KR100573958B1 - 오차값 검증을 통한 ｇｐｓ 위치정보 보정방법 - Google Patents

오차값 검증을 통한 ｇｐｓ 위치정보 보정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오차값 검증을 통한 GPS 위치정보 보정 방법으로서, GPS 수신기에 의해 수신되는 측량 지점에 대한 위치정보의 정확도를 높일 수 있는 위치정보의 보정 방법을 제공하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명은 측량 지점을 포함하며 삼각형의 영역을 형성하는 세 개의 기준점들을 선정하는 단계, 이 중 두 개의 기준점들의 표준 좌표값들 및 환경 정보를 통해 거리 가중치 및 환경 가중치를 계산하고 이를 이용하여 오차값을 산출하는 단계, 측량 지점과 가장 유사한 주변 환경을 갖는 나머지 세 번째 기준점을 이용하여 산출된 오차값을 검증하고, 오차값을 재보정하는 단계를 거쳐 측량 지점의 위치정보를 보정하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 거리 가중치와 환경 가중치에 의해 보정된 오차값을 산출하고 이에 더하여 산출된 오차값을 다시 검증한 후, 측량 지점의 위치정보를 보정함으로써, 측량 지점의 보다 정확한 위치정보를 획득할 수 있다.
GIS, GPS, 수치지도, 기준점, 거리 가중치, 환경 가중치, 보정 좌표

Description

오차값 검증을 통한 ＧＰＳ 위치정보 보정방법{Method for Correcting GPS Position Information by Error Verification}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 GPS 위치정보 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기준점와 측량위치를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 환경 정보를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 오차값 GPS 위치정보 보정방법을 설명하기 위한 순서도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 오차값 검증과정을 그래프로 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 이동 차량　　　　　　　　　 11 : GPS 수신부
12 : 고도검출부　　　　　　　　 13 : 연산부
14 : 제어부　　　　　　　　　　　　 16 : 송신부
15 : 표시부　　　　　　　　　　　　 20 : GPS 위성
30 : 중앙통제부
본 발명은 오차값 검증을 통한 GPS 위치정보 보정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측량 지점과 인접한 두 개의 기준점들을 이용하여 오차값을 산출한 후, 다른 기준점을 이용하여 산출된 오차값을 검증하는 단계를 거쳐 GPS 수신기를 통해 얻어진 측량 지점의 측정 좌표값을 보정하는 GPS 위치정보 보정방법에 관한 것이다.
GPS(Global Positioning System)란 미 국방성에서 자국의 군사목적을 위하여 개발한 것으로 지구상 어디에서나 기후에 구애 받지 않고 표준좌표계에서의 위치, 속도, 시간 측정을 가능하게 해주는 인공위성을 이용한 첨단 항법 체계이다.
이러한 GPS중 차량에 장착되는 GPS는 GIS(Geographic Information System)와 함께 사용되어 도로상황 등을 운전자에게 제공하며, 출발시점부터 목표 지점까지의 거리, 소요 시간, 도로 상황 등을 운전자에게 알려주어 편리하고 신속하게 목표지점까지 도달하도록 도와주고 있다. 일례로 차량에서 사용되는 네비게이션 시스템은 차량에 장착된 GPS 수신기로부터 얻은 위치정보를 이용하여 GPS 수신기의 이동경로를 GIS의 수치지도를 통해 시각화하여 보여줌으로써 운전자가 손쉽게 운전할 수 있도록 도와준다.
한편, 현대와 같이 복잡한 시대에는 하루가 다르게 주변 환경이 변하고 있으며, 이에 따라 건물이나 부대시설들(예컨데, 교차로, 교통신호망, 횡단보도 등)도 수시로 사라지거나 신설되고 있다.
이에 따라, 차량에 탑재되는 수치지도에 대해 신속한 업데이트가 계속적으로 요구되고 있는 실정이나, 수치지도의 제작과정과 보정과정이 복잡하고 많은 시간이 소요되는 작업이기 때문에 현실적으로 신속한 업데이트는 어려운 실정이다.
