KR101180428B1 - 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템에 관한 것으로서, 항법위성과의 접속을 통해 위성의 위치좌표를 도출하여 3차원 지리정보 내의 특정 위치의 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보를 분류하고, DOP(Dilution Of Precision)연산을 통해 계산된 오차정보를 정보통신망을 통해 접속된 사용자단말기로 전송하는 신뢰도 측정장치; 및 가시위성 위치정보, 다중경로위성 위치정보 및 오차정보를 수신하여 디스플레이하는 사용자단말기;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 네비게이션 단말기 내부의 3차원 지리정보와 GNSS 수신기에서 제공하는 위성 좌표와 특정 위치의 좌표를 사용하여 건물, 산 등의 장애 요인 없이 특정 위치에서 수신 가능한 위성 신호를 분석함으로써, 장애물 없이 수신되는 정상 신호 이외에 수신되는 신호는 다중경로 의심 신호로 구분하여 DOP 값과 함께 가공하여 사용자에게 위치 신뢰도 정보로 제공하고, 도심지 운행시 운전자가 현재 위치의 낮은 신뢰도를 사전에 인지함으로써, 현 위치와 단말기 제공 위치가 불일치함을 확인하고 부정확한 목적지 도착을 미연에 방지하는 즉, 맹목적인 단말기 정보의 신뢰를 방지하여 운전자가 당황하는 상황을 방지하여 안전운전을 도모하도록 하는 효과가 있다.

Description

위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템{SYSTEM FOR VERIFYING SPECIAL ZONES RELIABILITY USING GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTEM UNIT AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 3차원 지리정보와 위성의 궤도 정보를 사용하여 특정지역의 위치 신뢰도를 계산한 후 통신 채널을 통해 사용자에게 위치 신뢰도를 지도 형태로 제공하는 기술에 관한 것이다.

위성항법시스템(GNSS: Global Navigation Satellite System)이란 인공위성네트워크를 이용해 지상에 있는 목표물의 위치를 정확히 추적해내는 시스템, 즉 GLONASS, Galileo Project, GPS 등이 여기에 속한다.

도심 지역에서는 사용자 주변의 건물들이 나쁜 위성 수신환경을 형성하므로 일부 위성 신호가 차단되어 수신할 수 없는 상황이 빈번히 발생된다. 그러나, 건물에 의해 특정 위성 신호가 차단된 상황임에도 불구하고 주변 건물에 의해 반사된 다중경로 신호가 수신될 수 있다.

특히, 고층 건물 밀집지역에서는 건물에 의해 가시성이 확보될 수 없는 위성들의 신호가 빈번하게 수신된다. 이로 인해 수신기에서 위성-사용자 사이의 거리를 부정확하게 계산하게 되므로 오차가 크게 발생한 위치 정보를 사용자에게 제공하는 문제점이 있다.

이러한 위성과 수신기간 위치정보의 오차를 보정하는 기술로는, 오차 요인의 상호 간섭으로 정확한 식별이 어려운 문제를 페러티 공간에서 수직변환을 통해 상호 간섭을 회피하는 기술, 수신된 위성 신호의 이상 유무에 따라 다중경로를 판별하는 기술, 3차원 지리정보와 항법위성의 궤도 정보를 이용하여 도심지역의 가시위성, DOP 분석을 수행하는 기술, 혼잡도가 낮은 도로 구간으로 주행경로를 변경하는 기술, 및 GPS 신호의 공통오차를 보정하는 기술들이 있다.

그러나, 이러한 기술들은 GPS 수신기 내부의 고장을 검출하거나, 수신기 내부의 원시데이터를 기반으로 고장신호를 분별하거나, 위치 신뢰도가 아닌 교통 정보 또는 신호등 정보를 제공하거나, 공통오차를 일부 보정할 수는 있으나 도심지역에서 빈번히 발생하는 다중경로는 수신기 사이의 공통오차가 아니므로 위치정확도를 향상시키기 어려운 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 위성항법수신기에서 제공하는 위치정보를 맹목적으로 신뢰하는 것을 방지하기 위해 외부에서 계산된 신뢰도 정보를 사용자에게 제공함으로써, 수신된 신뢰도 정보를 기반으로 운행지역에서 위성항법수신기가 제공하는 위치 정확도를 예측하여 부정확한 위치로 인해 발생할 수 있는 사고를 미연에 방지토록 함에 그 목적이 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템은, 항법위성과의 접속을 통해 위성의 위치좌표를 도출하여 3차원 지리정보 내에 위치한 특정 지역의 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보를 분류하고, DOP(Dilution Of Precision)연산을 통해 계산된 오차정보를 정보통신망을 통해 접속된 사용자단말기로 전송하는 신뢰도 측정장치; 및 가시위성 위치정보, 다중경로위성 위치정보 및 오차정보를 수신하여 디스플레이하는 사용자단말기;를 포함한다.

