KR101467921B1 - 가상 캘리브레이션을 이용하여 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기존 방식과 같은 네트워크의 도움없이 사용자 단말에 탑재되어 있는 기압센서만을 이용하여 고도 측정이 가능하여 특히 고층 건물의 실내에서 휴대용 단말기가 위치한 정확한 층 수 정보를 취득할 수 있는, 가상 캘리브레이션을 이용하여 고도를 측정하는 방법 및 이를 수행하도록 구성된 휴대용 단말에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적은, (a) 위성항법 신호를 수신하는 단계; (b) 상기 위성항법에 의한 사용자의 위치 추적 중 위성항법 음영지역으로의 진입 여부를 판단하는 단계; (c) 상기 위성항법 음영지역의 시작 위치에서의 초기 고도값과 초기 기압값을 저장하는 단계; 및 (d) 상기 초기 고도값과 초기 기압값을 기초로 하여 사용자 단말의 기압센서에 의해 측정된 기압값의 변화를 통하여 사용자의 고도를 추정하는 단계를 포함하여 이루어지는, 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법을 제공함에 의하여 달성될 수 있다.

Description

가상 캘리브레이션을 이용하여 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법{Mobile device and method for measuring altitude using virtual calibration}
본 발명은 기존방식과 같은 네트워크의 도움없이 사용자 단말에 탑재되어 있는 기압센서만을 이용하여 고도 측정이 가능하여 특히 고층 건물의 실내에서 휴대용 단말기가 위치한 정확한 층 수 정보를 취득할 수 있는, 가상 캘리브레이션을 이용하여 고도를 측정하는 방법 및 이를 수행하도록 구성된 휴대용 단말에 관한 것이다.
최근 개발되는 스마트폰을 비롯한 휴대용 통신기기들은 GPS 수신장치를 내장하고 있으며, GPS 기술을 이용한 위치 확인 기능과 현재 위치 전송 및 위치 기반에 의한 다양한 형태의 어플리케이션이 실행되어 GPS 기반의 서비스가 제공되고 있다.
통상적인 GPS 기반의 서비스는 휴대용 단말기에 내장된 GPS 수신기에 현재 위치의 GPS 정보를 수신받아 오차 범위 내의 위치 정보 파악이 가능하도록 하고 있으며, 휴대용 단말기에 내장된 기능을 이용하여 이 위치 정보를 송신할 수 있고, 제한적으로 휴대용 단말기의 위치를 추적할 수 있도록 할 수 있다.
이와 같은 GPS 정보에 의한 휴대용 단말기의 위치는 주로 2D 상태의 위치, 즉 현재 휴대용 단말기가 위치하고 있는 지점의 위도와 경도만이 표시될 뿐 고도의 위치는 표시나 추적할 수 없는 단점이 있다.
한편, 현대의 도시 사회에서는 고층 건물이 점차 많아지고, 고층 건물에서 일을 하거나 생활하는 인구 비율이 높아지고 있다. 특히 우리나라의 경우에는 아파트의 주거 비율이 점차 높아지고 있다. 현재, GPS 정보에 의한 위치 확인시 실내에서는 GPS 정보 수신이 불가능함에 따라 위치 확인이 어렵거나 현재 위치와 다른 위치가 표시되고 있으며, 고층 건물에서의 위치 확인이 불가능하여 고도 정보를 이용하여 위치 추정이 가능할 수 있는 방법이 제시되고 있다.
이러한 환경의 휴대용 단말기 사용자들은 고층 건물 내에서 자신의 위치를 확인하거나 전송할 때, 특히 화재나 테러 등의 긴급한 대피 상황이 발생되어 자신의 위치 정보를 전송하거나 추적을 요청하여야 할 경우에는 2차원의 위치 정보로는 정확한 위치 확인이 어려운 문제점이 지적되고 있다.