이러한 문제를 해결하기 위한 하나의 방안으로서, 한국특허공개공보 제 2004-0061891호에서는 지피에스 좌표를 통해 도로 부대시설 정보를 수치지도에 업데이트하는 방법을 제시하고 있다. 이에 따르면, GPS를 탑재한 차량을 구비하고, 차량에는 GPS의 좌표정보와 부대시설물의 종류를 송신하는 송신장치를 탑재한다. 송신장치로부터 전송되는 정보를 수신하는 중앙통제부는 수신된 정보를 통해 차량의 위치와 부대시설물의 종류를 파악하고, 파악된 차량의 좌표와 도로 부대시설물을 종래 수치지도의 데이터와 비교한다. 이러한 과정으로 통해 수신된 부대시설물의 종류가 수치지도에 반영되지 않은 부대시설물인 것으로 판정되는 경우, 중앙통제부는 부대시설물을 수치지도의 해당 좌표에 적용함으로써 수치지도를 업데이트한다. 그러나, GPS 수신기를 통해 획득된 좌표값은 일반적으로 오차가 많이 포함되어 있다. 이에 GPS 수신기로부터 획득한 좌표값을 보정없이 수치지도에 적용할 데이터로 사용한다면 수치지도 데이터의 신뢰성에 악영향을 미치게 된다. 이에, 보다 정확한 데이터를 수치지도에 업데이트 하기 위해서는 GPS 수신기로부터 획득한 좌표값을 수치지도에 업데이트 하기에 앞서, 그 좌표값을 보정해야만 한다.
현재, 이러한 보정 방법은 주로 기준점의 표준 좌표값을 이용하여 오차값을 산출해내는 방법이 이용되고 있다. 그러나, 종래의 보정 방법은 인접한 하나의 기 준점만을 이용하여 오차값을 산출하기 때문에 측정 위치의 주변 환경이 고려되지 않고 있으며, 이에 따라 효과적인 보정이 이루어지지 않는 문제가 발생되고 있다.
예컨대,　GPS 수신기를 통해 얻게 되는 좌표값은 오차를 포함하고 있으며, 이러한 오차는 일반적으로 인공위성 시간 오차, 인공위성 위치 오차, 전리층과 대류층의 굴절, 잡음(Noise), 다중 경로(Multi path) 등이 주요 원인으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 특히, 다중 경로에 의한 오차는 GPS위성으로부터 전송된 신호가 GPS 수신기에 아주 근접하여 국지적인 신호반사에 의해서 신호지연이 발생됨으로 인해 나타난다. 따라서, 건물이 많은 주변 환경과 건물이 전혀 없는 주변 환경은 오차의 정도가 많은 차이를 나타내게 된다. 이에, 이와 같은 측량 지점에서의 환경 정보까지 고려된 위치정보의 보정 방법이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 측량 지점과 인접한 두 개의 기준점들을 이용하여 거리 가중치와 환경 가중치가 부여된 오차값을 산출하고, 다른 기준점을 이용하여 산출된 오차값을 검증한 후, 측량 지점의 측정 좌표값을 보정할 수 있는 오차값 검증을 통한 GPS 위치정보 보정방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 GPS 수신기로부터 획득되는 측량 지점의 측정 좌표값을 측량 지점과 근접하는 기준점들의 표준 좌표값을 이용하여 보정하는 오차값 검증을 통한 GPS 위치정보 보정방법으로서, A) 측량 지점(M)을 선정하 는 단계; B) 측량 지점(M)을 내부에 포함하는 삼각형의 꼭지점을 이루는 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점들(P1, P2, P3)을 선정하되, 제 3 기준점(P3)은 측량 지점(M)과 유사한 주변 환경을 갖는 기준점을 선정하는 단계; C) 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점들(P1, P2, P3)의 표준 좌표값(SP1, SP2, SP3)들과, 제 3 기준점으로부터 제 1 및 제 2 기준점들(P1, P2)까지의 거리(L1, L2)를 각각 구하는 단계; D) GPS 수신기를 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들로 