KR101164904B1

KR101164904B1 - 가상 기준국 관리 서버 및 이를 이용한 보정정보 생성 방법

Info

Publication number: KR101164904B1
Application number: KR1020110065003A
Authority: KR
Inventors: 박관동; 김혜인
Original assignee: 인하대학교 산학협력단
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2012-07-19

Abstract

본 발명에 따른 가상 기준국 관리 서버를 이용한 보정정보 생성 방법은 다수의 기준국으로부터 다수의 위성들 각각에 대하여 산출된 PRC(Pseudo-Range Correction)들을 수신하는 단계; 상기 수신된 PRC들에 기초하여 PRC 이상점을 필터링하는 단계; 상기 필터링된 결과에 기초하여 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 PRC를 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 방송시스템으로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 생성된 PRC는 상기 지상파 DMB 방송시스템에 의해 지상파 DMB 신호에 포함되어 단말기로 방송될 수 있다.

Description

가상 기준국 관리 서버 및 이를 이용한 보정정보 생성 방법{VIRTUAL REFERENCE STATION MANAGEMENT SERVER AND METHOD OF GENERATING CORRECTION INFORMATION USING THE SAME}

본 발명은 위치 오차 보정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가상 기준국 관리 서버 및 이를 이용한 보정정보 생성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 다수의 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성을 이용한 사용자의 단말 위치 계산의 정확도 향상을 위해 DGNSS(Differential Global Navigation Satellite System) 서비스가 이용되고 있다. 즉, DGNSS 서비스는 GNSS 측량기법으로서, 그 위치를 이미 알고 있는 기준국에서 위성신호를 받아 오차를 일으키는 요소들을 보정한 후 그 보정된 값을 이동체 또는 사용자에게 제공하는 방식이다. 이를 위해, 기준국은 비콘(beacon) 방식 또는 NTRIP(Network Transport of RTCM via Internet Protocol) 방식 등을 통해 이동체 또는 사용자의 위치에 기준국 보정정보를 전송하게 된다.

그러나, 비콘 방식을 이용하여 보정정보를 전송하는 경우 고가의 비콘 수신장비를 사용해야 하며, 전파 수신이 어려운 지역에서의 위치 정보 신뢰성이 떨어지기 때문에 DGNSS 서비스에 대한 사용자 범위 및 활용 분야가 제한될 수 있다. 또한, NTRIP 방식을 이용하여 보정정보를 전송하기 위해서는 유무선 인터넷과 연결할 수 있는 통신 환경이 유지되어야 하며, 기준국과 이동체간 거리가 멀어질수록 오차의 상관성이 낮아지기 때문에 정확도가 저하되는 문제점이 있다.

따라서, DGNSS 서비스에 있어서, 전송의 제한 없이 보정정보 정확도를 향상시킬 수 있는 방법이 제공될 필요가 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 사용자에게 지상파 DMB를 기반으로 보다 정확하고 신뢰성있는 위치 보정정보를 제공할 수 있는 가상 기준국 관리 서버 및 이를 이용한 보정정보 생성 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 가상 기준국 관리 서버를 이용한 보정정보 생성 방법은, 다수의 기준국으로부터 다수의 위성들 각각에 대하여 산출된 PRC(Pseudo-Range Correction)들을 수신하는 단계; 상기 수신된 PRC들에 기초하여 PRC 이상점을 필터링하는 단계; 상기 필터링된 결과에 기초하여 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 PRC를 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 방송시스템으로 전송하는 단계를 포함하며, 상기 생성된 PRC는 상기 지상파 DMB 방송시스템에 의해 지상파 DMB 신호에 포함되어 단말기로 방송될 수 있다.

또한, 상기 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하는 단계는, 2차 다항식 기반의 다중 선형회귀분석법을 이용하여 상기 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성할 수 있다.

또한, 상기 2차 다항식 기반의 다중 선형회귀분석법은,

및

에 의해 상기 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하며,

은 상기 가상 기준국 위치에 상응하는

번 위성의 보정값,

는

번째 기준국에서 생성한 상기

번 위성의 보정값,

및

는

개의 모든 기준국의 위경도 좌표의 평균값으로 계산한 원점좌표

,

와 상기

번째 기준국과의 위경도 차이, 상기

는 상기 가상 기준국 보정값 생성에 이용된 기준국의 개수,

은 잔차의 제곱합이고,

,

는 상기

을 최소로 하는 계수일 수 있다.