즉, 대피 상황에 처한 사람이 2층이나 13층에 각각 위치하였을 때, 현재의 기술로는 같은 위치의 GPS 정보만 수신 가능함에 따라 대피자가 고층 건물의 외부로 구조 요청을 하지 않는 이상은 정확한 높이 확인이 어렵기 때문에 수색 작업이 특정화되지 못함에 따라 구조 활동이 제한될 수 밖에 없는 단점이 있다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여 본 출원인에 의하여 제안된 기술들 중 하나로서, 휴대용 단말기에 기압센서를 장착하여 GPS 정보 수신에 의한 위치 정보와 정확한 고도 정보를 동시에 제공함으로써, 휴대용 단말기의 3차원 위치 정보가 제공될 수 있도록 한 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법을 들 수 있다.
이는 해면기압 또는 기압계를 통해 제공되는 기준기압 정보와 고도 정보를 이용하여 휴대용 단말기에 내장된 기압센서를 보정(Calibration)하고, 보정된 기압센서의 기압값을 통해 휴대용 단말기의 고도 정보를 추정할 수 있도록 한 기술에 해당하는 것으로서, 결국 "네트워크의 지원"을 통한 기준기압 보정을 통한 고도 측정 방법에 관한 것이라고 할 것이다.
대한민국 공개특허공보 제2006-0018775호
본 발명은 기존 방식과 같은 네트워크의 도움없이 사용자 단말에 탑재되어 있는 기압센서만을 이용하여 고도 측정이 가능하여 특히 고층 건물의 실내에서 휴대용 단말기가 위치한 정확한 층 수 정보를 취득할 수 있는, 가상 캘리브레이션을 이용하여 고도를 측정하는 방법 및 이를 수행하도록 구성된 휴대용 단말을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 비단 실내에서뿐만 아니라, 고층 건축 물 등이 밀집하고 있는 시가지 공간인 어번 캐니언(urban canyon)에서의 가시위성수 문제의 해결에도 적용될 수 있는, 즉, 고층 빌딩에 의해서 위성항법신호가 블로킹되고 위성항법 가시 위성수가 3개 이하로 떨어질 경우에도 위성항법 신뢰도를 향상시킬 수 있는 고도 측정 방법 및 이를 수행하도록 구성된 휴대용 단말을 제공하고자 한다.
본 발명의 상기 목적은, (a) 위성항법 신호를 수신하는 단계; (b) 상기 위성항법에 의한 사용자의 위치 추적 중 위성항법 음영지역으로의 진입 여부를 판단하는 단계; (c) 상기 위성항법 음영지역의 시작 위치에서의 초기 고도값과 초기 기압값을 저장하는 단계; 및 (d) 상기 초기 고도값과 초기 기압값을 기초로 하여 사용자 단말의 기압센서에 의해 측정된 기압값의 변화를 통하여 사용자의 고도를 추정하는 단계를 포함하여 이루어지는, 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법을 제공함에 의하여 달성될 수 있다.
상기 위성항법 음영지역으로의 진입 여부는, 위성항법 신호의 세기가 기준치 이하로 감소하는지 여부에 의하여 판단할 수 있다.
상기 (b) 단계 이후에 근거리 통신 인프라가 제공되는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
만약 상기 근거리 통신 인프라가 제공되지 않는다고 판단되는 경우, 상기 초기 고도값과 초기 기압값은 각각 상기 위성항법을 통해 상기 음영지역에 들어오기 직전의 고도 및 기압인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 근거리 통신 인프라가 제공되고 있다고 판단되는 경우, 상기 초기 고도값과 초기 기압값은 각각 건물 입구에서의 고도 및 기압이며, 상기 건물 입구는 근거리 통신을 통한 맵데이터 서버를 통해 제공되는 건물의 정보에 의하여 파악되는 것을 특징으로 한다.
앞서 상기 (d) 단계에서의 변화된 기압값을 통한 사용자 고도 추정은 아래와 같은 수학식에 의하도록 구성된다.
