KR101575848B1 - 통신사 기지국을 활용한 고정밀 위치 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GPS를 통한 위치 측정 시 보다 정밀한 위치 정보를 제공하기 위해 위치정보에 대한 보정 값을 산출하고 보정된 위치정보를 제공함에 있어서, 기존의 방식에 비해 상대적으로 상호 거리가 짧은 무선통신사업자(통신사)의 기지국을 활용하여 제공하고, 이를 통해 단 시간의 세팅 시간을 줄여 정밀한 위치 측정이 가능하도록 하는 통신사 기지국을 활용한 고정밀 위치 측정 시스템에 관한 것이다.

Description

통신사 기지국을 활용한 고정밀 위치 측정 시스템{HIGH-PRECISION GLOBAL POSITIONING SYSTEM}

본 발명은 GPS를 통한 위치 측정 제공하는 시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 더욱 정밀한 위치 정보를 제공하기 위해 위치정보에 대한 보정 값을 산출하고 보정된 위치정보를 제공함에 있어서, 기존의 방식에 비해 상대적으로 상호 거리가 짧은 무선통신사업자(이하 통신사)의 기지국을 활용하여 제공하고, 이를 통해 단 시간의 세팅 시간을 줄여 정밀한 위치 측정이 가능하도록 하는 통신사 기지국을 활용한 고정밀 위치 측정 시스템에 관한 것이다.

국내에서는 현재 약 90개소의 GPS 상시관측소가 운영되고 있으며, 국토지리정보원은 GPS중앙국을 구축하여 2007년부터 서비스를 제공하고 있다. 그리고 2012년 연말부터 국토지리정보원에서 FKP(Flat Korrect Parameter, 단방향위치보정정보 송출시스템)서비스를 실행을 하고 있다.

이러한 통신사 기지국을 이용한 S-GPS를 이용한 위치기반 시스템은 지구상에서 발생하는 시공간상의 제반현상들의 위치정보를 스마트폰을 통해 입력 저장하고 기존에 구축된 GIS 자료 등과 연계하여 시설물에 대한 위치 정보 처리 및 분석을 통하여 사용자들이 원하는 정확한 위치 정보를 제공하는 정보시스템이며 의사결정지원을 하기 위한 빅데이터 시스템의 보조 및 활용 도구이다.

그러나 현재 사용하고 있는 측량장비는 대부분 외산이고 고가이며 측량 전문가들만 사용하는 장비이므로, 일반인들이 접근하기 힘들다는 단점을 가지고 있다.

이러한 GPS 위치 측정 시스템에 관한 종래의 기술로, 등록특허 제10-1432901호 (2014년08월14일) [기준국간 항법신호 송신간격 조정을 통한 위치오차 보정방법](이하 종래기술)이 있는데, 종래기술에는 별도의 위치보정시스템을 구비하지 않고, 다수의 기준국에서 송신된 항법신호를 통해 수신자의 정확한 위치를 계산하도록 하는 새로운 위치오차 보정방법이 제시되어 있다.

그러나 종래기술에서는 적어도 4개의 기준국을 설정하여 그 동기화로 인한 데이터의 오차 보정을 하는 형태이기 때문에, 4개의 기준국을 구비하는데 소요되는 장비 비용 측면, 인건비 측면에서 볼 때 경제적인 불리함을 가지고 있고, 일반사용자가 쉽게 접근할 수 없다는 단점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로,

더욱 정밀한 위치 정보를 제공하기 위해 위치정보에 대한 보정 값을 산출하고 보정된 위치정보를 제공함에 있어서, 기존의 방식에 비해 상대적으로 상호 거리가 짧은 통신사의 기지국을 활용하여 제공하고, 이를 통해 단 시간의 세팅 시간을 줄여 정밀한 위치 측정이 가능하도록 하는 것을 목적으로 하고,

또한 이동통신망 및 통신사의 기지국을 활용하는 점을 통해, 외산의 고가 장비를 스마트폰으로 대체함과 더불어 비용 부담을 절감하여 일반 사용자의 접근성을 높이고자 하는 것을 목적으로 하고,

아울러 직접 측량한 위치보정데이터와 더불어 지리정보원에서 제공하는 위치보정데이터를 함께 활용하여 상황에 맞게 신속하고 정확한 위치 측량이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 갖는 본 발명은

지상 좌표를 알고 있는 고정기준점에 설치되고, 수신되는 위성신호로부터 GPS 좌표를 취득하는 제1GPS수신기, 고정기준점의 지상 좌표와 상기 제1GPS수신기의 GPS 좌표를 이동통신망으로 무선 송신하는 제1통신단말기를 포함하는 위치보정데이터 제공유닛과, 수신되는 위성신호로부터 GPS 좌표를 취득하는 제2GPS수신기, 이동통신망으로부터 위치보정데이터를 무선 수신하는 제2통신단말기를 포함하여, 상기 제2GPS수신기의 GPS 좌표와 상기 제2통신단말기의 위치보정데이터를 이용해 그 지점의 위치를 측량하는 위치 측량유닛과, 이통통신망의 기지국에 설치되고, 상기 제1통신단말기가 송신하는 위치보정데이터를 저장 및 관리하고, 상기 제2통신단말기로 해당하는 위치보정데이터를 전송하는 중계유닛을 포함한다.

