KR101626852B1 - 가상 이동국을 구비하는 dgps 시스템 및 이의 오차 보정 방법 - Google Patents

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Abstract

가상 이동국을 구비하는 DGPS 시스템 및 이의 오차 보정 방법을 공개한다. 본 발명은 각각 시간 정보가 포함된 GPS 신호를 전송하는 복수개의 GPS 위성,복수개의 GPS 신호를 인가받아 이동국 계산 위치 정보를 획득하고, 보정 정보를 인가받아 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 보정 위치 정보를 획득하는 적어도 하나의 이동국,복수개의 GPS 신호로부터 가상 이동국 계산 위치 정보를 획득하고, 보정 정보를 인가받아 가상 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 가상 이동국 보정 위치 정보를 획득하며, 획득된 가상 이동국 보정 위치 정보와 기저장된 가상 이동국 측정 위치 정보를 비교하여 보정 정보의 신뢰성을 판별하는 적어도 하나의 가상 이동국 및 복수개의 GPS 신호로부터 기지국 계산 위치 정보를 획득하고, 기저장된 기지국 측정 위치 정보를 이용하여 기지국 계산 위치 정보의 오차를 상쇄하기 위한 보정 정보를 생성하여, 가상 이동국으로 전송하고, 가상 이동국으로부터 신뢰성 판별 결과인 판정 신호를 인가받으며, 판정 신호에 응답하여 보정 정보를 적어도 하나의 이동국으로 전송하는 적어도 하나의 기지국을 포함한다.

Description

가상 이동국을 구비하는 DGPS 시스템 및 이의 오차 보정 방법{DGPS WITH VIRTUAL ROVER STATON AND METHOD FOR CORRECTING ERROR THEREOF}
본 발명은 DGPS 시스템 및 이의 오차 보정 방법에 관한 것으로, 특히 가상 이동국을 구비하는 DGPS 시스템 및 이의 오차 보정 방법에 관한 것이다.
GPS(Global Positioning System) 시스템에서 GPS 수신기는 복수개의 GPS 위성에서 제공해준 정보를 이용하여 자신의 위치를 검출한다. 이러한 GPS 시스템은 다양한 측위 시스템에 널리 이용되고 있다. 그러나 GPS 시스템은 GPS 위성에서 GPS 수신기로 제공하는 신호가 시계 요동, 위성의 궤도 요동, 대기권 통과시 전파의 지연 등과 같은 다양한 환경적 영향에 의하여 정확하게 전달되지 못하기 때문에 큰 오차(예를 들면 100m)를 가지게 된다.
이러한 오차를 줄이기 위한 여러 가지 보정 방식 중 DGPS(Differential GPS) 방식이 가장 대표적이다.
DGPS 방식은 사전 정밀 측량에 의해 정확한 위치 정보가 파악된 위치에 배치되는 기지국(Base Station)이 GPS 위성으로부터 수신된 위치 정보를 분석하여 GPS 오차를 판별하고, 판별된 오차를 보정하기 위한 보정 정보를 생성하며, 기지국으로부터 기설정된 범위 이내에 위치한 이동국(Rover Station)으로 보정 정보를 전송함으로써, 이동국의 위치를 높은 정확도로 판별하도록 하고 있다. 이는 서로 가까운 거리에 위치한 두 GPS 수신기는 오차가 유사하게 나타난다는 특징을 이용하는 것으로, DGPS는 두 GPS 수신기가 갖는 오차를 서로 상쇄 시킴으로써, 보다 정밀한 위치 데이터를 얻도록 한다.
도1 은 기존의 DGPS 시스템의 구성을 나타낸다.
도1 에 도시된 바와 같이 기존의 DGPS 시스템은 복수개의 GPS 위성(sat1 ~ sat4)과 적어도 하나의 기지국(BS) 및 적어도 하나의 이동국(RS)을 구비한다.
기지국(BS)은 자신의 정확한 위치가 미리 측정되어 측정 위치 정보로서 저장되어 있으며, 복수개(적어도 4개)의 GPS 위성(sat1 ~ sat4)에서 전송된 신호를 수신하여 분석함으로써 계산 위치 정보를 획득한다. 그리고 측정 위치 정보에 대한 계산 위치 정보의 오차를 계산하고, 오차를 보정하기 위한 보정 정보(ECD)를 획득하여 지정된 데이터 링크(DL)를 통해 이동국(RS)으로 전송한다.