또한, 상술한 시스템을 기반으로 하는 본 발명의 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 방법은, 신뢰도 측정장치가 항법위성과의 접속을 통해 위성의 위치좌표를 도출하여 3차원 지리정보 내에 위치한 특정 지역의 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보를 분류하고, DOP(Dilution Of Precision)연산을 통해 계산된 오차정보를 생성하는 (a) 단계; 및 사용자단말기가 정보통신망을 통해 접속된 신뢰도 측정장치로부터 수신한 가시위성 위치정보, 다중경로위성 위치정보 및 오차정보를 디스플레이하는 (b) 단계;를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 신뢰도 검사 시스템 내부의 3차원 지리정보와 GNSS 수신기에서 제공하는 위성 좌표, GNSS를 사용하여 건물, 산 등의 장애 요인 없이 사용자 위치에서 수신 가능한 위성 신호를 분석함으로써, 장애물 없이 수신되는 정상 신호 이외에 수신되는 신호는 다중경로 의심 신호로 구분하여 DOP 값과 함께 가공하여 사용자에게 위치 신뢰도 정보로 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 도심지 운행시 운전자가 현재 위치의 낮은 신뢰도를 사전에 인지함으로써, 현 위치와 단말기 제공 위치가 불일치함을 확인하고 부정확한 목적지 도착을 미연에 방지하는 즉, 맹목적인 단말기 정보의 신뢰를 방지하여 운전자가 당황하는 상황을 방지하여 안전운전을 도모하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템의 신뢰도 측정장치에 대한 구성요소를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템의 3차원 지리정보를 사용한 위성항법신호의 수신 가능성 여부에 대한 검사를 도시한 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 방법을 도시한 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 방법의 제S100단계의 세부과정을 도시한 순서도.

본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템(S)은 신뢰도 측정장치(100) 및 사용자단말기(200)를 포함하여 구성된다.

이하에서는 그 언급을 생략하겠으나, 본 발명에 따른 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템은 유무선을 포함하는 정보통신망을 통해 데이터를 송수신하되, DMB, Wibro, Digital 방송, AM라디오 또는 FM라디오 중에 어느 하나의 통신수단을 통해 데이터를 전송받는 것으로 상정한다.

도 2를 참조하여 본 발명에 따른 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템(S)의 신뢰도 측정장치(100)에 대해 살피면 아래와 같다.

신뢰도 측정장치(100)는 항법위성과의 접속을 통해 위성의 위치좌표를 도출하여 3차원 지리정보 내에 위치한 특정 지역의 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보를 분류하고, DOP(Dilution Of Precision)연산을 통해 계산된 오차정보를 정보통신망을 통해 접속된 사용자단말기(200)로 전송하는 기능을 수행하되, GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신모듈(110), 위성신호 검증모듈(120), 가시위성 계산모듈(130), DOP 계산모듈(140) 및 전송모듈(150)을 포함하여 구성된다.

구체적으로 GNSS 수신모듈(110)은 항법위성과 접속되어 수신한 위성궤도정보(Ephemeris) 및 현재시간정보에 따라 위성의 위치좌표를 도출한다.

또한, 위성신호 검증모듈(120)은 GNSS 수신모듈(110)로부터 인가받은 위성의 위치좌표 및 3차원 지리정보 상의 특정 위치(예상되는 사용자 위치)를 기준으로 지평선과 위성이 이루는 각도를 계산하고, 계산결과 지평선 아래에 위치한 위성은 수신이 불가능함에 따라 지평선 위에 존재하는 위성의 위치좌표만을 분리한다.

또한, 가시위성 계산모듈(130)은 위성의 위치좌표 및 3차원 지리정보 상의 특정 위치를 색인하여 도 3에 도시된 바와 같이, 각각 위성의 위치좌표와 특정 위치를 연결하는 직선벡터를 생성하고, 연결된 직선벡터가 3차원 지리정보에 도시된 건물과 간섭됨 없이 직선으로 연결되는 위성의 위치좌표를 가시위성으로 분류하여 가시위성 위치정보를 생성한다.

반면에, 가시위성 계산모듈(130)은 각각 위성의 위치좌표와 특정 위치를 연결하는 직선벡터를 생성하고, 연결된 직선벡터가 3차원 지리정보에 도시된 건물과 간섭되는 위성의 위치좌표를 다중경로 형태로 수신이 가능한 다중경로수신위성으로 분류하여 다중경로위성 위치정보를 생성한다.

이때, 특정 위치는 3차원 지리정보 상에 사용자가 위치할 수 있는 임의의 위치 좌표이며, 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보는 각각 위성의 개수데이터를 포함하고 있는 것으로 이해함이 바람직하나, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다.