또한 상기 중계유닛은 상기 제1통신단말기로부터 전송된 제1위치보정데이터를 수신하는 제1수신부, 지리정보원 서버로부터 해당 기지국에 관한 제2위치보정데이터를 수신하는 제2수신부, 상기 제1위치보정데이터 및 제2위치보정데이터를 관리하는 관리부 및, 상기 관리부로부터 제1위치보정데이터 및 제2위치보정데이터를 리딩하여 제2통신단말기로 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 중계유닛은 외부전원에 의해 충전되어 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하되, 상기 배터리의 충전을 위한 외부전원 인가 시 외부전원을 이용하여 공급전원을 생성하는 외부전원공급회로와 상기 배터리의 충전 완료에 따른 외부전원 인가 차단 시 외부전원을 이용하여 내부전원을 생성하고 이 내부전원을 이용하여 공급전원을 생성하는 내부전원공급회로를 포함하는 전원공급부, 상기 배터리의 충전 완료 여부에 따라 상기 외부전원공급회로 또는 내부전원공급회로의 작동을 선택하는 스위치부 및, 상기 내부전원을 통제하는 통제부를 포함하는 전원공급수단을 구비하되, 상기 전원공급부의 외부전원공급회로는 외부전원에 직렬로 연결된 캐패시터 및 브릿지다이오드 및, 이에 병렬로 연결된 충전캐패시터를 포함하고, 상기 전원공급부의 내부전원공급회로는 외부전원에 병렬로 연결된 제1정류다이오드, 이에 병렬로 연결된 트랜스 및 제2정류다이오드, 이에 병렬로 연결된 상기 충전캐패시터를 포함하여 이루어지되, 상기 제1정류다이오드의 출력단과 제2정류다이오드의 출력단은 상호 연결되고, 상기 스위치부는 상기 브릿지다이오드와 직렬로 연결된 스위칭소자(Triac)로 이루어지고, 상기 통제부는 일단은 상호 병렬 연결된 브릿지다이오드 또는 트랜스에 연결되고, 타단은 그라운드에 연결된 저항 및 캐패시터로 이루어지고, 상기 전원공급부의 출력단에 연결되어 공급전원의 전압을 강하하는 분압회로, 이 분압회로에 연결되어 과전압을 보호하는 보호회로, 이 보호회로에 연결되어 고조파에 의한 영향을 제거하는 공진회로 및, 상기 공급전원의 전압을 조절하는 변압회로를 포함하여 이루어진 변압부 및, 상기 변압부의 출력단에 연결되어 변압된 공급전원의 노이즈 성분을 검출하는 검출회로, 이 검출회로와 연결되어 검출회로의 동작을 지연시키는 지연회로 및, 일단은 지연회로와 타단은 필터부와 연결된 릴레이회로를 포함하는 검출부를 더 포함하고, 상기 변압부의 분압회로는 상기 전원공급부의 출력단에 직렬로 연결된 가변저항(RV2)으로 이루어지고, 상기 보호회로는 상기 분압회로의 출력단에 병렬로 연결된 제너다이오드(ZD2) 및 캐패시터(C6)로 이루어지고, 상기 공진회로는 상기 보호회로의 출력단에 병렬 연결된 인덕터(L1) 및, 상기 변압회로의 유기 기전력의 방향에 따라 교번하여 스위칭되는 한 쌍의 스위칭파트 및, 이 스위칭파트의 출력단에 연결된 캐패시터로 이루어지되, 상기 스위칭파트는 상기 변압회로의 1차 측에 연결된 npn 트랜지스터(Q2)(Q3), 이에 병렬 연결된 제너다이오드(ZD3)(ZD4) 및 저항(R4)(R5)을 포함하여 이루어지고, 상기 변압회로는 트랜스(T2) 및 트랜스(T2)의 2차 측에 연결된 다이오드(D1)(D2)를 포함하여 이루어지고, 상기 검출부의 검출회로는 직렬 연결된 저항(R6) 및 캐패시터(C8)로 이루어져 공급전원(Vcc)의 직류성분을 제거하는 필터링파트, 상호 병렬 연결된 두 저항(R7)(R9) 및 캐패시터(C9)로 이루어진 기준전압생성파트, OP앰프(OP1) 및 OP앰프(OP1)의 반전 단자에 연결된 검출저항(R10)을 포함하는 검출파트를 포함하여 이루어지고, 상기 지연회로는 상기 검출회로의 OP앰프(OP1)의 출력단에 연결되고, 상호 병렬 연결된 역방향 다이오드(D3)와 저항(R11) 및 캐패시터(C10)를 포함하여 이루어지고, 상기 릴레이회로는 역방향 다이오드(D4), 릴레이(RL1), 트랜지스터(Q4), OP앰프(OP2)(OP3), 저항(R)(R13)(R14)(R15)(R16) 및 캐패시터(C)(C12)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명을 통해,

단 시간의 세팅 시간을 줄여 거리에 의한 오차 보정 딜레이 문제를 해결하여 정밀한 위치 측정이 가능하고, 또한 비용 부담을 절감 및 일반 사용자의 접근성을 향상시킬 수 있고, 아울러 신속하고 정확한 위치 측량을 제공할 수 있다는 효과를 갖는다.

도 1은 네트워크 RTK 시스템에 관한 개념도.
도 2는 본 발명의 구성도.
도 3은 중계유닛의 구체적 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 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 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명은 GPS를 통한 위치 측정 시 보다 정밀한 위치 정보를 제공하기 위해 위치정보에 대한 보정 값을 산출하고 보정된 위치정보를 제공함에 있어서, 기존의 방식에 비해 상대적으로 상호 거리가 짧은 무선통신사업자(통신사)의 기지국을 활용하여 제공하고, 이를 통해 단 시간의 세팅 시간을 줄여 정밀한 위치 측정이 가능하도록 하는 통신사 기지국을 활용한 고정밀 위치 측정 시스템에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 통신사 기지국을 활용한 고정밀 위치 측정 시스템(이하 본 시스템)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 기본이 되는 네트워크 RTK(Real Time Kinematic) 시스템에 대한 개념도이다.

