KR100693167B1 - 이동체의 위치를 인식하는 위치인식장치 및 방법 - Google Patents

이동체의 위치를 인식하는 위치인식장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

이동체의 위치를 인식하는 위치인식장치 및 방법이 게시된다. 본 발명의 위치인식장치 및 위치인식방법은 GPS 시스템으로 제공되는 위성신호들과 비콘 등과 같은 절대위치 발신기로부터 제공되는 절대위치신호를 동시에 수신할 수 있다. 그리고, 본 발명의 위치인식장치 및 위치인식방법은 상기 절대위치신호에 포함되는 절대위치데이터를 기준으로 상기 위성신호들에 포함되는 상대위치 데이터를 부차적으로 이용하여, 이동체의 정확한 위치를 인식할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 위치인식장치 및 위치인식방법에 의하면, 빌딩 숲속과 같은 곳에서도 위치인식이 가능하며, 이동체의 위치 인식의 오차를 감소시킬 수 있다.
절대위치 데이터, 상대위치 데이터, 위치인식, 인공위성, 비콘, 이동체

Description

이동체의 위치를 인식하는 위치인식장치 및 방법{POSITION RECOGNIZING DEVICE AND METHOD FOR THE POSITION OF MOBILE}
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위치인식장치(100)를 나타내는 블락도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 위치인식방법을 나타내는 플로우챠트이다.
도 3은 도 2의 보정하는 단계를 실현하는 구체적인 예를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
210: 인공위성 220: 절대위치 발신기
ABS: 절대위치신호 RES: 위성신호
본 발명은 이동체의 위치를 인식하는 위치인식장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 주변환경에 관계없이 이동체의 위치를 정확하게 인식할 수 있는 위치인식장치 및 방법에 관한 것이다.
현재, 이동체의 위치를 인식하는 위치인식기술은 여러분야에서 널리 이용되고 있다. 위치인식기술이 적용되고 있는 대표적인 예가 버스정보시스템과 버스카드단말기로서, 위치인식장치를 내장하며, 인식되는 차량의 위치에 근거하여 버스의 위치정보를 가공하거나, 요금 정산에 활용하고 있다.
이와 같은 위치인식방법 중의 하나가 GPS(Global Positioning System)를 이용하는 것이다. GPS를 통한 위치인식은, 복수개의 인공위성들로부터 제공되는 위성신호들을 이용하여 인공위성들에 대한 차량의 상대 위치를 인식함으로써, 이동체의 위치를 인식하는 기술이다. GPS를 이용한 위치인식은 광범위한 지역에서 적용될 수 있다는 장점을 지닌다.
그러나, GPS를 이용한 위치인식은 빌딩 숲과 같이 큰 건물이 밀집하는 곳에서는 위치인식 성능이 저하되며, 복수개의 인공위성끼리의 배열상태 등으로 인하여, 이동체의 위치의 인식오차가 불가피하게 발생된다는 단점을 지닌다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주변환경에 관계없이 위치의 인식이 가능하며, 인식오차를 감소시킬 수 있는 위치인식장 치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 소정의 이동체 내에 탑재되어, 상기 이동체가 위치하는 영역을 인식하는 위치인식장치에 관한 것이다. 본 발명의 위치인식장치는 복수개의 인공위성들로부터, 상기 인공위성들에 대한 상기 이동체의 상대위치 데이터를 파악할 수 있는 위성신호들을 수신하는 GPS 수신부; 소정의 절대위치 발신기로부터 기준지점에 대한 절대위치 데이터를 파악할 수 있는 절대위치신호를 수신하는 절대위치 수신부; 및 상기 절대위치 데이터 및 상기 상대위치 데이터를 이용하여, 상기 이동체의 위치 데이터를 추출하는 중앙처리부를 구비한다. 그리고, 상기 중앙처리부는 상기 상대위치 데이터로 상기 이동체의 절대위치 데이터를 보정하는 보정수단을 포함한다. 상기 보정수단은 상기 절대위치 데이터에 대한 상기 상대위치 데이터의 거리 차이의 최소오차값을 추출하여, 상기 이동체의 상기 절대위치 발신기의 최소근접 위치와 최소근접 시점을 인식한다.
