KR101187028B1 - Ｇｐｓ를 이용한 위치 측위 방법 및 장치 - Google Patents

Ｇｐｓ를 이용한 위치 측위 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

GPS를 이용한 위치 측위 방법 및 장치가 제공된다. GPS를 이용한 위치 측위 방법은 GPS로부터 기 설정된 간격으로 기준 개수의 위치 정보를 수신하는 단계, 상기 기준 개수의 위치 정보의 평균값을 구하는 단계, 상기 평균값에 기초하여 상기 위치 정보에 대한 기준 개수의 편차를 구하는 단계, 상기 기준 개수의 편차를 기초로 표준 편차를 구하는 단계, 상기 표준 편차보다 절대값이 작거나 같은 편차를 가지는 위치 정보를 선택하고, 선택된 위치 정보의 평균값을 구하는 단계 및 상기 선택된 위치 정보의 평균값을 이용하여 상기 위치 정보를 보정하는 단계를 포함한다.

Description

ＧＰＳ를 이용한 위치 측위 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR LOCATION DETERMINATION USING GPS}
본 발명은 GPS를 이용한 위치 측위 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 GPS를 이용하여 위치 측정을 하는 경우에 오차 감소를 위한 정확도 향상 방법 및 장치에 관한 것이다.
위치 기반 서비스는 사용자의 위치 정보, 주변의 랜드 마크 정보를 이용하여 사용자에게 유용한 정보를 제공한다. 이를 위하여 사용자의 위치를 정확하게 파악하기 위한 위치 측위 기술과 획득한 위치 및 주변에 대한 정보를 사용하여 사용자가 필요로 하는 정보를 효과적으로 제공할 수 있는 기술이 요구된다.
사용자 및 장치의 위치를 파악하기 위한 측위 기술에는 이동 통신망 기지국 셀 정보를 활용하는 네트워크 방식과 단말기에 장착된 GPS수신기를 사용하는 GPS 측위 방식이 있다. 현재 GPS측위 방식은 3~15m의 정확도를 제공하며, 500~5000m의 정확도를 제공하는 네트워크 방식보다 정확한 위치 정보를 제공한다. 하지만, GPS도 오차가 존재하며 이러한 오차에는 인공위성 시간/위치 오차, 전리층/대류층의 굴절, 수신기의 잡음, 다중 경로 및 SA(Selective Availability) 등이 있다.
일부 시스템에서는 작은 거리 허용 오차가 요구되며, GPS 측위 방식만을 이용한 위치 인식이 필요한 경우도 있다.
사용자가 어디에 위치하고 있는지 맵 상에 표시하기 위하여 GPS 수신기로부터 지리적 위치 정보를 받아야 한다. GPS 수신기를 통해 주기적으로 받아온 데이터는 즉시 상응하는 2차원 X, Y (경도, 위도) 좌표로 상응된다. 하지만, GPS수신기로부터 주기적으로 받아오는 데이터에는 지리적 거리 오차를 포함하고 있다. 이런 오차로 인해 사용자에게 잘못된 정보나 위치를 알려줄 수 있기 때문에, 이러한 오차를 감소시킬 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 GPS시스템을 이용하는 경우에 GPS의 오차 범위를 줄일 수 있는 위치 측위 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 별도의 서버와의 통신이 없이도 GPS 모듈로부터 수신된 위치 정보만을 이용하여 위치 보정을 할 수 있는 위치 측위 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1측면에 따른 GPS를 이용한 위치 측위 방법은, GPS로부터 기 설정된 간격으로 기준 개수의 위치 정보를 수신하는 단계, 상기 기준 개수의 위치 정보의 평균값을 구하는 단계, 상기 평균값에 기초하여 상기 위치 정보에 대한 기준 개수의 편차를 구하는 단계, 상기 기준 개수의 편차를 기초로 표준 편차를 구하는 단계, 상기 표준 편차보다 절대값이 작거나 같은 편차를 가지는 위치 정보를 선택하고, 선택된 위치 정보의 평균값을 구하는 단계 및 상기 선택된 위치 정보의 평균값을 이용하여 상기 위치 정보를 보정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 표준 편차를 구하는 단계는, 상기 기준 개수의 편차에 대응하는 분산값을 구하는 단계 및 상기 분산값에 기초하여 상기 표준 편차를 구하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 위치 정보는 경도와 위도를 포함하는 2차원 좌표 또는 경도, 위도 및 높이를 포함하는 3차원 좌표 중 어느 하나일 수 있다.