본 발명을 구체적으로 설명하기에 앞서, 도 1을 참고하여 네트워크 RTK 시스템을 통한 위치 측정 시스템에 대해 간략하게 설명하기로 한다.

네트워크 RTK 시스템은 종래의 실시간 이동 측위 방법에서 거리에 따라 오차가 증대하는 문제를 보완하기 위한 것으로, 대표적으로 FKP(Flㅴt Korrect Parameter) 방식, VRS(Virtual Reference Station) 방식 등이 있다.

이러한 네트워크 RTK 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 기준국이 GPS데이터(위치정보)를 중앙 제어국으로 전송하고, 제어국은 수집된 기준국 데이터를 통해 보정치를 생성하고, 사용자가 현재 위치 정보를 측정하여 제어국으로 전송하면, 제어국은 사용자의 위치에 해당하는 보정치를 전송하고, 사용자는 전송된 보정치를 통해 현재 위치 정보를 보정하여 정밀한 좌표 값을 획득할 수 있도록 한다.

그러나 본 발명에서는 FKP 방식의 단점인 사용자 측에서 가상 관측치를 계산해야 하는 부담 발생을 회피하기 위해 VRS 방식을 채택하나, VRS 방식은 중앙 제어국의 동시 연결회선 수 제한으로 인해 사용자 수에 제한이 있는 단점을 가지고 있다.

따라서 동시 연결회선 수 제한을 해결하고, 또한 제어국과 사용자 간의 거리가 먼 경우, 오차의 보정에 대한 전송 소요시간에 의해 보정 시간이 느려지는 단점을 보호하기 위해 통신사의 기지국에 설치된 중계를 통한 오차 정보 전송을 도모하고자 하는 것이다.

도 2는 본 시스템의 구성을 도시한 개념도이다.

도 2를 참고하여 본 시스템에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 본 시스템은 크게 제어국에 해당하는 위치보정데이터 제공유닛(1), 사용자에 해당하는 위치 측량유닛(2) 및, 중계유닛(3)을 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로 각 구성에 대해 설명하면, 먼저 위치보정데이터 제공유닛(1)은 지상 좌표를 알고 있는 고정기준점에 설치되고, 수신되는 위성신호로부터 GPS 좌표를 취득하는 제1GPS수신기, 고정기준점의 지상 좌표와 제1GPS수신기의 GPS 좌표를 이동통신망으로 무선 송신하는 제1통신단말기를 포함한다.

앞서 언급한 바와 같이, 위치보정데이터 제공유닛(1)은 제어국에 해당하는 구성으로, 이미 좌표를 알고 있는 고정기준점에 설치되어 제1GPS수신기로 수신된 좌표를 통해 위치보정데이터를 생성하는데, 이러한 위치보정데이터는 이동통신망 하에서 이루어질 수도 있고, 제1통신단말기에서 처리되어 위치보정데이터를 이동통신망으로 전송하는 형태의 실시도 가능하다.

다음으로 위치 측량유닛(2)은 수신되는 위성신호로부터 GPS 좌표를 취득하는 제2GPS수신기, 이동통신망으로부터 위치보정데이터를 무선 수신하는 제2통신단말기를 포함하여, 제2GPS수신기의 GPS 좌표와 상기 제2통신단말기의 위치보정데이터를 이용해 그 지점의 위치를 측량하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 위치 측량유닛(2)은 사용자에 해당하는 구성으로, 제2GPS수신기로 GPS 좌표를 획득하고, 이동통신망으로부터 수신된 위치보정데이터를 이용하여 획득한 GPS 좌표를 보정하고, 이를 통해 현재 위치에 대한 정밀한 위치 측량을 실현한다.

아울러 제2GPS수신기로 획득한 위치 측량유닛(2)의 GPS 좌표는 이동통신망을 전송되어 제어국의 역할을 하는 위치보정데이터 제공유닛(1)으로 전송되어 위치보정데이터 제공유닛(1)이 위치 측량유닛(2)의 현재 위치에 대한 정보를 통해 해당하는 위치보정데이터를 전송할 수 있도록 한다. 이러한 GPS 좌표의 전송은 'The National Marine Electronics Association'에서 정의한 시간, 위치, 방위 등의 정보를 전송하기 위한 프로토콜 규격인 NMEA 형태로 이루어질 수 있다.

아울러 본 발명의 특징은 이동통신망을 이용한다는 점인데, 데이터 전송을 위해 이동통신망을 사용하기 때문에 상대적으로 촘촘하게 배치된 통신사의 기지국을 활용하는 경우, 상기한 '제어국과 사용자 간의 거리에 의한 오차 보정 딜레이 문제'를 해결할 수 있다.

또한 이에 따라 위치보정데이터 제공유닛(1) 및 위치 측량유닛(2)은 스마트폰으로 이루어질 수 있고, 이 경우 상기한 각 구성 및 특징은 스마트폰에 탑재된 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API)를 통해 구현될 수 있다.

다음으로 본 발명의 핵심을 이루는 중계유닛(3)은 이통통신망의 기지국에 설치되고, 상제1통신단말기가 송신하는 위치보정데이터를 저장 및 관리하고, 상기 제2통신단말기로 해당하는 위치보정데이터를 전송하는 구성으로, 상기한 '제어국과 사용자 간의 거리에 의한 오차 보정 딜레이 문제'를 해결하기 위한 핵심 구성이다.

