KR100477964B1

KR100477964B1 - 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR100477964B1
Application number: KR10-2002-0067335A
Authority: KR
Inventors: 서용철
Original assignee: 서용철
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2005-03-23
Also published as: KR20040038413A

Abstract

본 발명은 위성을 이용한 측위 시스템, 예를 들면 GPS(Global Positioning System) 위성을 이용한 측위 시스템의 평가 시스템에 관한 것이다. 위성 기반 측위 시스템은 고도 각(angle of elevation)이 낮은 지역이나 지하구역, 고층 건물이 밀집한 도심 지역, 대형 건물의 내부 등에서는 위성 신호를 막는 장애물이 많아 사용가능성이 심각하게 제한된다. 본 발명은 기존의 GPS 위성 체계 또는 향후에 도입될 의사위성(pseudolite) 또는 준천정위성(Quasi-zenith satellite) 체계 하에서 주어진 위성 체계에 대해 특정한 지역에서의 측위 서비스 가능 여부를 지도 상에 시각적으로 표시하는 것이 가능한 측위 시스템의 평가 시스템을 제시한다.

구체적으로 본 발명에 따른 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템은 표시부와, 키조작부와, 포인팅 장치와, 지형, 지물 정보를 포함하는 3차원 디지탈 지리 정보가 저장된 맵 데이터베이스와, GPS 위성들의 궤도 정보들이 저장된 궤도 모델이 저장된 저장부와,

상기 키조작부 및/또는 포인텅 장치를 통해 관심 영역 및 관심 시간대 정보를 입력 받고, 이 관심 시간대에 대해 상기 맵 데이터베이스에서 추출한 관심 영역을 다수의 셀로 분할하여 각 셀 상의 한 점에서 상기 궤도 모델들의 해당 시각에서의 궤도 위치로의 직선 상에 상기 맵 데이터베이스 상의 지형 지물이 교차되는지를 체크하여, 교차되지 않는 관측 가능 위성수가 미리 정해진 수 이상이면 해당 셀을 서비스 이용 가능 지역으로 설정하는 단계를 관심 영역에 대해 반복하여, 각 시간대별로 관심 영역의 서비스 이용 가능 여부를 상기 표시부에 표시하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템 및 그 방법{Evaluation System for Global Navigation Satellite System and Method for the same}

본 발명은 위성을 이용한 측위 시스템, 예를 들면 GPS(Global Positioning System) 위성을 이용한 측위 시스템의 평가 시스템에 관한 것이며, 좀 더 상세하게는 고가의 위성을 신설하기 전에 최적의 위치를 결정하는데 도움이 될 수 있는 시뮬레이션을 통한 평가 시스템에 관한 것이다.

모두 24개의 위성에 기초하고 있는 GPS(global position system) 시스템은 미국에서 군사용으로 개발된 것이나 최근들어서 민간에게 완전히 개방되었고 이에 따라 위성 기반 측위 시스템은 최근들어 급속히 대중화되고 있다. 위성 기반 측위 시스템은 상대적으로 매우 정밀한 측위 데이터를 제공하지만 고도 각(angle of elevation)이 낮은 지역이나 지하구역이나 고층 건물이 밀집한 도심 지역, 나아가 대형 건물의 내부에서는 위성 신호를 막는 장애물이 많아 측위 시스템의 사용가능성이 심각하게 제한된다. 즉, 고도 각은 관측점에서 위성을 바라볼 때 시선이 지평선과 이루는 각을 의미하는데, 고도각이 낮다면 고층 건물이나 기타 지상물에 의해 위성 신호가 블로킹될 가능성이 높다.

이에 따라 각국에서는 GPS를 보완하기 위한 계획을 추진하고 있다. 러시아에서 추진하는 GLONASS 위성이나 일본에서 추진하는 준천정위성(Quasi-zenith satellite), 그리고 미국, 호주, 일본 등지에서 계획하고 있는 의사위성(pseudolite) 계획이 그것이다.