또한, 상기 PRC 이상점을 필터링하는 단계는, 상기 다수의 기준국으로부터 이전 시간 및 현재 시간에 수신된 상기 다수의 기준국 각각에 대한 PRC들을 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과, 상기 PRC들의 차이가 소정의 값 이하인 경우 PRC 이상점으로 판단하고, 상기 PRC 이상점에 대응하는 기준국을 상기 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하기 위한 기준국 정보에서 제외하는 단계를 포함하며, 상기 현재 시간이

초(i는 2 이상의 정수) 일 때, 상기 이전 시간은

초일 수 있다.

또한, 상기 소정의 값은, 상기 다수의 기준국으로부터 상기 다수의 위성들 각각에 대하여 산출된 PRC들에 대하여, 상기 이전 시간 및 현재 시간에 수신된 PRC들의 차이 값을 산출하고, 상기 산출된 차이 값의 표준편차를 계산하며, 상기 계산된 표준편차의 3 시그마 값일 수 있다.

또한, 상기 소정의 값은, ±0.33m일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가상 기준국 관리 서버를 이용한 보정정보 생성 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 저장된 상기 가상 기준국 관리 서버를 이용한 보정정보 생성 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 실행함으로써 구현될 수 있다.

본 발명에 따른 가상 기준국 관리 서버 및 이를 이용한 보정정보 생성 방법에 의하면, 간단한 계산 과정을 통해 사용자에게 보다 정확하고 신뢰성있는 위치 정보를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 가상 기준국 관리 서버 및 이를 이용한 보정정보 생성 방법에 의하면, 가상 기준국의 PRC를 지상파 DMB 신호를 통해 전송하기 때문에 별도의 구축 비용을 필요로 하지 않으며, 사용자는 정확도가 확보된 위치 정보를 쉽게 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 기준국 네트워크의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상파 DMB 기반으로 DGNSS 서비스가 제공되는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 가상 기준국 관리 서버를 나타내는 블록도이다.
도 4는 PRC 시계열을 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRC 이상점 필터링을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 비교예에 따른 PRC 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 비교예에 따른 PRC 생성 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 PRC 생성 방법을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 기준국 관리 서버를 이용한 PRC 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRC 이상점 필터링 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 기준국의 PRC 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 종래 기술에 따른 PRC 생성 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 PRC 생성 방법을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기구성 요소들은 상기용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 기준국 네트워크의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, '★' 기호는 다수의 기준국들이 위치한 지점을 나타내며, '●' 기호는 다수의 가상 기준국들이 위치한 지점을 나타낸다.

다수의 가상 기준국들의 위치는 0.5°×0.5°의 격자점으로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 다수의 가상 기준국들이 위치한 구성에 의해 가상 기준국 네트워크를 형성하게 된다. 또한, 다수의 가상 기준국들 각각은 다수의 기준국들의 보정정보를 실시간으로 수신하여 가상 기준국 지점에서의 새로운 보정정보를 생성할 수 있다.

이때, 기준국의 보정정보는 사용자의 위치 오차를 보정하기 위한 것으로, 기준국에서 관측된 각 위성에 대한 의사거리 보정치(Pseudo-Range Correction: 이하 'PRC'라 함)를 의미하며, 사용자는 이를 전송받아 위치 오차를 보정하게 된다.

본 발명의 일 실시예에서는 기준국이 18개인 경우를 도시하였지만, 기준국의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지상파 DMB 기반으로 DGNSS 서비스가 제공되는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, NTRIP(Network Transport of RTCM via Internet Protocol) 서버(200)는 다수의 기준국들(300a, 300b, ..., 300n)에 대한 각각의 PRC를 수신하고, 수신된 PRC를 가상 기준국 관리 서버(100)로 전송한다.