추가로 도 2 [A]에는 전통적인 RTK 시스템에 관한 개념도가 도시되어 있고, 도 2 [B]에는 VRS 방식에 대한 개념도가 도시되어 있는데, 도 2 [A]에 도시된 바와 같이 전통적인 RTK 시스템에서는 위치보정데이터 제공유닛(1)이 기준국 및 제어국의 역할을 동시에 수행하여 자체적으로 위치보정데이터를 생성하여 중계유닛(3)을 통해 사용자에게 전송한다.

또한 도 2 [B]에 도시된 바와 같이, VRS 방식에서는 지상 좌표를 알고 있는 통신사 기지국(중계유닛(3))이 설치된 지점이 기준국이 되고, 이 지점에 가상기준점을 생성하여 위치보정데이터 제공유닛(1)이 위치보정데이터를 생성하여 중계유닛(3)을 통해 사용자에게 전송한다.

한편, 도 3에는 이러한 중계유닛(3)의 구체적인 구성을 도시한 블록도가 도시되어 있다. 도 3을 참고하여 본 발명의 핵심을 이루는 중계유닛(3)의 구성에 대해 살펴보면, 중계유닛(3)은 제1수신부(31), 제2수신부(32), 관리부(33) 및 송신부(34)를 포함하여 이루어진다.

각 부 구성에 대해 각각 설명하면, 먼저 제1수신부(31)는 제1통신단말기로부터 전송된 제1위치보정데이터를 수신하는 구성이고, 제2수신부(32)는 지리정보원 서버(4)로부터 해당 기지국에 관한 제2위치보정데이터를 수신하는 구성이다.

이러한 제1수신부(31) 및 제2수신부(32)의 구성을 통해 알 수 있듯이, 본 시스템은 위치 측량유닛(2)에서 수신된 위성신호로부터 취득된 GPS 좌표를 보정하는 과정에서, 위치보정데이터 제공유닛(1)으로부터 계산된 제1위치보정데이터를 이용할 수도 있고, 또는 지리정보원 서버(4)로부터 제공된 제2위치보정데이터를 이용할 수도 있고, 또는 둘 모두를 활용할 수도 있다.

다음, 관리부(33)는 제1위치보정데이터 및 제2위치보정데이터를 관리하는 구성으로, 이 관리부(33)에서는 데이터의 저장, 데이터의 변조, 데이터의 해석 등이 이루어질 수 있다.

다음, 송신부(34)는 관리부(33)로부터 제1위치보정데이터 및 제2위치보정데이터를 리딩하여 제2통신단말기로 전송하는 구성으로, 이러한 송신부(34) 역시 이동통신망을 활용하여 제2통신단말기로의 전송을 수행하는 것이 바람직하다.

아울러 이러한 제1위치보정데이터 및 제2위치보정데이터는 각각 또는 모두 'Radio Technical Commission for Maritime Services Special Committee'에서 정한 오차정보 전송 프로토콜 포맷인 RTCM 형태로 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 본 시스템을 통해, '제어국과 사용자 간의 거리에 의한 오차 보정 딜레이 문제'를 해결하여 보다 정밀한 위치 측량이 가능하다.

한편, 본 시스템의 중계유닛(3)은 외부전원에 의해 충전되어 전원을 공급하는 배터리(b)를 더 포함하고, 중계유닛(3)의 지속적 사용을 위해 외부전원(s)에 연결하여 주기적으로 배터리(b)를 충전하는 것이 필요하다.

그러나 충전이 완료된 후에는 전력 손실의 절감을 위해 배터리로 공급되는 외부전원(s)의 인가를 차단하는 것이 바람직한데, 충전 중 배터리(b)로 공급되는 외부전원의 인가를 차단한 상태에서(충전단자는 외부전원과 연결된 상태), 중계모듈의 사용을 위해 각 부 구성을 동작시키는 동작전원(공급전원)은 배터리로부터 공급받을 수밖에 없어 배터리의 소모가 불가피하고 이는 충전효율을 떨어뜨리게 된다.

이를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 이러한 동작전원의 공급을 위한 동작전원(공급전원) 공급수단을 더 포함하여 이루어진다.

이하 첨부된 도 4를 참고하여 본 발명의 일 실시예인 전원공급수단(5)의 실시에 대해 설명하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 전원공급수단(5)은 배터리(b)의 충전을 위한 외부전원(s) 인가 시 외부전원(s)을 이용하여 공급전원(Vcc)을 생성하는 외부전원공급회로(511) 및 배터리(b)의 충전 완료에 따른 외부전원(s) 인가 차단 시 외부전원(s)의 인가 차단 시 외부전원(s)을 이용하여 내부전원을 생성하고, 이 내부전원을 이용하여 공급전원(Vcc)을 생성하는 내부전원공급회로(513)를 갖는 전원공급부(51), 배터리(b)의 충전 완료 여부에 따라 외부전원공급회로(511) 또는 내부전원공급회로(513)의 작동을 선택하는 스위치부(52), 내부전원을 통제하는 통제부(53)를 포함하여 이루어진다.

특히 전원공급부(51)는 스위치부(52)의 온 동작 시 외부전원공급회로(511)를 작동시켜 외부전원(s)을 이용하여 공급전원(Vcc)을 생성하고, 스위치부(52)의 오프 동작 시 내부전원공급회로(513)를 작동시켜 외부전원(s)으로부터 내부전원을 생성하고, 이 내부전원을 이용하여 공급전원(Vcc)을 생성한다.