여기서, 상기 선택된 편차의 평균값을 구하는 단계에서, 상기 표준 편차보다 작거나 같은 편차가 없는 경우에는 상기 위치 정보를 보정하지 않을 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 GPS를 이용한 위치 측위 방법은, GPS로부터 기 설정된 간격으로 제1 기준 개수의 위치 정보를 수신하는 단계, 변환 알고리즘을 이용하여 상기 위치 정보를 변환하는 단계, 상기 변환된 위치 정보의 평균값을 구하는 단계, 상기 평균값에 기초하여 상기 변환된 위치 정보에 대한 편차를 구하는 단계, 상기 편차를 기초로 표준 편차를 구하는 단계, 상기 표준 편차보다 절대값이 작거나 같은 편차를 가지는 위치 정보를 선택하고, 선택된 위치 정보의 평균값을 구하는 단계 및 상기 선택된 위치 정보의 평균값을 이용하여 상기 위치 정보를 보정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 변환 알고리즘을 이용하여 상기 위치 정보를 변환하는 단계는, 상기 제1 기준 개수의 위치 정보를 순서대로 제2 기준 개수씩 그룹핑하는 단계, 상기 그룹핑된 위치 정보의 평균값을 구하는 단계 및 상기 그룹핑된 위치 정보의 평균값으로 상기 그룹핑된 위치 정보를 치환하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 변환 알고리즘을 이용하여 상기 위치 정보를 변환하는 단계는, 상기 제1 기준 개수의 위치 정보를 최초값을 제외하고 순서대로 제2 기준 개수씩 그룹핑하는 단계, 상기 그룹핑된 위치 정보의 평균값을 구하는 단계 및 상기 그룹핑된 위치 정보의 평균값으로 상기 그룹핑된 위치 정보를 치환하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 표준 편차를 구하는 단계는, 상기 제1 기준 개수의 편차를 기초로 분산값을 구하는 단계 및 상기 분산값을 이용하여 상기 표준 편차를 구하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 측면에 따른 GPS를 이용한 위치 측위 장치는, 기 설정된 간격으로 제1 기준 개수의 위치 정보를 취득하는 GPS 모듈 및 상기 위치 정보의 오차를 보정하는 제1알고리즘 연산부를 포함한다.
여기서, 상기 위치 측위 장치는 상기 취득한 위치 정보를 순서대로 그룹핑하여 무게 중심을 구하고, 상기 위치 정보를 상기 무게 중심으로 변환하는 제2알고리즘 연산부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1알고리즘 연산부는, 상기 위치 정보의 평균값을 구하는 평균값 연산부, 상기 평균값에 기초하여 상기 변환된 위치 정보에 대한 편차를 구하는 편차 연산부, 상기 편차를 기초로 표준 편차를 구하는 표준 편차 연산부 및 상기 표준 편차보다 작거나 같은 절대값의 편차를 가지는 위치 정보를 선택하고, 선택된 위치 정보의 평균값을 구하고, 상기 선택된 위치 정보의 평균값을 이용하여 상기 위치 정보를 보정하는 위치 정보 보정부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 표준 편차 연산부는, 상기 제1 기준 개수의 편차에 대응하는 분산값을 구하고, 상기 분산값에 기초하여 상기 표준편차를 구할 수 있다.
여기서, 상기 위치 측위 장치는 상기 제1 기준 개수의 위치 정보를 순서대로 제2 기준 개수씩 그룹핑하고, 각각의 그룹에 속하는 위치 정보에 대한 그룹 평균값을 구하는 제2알고리즘 연산부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1알고리즘 연산부는, 상기 그룹 평균값들의 평균값을 구하는 평균값 연산부, 상기 평균값에 기초하여 상기 그룹 평균값들에 대한 편차를 구하는 편차 연산부, 상기 편차를 기초로 표준 편차를 구하는 표준 편차 연산부 및 상기 표준 편차보다 절대값이 작거나 같은 편차를 가지는 그룹 평균값을 선택하고, 선택된 그룹 평균값의 평균값을 구하고, 상기 선택된 그룹 평균값의 평균값을 이용하여 상기 위치 정보를 보정하는 위치 정보 보정부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 표준 편차 연산부는, 상기 그룹 평균값들의 편차에 대응하는 분산값을 구하고, 상기 분산값에 기초하여 상기 표준편차를 구하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 제 4 측면에 따른 프로그램이 기록된 기록 매체는, 상기의 어느 하나의 방법에 의하여 위치 측위 장치에서 실행 가능한 명령어들로 구현되어 위치 측위 장치에 의해 판독될 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, GPS시스템을 이용하는 위치 측위 방법에서 위치 정보의 오차 범위를 줄일 수 있다.