이동시켜 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들의 측정 좌표값(MP1, MP2, MP3)들을 획득하고, 제 1 및 제 2 기준점들(P1, P2)에서 환경 정보(N1, N2)를 획득하는 단계; E) 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)의 제 1 오차값(eP1, eP2)을 산출하고, 제 3 기준점(P3)의 검증 오차값(eP3)을 산출하는 단계; F) 상기 환경 정보(N1, N2)와 상기 거리(L1, L2)를 이용하여 다음 식으로 표현되는 환경 가중치(WN1, WN2)와 거리 가중치(WL1, WL2)를 각각 산출하는 단계: WN1 = N1/(N1+N2), WN2 = N2/(N1+N2), WL1 = L1/(L1+L2), WL2 = L2/(L1+L2); G) 상기 제 1 오차값(eP1, eP2), 상기 환경 가중치(WN1, WN2), 및 상기 거리 가중치(WL1, WL2)를 이용하여 다음 식으로 표현되는 제 2 오차값(E2)을 획득하는 단계: E2(x, y, z) = eP1(x, y, z)*WN1*WL1 + eP2(x, y, z)*WN2*WL2; H) 상기 검증 오차값(eP3)을 이용하여 상기 제 2 오차값(E2)을 검증하고, 상기 제 2 오차값(E2)을 보정하여 제 3 오차값(E3)을 선정하는 단계; 및 I) 상기 측량 지점(M)에서 측정 좌표값(G)을 획득하고, 보정된 상기 제 3 오차값(E3)을 이용하여 다음 식으로 표현되는 보정 좌표(A)를 산출하는 단계: A(x, y, z) = G(x, y, z) - E3(x, y, z)를 포함하여 구성되는 것이 특징이다.
이 경우, D) 단계의 환경정보(N1, N2)는 제 3 기준점(P3)의 주변 환경과 유사할수록 큰 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, E) 단계의 제 1 오차값(eP1, eP2) 및 검증 오차값(eP3)은 eP1(x, y, z) = SP1(x, y, z) - MP1(x. y, z), eP2(x, y, z) = SP2(x, y, z) - MP2(x. y, z), eP3(x, y, z) = SP3(x, y, z) - MP3(x. y, z) 인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 있어서, H) 단계는 H1) 보정 기준점을 선정하고, 환경 정보(N1, N2)를 변경시키기 위한 환경 정보 변경 방식을 선정하는 단계; H2) 선정된 환경 정보 변경 방식에 따라 보정 기준점에서의 환경 정보(N1, N2)를 변경시키며 제 2 오차값(E2)을 보정하여 보정된 제 2 오차값(E2A)을 획득하는 단계; H3) 보정된 제 2 오차값(E2A)을 제 3 오차값(E3)으로 선정하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하며, 이 경우, H1) 단계는, H11) 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)들 중 어느 하나를 보정 기준점을 선정하고, 선정된 보정 기준점에서의 환경 정보(N1, N2)를 증가시켜 제 2 오차값(E2)이 검증 오차값(eP3)에 근접해지는지 여부를 판단하는 단계; H12) 제 2 오차값(E2)이 검증 오차값(eP3)에 근접해 지는 경우, 환경 정보(N1, N2)를 증가시키는 방식을 선정하고, 멀어지는 경우 환경 정보(N1, N2)를 감소시키는 방식을 선정하는 단계;를 포함할 수 있다. 더하여, H11) 단계의 보정 기준점은 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)들 중 제 1 오차값(eP1, eP2)이 검증 오차값(eP3)에 근사한 것이 바람직하다.