상기와 같은 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면도 소정의 이동체가 위치하는 영역을 인식하는 위치인식방법에 관한 것이다. 본 발명의 위치인식방법은 소정의 GPS 수신부를 통하여, 복수개의 인공위성들로부터 제공되는 위성신호들을 수신하는 단계로서, 상기 위성신호들에 의하여, 상기 인공위성에 대한 상기 이동체의 상대위치 데이터가 획득될 수 있는 상기 위성신호들을 수신하는 단계; 소정의 절대위치 수신부를 통하여, 소정의 절대위치 발신기로부터 기준지점에 대한 절대위치 데이터로 파악될 수 있는 절대위치신호를 수신하는 단계; 및 소정의 중앙처리부에서, 상기 절대위치 데이터에 의하여 인식되는 상기 이동체의 위치 데이터를 상기 상대위치 데이터를 이용하여, 보정하는 단계를 구비한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시하고자 함에 유의해야 한다. 또한, 하기의 설명에서, 구체적인 처리흐름과 같은 많은 특정 상세들은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 기술된다. 그러나, 이들 특정 상세들 없이도, 본 발명의 실시될 수 있다는 것은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
먼저, 본 발명의 위치인식장치를 기술하기에 앞서, 비콘(Beacon)과 같은 절대위치발신기를 이용하는 위치인식기술에 대하여 간략히 기술한다. 그러나, 이는 단지 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되거나 제한되지 않는다.
먼저, 도로가 등의 기준지점에 설치되는 절대위치 발신기는 절대위치신호를 발생한다. 그리고, 차량과 같은 이동체가 절대위치 발신기의 인식영역 내에 진입하면, 절대위치 발신기로부터 제공되는 절대위치신호가 수신된다. 절대위치신호는 상기 절대위치 발신기가 설치된 장소의 좌표를 나타내는 데이터를 직접적으로 포함하거나, 상기 좌표를 매핑할 수 있는 고유번호(ID)를 포함한다. 여기서, 절대위치 발신기의 좌표를 나타내는 데이터가 절대위치신호에 직접적으로 포함되어 있는 경우의 위치인식은 다음과 같은 방법으로 수행된다. 상기 절대위치 발신기에서 발신되 는 절대위치신호를 이동체에 탑재되는 위치인식장치가 수신된다. 그리고, 위치인식장치가 절대위치신호를 수신하였음을 신호가 버스정보센터 등에 설치되어 있는 중앙 단말기에 전송된다. 그러면, 중앙단말기에서는, 상기 이동체가 절대위치 발신기의 소정의 인식범위 이내에 위치하고 있음을 알게 된다.
만약, 절대위치신호가 절대위치 발신기가 설치된 장소의 좌표를 나타내는 데이터를 직접적으로 포함하지 못하는 경우에는, 고유번호(ID)가 맵핑됨으로써, 상기 이동체의 위치가 인식된다.
이와 같이, 절대위치 발신기를 통하여 이동체의 위치를 인식하는 기술은 비교적 작은 오차를 가지며, 또한, 주변의 환경과 관계없이 이동체의 위치를 파악할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 절대위치 발신기의 인식영역은 위치인식이 필요한 모든 지점에 대하여 절대위치 발신기를 설치하여야 하므로, GPS를 이용하는 경우보다 상대적으로 많은 설치비용이 발생한다는 단점이 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위치인식장치(100)를 나타내는 블락도이다. 상기 위치인식장치(100)는 버스 등의 이동체 내에 탑재되어, 상기 이동체가 위치하는 영역을 인식하기 위한 장치이다. 도 1을 참조하면, 상기 위치인식장치(100)는 GPS 수신부(110), 절대위치 수신부(120) 및 중앙처리부(130)를 구비한다.
상기 GPS 수신부(110)는 인공위성들(210)로부터 송신되는 위성신호들(RES)를 수신한다. 상기 위성신호들(RES)을 통하여, 상기 인공위성들(210)에 대한 상기 이 동체의 상대위치 데이터가 파악될 수 있음은 종래의 기술에서와 동일하다.
