KR100524180B1 - Position tracking method of a mobile phone using cell position and receiving/pre-measured radio wave characteristic information - Google Patents

Position tracking method of a mobile phone using cell position and receiving/pre-measured radio wave characteristic information Download PDF

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KR100524180B1 KR10-2003-0004690A KR20030004690A KR100524180B1 KR 100524180 B1 KR100524180 B1 KR 100524180B1 KR 20030004690 A KR20030004690 A KR 20030004690A KR 100524180 B1 KR100524180 B1 KR 100524180B1
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Abstract

본 발명은, 전파특성정보를 수신할 수 있는 측정장치를 장착한 차량을 이용하여 위치추정을 하고자 하는 지역의 도로를 주행하며 전파특성정보를 수신하여 데이터베이스로 구축한 후 실제 이동전화의 위치추정시 기 저장된 전파특성정보와 현재 수신되는 전파특성정보를 비교하여 위치를 추정하도록 하는, 기지국 위치정보와 이동전화로부터 수신된 전파특성정보 및 기 측정된 전파특성정보를 이용한 이동전화 위치추정방법에 관한 것으로, 이를 실현하기 위한 본 발명은, 위치추정 대상지역의 지도상 위치를 조밀하게 격자화하고 각 격자마다 측정용 이동전화를 이동시키면서 측정용 이동전화에서 송신되는 전파특성정보를 수신하여 데이터베이스를 구축하여 코어네트워크의 위치계산서버에 저장하고, 이동전화의 위치추정시 상기 위치계산서버에서는 위치추정을 하고자 하는 이동전화로부터의 수신데이터를 상기 데이터베이스의 측정데이터와 대조하여 일치도에 따라 후보데이터를 추출하는 단계, 후보데이터추출 후 각각의 후보데이터들 간의 우선순위를 정하는 단계, 우선순위로 배열된 정보를 바탕으로 참조점을 수정하여 최종위치를 이동전화의 추정위치로 결정하는 단계를 포함하여 이루어진 발명임.The present invention, using a vehicle equipped with a measuring device capable of receiving radio wave characteristic information, driving on a road in an area to be estimated, receiving radio wave characteristic information, constructing a database, and then estimating the position of an actual mobile phone. The present invention relates to a method for estimating a location of a mobile telephone using base station location information, radio wave characteristic information received from a mobile phone, and previously measured radio wave characteristic information for estimating a position by comparing previously stored radio wave characteristic information with radio wave characteristic information currently received. In order to realize this, the present invention densely gridizes a location on a map of a location estimation target area, constructs a database by receiving radio wave characteristic information transmitted from a measuring mobile phone while moving the measuring mobile phone for each grid. The location calculation server of the core network is stored, and when the location of the mobile phone is estimated, the location calculation server In the step of extracting the candidate data according to the degree of matching by comparing the received data from the mobile phone to the location estimation with the measured data of the database, and prioritizing each candidate data after extracting the candidate data, The invention comprises the step of determining the final position as the estimated position of the mobile phone by modifying the reference point based on the arranged information.

Description

기지국 위치정보와 이동전화로부터 수신된 전파특성정보 및 기 측정된 전파특성정보를 이용한 이동전화 위치추정방법{Position tracking method of a mobile phone using cell position and receiving/pre-measured radio wave characteristic information} Position tracking method of a mobile phone using cell position and receiving / pre-measured radio wave characteristic information}

본 발명은 이동통신망에서 이동전화로부터 수신되는 전파특성정보를 이용하여 이동전화의 위치를 추정하는 이동전화의 위치추정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전용의 측정장치를 이용하여 지리상의 각 지역으로부터 전파특성정보를 수신하여 데이터베이스로써 구축한 후 실제 이동전화의 위치추정시, 기 저장된 전파특성정보와 현재 수신되는 전파특성정보를 비교하여 위치를 추정하도록 하는 기지국 위치정보와 이동전화로부터 수신된 전파특성정보 및 기 측정된 전파특성정보를 이용한 이동전화 위치추정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device for estimating the location of a mobile phone using radio wave characteristic information received from the mobile phone in a mobile communication network. More particularly, the present invention relates to a mobile phone location estimating device. After receiving the radio wave characteristic information and constructing it as a database, when estimating the actual position of the mobile phone, the base station position information and the radio wave characteristic received from the mobile phone are compared to the previously stored radio wave characteristic information and the current wave characteristic information is estimated. The present invention relates to a method for estimating a location of a mobile phone using information and previously measured radio wave characteristic information.

일반적으로 이동통신망은 도 1에 도시된 바와 같이 이동통신교환기(10)가 기지국제어기(20)를 통해 송신 또는 착신될 이동전화(30)가 위치하고 있는 기지국(BS1 ∼ BSn)을 제어하여 이동통신서비스를 가능하게 하도록 이루어진 것으로서, 상기 기지국(BS1 ∼ BSn)들은 셀 내에 존재하는 이동전화(30)로부터의 호 연결을 위한 무선신호를 수신하여 이를 기지국제어기(20)로 알리는 작용을 하게 되며, 상기 기지국제어기(20)와 이동통신교환기(10)는 요구된 호에 대해 망 연동 시스템으로의 호 연결을 실행하여 상호 통신이 이루어지도록 하고 있다.In general, as shown in FIG. 1, the mobile communication network 10 controls the base station BS 1 to BSn where the mobile phone 30 to be transmitted or received through the base station controller 20 is located. As configured to enable the service, the base stations BS 1 to BSn receive a radio signal for call connection from the mobile phone 30 existing in the cell and inform the base station controller 20 of the radio signal. The base station controller 20 and the mobile communication switch 10 execute a call connection to the network interworking system for the requested call to perform mutual communication.

