KR100834670B1

KR100834670B1 - 위성 위치 확인 시스템을 이용한 이동 통신 단말 위치정보 제공 방법

Info

Publication number: KR100834670B1
Application number: KR1020020002767A
Authority: KR
Inventors: 원은태
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2008-06-02
Also published as: KR20030062527A

Abstract

본 발명은 위성 확인 시스템(Global Positioning System:GPS)을 이용하여 측정된 이동 통신 단말의 위치 정보를 제공하는 방법에 관한 것으로, 위치 결정기가 수신된 다수의 의사거리 값을 이용하여 구한 위치 값의 오염도가 높다고 판단되면, 라운드 로빈 방식으로 임의의 의사거리 값을 제외하고 남은 의사거리 값을 이용해 구한 위치 값들 중 오염도가 가장 낮음 위치 값에 대한 위치 정보를 이동 통신 단말로 전송한다.

GPS, 의사거리 값, 제거 의사 거리의 개수

Description

위성 위치 확인 시스템을 이용한 이동 통신 단말 위치 정보 제공 방법{METHOD FOR PROVIDING LOCTION INFORMATION OF MOBILE COMMUNICATION TERMINAL EQUIPMENT USING THE GLOBAL POSITIONING SYSTEM }

도 1은 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System:GPS)을 이용한 위치 정보를 제공하기 위한 시스템 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 PDE(Position Determining Entity) 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 LDA(Location Determining Algorithm)동작 흐름도.

본 발명은 이동 통신 단말의 위치 정보를 제공하는 방법에 관한 것으로, 특히 위성 확인 시스템(Global Positioning System:GPS)을 이용하여 측정된 이동 통신 단말의 위치 정보를 제공하는 방법에 관한 것이다.

이동 통신 시스템에서 위치 정보를 제공하는 방법은 단순히 하나의 기지국이 서비스하는 영역 내에 이동 통신 단말이 들어 있는지 여부로 그 위치를 판단하는 방법 또는 RTD(Round Trip Delay)나 파일롯 위상(pilot phase)을 이용하여 이동 통신 단말의 위치를 파악하는 방법이 있다. 그리고 GPS를 이용하여 이동 통신망의 도움을 받아서 처리하는 것으로 상기 두 가지 방법에 비해 정확한 위치 정보를 얻을 수 있는 방법이 있다.

GPS를 이용하여 이동 통신 단말의 현재 위치 정보를 파악하려면, 이동 통신 단말은 GPS위성의 GPS신호를 수신할 수 있는 GPS수신기를 구비해야 한다. 그리고, 이동 통신망은 위치 결정기(Position Determining Entity:PDE)를 구비해야한다. GPS수신기를 구비한 이동 통신 단말이 다수의 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하여 각 GPS 신호에 대응하는 다수의 의사거리(Pseudo range) 값을 계산하여 이동 통신망을 통해 PDE로 전송한다. PDE 내부에 구비된 LDA(Location Determining Algorithm)부는 수신한 각 GPS 신호에 대한 의사거리 값을 분석하여 의사거리 값에 오류인자가 포함되었는지를 판단한다. 오류인자가 포함되어 있다고 판단된 의사거리 값은 위치 계산시 제외된다. 이동 단말기의 위치 계산의 오류 정도의 판단은 RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring) 알고리즘을 사용하고, 오류라고 판단되었을 때 에러가 많이 포함된 GPS 신호를 판별하고 이를 위치 계산에서 배제하고 다시 위치계산을 하기 위해서는 FDI(Fault Detection and Isolation) 알고리즘을 사용한다. RAIM과 FDI를 사용하여 에러가 많이 포함된 의사거리의 값은 위치 결정시 배제되지만, RAIM과 FDI는 오염된 GPS 신호가 한 개라고 가정하고 고안된 방법이기 때문에 여전히 판단 되지 않는 에러가 남아 있다. 이에 따라 계산된 위치 정보는 부정확해진다.

따라서, 본 발명의 목적은 정확한 위치 정보를 제공하기 위한 위성 위치 확인 시스템을 이용한 이동 통신 단말의 위치 정보 제공 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System:GPS)을 이용한 이동 통신 단말 위치 정보 제공 방법에 있어서, GPS 수신기를 구비한 이동 통신 단말이 다수의 GPS위성으로부터 수신한 GPS 신호에 대응하는 다수의 의사거리 값을 구하여 이동 통신 시스템을 통해 위치 결정기로 전송하는 제1과정과, 상기 위치 결정기가 수신된 상기 다수의 의사거리 값을 이용하여 위치값을 구하고, 상기 위치 값에 대한 비용함수를 구하는 제2과정과, 상기 위치 결정기가 상기 비용함수와 임계치를 비교하여 상기 비용함수가 상기 임계치보다 크면 제외 의사거리 개수를 한 개로 하여 라운드로빈 방식으로 의사거리 값을 제거하여 위치 값들을 구하는 제3과정과, 상기 위치 결정기가 상기 위치 값들에 대응하는 각각의 비용함수를 구하여 최소 비용함수를 선택하는 제4과정과, 상기 위치 결정기가 상기 최소 비용함수와 상기 임계치를 비교하여 상기 최소 비용함수가 상기 임계치보다 작으면 상기 최소 비용함수에 대응하는 위치 값에 대한 위치 정보를 상기 이동 통신 단말로 전송하는 제5과정을 구비함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대 한 상세한 설명은 생략한다.