의사위성 계획은 위성 기반의 측위 시스템을 개선하기 위하여 기본의 GPS 위성에 추가하여 GPS 위성과 거의 동일한 포맷과 타이밍을 가진 신호를 송출하는 의사위성을 지상에 고정된 위치에 설치하고, 기존의 GPS 수신기를 소프트웨어적으로 업그레이드하여 상대적으로 낮은 비용 투자로 고정밀도의 측위를 가능케 하고자 하는 계획이다.

준천정 위성 계획은 기존의 GPS 위성의 고도각(angle of elevation)이 낮아 고층 건물이나 산에 의해 GPS 신호가 쉽게 블로킹되면서 측위가 불가능한 지역의 서비스를 개선하기 위하여 동아시아 지역에서 높은 고도를 유지할 수 있는 위성을 추가로 발사하고자 하는 것이다.

준천정위성들은 3개 이상의 위성으로 구성되며, 일본 상공을 포함하여 숫자 '8'의 궤도를 따라 이동하므로, 일본에서는 60도 내지 70도의 고도각을 제공할 수 있게 된다. 따라서 일본을 포함하는 동아시아 지역에서는 고층 건물이나 산에 의해 블로킹된 GPS 신호에 의해 서비스 가능 지역이 제한되는 문제를 해결하는데 큰 도움이 된다.

그러나 그렇다고 하더라도 이 같은 준천정위성이나 의사위성의 설치가 구체적으로 어떠한 효과를 가져오는지에 대한 연구가 필요하다. 예를 들어 특정한 지역에서 준천정위성의 도입에 따른 효과를 수치화하여 평가하는 것은 대규모 자본이 투입되는 위성 사업에서 중요한 부분이다. 더 나아가 의사위성의 경우 어느 지점에 의사 위성을 설치하는 것이 가장 효과적인가를 판단하기 위해서는 각각의 가상적인 위성 궤도에 대해 도입 효과를 시뮬레이션하는 과정이 필요하다.

종래 위성에 기반한 측위 시스템의 신뢰도 평가는 관측 가능한 위성의 수를 표시하는 정도에 그치고 있다. 이는 실제 전파가 수신되는지 여부에 따라 판단된 것이다. 그러나 이 같은 방법은 매우 많은 비용을 수반하며 넓은 지역에 걸쳐 조사한다는 것은 현실적으로 불가능하다.

본 발명은 특정한 지역 및 시간 대에서 위성 측위 시스템을 평가하는 평가 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 위성 측위 시스템의 평가 결과를 편리하게 판단할 수 있도록 시각적으로 제공하는 것을 추가적인 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템은

표시부와, 키조작부와, 포인팅 장치와, 지형, 지물 정보를 포함하는 3차원 디지탈 지리 정보가 저장된 맵 데이터베이스와, GPS 위성들의 궤도 정보들이 저장된 궤도 모델이 저장된 저장부와,

본 발명의 이 같은 양상에 따라 주어진 위성 환경 하에서 관심영역 내의 위성 측위 시스템 이용 가능 여부를 실제로 측정하지 않고도 시뮬레이션을 통해 매우 정밀하게 파악하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 위성 환경은 현재 설치되어 있는 GPS 위성에 국한되지 않으며, 준천정 위성이나 의사위성을 포함하여 시뮬레이션되고 결과를 제시하는 것이 가능하다.

본 발명의 추가적인 양상에 따라, 상기 제어부는 서비스 이용 가능 여부를 관심 영역의 2차원 지도 상에 채색된 그래픽 정보로 표시하며, 전체 영역에 대한 서비스 이용 가능 영역의 면적의 비를 추가로 산출하여 출력하는 것을 특징으로 한다. 이 같은 양상에 따라 본 발명에 따른 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템은 평가 결과를 시각적으로 매우 편리하게 확인하는 것이 가능하며, 간단한 단일의 숫자로 평가하는 것이 가능해진다.

본 발명의 추가적인 양상에 따라, 상기 제어부가 각 셀별로 위치 정밀도(DOP : dilution of precision) 데이터를 추가로 산출하며, 산출된 위치 정밀도 정보를 관심 영역의 2차원 지도 상에 채색된 그래픽 정보로 표시하는 것을 특징으로 한다.