이동국(RS) 또한 복수개(적어도 4개)의 GPS 위성(sat1 ~ sat4)에서 전송된 신호를 수신하여 분석하여, 계산 위치 정보를 획득한다. 그러나 이동국(RS)은 현재 자신의 정확한 위치를 인지하지 못하므로, 계산 위치 정보에 의해 획득된 위치 정보를 기지국(BS)에서 데이터 링크(DL)를 통해 전송된 보정 정보(ECD)를 통해 보정하여 보정 위치 정보를 획득함으로써, 자신의 위치를 판별한다.
상기한 바와 같이 DGPS 시스템에서는 이동국(RS)이 보정 정보(ECD)를 이용하여 계산 위치 정보를 보정함으로써, 이동국(RS)은 GPS 시스템에 비해 더욱 정확한 위치 정보를 획득할 수 있다.
그러나, 기존의 DGPS 시스템에서는 기지국(BS)가 획득하는 보정 정보(ECD)에 대한 신뢰성을 검토하기 위한 방법이 없었으므로, 기지국(BS)에서 잘못된 보정 정보(ECD)를 생성하여 이동국(RS)로 전송할 수 있다.
이 경우 DGPS 시스템의 특성상 이동국(RS)은 보정 정보(ECD)를 검증할 수 없고, 전송된 보정 정보(ECD)를 이용하여 자신의 위치를 판별하므로, 이동국(RS)이 판별한 위치 정보에 큰 오차가 발생할 수 있다.
결과적으로 이동국(RS)가 정확한 위치를 판별하지 못하는 문제가 발생하게 된다.
한국 공개 특허 제10-2014-0045087호 (2014.04.16 공개)
본 발명의 목적은 기지국이 생성된 보정 정보의 신뢰도를 검토할 수 있도록 가상 이동국을 구비하는 DGPS 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 가상 이동국을 구비하는 DGPS 시스템의 오차 보정 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 DGPS 시스템은 각각 시간 정보가 포함된 GPS 신호를 전송하는 복수개의 GPS 위성; 복수개의 상기 GPS 신호를 인가받아 이동국 계산 위치 정보를 획득하고, 보정 정보를 인가받아 상기 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 보정 위치 정보를 획득하는 적어도 하나의 이동국; 복수개의 상기 GPS 신호로부터 가상 이동국 계산 위치 정보를 획득하고, 상기 보정 정보를 인가받아 상기 가상 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 가상 이동국 보정 위치 정보를 획득하며, 획득된 상기 가상 이동국 보정 위치 정보와 기저장된 가상 이동국 측정 위치 정보를 비교하여 상기 보정 정보의 신뢰성을 판별하는 적어도 하나의 가상 이동국; 및 복수개의 상기 GPS 신호로부터 기지국 계산 위치 정보를 획득하고, 기저장된 기지국 측정 위치 정보를 이용하여 상기 기지국 계산 위치 정보의 오차를 상쇄하기 위한 상기 보정 정보를 생성하여, 상기 가상 이동국으로 전송하고, 상기 가상 이동국으로부터 신뢰성 판별 결과인 판정 신호를 인가받으며, 상기 판정 신호에 응답하여 상기 보정 정보를 상기 적어도 하나의 이동국으로 전송하는 적어도 하나의 기지국; 을 포함한다.