여기에서 공급전원(Vcc)은 외부전원(s) 또는 내부전원을 통해 생성되어 각 구성의 동작을 위해 인가되는 전원이다.

보다 구체적으로, 전원공급부(51)의 외부전원공급회로(511)는 외부전원(s)에 직렬로 연결된 캐패시터(C1) 및 제1정류다이오드(BD1), 여기에 병렬로 연결된 충전캐패시터(C5)를 포함한다.

또한 내부전원공급회로(513)는 외부전원(s)에 병렬로 연결된 브릿지다이오드(BD3), 여기에 병렬로 연결된 트랜스(T1) 및 제2정류다이오드(BD2), 여기에 병렬로 연결된 충전캐패시터(C5)를 포함한다.

상기 설명에서 충전캐패시터(C5)는 동일 구성으로, 제1 및 제2정류다이오드(BD1)(BD2)에 의해 직류로 정류된 전류에 의해 충전되는 구성으로, 공급전원(Vcc)을 저장 및 출력하는 구성이다.

또한 외부전원공급회로(511) 및 내부전원공급회로(513)의 출력단은 상호 연결되는데, 즉 제1정류다이오드(BD1)의 출력단과 제2정류다이오드(BD2)의 출력단이 상호 연결된다.

다음으로 스위치부(52)는 외부전원공급회로(511) 또는 내부전원공급회로(513)의 작동을 선택하는 구성으로, 브릿지다이오드(BD3)와 직렬로 연결된 스위칭소자(Q1)(Triac)로 이루어진다. 이러한 스위치부(52)의 온/오프 결정 신호는 장치 외부 또는 내부 어디서든 전달받을 수 있는 것으로, 스위치부(52)의 신호 생성 회로에 대한 도시는 생략하나, 당업자(해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자)라면 충분히 이해하고 추론하여 실시할 수 있는 것에 불과하다.

아울러 통제부(53)는 일단은 상호 병렬 연결된 브릿지다이오드(BD3) 또는 트랜스(T1)에 연결되고, 타단은 그라운드에 연결된 저항(R1)(R2) 및 캐패시터(C2)(C3)로 이루어진다. 이러한 통제부(53)는 트랜스(T1), 브릿지다이오드(BD1) 모두에 연결될 수 있다.

추가로, 도 4에 도시된 바와 같이 외부전원공급회로(511)는 일단은 제1정류다이오드(BD1)에 타단은 그라운드에 연결되고 외부전원(s)으로부터 생성된 공급전원(Vcc)이 강하되는 강하저항(R3)을 더 포함한다. 이러한 강하저항(R3)으로 인해 외부전원(s)의 높은 전압에 의해 제1정류다이오드(BD1)가 파괴되는 것을 방지할 수 있다.

또한 전원공급부(51)는 제1정류다이오드(BD1) 및 제2정류다이오드(BD2)의 출력단에 구비된 안정화회로를 더 포함하는데, 이러한 안정화회로는 제1정류다이오드(BD1) 및 제2정류다이오드(BD2)의 출력단에 병렬로 연결된 제너다이오드(ZD1), 이 제너다이오드(ZD1)와 병렬 연결된 캐패시터(C4) 및, 양 단이 충전캐패시터(C5)와 제너다이오드(ZD1)에 연결된 인덕터(L1)를 포함하여 이루어진다.

도 4를 참고하여 상기 전원공급수단(5)의 회로 동작에 대해 간략하게 설명하면, 먼저 스위치부(52)에 스위치온 신호가 입력되면(외부전원(s)을 공급 중단), 스위치부(52)가 온 되어'브릿지다이오드(BD3)-스위칭소자(Q1)'가 상호 단락되고, 스위치오프 신호가 입력되면(외부전원(s) 공급 개시), 스위치부(52)가 오프되어 '브릿지다이오드(BD3)-스위칭소자(Q1)'가 상호 개방된다. 따라서 앞서 언급한 바와 같이, 전원공급부(51)는 스위치부(52)가 온 되어 있을 때와 오프되어 있을 때 두 가지 경우로 나누어 공급전원(Vcc)을 제공한다.

먼저, 스위치부(52)가 온 된 회로의 동작을 설명하면, 이 경우에는 스위칭소자(Q1)가 단락되어 브릿지다이오드(BD3)-스위칭소자(Q1)'라인에 전류가 흘러서 전압 강하가 얻어진다. 브릿지다이오드(BD3)에 걸리는 전압은 트랜스(T1)에 의해 변압되고 제2정류다이오드(BD2)를 거쳐 직류로 정류된 후 충전캐패시터(C5)에 충전된다.

따라서 외부전원(s) 공급이 차단되는 경우, 내부전압의 생성은 브릿지다이오드(BD3)에서의 전압 강하를 이용하는데, 본래의 브릿지다이오드의 역할은 정류를 위한 것이나(제1 및 제2정류다이오드(BD1)(BD2)), 브릿지다이오드의 비 인접 두 정류단자(브릿지다이오드는 순환 연결된 4개의 정류 단자로 이루어진다)를 단락시켜도 전압 강하를 유도할 수 있다. 이러한 내부전원의 생성은 별도의 다이오드를 4개 이용하여 브릿지 회로를 구성하는 방식에 비해 동일 성능을 가지면서도 부품 수 감소, 실장크기 감소, 비용 절감, 고장 발생 확률 저감 등의 효과를 갖는다.