전술한 본 발명의 양상 및 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있을 정도로 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템은 개인용 컴퓨터 상에서 구현될 수 있다. 이 개인용 컴퓨터는 그래픽 출력이 가능한 모니터와, 키패드와, 예를 들면 마우스와 같은 포인팅 장치와 같은 통상적인 입출력 장치를 구비한다. 또한 이 컴퓨터는 대용량의 하드디스크 또는 네트워크로 연결된 대용량의 외부 기억 장치에 접근 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템은 예를 들면 음극선관 또는 액정패널을 포함하는 표시부(300)와, 키보드(182), 예를 들면 마우스(184)와 같은 포인팅 장치와 같은 사용자 인터페이스를 포함한다. 또한 대용량의 하드디스크 또는 네트워크로 연결된 대용량의 외부 기억 장치가 될 수 있는 저장부(200)에는 디지탈 지도 정보인 맵 데이터베이스(240)와, GPS 위성을 포함하는 측위용 위성의 시간에 따른 위치 정보인 궤도 정보인 위성 궤도 모델(260)이 저장된다.

맵 데이터베이스(240)에 저장된 지도 정보는 좌표값에 기초한 3차원 디지탈 지형,지물 데이터 정보이다. 이 지형, 지물 데이터는 산, 구릉과 같은 자연 지형 정보와, 건물, 터널과 같은 인공 구조물 정보를 포함하며 때로는 건물 내부의 구조 정보가 될 수도 있다. 도 3a, 도 3b는 미츠비시 주식회사에 의해 제공되는 DiaMap 데이터 중 일본 신주쿠 지역에 대한 데이터이며, 본 실시예에서는 이 데이터를 예시적인 입력으로 하여 처리의 예를 설명한다. 이 같은 데이터들은 여러 가지 용도를 위해 개발되어 비상업적/상업적으로 제공되고 있다.

저장부(200)는 또한 처리 중에 발생하는 임시 데이터와 결과 데이터를 저장하는 임시 저장부(220)를 포함한다.

다음으로, 제어부(100)는 저장부(200)에 저장된 데이터를 이용하여 측위 시스템이 각 지점에서 이용 가능한지를 판단하는 판단부(140)와, 각 지점에서 위치 정밀도(DOP : Dilution of Precision)를 산출하는 위치정밀도 산출부(120)와, 판단부(140) 및 위치정밀도 산출부(120)에서 산출된 결과를 그래피컬하게 표시하도록 출력 데이터를 생성하는 출력 생성부(160)와, 키보드(182), 마우스(184) 등으로부터 사용자 조작신호에 따라 제어부 전체의 구성요소들을 파라메터를 통해 제어하며, 결과값을 표시부(300)를 통해 표시하도록 제어하는 사용자 인터페이스부(180)를 포함한다. 이 같은 제어부(100)의 각 구성요소들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 프로그램 코드에 의해 구현되며, 본 실시예에 있어서 JAVA 언어로 구현되었으며 각각의 위성 궤도 모델과 디지탈 맵 데이터는 개별적인 클라스(class)로 정의되었다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예에 있어서 특정한 지점에서 위성 측위 서비스가 가능한지를 판단하는 본 발명의 주요한 기술에 대해 상세히 설명한다. 도 4는 측위 서비스의 가능 여부를 판단하는 과정을 설명하기 위한 개략 도면이다. 먼저 시뮬레이션 대상이 되는 관심 영역을 다수의 그리드 셀로 분할한다. 그리드 셀의 형태는 상관 없지만 본 실시예에 있어서는 정사각형으로 한다. 다음으로 디지탈 맵의 구조물의 3차원 좌표값을 사용하여 각각의 그리드 셀의 중앙에서 각각의 측위 위성으로의 시준선(line-of-sight), 즉 일직선이 구조물에 이해 교차되는지 아닌지를 체크한다. 예를 들어 도 4에서 GPS 위성(11)은 전방의 건물에 의해 시준선이 교차되므로 채색된 그리드 셀 위치에서 관측 불가인 위성이다. 또 GPS 위성(12)는 시준선이 임의의 구조물에 의해서도 교차되지 않으므로 채색된 그리드 셀 위치에서 관측 가능한 위성이다. GPS 위성(13)은 마찬가지로 전방의 건물에 의해 시준선이 교차되므로 채색된 그리드 셀 위치에서 관측 불가인 위성이다.