또한, 별도의 서버와의 통신이 없이도 GPS 모듈로부터 수신된 위치 정보만을 이용하여 위치 보정을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측위 장치의 세부 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 동일 위치에 대해 복수 회 측정한 GPS 위치 정보를 지도 상에 표시한 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 데이터 수집 횟수에 따른 오차의 정도를 표시하기 위한 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 사용자의 이동 경로에 따른 오차 거리를 비교하기 위한 도면이다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 위치 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 제2알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 제2알고리즘을 설명하기 위한 다른 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 사용자의 이동 경로에 따른 오차 거리를 비교하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 다양한 실시예들이 유선 단말 또는 무선 단말일 수 있는 사용자 단말과 관련하여 설명된다. 사용자 단말은 또한, 시스템, 장치, 가입자 유닛, 가입자 스테이션, 이동국, 모바일, 이동 단말기, 원격 스테이션, 원격 단말기, 액세스 단말기, 사용자 단말기, 단말기, 통신 장치, 사용자 에이전트, 사용자 장치 또는 사용자 장비(UE)로 불릴 수도 있다. 무선 단말은 휴대 전화, 위성 전화, 무선 전화, SIP(Session Initiation Protocol), WLL(wireless local loop) 스테이션, PDA, 무선 접속 기능을 갖는 핸드헬드 장치, 컴퓨팅 장치 또는 다른 무선 모뎀에 연결된 프로세싱 장치일 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측위 장치의 세부 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, GPS를 이용한 위치 측위 장치는 GPS 모듈(110), 제1알고리즘 연산부(120) 및 제2알고리즘 연산부(130)를 포함한다.
위치 측위 장치(100)는 GPS 모듈(110)을 이용하여 현재 사용자의 위치 정보를 취득하고, 취득한 위치 정보를 제1알고리즘 연산부(120) 및 제2알고리즘 연산부(130)를 통해 보정하여 오차를 줄일 수 있다.
위치 측위 장치(100)는 GPS만을 이용하여 위치를 측위하는 경우를 예로 들고 있으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지는 않으며 GPS 위치 정보 이외의 다른 보조 수단을 함께 사용하는 경우에도 적용 가능한 것임은 자명하다.
위치 측위 장치(100)는 GPS 모듈(110)을 통해 일정 시간 동안 복수 개의 위치 정보를 취득한다. 이후, 위치 측위 장치(100)는 취득한 복수 개의 위치 정보를 제1알고리즘을 이용하여 오차 보정하여 더욱 정확한 위치 정보를 결정할 수 있다. 이 때, 위치 측위 장치(100)는 위치 정보를 보정하기 위해 제1알고리즘에 더해 제2알고리즘을 함께 적용할 수 있다. 이 경우, 위치 측위 장치(100)는 느린 속도로 이동하는 이동 단말에서 사용되는 경우에 더욱 효과적으로 오차를 보정할 수 있다.
GPS 모듈(110)은 일 지점이 3 개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리에 관한 정보와, 상기 거리 정보가 측정된 시간에 관한 정보를 산출한 다음 상기 산출된 거리 정보에 삼각법을 적용함으로써, 일 시간에 일 지점에 대한 위도 및 경도에 따른 2차원의 위치 정보 또는 위도, 경도 및 고도에 따른 3차원의 위치 정보를 산출할 수 있다. 나아가, 3 개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법 또한 사용될 수 있다. GPS 모듈(110)은 현 위치를 실시간으로 계속 산출하고 이를 이용하여 속도 정보를 산출하기도 한다.
제1알고리즘 연산부(120)는 GPS 모듈(110)로부터 취득한 복수의 위치 정보를 이용하여 오차 보정을 수행한다.
구체적으로, 제1알고리즘 연산부(120)는 복수의 위치 정보들 중에서 오차가 상대적으로 적은 위치 정보들을 이용하여 평균값을 구하여 위치 정보의 정확도를 높일 수 있다. 이를 위해, 제1알고리즘 연산부(120)는 복수의 위치 정보의 평균값과 각각의 편차를 구하고, 이를 이용하여 분산값 및 표준 편차를 구한다. 이후, 구해진 표준 편차보다 작은(또는 작거나 같은) 편차들만을 선택하고, 선택된 편차들에 해당되는 위치 정보들의 평균값을 구한다.
이러한 구성을 통해, 평균값과 비교하여 상대적으로 오차가 크다고 판단되는 위치 정보들을 필터링하고, 상대적으로 오차가 적은 위치 정보들만으로 평균값을 구함으로써, 오차가 비교적 적은 정확한 위치 정보를 생성하는 것이 가능해진다.