이와 같은 이동통신시스템에서는 이동전화(30)에 착신호가 발생하였을 때 단말기가 있는 기지국의 위치를 파악하여 해당 구역의 기지국제어기(20)를 통하여 단말기를 호출할 수 있도록 하기 위해 이동통신교환기(10)의 홈 가입자 위치 등록기(HLR; Home Location Register)에 이동전화들의 위치 즉 이동전화가 위치하고 있는 셀(기지국)의 번호를 등록받아 저장하고 있다.In the mobile communication system as described above, when the incoming call occurs in the mobile phone 30, the mobile communication switch 10 determines the location of the base station where the terminal is located so that the terminal can be called through the base station controller 20 in the corresponding area. The location of the mobile phones, i.e., the number of the cell (base station) in which the mobile phone is located, is stored in the home location register (HLR) of the mobile station.

여기서 셀이란 특정 이동통신기지국(BS1 ∼ BSn)이 자신을 둘러싸고 있는 영역내에서 가장 양호하게 이동전화의 호(Call : 통화를 요구하는 것)를 처리할 수 있는 구역을 의미하는 것으로서, 기지국을 구분하는 코드로서 PN코드(short code)를 사용하며, 상기 PN코드는 모든 기지국이 동일하고 단지 시간적 차이를 이용하여 기지국을 구분하게 되는 것인바, 상기 이동전화의 위치등록은 이동전화의 전원을 키거나 끌 때, 주기적으로, 혹은 위치영역이 변경되는 등의 상황마다 이루어져서 이동통신교환기에서는 항상 이동전화의 위치를 파악하고 있게 된다. 이때, 이동전화의 위치를 나타내는 셀의 지리적 위치는 셀의 설치시 이미 이동통신 교환기에 등록되어져 있기 때문에 이동전화가 위치한 기지국의 위치정보 즉 PN코드를 통해 이동통신 단말기의 위치를 파악할 수 있게 된다.In this case, the cell refers to an area in which a specific mobile communication base station (BS 1 to BSn) can best handle a call of a mobile phone in the area surrounding the mobile station. A PN code (short code) is used as a code for distinguishing, and the PN code is the same for all base stations, and the base stations are distinguished using only a time difference. The location registration of the mobile phone is a key for powering the mobile phone. When the mobile station is switched off or on, it is periodically performed or when the location area is changed, so that the mobile communication switch always knows the location of the mobile phone. In this case, since the geographical position of the cell indicating the location of the mobile phone is already registered in the mobile communication switch when the cell is installed, the location of the mobile communication terminal can be determined through the location information of the base station where the mobile phone is located, that is, the PN code.

그러나 이동전화단말기의 경우 위와 같이 단순히 기지국의 위치를 나타내는 PN번호를 통해 셀단위로 위치파악이 가능하지만, 셀의 크기가 그 종류에 따라 차이가 있을지라도 보통 위치오차가 500 ∼ 2000 m 임을 감안할 때 좀 더 정확한 위치파악에는 한계가 있어 좀 더 정확한 위치파악이 요구되는 바, 이를 위해 별도의 GPS수신장치를 이용하는 경우에는 제조원가의 상승을 수반하게 되고 부피가 크고 무거워지게 되는 문제점이 있다.However, in the case of a mobile phone terminal, the location can be determined by cell unit simply by the PN number indicating the location of the base station as above. However, considering the difference in the size of the cell, the location error is usually 500 to 2000 m. More accurate location detection has a limitation that requires a more accurate location, when using a separate GPS receiver for this, there is a problem that is accompanied by a rise in manufacturing costs and bulky and heavy.

그리하여 종래 GPS수신장치를 이용하지 않은 이동통신시스템의 이동전화 위치추정방법에서는 이동전화에 도래하는 기지국 신호를, 측정한 값을 그대로 적용하여 위치추정하도록 하고 있었으나, 멀티패스나 중계기에 의한 신호처럼 그 시간지연이 많은 신호를 포착하였을 경우 대단히 많은 위치오차를 유발하게 되는 문제점이 있었다.Thus, in the conventional method of estimating the position of a mobile phone in a mobile communication system without using a GPS receiver, the base station signal arriving at the mobile phone is applied by using the measured value as it is. When a signal with a large time delay is acquired, there is a problem that causes a lot of position error.