나아가 본 발명의 유리한 양상에 따라 GPS 위성(12) 뿐 아니라 의사위성이나 준천정위성의 관측 가능성도 체크할 수 있다. 도 4에서 PL로 표시된 의사위성은 건물 외벽에 약간 떨어져 설치된 것인데 이의 관측 가능 여부도 마찬가지 원리로 체크된다.

즉, 본 발명의 제 1 실시예는 GPS 위성만에 의한 관심 영역에서의 측위 서비스의 이용 가능 정도를 평가하는 것이다. 이에 대해서는 전술한 바와 같다. 본 발명의 제 2 실시예는 GPS 위성에 추가하여 준천정위성까지 고려하여 관심 영역에서의 측위 서비스의 이용 가능 정도를 평가하는 것이다. 준천정위성의 궤도 값이 위성 궤도 모델(260)의 하나로 확보된다. 이에 따라 도 4에서 관심 영역 상의 각 채색된 그리드 셀에서의 체크 대상 위성은 일반적인 GPS 위성들에 추가하여 위성 궤도 모델(260)에 포함된 준천정위성까지를 고려하게 된다. 이 같은 준천정위성의 고려는 막대한 예산이 투입되는 위성 사업의 타당성을 지역별로 평가하는데 크게 도움이 될 뿐 아니라 준천정위성의 궤도를 결정하는데도 크게 도움이 될 수 있다.

다음으로, 제 3 실시예는 도 4에 도시된 의사위성을 고려하는 것으로 확대된다. 본 실시예는 지상에 설치되는 의사위성의 최적의 위치를 결정하는데 매우 유용하게 사용될 수 있다. 경제적인 이유로 또는 환경 문제로 인하여 특정한 지역에 설치되는 의사 위성의 수는 제한될 수 밖에 없는 상황에서 이러한 시뮬레이션은 중요한 의미를 갖는다. 본 실시예에서 위성 궤도 모델(260)의 하나로 확보된 의사위성의 위치 값은 시간에 따라 변하지 않는 고정된 값이 된다. 의사위성 송신기는 다중경로효과(multipath effect)를 줄이기 위해 건물의 외벽에 1 미터 정도 이격되어 설치되는 것으로 가정된다.

다음으로, 본 발명에 따른 평가 방법을 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 지구 측위 위성 시스템의 평가 방법의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

먼저 표시부(300)에 관심 영역을 선택하도록 예를 들면 지도 정보 또는 주소 선택 창 또는 이용 가능한 영역들의 목록이 제공된다. 사용자가 특정한 지역을 관심영역으로 선택하면 평가 대상 시간대를 선택하도록 시간 구간 선택 메뉴가 제공되어 관심 시간대를 선택한다(단계 511). 이에 따라 판단부(140)는 맵 데이터베이스(240)를 액세스하여 관심 영역의 디지탈 맵 정보를 추출하며, 위성 궤도 모델(260)에서 해당 시간대의 궤도 모델을 추출한다(단계 513). 다음으로 판단부(140)는 관심 영역을 2차원 상에서 다수의 그리드 셀로 분할한다(단계 515). 도 4는 이 같은 그리드 셀의 구획의 한 예를 도시하고 있다. 바람직한 일 실시예에 있어서 셀의 구획은 소프트웨어적으로는 반복 구간, 즉 루프 구간에서 한 주기 동안에 이동하는 좌표값의 크기로 해석될 수 있다. 즉, 개념적으로 셀의 구획은 실제 소프트웨어에 있어서는 초기 셀의 중앙 위치에서 출발하여 각 셀의 중앙에서 위성까지의 시선 상의 교차 구조물을 찾고 이 같은 하나의 처리가 종료되면 다음 셀로 이동하게 되는데 이는 프로그램 상에서 루프 변수의 제어에 의해 좌표값을 셀의 크기만큼 이동시키는 것으로 구현된다. 따라서 본 명세서에서 셀의 구획은 이 같은 통상적인 프로그램의 개념으로 해석될 수 있다.

