KR100753545B1

KR100753545B1 - Ｇｐｓ 데이터 처리 기능을 갖는 내비게이션 장치 및내비게이션 장치에서 ｇｐｓ 신호를 처리하는 방법

Info

Publication number: KR100753545B1
Application number: KR1020060134575A
Authority: KR
Inventors: 임희연
Original assignee: (주)씨랩시스
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2007-08-30

Abstract

본 발명은 GPS 신호 처리 기능을 갖는 내비게이션 장치에 관한 것으로, GPS 위성으로부터 위치 좌표 신호를 수신하는 GPS 수신부, 상기 GPS 수신부에서 수신된 GPS 신호에 기초하여 현재 위치 좌표를 산출하고 내비게이션을 위한 각종 연산 및 제어 동작을 수행하는 프로세서, 내비게이션 동작을 위한 운영 프로그램 및 어플리케이션 프로그램이 저장되고, 데이터를 할당된 영역에 기록 저장하는 메모리 및 상기 산출된 현재 위치 좌표에 상응하는 맵을 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 처리 기능을 갖는 내비게이션 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

내비게이션, GPS, 차량, 항법.

Description

ＧＰＳ 데이터 처리 기능을 갖는 내비게이션 장치 및 내비게이션 장치에서 ＧＰＳ 신호를 처리하는 방법{A Navigator For Having GPS Data Processing Function and A Method For Processing GPS Data in Navigator}

도 1은 종래 GPS 수신부와 결합된 내비게이션 장치의 구성 블록도이다.

도 2는 본 발명에 따른 GPS 신호 처리 기능을 갖는 내비게이션 장치의 구성을 도시한 구성 블록도이다.

도 3은 본 발명에서 직접 메모리 접근 제어를 위한 프로세서의 내부 구성을 도시한 세부 블록도이다.

도 4는 본 발명에서 직접 표시 접근 제어를 위한 소프트웨어 계층도이다.

도 5는 본 발명에 따른 내비게이션 장치에서 GPS 신호를 처리하는 방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도이다.

<주요도면 부호에 관한 설명>

10 : GPS 수신부 11 : 안테나

13 : RF 튜너부 15 : 베이스밴드부

20 : RAM 30 : 프로세서

31 : 프로세서 코어 32 : 직접 메모리 접근 컨트롤러(DMAC)

33 : SPI 34 : 버스 컨트롤러

35 : 디스플레이 컨트롤러 36 : 메모리 컨트롤러

40 : ROM 51 : 디스플레이부

52 : 사운드 출력부

본 발명은 GPS 기능이 구비된 내비게이션 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내비게이션 장치 내의 프로세서의 자원 사용에 대한 부하를 감소시켜 프로세서에서 내비게이션 기능을 위한 처리 외에 GPS 신호에 기초한 현재 위치 좌표 계산 처리를 동시에 수행할 수 있도록 함으로써 종래 GPS 모듈에 장착되는 프로세서를 생략함으로써 구조가 간단하고 제조 비용을 현저하게 절감시킬 수 있는 내비게이션 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 내비게이션 장치는 GPS 위성으로부터 수신되는 위치정보로 목적지를 찾아 표시하는 장치로서, 차량 항법 장치(Car Navigation System) 또는 텔레매틱스 시스템(Telematics System), 차량용 오디오/비디오 기기 등 다양한 시스템에서 채택되어 폭넓게 적용되어 왔다.

상기 내비게이션을 사용한 목적지 경로 탐색은 메모리 장치에 이미 저장된 정보를 받아 운전자에 의해 목적지가 설정되면, 설정된 목적지로 경로 탐색을 실시하여 목적지까지의 경로 등이 표시된다. 이때 목적지에 따른 설정된 경로를 벗어날 경우, 경로를 재탐색하면서 경로를 설정하면서 목적지에 도달할 때까지 안내를 하게 된다.

