KR100668381B1 - 이동통신 단말기의 위치 측위 방법 및 이를 위한 이동통신단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 단말기의 위치 측위 방법에 관한 것으로, 특히 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점(Reference)을 측위하여 기준지점을 설정한 후 주기적으로 이동통신 단말기에 내장한 센서를 구동하여 이동통신 단말기의 변위를 측정하고 이를 기반으로 각 시점에서의 기준지점 대비 변위 연산을 통해 이동통신 단말기의 위치를 갱신함으로써 사용자의 위치가 빠르게 변하는 상황에서도 위치기반 정보를 정확히 제공하는 이동통신 단말기의 위치 측위 방법에 관한 것이다.

이동통신 단말기, 기준지점, GPS, 기지국, 측위

Description

이동통신 단말기의 위치 측위 방법 및 이를 위한 이동통신 단말기{METHOD FOR MEASURING LOCATION OF MOBILE COMMUNICATION TERMINAL AND MOBILE COMMUNICATION TERMINAL FOR THEREOF}

도 1 은 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 위치 측위 방법을 제공하기 위한 이동통신 단말기의 기능별 블록도.

도 2 는 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 위치 측위 방법을 이용하여 위치기반 서비스를 제공하는 시스템의 블록도.

도 3 은 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 위치 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 이동통신 단말기 11 : 입력부

12 : 제어부 13 : 저장부

14 : 출력부 15 : 무선 송수신부

16 : GPS 수신부 17 : 센서

20 : 무선망 30 : 이동통신망

40 : LBS 서버 50 : 서비스 서버

본 발명은 이동통신 단말기의 위치 측위 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점(Reference)을 측위하여 기준지점을 설정한 후 주기적으로 이동통신 단말기에 내장한 센서를 구동하여 이동통신 단말기의 변위를 측정하고 이를 기반으로 각 시점에서의 기준지점 대비 변위 연산을 통해 이동통신 단말기의 위치를 갱신함으로써 사용자의 위치가 빠르게 변하는 상황에서도 위치기반 정보를 정확히 제공하는 이동통신 단말기의 위치 측위 방법에 관한 것이다.

일반적으로 GPS 기반의 측위 기술은 네트워크와의 통신을 최소화하고 단말이 주가 되어 위치를 추적함으로써 위치 측위에 걸리는 시간을 최소화하여 초당 1회 수준의 빠른 고정 속도를 지원함으로써 사용자의 위치가 빠르게 변하는 상황에서도 위치기반 정보를 제공하기에 적합하다.

그러나, GPS를 이용한 측위 방식은 근본적으로 GPS 위성환경에 따라 지하, 실내 등 GPS 신호가 수신되지 않는 환경에서는 측위가 불가하며, 고층빌딩 밀집 지역 등 GPS 신호가 미약한 지역에서는 100m 이상의 위치 오차가 발생할 수 있어 서비스 제공의 한계점이 있다.

또한, 기지국으로부터의 신호를 사용하는 AFLT 등의 측위 기술은 지하, 실내에서도 측위가 가능하며, 고층 밀집지역에서도 측위가 가능하다는 환경별 측위성능면에서 장점을 보인다.

그러나, 기지국 신호를 이용한 측위 기술은 근본적으로 100m~400m로 GPS보다 열악한 측위 정확도를 보여, 정확도를 요구하는 네비게이션 등의 서비스에 사용하기에는 한계점을 가진다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점을 측위하여 기준지점을 설정한 후 주기적으로 이동통신 단말기에 내장한 센서를 구동하여 이동통신 단말기의 변위를 측정하고 이를 기반으로 각 시점에서의 기준지점 대비 변위 연산을 통해 이동통신 단말기의 위치를 갱신함으로써 사용자의 위치가 빠르게 변하는 상황에서도 위치기반 정보를 정확히 제공하는 이동통신 단말기의 위치 측위 방법 및 이를 위한 이동통신 단말기를 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입력부, 출력부, 저장부, GPS수신부, 무선송수신부 및 제어부로 이루어진 이동통신 단말기에 있어서, 상기 이동통신 단말기 내부에 가변하는 이동통신 단말기의 변위를 측정하기 위한 센서를 내 장하고, 상기 제어부는 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점을 설정하고, 상기 기준지점으로부터 가변되는 이동통신 단말기의 변위를 주기적으로 상기 센서를 이용하여 변위를 연산하며, 상기 연산한 변위를 이용하여 각 시점에서의 위치정보를 갱신하여 각종 위치기반 부가 서비스를 제공하는 기능을 구비한다.

