KR100865628B1 - Gps 신호 중계 시스템 및 그 중계 방법 - Google Patents

Gps 신호 중계 시스템 및 그 중계 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 GPS 신호의 음영지역을 제거하기 위한 GPS 신호 중계 시스템 및 그 중계 방법에 관한 것이다.
본 발명의 GPS 신호 중계 시스템은, GPS 인공위성으로부터 전송된 GPS 신호를 수신하는 GPS 신호 수신장치와, 상기 GPS 신호 수신장치에 수신된 GPS 신호를 GPS 신호 송신장치의 설치 위치에 따라 보정하는 주 처리장치, 그리고 상기 주 처리장치와 유선 또는 무선으로 접속되어, 보정된 GPS 신호를 출력하는 적어도 하나 이상의 GPS 신호 송신장치를 포함한다.
GPS 신호, 송신장치, 수신장치, 주 처리장치, 중계 시스템

Description

GPS 신호 중계 시스템 및 그 중계 방법{Repeater of the Global Positioning System Signal and Method Thereof}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 신호 중계 시스템의 설치예를 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 GPS 신호 중계 시스템의 설치예를 도시한 도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주 처리장치의 구성요소을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주 처리장치의 구성요소을 설명하기 위한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 신호 중계 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 GPS 신호 중계 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1, 1-1 : GPS 신호 중계 시스템 11 : GPS 신호 수신장치
12 : 유선 또는 무선 전송장치 13 : GPS 신호 송신장치
15 : 이동통신 단말기 17, 17-1: 주 처리장치
19 : SMS 신호 송신기 171 : 시간지연 보상부
172 : 위치 보정부 173 : GPS 신호 송신장치 접속부
175, 175-1 : 외부 접속부 177 : SMS 신호 송신장치
본 발명은 GPS 신호 중계 시스템 및 그 중계 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음영지역에서도 안정적으로 GPS 신호가 수신될 수 있도록 하여 위치정보 서비스의 질을 향상시키기 위한 GPS 신호 중계 시스템 및 그 중계 방법에 관한 것이다.
최근에는 단말기의 위치를 정확하게 찾는 방법 중의 하나로 GPS(Global Positioning System) 인공위성을 이용하고 있다. 상기 GPS 인공위성은 총 24개가 있으며, 고도 20,000km에서 적도면에 55도 기울기로 6개의 궤도를 동일거리에 분포하여 12시간을 주기로 지구를 선회한다. 그러므로, 이동통신 단말기의 위치는 최소한 6개의 인공위성을 통해 관측되며, 이 때 GPS 인공위성으로부터 전송되어 온 GPS 신호는 위/경도의 2차원 위치정보와 시간정보를 포함한다.
통상의 GPS 시스템은, GPS 인공위성으로부터 GPS 신호를 수신한 후 30dB정도로 증폭하는 안테나와, 동축 케이블을 통해 증폭된 GPS 신호를 받아, GPS 신호인 2차원의 위치정보 및 시간정보를 위치, 속도 및 시간으로 변환하는 GPS 수신장치를 포함한다. 여기서, 상기 동축 케이블의 길이가 100미터이면, 약 20dB의 GPS 신호의 손실이 발생된다.
뿐만 아니라, GPS 인공위성으로부터 전송되는 위/경도의 2차원 위치정보 및 시간정보를 포함하는 GPS 신호는 터널 등의 음영지역에는 수신되지 않으므로, 이동통신 단말기(예를 들면, 네비게이터 등)가 위치를 정확하게 파악할 수 없게 된다. 따라서, 터널 통과 후 네비게이션 서비스를 제공하는 이동통신 단말기가 GPS 신호를 재수신하여 위치를 파악하기까지 상당한 시간이 소요되어, 이동통신 단말기의 이용자에게 혼란을 주는 문제점이 발생한다.