수학식
H ut = H I + ΔH
ΔH = αΔP
ΔP = P I - P ut
(여기서, H I : 초기 고도값, P I : 초기 기압값, P ut : 사용자 단말의 기압센서를 통해 측정한 기압값, α: 스케일 팩터)
또한, 앞서 상기 (d) 단계에서 추정된 고도 정보는, 네트워크를 통해 연결된 맵데이터 서버로부터 수신된 건물 정보와 병합되어 상기 휴대용 단말이 위치한 층 수 정보를 추정할 수 있다.
상기 맵데이터 서버를 통해 제공되는 건물의 정보는, 상기 건물들의 층 수 정보와 층간 높이 정보 및 1층의 높이 정보 중 적어도 어느 하나 이상의 정보를 제공하도록 구성된다.
만약 상기 맵데이터 서버의 네트워크 연결이 불가능하거나 상기 맵데이터 서버의 정보가 없을 경우에는 건물의 평균적인 층간 높이가 적용되어 고도 정보에 대한 층 수 정보가 산출되도록 구성된다.
이러한 휴대용 단말의 고도 측정 방법은 고층 빌딩에 의해서 위성항법신호가 블로킹되어 위성항법 가시 위성수가 3개 이하로 떨어질 경우 적용될 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 또 다른 목적은, (e) 위성항법 신호를 수신하는 단계; (f) 사용자의 휴대용 단말의 기압센서에 의해 측정되는 기압값의 변화를 통하여 사용자의 고도를 결정하는 단계; 및 (h) 상기 위성항법 신호에 대해서 가시 위성수가 3개 이하로 떨어진 경우, 상기 수신한 3개 이하의 위성항법 신호와 상기 (f) 단계에서 결정한 사용자의 고도를 기초로 하여, 상기 휴대용 단말의 위치를 결정하는 단계;를 포함하는, 휴대용 단말의 위치 결정 방법에 의하여 달성될 수 있다.
여기서, 상기 (f) 단계에서의 고도를 결정하는 단계는, 앞에서 기재한 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법에 의하여 고도를 결정하는 단계일 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 또 다른 목적은, 근거리 통신 인프라가 구비된 실내에서의 휴대용 단말의 고도 측정 방법으로서, 근거리 통신 신호를 인식하는 단계; 상기 근거리 통신에 통하여 제공된 건물 입구에서의 고도 정보를 수신하여 실내에서의 초기 고도값으로 저장하고 상기 건물 입구에서의 기압을 실내에서의 초기 기압값으로 저장하는 단계; 및 상기 저장된 초기 고도값과 초기 기압값에 기초하여 사용자 단말의 기압센서에 의해 측정된 기압값의 변화를 통하여 사용자의 고도를 추정하는 단계를 포함하여 이루어지는 고도 측정 방법에 의하여 달성될 수 있다.
아울러, 본 발명에 의한 또 다른 목적은, 앞서 상술한 고도 측정 방법을 수행하도록 구성된 휴대용 단말에 의하여 달성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법은 네트워크의 도움없이 사용자 단말에 탑재되어 있는 기압센서만을 이용하여 고도 측정이 가능하므로 특히 고층 건물의 실내에서 휴대용 단말기가 위치한 정확한 층 수 정보를 취득할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 기압센서가 내장된 휴대용 단말기를 통해 단말기 사용자가 위치한 정확한 고도와 건물 내 층 수 정보를 획득하거나 추적할 수 있음에 따라 물류, 엔터테인먼트, 항법, 광고, 소셜 네트워킹 등을 이용한 다양한 분야에 활용 가능할 수 있으며, 이를 비롯하여 화재나 테러 등의 위급 상황에서 정확한 고도와 건물 내 층 수 정보를 통해 휴대용 단말기 사용자의 신속하고 안전한 구조가 가능한 작용효과가 발휘될 수 있다.