상기 절대위치 수신부(120)는 절대위치 발신기(220)로부터 발생되는 절대위치신호(ABS)를 수신한다. 상기 절대위치 발신기(210)는, 비콘(Beacon)과 같이 버스 정류소 등의 기준지점(POS)에 설치된다. 그리고, 상기 절대위치 발신기(210)는 소정의 인식영역 내의 이동체에 대하여 절대위치신호(ABS)를 발신한다.
상기 절대위치신호(ABS)는 상기 기준지점(POS)의 위치를 나타내는 좌표 즉, 절대위치 데이터 및/또는 절대위치 발신기(210)의 고유정보신호(ID)를 포함한다.
만약, 상기 절대위치신호(ABS)가 절대위치 데이터는 포함하지 않고, 고유정보신호(ID)를 포함하는 경우에는, 상기 고유정보신호(ID)를 상기 기준지점(POS)의 절대위치 데이터로 맵핑하는 매핑수단(140)이 본 발명의 위치인식장치(100)에 내장되는 것이 바람직하다.
상기 중앙처리부(130)는 상기 절대위치신호(ABS)를 통하여 파악되는 절대위치 데이터 및 상기 위성신호들(RES)을 통하여 파악되는 상대위치 데이터를 이용하여, 상기 이동체의 위치 데이터를 보다 정확하게 추출한다.
상기 중앙처리부(130)는 이동체의 상대위치 데이터로 이동체의 절대위치 데이터를 보정하는 보정수단(131)을 포함한다. 상기 보정수단(131)은 상기 절대위치 데이터에 대한 상기 상대위치 데이터의 거리 차이의 최소오차값을 계산하여, 상기 이동체의 상기 절대위치 발신기의 기준지점(POS)에 가장 가까이 근접하는 최소근접 위치와 최소근접 시점을 인식한다. 상기 보정수단(131)을 통하여, 본 발명의 위치인식장치(100)는 이동체가 기준지점(POS)에 최소근접하는 위치 및 시간을 파악할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 위치인식방법을 나타내는 플로우챠트로서, 도 1의 위치인식장치(100)를 이용하여 이동체의 위치를 인식하는 방법을 나타내는 플로우챠트이다. 도 2를 참조하여, 본 발명의 위치인식방법이 기술된다.
먼저, S310 단계에서, 이동체에 내장되는 위치인식장치(100)가 인공위성들(210)로부터 위성신호들(RES)을 수신한다. 그리고, 수신되는 위성신호들(RES)을 이용하여, 상기 위치인식장치(100)가 탑재되는 이동체의 상대위치 데이터를 획득한다. S330 단계에서, 위치인식장치(100)가 절대위치 발신기(220)로부터 절대위치신호(ABS)를 수신한다. 그리고, 수신되는 절대위치신호(ABS)를 이용하여, 절대위치 발신기(220)가 설치된 기준지점(POS)의 절대위치 데이터를 파악한다. 만약, 상기 절대위치신호(ABS)가 절대위치 데이터는 포함하지 않고, 고유정보신호(ID)를 포함하는 경우에는, 상기 매핑수단(140)이 상기 고유정보신호(ID)를 맵핑하여 상기 기준지점(POS)의 절대위치 데이터를 구한다.
S350 단계에서, 상기 절대위치 데이터를 기준으로 하고, 상기 상대위치 데이터를 부차적으로 이용하여, 상기 이동체의 위치 데이터를 보다 정확하게 보정한다. 그리고, S370 단계에서, 보정된 위치 데이터로 상기 이동체가 위치하는 지점이 파악된다.
한편, 본 발명의 위치인식장치(100)가 S310 단계 및 S330 단계에서, 위성신호들(RES)은 수신하지만, 절대위치신호(ABS)를 수신하지 못하는 경우(이동체가 절대위치 발신기의 인식영역내에 위치하지 않는 경우)에는, 상기 이동체의 위치는 상 기 위성신호들(RES)에 따른 상대위치 데이터로 인식된다.
또한, 본 발명의 위치인식장치(100)가 S310 단계 및 S330 단계에서, 위성신호들(RES)은 수신하지 못하고, 절대위치신호(ABS)만을 수신하는 경우에는, 상기 이동체의 위치는 상기 절대위치신호(ABS)에 따른 절대위치 데이터로 인식된다.
