KR100908803B1

KR100908803B1 - 무선 위치추적 단말기

Info

Publication number: KR100908803B1
Application number: KR1020020034461A
Authority: KR
Inventors: 정동회
Original assignee: (주)동남티디에스
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2009-07-22
Also published as: KR20030097198A

Abstract

본 발명은 GPS 수신기와 지자기 감지기반의 위치추적센서를 구비하고 이들로부터의 위치추적 정보 중 보다 유용한 정보를 선택하여 무선으로 통신단말기로 전달하는 무선 위치추적 단말기에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 무선 위치추적 단말기는 GPS 위성으로부터 GPS 데이터를 수신하는 GPS 수신기; 지자기에 의해 방위각 및 속도 데이터를 감지하는 지자기 센서; GPS 수신기로부터 전달된 GPS 데이터가 정상 데이터인 경우 전달된 GPS 데이터를 위치추적 데이터로 선택하고, 비정상 데이터인 경우 지자기 센서로부터 전달된 방위각 및 속도 데이터를 위치추적 데이터로 선택하는 위치추적 데이터 선택부; 및 위치추적 데이터 선택부에 의해 선택된 위치추적 데이터를 무선 통신 방식으로 통신 단말기로 송신하는 무선 통신부를 포함하여 구성된다.

Description

무선 위치추적 단말기{Mobile positioning terminal}

도 1은 본 발명에 의한 무선 위치추적 단말기를 이용한 지리정보 서비스 제공 시스템의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 의한 무선 위치추적 단말기의 구성블록도이다.

본 발명은 위치추적 단말기에 관한 것으로서, 특히 GPS(Global Positioning System) 수신기와 지자기 감지기반의 위치추적센서(이하에서 지자기 센서라 한다)를 구비하고 이들로부터의 위치추적 정보 중 보다 유용한 정보를 선택하여 무선으로 통신단말기로 전달하는 무선 위치추적 단말기에 관한 것이다.

GPS는 인공위성을 이용한 항법 시스템으로 원래는 군사목적으로 개발을 시작하였다. GPS가 제공하는 위치 측정으로는 표준 위치 측정 서비스와 정밀 위치 측정 서비스의 두 종류가 있는데, 이 중 상대적으로 정확도가 떨어지는 C/A (Coarse Acquisition)코드를 사용하는 표준 위치 측정 서비스는 민간용으로의 사용이 개방되어 누구라도 C/A코드 수신기만 있으면 지구상 어느 곳에서도 자신의 위치와 시간을 손쉽게 알 수 있다. 24개의 위성이 지상 2만km 상공에서 GPS 수신장치가 장착 된 이동차량, 선박, 항공기 등에 위치 정보를 제공한다. 항법 시스템으로서의 GPS의 편의성과 수신기 가격의 저렴성으로 인하여 최근 GPS를 이용한 차량 항법 시스템이 많이 사용되고 있으며, GPS 위성을 이용한 위치측정 기술은 고정밀 시각 동기, 측지, 배의 항해, 자동차와 항공기 등과 같은 이동체의 항법 장치 등 여러 분야에서 이용되고 있다. 그런데, 이와 같은 GPS는 건물안, 터널과 같이 GPS 위성으로부터 엄폐된 곳에서는 위치추적을 할 수 없다는 한계를 지니고 있다.

한편, 근래에는 지자기 센서를 이용하여 출발 지점으로부터 상대 위치를 측정하는 자립 항법 시스템이 개발되어 응용되고 있다. 그러나, 자립 항법 시스템에 의하면, 절대 좌표에 대한 상대 위치의 오차는 계속적으로 누적되므로 일정 시간 후에는 신뢰할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 기본적으로는 GPS 수신기에 의해 수신된 절대좌표를 통신 단말기로 무선방식으로 전달하되, GPS 수신기에 의해 수신된 신호를 신뢰할 수 없는 경우에는 지자기 센서에 의해 생성된 방위각 및 속도 데이터를 통신 단말기로 무선방식으로 전달하는 무선 위치추적 단말기를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 무선 위치추적 단말기는 GPS 위성으로부터 GPS 데이터를 수신하는 GPS 수신기; 지자기에 의해 방위각 및 속도 데이터를 감지하는 지자기 센서; 상기 GPS 수신기로부터 전달된 GPS 데이터가 정상 데이터인 경우 전달된 GPS 데이터를 위치추적 데이터로 선택하고, 비정상 데이터인 경우 상기 지자기 센서로부터 전달된 방위각 및 속도 데이터를 위치추적 데이터로 선택하는 위치추적 데이터 선택부; 및 상기 위치추적 데이터 선택부에 의해 선택된 위치추적 데이터를 무선 통신 방식으로 통신 단말기로 송신하는 무선 통신부를 포함하여 구성된다.