도 1에는 GPS 수신부와 결합된 내비게이션 장치의 구성이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 GPS 수신부가 구비된 내비게이션 장치는 GPS 신호 수신 및 현재 위치 좌표 산출 기능을 갖는 GPS 수신부(100)와 내비게이션 기능을 갖는 내비게이션 시스템(200)이 각각 별도로 구비되어 GPS 수신부(100)에서 산출된 현재 위치 좌표를 내비게이션 시스템(200)에서 디스플레이부(240)에 현재 위치 좌표에 상응하는 맵이 디스플레이된다.

여기서 GPS 수신부(100)는 내비게이션 시스템(200)과 전혀 별개의 전용 시스템으로 구성될 수도 있고, 내비게이션 시스템의 하드웨어 일부분으로 집적되어 하나의 시스템으로 구성될 수도 있다.

보다 상술하면, GPS 모드에서 안테나(110)를 통해 수신된 GPS 신호는 RF 튜너부(120)에서 필터링되고 증폭되며, 베이스밴드부(130)에서 A/D 변환, 역다중화, 신호 보상 및 증폭 등의 처리가 된 후 프로세서(140)에서 삼각측량 방식을 이용하여 사용자의 현재 위치 좌표를 산출하며, 산출된 현재 위치 좌표가 표시된 맵이 디스플레이부(240)로 출력된다.

상기에서 수신된 GPS 신호로부터 현재 위치를 산출하는 작업은 고속의 처리 속도를 요구하고 상당한 자원을 소모하므로 고성능의 프로세서를 요구하게 된다.

따라서 종래의 내비게이션 장치에서는 장치 내의 프로세서(220)와는 별도로 GPS 수신부(100) 내에 고성능의 프로세서(140)가 장착되며, 이에 따라 GPS 모듈의 단가가 상승하여 내비게이션 장치 전체의 단가가 상승하고 GPS 기능 구현을 위한 추가 회로로 인해 전력 소모가 증가하는 문제점이 있다.

따라서, 종래 GPS 수신부가 구비된 내비게이션 장치에 대한 불합리한 점을 극복하고 단일의 프로세서에서 위치 좌표 산출 처리와 기타 내비게이션 기능을 위한 연산 처리를 동시에 수행할 수 있도록 하는 장치 또는 방법에 대한 요구가 높아지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 프로세서의 자원을 최적화함으로써 단일의 프로세서로서 위치 좌표 산출 처리와 기타 내비게이션 기능을 위한 연산 처리를 동시에 수행할 수 있도록 함으로써 내비게이션 장치의 제조 단가를 현저하게 감소시킬 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 목적은 특히, GPS 신호의 처리 과정 중에서 신호 수신 및 신호 송신(디스플레이) 과정에서 프로세서의 자원 부하를 최소화하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부와 결합되어 GPS 신호 처리 기능을 갖는 내비게이션 장치에 있 어서, GPS 위성으로부터 위치 좌표 신호를 수신하는 GPS 수신부, 상기 GPS 수신부에서 수신된 GPS 신호에 기초하여 현재 위치 좌표를 산출하고 내비게이션을 위한 각종 연산 및 제어 동작을 수행하는 프로세서, 내비게이션 동작을 위한 운영 프로그램 및 어플리케이션 프로그램이 저장되고, 데이터를 할당된 영역에 기록 저장하는 메모리 및 상기 산출된 현재 위치 좌표에 상응하는 맵을 표시하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 처리 기능을 갖는 내비게이션 장치가 제공된다.

여기서, 상기 프로세서는 직접 메모리 접근 제어부에서 상기 GPS 수신부에서 수신된 GPS 신호를 직접 접근하여 상기 메모리에 임시 저장하고, 프로세서 코어에서 상기 메모리에 임시 저장된 상기 GPS 신호를 독출하여 현재 위치 좌표를 산출하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 메모리에 저장되는 프로그램은 어플리케이션 프로그램 계층 및 시스템 소프트웨어 계층을 포함하되, 상기 시스템 소프트웨어 계층은 상기 디스플레이부에 직접 접근하여 상기 산출된 현재 위치 좌표에 상응하는 맵을 디스플레이부에서 표시되도록 제어하는 직접 표시 접근 제어 드라이버를 포함하는 것이 보다 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부와 결합된 내비게이션 장치에서 GPS 신호를 처리하는 방법에 있어서, 내비게이션 모드 선택 신호를 입력받는 단계, 상기 GPS 수신부로부터 GPS 신호를 수신하는 단계, 상기 수신된 GPS 신호에 기초하여 현재 위치좌표를 산출하 는 단계 및 상기 산출된 현재 위치 좌표에 상응하는 맵을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내비게이션 장치에서 GPS 신호를 처리하는 방법이 제공된다.