만약, 위성신호들(RES) 및 절대위치신호(ABS)가 모두 인식되지 못하는 경우에는, 상기 이동체의 위치는 인식불능으로 처리될 것이다.
계속하여, S350의 보정하는 단계가 구체적으로 기술된다. 도 3은 도 2의 보정하는 단계(S350)를 실현하는 구체적인 예를 나타내는 도면이다.
S401 단계에서, 이동체의 절대위치 데이터의 좌표(ABS(x,y))를 구한다. 그리고, S403 단계에서, 초기(시점 t=0)의 이동체의 상대위치 데이터의 좌표(RES(x,y,t)t=0)를 구한다.
그리고, S405 단계에서, (수학식 1)에 의하여 절대위치 데이터에 대한 상대위치 데이터의 위치오차(Ed)가 계산된다.
Ed=|ABS(x,y)-RES(x,y,y)|t=0
S407 단계에서 다음 프레임 즉, 시점 t+1을 새로운 시점 t로 정의한다. 그리고, S409 단계에서는, 시점 t에서 수신되는 위성신호들(RES)에 따른 상대위치 데이터(RES(x,y,t))가 계산된다.
그리고, S411 단계에서는, S409 단계에서 계산된 상대위치 데이터(RES(x,y,t))가 상기 절대위치 발신기(220, 도 1 참조)의 인식영역을 벗어나는 지가 판단된다.
만약, 계산된 상대위치 데이터(RES(x,y,t))가 상기 절대위치 발신기(220)의 인식영역에 포함되는 경우에는, S413 단계에서, (수학식 2)에 의하여 절대위치 데이터(ABS(x,y))에 대한 새로운 상대위치 데이터(RES(x,y,t))의 위치오차(Et)가 계산된다.
E(t)=|ABS(x,y)-RES(x,y,t)|
그리고, S415 단계에서, E(t)가 Ed 보다 작은 지를 판단한다. 만약, E(t)가 Ed 보다 작은 경우에는, S417 단계에서, 상기 Ed는 상기 E(t)에 의하여 대체된다. 그리고, S407단계 이후의 단계가 반복적으로 수행된다.
만약, S415 단계의 판단 결과, E(t)가 Ed 보다 작지 않은 경우에는, S417 단계는 생략되며, 이후 S407단계부터 반복적으로 수행된다.
그리고, S411 단계에서, 계산된 상대위치 데이터(RES(x,y,t))가 상기 절대위치 발신기(220)의 인식영역을 벗어나는 것으로 판단되는 경우에는, S421 단계에서, Ed가 최소오차(Emin)으로 기록된다.
계속하여, S423 단계에서, 절대위치 데이터의 좌표(ABS(x,y))와 최소오차(Emin)을 이용하여, 상기 이동체가 상기 절대위치 발신기의 기준지점(POS)에 가장 근접하는 최소근접위치 및 최소근점시점을 인식하며, 이를 이동체의 보정된 위치 데이터로 인식한다.
상기와 같은 본 발명의 위치인식장치 및 위치인식방법를 이용하는 버스정보시스템 및 버스카드 단말기가 버스 등의 차량에 탑재되어 사용되는 경우, GPS 시스템만을 이용하는 종래의 시스템에 비하여, 적용범위가 현저히 확장된다. 또한, 일정시점들 간에 발생되는 이동체의 이동거리가 보다 정밀하게 인식되어, 이에 따른 위치정보 및 과금이 정확, 용이하게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상기와 같은 본 발명의 위치인식장치 및 위치인식방법은 GPS 시스템으로 제공되는 위성신호들과 비콘 등과 같은 절대위치 발신기로부터 제공되는 절대위치신호를 동시에 수신할 수 있다. 그리고, 본 발명의 위치인식장치 및 위치인식방법은 상기 절대위치신호에 포함되는 절대위치데이터를 기준으로 상기 위성신호들에 포함되는 상대위치 데이터를 부차적으로 이용하여, 이동체의 정확한 위치를 인식할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 위치인식장치 및 위치인식방법에 의하면, 빌딩 숲속과 같은 곳에서도 위치인식이 가능하며, 이동체의 위치 인식의 오차를 감소시킬 수 있 다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 소정의 이동체 내에 탑재되어, 상기 이동체가 위치하는 영역을 인식하는 위치인식장치에 있어서,
    복수개의 인공위성들로부터, 상기 인공위성들에 대한 상기 이동체의 상대위치 데이터를 파악할 수 있는 위성신호들을 수신하는 GPS 수신부;
    소정의 절대위치 발신기로부터 기준지점에 대한 절대위치 데이터를 파악할 수 있는 절대위치신호를 수신하는 절대위치 수신부; 및
    상기 절대위치 데이터 및 상기 상대위치 데이터를 이용하여, 상기 이동체의 위치 데이터를 추출하는 중앙처리부를 구비하며,
    상기 중앙처리부는 상기 상대위치 데이터로 상기 이동체의 절대위치 데이터를 보정하는 보정수단을 포함하며,
    상기 보정수단은
    상기 절대위치 데이터에 대한 상기 상대위치 데이터의 거리 차이의 최소오차값을 추출하여, 상기 이동체의 상기 절대위치 발신기의 최소근접 위치와 최소근접 시점을 인식하는 것을 특징으로 하는 위치인식장치.