상기 무선 위치추적 단말기에 있어서, 상기 GPS 데이터는 NMEA-0183 데이터임을 특징으로 한다.

상기 무선 위치추적 단말기에 있어서, 상기 무선 통신부는 블루투스 방식으로 위치추적 데이터를 상기 통신 단말기로 송신함을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 무선 위치추적 단말기의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 의한 무선 위치추적 단말기를 이용한 지리정보 서비스 제공 시스템(100)의 구성도로서, 지리정보 서비스 제공 시스템(100)은 GPS 위성(110), 무선 위치추적 단말기(120), 통신 단말기(128), 무선 인터넷망(130), 지리정보 서버(140) 및 웹서버(150)를 포함하며, 무선 인터넷망(130)은 무선 인터넷 기지국(132), 인터넷 게이트웨이(134) 및 인터넷(136)을 포함하여 구성된다.

GPS 위성(110)은 현재 총 24개(즉, 21개의 항해 위성과 3개의 예비 위성)가 동작 중이며, 약 20,000KM의 고도에서 12시간의 주기로 지구를 중심으로 공전하여 지구상 어느 위치에서도 언제나 4개 이상의 위성이 관측되도록 배치되어 있다. 또한, GPS 위성(110)에서는 시각에 대한 정보와 자신의 궤도 정보, 전체위성의 개략 궤도 정보, 각 정보에 대한 신뢰도에 대한 사항, 그리고 기타 항법에 필요한 오차보정 요소들에 대한 정보를 연속적으로 송신하고 있다. GPS 시스템은 군사적 이용을 목적으로 미국 국방성이 쏘아 올린 24개의 NAVSTAR 위성을 이용하는데, 위성의 송신 출력은 약 10W이며, 수신 전력은 -120dBm 정도이다. 모든 GPS 위성(110)들이 송신하고 있는 반송파(캐리어)의 주파수는 동일하며, 혼신을 방지하기 위해 스펙트럼 확산에 의한 통신방식을 채택하고 있다. 여기에서, 스펙트럼 확산에 의한 통신방식은 각각의 GPS 위성(110)마다 서로 다른 암호를 부여하고, 미리 그 코드로 데이터를 변조한 후 반송파를 변조하는 방식이다. 코드를 발생하는 주파수는 전송해야 할 데이터의 속도보다 충분히 높게 선택된다.

무선 위치추적 단말기(120)는 GPS 위성(110)으로부터 수신한 GPS 데이터 또는 지자기에 의해 측정된 방위각 및 속도 데이터 중에서 유용한 위치추적 데이터를 선택하여, 무선 방식으로 통신 단말기(128)로 전달한다. 본 발명에 의한 무선 위치추적 단말기(120)에 대해서는 도 2에 의해 보다 상세히 설명하기로 한다.

통신 단말기(128)는 무선 위치추적 단말기(120)로부터 무선 방식으로 위치추적 데이터를 전달받아 무선 인터넷망(130)을 통해 웹 서버(150) 및 지리정보 서버(140)로 전달하고, 웹 서버(150) 및 지리정보 서버(140)로부터 무선 인터넷망(13)을 통해 전달받은 지리정보 서비스를 사용자에게 제공하는 단말기로서, PDA, 휴대폰, 노트북 컴퓨터 뿐만 아니라 일반 데스크톱 컴퓨터까지 포함하는 광의의 의미로서 사용된다. 따라서, 무선 단말기(128)는 인터넷(136) 상에서 원하는 정보에 액세스(즉, '정보 브라우징(information browsing)')하는 기능을 수행한 다.