여기서, 상기 수신된 GPS 신호에 기초하여 위치 좌표를 산출하는 단계는 상기 GPS 수신부로부터 수신된 GPS 신호를 직접 메모리 접근 방식에 의해 메모리에 임시 저장하는 단계 및 상기 메모리에 임시 저장된 GPS 신호를 독출하여 현재 위치 좌표를 산출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 산출된 현재 위치 좌표에 상응하는 맵을 표시하는 단계는 운영체제를 거치지 않고 직접 표시 접근 방식에 의해 디스플레이부를 제어하는 것이 더욱 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 GPS 신호 처리 기능을 갖는 내비게이션 장치는 RF 튜너부(13) 및 베이스밴드부(15)를 포함하는 GPS 수신부(10), ROM(20)과 RAM(40)을 포함하는 메모리, 프로세서(30) 및 주변 기기(51 ~ 55)를 포함하여 구성되며, 종래 GPS 모듈에 포함되어 있던 프로세서가 생략되고, 베이스밴 드부(15)가 내비게이션 장치의 프로세서(30)에 직접 연결되어 있는 것이 특징적인 구성이다.

GPS 수신부(10)는 안테나(11)를 통해 여러 개의 위성으로부터 GPS 신호를 수신하고, 수신된 GPS 신호는 RF 튜너부(13)를 통해 필터링 및 증폭되며, 베이스밴드부(15)에서 A/D 변환, 역다중화, 신호 보상 및 증폭 등의 처리가 이루어지는 것으로서 종래와 동일한 구성이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에서 프로세서(30)는 내비게이션을 위한 각종 연산 및 제어 동작을 수행하는 본래의 기능 외에 GPS 수신부(10)에서 수신 및 증폭된 GPS 신호에 기초하여 현재 위치 좌표를 산출하는 기능을 수행한다.

프로세서(30)에는 영상을 디스플레이하는 디스플레이부(240), 오디오를 출력하는 사운드 출력부(250), 카메라 등의 영상/신호 입력부(260), 키보드, 마우스, 터치 스크린 등의 제어 입력신호를 수신하는 제어 입력부(270), 대용량의 신호를 저장하는 저장부(280) 등의 주변 기기가 연결된다.

종래기술에서 설명한 바와 같이, 연속적으로 수신되는 대용량의 GPS 신호로부터 현재 위치 좌표를 산출하는 작업은 고속의 처리 속도를 요구하고 상당한 자원을 소모하므로 통상의 프로세서(30)에서는 자원 부하 관계로 위치 좌표 산출 작업과 내비게이션 작업을 동시에 수행하는 것이 불가능하다.

따라서, 본 발명에서는 상당한 프로세서의 자원 할당이 요구되는 GPS 신호의 수신 작업 및 산출된 현재 위치 좌표를 디스플레이부(51)로 전송하는 송신 작업에서 프로세서(30)의 자원 부하를 현저하게 감소시켜 상기 2가지 작업을 단일의 프로 세서(30)에서 수행 가능하도록 하였으며, 이에 대해서는 도 3 및 도 4에서 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에서 직접 메모리 접근 제어를 위한 프로세서의 내부 구성을 도시한 세부 블록도로서 본 발명의 설명에 필요한 구성만을 개략적으로 도시한 것이다.

종래의 경우 안테나(11)를 통해 수신된 GPS 신호는 RF 튜너부(13)와 베이스밴드부(15)를 거쳐 증폭된 후 내비게이션 장치 내의 프로세서(30)로 전송되며, 프로세서(30)가 주체가 되어 직렬 통신 포트(SPI : Serial Peripheral Interface) 또는 버스를 통해 GPS 신호를 가져와 RAM(20)에 저장한 후 RAM(20)으로부터 GPS 신호를 독출하여 현재 위치 좌표 산출 처리를 수행하게 된다.