  4. 소정의 이동체가 위치하는 영역을 인식하는 위치인식방법에 있어서,
    소정의 GPS 수신부를 통하여, 복수개의 인공위성들로부터 제공되는 위성신호들을 수신하는 단계로서, 상기 위성신호들에 의하여, 상기 인공위성에 대한 상기 이동체의 상대위치 데이터가 획득될 수 있는 상기 위성신호들을 수신하는 단계;
    소정의 절대위치 수신부를 통하여, 소정의 절대위치 발신기로부터 기준지점에 대한 절대위치 데이터로 파악될 수 있는 절대위치신호를 수신하는 단계; 및
    소정의 중앙처리부에서, 상기 절대위치 데이터에 의하여 인식되는 상기 이동체의 위치 데이터를 상기 상대위치 데이터를 이용하여, 보정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치인식방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 보정하는 단계는
    상기 절대위치 데이터에 대한 상기 상대위치 데이터의 거리 차이의 최소오차값을 인식하는 단계; 및
    상기 최소오차값을 이용하여, 상기 이동체의 상기 절대위치 발신기의 최소근접 위치를 인식하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치인식방법.
  6. 삭제
  7. 소정의 이동체 내에 탑재되어, 상기 이동체가 위치하는 영역을 인식하는 위치인식장치에 있어서,
    복수개의 인공위성들로부터, 상기 인공위성들에 대한 상기 이동체의 상대위치 데이터를 파악할 수 있는 위성신호들을 수신하는 GPS 수신부;
    소정의 절대위치 발신기로부터 기준지점에 대한 절대위치 데이터를 파악할 수 있는 절대위치신호를 수신하는 절대위치 수신부; 및
    상기 절대위치 데이터와 상기 상대위치 데이터 중에서 선택되는 어느하나를 상기 이동체로 인식하는 중앙처리부를 구비하며,
    상기 중앙처리부는
    상기 절대위치 데이터가 수신되지 않는 영역에서는, 상기 상대위치 데이터를 상기 이동체의 위치 데이터로 인식하는 것을 특징으로 하는 위치인식장치.
  8. 소정의 이동체 내에 탑재되어, 상기 이동체가 위치하는 영역을 인식하는 위치인식장치에 있어서,
    복수개의 인공위성들로부터, 상기 인공위성들에 대한 상기 이동체의 상대위치 데이터를 파악할 수 있는 위성신호들을 수신하는 GPS 수신부;
    소정의 절대위치 발신기로부터 기준지점에 대한 절대위치 데이터를 파악할 수 있는 절대위치신호를 수신하는 절대위치 수신부; 및
    상기 절대위치 데이터와 상기 상대위치 데이터 중에서 선택되는 어느하나를 상기 이동체로 인식하는 중앙처리부를 구비하며,
    상기 중앙처리부는
    상기 상대위치 데이터가 수신되지 않는 영역에서는, 상기 절대위치 데이터를 상기 이동체의 위치 데이터로 인식하는 것을 특징으로 하는 위치인식장치.
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