또한,본 발명에 있어서 H2) 단계는 H21) 검증 오차값(eP3)에서 제 2 오차값(E2)을 감하여 제 1 오차 간격을 구하는 단계; H22) 선정된 환경 정보 변경 방식에 따라 보정 기준점의 환경 정보(N1, N2)를 증가시키거나 감소시켜는 단계; H23) 증가/감소된 환경 정보(N1A, N2A)를 이용하여 보정된 제 2 오차값(E2A)을 산출하는 단계; H24) 검증 오차값(eP3)에서 보정된 제 2 오차값(E2A)을 감하여 제 2 오차 간격을 구하고, 제 1 오차 간격과 비교하는 단계; H25) 제 1 오차 간격이 제 2 오차 간격보다 큰 값인 경우, 보정된 제 2 오차값(E2A)을 제 2 오차값(E2)으로, 증가/감소된 환경 정보(N1A, N2A)를 환경 정보(N1, N2)로, 제 2 오차 간격을 제 1 오차 간격으로 설정한 후, H22) 단계부터 반복하여 진행하는 단계; H26)상기 제 1 오차 간격이 제 2 오차 간격보다 작은 값인 경우, H3) 단계를 진행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 제 3 오차값(E3)은 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들이 형성하는 삼각형 영역 내에 위치하며, 측정 지점(M)과 유사한 주변 환경을 갖는 모든 지점에 적용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 오차값 검증을 통한 GPS 위치정보 보정방법을 자세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 GPS 위치정보 측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기준점와 측량위치를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 환경 정보를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 오차값 GPS 위치정보 보정 방법 을 설명하기 위한 순서도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 오차값 검증과정을 그래프로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 GPS를 통해 위치정보를 획득하기 위한 이동 차량(10)은 GPS 위성(20)으로부터 좌표 신호를 수신하는 GPS 수신부(11), 이동 차량(10)이 위치하고 있는 장소의 고도를 측정하는 고도검출부(12), GPS 수신부(11)와 고도검출부(12)로부터 좌표값과 고도 데이터를 전송받아 차량의 위치를 연산하는 연산부(13), 이와 같은 획득된 좌표값과 고도 데이터를 중앙통제부(30)로 전송하는 송신부(15), 각종 결과들을 작업자에게 디스플레이하는 표시부(16), 및 이와 같은 구성 요소들을 전반적으로 제어하는 제어부(14)를 포함한다. 이때, 제어부(14)는 수치지도로부터 산출되는 도로 데이터와 건물 데이터 등을 이용하여 시각적인 지도를 표시부(16)에 도시하며, GPS 위성(20)으로부터 얻은 측정 좌표값을 이용하여 이동 차량(10)이 수치지도의 어느 위치를 진행하고 있는지를 보여준다.
이와 같이 구성되는 이동 차량(10)을 이용하여 GPS 위치정보를 보정하는 방법을 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명하면, 먼저 측량 지점(M)을 선정하는 단계가 진행된다(S100). 즉, 작업자는 이동하기에 앞서 측정 좌표값(G)을 획득하기 위한 측량 지점(M)을 선정한 후, 측량 지점(M)을 중심으로 하여 그 주변에 위치한 기준점을 찾는다.
다음으로, 측량 지점(M) 주변에 위치한 기준점들 중, 측량 지점(M)을 내부에 포함하는 삼각형의 꼭지점을 이루는 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들을 선정한다(S110). 이때, 제 3 기준점(P3)은 측량 지점(M)과 유사한 주변 환경을 갖 는 기준점을 선정한다.
이와 같이 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들이 설정되면, 이동 차량(이하, 차량이라 칭함; 10)의 제어부(14)는 선택된 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)이 형성하는 삼각 형상의 영역 내에 있는 도로 및 건물 등에 대한 최신 정보를 획득한다. 이러한 최신 정보들은 중앙통제부(30)로부터 전송받게 되며, 측량 도중에 전송받을 수도 있지만 측량 지점에 따라 전송 상태가 악화되는 경우가 발생될 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위해 이동 전에 전송받는 것이 바람직하다.
계속해서, 제어부(14)는 선택된 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들의 표준 좌표값(SP1, SP2, SP3)들 및 제 3 기준점(P3)으로부터 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)까지의 거리(L1, L2)를 획득한다(S120). 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들의 표준 좌표값(SP1, SP2, SP3)들은 정확히 교정된 좌표값이며, 통상적으로 이러한 기준점들의 표준 좌표값은 측량의 목적으로 사용되거나 차량(10)이 도로를 진행하면서 얻는 좌표를 보정하는 용도로도 사용되고 있다.
다음으로, GPS 수신기(11)가 장착된 차량(10)을 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들로 이동시켜　각각의 측정 좌표값(MP1, MP2, MP3)들을 획득하고, 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)에서 환경 정보(N1, N2)를 획득하는 단계가 진행된다(S130). 환경 정보(N1, N2)는 측량 지점(M)의 좌표값을 보정하기 위한 오차값의 신뢰도를 높이기 위한 것으로, 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)이 제 3 기준점(P3)의 주변 환경과 유사한 정도를 값으로 설정한 것이다. 즉, 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)의 환경 정보(N1, N2)는 제 3 기준점(P3)의 주변 환경과 유사할수록 큰 값이 설정 된다.