또한, GPS수신장치를 이용하지 않은 이동통신시스템의 이동전화 위치추정방법으로는 TDOA(Time Difference of Arrival; 전파도착시간차), AOA(Angle of Arrival) 방식등이 이용되고 있다. 그런데, TDOA방식은 현재 이동전화가 속한 섹터의 이동전화 기지국의 위치, PN 정보, 안테나각도 등을 파악하고, 이동전화가 수신한 전파의 RSSI, Ec/Io 값들을 분석하며, 기지국으로부터 이동전화에 전파가 착신된 시간차를 구한다음 삼각측량법에 따라 세개의 쌍곡선을 그려서 쌍곡선이 만나는 지점의 위경도 값을 구함으로써 이동전화의 위치를 추정하도록 하는 방법이나, 건물등에 의한 전파시간의 지연에 따라 먼 곳에 위치할 수록 중계기 신호에 많은 오차를 발생하게 되는 문제점이 있다. 그리고 AOA방식은 이동전화 전송신호의 기지국 도달 입사각을 이용하여 단말기의 위치를 계산하는 방법으로서, 2개 이상의 기지국에서 단말기 전송신호의 입사각을 측정하여 이동전화의 위치를 추정하도록 하는 방법이나, 도심 밀집지역에서는 건물에 의해 실제 LOS(line of sight) 확보가 어렵고, LOS 신호 성분이 없을 때, 반사되어 들어온 신호로 측위를 수행함으로써 상당히 큰 위치 오차가 나타나게 되며, LOS 신호 성분이 있다고 할지라도 다중 경로는 각도의 측정에 간섭을 일으키는 요인으로 작용하는 등의 문제점이 있다.In addition, TDOA (Time Difference of Arrival), AOA (Angle of Arrival), etc. are used as a method for estimating the position of a mobile telephone in a mobile communication system that does not use a GPS receiver. However, the TDOA method grasps the location of the mobile phone base station, PN information, antenna angle, etc. of the sector to which the mobile phone currently belongs, analyzes the RSSI, Ec / Io values of radio waves received by the mobile phone, After calculating the time difference when the radio wave is received, draw three hyperbolas by triangulation method and estimate the latitude and longitude value of the point where the hyperbolic lines meet. As it is located, there is a problem that more errors occur in the repeater signal. The AOA method is a method of calculating the position of a terminal using an angle of incidence of arrival of a mobile telephone transmission signal. A method of estimating the position of a mobile telephone by measuring the angle of incidence of terminal transmission signals at two or more base stations, In areas where the actual line of sight (LOS) is difficult to obtain, and when there is no LOS signal component, a large position error is generated by positioning with the reflected signal. There are problems such as acting as a factor causing interference in the measurement of the angle.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 발명한 것으로, 지도상의 각 위치에서는 그 지역에서만 나타날 수 있는 고유의 전파특성이 존재하고 그 근처의 전파특성은 상호연관성이 있으면서 조금씩 특성이 변해가는 점을 감안하여, 미리 측정장치를 이용하여 이동전화의 위치추정을 하고자 하는 지역에서 측정을 실시하여 측정 데이터베이스를 구축한 후 구축된 정보와 실제 이동전화로부터 수집된 정보를 비교하되, 수집데이터가 모든 지역에 대해 골고루 존재하지 않더라도 이웃하는 데이터들을 이용하여 위치를 추정하게 함으로써 현실적으로 불가능한 전 지역에 대해 측정하지 않더라도 이동전화의 위치를 비교적 정확하게 추정할 수 있도록 하는, 기지국 위치정보와 이동전화로부터 수신된 전파특성정보 및 기 측정된 전파특성정보를 이용한 이동전화 위치추정방법을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다. The present invention has been invented to improve the above problems, and in consideration of the fact that each location on the map has its own propagation characteristics that can only appear in its area, and its propagation characteristics in the vicinity are correlated with each other. The measurement device is used to measure the location of the mobile phone in advance by using the measurement device, to build a measurement database, and then compare the information collected from the actual mobile phone with the collected data. The location information of the base station and the radio wave characteristic information received from the mobile phone allow the user to estimate the location of the mobile phone relatively accurately even if the location is not evenly present, so that the location of the mobile phone can be estimated relatively accurately even if it is not measured for the entire area. Using the measured radio wave characteristic information The purpose of the invention as to provide a copper telephone location estimation method.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 위치추정대상지역을 조밀하게 격자화하고 각 격자마다 측정용 이동전화를 이동시키면서 측정용 이동전화에서 송신되는 전파특성정보를 수신하여 데이터베이스를 구축하여 코어네트워크의 위치계산서버에 구축하고, 이동전화의 위치추정시 상기 위치계산서버에서는 위치추정할 이동전화로부터의 수신데이터를 상기 데이터베이스의 측정데이터와 대조하여 일치도에 따라 후보데이터를 추출하는 단계, 후보데이터추출 후 각각의 측정데이터들에 우선순위를 정하는 단계, 우선순위로 배열된 정보를 바탕으로 참조점을 수정하여 최종위치를 이동전화의 추정위치로 결정하는 단계를 포함하여 이루어져 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a core network by densely locating a location estimation target area, receiving a radio wave characteristic information transmitted from a measuring mobile telephone while moving the measuring mobile telephone for each grid. And calculating candidate data according to the degree of concordance by comparing the received data from the mobile phone to be estimated with the measured data in the database when the location of the mobile phone is estimated. Thereafter, the step of prioritizing each measurement data, comprising the steps of modifying the reference point based on the information arranged in the priority to determine the final position as the estimated position of the mobile phone.

상기 데이터베이스구축용 전파특성정보는 측정대상지역을 상황에 따라 1~10m 단위로 격자화여 측정한 것을 특징으로 한다.The radio wave characteristic information for constructing the database is characterized by measuring the area to be measured in units of 1 to 10 m in accordance with the situation.

상기 전파특성정보는 EC/IO (기존 동기식 CDMA망)또는 PathLoss (Wcdma망)값인 것을 특징으로 한다.The propagation characteristic information may be an E C / I O (existing synchronous CDMA network) or a PathLoss (Wcdma network) value.

상기 전파특성정보는 단일 격자에 여러 개의 데이터가 존재할 경우 그 평균치로 이루어진 것을 특징으로 한다.The propagation characteristic information is characterized in that it consists of an average value when multiple data exist in a single grid.

상기 후보데이터의 추출단계는 수신된 신호를 데이터베이스의 기 측정정보와 비교하면서 각 기지국 신호가 차이가 없는 정보부터 기지국 신호에 차이가 있는 정보는 차이가 있는 기지국수 따라 차순위의 우선순위를 부여하여 분류하도록 하는 것을 특징으로 한다.In the extracting of the candidate data, the received signals are compared with the previously measured information of the database, and the information having no difference from each base station signal to the information having a difference in the base station signal are classified by giving priority to the next order according to the number of base stations with difference. It is characterized by that.

상기 참조점 수정단계는 전체 후보데이터의 지리적 중심위치 또는 수신 기지국의 중심위치를 초기 참조점으로 결정하고, 상기 초기 참조점과 전체 후보데이터들의 우선순위를 바탕으로 후보데이터들의 벡터크기를 생성하여 벡터의 합 형태로 이동전화의 최종 추정위치를 판단하도록 하는 것을 특징으로 한다.In the step of modifying the reference point, the geographical center position of the entire candidate data or the center position of the receiving base station is determined as the initial reference point, and the vector size of the candidate data is generated based on the priority of the initial reference point and the entire candidate data. It is characterized in that to determine the final estimated position of the mobile phone in the form of a sum.