또한, 상기 제어부는 기준지점 설정 시 기준지점 부근 정보를 출력부에 표시하여 사용자가 현재 위치를 선택하여 기준지점을 보정하는 기능을 구비한다.

여기서, 상기 센서는 이동통신 단말기의 가속도를 측정하여 기준지점 대비 변위를 연산하기 위한 가속도 센서 또는 자이로센서이다.

그리고, 본 발명은 이동통신 단말기의 제어부에 의하여 GPS 측위방식으로 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점을 측위하여 기준지점을 설정하는 단계와; 기준지점 설정이 완료되면, 기준지점으로부터 가변되는 이동통신 단말기의 변위를 내장된 센서를 제어하여 측정하고 연산하는 단계와; 제어부는 이동통신 단말기의 변위 연산을 이용하여 각 시점에서의 위치정보를 갱신하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.

본 발명에서, 상기 기준지점 측위는 GPS 측위방식, 기지국 측위방식, 기지국과 이동국간의 신호세기, 신호의 AOA(Angle of Arrival), 신호의 TOA(Time of Arrival), 신호의 TDOA(Time Difference of Arrival)를 이용하여 기준지점을 측위하는 방식 및 지그비, RFID, 블루투스의 근거리 통신방식을 이용하여 기준지점을 측위하는 방식 중 어느 하나 이상을 포함한다.

또한, 상기 이동통신 단말기의 기준지점을 설정하는 단계에는 이동통신 단말 기의 서비스 시작 시점에서 측위한 기준지점과 실제 위치간의 오차를 최소화하기 위해 기준지점을 보정하는 단계;를 더 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 기준지점 보정은 측위한 기준지점 부근의 지도, 건물의 고유ID, 전화번호, 주소 등의 기준지점 부근 정보를 사용자의 이동통신 단말기로 제공하여 사용자가 현재 위치를 선택하여 측위오차를 보정한다.

또한, 상기 기준지점으로부터 가변되는 이동통신 단말기의 변위 연산은 이동통신 단말기에 내장한 가속도 측정용 센서를 구동하여 주기적으로 이동통신 단말기의 가속도를 측정하는 단계와; 상기 측정한 가속도를 기반으로 각 시점에서의 기준지점 대비 변위를 연산하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 이동통신 단말기의 변위 연산을 이용한 각 시점에서의 위치정보를 갱신은 기준지점 측위오차 보정 후 이동통신 단말기의 가속도 정보를 이용하여 기준지점으로부터의 이동통신 단말기의 변위를 연산하여 각 시점에서의 위치정보를 업데이트하여 제공함을 특징으로 한다.

위와 같이 본 발명은 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점을 측위하여 기준지점을 설정한 후 주기적으로 이동통신 단말기에 내장한 센서를 구동하여 이동통신 단말기의 변위를 측정하고 이를 기반으로 각 시점에서의 기준지점 대비 변위 연산을 통해 이동통신 단말기의 위치를 갱신함으로써 사용자의 위치가 빠르게 변하는 상황에서도 위치기반 정보를 정확히 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한 다.

도 1 은 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 위치 측위 방법을 제공하기 위한 이동통신 단말기의 기능별 블록도이고, 도 2 는 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 위치 측위 방법을 이용하여 위치기반 서비스를 제공하는 시스템의 블록도이다.