먼저, GPS 시스템을 이용하여 위치 정보를 제공하는 일반적인 위치 정보 제공 시스템을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 GPS를 이용한 위치 정보를 제공하기 위한 시스템 구성도 이다. 도 1에 도시된 이동 통신 단말(10)은 GPS 수신기를 구비하여 다수의 GPS위성(70)으로부터 GPS신호를 수신한다. 이동 통신 단말(10)은 수신한 각각의 GPS 신호로부터 의사거리(Pseudo range)를 계산하고, 계산된 다수의 의사거리 값을 기지국(Base Transceiver Station:BTS)(20)으로 전송한다. 상기 다수의 의사거리 값은 기지국제어기(Base Station Controller:BSC)(30)와 이동 교환기(Mobile Switching Centre:MSC)(40)를 거쳐 PDE(60)로 전송된다. PDE(60)는 수신한 다수의 의사거리 값을 이용하여 상기 이동 통신 단말(10)의 위치를 계산하고, 이에 따른 위치 정보를 이동 통신 단말(10)로 전송한다.

수신한 다수의 의사거리 값을 이용하여 상기 이동 통신 단말(10)의 위치를 계산하는 과정에 따른 상기 PDE(60)의 구성을 도 2에 도시하였다. 도 2는 본 발명에 따른 PDE(60) 구성도 이다. 다수의 의사거리 값을 수신한 PDE(60)의 LDA부(61)은 본 발명에 따라 RAIM(63)알고리즘과 IFDE(Improved Fault Detection and Isolation)(65)알고리즘을 이용하여 이동 통신 단말(10)의 위치 정보를 구한다. 상기 RAIM(63)알고리즘은 종래와 동일하며, 상기 IFDE(Improved Fault Detection and Isolation)(65)알고리즘은 본 발명에 따라 오류를 포함한 의사거리 값을 위치 계산시 제외함으로써 오차가 적은 위치 정보를 구하는 과정에 따른 알고리즘이다.

LDA(61)는 수신한 다수의 의사거리 값을 이용하여 위치 값을 계산을 한다. 일반적으로 다수의 의사거리 값을 이용한 위치 계산은 뉴튼법(Newton's method)에 의해 이루어진다. 이후, LDA(61)는 RAIM(63) 알고리즘에 따라 계산된 위치 값에 대한 비용함수(cost function) 구한 후, 비용함수와 임계치(threshold)을 비교 검사한다. 임계치는 허용 가능한 최대 오차를 포함한 위치 값에 대한 비용함수 값이다. 이때, 비용함수가 임계치보다 크면 오염도가 높은 의사거리 값이 위치 계산시 포함되었다고 판단하고, 본 발명에 따른 IFDE(65)알고리즘에 따라 적정 위치 값을 도출한다. 종래에는 다수의 의사거리 값에서 임의의 의사거리 값부터 라운드 로빈 방식으로 하나의 의사 거리 값을 제외하고 위치 값을 다시 계산하여 비용함수를 구한 후, 상기 비용함수가 임계치 보다 작으면 이를 적정 위치 값으로 결정했다. 이 알고리즘은 오직 한 개의 의사거리 값만이 에러를 가지고 있다고 가정한 것이기 때문에 만일 여러 개의 의사거리 값에 에러가 포함되어 있다면, 더 큰 에러를 포함한 의사거리 값을 포함하여 위치 값을 계산할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 모든 의사거리 값에 대하여 오염도를 판단한다.

상기 IFDE(65)알고리즘에 따라 적정 위치 값을 도출하는 과정은 다음과 같다. 우선, 수신된 다수의 의사거리 값에서 임의의 의사거리 값부터 라운드 로빈 방식으로 하나의 의사거리 값을 제외시키고, 나머지 의사거리 값들로 위치 값들을 구한다. 즉, 5개의 의사거리 값을 수신하였을 경우 하나의 의사거리 값을 제외한 나머지 4개의 의사거리 값으로 계산한 5개의 위치 값이 도출된다. 이때, 제외되는 의사거리 값을 '제외 의사거리'라 하고, 제외되는 의사거리 값의 개수를 '제외 의사 거리의 개수'라 한다. 이후 계산된 위치 값들에 각각에 대한 비용함수를 구하여, 그 중 최소 비용함수 값과 임계치를 비교한다. 상기 최소 비용함수 값이 임계치 보다 작으면, 상기 최소 비용함수에 해당하는 위치 값이 적정 위치 값으로 결정하여 이에 대한 정보가 이동 통신 단말로 전송한다. 만일, 상기 최소 비용함수 값이 임계치 보다 크면, 상기 제외 의사거리의 개수를 한 개 증가시켜 구한 위치 값을 이용하여 상기 과정을 반복하며, 적정 위치 값이 구해질 때까지 상기 제외 의사거리개수를 증가시켜 상기 과정을 반복한다.