상기 참조점 수정단계에서 하나하나의 정보에 대한 수정거리의 총합으로 이루어지는 전체수정량(volume)은 참조점과 후보데이터간 거리평균의 비율로 결정되고, 하나하나의 정보에 대한 거리수정(벡터의 크기) 가중치는 다음식In the step of modifying the reference point, the total volume, which consists of the sum of the correction distances for each piece of information, is determined as the ratio of the distance average between the reference point and the candidate data, and the distance correction for each piece of information (vector Size) weight is

* i : 후보데이터의 순위에 대응된 자연수* i: Natural number corresponding to the ranking of candidate data

rate : 선순위 정보와 차순위정보간의 적용비율을 나타내는 변수  rate: Variable indicating the application rate between the priority information and the next priority information

volume : 벡터의 크기를 결정하는 변수 volume: variable that determines the size of the vector

로 결정되는 것을 특징으로 한다. Characterized in that determined.

이하 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 구성 및 작용에 대하여 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명이 적용되는 위치추정장치와 이동통신 망의 연결구성도를 나타낸다.2 is a diagram illustrating a connection configuration between a location estimation apparatus and a mobile communication network to which the present invention is applied.

각 기지국(BS1~BSn)들은 코어 네트워크(40)에 연결되어 있고, 상기 코어 네트워크(40)에는 이동전화(10)에서 송출되어 기지국(BS1~BSn)들을 통해 수신되는 정보를 분석하여 이동전화(10)의 위치를 추정하기 위한 위치계산추정장치(50)가 연결되어 있으며, 상기 위치계산추정장치(50)에는 기지국정보 데이터베이스(51)와 측정정보데이터베이스(52)가 구비되어 있다. 여기서 코어 네트워크(40)는 기지국제어기와 이동통신교환기 및 이동전화 망요소 전체를 일컫는 것이고, 기지국정보 데이터베이스(51)는 각 기지국과 관련한 기지국기본정보, 하위설비정보, PBA정보, CELL-ID, 기지국명, 부서, 기지국 상태 등 일반정보가 데이터베이스화하여 저장되어 있는 것이며, 측정정보데이터베이스(52)는 후술되는 바와 같이 이동전화의 위치추정을 위해 미리 지리상 각 지역을 측정기가 탑재된 차량으로 도로상을 이동하면서 측정한 전파특성정보(기존 2G 동기식 CDMA에서는 EC/IO정보, WCDMA에서는 여러 값이 사용가능하나 바람직하기로는 PathLoss값)가 데이터베이스화하여 저장되어 있는 것이다.Each base station BS 1 to BS n is connected to the core network 40, and the core network 40 analyzes information transmitted from the mobile phone 10 and received through the base stations BS 1 to BS n . A position estimating apparatus 50 for estimating the position of the mobile telephone 10 is connected, and the position estimating apparatus 50 is provided with a base station information database 51 and a measurement information database 52. . Here, the core network 40 refers to the base station controller, the mobile communication switch and the entire mobile telephone network element, and the base station information database 51 indicates the base station basic information, sub facility information, PBA information, CELL-ID, base station associated with each base station. General information such as names, departments, base station status, etc. are stored in a database, and the measurement information database 52 stores a road on a road by a vehicle equipped with a measuring device in advance in order to estimate the location of a mobile phone. The propagation characteristic information measured while moving (e.g., E C / I O information in 2G synchronous CDMA and various values are available in WCDMA, but preferably PathLoss value) is stored in a database.

이와 같이 상기 전파특성정보는 주로 차량이 이동가능한 도로상에서 측정하기 때문에 대부분의 공간을 차지하는 주거공간, 야지, 임야 등 도로가 없는 지역의 정보는 존재하지 않는 형태가 된다. 그러므로 이런 형태의 정보는 패턴일치방법에 의해 그 패턴이 존재하는 위치로 이동전화의 위치를 추정하는 방법은 적절하지 않으므로 본 발명에서는 후술되는 바와 같이 2개의 요건을 가지고 위치추정을 실시하고 있다.As such, since the radio wave characteristic information is mainly measured on a road on which a vehicle can move, information on an area without a road, such as a residential space, a field, and a forest, which occupy most of the space, does not exist. Therefore, since the method of estimating the position of the mobile telephone to the position where the pattern exists by this pattern matching method is not appropriate, the present invention performs position estimation with two requirements as described later.

먼저 위치추정시 이용하게 될 전파특성정보를 저장하고 있는 측정정보데이터베이스(52)의 구축방법에 대하여 설명한다.First, the construction method of the measurement information database 52 that stores the radio wave characteristic information to be used in the position estimation will be described.

상기 측정정보데이터베이스(52)에 저장되는 전파특성정보는 도 3에 도시된 바와 같이 측정용 이동전화(61)와 컴퓨터(62) 및 GPS위성을 이용하여 자신의 위치를 찾아 주는 DGPS(Differential Global Positioning System; 63)로 이루어진 정밀도 높은 측정장치를 탑재한 차량으로 도로를 이동하며 해당 위치에서의 특성을 측정하게 되는 바, 측정시에는 단말기의 전파특성 및 단말기의 내부 셋팅을 할 수 있는 모우드인 DM 모우드(Diagnostic Monitor Mode)를 갖춘 이동전화(61)를 이용한다.Propagation characteristic information stored in the measurement information database 52 is DGPS (Differential Global Positioning), which finds its position using a mobile phone 61, a computer 62, and a GPS satellite, as shown in FIG. A system equipped with a high-precision measuring device consisting of 63) moves on the road and measures the characteristics at the corresponding location. During the measurement, the DM mode, which is a mode for setting the propagation characteristics of the terminal and the internal setting of the terminal, is measured. The mobile telephone 61 equipped with (Diagnostic Monitor Mode) is used.