도 1 과 도 2 에 도시한 바와 같이, 본 발명은 입력부, 출력부, 저장부, GPS수신부, 무선송수신부 및 제어부로 이루어진 이동통신 단말기에 있어서, 상기 이동통신 단말기(10) 내부에 가변하는 이동통신 단말기의 변위를 측정하기 위한 센서(17)를 내장하고, 상기 제어부(12)는 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점을 설정하고, 상기 기준지점으로부터 가변되는 이동통신 단말기의 변위를 주기적으로 상기 센서(17)를 이용하여 변위를 연산하며, 상기 연산한 변위를 이용하여 각 시점에서의 위치정보를 갱신하여 각종 위치기반 부가 서비스를 제공하는 기능을 구비한다.

여기서, 상기 센서(17)는 이동통신 단말기(10)의 가속도를 측정하여 기준지점 대비 변위를 연산하기 위한 가속도 센서 또는 자이로 센서이다.

위와 같이 구성된 본 발명의 이동통신 단말기의 위치 측위 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 3 은 본 발명에 의한 이동통신 단말기의 위치 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1 에 도시한 바와 같이, 본 발명은 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점을 측위하여 기준지점을 설정하는 단계와, 상기 기준지점 설정이 완료되면, 기준지점으로부터 가변되는 이동통신 단말기의 변위를 연산하 는 단계와, 상기 이동통신 단말기의 변위 연산을 이용하여 각 시점에서의 위치정보를 갱신하는 단계로 구성한다.

먼저, 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점을 측위하여 기준지점을 설정한다(S10). 기준지점 측위는 GPS 측위방식, 기지국 측위방식, 기지국과 이동국간의 신호세기, 신호의 AOA(Angle of Arrival), 신호의 TOA(Time of Arrival), 신호의 TDOA(Time Difference of Arrival)를 이용하여 기준지점을 측위하는 방식 중 어느 하나 이상을 포함한다. 다시 설명하면, 기준지점 측위는 GPS 측위방식과 기지국 측위방식 뿐만 아니라 기지국(BS:Base Station)에서 이동국(MS:Mobile Station)으로 보낸 신호를 수신하여 신호의 세기를 통계적인 확률 분포와 대조하여 위치를 측정하는 방법과 BS에서 MS로 보낸 신호의 AOA(Angle of Arrival)를 측정하여 MS의 위치를 구하는 방식(direction finding system)이 될 수 있고, 또한 전파 전달 시간을 측정하여 위치를 구하는 TOA(Time of Arrival), 그리고 두 개의BS으로부터 전파 도달 시각의 상대적인 차를 이용하는 TDOA(Time Difference of Arrival)방법과 같이 MS과 BS의 거리를 이용하여 위치를 측정하는 방법(ranging position location system)이 될 수 있다. 또한, RFID, 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), UWB 등의 근거리 통신방식을 이용하여 기준지점을 측위할 수 있다. 즉, 향후 상용화 가능성이 있는 다양한 기타 측위방식이 기준지점을 측위하는 방식이 될 수 있다.

또한, 상기 이동통신 단말기의 기준지점 설정에는 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 측위한 기준지점과 실제 위치간의 오차를 최소화하기 위해 기준지점 을 보정하는 단계를 더 포함하여 구성한다. 기준지점 보정은 측위한 기준지점 부근의 지도, 건물의 고유ID, 전화번호, 주소 등의 기준지점 부근 정보를 사용자의 이동통신 단말기로 제공하여 사용자가 현재 위치를 선택하여 측위오차를 보정한다(S20). 즉, 기준지점이 측위된 후 이동통신 단말기의 제어부(12)는 기준지점 부근의 정보를 출력부(14)에 표시하여 사용자가 현재 위치한 정확한 위치를 선택하여 기준지점을 보정할 수 있도록 한다.