다음으로, 스위치부(52)가 오프 된 경우의 회로의 동작을 설명하면, 스위칭소자(Q1)가 개방되고, 트랜스(T1)의 1차 측인 '트랜스(T1)-저항(R2)-캐패시터((C3))'라인과 '캐패시터(C1)-제1정류다이오드(BD1)-강하저항(R3)'라인과의 임피던스 차이로 인해 '캐패시터(C1)-제1정류다이오드(BD1)-강하저항(R3)'라인으로만 전류가 흐르게 된다. 따라서 외부전원(s)에 의한 AC전류는 캐패시터(C1)를 통해 제1정류다이오드(BD1)로 흐르게 되고, 제1정류다이오드(BD1)에서 직류로 정류되어 충전캐패시터(C5)에 충전된다.

이때, 안정화회로인 제1정류다이오드(BD1) 및 제2정류다이오드(BD2)의 출력단에 병렬로 연결된 제너다이오드(ZD1)는 과전압을 방지하고, 인덕터(L1) 및 캐패시터(C4)는 정류된 직류에 포함된 노이즈 성분을 제거한다.

상기 전원공급수단(5)을 통해 생성된 공급전원(Vcc)은 각 구성에 인가되어 사용되어도 무방하나, 각 구성에 안정적인 전원의 공급을 위해 보다 정제된 전원의 공급의 필요성은 있다. 이에 본 발명은 공급전원을 정제하는 몇 가지 구성을 더 구비하고 있다.

공급전원을 정제하는 구성으로는 DC전원인 공급전원을 변압하는 변압부(54), 변압된 공급전원의 노이즈 성분을 검출하는 검출부(55) 및 검출된 공급전원의 노이즈를 제거하는 필터부(56)가 있다.

이하에서는 이러한 변압부(54), 검출부(55) 및 필터부(56)의 구성 및 동작에 대해 첨부된 도 4를 참고하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 전원공급수단(5)은 상기 전원공급부(51)의 출력단에 연결되어 공급전원(Vcc)의 전압을 조정하는 변압부(54)를 더 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로는 도 4에 도시된 바와 같이, 변압부(54)는 전원공급부(51)의 출력단에 연결되어 공급전원(Vcc)의 전압을 강하하는 분압회로(541), 이 분압회로(541)에 연결되어 과전압을 보호하는 보호회로(543), 이 보호회로(543)에 연결되어 고조파에 의한 영향을 제거하는 공진회로(545), 공급전원(Vcc)의 전압을 조절하는 변압회로(547)를 포함하여 이루어진다.

도 4를 참고하면, 분압회로(541)는 전원공급부(51)의 출력단에 직렬로 연결된 가변저항(RV2)으로 이루어지는데, 이 가변저항(RV2)에서의 전압 강하를 통해 변압부(54)에 걸리는 전압이 과도하지 않도록 조절될 수 있다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 보호회로(543)는 분압회로(541)의 출력단에 병렬로 연결된 제너다이오드(ZD2) 및 캐패시터(C6)로 이루어지는데, 제너다이오드(ZD2)는 분압회로(541)를 통과한 공급전원(Vcc)에 포함될 수 있는 서지(Surge)를 제거하여 접지 측으로 유도하고, 캐패시터(C6)는 분압회로(541)를 통과한 공급전원(Vcc)이 바로 공진회로(545)로 인가되지 않도록 완충역할을 한다.

아울러 도 4에 도시된 바와 같이, 공진회로(545)는 보호회로(543)의 출력단에 병렬 연결된 인덕터(L1)를 포함하고, 추가적으로 변압회로(547)의 유기 기전력의 방향에 따라 교번하여 스위칭되는 한 쌍의 스위칭파트 및, 이 스위칭파트의 출력단에 연결된 캐패시터(C7)를 더 포함한다.

여기에서 스위칭파트는 변압회로(547)의 1차 측에 연결된 npn 트랜지스터(Q2)(Q3), 이에 병렬 연결된 제너다이오드(ZD3)(ZD4) 및 저항(R4)(R5)을 포함하여 이루어진다. 특히 스위칭파트는 변압회로(547)의 트랜스 양단에 대칭되게 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 변압회로(547)는 트랜스(T2) 및 트랜스(T2)의 2차 측에 연결된 다이오드(D1)(D2)를 포함하여 이루어진다. 다이오드(D1)(D2)는 변압회로(547)를 거친 공급전원(Vcc)의 출력을 지연시켜 안정성을 제공한다.

다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 전원공급수단(5)은 상기 변압부(54)의 출력단에 연결되어 공급전원(Vcc)에 변압된 공급전원(Vcc)의 노이즈 성분을 검출하는 검출부(55)를 더 포함하여 이루어진다.

이러한 검출부(55)는 크게 변압부(54)의 출력단에 연결되어 변압된 공급전원(Vcc)의 노이즈 성분을 검출하는 검출회로(551), 이 검출회로(551)와 연결되어 검출회로(551)의 동작을 지연시키는 지연회로(553) 및 일단은 지연회로(553)와 타단은 필터부(56)와 연결된 릴레이회로(555)를 포함하여 이루어진다. 이러한 검출부(55)는 공급전원(Vcc)을 별도로 인가받아 출력전압에 영향을 주지 않고 공급전원(Vcc)을 노이즈 검출 여부를 판독하는데 사용한다.