이동전화(61)에 의해 수신되는 전파의 특성정보는 DGPS(63)에 의해 감지되는 지리적 위치정보와 함께 컴퓨터(62)의 저장장치에 저장된다. 미리 측정되는 전파특성정보는 실험결과 측정대상지역을 1~10m 단위의 격자크기로 분할하여 각 격자마다 측정하는 것이 바람직한바, 단위격자마다 하나꼴로 정보가 존재하여야 하므로 작은 지역에서 많은 정보가 생성되었을 경우에는 1~10m 격자단위로 평균을 구하여 격자당 하나의 정보를 취하여 데이터베이스를 구축한다. 이는 차량정체로 인해 한 지점에서 10개의 정보가 생성되어 모두가 유효한 상태로 데이터베이스에 저장되게 될 경우 10개의 정보와 비교하게 되어 해당 지점의 가중치가 높아져 버리는 효과를 발생하게 되기 때문이다. 따라서 단위격자당 1개꼴로 측정정보에 대한 평균 데이터를 저장할 경우 데이터의 빈도에 따른 가중치 문제가 해소되어 올바른 추정효과를 낼 수 있게 된다. The characteristic information of the radio wave received by the mobile telephone 61 is stored in the storage device of the computer 62 together with the geographical position information detected by the DGPS 63. It is preferable to measure the radio wave characteristic information measured in advance by dividing the measurement target area into grid size of 1 ~ 10m unit and measure each grid. Since information should exist in each grid, a lot of information is generated in small area. In this case, the average of 1 ~ 10m grid unit is averaged and one information per grid is constructed to construct a database. This is because when 10 pieces of information are generated at one point due to the traffic jam and all are stored in the database in a valid state, the weight of the point is increased by comparing with 10 pieces of information. Therefore, if the average data for the measurement information is stored in one unit per unit grid, the weighting problem according to the frequency of the data is solved, and the correct estimation effect can be obtained.

도 4는 본 발명에 따른 전파특성정보의 측정환경 예시도를 나타낸다.Figure 4 shows an exemplary view of the measurement environment of the radio wave characteristic information according to the present invention.

도시된 도면에 있어 각 셀들은 지리상 각 지역을 예컨대 5m 의 격자크기로 분할한 것이며, 다소의 음영이 있는 셀들은 전파특성정보가 측정된 셀을 나타내며, BS1~BS9는 기지국을 나타낸다. 전파특성정보 측정장치(도 3 참조)를 이용하여 일 측정지점에서 전파특성정보를 측정할 때 상기 측정장치(60)는 예컨대 수신감도상의 차이는 있을지라도 인접된 많은 기지국(BS1~BS9)들로부터 전파를 수신하게 된다.In the drawing, each cell is divided into geographical regions of a grid size of, for example, 5 m, and some shaded cells represent cells in which radio wave characteristic information is measured, and BS 1 to BS 9 represent base stations. When measuring the propagation characteristic information at one measurement point using the propagation characteristic information measuring apparatus (see FIG. 3), the measuring apparatus 60, for example, has a large number of adjacent base stations BS 1 to BS 9 even though there is a difference in reception sensitivity. Receive radio waves from them.

이때 측정장치(60)에서는 하나의 기지국에 대해 단일의 신호를 수신하게 되지만 기지국(BS2~BS4)에서 송신되는 신호와 같이 인접 기지국(BS1)을 경유하여 수신되는 신호도 존재하게 된다. 따라서 측정장치(60)에서는 각 기지국(BS1~BS9)들로부터 수신되는 신호에 대한 전파특성정보를 저장하게 되지만 기지국(BS2~BS4)에서 송신되는 신호에 대해서는 기지국(BS1)을 경유하여 수신되는 신호에 대한 전파특성정보도 저장하게 된다. 이와 같이 측정장치(60)를 차량에 탑재하여 위치추정대상지역에 대한 도로를 이동하면서 지리상 격자단위별로 분할하여 단위격자당 전파특성정보들을 측정하고 그 측정된 데이터들을 데이터베이스화하여 특정정보 데이터베이스(52)를 구축한다.At this time, the measuring device 60 receives a single signal for one base station, but also a signal received via the adjacent base station BS 1 , such as a signal transmitted from the base stations BS 2 to BS 4 . Therefore, the measuring device 60 stores the radio wave characteristic information for the signals received from each of the base stations BS 1 to BS 9 , but the base station BS 1 for the signals transmitted from the base stations BS 2 to BS 4 . It also stores radio wave characteristic information on the signal received via. As described above, the measurement device 60 is mounted on a vehicle to move the road to the location estimation target area, divide the data by geographic grid units, measure propagation characteristic information per unit grid, and make the database of the measured data. Build).

다음은 송신기지국의 조합에 의한 위치추정방법에 대하여 설명한다.Next, a method of estimating the position by the combination of the transmitter station will be described.

본 발명에서의 이동전화 위치추정은 이동전화가 수신한 정보가 어느어느 기지국들로부터 송출되었는지를 확인하고 기 구축된 데이터베이스에서 해당되는 기지국의 조합에 해당하는 정보들을 추출하여 추출된 정보들이 있는 위치 또는 그 근처의 어딘가에 이동전화가 있으리라고 추정하는 방법이다.In the present invention, the location estimation of the mobile phone is performed by identifying which base station the information received by the mobile phone is transmitted from, and extracting the information corresponding to the combination of the corresponding base station from the pre-established database. It's a way of estimating that there's a mobile phone somewhere nearby.