가상 기준국 관리 서버(100)는 다수의 기준국들(300a, 300b, ..., 300n)로부터 전송된 PRC를 보정하고, 보정된 PRC를 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 방송시스템으로 전송한다. 지상파 DMB 방송시스템은 지상파 DMB 방송 센터(10), 수도권 연주소(20), 다수의 지역 연주소(30a, ..., 30n) 및 다수의 송신소를 포함한다.

지상파 DMB 방송 센터(10)는 전송받은 PRC를 인코딩하고, 지상파 DMB 신호에 인코딩된 PRC를 포함하여 수도권 연주소(20) 또는 지역 연주소(30a, ..., 30n)로 전송할 수 있다.

수도권 연주소(20) 또는 지역 연주소(30a, ..., 30n)는 인코딩된 PRC를 포함하는 지상파 DMB 신호를 송신소들을 통해 전국으로 방송하며, 사용자는 단말기를 통해 다수의 가상 기준국에 대하여 보정된 PRC를 수신한다.

그러면, 단말기는 보정된 PRC들 중에서 단말기로부터 가장 근접한 가상 기준국의 PRC를 위치 보정에 적용하게 되므로 사용자는 정확한 위치 정보를 활용할 수 있게 된다.

이때, 단말기는 네비게이션(Navigation) 또는 스마트 폰(Smart Phone)일 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 단말기는 GPS 수신기능을 갖는 지상파 DMB 단말기일 수 있다.

즉, 가상 기준국 관리 서버(100)는 다수의 가상 기준국에 대한 위치 보정 정보인 PRC들을 지상파 DMB 신호를 이용하여 사용자의 단말기로 방송하는 지상파 DMB 방송시스템으로 전송하게 되며, 단말기는 수신한 PRC들 중에서 사용자 단말기에서 가장 가까운 가상 기준국의 PRC를 위치 보정에 적용하게 되므로 향상된 위치 정확도를 확보할 수 있게 된다.

도 3은 도 2에 도시된 가상 기준국 관리 서버를 나타내는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 가상 기준국 관리 서버(100)는 PRC 수신부(110), PRC 필터링부(120), PRC 생성부(130) 및 신호 송신부(140)를 포함한다.

PRC 수신부(110)는 다수의 가상 기준국 각각에 상응하는 기준국들로부터 다수의 위성들 각각에 대하여 산출된 PRC들을 수신한다.

PRC 필터링부(120)는 수신된 PRC들에 기초하여 PRC 이상점을 필터링한다. PRC 필터링부(120)에 의해 PRC 이상점을 필터링하는 일 예가 도 4 내지 도 5b에 도시되어 있다.

도 4는 PRC 시계열을 나타내는 도면이고, 도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRC 이상점 필터링을 설명하기 위한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, PRC 수신부(110)로 각 기준국으로부터 전송되는 PRC들에는 이상점이 발생할 수 있다. 가상 기준국에서의 PRC를 생성하는데 있어서, 이러한 PRC 이상점을 그대로 사용하게 되면 최소화하고자 하는 위치 오차에 큰 영향을 줄 수 있기 때문에 이를 필터링한 후 보정된 PRC를 생성해야 한다.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 PRC 이상점 필터링 방법은 에폭(epoch)간의 PRC 차이값이 일정 기준인 임계값(critical value)을 초과하는지 여부를 판단한 결과에 따라 필터링을 수행할 수 있다.

즉, 도 5a를 참조하면, PRC 필터링부(120)는 초(i는 2 이상의 정수)의

를 수신한 경우, 이전 시간인

초의

과의 차이 값인

을 수학식 1에 의해 산출하고, 산출된 차이 값이 임계값(

)을 초과하는 경우

초에서의

를 이상점으로 판단하여 이를 제거할 수 있게 된다.

이때, 기준국으로부터 PRC가 1초 간격으로 제공된다고 가정했을 때, 임계값(

)을 결정하기 위하여 2011년 3월 9일 17개 기준국에서 관측된 20여개 위성에 대한 총 340개의 PRC를 대상으로

초의

와

초의

과의 차이 값을 모두 계산하고, 그 차이 값의 표준편차(σ)를 구하였다.