그에 반해, 본 발명에서는 GPS 수신부(10)에서 전송된 GPS 신호를 프로세서(30)를 활용하지 않고 직접 메모리 접근 제어부(DMAC : Direct Memory Access Controller)(32)가 DMA 방식을 통해 메모리 컨트롤러(36)를 제어하여 GPS 신호를 RAM(20)에 임시 저장한다.

직접 메모리 접근 제어부(32)는 프로세서 코어(31)가 내부 버스를 사용하지 않는 동안, 즉 연산 동작을 수행하는 동안 내부 버스를 점유하여 GPS 수신부(10)에서 전송된 GPS 신호를 RAM(20)에 저장하게 된다.

따라서, 프로세서(30)는 GPS 신호의 수신에 관여하지 않고 RAM(20)에 저장된 GPS 신호를 독출하여 현재 위치 좌표 산출 작업을 수행하게 되므로 GPS 신호의 수 신에 따른 프로세서(30)의 오버헤드를 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에서 ROM(40)에 저장되어 있는 직접 표시 접근 제어를 위한 소프트웨어 계층도이다.

일반적인 단말장치에서 소프트웨어 계층은 특정 프로그램 수행을 위한 함수의 집합으로 이루어지는 어플리케이션 계층(81)과 어플리케이션 계층(81)의 각 함수 호출 시 동작하여 직접 하드웨어 계층(89)을 제어하는 시스템 소프트웨어 계층(83)으로 이루어진다.

시스템 소프트웨어 계층은 일반적으로 어플리케이션 계층(81)과 하드웨어 계층(89) 간을 인터페이스하는 운영체제 계층(85)을 포함하며, 운영체제 계층(85)으로는 Windows CE, 리눅스 등이 사용될 수 있다.

운영체제 계층(85)은 해당 하드웨어 디바이스를 제어하기 위한 디바이스 드라이버(85-2)와 어플리케이션 계층(81)에서 수신된 사용자 명령에 따라 해당하는 디바이스 드라이버(85-2)를 할당하는 커널(85-1)을 포함한다. 이러한 운영체제 계층(85)은 내비게이션 장치에 있어서 MP3, 주소록 저장 등 다양한 부가 서비스 제공을 위해 필수적으로 사용되며, 자원의 적절한 배분과 안정적인 운영에 도움이 된다.

그러나, 이를 위해서는 전용 디바이스 드라이버를 사용해야 하는데, 예를 들어 Windows CE에서 사용하고 있는 그래픽 디바이스 드라이버로 GDI(Graphic Device Interface)가 있다. 이것은 다양한 종류의 그래픽 출력 장치들과는 독립적인 하나 의 인터페이스를 지원하도록 설계되어 있으므로 어플리케이션 프로그램 상에서 개발은 용이하나 상당한 오버헤드가 따른다. 내비게이션 장치에서는 현재 위치 좌표가 포함된 맵을 연속적으로 디스플레이해야 하기 때문에 오버헤드가 시스템 성능에 상당한 영향을 줄 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 어플리케이션 프로그램과의 호환을 위해 상위 API(Application Programming Interface)는 동일하게 유지하고 운영체제와 별도로 디스플레이부(51)를 직접 접근하여 제어하는 직접 표시 접근 드라이버(87)를 시스템 소프트웨어 계층 상에 설치하여 프로세서(30)가 운영체제를 구동하기 위해 소모하는 자원을 현저하게 감소시켜 시스템의 성능을 획기적으로 개선하였다.

즉, 직접 표시 접근 드라이버(87)는 통상의 디바이스 드라이버(85-2)와 달리 커널(85-1)과 독립적으로 구동되는 드라이버로서 어플리케이션 프로그램에서 디스플레이 동작 수행 시 직접 디스플레이부(51)를 접근하여 디스플레이를 제어한다.

