an arrow or a simple voice such as front, rear, left, and right, it is possible to easily solve the problems of the existing positioning and geographic information system. In other words, even users without basic knowledge of Dokdo method have the advantage of making it easier and more intuitive to determine their location information and direction to destination with a simple arrow or voice provided by calculating and analyzing the earth magnetic field. Instead of checking the symbols on the map and the objects in the real space, you can determine your current position and direction simply by using the simple arrow or voice provided by the present invention. It provides an easy to use effect.
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