이때,

이 수십 m에서 수천 km이상이거나, 두 에폭의

이 ±10m 이상 발생하는 경우에는 이상점으로 판단하고, 이들을 제거한 후의 표준 편차는 11cm로 산출되었으며, 산출된 표준편차의 3시그마 값을

의 임계값으로 사용하였다. 따라서,

가 0.33m 이상인 경우

를 이상점으로 판단하여 사용하지 않도록 하였다.

이때, 상술한 바와 같은 방법에 의해 PRC를 필터링할 때는 몇 가지 사항에 주의해야 한다. 도 5b를 참조하면, PRC 이상점은 한 에폭에서만 발생하기도 하지만 연속적으로 여러 개 에폭에서 발생하기도 하므로, 본 발명의 일 실시예에 따라 PRC가 이상점으로 판단된 경우, 이를 다중 선형회귀분석법을 통해 다른 기준국들의 PRC로부터 이상점을 보정하도록 하였다. 이때, 보정된 PRC는 다음 PRC의 필터링 방법에서 비교를 위한 기준 PRC로만 사용할 뿐, 가상 기준국의 PRC를 생성하기 위한 정보에서는 제외한다.

또한, 위성이 관측되기 시작하는 시점에서는 이전 에폭이 존재하지 않으므로, 위성이 관측되기 시작하는 시점부터 10개 에폭의 PRC는 사용하지 않고, 10개 에폭 이후부터 필터링을 시작하여 이용할 수 있도록 하였다.

PRC 생성부(130)는 도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이 필터링된 결과에 기초하여 보정된 PRC를 생성한다. PRC 생성부(130)는 보정된 PRC를 생성하기 위해 세 가지 방법을 이용할 수 있으며, 그 첫 번째 방법이 도 6에 도시되어 있다.

도 6은 본 발명의 비교예에 따른 PRC 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, PRC 생성부(130)는 다수의 기준국(300a, 300b, ..., 300n) 및 그에 대응하는 가상 기준국 사이의 거리가 인접할수록 상응하는 기준국의 PRC에는 가중치를 더 많이 부여하는 방법인 역거리 가중법을 이용하여 보정된 PRC를 생성할 수 있으며, 이를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 2과 같다.

여기서,

는 가상 기준국 위치에 상응하는

번 위성의 보정값,

는

번째 기준국에서 생성한

번 위성의 보정값,

는

번째 기준국과 가상 기준국 사이의 거리,

는 가상 기준국 보정값 생성에 이용된 기준국의 개수를 나타낸다.

또한, 두 번째 방법으로, PRC 생성부(130)는 1차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법을 이용하여 보정된 PRC를 생성할 수 있다. 수학식 3은 각 기준국에 대한 위치정보와 PRC를 선형함수로 나타낸 것이고, 수학식 4는 잔차의 제곱합을 수식화한 것이다.

여기서,

은 가상 기준국 위치에 상응하는

번 위성의 보정값,

는

번째 기준국에서 생성한

번 위성의 보정값,

및

는

,

와

번째 기준국과의 위경도 차이,

는 가상 기준국 보정값 생성에 이용된 기준국의 개수,

은 잔차의 제곱합이고,

,

는

을 최소로 하는 계수를 나타낸다.

PRC 생성부(130)는 수학식 3 및 수학식 4에 의해 최소화된 계수들(

,

)을 추정하고, 추정된 계수들을 수학식 4에 적용함에 따라 오차가 최소화된 가상 기준국 위치에서의 PRC를 생성할 수 있다.

또한, 세 번째 방법으로, PRC 생성부(130)는 2차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법을 이용하여 보정된 PRC를 생성할 수 있다.

이때, 1차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법을 이용하는 경우 적어도 3개 이상의 기준국 정보를 필요로 하며, 2차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법을 이용하는 경우 적어도 6개 이상의 기준국 정보를 필요로 한다.

상술한 세 가지 방법을 이용하여 PRC를 생성한 결과가 도 7에 도시되어 있다.

도 7은 본 발명의 비교예에 따른 PRC 생성 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 PRC 생성 방법을 비교하여 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 도 1에 도시된 바와 같은 다수의 기준국들에 대하여 본 발명의 일 실시예를 적용하기 위한 기준망을 구성하는 기준국의 개수 및 PRC를 생성하기 위해 상술한 세 가지 방법에 따른 측위정확도를 비교하였다.