도 5는 송신 기지국 조합에 의한 후보지역의 분포도를 나타낸 것으로, 수신된 전파특성정보를 분석하면 범례로 표시된 바와 같이 측정정보와 수신정보가 일치하는 구역, 일치하지 않는 1차 후보군으로서 1개의 기지국 신호상에 차이가 있는 후보군, 일치하지 않는 2차 후보군으로서 2개의 기지국 신호상에 차이가 있는 후보군, 일치하지 않는 3차 후보군으로서 2개의 기지국 신호상에 차이가 있는 후보군을 가지게 된다. 도면에는 특정 지역 일대의 전면적에 측정데이타가 분포되어 있는 것으로 도시되어 있으나 실제로는 도로위주로 구축되게 된다.FIG. 5 is a diagram illustrating distribution of candidate areas by a combination of transmitting base stations. When analyzing received radio wave characteristic information, as shown in the legend, an area in which measurement information and reception information coincide with each other and as a primary candidate group that does not coincide with one base station signal image. The candidate group having a difference in, the candidate group having a difference in two base station signals as a mismatched secondary candidate group, and a candidate group having a difference in two base station signals as a mismatched third candidate group. Although the drawing shows that the measurement data is distributed over the entire area of the specific area, it is actually constructed mainly on the road.

이동전화의 위치추정에 있어 이동전화가 신호를 수신할 당시 이동전화의 위치와 상태(차량내부/외부, 기지국과 이동전화 사이를 도체로 가리고 있는지 등의 상황)에 따라 여러 가지 다른 상황을 발생하게 하므로 기지국의 조합은 반드시 동일한 조합만을 가지고 검토하는 것이 아니며 검색범위에 들어있는 기 구축된 데이터베이스의 모든 정보를 이용하여 이동전화의 위치를 추정한다.In estimating the location of a mobile phone, various situations can occur depending on the location and condition of the mobile phone when the signal is received (inside / outside the vehicle, whether the base station is covered by a conductor, etc.). Therefore, the combination of base stations is not necessarily reviewed with the same combination only, and the position of the mobile phone is estimated using all the information of the pre-established database included in the search range.

도 5와 같이 이동전화가 수신한 정보와 구축 데이터베이스간은 가장 일치하는 지역부터 덜 일치하는 지역의 편성이 혼합되어 있을 수밖에 없으며 이러한 정보들을 가지고 이동전화의 위치를 추정할 때, 참조하여야 하는 데이터베이스의 후보들의 일치도를 결정하는 식은 다음과 같고 각 레코드의 일치도를 결정한다.As shown in FIG. 5, the information received from the mobile phone and the construction database must be mixed between the most matching area and the less matching area, and when estimating the location of the mobile phone based on such information, The equation for determining the agreement of candidates is as follows.

* V : 일치도 값* V: Concordance value

PD : 셀아이디가 일치하는 데이터베이스의 패스로스 값P D : Pass Loss value of database where cell ID matches

PM : 셀아이디가 일치하는 이동전화 측정 패스로스 값P M : Mobile phone measurement pass loss value with matching cell ID

Pd : 기 측정정보에는 있으나 이동전화 측정정보에는 없는 경우의 기 측정정보 데P d : If the measurement information is present but not in the mobile phone measurement information,

이터베이스의 패스로스 값    Pathloss value in database

Pm : 기 측정정보에는없지만 이동전화가 수신한 셀의 패스로스 값P m : Path Loss value of the cell received by the mobile phone although not in the measurement information

k, m : 셀아이디가 일치하는 값의 크기를 조정하기위한 factork, m: Factor for adjusting the size of the value where the cell ID matches

위식에서 계산된 V값이 클수록 가장 일치도가 높은 정보가 된다.The larger the V value calculated in the above equation, the more highly consistent information is.

이렇게 순서화된 정보는 적당한 가중치에 의한 벡터의 합을 통하여 위치를 결정하게 된다. 이때 초기 참조점이 또 하나의 중요한 핵심문제인데 초기 참조점을 결정하는 방법은 다음 중의 하나로 결정한다.The ordered information is determined by the sum of the vectors by appropriate weights. In this case, the initial reference point is another important core problem. The method of determining the initial reference point is determined by one of the following.

가. 전체 후보데이터의 지리적 중심 위치 end. Geographic center location of all candidate data

나. 수신 기지국의 중심위치 또는 이를 기반으로 여러 가지 알고리즘을 이용하여 수정된 참조점(도 6 참조)I. Reference point modified using the center position of the receiving base station or various algorithms based on the same (see FIG. 6)

이동전화의 위치추정은 위의 방법으로 결정된 초기 참조점을 이용하여 데이터베이스에 의해 최종위치를 결정할 때까지의 수정되는 과정은 도 7에 도시되어 있으며, 그 과정은 다음과 같다.The process of estimating the position of the mobile phone until the final position is determined by the database using the initial reference point determined by the above method is shown in FIG. 7. The process is as follows.

가. 초기 참조점 결정.end. Determine initial reference point.

나. 추출된 후보데이터에 대한 우선순위에 따른 벡터크기 결정I. Determination of vector size according to priority of extracted candidate data

다. 전체 후보데이터 벡터들의 합을 통한 이동전화 최종 위치추정All. Estimation of Mobile Phone Final Position by Sum of All Candidate Data Vectors

이 때 두가지 변수가 쓰여지는데, 하나는 얼마나 많이 수정을 할 것인가(변수 : volume)이고, 또 다른 하나는 벡터크기에 따른 적용비율을 얼마로 할 것인가(변수 : rate) 이다.Two variables are used here, one is how much to modify (variable: volume), and the other is how much to apply to the vector size (variable: rate).

전체 수정량(volume)은, 참조점과 후보데이터간의 거리평균의 비율로 결정한다.The total correction amount is determined by the ratio of the distance average between the reference point and the candidate data.