본 발명은 이상에서 설명한 문제점 및 단점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 GPS 신호에 포함된 위/경도의 2차원의 위치정보를 보정하거나 시간정보를 보상함으로써, GPS 신호의 음영지역을 제거하여 위치정보 서비스의 질을 향상시킬 수 있는 GPS 신호 중계 시스템 및 그 중계 방법을 제공하는데 그 기술적 과제가 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 신호 중계 시스템은, GPS 인공위성으로부터 전송된 GPS 신호를 수신하는 GPS 신호 수신장치와, 상기 GPS 신호 수신장치에 수신된 GPS 신호를 GPS 신호 송신장치에 맞게 보정하는 주 처리장치와, 이동통신 단말기에 보정신호를 송신하는 적어도 하나 이상의 GPS 신호 송신장치, 그리고 상기 주 처리장치와 상기 GPS 신호 송신장치를 연 결하는 유선 또는 무선 전송장치를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 신호 중계 방법은, GPS 신호 수신장치가 GPS 인공위성으로부터 수신된 GPS 신호를 주 처리장치로 전송하는 단계와, 상기 주 처리장치가 미리 저장된 위치정보를 이용하여 상기 GPS 신호의 위치정보를 보정하는 단계와, 상기 보정된 GPS 신호를 GPS 신호 송신장치로 전송하는 단계, 그리고 상기 GPS 신호 송신장치가 보정된 상기 GPS 신호를 송출하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 신호 중계 시스템의 설치예를 도시한 도이다.
도 1을 참조하면, GPS 신호 중계 시스템(1)은 GPS 신호 수신장치(11), 주 처리장치(17), 적어도 하나 이상의 GPS 신호 송신장치(13) 및 유선 또는 무선 전송장치(12)를 포함한다
GPS 신호 수신장치(11)는 통상의 GPS 수신안테나(미도시)와 신호처리칩(미도시)을 포함한다. 또한, GPS 신호 수신장치(11)는 적어도 3개 이상의 인공위성으로부터 전송된 GPS 신호를 수신하고, 수신된 GPS 신호를 디코딩하여 위/경도의 2차원의 위치정보와 시간정보를 발생시킨다. 이렇게 발생된 위치정보와 시간정보가 포함된 GPS 신호는 주 처리장치(17)로 전송된다.
GPS 신호 수신장치(11)는 음영지역의 양쪽에 설치되는 것이 바람직하다. 왜냐 하면, 지리구조상 GPS 신호 수신상태가 수시로 변동될 수 있으므로, 터널의 양쪽에 GPS 신호 수신장치(11)를 설치하면 수신상태가 좋은 GPS 신호를 선택적으로 사용할 수 있기 때문이다.
주 처리장치(17)는 GPS 신호 수신장치(11)로부터 전송된 GPS 신호를 보정하여 GPS 신호 송신장치(13)로 송신한다. 보다 자세한 구조 및 동작은, 아래에서 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
GPS 신호 송신장치(13)는 해당 터널의 길이에 따라 가변적으로 설치될 수 있다. 다만, 터널의 길이와 위치는 고정되어 있으므로, 터널에 설치된 GPS 송신장치(13)의 위치도 불변이다. 따라서, 주 처리장치(17)는 GPS 신호 송신장치(13)에 따른 위/경도의 2차원의 위치정보는 미리 한번만 저장해주면 된다.
유선 또는 무선 전송장치(12)은 주 처리장치(17)와 GPS 신호 송신장치(13) 사이를 연결하여, 주 처리장치(17)에서 보정된 GPS 신호를 해당 GPS 신호 송신장치(13)에 전송하는 기능을 수행한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 GPS 신호 중계 시스템의 설치예를 도시한 도이다.
도 2를 참조하면, GPS 신호 중계 시스템(1-1)은 GPS 신호 수신장치(11), 주 처리장치(17-1), 적어도 하나 이상의 GPS 신호 송신장치(13) 및 유선 또는 무선 전송장치(12)를 포함한다.
GPS 신호 음영지역 중계 시스템(1-1)에서 주 처리장치(17-1)를 제외한 구성요소들은, 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 신호 중계 시스템(1)과 유사하다.
주 처리장치(17-1)에 대한 보다 자세한 구조 및 동작은, 아래에서 도 4를 참 조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주 처리장치(17)의 구성요소을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3을 참조하면, 주 처리장치(17)는 시간지연 보상부(171), 위치 보정부(172), GPS 신호 송신장치 접속부(173) 및 외부 접속부(175)를 포함한다.
시간지연 보상부(171)는 전송지연에 의해 GPS 신호 수신장치에서 GPS 신호 송신장치로 전송하는 GPS 신호의 지연을 보상한다. 구체적으로, 지연보상은 GPS 신호 수신장치에서 적어도 하나 이상의 GPS 신호 송신장치로 전송되는 신호를 미리 저장된 시간정보에 지연되는 시간만큼 앞당겨서 전송함으로써 이루어질 수 있다.