한편, 제1알고리즘 연산부(120)는 평균값 연산부(122), 편차 연산부(124), 표준 편차 연산부(126) 및 위치 정보 보정부(128)를 포함한다.
평균값 연산부(122)는 위치 정보의 평균값을 연산한다. 구체적으로, 평균값 연산부(122)는 GPS 모듈(110)에서 추출된 복수의 위치 정보를 이용하여 평균값을 구할 수 있다. 예를 들어, 평균값 연산부(122)는 10초 동안 측정된 10개의 위치 정보를 기초로 해당 위치 정보의 평균값을 계산할 수 있다. 위치 정보는 위도, 경도의 2차원 데이터일 수 있고, 위도, 경도 및 고도의 3차원 데이터일 수 있다. 본 실시예에서는 위도, 경도의 2차원 위치 정보를 예로서 설명하기로 한다.
편차 연산부(124)는 상기 평균값에 기초하여 복수의 위치 정보의 편차를 각각 구한다. 구체적으로, 편차 연산부(124)는 상기 평균값 연산부(122)에서 결정된 상기 복수의 위치 정보의 평균값과 각각의 위치 정보와의 차이인 편차를 계산한다.
표준 편차 연산부(126)는 상기 편차를 기초로 표준 편차를 구한다.
구체적으로, 표준 편차 연산부(126)는 상기 각각의 위치 정보에 대해 계산된 편차값을 이용하여 분산값을 구하고, 구해진 분산값을 이용하여 표준 편차를 구한다. 분산값은 각각의 편차의 제곱값을 평균하여 구한다. 또한, 표준 편차는 구해진 분산값의 양의 제곱근을 계산한 값이 된다.
위치 정보 보정부(128)는 복수의 편차 중에서 상기 표준 편차보다 절대값이 작거나 같은 편차를 가지는 위치 정보를 선택하여 평균값을 구하고, 상기 선택된 위치 정보의 평균값을 이용하여 상기 위치 정보를 보정한다.
구체적으로, 위치 정보 보정부(128)는 복수의 위치 정보에 대해 계산된 복수의 편차 중에서 상기 표준 편차보다 절대값이 작거나 같은 편차들을 선택한다. 이후, 위치 정보 보정부(128)는 선택된 편차들에 해당되는 위치 정보들만을 이용하여 평균값을 구한다. 이후, 위치 정보 보정부(128)는 계산된 평균값을 이용하여 해당 위치 정보들을 보정한다. 다시 말해, 위치 정보 보정부(128)는 상기 계산된 평균값을 구하고자 하는 위치에 대한 위치 정보로 결정할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 위치 측위 장치(100)는 GPS 모듈(110)로부터 수집된 해당 위치에 대한 위치 정보를 상기 제1알고리즘 연산부(120)로 직접 전송하지 않고, 제2알고리즘 연산부(130)를 통해 변환한 후에 제1알고리즘 연산부(120)로 전송할 수 있다.
제2알고리즘 연산부(130)는 위치 정보를 일정 개수씩 순서대로 그룹핑하고, 각각의 그룹에 속하는 위치 정보들의 평균값을 구한다.
구체적으로, 제2알고리즘 연산부(130)는 GPS 모듈(110)로부터 수신된 특정 위치에 대한 복수개의 위치 정보를 수신된 순서대로 일정 개수씩 그룹핑을 한다. 이후, 제2알고리즘 연산부(130)는 그룹별로 위치 정보의 평균값(무게 중심값)을 계산한다.
예를 들어, 특정 위치에 대해 9개의 위치 정보를 수신한 경우에, 3개씩 3그룹으로 그룹핑하고, 각각의 그룹별로 위치 정보의 평균값을 구하여, 결국, 3개의 그룹 평균값을 구할 수 있다. 이 경우, 각각의 그룹 평균값은 세 위치 정보가 나타내는 삼각형의 무게 중심에 해당되는 곳의 위치 정보일 수 있다.
구해진 각각의 그룹 평균값은 제1알고리즘 연산부(120)로 전송되고, 이 경우, 제1알고리즘 연산부(120)는 GPS모듈로부터 수신된 위치 정보 대신 상기 그룹 평균값을 이용하여 위치 정보 보정을 수행할 수 있다.
또한, 예를 들어, 특정 위치에 대해 10개의 위치 정보를 순서대로 수신한 경우에, 가장 먼저 수신된 위치 정보를 제외한 나머지 9개의 위치 정보를 상기와 동일한 방법으로 그룹핑하여 3개의 그룹 평균값을 구할 수 있다.