이때, 제 1 내지 제 2 기준점(P1, P2, P3)의 주변 환경은 예컨데 도 3과 같이 분류될 수 있다. 도 3은 측량 지점(M)이 고층건물 밀집 지역인 경우 환경 정보를 설정하는 예를 나타낸다. 이때, 주변 환경은 일차적으로 도심, 산지, 평야로 대분류되고, 각각의 대분류는 각각 다수개의 중분류로 구분된다. 한 예로, 도심의 경우 고층건물 밀집지역, 저층건물 밀집지역, 단층건물 밀집지역 등과 같이 다양하게 분류할 수 있다. 그리고, 각각의 중분류는 더욱 세분화하여 소분류로 분류할 수도 있다.
따라서, 제 1 기준점의 주변 환경이 고층건물 밀집지역이고, 제 2 기준점의 주변 환경이 농경지이며, 제 3 기준점(P3)의 주변 환경이 농경지인 경우, 환경 정보(N1, N2)는 N1 = 1, N2 = 4.5 가 설정된다.
다음으로, 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)들에서의 제 1 오차값(eP1, eP2)들을 산출하고, 제 3 기준점(P3)에서의 검증 오차값(eP3)을 산출하는 단계가 진행된다(S140). 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)들에서의 제 1 오차값(eP1, eP2)들과 제 3 기준점(P3)에서의 검증 오차값(eP3)은 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들의 표준 좌표값(SP1, SP2, SP3)들 및 측정 좌표값(MP1, MP2, MP3)들을 이용하여 산출하게 된다. 제 1 오차값(eP1, eP2)들과 검증 오차값(eP3)은 각 성분(x, y, z)별로 구해지며, 다음의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
eP1(x, y, z) = SP1(x, y, z) - MP1(x. y, z)
eP2(x, y, z) = SP2(x, y, z) - MP2(x. y, z)
eP3(x, y, z) = SP3(x, y, z) - MP3(x. y, z)
다음으로, 거리(L1, L2)와 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)들에서의 환경 정보(N1, N2)를 이용하여 거리 가중치(WL1, WL2) 및 환경 가중치(WN1, WN2)를 산출하는 단계가 진행된다(S150).
거리 가중치(WL1, WL2)는 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)들과의 거리(L1, L2)를 이용하여 산출한다. 거리 가중치(WL1, WL2)는 제 1 또는 제 2 기준점(P1, P2)들 중, 제 3 기준점(P3)과 인접한 기준점(P1, P2)에서 산출되는 오차값에 보다 큰 가중치를 부여하기 위한 것으로, 다음의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
WL1 = L1/(L1+L2)
WL2 = L2/(L1+L2)
환경 가중치(WN1, WN2)는 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)에서의 환경 정보(N1, N2)를 이용하여 산출하게 된다. 환경 가중치(WL1, WL2)는 제 1 또는 제 2 기준점(P1, P2)들 중, 전파 수신이 유리한 환경을 갖는 기준점(P1, P2)에서 산출되는 오차값에 보다 큰 가중치를 부여하기 위한 것으로, 다음의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
WN1 = N1/(N1+N2)
WN2 = N2/(N1+N2)
거리 가중치(WL1, WL2), 환경 가중치(WN1, WN2), 및 제 1 오차값(eP1, eP2)들이 모두 산출되면, 산출된 거리 가중치(WL1, WL2)와 환경 가중치(WN1, WN2)를 제 1 오차값(eP1, eP2)들에 적용하여 제 2 오차값(E2)을 산출하는 단계가 진행된다 (S160). 즉, 각각의 제 1 오차값(eP1, eP2)에 거리 가중치(WL1, WL2)와 환경 가중치(WN1, WN2)를 부여하여 제 2 오차값(E2)을 산출하게 되며, 다음의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
E2(x, y, z) = eP1(x, y, z)*WN1*WL1 + eP2(x, y, z)*WN2*WL2
제 2 오차값(E2)이 산출되면, 이를 검증하는 과정을 거쳐 제 3 오차값(E3)을 선정하는 단계가 진행된다(S170). 제 2 오차값(E2)의 검증은 먼저 보정 기준점을 선정하고, 환경 정보(N1, N2)를 변경시키기 위한 환경 정보 변경 방식을 선정하는 단계가 진행된다(S171). 보정 기준점은 제 1 오차값(eP1, eP2)들 중 검증 오차값(eP3)에 근사한 값을 갖는 기준점을 선정하게 되며, 본 실시예에서는 제 1 기준점(P1)을 선정하여 설명하도록 하겠다.