위치 보정부(172)는 주 처리장치(17)에 미리 저장된 위/경도의 2차원의 위치정보에 GPS 신호 송신장치(19)의 설치 위치에 따른 위/경도의 2차원의 위치정보를 추가하여 보정하는 기능을 수행한다.
GPS 신호 송신장치 접속부(173)는 GPS 신호 송신장치(13)를 유선 또는 무선 전송장치(12)를 통해 주 처리장치(17)와 연결시키는 GPS 신호 송신장치 접속포트이다. GPS 신호 송신장치 접속포트는 국내 최장 터널길이에 맞게 복수로 구성하고, 해당 터널길이에 맞게 사용하지 않는 접속포트들을 종결(termination)시키면 된다.
외부 접속부(175)는 외부의 제어 단말기를 주 처리장치(17)와 접속할 수 있도록 설치된 외부 접속포트이다. 즉, 주 처리장치(17)에 위/경도의 2차원의 위치 정보와 시간정보를 미리 저장하기 위한 경우에 제어 단말기를 접속하는 기능을 수행한다.
도 3에서 도시한 주 처리장치(17)의 동작을 설명하면 다음과 같다.
외부 접속부(175)를 통해 제어 단말기를 접속하여, 주 처리장치(17)에 각 GPS 신호 송신장치(11)의 위/경도의 2차원의 위치정보와 시간정보를 미리 저장한다.
GPS 신호 송신장치(11)로 GPS 인공위성을 통해 GPS 신호가 수신되면, 위치 보정부(172)는 주 처리장치(17)에 미리 저장된 위/경도의 2차원의 위치정보에 GPS 신호 송신장치(19)의 설치 위치에 따른 위/경도의 2차원의 위치정보를 추가하여 보정을 한다. 동시에, 시간지연 보상부(171)는 미리 저장된 시간정보에 지연되는 시간만큼 앞당겨서 전송하는 보상을 한다.
마지막으로, GPS 신호 송신장치 접속부(173)는 위치 보정부(172)와 시간지연 보상부(171)로부터 보정된 GPS 신호를 유선 또는 무선 전송장치(12)를 통해 적어도 하나 이상의 GPS 신호 송신장치(13)로 전송한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주 처리장치(17-1)의 구성요소을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4를 참조하면, 주 처리장치(17-1)는 시간지연 보상부(171), 위치 보정부(172), GPS 신호 송신장치 접속부(173), 외부 접속부(175-1) 및 SMS(Short Message Service) 신호 송신장치(177)를 포함한다.
주 처리장치(17-1)에서 시간지연 보상부(171), 위치 보정부(172), GPS 신호 송신장치 접속부(173)를 제외한 구성요소들은, 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 주 처리장치(17)의 기능과 유사하다.
외부 접속부(175-1)는 외부의 제어 단말기를 주 처리장치(17-1)와 접속할 수 있도록 설치된 외부 접속포트이다. 즉, 주 처리장치(17-1)에 위/경도의 2차원의 위치정보와 시간정보를 미리 저장하기 위한 경우와 주 처리장치(17-1)에 고장이 발생할 경우 고장을 수리하기 위한 경우에 제어 단말기를 접속하는 기능을 수행한다.
SMS 신호 송신장치(177)는 중앙처리장치(Central Processing Unit : CPU)(미도시), 무선송신기(19) 및 에러판단부(미도시)를 포함한다. SMS 신호 송신장치(177)는 주 처리장치(17-1)에 고장이 발생한 경우에 이동통신망을 통해 정해진 관리자에게 자동으로 SMS 신호를 송신하는 기능을 수행한다. 즉, CPU는 SMS 신호 송신장치(19)가 일정 주기로 주 처리장치(17-1)의 고유ID를 포함한 SMS 신호를 발생하도록 제어한다. 무선송신기는 CPU에 연결되어 있으며, CPU로부터 일정 주기로 입력되는 SMS 신호를 전송받아 그 신호에 해당하는 무선 주파수를 생성하여 이동통신망(미도시)을 통해 정해진 관리자에게 자동으로 SMS 신호를 송신한다.