즉, 기준망을 구성하는 기준국의 개수 및 PRC 생성 방법을 각각 달리하여 2011년 3월 9일 0시에서 5시까지 약 5시간동안 가상 기준국 위치로 가정한 무주 기준국 위치에서의 PRC를 생성하였다. 또한, 생성한 PRC를 이용하여 GNSS 자료처리 시 오차를 보정해줌으로써 DGNSS 측위 결과를 산출하였다. 이때, 자료처리에는 위성항법중앙사무소에서 제공하는 무주 기준국의 RINEX 관측자료를 이용하였으며, 좌표정확도를 계산하기 위한 참값으로는 국토지리정보원에서 제공하는 무주 기준국의 고시좌표를 사용하였다.

각 실험결과에 기초하여, PRC를 생성하기 위한 세 가지 방법에 따른 RMS(Root-Mean-Square) 오차 분석 결과에 의하면, 역거리 가중법(IDW)을 적용한 경우의 수직방향 정확도를 제외하고는 6개 기준국 보다 16개 기준국을 사용한 경우의 수평방향 및 수직방향 정확도가 더 높은 것으로 나타났다.

또한, 수평방향 정확도는 역거리 가중법(IDW), 1차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법(Planar 1), 2차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법(Planar 2)의 세 가지 방법의 정확도 수준이 유사하지만, 수직방향 정확도에 있어서 역거리 가중법(IDW)은 다른 두 방법들에 비해 정확도가 60cm 이상 크게 낮은 결과를 나타냈으며, 다른 두 방법들은 비교적 유사한 결과를 나타냈다.

즉, 가상 기준국에서의 PRC 생성을 위한 방법으로는 역거리 가중법에 비해, 다중 선형회귀분석법이 적합한 것을 알 수 있다. 또한, 평면접합에 해당하는 1차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법(Planar 1)에 비해, 곡면접합에 해당하는 2차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법(Planar 2)이 실제 PRC 변화경향에 더욱 적합한 것으로 판단할 수 있다.

따라서, PRC 생성부(130)는 2차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법을 이용하여 PRC를 생성함으로써 위치 정확도를 향상시킬 수 있으며, 이러한 위치 정확도는 2차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법을 연산하는데 있어서 필요한 기준국의 개수의 증가에 비례하게 된다.

다시 도 3을 참조하면, 신호 송신부(140)는 PRC 생성부(130)에 의해 생성된 PRC를 지상파 DMB 방송 센터(10)로 전송하고, 지상파 DMB 방송 센터(10)는 생성된 PRC가 포함된 지상파 DMB 신호를 연주소를 통해 사용자의 단말기로 전송한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 기준국 관리 서버를 이용한 PRC 생성 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 8을 참조하면, PRC 수신부(110)는 다수의 기준국으로부터 다수의 위성들 각각에 대하여 산출된 PRC들을 실시간으로 수신한다(S100).

PRC 필터링부(120)는 수신된 PRC들에 기초하여 PRC 이상점을 필터링한다(S110). PRC 필터링부(120)에 의해 PRC 이상점을 필터링하는 방법이 도 9에 도시되어 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRC 이상점 필터링 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 9를 참조하면, PRC 필터링부(120)는 실시간으로 수신된 다수의 기준국의 PRC들에 대하여 이전 시간(

초, i는 2 이상의 정수) 및 현재 시간에(

초) 수신된 PRC의 차이를 비교한다(S111).

PRC 필터링부(120)는 비교 결과에 따라, PRC의 차이가 ±0.33m 이하인지 여부를 판단하고(S113), PRC의 차이가 ±0.33m 이하인 경우 필터링된 PRC들을 PRC 생성부(130)로 전송한다(S115).

상기 S113 단계에서, PRC 필터링부(120)는 PRC의 차이가 ±0.33m 이상인 경우의 PRC를 PRC 이상점으로 판단하고(S117), PRC 이상점에 대응하는 기준국을 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하기 위한 기준국 정보에서 제외한다(S119).