도 4를 참고하면, 검출회로(551)는 직렬 연결된 저항(R6) 및 캐패시터(C8)로 이루어져 공급전원(Vcc)의 직류성분을 제거하는 필터링파트, 상호 병렬 연결된 두 저항(R7)(R9) 및 캐패시터(C9)로 이루어진 기준전압생성파트, OP앰프(OP1) 및 OP앰프(OP1)의 반전 단자에 연결된 검출저항(R10)을 포함하는 검출파트를 포함하여 이루어진다. 이러한 검출회로(551)는 기준전압생성파트에서 생성된 기준 전압과 검출파트의 검출저항의 양단에 걸리는 노이즈의 양을 비교하여 노이즈를 검출한다.

또한 지연회로(553)는 검출회로(551)의 OP앰프(OP1)의 출력단에 연결되고, 상호 병렬 연결된 역방향 다이오드(D3)와 저항(R11) 및 캐패시터(C10)를 포함하여 이루어진다. 이러한 지연회로(553)의 구비에 대해 설명하면, 일반적으로 노이즈는 연속적으로 발생하는 것이 아니라 간헐적으로 발생되므로 지연회로(553)가 없으면 릴레이회로(555)가 빠르게 온/오프를 반복하며 결국 단기간에 부품의 수명이 다하게 되는데, 이를 방지하기 위해 지연회로(553)는 한 번 릴레이회로(555)가 동작하고 난 후에는 일정시간동안 릴레이회로(555)를 오프시키지 않으며 노이즈가 생길 때마다 다시 시간을 리셋 시킨다.

또한 릴레이회로(555)는 역방향 다이오드(D4), 릴레이(RL1), 트랜지스터(Q4), OP앰프(OP2)(OP3), 저항(R)(R13)(R14)(R15)(R16) 및 캐패시터(C)(C12)로 구성되는데, 이러한 릴레이회로(555)는 일반적으로 널리 알려진 회로이므로 구체적인 설명은 생략하여도 당업자라면 얼마든지 이해하고 추론하여 실시할 수 있는 것이다.

상기 검출부(55)를 통해 노이즈 제거를 위한 필터부(56)가 상시 동작하지 않고 노이즈가 발생하지 않는 경우에는 릴레이회로(555)에 의해 동작이 차단되기 때문에, 필터부(56)에 사용되는 캐패시터(C13)(C14)(C15)(C16)의 수명을 연장시킬 수 있다.

다음으로 도 4에 도시된 바와 같이, 전원공급수단(5)은 상기 검출부(55)에서 검출된 공급전원(Vcc)의 노이즈를 제거하는 필터부(56)를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명은 발생한 노이즈를 완전히 제거하기 위해 필터부(56)의 구성을 제1필터링회로(561), 제2필터링회로(562), 제3필터링회로(563)로 구비하여, 3중으로 노이즈를 제거할 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1필터링회로(561) 및 제2필터링회로(562)는 릴레이회로(555)에 연결되어 릴레이회로(555)에 의해 구동된다.

또한 제1필터링회로(561)는 npn 트랜지스터(Q5), 이 npn 트랜지스터(Q5)의 컬렉터에 캐소드가 연결되는 제1다이오드(D5) 및 이에 병렬 연결된 저항(R17)을 포함하여 이루어져, 공급전원(Vcc)에 포함된 노이즈 신호 중 양(+)의 신호를 그라운드로 바이패스시킨다.

그리고 제2필터링회로(562)는 pnp 트랜지스터(Q6), 이 pnp 트랜지스터(Q6)의 컬렉터에 애노드가 연결되는 제2다이오드(D6) 및 이에 병렬 연결된 저항(R18)을 포함하여 이루어져, 공급전원(Vcc)에 포함된 노이즈 신호 중 음(-)의 신호를 그라운드로 바이패스시킨다.

한편, 제1필터링회로(561) 및 제2필터링회로(562)의 각 트랜지스터(Q5)(Q6)의 이미터에는 상호 병렬 연결된 가변저항(RV3)(RV4) 및 캐패시터(C13)(C14)로 이루어진 보정파트가 구비되는데, 이러한 보정파트는 미세한 잔존 노이즈를 제거하여 전원 품질 향상에 기여한다.

또한 제3필터링회로(563)는 제1필터링회로(561) 및 제2필터링회로(562)의 출력단에 연결되고, 병렬 연결된 저항(R19) 및 캐패시터(C15), 이에 직렬 연결된 캐패시터(C16) 및 순방향 다이오드(D8)를 포함하여 이루어진다.

동작 과정을 설명하면, 순방향 다이오드(D8)는 전류의 일 방향 흐름을 차단하여, 한쪽으로(도 4 상 위에서 아래로) 흐르게 하고, 상호 병렬 연결된 저항(R19) 및 캐패시터(C15)는 필터로 작용하여 제1 및 제2필터링회로(561)(562)를 거친 공급전원(Vcc)에 잔존하는 노이즈 성분을 완전히 제거한다.

이러한 삼중 노이즈 제거 기능, 추가로 부수적 노이즈 제거 기능을 갖는 필터부(56)를 통해 노이즈가 완벽하게 제거된 직류 전원을 얻을 수 있고, 이를 최종 공급전원(Vps)으로 활용하여 각 구성의 동작을 제공할 수 있다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 위치보정데이터 제공유닛 2: 위치 측량유닛
3: 중계유닛 4: 지리정보원 서버
5: 전원공급수단

Claims (3)