무선 인터넷망(130)은 통신 단말기(128)와 유/무선으로 연결되어 있으며, 통신 단말기(128)로부터 전송되는 위치추적 데이터가 포함된 정보 요청 메시지를 수신하여 인터넷(136)을 통해 지리정보 서버(140)로 전송하거나 통신 단말기(128)로부터 인터넷 접속 요청 메시지를 수신하여 해당 웹서버(150)로 전송하는 기능을 수행한다. 무선 인터넷망(130)에는 무선 인터넷을 이용하고자 하는 단말기와 통신을 수행하는 무선 인터넷 기지국(132) 및 무선 인터넷 기지국(132)과 인터넷(136)간의 데이터 교환 및 WAP 프로토콜 스택(Wireless Application Protocol Stack)의 구성 요소인 WSP(Wireless Session Protocol), WTP(Wireless Transaction Protocol), WTLS(Wireless Transport Layer Security) 및 WDP(Wireless Datagram Protocol)를 웹 프로토콜 스택 즉, HTTP(HyperText Transfer Protocol)와 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)로 전환하는 기능을 수행하는 인터넷 게이트웨이(134)를 포함한다. 결국, 본 발명에서는 통신 단말기(128)가 구비한 통신 인터페이스에 따라 통신 단말기(128)과 인터넷(136)이 유선 또는 무선으로 접속할 수 있도록 하기 위하여 무선 인터넷망(130)의 개념을 도입한 것이다.

지리정보 서버(140)는 인터넷(136)과 연결되어 있으며, 인터넷(136)을 통해 입력되는 위치추적 데이터가 포함된 정보 요청 메시지를 수신하여 무선 위치추적 단말기(120)의 위치 정보를 추출하고, 추출된 위치 정보에 의거하여 무선 위치추적 단말기(120)가 위치한 지역에 대한 지형 정보, 위상 정보 및 속성 정보 등을 포함하는 지리 정보를 산출하여 무선 인터넷망(130)을 통해 통신 단말기(128)로 전송하 는 기능을 수행한다.

웹서버(150)는 인터넷(136) 및 지리정보 서버(140)와 상호 연결되어 있으며, 인터넷(136) 및 지리정보 서버(140)로부터 인가되는 특정 사이트의 특정 정보 요청 메시지를 수신하여 원하는 정보를 추출하여 전송하는 기능을 수행한다.

도 2에 의하면, 본 발명에 의한 무선 위치추적 단말기(120)는 GPS 수신기(121), 지자기 센서(122), 위치추적 데이터 선택부(123), 무선 통신부(124) 및 배터리(125)를 포함하여 구성된다.

GPS 수신기(121)는 GPS 위성(110)으로부터 수신된 신호를 복조하여 GPS 데이터를 NMEA-0183 포맷으로 구성하여 위치추적 데이터 선택부(123)로 전달한다. GPS 위성(110)은 지구의 주위를 12시간 주기로 돌고 있으므로 GPS 수신기(121)는 무지향성의 안테나를 이용하며, 초단 LNA(Low Noise Amplifier)는 수신 시스템의 최저 수신 감도를 결정하므로 잡음 특성이 좋은 소자를 이용하여 설계하는 것이 바람직하다. GPS 수신기(121)의 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있으므로, 그 세부적인 설명은 생략하기로 한다.

지자기 센서(122)는 지구 자기에 의해 방위각 및 속도 데이터를 감지하여 위치추적 데이터 선택부(123)로 전달한다. 지자기 센서(122)의 구성은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있으므로, 그 세부적인 설명은 생략하기로 한다.

위치 데이터 선택부(123)는 GPS 수신기(121) 및 지자기 센서(122)에 접속되어, 각각 GPS 데이터 또는 방위각 및 속도 데이터를 전달받는다.

다음은 GPS NMEA-0183 데이터 중 정상적인 데이터를 예시한 것이다.

$GPRMC,070040,A,3730,N,12702,9694,E,0.000,0.0,100402,,*3

다음은 GPS NMEA-0183 데이터 중 비정상적인 데이터를 예시한 것이다.