여기서 는 참조점과 후보데이터간의 거리, R은 참조점, D는 구축된 데이터를 각각 나타내며, value는 0 ~ 거리평균까지의 사이값으로 경험치를 적용한다.here Denotes the distance between the reference point and the candidate data, R denotes the reference point, and D denotes the constructed data, and the value applies the empirical value as a value between 0 and the distance average.

적용비율은, 기본적으로 그래프를 이용하는데 약간의 변형을 가하여 형식을 적용한다.Application rate is basically Using a little bit of variation Apply the format.

이때 "i"는 후보 데이터의 순서로서 첫 번째가 "1" 두 번째가 "2"와 같이 진행되는 자연수이다.In this case, "i" is a sequence of candidate data, the first being a "1" and the second being a natural number, such as "2".

그런데 위의 형식으로 적용되는 데이터의 총합이 volume이 되어야 하므로 However, the sum of the data applied in the above format should be volume.

실제로 하나하나의 정보를 수정하는데 사용되는 수식은 다음과 같다.In fact, the formula used to modify one piece of information is:

그러므로 하나하나의 정보에 대해서는 Therefore, for each piece of information

이와 같이 초기 참조점으로부터 후보데이터들에 대한 벡터를 만들고 각각의 비율에 따른 전체 벡터의 합을 통하여 참조점의 위치를 수정하여 최종위치를 추정할 수 있게 된다.In this way, a vector of candidate data is created from the initial reference point, and the final position can be estimated by modifying the position of the reference point through the sum of the total vectors according to respective ratios.

상기한 바와 같이 본 발명은 정밀 위치측정장치로 실제 측정해서 데이터베이스에 저장해 놓은 전파특성정보를 이용하여, 위치추정을 실시하고자 하는 이동전화가 해당 지역에서 측정정보를 보내올 경우 상기 기 구축된 전파특성정보와 대조하여 수신 기지국 데이터에 의해 후보데이터를 추출하고, 각각의 후보데이터들의 일치도에 따라 우선순위를 정한다음, 우선순위 순서에 따라 후보데이터들의 벡터크기를 결정하고 참조점을 수정하여 최종위치를 결정하게 됨으로써 추정위치의 정확도가 증가되는 장점이 있다.As described above, the present invention uses the radio wave characteristic information which is actually measured by the precision position measuring device and stored in the database, and when the mobile phone to perform the position estimation sends the measurement information from the corresponding area, the previously established radio wave characteristic The candidate data is extracted by the receiving base station data in contrast with the information, the priority is determined according to the degree of correspondence of each candidate data, and then the vector size of the candidate data is determined according to the priority order, and the reference point is corrected to determine the final position. By determining, the accuracy of the estimated position is increased.

도 1은 일반적인 이동통신시스템망의 구성도,1 is a configuration diagram of a general mobile communication system network;

도 2는 본 발명이 적용되는 위치추정장치와 이동통신 망의 연결구성도,2 is a connection configuration diagram of a location estimation apparatus and a mobile communication network to which the present invention is applied;

도 3은 본 발명에 따른 전파특성정보의 측정장치 구성도,3 is a block diagram of an apparatus for measuring propagation characteristic information according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 전파특성정보의 측정환경 예시도,4 is an exemplary view illustrating a measurement environment of radio wave characteristic information according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 송신 기지국 조합에 이한 후보지역의 분포도,5 is a distribution diagram of a candidate region following a combination of transmitting base stations according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 이동전화의 무게중심(초기 참조점)을 설명하기 위한Figure 6 is for explaining the center of gravity (initial reference point) of the mobile phone according to the present invention

도면,       drawing,

도 7은 본 발명에 따른 참조점 수정방법을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining a method for correcting a reference point according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 -- 이동통신교환기, 20 -- 기지국제어기,10-mobile switching center, 20-base station controller,

30,61 -- 이동전화, 40 -- 코어 네트워크,30,61-mobile phone, 40-core network,

50 -- 위치계산추정장치, 51 -- 기지국정보 데이터베이스,50-location estimator, 51-base station information database,

52 -- 측정정보데이터베이스, 60 -- 전파특성정보 측정장치,52-measurement information database, 60-radio wave characteristic information measuring device,

62 -- 컴퓨터, 63 -- DGPS,62-Computer, 63-DGPS,

BS1~BSn -- 기지국.BS 1 to BS n -base station.

Claims (7)