이 경우, 구해진 3개의 그룹 평균값은 가장 먼저 수신된 위치 정보와 함께 제1알고리즘 연산부(120)로 전송되고, 제1알고리즘 연산부(120)는 수신된 네 개의 데이터를 이용하여 위치 정보 보정을 수행할 수 있다.
이와 같이, 제2알고리즘 연산부(130) 및 제1알고리즘 연산부(120)를 함께 이용하는 구성을 통해서 특정 위치에 대한 GPS위치 정보의 오차를 더욱 줄일 수 있다.
다음으로, 상기 위치 측위 장치(100)를 이용하여 특정 위치에 대한 위치 정보를 취득하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 위치 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 우선, 위치 측위 장치(100)는 GPS 모듈(110)을 통해서 특정 위치에 대한 위치 정보 데이터를 측정한다(S200). 특정 위치에 대한 위치 정보는 일정 시간에 걸쳐서 일정 개수만큼 측정될 수 있다. 도 3에서는 특정 위치(X_OUT)에 대해 총 10번(a ~ j)에 걸쳐 측정된 위치 정보 지도 상에 표시되어 있다. 측정된 각각의 위치 정보는 여러 요인에 의해 조금씩의 오차를 포함하게 되는 것을 확인할 수 있다.
측정된 위치 정보는 제1알고리즘 연산부(120)로 전송된다. 이후, 제1알고리즘 연산부(120)는 일정 개수만큼 측정된 위치 정보의 평균값을 연산한다(S202).
이후, 제1알고리즘 연산부(120)는 상기 연산된 평균값을 기준으로 하여 각각의 위치 정보와의 편차를 계산한다. 이 경우, 계산된 편차는 위치 정보의 개수와 동일하다.
이후, 제1알고리즘 연산부(120)는 상기 계산된 편차를 이용하여 분산값을 계산한다(S206). 분산값은 각각의 편차의 제곱값을 모두 합하고, 이 값을 위치 정보의 총 개수로 나눈 값이다.
이후, 제1알고리즘 연산부(120)는 상기 구해진 분산값을 이용하여 표준 편차를 계산한다(S208). 참고로, 표준 편차는 상기 분산값의 양의 제곱근의 값이다.
이후, 제1알고리즘 연산부(120)는 상기 위치 정보 중에서 일정 조건에 해당하는 위치 정보만을 선택하여 평균값을 계산한다. 구체적으로, 제1알고리즘 연산부(120)는 상기 위치 정보의 편차를 계산된 표준 편차와 비교하여, 표준 편차보다 작거나 같은 편차를 가지는 위치 정보만을 선택한다(S210). 이후, 제1알고리즘은 선택된 위치 정보들만을 이용하여 평균값을 계산한다(S212). 계산된 평균값은 표준 편차와 차이가 많이 나는, 즉, 오차가 큰 위치 정보를 제외한 나머지 위치 정보만을 이용하여 계산된 평균값이어서 실제 특정 위치와의 오차가 상당히 제거된다.
이후, 위치 측위 장치(100)는 특정 위치에 대한 위치 정보로서 상기 구해진 평균값을 이용할 수 있다(S214). 만일, 상기 조건에 해당되는 위치 정보가 없는 경우에는 모든 위치 정보들의 평균값을 이용할 수 있다(S216).
상기와 같은 구성을 통해서 특정 위치에 대한 GPS 위치 정보에 포함되는 오차값을 현저히 감소시킬 수 있다. 이는 후술할 도 4 내지 도 5에서 자세히 개시되어 있다.
도 4 는 본 실시예에 따른, 데이터 수집 횟수에 따른 오차의 정도를 표시하기 위한 도면이다.
도 4에서, 특정 위치에 대해 1초 간격으로 한번씩 GPS 위치 정보를 취득하여 평균값을 구하는 경우에 포함된 오차를 측정 시간 별로 표시되어 있다. 총 3번에 걸쳐서 동일한 과정을 수행한 결과가 표시되어 있다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 세 번의 테스트 모두 9~10초 구간부터 누적된 데이터 값들의 오차가 일정한 범위에 수렴하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 일정 오차 이하의 평균값을 얻기 위해서는 9~10개의 위치 정보에 대해 상기 제1알고리즘을 적용하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
한편, 도 5 는 본 실시예에 따른, 사용자의 이동 경로에 따른 오차 거리를 비교하기 위한 도면이다.