보정 기준점(P1)이 선정되면, 보정 기준점(P1)에서의 환경 정보(N1)를 증가시킨다(S1712). 증가된 환경 정보(N1)를 제 2 오차값(E2)에 적용하게 되면, 제 2 오차값(E2)은 변경된다.
계속해서 변경된 제 2 오차값(E2)이 변경되기 전의 제 2 오차값(E2)에 비하여 검증 오차값(eP3)에 근접해졌는지 여부를 판단하는 단계가 진행된다(S1712).
제 2 오차값(E2)이 검증 오차값(eP3)에 근접해 지는 경우, 보정 기준점(P1)의 환경 정보(N1)를 증가시킴에 따라 오차의 차이가 작아지므로, 환경 정보(N1)를 증가시키는 방식을 선정하게 된다(S1713). 반대로, 제 2 오차값(E2)이 검증 오차값(eP3)으로부터 멀어지는 경우에는 환경 정보(N1)를 감소시키는 방식을 선정하게 된다(S1714). 본 실시예에서는 보정 기준점(P1)의 환경 정보(N1)를 증가시키는 방식 이 선정된 경우를 예로 들어 설명한다.
이와 같은 방법을 통해 환경 정보 변경 방식을 선정하게 되면, 다음으로, 선정된 환경 정보 변경 방식에 따라 보정 기준점(P1)에서의 환경 정보(N1)를 변경시키며 제 2 차 오차값(E2)을 보정하는 단계가 진행된다(S172).
제 2 차 오차값(E2)을 보정하는 단계는, 먼저 검증 오차값(eP3)에서 제 2 오차값(E2)을 감하여 제 1 오차 간격(K1)을 구한다(S1721). 이러한 제 1 오차 간격(K1)은 현재 검증 오차값(eP3)과 제 2 오차값(E2) 사이의 거리를 나타내게 된다. 다음으로, 선정된 환경 정보 변경 방식에 따라 보정 기준점(P1)의 환경 정보(N1)를 증가시키고(S1722), 이를 이용하여 보정된 제 2 오차값(E2A)을 산출하게 된다(S1723).
보정된 제 2 오차값(E2A)이 산출되면, 검증 오차값(eP3)에서 보정된 제 2 오차값(E2A)을 감하여 제 2 오차 간격(K2)을 획득한다(S1724). 이렇게 획득된 제 2 오차 간격(K2)은 환경 정보(N1)를 변경시킨 후의 검증 오차값(eP3)과 보정된 제 2 오차값(E2A)의 거리를 나타낸다. 따라서, 제 1 오차 간격(K1)과 제 2 오차 간격(K2)의 비교를 통해 보정된 제 2 오차값(E2A)이 보정 전의 제 2 오차값(E2)에 비하여 검증 오차값(eP3)에 근접하였는지의 여부를 판단할 수 있게 된다.
계속해서, 제 1 오차 간격(K1)과 제 2 오차 간격(K2)을 비교하여(S1725), 제 1 오차 간격(K1)이 제 2 오차 간격(K2)보다 큰 값인 경우, 보정된 제 2 오차값(E2A)을 제 2 오차값(E2)으로, 증가된 환경 정보(N1A)를 환경 정보(N1)로, 제 2 오차 간격(K2)을 제 1 오차 간격(K1)으로 설정한 후, 다시 환경 정보(N1)를 증가시키 게 된다(S1725).
이와 같은 과정이 반복됨에 따라 검증 오차값(eP3)과 보정된 제 2 오차값(E2A) 사이의 오차 간격은 도 8에 도시된 것처럼 점점 작아지게 된다. 그러나, 최소의 오차 간격(Ki)이 산출된 후, 계속해서 전술된 과정이 반복되는 경우 오차 간격은 다시 커지게 된다.
따라서, 환경 정보(N1)를 증가시키는 방식을 이용하는 경우, 제 1 오차 간격(K1)이 제 2 오차 간격(K2)보다 작은 값을 갖게 되면, 검증을 중단하고, 직전에 산출되었던 보정된 제 2 오차값(E2A)을 제 3 오차값(E3)으로 선정하게 된다.