또한, 가시위성 계산모듈(130)은 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보 각각의 생성을 위한 작업을 특정 위치에서 수행하되, 이러한 작업을 일정간격으로 떨어진 주변 위치에 대해서 반복적으로 수행한 후 지도형태의 데이터를 생성한다.

또한, DOP 계산모듈(140)은 가시위성 계산모듈(130)에 의해 생성된 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보를 인가받아 각각 가시위성의 개수와 다중경로수신 위성의 개수를 계산하고, DOP연산을 통해 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보 각각에 대한 오차정보를 생성한다.

이때, 오차정보는 상대적인 기하학이 위치결정에 미치는 오차를 계산한 것으로, 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보를 기준으로 사용자 위치좌표의 오차를 기 설정된 오차범위 이내로 수치화한 것으로 이해함이 바람직하다.

아울러, DOP 계산모듈(140)은 상기 특정 위치를 기준으로 일정간격으로 떨어진 주변 위치에 대해서 반복적으로 신뢰도 검사를 수행한 후 주변 지역의 신뢰도 검사 결과를 취합하여 지도 형태로 가공하여 신뢰도 지도정보를 생성한다.

이때, 신뢰도 지도정보는 복수개의 포인트에 대한 검사 결과들의 평균값을 해당 지역에 대한 대표값으로 설정하여 사용자가 해당 지역을 진입하였을 경우 위치가 부정확 할 수 있음을 인식토록 한다.

그리고, 전송모듈(150)은 가시위성 계산모듈(130)로부터 인가받은 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보와 DOP 계산모듈(140)로부터 인가받은 오차정보 및 신뢰도 지도정보를 정보통신망을 통해 접속된 사용자단말기(200)로 전송한다.

한편, 본 발명에 따른 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템(S)의 사용자단말기(200)에 대해 살피면 아래와 같다.

사용자단말기(200)는 정보통신망을 통해 접속된 신뢰도 측정장치(100)로부터 가시위성 위치정보, 다중경로위성 위치정보, 오차정보 및 신뢰도 지도정보를 수신하여 디스플레이하되, 각각 위성별로 디스플레이하거나 모든 위성을 디스플레이 할 수 있으며, 구체적인 수치를 포함하여 기 설정된 오차범위들과 부합하지 여부에 따라 신뢰도 등급별로 나누어 디스플레이 할 수 있다.

또한, 사용자단말기(200)는 기호, 숫자, 점멸신호를 표시하거나 해당 지역 지도의 색상을 변경하는 방법 또는 이들의 조합을 디스플레이 할 수 있으며, 또한 디스플레이 메커니즘은 통상의 내비게이션 단말기가 디스플레이하는 것과 동일하게 수행되는바, 그 구체적인 언급은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 사용자단말기(200)는 휴대폰, PC, PNP 또는 내비게이션 중에 어느 하나로 구성되는 것으로 상정하겠으나, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니며, 외부기기와 유무선으로 접속되어 수신한 데이터를 디스플레이할 수 있는 모든 장비를 포함하는 것으로 이해함이 바람직하다.

한편, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 방법에 대해 살피면 아래와 같다.

먼저, 신뢰도 측정장치(100)가 항법위성과의 접속을 통해 위성의 위치좌표를 도출하여 3차원 지리정보 내에 위치한 특정 지역의 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보를 분류하고, DOP(Dilution Of Precision)연산을 통해 계산된 오차정보를 생성한다(S100).

그리고, 정보통신망을 통해 접속된 사용자단말기(200)가 신뢰도 측정장치(100)로부터 수신한 가시위성 위치정보, 다중경로위성 위치정보 및 오차정보를 디스플레이한다(S200).

구체적으로 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 방법의 제S100단계의 세부과정을 살피면 아래와 같다.

신뢰도 측정장치(100)의 GNSS 수신모듈(110)이 항법위성과 접속되어 수신한 위성궤도정보(Ephemeris) 및 현재시간정보에 따라 위성의 위치좌표를 도출한다(S110).

이어서, 신뢰도 측정장치(100)의 위성신호 검증모듈(120)이 GNSS 수신모듈(110)로부터 인가받은 위성의 위치좌표 및 특정 위치를 기준으로 지평선과 위성이 이루는 각도를 계산하고, 계산결과 지평선 아래에 위치한 위성은 수신이 불가능함에 따라 지평선 위에 존재하는 위성의 위치좌표만을 분리한다(S120).