이렇게 보정된 기준지점은 이동통신 단말기의 저장부에 기준지점의 2차원 또는 3차원 좌표계를 저장한다(S30).

이어서, 상기 기준지점 설정이 완료되면, 기준지점으로부터 가변되는 이동통신 단말기의 변위를 연산한다. 기준지점으로부터 가변되는 이동통신 단말기의 변위 연산은 이동통신 단말기에 내장한 가속도 측정용 센서를 구동하여 주기적으로 이동통신 단말기의 가속도를 측정하고(S40), 상기 측정한 가속도를 기반으로 각 시점에서의 기준지점 대비 변위를 연산하여 변위 정보를 획득한다(S50). 물론, 본 발명의 실시예에서는 가속도 센서를 이용하여 변위 정보를 획득하였으나 가속도계가 아닌 자이로 센서 등과 같은 다른 센서를 용용하여 이동통신 단말기의 변위정보를 획득할 수 있다.

그리고, 상기 이동통신 단말기의 변위 연산을 이용하여 각 시점에서의 위치정보를 갱신한다. 위치정보를 갱신은 기준지점 측위오차 보정 후 이동통신 단말기의 가속도 정보를 이용하여 기준지점으로부터의 이동통신 단말기의 변위를 연산하여 각 시점에서의 위치정보를 업데이트하여 제공한다(S60).

다시 설명하면, 위치기반 서비스(LBS)를 제공받고자 하는 이동통신 단말기는 GPS 방식 측위 또는 기지국 기반 측위 등을 포함하는 모든 측위 방식을 이용하여 이동통신 단말기 주변의 지도 또는 기타 위치기반 정보를 수신한다.

그리고, 실제 GPS나 기지국 기반 방식이 가지고 있는 오차범위가 환경에 따라 10~100m까지 달라질 수 있으므로 사용자는 기준지점과 실제 위치간의 오차를 최소화하기 위하여 수신한 지도 또는 위치기반 정보에서 사용자의 실제 위치를 선택하거나 건물의 고유ID, 전화번호, 주소 등의 기준지점 부근 정보를 사용자의 이동통신 단말기로 제공하여 사용자가 현재 위치를 선택하는 등 다양한 방식을 통해 측위오차를 보정한다.

사용자의 기준지점 보정이 완료되면, 단말은 기준지점의 좌표계(2차원 또는 3차원)를 저장한다.

기준지점의 설정이 완료되면, 단말기는 가속도를 측정할 수 있는 단말기 내부의 센서를 구동하여 주기적으로 사용자의 가속도를 측정한다. 가속도는 크기 개념과 방향 개념(기준지점의 좌표계에 따라 2차원 또는 3차원)을 모두 포함하는 값이며, 기준지점과 가속도를 바탕으로 단말기는 주기적으로 사용자의 다음 위치를 계산한다.

(X_{n +1},Y_{n +1},Z_{n +1}) = (ReferenceX,ReferenceY,ReferenceZ)+∑(DX_k,DY_k,DZ_k)

(X_{n +1},Y_{n +1},Z_{n +1}) 는 n+1 시간에서의 단말 위치

(ReferenceX,ReferenceY,ReferenceZ) 는 사용자가 보정완료하고 저장된 기준 지점 좌표

(DX_k,DY_k,DZ_k) 는 k 시간에서의 변위

기준지점으로부터의 변위계산을 통하여 획득한 각 시점에서의 위치정보를 바탕으로 사용자는 지도 등을 요청하여 각종 위치기반 서비스를 제공받거나 네비게이션과 같은 용도로 사용이 가능하다.