도 5에서, 사용자의 이동 중에 측정된 위치 정보의 오차 거리가 이동 시간 별로 표시되어 있다. 제1알고리즘을 적용하지 않은 경우에는 오차가 작게는 1m에서 크게는 9m까지 발생하였으며, 발생되는 오차도 일정하지 않고(즉, 기울기가 완만하지 않음) 계속 변화함을 알 수 있다. 반면, 동일한 위치 정보값에 대해 제1알고리즘을 적용한 경우에는 전체적으로 발생되는 오차가 감소하며, 발생되는 오차의 기울기 또한 미적용시에 비해 상대적으로 감소하였음을 알 수 있다.
따라서, 상기의 도면에서 알 수 있듯이, 순수한 위치 정보 데이터를 사용하는 경우 보다는 제1알고리즘을 적용하는 경우에 보다 정확한 좌표 데이터를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
한편, 제1 알고리즘을 적용하는 기초 데이터가 되는 위치 정보 데이터들을 보정하는 경우에 더욱 효과적으로 오차를 제거할 수 있다. 이를 이용하는 본 발명의 다른 실시예에 대해서 설명하기로 한다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 위치 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 우선, 위치 측위 장치(100)는 GPS 모듈(110)을 통해서 특정 위치에 대한 위치 정보 데이터를 수신한다(S600). 특정 위치에 대한 위치 정보는 일정 시간에 걸쳐서 일정 개수만큼 측정될 수 있다.
이후, 측정된 위치 정보는 제1알고리즘 연산부(120)로 전송되기 전에 제2알고리즘 연산부(130)로 먼저 전송되어 제2알고리즘에 의해 가공된다.
우선, 제2알고리즘 연산부(130)는 전송된 위치 정보를 취득한 순서대로 일정 개수씩 그룹핑을 한다(S602). 이 때, 그룹핑은 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 7(a)와 같이, 특정 위치에 대해 10개의 위치 정보를 전송 받은 경우에 첫번째로 수신된 위치 정보를 제외하고 나머지 9개의 위치 정보에 대해 (2~4번째), (4~6번째), (6~8번째), (8~10번째)와 같이 네 개의 그룹으로 그룹핑을 할 수 있다. 또한, 첫번째로 수신된 위치 정보를 제외하고 나머지 9개의 위치 정보에 대해 (2~4번째), (5~7번째), (8~10번째)와 같이 세 개의 그룹으로 그룹핑을 할 수도 있다.
이후, 그룹별로 세 개의 위치 정보의 평균값(그룹 평균값), 다시 말해, 세 개의 위치 정보들로 이뤄지는 삼각형의 무게 중심을 구한다(S604). 예를 들어, 도 7(b)와 같이, (2~4번째), (4~6번째), (6~8번째), (8~10번째) 그룹에 대해 각각 그룹 평균값 1', 2', 3' 및 4'를 구할 수 있다.
이후, 제2알고리즘 연산부(130)는 연산된 그룹 평균값들을 제1알고리즘 연산부(120)로 전송하고(S608), 제1알고리즘 연산부(120)는 수신된 그룹 평균값을 위치 정보 대신 이용하여 제1알고리즘을 적용할 수 있다(S610). 또한, 제2알고리즘 연산부(130)는 첫번째로 수신된 위치 정보를 그룹 평균값들과 함께 제1알고리즘 연산부(120)로 전송하고, 제1알고리즘 연산부(120)는 수신된 그룹 평균값 및 첫번째 위치 정보를 위치 정보 대신 이용하여 제1알고리즘을 적용할 수도 있다.
제1알고리즘 연산부(120)에서의 수행 과정은 상기 도 3의 단계 S202~S212와 동일하므로, 설명은 생략한다. 다만, 단계 S610에서는 GPS 모듈(110)로부터 측정된 위치 정보 데이터 대신 제2알고리즘 연산부(130)에서 생성된 그룹 평균값을 이용하여 제1알고리즘을 적용하게 되므로, 도 3의 단계 S202~S212와는 달리, 실제로 사용되는 데이터의 개수가 적다는 차이가 있다.
이후, 위치 측위 장치(100)는 특정 위치에 대한 위치 정보로서 상기 구해진 평균값을 이용할 수 있다(S612).
상기와 같이, 제1알고리즘을 적용하기 전에, 미리 제2알고리즘 연산부(130)를 통해 제2알고리즘을 적용함으로써 오차 감소에 있어서 효율을 높일 수 있다. 상기에서 알 수 있듯, 제2알고리즘은 측정된 위치 정보를 바로 이용하지 않고 위치 정보들이 나타내는 도형의 무게 중심(즉, 평균값)을 이용한다. 이는 제1알고리즘에서 하지 못했던 측정값의 튀는 현상, 즉, 급격한 오차 증가를 막기 위함이다. 오차가 급격하게 증가하는 것을 막기 위해서, 연속하는 일정 개수의 위치 정보가 나타내는 도형의 무게 중심을 이용하여 신뢰도가 높지 않은 위치 정보에 대해서는 일정 개수의 위치 정보를 이용하여 신뢰도를 높인 대표값을 사용함으로써 오차를 부분적으로 더욱 감소시킬 수 있다.