도 1은 고도 측정이 가능한 휴대용 단말의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 단말을 이용한 고도 측정 과정이 도시된 순서도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RF 통신 등의 인프라가 없는 실내에서의 고도측정에 대한 개념도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RF 통신 등의 인프라가 있는 실내에서의 고도측정에 대한 개념도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 어번 캐니언에서의 고도측정에 대한 개념도
도 6a 및 도 6b는 휴대용 단말기 사용자의 실제 위치 측정 결과가 도시된 그래프이다.
본 발명에 따른 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.
먼저, 도 1은 고도 측정이 가능한 휴대용 단말의 구성도의 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 고도 측정이 가능한 휴대용 단말(100)은 네트워크를 통해 무선통신 수단과 연결되며, 네트워크를 통해 기압 정보를 수신받는 기압정보 수신부(110)와, 위성항법 신호가 약해지거나 오차가 증가하면 사용자가 위성항법 음영지역에 들어갔다고 판단하여 이 순간 사용자의 고도와 기압정보를 기반으로 기압센서를 보정(calibration)하는 기압 보정부(120)와, 캘리브레이션 이후 기압정보의 변화를 통해 사용자의 고도 변화를 추정하고 이를 이용해 현재 사용자의 고도를 추정하도록 구성된 기압센서(130)와 고도 측정부(140)를 포함할 수 있다.
그리고, 휴대용 단말(100)은 GPS 위성으로부터 위도와 경도, 고도 정보를 수신받는 GPS 수신부(150)를 더 포함할 수 있으며, GPS 위성에서 송신되는 정보 외에 특정 위치의 위도와 경도, 고도 정보를 수신받는 결정고도 수신부(160)를 더 포함할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 휴대용 단말(100)은 네트워크를 통해 기준기압 정보를 제공하는 기압서버(200)와, 건물의 층고와 층 수 정보를 제공하는 맵데이터 서버(300) 및 GPS 위성을 통해 제공되는 고도 정보 오차의 보정계수를 제공하는 GPS 보정서버(400)와 연결될 수도 있다.
상기 휴대용 단말(100)의 기압정보 수신부(110)는 네트워크를 통해 기상청 등의 국가공인기관에서 제공하는 해면기압이 수신되며, 휴대용 단말(100)에 내장된 GPS 수신부(150)에서 수신된 위도, 경도의 현 위치 정보에 기반한 정보가 제공되거나, 네트워크를 통해 파악될 수 있는 휴대용 단말(100)의 위치, 예를 들어 이동통신 기지국이 커버할 수 있는 셀 정보에 의해서 휴대용 단말(100) 주변의 일정 영역에 대한 해면기압이 제공될 수 있다. 또한, 기압정보 수신부(110)는 기준 기압계와 연동되는 기압서버(200)를 통해 휴대용 단말(100) 주변 지역의 기준기압 정보와 기준고도 정보를 수신받을 수 있다. 기압서버(200)를 통해 제공되는 기준기압 정보와 기준고도 정보를 이용하여 현재 위치한 지역의 해면기압을 계산할 수 있다.
이때, 해면기압(sea-level pressure)은 평균해수면 높이에서의 기압을 일컫는 기압으로, 특정 관측 지점에서 관측된 기압에 해면 경정을 하여 얻어진 평균 해수면 높이에서의 기압으로 정의될 수 있으며, 기상청이나 사설기관의 기압 제공 정보 등을 통해 취득될 수 있고 이동통신사의 데이터베이스 서버를 통해 특정 지역의 기압 정보가 제공될 수 있다. 해면기압 외에 기압계를 이용한 기준기압 정보와 기준고도 정보도 사설기관이나 이동통신사에서 제공된 기압서버(200)에서 제공될 수 있으며, 휴대용 단말(100)에서 특정 지역의 기준기압 정보와 기준고도 정보가 테이블의 형태로 제공되거나, 최근 보급이 확산된 스마트폰의 경우에는 도시 내 주요 시가지, 관광명소, 시군구 등의 지역별로 기준기압 정보와 기준고도 정보를 취득할 수 있는 어플리케이션의 형태로 제공될 수 있다. 이때, 휴대용 단말(100) 내에서 기준기압 정보와 기준고도 정보가 저장될 경우에는 네트워크를 통해 별도의 기준기압 정보 및 기준고도 정보를 수신받지 않고도 해면기압의 계산이 이루어질 수 있다.