도 5를 참조하면, 우선, 사용자로부터 내비게이션 모드 선택 신호가 입력된다(S500). 즉, 사용자가 터치스크린 등의 제어 입력부(270)를 통해 내비게이션 모드 선택 신호를 입력한다.

GPS 모드 선택 신호가 입력되면, 프로세서(30)가 GPS 수신부(10)를 구동하여 GPS 신호가 수신 및 증폭되도록 한다(S510).

GPS 신호가 수신 및 증폭되면, 직접 메모리 접근 제어부(32)의 제어에 의해 GPS 신호가 RAM(20)에 임시 저장된다(S520).

GPS 신호가 RAM(20)에 저장되면, 프로세서(30)의 프로세서 코어(31)가 GPS 신호를 독출하여 현재 위치 좌표를 산출한다(S530).

산출된 현재 위치 좌표를 포함하는 맵은 직접 표시 접근 드라이버(87)의 직접 접근 제어방식에 의해 디스플레이부(51)를 통해 출력된다(S540).

상기와 같은 본 발명에 따르면, 프로세서의 자원을 최적화함으로써 단일의 프로세서로서 위치 좌표 산출 처리와 기타 내비게이션 기능을 위한 연산 처리를 동시에 수행할 수 있도록 함으로써 내비게이션 장치의 제조 단가를 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 GPS를 별도 회로로 구성하는 종래 기술에 비해 공간 절약, 전력 소모 절약 등의 부수적인 효과도 기대할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims

GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부와 결합되어 GPS 신호 처리 기능을 갖는 내비게이션 장치에 있어서,

GPS 위성으로부터 위치 좌표 신호를 수신하는 GPS 수신부;

상기 GPS 수신부에서 수신된 GPS 신호에 기초하여 현재 위치 좌표를 산출하고 내비게이션을 위한 각종 연산 및 제어 동작을 수행하는 프로세서;

내비게이션 동작을 위한 운영 프로그램 및 어플리케이션 프로그램이 저장되고, 데이터를 할당된 영역에 기록 저장하는 메모리; 및

상기 산출된 현재 위치 좌표에 상응하는 맵을 표시하는 디스플레이부를 포함하되,

상기 프로세서는 직접 메모리 접근 제어부에서 상기 GPS 수신부에서 수신된 GPS 신호를 직접 접근하여 상기 메모리에 임시 저장하고, 프로세서 코어에서 상기 메모리에 임시 저장된 상기 GPS 신호를 독출하여 현재 위치 좌표를 산출하고,

상기 메모리에 저장되는 프로그램은 어플리케이션 프로그램 계층 및 시스템 소프트웨어 계층을 포함하되, 상기 시스템 소프트웨어 계층은 상기 디스플레이부에 직접 접근하여 상기 산출된 현재 위치 좌표에 상응하는 맵을 디스플레이부에서 표시되도록 제어하는 직접 표시 접근 제어 드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 처리 기능을 갖는 내비게이션 장치.
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GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부와 결합된 내비게이션 장치에서 GPS 신호를 처리하는 방법에 있어서,

내비게이션 모드 선택 신호를 입력받는 단계;

상기 GPS 수신부로부터 GPS 신호를 수신하는 단계;

상기 수신된 GPS 신호에 기초하여 현재 위치좌표를 산출하는 단계; 및

상기 산출된 현재 위치 좌표에 상응하는 맵을 표시하는 단계를 포함하되,

상기 수신된 GPS 신호에 기초하여 위치 좌표를 산출하는 단계는 상기 GPS 수신부로부터 수신된 GPS 신호를 직접 메모리 접근 방식에 의해 메모리에 임시 저장하는 단계 및 상기 메모리에 임시 저장된 GPS 신호를 독출하여 현재 위치 좌표를 산출하는 단계를 포함하고,

상기 산출된 현재 위치 좌표에 상응하는 맵을 표시하는 단계는 운영체제를 거치지 않고 직접 표시 접근 방식에 의해 디스플레이부를 제어하는 것을 특징으로 하는 내비게이션 장치에서 GPS 신호를 처리하는 방법.
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