다음으로 해당 셀과 해당 위성 간의 시직선 상에 교차되는 구조물에 있는지를 조사한다(단계 521). 해당 셀의 특정한 한 점, 예를 들면 중앙 점과 위성간의 시직선은 중앙 점의 좌표와 위성 좌표를 지나는 직선 함수에 의해 특정된다. 3차원 디지탈 맵 상의 입체 구조물들에 의해 포괄되는 좌표점들이 이 직선 함수에 포함되는지가 체크된다. 이 직선함수가 입체 구조물 또는 지형물에 의해 저촉된다면 해당 위성은 해당 셀에서 관측 불가능하고 따라서 측위 데이터를 수신하는 것이 불가능한 위성으로, 다시 말하면 해당 위성으로부터 측위 데이터 수신이 불가능한 셀로 셋팅된다. 따라서 해당 셀에 있어서 관측 가능한 위성 수의 누계는 변하지 않게 된다. 만약 이 직선함수가 입체 구조물에 의해 저촉되지 않는다면 해당 위성은 해당 셀에서 관측 가능하고 따라서 측위 데이터를 수신하는 것이 가능한 위성으로, 다시 말하면 해당 위성으로부터 측위 데이터 수신이 가능한 셀로 셋팅된다. 이에 따라 해당 셀에 있어서 관측 가능한 위성 수의 누계는 1만큼 증가된다(단계 522). 특정한 셀에 대해 모든 위성에 대해 이 같은 작업이 이루어지고 나서(단계 523) 관측 가능한 위성 수의 누계가 정해진 수, 통상 4 보다 큰지 체크한다(단계 524). 이 값이 4보다 크다면 해당 셀은 필요한 수 만큼의 측위 데이터 수신이 가능한 셀이고 따라서 측위 서비스가 가능한 셀 영역으로 판단된다(단계 525). 그렇지 않다면 해당 셀은 필요한 수 만큼의 측위 데이터 수신이 불가능한 셀이고 따라서 측위 서비스의 이용이 불가능한 셀 영역으로 판단된다(단계 526). 이 같은 과정을 대상 셀 전체에 대해 반복한다(단계 531). 그리고 한 개 시간대에 대해 이 같은 처리가 완료되면 전체 관심 시간대에 대해 시간을 증분시키면서 반복한다(단계 533). 결과 값인 각 시간대에 있어서 각 셀들의 측위 서비스 이용 가능 여부는 테이블의 형태로 임시 저장부(220)에 저장된다. 그리고 이 데이터를 분석하여 관심 영역의 전체 셀 영역 중 측위 서비스가 이용 가능한 것으로 판명된 셀의 영역의 비 혹은 셀 수들의 비를 산출한다(단계 535). 단계 535의 결과 분석은 이 같은 단순한 비율 산출 뿐만 아니라 각 셀들의 측위 서비스 가능 여부 데이터에 기초한 많은 다른 분석을 포함할 수 있다. 예를 들어 대상 관심 지역의 예상 서비스 이용도 정보가 좌표에 기초하여 제공된다면 이를 가중치로 반영하여 서비스가 실제로 도움이 되는 여부를 좀 더 정확히 판단할 수 있다.