주 처리장치(17-1)의 고장여부는 다음과 같이 판단한다. GPS 신호는 전파 즉 전류의 흐름이고, 이 전류는 도선의 전압차에 의해 발생한다. 따라서, 주 처리장치(17-1)에 흐르는 전류나 전압차를 실시간에서 주기적으로 측정하여, 미리 저장해 놓은 기준값과 비교하여 그 차이가 오차범위를 벗어나면 고장이 발생한 것으로 판단하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 신호 중계 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, GPS 신호 수신장치(11)가 GPS 인공위성으로부터 전송된 GPS 신호 수신되었는지를 체크하여(S51), GPS 신호가 수신되면 이를 주 처리장치(17, 17-1)로 전송한다(S52).
그리고, 주 처리장치(17, 17-1)는 미리 저장된 각 GPS 신호 수신장치(11)의 위치정보를 읽는다(S53). 그 후, 미리 저장된 위치정보를 포함하여 위치정보를 이용하여 위치정보를 보정하여(S54), 이를 GPS 신호 송신장치로 전송한다(S55).
이에 따라, GPS 신호 송신장치는 보정된 GPS 신호를 송출한다(S56).
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 GPS 신호 중계 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 GPS 신호 중계 방법은 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 신호 중계 방법과 유사하다.
주 처리장치(17, 17-1)는 61단계 (S61) 내지 64단계(S64) 이후, 미리 저장된 시간정보를 읽는다(S65). 그 후, 저장된 시간정보를 이용하여 시간정보에 대한 지연보상을 하고(S66), 보정된 위치정보와 보상된 시간정보를 포함한 GPS 신호를 GPS 신호 송신장치로 전송하여(S67) 송출되도록 한다(S68)
한편, 도 5의 52단계(S52) 이후 및 도 6의 62단계(S62) 이후에, 주 처리장치의 고장발생이 감지된 경우에 이를 관리자에게 통보하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예 시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
따라서, 이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 GPS 신호 중계 시스템은, GPS 신호에 포함된 위/경도의 2차원의 위치정보를 보정하거나 시간정보의 지연을 보상함으로써, GPS 신호의 음영지역을 제거하여 이동통신 단말기 등의 위치정보 서비스의 질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (9)

  1. GPS 인공위성으로부터 전송된 GPS 신호를 수신하는 서로 이격되어 설치된 2이상의 GPS 신호 수신장치;
    상기 2이상의 GPS신호 수신장치로부터 수신된 GPS 신호 중에서 상기 GPS 신호의 품질을 기초로 어느 하나의 GPS신호를 선택하고, 상기 선택된 GPS신호를 GPS 신호 송신장치의 설치 위치에 따라 보정하는 주 처리장치; 및
    상기 주 처리장치와 유선 또는 무선으로 접속되어, 상기 보정된 GPS 신호를 출력하는 적어도 하나 이상의 GPS 신호 송신장치를 포함하고,
    상기 주 처리장치는,
    상기 GPS 신호 송신장치와 연결되는 GPS 신호 송신장치 접속부;
    상기 GPS 신호의 위치정보를 보정하는 위치 보정부 및
    상기 GPS 신호 송신장치의 위치에 따라 상기 GPS 신호 수신장치와 상기 GPS 신호 송신장치 간의 전송지연을 보상하는 시간지연 보상부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 중계 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 주 처리장치는,
    상기 주 처리장치의 고장여부를 판단하여, 관리자에게 상기 주 처리장치의 고장을 알리는 SMS 신호 송신장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 중계 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 주 처리장치는,
    외부의 제어 단말기와 연결되는 외부 접속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 중계 시스템.
  6. 삭제
  7. 서로 이격되어 설치되어 있는 2이상의 GPS 신호 수신장치가 GPS 인공위성으로부터 수신된 GPS 신호를 주 처리장치로 전송하는 단계;
    상기 주처리장치가 상기 GPS 신호 중에서 상기 GPS 신호의 품질을 기초로 어느 하나의 GPS신호를 선택하고, 미리 저장된 위치정보를 이용하여, 상기 선택된 GPS신호의 위치정보를 보정하는 단계;
    미리 저장된 시간정보를 이용하여 상기 GPS 신호 시간정보의 지연을 보상하는 단계;
    상기 보정된 GPS 신호를 GPS 신호 송신장치로 전송하는 단계; 및
    상기 GPS 신호 송신장치가 보정된 상기 GPS 신호를 송출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 중계 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서, 상기 GPS 신호를 주 처리장치로 전송하는 단계 이후에,
    상기 주 처리장치의 고장여부를 판단하여, 상기 주 처리장치의 고장 발생 사실을 SMS 신호 송신장치를 통해 관리자에게 알리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 중계 방법.
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