PRC 생성부(130)는 PRC 필터링부(120)에 의해 필터링된 결과에 기초하여 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성한다(S120). PRC 생성부(130)에 의해 보정된 PRC를 생성하는 방법이 도 10에 도시되어 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 기준국의 PRC 생성 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 10을 참조하면, PRC 생성부(130)는 위치 오차를 최소화하기 위해 2차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법을 이용하여 PRC 잔차의 제곱의 합이 최소가 되는 계수를 결정한다(S121). 이때, 2차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법을 이용하기 위해서는 적어도 6개 이상의 기준국에 대응하는 PRC가 존재해야 한다.

PRC 생성부(130)는 결정된 계수를 이용하여 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성한다(S123). 그러면, PRC 생성부(130)는 상기 S121단계에서 결정된 계수들을 이용하여 PRC를 생성하기 때문에 위치 오차를 최소화할 수 있게 된다.

신호 송신부(140)는 PRC 생성부(130)에 의해 생성된 PRC를 지상파 DMB 방송 센터(10)로 전송한다(S130). 그러면, 지상파 DMB 방송 센터(10)는 가상 기준국 위치에서의 PRC가 포함된 지상파 DMB 신호를 연주소를 통해 단말기로 전송하고, 단말기는 전송된 지상파 DMB 신호에 포함된 PRC들 중에서 가장 근접한 가상 기준국에 대응하는 PRC를 위치 보정에 적용하게 되며, 사용자는 정확한 위치 정보를 활용할 수 있게 된다.

도 11은 종래 기술에 따른 PRC 생성 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 PRC 생성 방법을 비교하여 설명하기 위한 도면이다. 도 11을 참조하면, 단일 기준국 기반 DGNSS 측위정확도와 가상 기준국 기반의 DGNSS 측위정확도 향상 정도를 비교하였다.

단일 기준국 기반 DGNSS 측위의 경우, 위성항법중앙사무소에서 제공하는 무주 기준국 RINEX 관측자료(2011년 3월 9일 0시-5시) 처리 시 영주(YNJU)와 영도(YNDO)의 PRC를 각각 이용하여 단일기준국 DGNSS 측위결과를 산출하였다.

반면, 가상 기준국을 기반으로한 DGNSS 측위의 경우, 도 10에 도시된 바와 같은, 비교결과에 기초하여 16개의 기준국으로 구성된 기준망 기반의 2차 다항식 기반 다중 선형회귀분석법(Planar 2)을 이용하여 PRC를 생성하고, DGNSS 측위결과를 산출하였다.

각 실험결과에 기초하여 산출된 RMS(Root-Mean-Square) 오차 분석 결과에 의하면, 영주 기준국(YNJU) 또는 영도 기준국(YNDO)과 같은 단일 기준국을 이용할 때보다 본 발명의 일 실시예에 따른 기준망을 이용하여 측위 지점의 PRC를 생성하여 사용할 때 수평정확도 및 수직정확도가 향상되는 것을 알 수 있다.

즉, 영주 기준국(YNJU) 및 영도 기준국(YNDO)을 이용할 때보다 가상 기준국을 이용할 때 수평정확도가 각각 34-41cm 향상되었으며, 수직정확도의 경우도 51-115cm 향상되는 결과를 나타냈다. 이는 단일 기준국 기반의 DGNSS 측위보다 가상 기준국 기반의 DGNSS 측위 시, 수평정확도는 약 20-23%, 수직정확도는 약 20-36% 향상되는 결과이다.

따라서, 단일 기준 기반의 PRC를 이용하여 측위하는 경우에 비해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가상 기준국 위치에서의 PRC를 산출하고, 이를 측위에 이용하는 경우 수평정확도 및 수직정확도가 향상될 수 있다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 본 발명에 따른 객체 정보 추정 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드는 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 전송될 수도 있다.