다음으로 이 같이 산출된 결과값과 그리드 셀 별 서비스 이용 가능 여부가 그래픽으로 출력된다(단계 537). 도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서 이 같이 산출된 그리드 셀 별 측위 서비스 이용 가능 여부를 그래픽으로 출력한 화면이다. 제 1 실시예는 GPS 위성 만에 의해 서비스 이용 가능 여부를 판단한 것이다. 도5a는 00:00, 도5b는 06:00, 도5c는 12:00, 도5d는 18:00 의 시각에 대한 출력이며, 도면에서 검게 채색된 부분은 건물이며 회색으로 채색된 부분은 측위 서비스가 이용 가능한 셀에 해당하는 지역을 표시하고 채색되지 않은 흰색 부분은 측위 서비스가 이용 불가능한 셀에 해당하는 지역을 표시한다. 건물 사이의 많은 지역에서 측위 서비스의 이용이 불가능함을 알 수 있다.

제 2 실시예는 GPS 위성에 추가하여 준천정위성을 고려하여 측위 서비스 이용 가능 여부를 판단한다. 준천정위성의 궤도 모델은 케플러 모델(Keplerian model)에 의해 산출할 수 있다.

위에서 r은 위성의 위치벡터의 크기이고 μ는중앙체(central body)의 질량에 의존하는 물리 상수로 중력 파라메터이다. 식(2)는 궤도 방정식이며 식(3)은 케플러 방정식을 보여준다. 여기서 p는 semi-latus rectum, a는 semi-major axis, e는 eccentricity, v는 true anomaly로 불리는 위성궤도 요소들이다. 이들은 위성 궤도인 타원곡선을 결정하는데 필요한 인자들로 케플러 위성 요소(Keplerian Orbital Elements)로 불리는데 CelesTrack 의 웹싸이트인 celestrack.com에서 구할 수 있다. 이들 위성 요소값들과 방정식으로부터 궤도 함수가 정해지고 그에 따라 특정한 시점에서 위성의 위치좌표가 구해질 수 있다. 제 2 실시예는 GPS 위성의 궤도모델에 추가하여 준천정위성의 궤도 모델을 위성궤도모델(260)에 저장하고 있다. 특정한 시각에 고려해야 되는 위성에 준천정위성이 추가된다는 점을 제외하고는 제 1 실시예의 경우와 처리과정은 동일하다. 준천정위성의 경우 위성의 고도각(angle of elevation)이 매우 크기 때문에 관측성이 좋다.

도 6a는 도3a, 3b에 도시된 지역에 대해 12:00 시각을 기준으로 GPS 위성 만에 의해 시뮬레이션된 측위 서비스 가능 지역을 표시한다. 도 6b는 동일한 지역에 동일한 시각에 대해 GPS위성에 추가하여 준천정위성을 고려하여 시뮬레이션된 측위 서비스 가능 지역을 표시한다. 두 도면을 비교하면 명백한 바와 같이 고도각의 영향을 많이 받는 건물 사이의 공간에서 특히 준천정위성의 추가 효과가 명백하게 드러난다.

제 3 실시예는 GPS 위성에 추가하여 의사위성을 추가한 경우에 관한 것이다. 제 3 실시예에 있어서 의사위성의 궤도모델은 시불변 좌표값이므로 계산이 매우 단순하다. 주어진 궤도모델에 대해 측위 서비스의 제공 가능여부에 대한 판단 방법은 동일하다.

도 7a는 GPS 위성 만에 의해 시뮬레이션한 결과를 그래픽으로 출력한 예이다. 이 예는 도 3a, 3b에 도시된 지역 중 일부 영역을 도시한 것으로 건물 사이의 공간에서 측위 서비스의 서비스 상태가 매우 어려움을 알 수 있다. 도 7b는 동일한 지역에 대해 동일한 시각에서 8 대의 의사위성을 추가한 경우에 대해 시뮬레이션한 결과를 그래픽으로 출력한 예이다. 적절한 의사 위성의 설치 위치를 결정함에 의해 건물 사이의 주요한 공간들이 서비스 가능 지역으로 전환되었음을 알 수 있다. 도 7c, 7d는 각각 10 대, 12 대의 의사위성을 추가했을 때의 시뮬레이션한 결과를 그래픽으로 출력한 예이다. 의사위성을 적절히 추가함에 따라 서비스 사각 지대가 줄어드는 효과를 시각적으로 확인할 수 있다.