또한, 기압 보정부(120)는 가령 위성항법 신호가 약해지거나 오차가 증가하게 되는 위성항법 음영지역의 시작 위치에서의 초기 고도값과 초기 기압값을 저장하는 방식으로 기압센서(130)의 보정(calibration)이 수행될 수 있다.
여기서, 만약 근거리 통신 인프라가 제공되지 않는다고 판단되는 경우에는, 상기 초기 고도값과 초기 기압값은 각각 상기 위성항법을 통해 상기 음영지역에 들어오기 직전의 고도 및 기압이 된다. 한편, 근거리 통신 인프라가 제공되고 있다고 판단되는 경우에는, 상기 초기 고도값과 초기 기압값은 각각 건물 입구에서의 고도 및 기압이며, 상기 건물 입구는 근거리 통신을 통한 맵데이터 서버를 통해 제공되는 건물의 정보에 의하여 파악될 수 있다.
휴대용 단말(100)에 수신되는 고도 정보는 GPS 위성으로부터의 수신받는 고도 정보 외에도 특정 지역의 정해진 고도 정보를 결정고도 수신부(160)를 통해 수신받거나 휴대용 단말(100)에 자체적으로 저장된 특정 지역의 고도 정보를 취득할 수 있다. 예를 들어 특정 지역의 정해진 고도 정보는 건물의 1층에 위도, 경도 정보를 비롯하여 고도 정보를 저장한 단말기를 별도로 설치하고, 휴대용 단말(100)이 NFC(Near Field Communication) 또는 RFID 방식을 통해 결정고도 수신부(160)에서 단말기의 고도 정보를 취할 수 있으며, 휴대용 단말(100)에 저장된 정보는 앞서 언급한 기준기압 정보와 마찬가지로 테이블의 형태 또는 어플리케이션의 형태로 대표적인 지역, 건물 등의 위도, 경도 및 고도 정보를 취득할 수 있다.
또한, 휴대용 단말(100)은 GPS 위성을 통한 GPS 고도 정보의 수신시, 위도와 경도 정보에 비해 다소 부정확한 고도 정보가 GPS 수신부(150)에 수신될 수 있음에 따라 네트워크에 연결된 GPS 보정서버(400)를 통해 해당 고도 정보에 대한 GPS 보정정보를 수신함으로써, GPS 고도 정보의 오차를 보정할 수도 있다. GPS 보정정보에 의해 기압센서(130)의 더 정교한 보정이 가능할 수 있으며, 이하에서 설명될 고도 정보의 추적시 정확한 고도 정보 추정이 가능할 수 있다.
주의할 것은, 본 발명에 있어서의 기압센서의 보정은, 위성항법 신호가 약해지거나 오차가 증가하는 등의 사용자가 위성항법 음영지역으로 진입하였다고 판단되고 바로 이 순간 사용자의 고도와 기압정보를 기반으로 기압센서에 대한 보정이 이루어질 수 있다는 점이다. 이러한 보정 이후, 기압정보의 변화를 통해 사용자의 고도 변화를 추정하고 이를 이용해 현재 사용자의 고도를 추정하는 것이 본 발명의 특징 중 하나라고 할 수 있다.
물론 이와 같이 근거리 통신 인프라가 지원되지 않는 실내지역에서는 음영지역 시작 위치에서의 고도값과 기압값에 기초한 고도 추정 방법이 사용되지만, 근거리 통신 인프라가 실내지역에서는 가령 RF 기반 통신을 통한 건물 입구를 파악하는 고도 정보를 수신한 후 바로 이 건물 입구에서의 기압값에 기초한 고도 추정 방법이 사용되어, 변화된 기압값을 통한 사용자 고도 추정이 가능하다.