이와 같은 방법을 통해 제 3 오차값(E3)이 선정되면, 측량 지점(M)에서의 측정 좌표값(G)을 획득하고, 제 3 오차값(E3)을 이용하여 측정 좌표값(G)을 보정하여 보정 좌표(A)를 구하는 단계가 진행된다(S180). 선정된 제 3 오차값(E3)은 측량 지점(M)과 가장 유사한 제 3 기준점(P3)을 통해 검증된 값이므로, 이를 이용하여 측정 좌표값(G)을 보정하게 되면, 보다 신뢰도가 높은 보정 좌표(A)를 얻을 수 있다.
여기서 보정좌표(A)는 다음의 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
A(x, y, z) = G(x, y, z) - E3(x, y, z)
이와 같이, 본 발명에서는 측량 지점을 포함하는 제 1 및 제 2 기준점들을 선정하고, 이를 통해 산출된 제 1 오차값에 거리 가중치 및 환경 가중치를 적용하여 제 2 오차값을 산출하며, 측량 지점과 가장 유사한 주변 환경을 갖는 제 3 기준점을 이용하여 제 2 오차값을 검증하며 보정한다. 이에, 검증된 제 2 오차값을 통해 측량 지점의 측정 좌표값을 보정하게 되므로, 보다 정확한 위치정보의 보정이 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서 오차값 검증을 통한 GPS 위치정보 보정방법은 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이 가능하다. 예를 들어, 본 실시예에서의 제 2 오차값 검증 과정은 수치지도 업데이트 방법에만 한정되지 않으며, 수치지도 제작 방법에도 적용될 수 있다. 또한, 제 2 오차값을 산출하기 위한 기준점의 개수는 두 개로 한정되는 것은 아니며, 그 이상의 기준점을 더 선정하여 이용하는 것도 가능하다. 더하여, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어 지지 않는다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 GPS 수신기를 이용해 측량 지점의 측정 좌표값을 획득한 다음, 이를 보정하기 위해 두 개의 기준점들을 이용하여 거리 가중치와 환경 가중치가 부여된 오차값을 산출하고, 측량 지점의 주변 환경과 유사한 기준점을 이용하여 산출된 오차값을 검증한 후, 이를 이용하여 측량 지점의 측정 좌표값을 보정한다.
따라서, 본 발명에 따르면 GPS 수신기를 통해 수신되는 측량 지점의 측정 좌표값을 보다 정확하게 보정할 수 있다.

Claims (8)

  1. 다음의 단계를 포함하는 오차값 검증을 통한 GPS 위치정보의 보정방법:
    A) 상기 측량 지점(M)을 선정하는 단계;
    B) 상기 측량 지점(M)을 내부에 포함하는 삼각형의 꼭지점을 이루는 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점들(P1, P2, P3)을 선정하되, 상기 제 3 기준점(P3)은 상기 측량 지점(M)과 유사한 주변 환경을 갖는 기준점을 선정하는 단계;
    C) 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점들(P1, P2, P3)의 표준 좌표값(SP1, SP2, SP3)들과, 상기 제 3 기준점으로부터 상기 제 1 및 제 2 기준점들(P1, P2)까지의 거리(L1, L2)를 각각 구하는 단계;
    D) 상기 GPS 수신기를 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들로 이동시켜 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들의 측정 좌표값(MP1, MP2, MP3)들을 획득하고, 상기 제 1 및 제 2 기준점들(P1, P2)에서 환경 정보(N1, N2)를 획득하는 단계;
    E) 상기 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)의 제 1 오차값(eP1, eP2, 여기서 eP1(x, y, z) = SP1(x, y, z) - MP1(x. y, z), eP2(x, y, z) = SP2(x, y, z) - MP2(x. y, z) )을 산출하고, 제 3 기준점(P3)의 검증 오차값(eP3, 여기서 eP3(x, y, z) = SP3(x, y, z) - MP3(x. y, z))을 산출하는 단계;
    F) 상기 환경 정보(N1, N2)와 상기 거리(L1, L2)를 이용하여 다음 식으로 표현되는 환경 가중치(WN1, WN2)와 거리 가중치(WL1, WL2)를 각각 산출하는 단계:
    WN1 = N1/(N1+N2),
    WN2 = N2/(N1+N2),
    WL1 = L1/(L1+L2),
    WL2 = L2/(L1+L2);
    G) 상기 제 1 오차값(eP1, eP2), 상기 환경 가중치(WN1, WN2), 및 상기 거리 가중치(WL1, WL2)를 이용하여 다음 식으로 표현되는 제 2 오차값(E2)을 획득하는 단계: E2(x, y, z) = eP1(x, y, z)*WN1*WL1 + eP2(x, y, z)*WN2*WL2 ;
    H) 상기 검증 오차값(eP3)을 이용하여 다음의 단계를 거쳐 제 3 오차값(E3)을 선정하는 단계;
    H1) 보정 기준점을 선정하고, 환경 정보(N1, N2)를 변경시키기 위한 환경 정보 변경 방식을 선정하는 단계;
    H2) 상기 선정된 환경 정보 변경 방식에 따라 상기 보정 기준점에서의 환경 정보(N1, N2)를 변경시키며 제 2 오차값(E2)을 보정하여 보정된 제 2 오차값(E2A)을 획득하는 단계; 및
    H3) 상기 보정된 제 2 오차값(E2A)을 제 3 오차값(E3)으로 선정하는 단계;
    및
    I) 상기 측량 지점(M)에서 측정 좌표값(G)을 획득하고, 보정된 상기 제 3 오차값(E3)을 이용하여 다음 식으로 표현되는 보정 좌표(A)를 산출하는 단계: A(x, y, z) = G(x, y, z) - E3(x, y, z).
  2. 제1항에 있어서, 상기 D) 단계의 상기 환경 정보(N1, N2)는 상기 제 3 기준점(P3)의 주변 환경과 유사할수록 큰 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 H1) 단계는,
    H11) 상기 제 1 및 제 2 기준점(P1, P2)들 중 어느 하나를 보정 기준점으로 선정하고, 선정된 상기 보정 기준점에서의 상기 환경 정보(N1, N2)를 증가시켜 제 2 오차값(E2)이 검증 오차값(eP3)에 근접해지는지 여부를 판단하는 단계;
    H12) 상기 제 2 오차값(E2)이 상기 검증 오차값(eP3)에 근접해 지는 경우, 환경 정보(N1, N2)를 증가시키는 방식을 선정하고, 멀어지는 경우 환경 정보(N1, N2)를 감소시키는 방식을 선정하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 H11) 단계의 보정 기준점은 상기 제 1 오차값(eP1, eP2)이 상기 검증 오차값(eP3)에 근사한 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 H2) 단계는,
    H21) 상기 검증 오차값(eP3)에서 상기 제 2 오차값(E2)을 감하여 제 1 오차 간격을 구하는 단계;
    H22) 선정된 상기 환경 정보 변경 방식에 따라 상기 보정 기준점의 상기 환경 정보(N1, N2)를 증가시키거나 감소시키는 단계;
    H23) 상기 증가/감소된 환경 정보(N1A, N2A)를 이용하여 보정된 제 2 오차값(E2A)을 산출하는 단계;
    H24) 상기 검증 오차값(eP3)에서 상기 보정된 제 2 오차값(E2A)을 감하여 제 2 오차 간격을 구하고, 제 1 오차 간격과 비교하는 단계;
    H25) 상기 제 1 오차 간격이 상기 제 2 오차 간격보다 큰 값인 경우, 상기 보정된 제 2 오차값(E2A)을 상기 제 2 오차값(E2)으로, 상기 증가/감소된 환경 정보(N1A, N2A)를 상기 환경 정보(N1, N2)로, 상기 제 2 오차 간격을 상기 제 1 오차 간격으로 설정한 후, 상기 H22) 단계부터 반복하여 진행하는 단계; 및
    H26)상기 제 1 오차 간격이 상기 제 2 오차 간격보다 작은 값인 경우, 상기 H3) 단계를 진행하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1, 2 및 5 내지 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 3 오차값(E3)은 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 기준점(P1, P2, P3)들이 형성하는 상기 삼각형 영역 내에서 측정되며, 상기 측정 지점(M)과 유사한 주변 환경을 갖는 모든 지점에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
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