도 8에서, 위치 정보P1, P4, P5로 이뤄지는 삼각형의 P1이 실제 좌표값이라고 하면, P1과 P2, P3간의 오차는 매우 크지만, P1, P4, P5로 이뤄지는 삼각형의 무게 중심(평균값)인 P1'은, P2, P4, P5로 이뤄지는 삼각형의 무게 중심인 P2' 또는 P3, P4, P5로 이뤄지는 삼각형의 무게 중심인 P3'와 비교하여 크게 오차가 발생되지 않는다. 이러한 이점을 이용하여 제2알고리즘을 위치 정보에 적용하는 경우에, 제1알고리즘만을 적용하는 경우에 비해 더욱 정확한 위치 정보를 취득하는 것이 가능하다.
도 9는 본 실시예에 따른, 사용자의 이동 경로에 따른 오차 거리를 비교하기 위한 도면이다.
도 9에서 도시된 바와 같이, 제1알고리즘 및 제2알고리즘을 함께 적용하는 경우에, 둘 다 적용하지 않은 경우는 물론 제1알고리즘만 적용한 경우에 비해서도 오차가 현저히 줄어든 위치 정보를 취득하는 것이 가능함을 알 수 있다.
이상과 같은 구성의 발명을 통해, 별도의 위치 정보 서버를 이용하지 않고도 GPS 모듈(110)이 구비된 이동 단말 내에서 단독으로 정확도가 향상된 위치 정보를 측정할 수 있으며, 이동 단말의 증가에 따른 서버와의 통신 과부하 현상과 정보의 정확성의 변화가 없이 정확한 위치 정보를 측정할 수 있는 효과가 발생한다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비 휘발성 매체, 분리형 및 비 분리형 매체를 모두 포함한다.
또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비 휘발성, 분리형 및 비 분리형 매체를 모두 포함한다.
통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. GPS를 이용한 위치 측위 장치의 위치 측위 방법에 있어서,
    상기 위치 측위 장치가 GPS로부터 기 설정된 간격으로 기준 개수의 위치 정보를 수신하는 단계,
    상기 위치 측위 장치가 상기 기준 개수의 위치 정보의 평균값을 구하는 단계,
    상기 위치 측위 장치가 상기 평균값에 기초하여 상기 위치 정보에 대한 기준 개수의 편차를 구하는 단계,
    상기 위치 측위 장치가 상기 기준 개수의 편차를 기초로 표준 편차를 구하는 단계,
    상기 위치 측위 장치가 상기 표준 편차보다 절대값이 작거나 같은 편차를 가지는 위치 정보를 선택하고, 선택된 위치 정보의 평균값을 구하는 단계 및
    상기 위치 측위 장치가 상기 선택된 위치 정보의 평균값을 구하고자 하는 위치에 대한 위치 정보로 결정하여 상기 위치 정보를 보정하는 단계
    를 포함하는, 위치 측위 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표준 편차를 구하는 단계는,
    상기 위치 측위 장치가 상기 기준 개수의 편차에 대응하는 분산값을 구하는 단계 및
    상기 위치 측위 장치가 상기 분산값에 기초하여 상기 표준 편차를 구하는 단계
    를 포함하는, 위치 측위 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 정보는 경도와 위도를 포함하는 2차원 좌표 또는 경도, 위도 및 높이를 포함하는 3차원 좌표 중 어느 하나인 것인, 위치 측위 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 선택된 편차의 평균값을 구하는 단계에서,
    상기 표준 편차보다 작거나 같은 편차가 없는 경우에는 상기 위치 정보를 보정하지 않는 것인, 위치 측위 방법.