위치추정대상지역을 조밀하게 격자화하고 각 격자마다 측정용 이동전화를 이동시키면서 측정용 이동전화에서 송신되는 전파특성정보를 수신하여 데이터베이스를 구축하여 코어네트워크의 위치계산서버에 구축하고, 이동전화의 위치추정 시 상기 위치계산서버에서는 위치추정 할 이동전화로부터의 수신데이터를 상기 데이터베이스의 측정데이터와 대조하여 다음식The location estimation target area is densely gridded, the mobile phone for measurement is moved for each grid, receiving the radio wave characteristic information transmitted from the mobile phone for measurement, constructing a database, and constructing it in the location calculation server of the core network. When calculating the location, the location calculation server compares the received data from the mobile phone to be estimated with the measured data in the database. 을 사용하여 구한 일치도에 따라 후보데이터를 추출하는 단계, 후보데이터 추출후 각각의 측정데이터들에 우선순위를 정하는 단계, 결정된 우선순위를 바탕으로 참조점을 수정하여 최종위치를 이동전화의 추정위치로 결정하는 단계를 포함하여 이루어진, 기지국 위치정보와 이동전화로부터 수신된 전파특성정보 및 기 측정된 전파특성정보를 이용한 이동전화 위치추정방법.Extracting candidate data according to the degree of matching obtained using the method, prioritizing each measurement data after extracting the candidate data, and modifying the reference point based on the determined priority to convert the final position into the estimated position of the mobile phone. A mobile telephone position estimation method using the base station location information, the radio wave characteristic information received from the mobile phone and the measured radio wave characteristic information. (여기서 V : 일치도 값, PD: 셀아이디가 일치하는 데이터베이스의 패스로스 값, PM: 셀아이디가 일치하는 이동전화 측정 패스로스 값, Pd: 기 측정정보에는 있으나 이동전화 측정정보에는 없는 경우의 기 측정정보 데이터베이스의 패스로스 값, Pm: 기 측정정보에는없지만 이동전화가 수신한 셀의 패스로스 값, k, m: 셀아이디가 일치하는 값의 크기를 조정하기 위한 팩터를 각각 나타낸다.)Where V is the coincidence value, P D is the pass-through value of the database where the cell ID matches, P M is the cell-pass measurement value of the mobile phone matched by the cell ID, and P d is not present in the mobile phone measurement information. The path loss value of the previously measured information database, P m : The path loss value of a cell received by the mobile phone, which is not included in the previously measured information, k, m: A factor for adjusting the size of the value corresponding to the cell ID, respectively. .) 제1항에 있어서, 상기 데이터베이스구축용 전파특성정보는 측정대상지역을 5m 단위로 격자화하여 도로상을 중심으로 측정한 것을 특징으로 하는, 기지국 위치정보와 이동전화로부터 수신된 전파특성정보 및 기 측정된 전파특성정보를 이용한 이동전화 위치추정방법.According to claim 1, wherein the propagation characteristics information for the database is characterized in that the base station position information and the radio wave characteristics information received from the mobile phone, characterized in that the measurement area is measured in the center of the road in a grid of 5m units; Mobile phone location estimation method using measured radio wave characteristic information. 제1항에 있어서, 상기 전파특성정보는 EC/IO 또는 PathLoss 값인 것을 특징으로 하는, 기지국 위치정보와 이동전화로부터 수신된 전파특성정보 및 기 측정된 전파특성정보를 이용한 이동전화 위치추정방법.The method of claim 1, wherein the propagation characteristic information is an E C / I O or a PathLoss value. . 제1항에 있어서, 상기 전파특성정보는 단일 격자에서 여러개가 측정된 경우 그 일치도로 이루어진 것을 특징으로 하는, 기지국 위치정보와 이동전화로부터 수신된 전파특성정보 및 기 측정된 전파특성정보를 이용한 이동전화 위치추정방법.The mobile station according to claim 1, wherein the propagation characteristic information comprises a degree of agreement when a plurality of propagation characteristic information is measured in a single grid, using the base station position information, the propagation characteristic information received from the mobile phone, and the previously measured propagation characteristic information. How to estimate phone location. 제1항에 있어서, 상기 후보데이터의 추출단계는 수신된 신호를 데이터베이스의 기 측정정보와 비교하면서 각 기지국 신호가 차이가 없는 정보부터 기지국 신호에 차이가 있는 정보는 차이가 있는 기지국수 따라, 일치도에 따른 우선순위를 부여하여 분류하도록 하는 것을 특징으로 하는, 기지국 위치정보와 이동전화로부터 수신된 전파특성정보 및 기 측정된 전파특성정보를 이용한 이동전화 위치추정방법.The method of claim 1, wherein the extracting of the candidate data compares the received signal with previously measured information of a database, and the information having no difference from each base station signal to the information having a difference in the base station signal differs according to the number of base stations having a difference. A method of estimating mobile phone location using the base station location information, the radio wave characteristic information received from the mobile phone, and the previously measured radio wave characteristic information. 제1항에 있어서, 상기 참조점 수정단계는 전체 후보데이터의 지리적 중심위치 또는 수신 기지국의 중심위치를 초기 참조점으로 결정하고, 각각의 후보데이터에 대한 벡터의 크기를 결정하고 벡터의 합으로 계산된 최종위치를 이동전화의 추정위치로 판단하도록 하는 것을 특징으로 하는, 기지국 위치정보와 이동전화로부터 수신된 전파특성정보 및 기 측정된 전파특성정보를 이용한 이동전화 위치추정방법.The method of claim 1, wherein the step of modifying the reference point determines the geographical center position of the entire candidate data or the center position of the receiving base station as an initial reference point, determines the size of the vector for each candidate data, and calculates the sum of the vectors. And determining the final position as the estimated position of the mobile telephone, wherein the base station position information, the radio wave characteristic information received from the mobile telephone, and the previously measured radio wave characteristic information are used. 제6항에 있어서, 상기 참조점 수정단계에서 하나하나의 정보에 대한 수정거리의 총합으로 이루어지는 전체수정량(volume)은 참조점과 후보데이터간 거리평균의 비율로 결정되고, 하나하나의 정보에 대한 거리수정(벡터의 크기) 가중치는 다음식7. The method of claim 6, wherein the total volume consisting of the sum of the correction distances for each piece of information in the step of modifying the reference point is determined as a ratio of the distance average between the reference point and the candidate data, For distance correction (vector magnitude) weights * i : 후보데이터의 순위에 대응된 자연수* i: Natural number corresponding to the ranking of candidate data rate : 선순위 정보와 차순위정보간의 적용비율을 나타내는 변수rate: Variable indicating the application rate between the priority information and the next priority information volume : 벡터의 크기를 결정하는 변수   volume: variable that determines the size of the vector 로 결정되는 것을 특징으로 하는, 기지국 위치정보와 이동전화로부터 수신된 전파특성정보 및 기 측정된 전파특성정보를 이용한 이동전화 위치추정방법.The mobile telephone position estimation method using the base station position information, the radio wave characteristic information received from the mobile phone and the measured radio wave characteristic information.
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