$GPRMC,070040,V,3730,N,12702,9694,E,0.000,0.0,100402,,*3

이들을 비교하여 보면, $GPRMC,070040, 다음에 'A'가 나타나는 경우에는 정상적인 GPS 데이터이고, 'V'가 나타나는 경우에는 비정상적인 GPS 데이터임을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 무선 위치추적 단말기(120)가 건물 또는 터널 내부에 위치한 경우, GPS 수신기(121)는 GPS 위성(110)으로부터 정확한 GPS 데이터를 수신할 수 없다. 이때, GPS 수신기(121)는 GPS NMEA-0183 데이터에서 $GPRMC,070040, 다음에 'V'를 표시하여 비정상적인 데이터임을 표시한다. 따라서, 위치 데이터 선택부(123)는 GPS 수신기(121)로부터 전달된 GPS 데이터가 정상 데이터인 경우 전달된 GPS 데이터를 위치추적 데이터로 선택하고, 비정상 데이터인 경우 지자기 센서(122)로부터 전달된 방위각 및 속도 데이터를 위치추적 데이터로 선택한다. 위치 데이터 선택부(123)는 무선 위치추적 단말기(120)의 인터페이스 보드 상의 하드웨어 및 그 하드웨어 상에서 수행되는 소프트웨어로서 구현된다.

무선 통신부(124)는 위치추적 데이터 선택부(123)에 의해 선택된 위치추적 데이터를 무선 통신 방식으로 통신 단말기로 송신한다. 이때, 사용되는 무선 통신 방식으로는 블루투스 방식, IrDA 방식 등이 가능한데, 중간에 장애물이 있어도 서비스가 가능한 블루투스 방식이 바람직하다.

블루투스는 이동전화, 컴퓨터, PDA 등이 근거리 무선접속을 사용하고 있는 가정이나 회사의 전화나 컴퓨터들과 어떻게 서로 쉽게 연결될 수 있을까를 기술하고 있는 컴퓨터 및 통신 산업계의 규격으로, 인텔, IBM, 노키아, 에릭슨 등 5개의 업체가 공동 개발했다. 블루투스 방식을 사용하기 위하여 무선 통신부(124)는 가용 주파수 대역인 2.45 GHz에서 송수신할 수 있는 마이크로칩 트랜시버를 장착한다. 블루투스 방식으로 통신이 가능한 최대 범위는 10m 이고, 데이터는 전송은 1 Mbps의 속도(2세대 기술에서는 최고 2 Mbps까지)에서 이루어진다.

배터리(125)는 무선 위치추적 단말기(120)의 동작을 개시 및 유지하기 위한 전원을 공급하는 것으로, 일반적으로 장시간 사용할 수 있는 리듐 배터리를 사용하는 것이 바람직하다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의하면, 기본적으로는 GPS 수신기에 의해 수신된 절대좌표를 통신 단말기로 무선방식으로 전달하되, GPS 수신기에 의해 수신된 신호를 신뢰할 수 없는 경우에는 지자기 센서에 의해 생성된 방위각 및 속도 데이터를 통신 단말기로 전달할 수 있다.

따라서, 무선 위치추적 단말기를 소지한 사용자가 GPS 위성으로부터 엄폐된 장소에 위치하더라도 사용자의 위치를 추적할 수 있으며, 사용자가 엄폐된 장소에서 벗어나는 경우에는 다시 GPS 데이터에 의해 절대좌표로서 사용자의 위치를 추적할 수 있으므로, 자립항법 방식에 따른 오차의 누적을 피할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 무선 위치추적 단말기는 통신 단말기와 무선 방식으로 접속됨으로써 통신 단말기와 분리될 수 있어 더욱 소형으로 구현될 수 있다.

Claims

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GPS 위성으로부터 GPS 데이터를 수신하는 GPS 수신기와, 지자기에 의해 방위각 및 속도 데이터를 감지하는 지자기 센서를 갖춘 무선 위치추적 단말기에 있어서,

상기 GPS 수신기로부터 전달된 GPS 데이터가 정상 데이터인 경우 전달된 GPS 데이터를 위치추적 데이터로 선택하고, 비정상 데이터인 경우 상기 지자기 센서로부터 전달된 방위각 및 속도 데이터를 위치추적 데이터로 선택하는 위치추적 데이터 선택부와;

상기 위치추적 데이터 선택부에 의해 선택된 위치추적 데이터를 블루투스 방식으로 통신 단말기로 송신하는 무선 통신부를 포함함을 특징으로 하는 무선 위치추적 단말기.