본 발명은 위와 같이 의사위성의 경우에 특히 위성을 추가해야하는 적절한 위치를 결정하는데 매우 유용하게 활용될 수 있다.

본 발명의 또다른 양상에 따라 위치정밀도를 산출하여 출력할 수 있다. 도 1에서 위치정밀도 산출부(120)는 위치정밀도를 산출하여 이 데이터를 출력 생성부(160)로 넘긴다. 위치정밀도는 DOP(Dilution of Precision)라 하여 지구를 공전하는 위성이 관심지역에 얼마나 고르게 분포하는지의 여부를 따라 GPS 측량의 정확도에 영향을 미치게 되는데 이를 계수로 표시한 것으로, 수치가 작을수록 정확하다. 가장 일반적인 DOP는 Position DOP (PDOP)이다. PDOP에 rms UERE(User Equivalent Range Error )를 곱하면 rms 위치오차가 된다. UERE 에러의 가장 큰 원인은 항법메세지의 사용자 거리 정밀도 (User Range Accuracy ; URA)로 알려져 있다. 또 다른 DOP로는 Geometric DOP (GDOP), Horizintal DOP (HDOP), 그리고 Vertical DOP (VDOP)등이 있다. DOP는 1 이 가장 정확하며 5까지는 실용상 지장이 없다.

본 발명의 특징적인 양상인 측위 서비스 가능한 위성의 수를 산출하는데 추가하여 DOP 값을 추가로 산출하여 제시함에 의해 측위 시스템의 신뢰성과 서비스 가능 여부를 좀 더 정확히 파악할 수 있다.

도 8a, 8b, 8c, 8d 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 측위 시스템에서 각각 의사위성이 0, 8, 10, 12개 추가되었을때의 위치정밀도 평가의 그래픽 출력을 도시한다. 도면에서 흑색은 건물을 나타내며, 채도에 따라 DOP 값이 0-4, 5-9, 10이상을 나타내고, 백색은 서비스 이용 불가 지역을 나타낸다. 의사위성이 추가됨에 따라 위치정밀도가 향상되는 것을 시각적으로 확인할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 위성을 이용한 측위 시스템의 서비스 이용 가능 여부를 실제 장비로 측정하지 않고도 디지탈 맵 정보와 위성 궤도 모델에 의해 시뮬레이션할 수 있는 시스템을 제공함에 의해 측위 시스템의 평가를 효율화시키는 효과가 있다.

나아가 본 발명은 새로운 측위 시스템, 예를 들어 의사위성이나 준천정위성을 도입하는 경우에 도입의 효과를 미리 특정한 지역에 대해 시뮬레이션해볼 수 있어 대규모 비용이 투입되는 위성 사업의 타당성을 미리 확인할 수 있는 효과가 있다.

나아가 본 발명은 의사위성이나 준천정위성과 같이 새로 도입되는 위성 시스템에서 위성의 위치나 궤도를 결정하는데 도움을 줄 수 있으며, 나아가 의사위성 시스템의 경우 특정한 지역에서 실질적으로 도움을 줄 수 있는 최적의 위성 배치 계획을 수립하는데 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 실시예를 중심으로 기술되었으나 당업자라면 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 자명한 변형예를 도출할 수 있다. 따라서 본 발명은 이 같은 자명한 변형예를 포괄하도록 도입된 특허청구범위에 의해 해석되어져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 따른 지구 측위 위성 시스템의 평가 방법의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 흐름도이다.

도 3은 디지탈 맵 데이터의 특정한 예를 도시한다.

도 4는 측위 서비스의 가능 여부를 판단하는 과정을 설명하기 위한 개략 도면이다.

도 5a, 5b, 5c, 5d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 측위 시스템 평가의 그래픽 출력을 도시한다.

도 6a,6b 는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 측위 시스템 평가의 그래픽 출력을 도시한다.

도 7a, 7b, 7c, 7d 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 측위 시스템 평가의 그래픽 출력을 도시한다.