또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 가상 기준국 관리 서버
110: PRC 수신부
120: PRC 필터링부
130: PRC 생성부
140: 신호 송신부

Claims

다수의 기준국으로부터 다수의 위성들 각각에 대하여 산출된 PRC(Pseudo-Range Correction)들을 수신하는 단계;
상기 수신된 PRC들에 기초하여 PRC 이상점을 필터링하는 단계;
상기 필터링된 결과에 기초하여 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하는 단계; 및
상기 생성된 PRC를 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 방송시스템으로 전송하는 단계를 포함하며,
상기 생성된 PRC는 상기 지상파 DMB 방송시스템에 의해 지상파 DMB 신호에 포함되어 단말기로 방송되는 가상 기준국 관리 서버를 이용한 보정정보 생성 방법.
제1항에 있어서, 상기 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하는 단계는,
2차 다항식 기반의 다중 선형회귀분석법을 이용하여 상기 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하는 가상 기준국 관리 서버를 이용한 보정정보 생성 방법.
제2항에 있어서, 상기 2차 다항식 기반의 다중 선형회귀분석법은,

및
에 의해 상기 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하며,

은 상기 가상 기준국 위치에 상응하는
번 위성의 보정값,
는
번째 기준국에서 생성한 상기
번 위성의 보정값,
및
는
개의 모든 기준국의 위경도 좌표의 평균값으로 계산한 원점좌표
,
와 상기
번째 기준국과의 위경도 차이, 상기
는 상기 가상 기준국 보정값 생성에 이용된 기준국의 개수,
은 잔차의 제곱합이고,
,
,
,
,
,
는 상기
을 최소로 하는 계수인 가상 기준국 관리 서버를 이용한 보정정보 생성 방법.
제3항에 있어서, 상기 PRC 이상점을 필터링하는 단계는,
상기 다수의 기준국으로부터 이전 시간 및 현재 시간에 수신된 상기 다수의 기준국 각각에 대한 PRC들을 비교하는 단계; 및
상기 비교 결과, 상기 PRC들의 차이가 소정의 값 이하인 경우 PRC 이상점으로 판단하고, 상기 PRC 이상점에 대응하는 기준국을 상기 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하기 위한 기준국 정보에서 제외하는 단계를 포함하며,
상기 현재 시간이
초(i는 2 이상의 정수) 일 때, 상기 이전 시간은
초인 가상 기준국 관리 서버를 이용한 보정정보 생성 방법.
제4항에 있어서, 상기 소정의 값은,
상기 다수의 기준국으로부터 상기 다수의 위성들 각각에 대하여 산출된 PRC들에 대하여, 상기 이전 시간 및 현재 시간에 수신된 PRC들의 차이 값을 산출하고, 상기 산출된 차이 값의 표준편차를 계산하며, 상기 계산된 표준편차의 3 시그마 값인 가상 기준국 관리 서버를 이용한 보정정보 생성 방법.
제5항에 있어서, 상기 소정의 값은,
±0.33m인 가상 기준국 관리 서버를 이용한 보정정보 생성 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 기재된 가상 기준국 관리 서버를 이용한 보정정보 생성 방법을 실행하기 위한 코드를 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
다수의 기준국으로부터 다수의 위성들 각각에 대하여 산출된 PRC(Pseudo-Range Correction)들을 수신하는 PRC 수신부;
상기 수신된 PRC들에 기초하여 PRC 이상점을 필터링하는 PRC 필터링부;
상기 필터링된 결과에 기초하여 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하는 PRC 생성부; 및
상기 생성된 PRC를 지상파 DMB 방송시스템으로 전송하는 신호 송신부를 포함하며,
상기 생성된 PRC는 상기 지상파 DMB 방송시스템에 의해 지상파 DMB 신호에 포함되어 단말기로 방송되는 가상 기준국 관리 서버.
제8항에 있어서, 상기 PRC 생성부는,
2차 다항식 기반의 다중 선형회귀분석법을 이용하여 상기 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하는 가상 기준국 관리 서버.
제9항에 있어서, 상기 2차 다항식 기반의 다중 선형회귀분석법은

및
에 의해 상기 가상 기준국 위치에 상응하는 PRC를 생성하며,

은 상기 가상 기준국 위치에 상응하는
번 위성의 보정값,
는
번째 기준국에서 생성한 상기
번 위성의 보정값,
및
는
개의 모든 기준국의 위경도 좌표의 평균값으로 계산한 원점좌표
,
와 상기
번째 기준국과의 위경도 차이, 상기
는 상기 가상 기준국 보정값 생성에 이용된 기준국의 개수,
은 잔차의 제곱합이고,
,
,
,
,
,
는 상기
을 최소로 하는 계수인 가상 기준국 관리 서버.