이처럼 본 발명은 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점을 측위하여 기준지점을 설정한 후 주기적으로 이동통신 단말기에 내장한 센서를 구동하여 이동통신 단말기의 변위를 측정하고 이를 기반으로 각 시점에서의 기준지점 대비 변위 연산을 통해 이동통신 단말기의 위치를 갱신함으로써 사용자의 위치가 빠르게 변하는 상황에서도 위치기반 정보를 정확히 제공한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점을 측위하여 기준지점을 설정한 후 주기적으로 이동통신 단말기에 내장한 센서를 구동하여 이동통신 단말기의 변위를 측정하고 이를 기반으로 각 시점에서의 기준지점 대비 변위 연산을 통해 이동통신 단말기의 위치를 갱신함으로써 사용자의 위치가 빠르게 변하는 상황에서도 위치기반 정보를 정확히 제공하는 이점이 있다.

Claims (9)

1. 입력부, 출력부, 저장부, GPS수신부, 무선송수신부 및 제어부로 이루어진 이동통신 단말기에 있어서,

   상기 이동통신 단말기 내부에 가변하는 이동통신 단말기의 변위를 측정하기 위한 센서를 내장하고,

   상기 제어부는 이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점을 설정하고, 상기 기준지점으로부터 가변되는 이동통신 단말기의 변위를 주기적으로 상기 센서를 이용하여 변위를 연산하며, 상기 연산한 변위를 이용하여 각 시점에서의 위치정보를 갱신하여 각종 위치기반 부가 서비스를 제공하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 기준지점 설정 시 기준지점 부근 정보를 출력부에 표시하여 사용자가 현재 위치를 선택하여 기준지점을 보정하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서는 이동통신 단말기의 가속도를 측정하여 기준지점 대비 변위를 연산하기 위한 가속도 센서 또는 자이로센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기.
4. 이동통신 단말기의 제어부에 의하여 GPS 측위방식으로 서비스 시작 시점에서 현재 위치인 기준지점을 측위하여 기준지점을 설정하는 단계와;

   상기 기준지점 설정이 완료되면, 기준지점으로부터 가변되는 이동통신 단말기의 변위를 내장된 가속도 센서를 제어하여 측정하고 연산하는 단계와;

   상기 제어부는 이동통신 단말기의 변위 연산을 이용하여 각 시점에서의 위치정보를 갱신하는 단계;

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 측위 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 기준지점 측위는 기지국 측위방식, 기지국과 이동국간의 신호세기, 신호의 AOA, 신호의 TOA, 신호의 TDOA를 이용하여 기준지점을 측위하는 방식 및 지그비, RFID, 블루투스의 근거리 통신방식을 이용하여 기준지점을 측위하는 방식을 더 포함하고, 그 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 측위 방법.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 이동통신 단말기의 기준지점을 설정하는 단계에는,

   이동통신 단말기의 서비스 시작 시점에서 측위한 기준지점과 실제 위치간의 오차를 최소화하기 위해 기준지점을 보정하는 단계;

   를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 측위 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 기준지점 보정은,

   측위한 기준지점 부근의 지도, 건물의 고유ID, 전화번호, 주소 등의 기준지점 부근 정보를 사용자의 이동통신 단말기로 제공하여 사용자가 현재 위치를 선택하여 측위오차를 보정함을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 측위 방법.
8. 제 4 항에 있어서,

   상기 기준지점으로부터 가변되는 이동통신 단말기의 변위 연산은,

   이동통신 단말기에 내장한 가속도 측정용 센서를 구동하여 주기적으로 이동통신 단말기의 가속도를 측정하는 단계와;

   상기 측정한 가속도를 기반으로 각 시점에서의 기준지점 대비 변위를 연산하는 단계;

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 측위 방법.
9. 제 4 항에 있어서,

   상기 이동통신 단말기의 변위 연산을 이용한 각 시점에서의 위치정보 갱신은,

   기준지점 측위오차 보정 후 이동통신 단말기의 가속도 정보를 이용하여 기준지점으로부터의 이동통신 단말기의 변위를 연산하여 각 시점에서의 위치정보를 업데이트하여 제공함을 특징으로 하는 이동통신 단말기의 위치 측위 방법.

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