도 8a, 8b, 8c, 8d 는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 측위 시스템에서 위치정밀도 평가의 그래픽 출력을 도시한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 판단부 120 : 위치정밀도 산출부

140 : 출력 생성부 160 : 사용자 인터페이스부

162 : 키보드 164 : 마우스

200 : 저장부 220 : 임시 저장부

240 : 맵 데이터베이스 260 : 위성 궤도 모델

300 : 표시부

Claims

삭제
표시부와; 키조작부와; 포인팅 장치와;

지형, 지물 정보를 포함하는 3차원 디지탈 지리 정보가 저장된 맵 데이터베이스와, GPS 위성 및/또는 준천정위성(Quasi-zenith satellite)의 궤도 모델을 포함하는 궤도 모델이 저장된 저장부와;

상기 키조작부 및/또는 포인텅 장치를 통해 관심 영역 및 관심 시간대 정보를 입력 받고, 이 관심 시간대에 대해 상기 맵 데이터베이스에서 추출한 관심 영역을 다수의 셀로 분할하여 각 셀 상의 한 점에서 상기 궤도 모델들의 해당 시각에서의 궤도 위치로의 직선 상에 상기 맵 데이터베이스 상의 지형 지물이 교차되는지를 체크하여, 교차되지 않는 관측 가능 위성수가 미리 정해진 수 이상이면 해당 셀을 서비스 이용 가능 지역으로 설정하는 단계를 관심 영역에 대해 반복하여, 각 시간대별로 관심 영역의 서비스 이용 가능 여부를 상기 표시부에 표시하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 저장부의 궤도모델이 의사위성(peudolite)의 궤도 모델을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템.
제 2, 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 제어부가,

서비스 이용 가능 여부를 관심 영역의 2차원 지도 상에 채색된 그래픽 정보로 표시하며, 전체 영역에 대한 서비스 이용 가능 영역의 면적의 비를 추가로 산출하여 출력하는 것을 특징으로 하는 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템.
제 2, 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

상기 제어부가,

각 셀별로 위치 정밀도(DOP : dilution of precision) 데이터를 추가로 산출하여 출력하는 것을 특징으로 하는 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템.
제 5 항에 있어서 상기 제어부는 위치 정밀도 정보를 관심 영역의 2차원 지도 상에 채색된 그래픽 정보로 표시하는 것을 특징으로 하는 지구 측위 위성 시스템의 평가 시스템.
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a) 지형, 지물 정보를 포함하는 3차원 디지탈 지리 정보가 저장된 맵 데이터베이스에서 관심 영역을 추출하여 이를 다수의 셀로 분할하는 단계와;

b) GPS 위성 및/또는 준천정위성(Quasi-zenith satellite)의 궤도 모델을 추출하여 각 셀 상의 한 점에서 현재 시각의 궤도 위치로의 직선상에 상기 맵 데이터베이스 상의 지형 지물이 교차되는지를 체크하는 단계와;

c) 교차되지 않는 경우 관측 가능 위성수에 반영하고, 교차되는 경우 비관측 위성으로 처리하는 단계와;

d) 상기 궤도 모델 상의 모든 위성들에 대해 상기 단계 b),c)를 반복하여 최종 관측 가능 위성수를 산출하고 위성 수가 미리 정해진 수 이상이면 해당 셀을 이용 가능 지역으로 설정하여 저장하는 단계와;

e) 관심 영역의 모든 셀에 대해 상기 단계 b), c), d) 를 반복하는 단계와;

e) 관심 시간 전 구간에 대해 상기 단계 b), c), d), e)를 반복하는 단계와;

f) 전체 영역에 대한 서비스 이용 가능 영역의 면적의 비를 산출하여 이 값과 함께 서비스 이용 가능 여부를 관심 영역의 2차원 지도 상에 채색된 그래픽 정보로 표시하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 지구 측위 위성 시스템의 평가 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 궤도모델이 의사위성(peudolite)의 궤도 모델을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지구 측위 위성 시스템의 평가 방법.
제 8, 9 항 중의 어느 한 항에 따른 컴퓨터에서 실행 가능한 평가 방법이 저장된 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체.