상기 적어도 하나의 이동국 각각은 상기 복수개의 GPS 위성으로부터 상기 GPS 신호를 수신하는 이동국 안테나; 및 상기 이동국 안테나를 통해 인가되는 복수개의 상기 GPS 신호를 분석하여, 상기 이동국 계산 위치 정보를 획득하고, 상기 적어도 하나의 기지국 중 가장 가까운 기지국으로부터 전송된 상기 보정 정보를 기설정된 데이터 링크를 통해 인가받아 상기 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 상기 보정 위치 정보를 획득하는 이동국 수신기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 기지국 각각은 상기 복수개의 GPS 위성으로부터 상기 GPS 신호를 수신하는 기지국 안테나; 상기 기지국 안테나를 통해 인가되는 복수개의 상기 GPS 신호를 분석하여, 상기 기지국 계산 위치 정보를 획득하고, 미리 측정되어 저장된 상기 측정 위치 정보에 대한 상기 계산 위치 정보의 오차를 보정하기 위한 보정 정보를 생성하여 상기 적어도 하나의 가상 기지국 중 대응하는 가상 기지국으로 전송하며, 상기 가상 기지국으로부터 상기 판정 신호가 적합으로 인가되면, 상기 보정 정보를 상기 적어도 하나의 이동국 수신기로 전송하는 기지국 수신기; 및 상기 보정 정보를 상기 데이터 링크를 통해 상기 적어도 하나의 가상 이동국 또는 상기 적어도 하나의 이동국으로 전송하고, 상기 적어도 하나의 가상 이동국에서 전송되는 상기 판정 신호를 수신하여 상기 기지국 수신기로 전송하는 보정 정보 전송부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 가상 이동국 각각은 상기 이동국 안테나를 모의하여 구성되고, 상기 복수개의 GPS 위성으로부터 상기 GPS 신호를 수신하는 가상 이동국 안테나; 및 상기 이동국 수신기를 모의하여 구성되고, 상기 가상 이동국 안테나를 통해 인가되는 복수개의 상기 GPS 신호를 분석하여, 상기 가상 이동국 계산 위치 정보를 획득하고, 상기 적어도 하나의 기지국 중 대응하는 기지국으로부터 전송된 상기 보정 정보를 상기 데이터 링크를 통해 인가받아 상기 가상 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 상기 가상 이동국 보정 위치 정보를 획득하며, 획득된 상기 가상 이동국 보정 위치 정보를 기저장된 상기 가상 이동국 측정 위치 정보와 비교하여, 상기 가상 이동국 보정 위치 정보와 상기 가상 이동국 측정 위치 정보 사이의 거리차가 기설정된 기준 거리차 이상인지 판별하여, 적합 또는 부적합의 상기 판정 신호를 상기 데이터 링크를 통해 상기 기지국으로 전송하는 가상 이동국 수신기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기지국 수신기는 상기 가상 이동국에서 전송된 상기 판정 신호가 적합인 것으로 판별되면, 상기 보정 정보를 상기 적어도 하나의 이동국으로 전송하고, 상기 판정 신호가 부적합인것으로 판별되면, 상기 보정 정보가 상기 적어도 하나의 이동국으로 전송되지 않도록 폐기하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 기지국과 상기 적어도 하나의 가상 이동국은 미리 위치가 측정되어 기준국 측정 위치 정보 또는 가상 이동국 측정 위치 정보가 생성된 고정된 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 DGPS 시스템의 오차 보정 방법은 복수개의 GPS 위성, 적어도 하나의 기지국, 적어도 하나의 이동국 및 상기 이동국을 모의한 적어도 하나의 가상 이동국을 구비하는 DGPS 시스템의 오차 보정 방법에 있어서, 상기 복수개의 GPS 위성 각각이 시간 정보가 포함된 GPS 신호를 전송하는 단계; 상기 적어도 하나의 기지국, 상기 적어도 하나의 가상 기지국 및 상기 적어도 하나의 이동국 각각이 상기 복수개의 GPS 위성에서 전송되는 상기 복수개의 GPS 신호를 인가받아 기지국 계산 위치 정보, 이동국 계산 위치 정보 및 가상 이동국 계산 위치 정보를 획득하는 단계; 상기 기지국이 기저장된 기지국 측정 위치 정보에 대한 상기 기지국 계산 위치 정보의 오차를 상쇄하기 위한 보정 정보를 생성하여 상기 적어도 하나의 가상 이동국으로 전송하는 단계; 상기 적어도 하나의 가상 이동국이 상기 보정 정보로 상기 가상 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 가상 이동국 보정 위치 정보를 생성하고, 상기 가상 이동국 보정 정보와 기저장된 가상 이동국 측정 위치 정보 사이의 거리차가 기설정된 기준 거리차 이상인지 판별하는 단계; 상기 거리차가 기설정된 기준 거리차 이상이면, 상기 가상 이동국이 상기 적어도 하나의 기지국으로 부적합 판정 신호를 전송하는 단계; 및 상기 기지국이 상기 부적합 판정 신호가 인가되면, 상기 보정 정보를 폐기하는 단계; 를 포함한다.