뒤이어, 신뢰도 측정장치(100)의 가시위성 계산모듈(130)이 3차원 지리정보에서 특정 위치 주변의 건물에 높이 정보를 사용하여 입체화 시키고, 각각 위성 위치좌표와 특정 위치를 연결하는 직선벡터를 생성하여 연결된 직선벡터가 3차원 지리정보에 도시된 건물과 간섭됨 없이 직선으로 연결되는 위성의 위치좌표를 가시위성으로 분류하여 가시위성 위치정보를 생성하며, 연결된 직선벡터가 3차원 지리정보에 도시된 건물과 간섭되는 위성의 위치좌표를 다중경로 형태로 수신이 가능한 다중경로수신위성으로 분류하여 다중경로위성 위치정보를 생성한다(S130).

이어서, 신뢰도 측정장치(100)의 DOP 계산모듈(140)이 가시위성 계산모듈(130)에 의해 생성된 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보를 인가받아 각각 가시위성의 개수와 다중경로수신 위성의 개수를 계산하고, DOP연산을 통해 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보 각각에 대한 오차정보를 생성한다(S140).

그리고, 신뢰도 측정장치(100)의 전송모듈(150)이 가시위성 계산모듈(130)로부터 인가받은 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보와 DOP 계산모듈(140)로부터 인가받은 오차정보를 정보통신망을 통해 접속된 사용자단말기(200)로 전송한다(S140).

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

S: 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템
100: 신뢰도 측정장치 110: GNSS 수신모듈
120: 위성신호 검증모듈 130: 가시위성 계산모듈
140: DOP 계산모듈 150: 전송모듈
200: 사용자단말기

Claims (8)

1. 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템에 있어서,
   항법위성과의 접속을 통해 위성의 위치좌표를 도출하여 3차원 지리정보 내에 특정 위치의 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보를 분류하고, DOP(Dilution Of Precision)연산을 통해 계산된 오차정보를 정보통신망을 통해 접속된 사용자단말기로 전송하는 신뢰도 측정장치; 및
   상기 가시위성 위치정보, 다중경로위성 위치정보 및 오차정보를 수신하여 디스플레이하는 사용자단말기;를 포함하되,
   상기 신뢰도 측정장치는,
   위성의 위치좌표 및 특정 위치를 기준으로 지평선과 위성이 이루는 각도를 계산하고, 계산결과 지평선 아래에 위치한 위성은 수신이 불가능함에 따라 지평선 위에 존재하는 위성의 위치좌표만을 분리하는 위성신호 검증모듈;
   위성의 위치좌표 및 특정 위치와 대응하는 3차원 지리정보를 색인하여 각각 위성 위치좌표와 특정 위치를 연결하는 직선벡터를 생성하고, 연결된 직선벡터가 3차원 지리정보에 도시된 건물과 간섭됨 없이 직선으로 연결되는 위성의 위치좌표를 가시위성으로 분류하여 가시위성 위치정보를 생성하고, 연결된 직선벡터가 3차원 지리정보에 도시된 건물과 간섭되는 위성의 위치좌표를 다중경로 형태로 수신이 가능한 다중경로수신위성으로 분류하여 다중경로위성 위치정보를 생성하는 가시위성 계산모듈;
   상기 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보를 인가받아 각각 가시위성의 개수와 다중경로수신 위성의 개수를 계산하고, DOP연산을 통해 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보 각각에 대한 오차정보를 생성하는 DOP 계산모듈;
   항법위성과 접속되어 수신한 위성궤도정보(Ephemeris) 및 현재시간정보에 따라 위성의 위치좌표를 도출하는 GNSS 수신모듈; 및
   상기 가시위성 위치정보, 다중경로위성 위치정보 및 오차정보를 정보통신망을 통해 접속된 상기 사용자단말기로 전송하는 전송모듈;로 구성되고,
   상기 오차정보는 상대적인 기하학이 위치결정에 미치는 오차를 계산하여 상기 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보를 기준으로 사용자 위치좌표의 오차를 기 설정된 오차범위 이내로 수치화한 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 특정 위치는 3차원 지리정보 상에 사용자가 위치할 수 있는 임의의 위치 좌표이며, 상기 가시위성 위치정보 및 다중경로위성 위치정보는 각각 위성의 개수데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템.
   
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 DOP 계산모듈은,
   상기 특정 위치를 기준으로 일정간격으로 떨어진 주변 위치에 대해서 반복적으로 신뢰도 검사를 수행한 후 주변 지역의 신뢰도 검사 결과를 취합하여 지도 형태로 가공하여 신뢰도 지도정보를 생성하며, 상기 신뢰도 지도정보는 복수개의 포인트에 대한 검사 결과들의 평균값을 해당 지역에 대한 대표값으로 설정하여 사용자가 해당 지역을 진입하였을 경우 위치가 부정확 할 수 있음을 인식토록 안내하는 정보인 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 위치정보의 특정지역 신뢰도 제공 시스템.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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