이와 같이, 휴대용 단말(100) 내에 내장된 기압센서(130)의 보정 후, 보정된 기압센서(130)를 통해 변화되는 기압값과 저장된 음영지역 시작 위치 또는 건물 입구에서의 고도값 및 기압값을 이용하여 휴대용 단말(100)이 위치한 고도의 산출이 이루어지게 되는 데, 휴대용 단말(100)의 고도 산출은 고도 측정부(140)를 통해서 이루어질 수 있다.
고도 측정부(140)에서 산출된 휴대용 단말(100)의 고도 정보는 휴대용 단말(100)과 네트워크를 통해 연결된 맵데이터 서버(300)를 통해 수신된 건물의 정보와 병합되어 고도 정보를 휴대용 단말이 위치한 층 수 정보로 측정될 수 있으며, 이 층 수 정보가 휴대용 단말(100)의 디스플레이를 통해 출력될 수 있다.
이때, 맵데이터 서버(300)를 통해 제공되는 건물의 정보는 건물들의 층 수 정보와 층간 높이 정보 및 1층의 높이가 다른 층의 높이와 다를 경우 1층의 높이 정보 등을 가진 건물들의 3차원 맵 정보일 수 있다.
또한, 맵데이터 서버(300)의 네트워크 연결이 불가능하거나 맵데이터 서버(300)의 정보가 없을 경우에는 건물들의 평균적인 층간 높이(대략 2.5~3m)가 적용되어 고도 정보에 대한 층 수 정보가 산출될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 단말을 이용한 고도 측정 과정이 도시된 순서도이다.
먼저, 실외에서는 특별한 사정이 없는 한 위성항법을 통해 사용자의 위치추적을 수행한다(S301).
이 경우 아래 수식에 의하여 사용자의 고도추정이 가능하다.
수학식 : H ut = H gt
여기서, H ut 는 사용자의 고도이며, H gt 는 위성항법을 통해 계산된 고도를 나타낸다.
이러한 사용자 위치추정은 사용자가 위성항법 음영지역으로 진입하였다고 판단될 때까지 적용된다(S302). 즉, 사용자가 실내에 들어갔거나, 혹은 빌딩 숲 등과 같이 위성 신호를 수신하는 것이 어려운 지역에 진입하게 되면 위성항법 신호가 약해진다. 위성항법 신호가 양해지거나 오차가 증가하면, 사용자가 위성항법 음영지역에 들어갔다고 판단될 수 있다.
다음, RF 기반 통신 등과 같은 근거리 통신 인프라가 제공되는지 여부를 판단하게 된다(S303).
만약 도 3에서와 같이 근거리 통신 인프라가 제공되지 않는 실내지역에 진입하였다고 판단되는 경우 음영지역 시작 위치, 즉 위성항법을 통해 음영지역에 들어오기 직전 고도 및 기압을 실내에서의 초기 고도값(H I )과 기압값(P I )으로 정하여 저장한다(S304).
한편, 도 4에서와 같이 RF 기반 통신 등의 근거리 통신 인프라가 제공되는 실내지역에 진입하였다고 판단될 경우에는 RF 기반 통신을 통한 건물 입구를 파악, 고도 정보를 수신하여 이를 실내에서의 초기 고도값(H I )으로 추정하고(S306) 이러한 건물 입구에서의 기압을 초기 기압값(P I )으로 정하여 저장한다(S307).
이러한 저장된 초기 고도값(H I )과 기압값(P I )에 기초하여 다음 수식에 기초하여 기압 변화에 따른 사용자의 고도를 추정한다(S305, S308).