이에 따라 오염도가 가장 심한 의사거리 값이 위치 계산시 배제된다.

상기와 같은 과정에 따른 LDA(61)의 동작흐름을 도 3에 도시하였다. 도 3은 본 발명에 따른 LDA(61)동작 흐름도이다. 도 3을 참조하여 LDA(61)는 101단계에서 임의의 단말로부터 다수의 의사거리 값을 수신하고 103단계로 진행한다. 103단계에서 LDA(61)는 상기 다수의 의사거리 값을 이용하여 임의의 단말의 위치를 계산하고 105단계로 진행한다. 105단계에서 LDA(61)는 다수의 의사거리 값에 대응하는 위성별에서 요소에 대한 비용함수를 계산하고 107단계로 진행한다. 107단계에서 LDA(61)는 상기 비용함수 값과 임계치를 비교하여 상기 비용함수 값이 임계치보다 작으면 119단계로 진행하고, 상기 비용함수 값이 임계치보다 크면 109단계로 진행한다. 119단계에서 LDA(61)는 계산된 위치 값에 대한 위치정보를 이동 통신 단말로 전송하고 위치계산을 종료한다.

한편, 109단계에서 LDA(61)는 제외 의사 거리의 개수를 1로하여 라운드 로빈 방식으로 임의의 의사거리 값을 제거하고, 나머지 의사거리 값을 이용하여 위치값들을 계산하고 111단계로 진행한다. 111단계에서 LDA(61)는 계산된 각 위치 값에 대응하는 비용함수를 계산하고, 최소 비용함수를 선택한 후 113단계로 진행한다. 113단계에서 LDA(61)는 최소 비용함수와 임계치를 비교하여 최소 비용함수가 작으면 115단계로 진행하고, 최소 비용함수가 임계치 보다 크면 117단계로 진행한다. 115단계에서 LDA(61)는 최소 비용함수에 대응하는 위치 값에 대한 정보를 임의의 단마로 전송하고 위치값 계산을 종료한다.

한편, 117단계에서 LDA(61)는 제외 의사 거리 개수를 한 개 증가시킨 후 라운드 로빈 방식으로 의사거리 값을 제거하고, 나머지 의사거리 값을 이용하여 위치 값들을 계산하여 상기 111단계로 진행하여 상기 111단계 내지 상기 113단계를 적정 위치 값을 구할 때까지 반복한다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

상기한 본 발명에 따라 LDA가 오염도가 심한 의사거리 값을 제외하고 위치값을 구하기 때문에 이동 통신 단말이 정확한 위치 정보를 제공받을 수 있다.

Claims

위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System:GPS)을 이용한 이동 통신 단말 위치 정보 제공 방법에 있어서,

GPS 수신기를 구비한 이동 통신 단말이 다수의 GPS위성으로부터 수신한 GPS 신호에 대응하는 다수의 의사거리 값을 구하여 이동 통신 시스템을 통해 위치 결정기로 전송하는 제1과정과,

상기 위치 결정기가 수신된 상기 다수의 의사거리 값을 이용하여 위치값을 구하고, 상기 위치 값에 대한 비용함수를 구하는 제2과정과,

상기 위치 결정기가 상기 비용함수와 임계치를 비교하여 상기 비용함수가 상기 임계치보다 크면 제외 의사거리 개수를 한 개로 하여 라운드로빈 방식으로 의사거리 값을 제거하여 각 위치 값들을 구하는 제3과정과,

상기 위치 결정기가 상기 위치 값들에 대응하는 각각의 비용함수를 구하여 최소 비용함수를 선택하는 제4과정과,

상기 위치 결정기가 상기 최소 비용함수와 상기 임계치를 비교하여 상기 최소 비용함수가 상기 임계치보다 작으면 상기 최소 비용함수에 대응하는 위치 값에 대한 위치 정보를 상기 이동 통신 단말로 전송하는 제5과정을 구비함을 특징으로 하는 이동 통신 단말 위치 정보 제공 방법.
제1항에 있어서, 상기 위치 결정기가 상기 최소 비용함수가 상기 임계치보다 크면 상기 제외 의사거리의 개수를 한 개 증가시켜 라운드로빈 방식으로 의사거리 값을 제거하여 위치 값들을 구하고 상기 제4과정으로 진행하는 제6과정을 더 가짐을 특징으로 하는 이동 통신 단말 위치 정보 제공 방법.
제1항에 있어서, 상기 임계치는 허용 가능한 최대 오차를 포함한 위치 값에 대한 비용함수 값임을 특징으로 하는 이동 통신 단말 위치 정보 제공 방법.