  5. GPS를 이용한 위치 측위 장치의 위치 측위 방법에 있어서,
    상기 위치 측위 장치가 GPS로부터 기 설정된 간격으로 제1 기준 개수의 위치 정보를 수신하는 단계,
    상기 위치 측위 장치가 상기 제1 기준 개수의 위치 정보에 대한 변환 알고리즘을 이용하여 상기 제1 기준 개수의 위치 정보를 설정된 기준 개수씩 그룹핑된 위치 정보로 변환하는 단계,
    상기 위치 측위 장치가 상기 변환된 위치 정보의 평균값을 구하는 단계,
    상기 위치 측위 장치가 상기 평균값에 기초하여 상기 변환된 위치 정보에 대한 편차를 구하는 단계,
    상기 위치 측위 장치가 상기 편차를 기초로 표준 편차를 구하는 단계,
    상기 위치 측위 장치가 상기 표준 편차보다 절대값이 작거나 같은 편차를 가지는 위치 정보를 선택하고, 선택된 위치 정보의 평균값을 구하는 단계 및
    상기 위치 측위 장치가 상기 선택된 위치 정보의 평균값을 구하고자 하는 위치에 대한 위치 정보로 결정하여 상기 위치 정보를 보정하는 단계
    를 포함하는, 위치 측위 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 변환 알고리즘을 이용하여 상기 위치 정보를 변환하는 단계는,
    상기 위치 측위 장치가 상기 제1 기준 개수의 위치 정보를 순서대로 제2 기준 개수씩 그룹핑하는 단계,
    상기 위치 측위 장치가 상기 그룹핑된 위치 정보의 평균값을 구하는 단계 및
    상기 그룹핑된 위치 정보의 평균값으로 상기 그룹핑된 위치 정보를 치환하는 단계
    를 포함하는, 위치 측위 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 변환 알고리즘을 이용하여 상기 위치 정보를 변환하는 단계는,
    상기 위치 측위 장치가 상기 제1 기준 개수의 위치 정보를 최초값을 제외하고 순서대로 제2 기준 개수씩 그룹핑하는 단계,
    상기 위치 측위 장치가 상기 그룹핑된 위치 정보의 평균값을 구하는 단계 및
    상기 위치 측위 장치가 상기 그룹핑된 위치 정보의 평균값으로 상기 그룹핑된 위치 정보를 치환하는 단계
    를 포함하는, 위치 측위 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 표준 편차를 구하는 단계는,
    상기 위치 측위 장치가 상기 제1 기준 개수의 편차를 기초로 분산값을 구하는 단계 및
    상기 위치 측위 장치가 상기 분산값을 이용하여 상기 표준 편차를 구하는 단계
    를 포함하는, 위치 측위 방법.
  9. GPS를 이용한 위치 측위 장치에 있어서,
    기 설정된 간격으로 제1 기준 개수의 위치 정보를 취득하는 GPS 모듈 및
    상기 GPS 모듈에서 취득한 상기 위치 정보의 오차를 보정하는 제1알고리즘 연산부를 포함하되,
    상기 제1 알고리즘 연산부는
    상기 제1 기준 개수의 위치 정보의 평균값을 구하는 평균값 연산부,
    상기 평균값에 기초하여 상기 제1 기준 개수의 위치 정보에 대한 편차를 구하는 편차 연산부,
    상기 편차를 기초로 표준 편차를 구하는 표준 편차 연산부 및
    상기 표준 편차보다 작거나 같은 절대값의 편차를 가지는 위치 정보를 선택하고, 선택된 위치 정보의 평균값을 구하고, 상기 선택된 위치 정보의 평균값을 이용하여 상기 위치 정보를 보정하는 위치 정보 보정부
    를 포함하는, 위치 측위 장치.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 표준 편차 연산부는, 상기 제1 기준 개수의 편차에 대응하는 분산값을 구하고, 상기 분산값에 기초하여 상기 표준편차를 구하는 것인, 위치 측위 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 기준 개수의 위치 정보를 순서대로 제2 기준 개수씩 그룹핑하고, 각각의 그룹에 속하는 위치 정보에 대한 그룹 평균값을 구하는 제2알고리즘 연산부
    를 더 포함하는, 위치 측위 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1알고리즘 연산부는,
    상기 그룹 평균값들의 평균값을 구하는 평균값 연산부,
    상기 평균값에 기초하여 상기 그룹 평균값들에 대한 편차를 구하는 편차 연산부,
    상기 편차를 기초로 표준 편차를 구하는 표준 편차 연산부 및
    상기 표준 편차보다 절대값이 작거나 같은 편차를 가지는 그룹 평균값을 선택하고, 선택된 그룹 평균값의 평균값을 구하고, 상기 선택된 그룹 평균값의 평균값을 이용하여 상기 위치 정보를 보정하는 위치 정보 보정부
    를 포함하는, 위치 측위 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 표준 편차 연산부는, 상기 그룹 평균값들의 편차에 대응하는 분산값을 구하고, 상기 분산값에 기초하여 상기 표준편차를 구하는 것인, 위치 측위 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 위치 측위 장치에서 실행 가능한 명령어들로 구현되어 위치 측위 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램이 기록된 기록 매체.
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