수학식 :
H ut = H I + ΔH
ΔH = αΔP
ΔP = P I - P ut
여기서, H I 과 P I 는 각각 초기 고도값과 초기 기압값이며, P ut 는 사용자 단말의 기압센서를 통해 측정한 기압값이고, α는 스케일 팩터(scale factor)로서 실험을 통해 측정된다.
이와 같이 네트워크의 도움없이 사용자 단말에 탑재되어 있는 기압센서만을 이용한 고도 추정이 이루어지면, 이러한 고도 추정 정보는 휴대용 단말(100)과 네트워크를 통해 연결된 맵데이터 서버(300)를 통해 수신된 건물의 정보와 병합되어 고도 정보를 휴대용 단말이 위치한 층 수 정보로 측정될 수 있으며, 이 층 수 정보가 휴대용 단말(100)의 디스플레이를 통해 출력될 수 있다.
이때, 맵데이터 서버(300)를 통해 제공되는 건물의 정보는 건물들의 층 수 정보와 층간 높이 정보 및 1층의 높이가 다른 층의 높이와 다를 경우 1층의 높이 정보 등을 가진 건물들의 3차원 맵 정보일 수 있다.
또한, 도 3에서의 경우와 같이, 맵데이터 서버(300)의 네트워크 연결이 불가능하거나 맵데이터 서버(300)의 정보가 없을 경우에는 건물들의 평균적인 층간 높이(대략 2.5~3m)가 적용되어 고도 정보에 대한 층 수 정보가 산출될 수도 있다.
한편, 앞서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 도 5에서와 같이 고층 건축 등이 밀집하고 있는 시가지 공간인 어번 캐니언(urban canyon)에서의 가시위성수 문제의 해결에도 적용될 수 있다. 가령, 고층 빌딩에 의해서 위성항법신호가 블로킹되고 위성항법 가시 위성수가 3개 이하로 떨어질 경우, 본 발명에 의한 방법에 의한 기압센서로 고도를 추정하여 위성항법 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
다시 말해, 위성항법 신호에 대해서 가시 위성수가 3개 이하로 떨어진 경우, 본 발명에 의한 기압센서로 고도를 추정하는 방식을 활용하는 경우, 본 발명에 따라 결정되거나 추정된 고도 정보 덕분에 변수가 하나가 줄어들면서, 위치를 결정하기 위한 방정식을 푸는 것이 가능하게 되어, 좀 더 정확하게 사용자의 휴대용 단말의 위치를 결정하는 것이 가능하게 된다.
도 6a는 본 발명에 따른 위성항법과 기압센서를 이용하여 보행자의 고도를 추정한 실험결과를 나타내는 그래프이며, 도 6b는 실내에서의 사용자 기압변화를 나타내는 그래프이다.
실외에서부터 실내의 특정위치로 사용자가 모바일 기기를 휴대하고 이동할 경우, 로 도 6a에 의한 그래프에서 확인되는 바와 같이, 사용자가 실내공간으로 들어가는 시점 이후부터 위성항법 신호는 상당히 부정확함을 알 수 있다. 이에 반해, 본 발명에서와 같이, 기압으로 고도 측정시 외부로부터 기준 기압 정보를 네트워크 도움을 받을 수 없는 조건에서 사용자가 휴대용 단말기만을 이용하여 실내와 실외에서 연속적으로 고도 정보를 잘 추정하는 것을 확인할 수 있다.
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.