1. 지상 좌표를 알고 있는 고정기준점에 설치되고, 수신되는 위성신호로부터 GPS 좌표를 취득하는 제1GPS수신기, 고정기준점의 지상 좌표와 상기 제1GPS수신기의 GPS 좌표를 이동통신망으로 무선 송신하는 제1통신단말기를 포함하는 위치보정데이터 제공유닛;
   수신되는 위성신호로부터 GPS 좌표를 취득하는 제2GPS수신기, 이동통신망으로부터 위치보정데이터를 무선 수신하는 제2통신단말기를 포함하여, 상기 제2GPS수신기의 GPS 좌표와 상기 제2통신단말기의 위치보정데이터를 이용해 그 지점의 위치를 측량하는 위치 측량유닛;
   이통통신망의 기지국에 설치되고, 상기 제1통신단말기가 송신하는 위치보정데이터를 저장 및 관리하고, 상기 제2통신단말기로 해당하는 위치보정데이터를 전송하는 중계유닛;
   을 포함하고,
   상기 중계유닛은 외부전원에 의해 충전되어 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하되,
   상기 배터리의 충전을 위한 외부전원 인가 시 외부전원을 이용하여 공급전원을 생성하는 외부전원공급회로와 상기 배터리의 충전 완료에 따른 외부전원 인가 차단 시 외부전원을 이용하여 내부전원을 생성하고 이 내부전원을 이용하여 공급전원을 생성하는 내부전원공급회로를 포함하는 전원공급부, 상기 배터리의 충전 완료 여부에 따라 상기 외부전원공급회로 또는 내부전원공급회로의 작동을 선택하는 스위치부 및, 상기 내부전원을 통제하는 통제부를 포함하는 전원공급수단을 구비하되,
   상기 전원공급부의 외부전원공급회로는 외부전원에 직렬로 연결된 캐패시터 및 브릿지다이오드 및, 이에 병렬로 연결된 충전캐패시터를 포함하고,
   상기 전원공급부의 내부전원공급회로는 외부전원에 병렬로 연결된 제1정류다이오드, 이에 병렬로 연결된 트랜스 및 제2정류다이오드, 이에 병렬로 연결된 상기 충전캐패시터를 포함하여 이루어지되, 상기 제1정류다이오드의 출력단과 제2정류다이오드의 출력단은 상호 연결되고,
   상기 스위치부는 상기 브릿지다이오드와 직렬로 연결된 스위칭소자(Triac)로 이루어지고,
   상기 통제부는 일단은 상호 병렬 연결된 브릿지다이오드 또는 트랜스에 연결되고, 타단은 그라운드에 연결된 저항 및 캐패시터로 이루어지고,
   
   상기 전원공급부의 출력단에 연결되어 공급전원의 전압을 강하하는 분압회로, 이 분압회로에 연결되어 과전압을 보호하는 보호회로, 이 보호회로에 연결되어 고조파에 의한 영향을 제거하는 공진회로 및, 상기 공급전원의 전압을 조절하는 변압회로를 포함하여 이루어진 변압부 및,
   상기 변압부의 출력단에 연결되어 변압된 공급전원의 노이즈 성분을 검출하는 검출회로, 이 검출회로와 연결되어 검출회로의 동작을 지연시키는 지연회로 및, 일단은 지연회로와 타단은 필터부와 연결된 릴레이회로를 포함하는 검출부를 더 포함하고,
   
   상기 변압부의 분압회로는 상기 전원공급부의 출력단에 직렬로 연결된 가변저항(RV2)으로 이루어지고,
   상기 보호회로는 상기 분압회로의 출력단에 병렬로 연결된 제너다이오드(ZD2) 및 캐패시터(C6)로 이루어지고,
   상기 공진회로는 상기 보호회로의 출력단에 병렬 연결된 인덕터(L1) 및, 상기 변압회로의 유기 기전력의 방향에 따라 교번하여 스위칭되는 한 쌍의 스위칭파트 및, 이 스위칭파트의 출력단에 연결된 캐패시터로 이루어지되, 상기 스위칭파트는 상기 변압회로의 1차 측에 연결된 npn 트랜지스터(Q2)(Q3), 이에 병렬 연결된 제너다이오드(ZD3)(ZD4) 및 저항(R4)(R5)을 포함하여 이루어지고,
   상기 변압회로는 트랜스(T2) 및 트랜스(T2)의 2차 측에 연결된 다이오드(D1)(D2)를 포함하여 이루어지고,
   
   상기 검출부의 검출회로는 직렬 연결된 저항(R6) 및 캐패시터(C8)로 이루어져 공급전원(Vcc)의 직류성분을 제거하는 필터링파트, 상호 병렬 연결된 두 저항(R7)(R9) 및 캐패시터(C9)로 이루어진 기준전압생성파트, OP앰프(OP1) 및 OP앰프(OP1)의 반전 단자에 연결된 검출저항(R10)을 포함하는 검출파트를 포함하여 이루어지고,
   상기 지연회로는 상기 검출회로의 OP앰프(OP1)의 출력단에 연결되고, 상호 병렬 연결된 역방향 다이오드(D3)와 저항(R11) 및 캐패시터(C10)를 포함하여 이루어지고,
   상기 릴레이회로는 역방향 다이오드(D4), 릴레이(RL1), 트랜지스터(Q4), OP앰프(OP2)(OP3), 저항(R)(R13)(R14)(R15)(R16) 및 캐패시터(C)(C12)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고정밀 위치 측정 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 중계유닛은
   상기 제1통신단말기로부터 전송된 제1위치보정데이터를 수신하는 제1수신부, 지리정보원 서버로부터 해당 기지국에 관한 제2위치보정데이터를 수신하는 제2수신부, 상기 제1위치보정데이터 및 제2위치보정데이터를 관리하는 관리부 및, 상기 관리부로부터 제1위치보정데이터 및 제2위치보정데이터를 리딩하여 제2통신단말기로 전송하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정밀 위치 측정 시스템.
   
3. 삭제

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