100. 휴대용 단말
110. 기압정보 수신부
120. 기압 보정부
130. 기압센서
140. 고도 측정부
150. GPS 수신부
160. 결정고도 수신부
200. 기압서버
300. 맵데이터 서버
400. GPS 보정서버

Claims (15)

  1. (a) 위성항법 신호를 수신하는 단계;
    (b) 상기 위성항법에 의한 사용자의 위치 추적 중 위성항법 음영지역으로의 진입 여부를 판단하는 단계;
    (c) 상기 위성항법 음영지역의 시작 위치에서의 초기 고도값과 초기 기압값을 저장하는 단계; 및
    (d) 상기 초기 고도값과 초기 기압값을 기초로 하여 사용자 단말의 기압센서에 의해 측정된 기압값의 변화를 통하여 사용자의 고도를 추정하는 단계;를 포함하되,
    상기 (d) 단계에서 추정된 고도 정보는, 네트워크를 통해 연결된 맵데이터 서버로부터 수신된 건물 정보와 병합되어 휴대용 단말이 위치한 층 수 정보를 추정하는 것을 특징으로 하는, 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위성항법 음영지역으로의 진입 여부는, 위성항법 신호의 세기가 기준치 이하로 감소하는지 여부에 의하여 판단하는 것을 특징으로 하는, 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 (b) 단계 이후에 근거리 통신 인프라가 제공되는지 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 근거리 통신 인프라가 제공되지 않는다고 판단되는 경우, 상기 초기 고도값과 초기 기압값은 각각 상기 위성항법을 통해 상기 음영지역에 들어오기 직전의 고도 및 기압인 것을 특징으로 하는, 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 근거리 통신 인프라가 제공되고 있다고 판단되는 경우, 상기 초기 고도값과 초기 기압값은 각각 건물 입구에서의 고도 및 기압이며, 상기 건물 입구는 근거리 통신을 통한 맵데이터 서버를 통해 제공되는 건물의 정보에 의하여 파악되는 것을 특징으로 하는, 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서의 변화된 기압값을 통한 사용자 고도 추정은 아래와 같은 수학식에 의하는 것을 특징으로 하는, 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
    수학식
    H ut = H I + ΔH
    ΔH = αΔP
    ΔP = P I - P ut
    여기서, H I : 초기 고도값
    P I : 초기 기압값
    P ut : 사용자 단말의 기압센서를 통해 측정한 기압값
    α: 스케일 팩터(scale factor)
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 맵데이터 서버를 통해 제공되는 건물의 정보는, 상기 건물들의 층 수 정보와 층간 높이 정보 및 1층의 높이 정보 중 적어도 어느 하나 이상의 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는, 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 맵데이터 서버의 네트워크 연결이 불가능하거나 상기 맵데이터 서버의 정보가 없을 경우에는 건물의 평균적인 층간 높이가 적용되어 고도 정보에 대한 층 수 정보가 산출되는 것을 특징으로 하는, 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 휴대용 단말의 고도 측정 방법은 고층 빌딩에 의해서 위성항법신호가 블로킹되어 위성항법 가시 위성수가 3개 이하로 떨어질 경우 적용되는 것을 특징으로 하는, 가상 캘리브레이션을 이용한 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 근거리 통신 인프라가 구비된 실내에서의 휴대용 단말의 고도 측정 방법으로서,
    근거리 통신 신호를 인식하는 단계;
    상기 근거리 통신에 통하여 제공된 건물 입구에서의 고도 정보를 수신하여 실내에서의 초기 고도값으로 저장하고 상기 건물 입구에서의 기압을 실내에서의 초기 기압값으로 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 초기 고도값과 초기 기압값에 기초하여 사용자 단말의 기압센서에 의해 측정된 기압값의 변화를 통하여 사용자의 고도를 추정하는 단계
    를 포함하여 이루어지는 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 변화된 기압값을 통한 사용자 고도 추정은 아래와 같은 수학식에 의하는 것을 특징으로 하는 것을 휴대용 단말의 고도 측정 방법.
    수학식
    H ut = H I + ΔH
    ΔH = αΔP
    ΔP = P I - P ut
    여기서, H I : 초기 고도값
    P I : 초기 기압값
    P ut : 사용자 단말의 기압센서를 통해 측정한 기압값
    α: 스케일 팩터(scale factor)
  15. 휴대용 단말에 있어서, 제1항 내지 제6항, 제8항 내지 제10항, 제13항, 제14항 중 어느 한 항에 따른 고도 측정 방법을 수행하도록 구성된 휴대용 단말.
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