상기 DGPS 시스템의 오차 보정 방법은 상기 거리차가 기설정된 기준 거리차 미만이면, 상기 가상 이동국이 상기 적어도 하나의 기지국으로 적합 판정 신호를 전송하는 단계; 상기 기지국이 상기 적합 판정 신호가 인가되면, 상기 보정 정보를 상기 적어도 하나의 이동국으로 전송하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 이동국 각각이 상기 보정 정보를 인가받고, 상기 이동국 계산 위치 정보에 상기 보정 정보를 반영하여 이동국 보정 위치 정보를 획득하는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기지국 측정 위치 정보와 가상 이동국 측정 위치 정보는 고정된 위치에 배치되는 상기 적어도 하나의 기지국 및 상기 적어도 하나의 가상 이동국의 배치 위치에 대해 미리 측정되어 저장되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 가상 이동국을 구비하는 DGPS 시스템 및 이의 오차 보정 방법은 이동국을 모의하여 구성되고 측정 위치 정보가 미리 저장된 가상 이동국이 보정 정보의 신뢰도를 판별하여 기지국에 통지함으로써, 기지국이 신뢰도가 낮은 보정 정보를 이동국으로 전송하지 않도록 한다. 그러므로 이동국은 신뢰도가 높은 보정 정보만을 인가받아 보정 위치 정보를 획득하므로 DGPS 시스템의 정확도와 신뢰도를 크게 향상 시킬 수 있다.
도1 은 기존의 DGPS 시스템의 구성을 나타낸다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 DGPS 시스템의 구성을 나타낸다.
도3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 DGPS 시스템의 오차 보정 방법을 나타낸다.
도4 는 기존의 DGPS 시스템과 본 발명의 DGPS 시스템에서 이동국의 위치 오차를 비교하여 나타낸 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 DGPS 시스템의 구성을 나타낸다.
도2 를 참조하면 본 발명의 DGPS 시스템은 복수개의 GPS 위성(sat1 ~ sat4)과 적어도 하나의 기지국(BS), 적어도 하나의 가상 이동국(VRS) 및 적어도 하나의 이동국(RS)을 구비한다.
복수개의 GPS 위성(sat1 ~ sat4)은 기지정된 위성 궤도를 따라 이동하며, 적어도 하나의 기지국(BS), 적어도 하나의 가상 이동국(VRS) 및 적어도 하나의 이동국(RS)으로 시간 정보가 포함된 GPS 신호를 전송한다. GPS 위성(sat1 ~ sat4)은 전 지구 영역을 커버할 수 있도록 24기의 위성이 6개의 궤도면에서 이동하도록 구성된다.
그리고 적어도 하나의 기지국(BS), 적어도 하나의 가상 이동국(VRS) 및 적어도 하나의 이동국(RS) 각각은 복수개의 GPS 위성 중 적어도 4개 이상의 GPS 위성(sat1 ~ sat4)으로부터 시간 정보가 포함된 GPS 신호를 수신하고, 4개 이상의 GPS 위성(sat1 ~ sat4) 각각에서 전송된 GPS 신호를 수신한 시간과 수신된 GPS 신호에 포함된 시간 정보와의 차이를 분석하여 계산 위치 정보를 획득한다.
적어도 하나의 기지국(BS), 적어도 하나의 가상 이동국(VRS) 및 적어도 하나의 이동국(RS)이 계산 위치 정보를 획득하는 방법은 GPS 시스템의 활용을 위해 잘 알려진 공지된 기술이므로 여기서는 상세하게 설명하지 않는다.
그리고 적어도 하나의 기지국(BS)은 DGPS 시스템을 위해 구비되는 구성으로, 상기한 바와 같이 자신의 정확한 위치가 미리 측정되어 측정 위치 정보로서 저장되어 있으므로, 측정 위치 정보를 이용하여 계산 위치 정보의 오차를 계산하고, 계산된 오차를 보정 정보(ECD)로서 적어도 하나의 적어도 하나의 가상 이동국(VRS) 및 적어도 하나의 이동국(RS)으로 전송한다.
적어도 하나의 기지국(BS)는 기지국 안테나(Bant), 기지국 수신기(BSrcv) 및 보정 정보 전송부(BEC)를 구비한다.
기지국 안테나(Bant)는 복수개의 GPS 위성(sat1 ~ sat4)에서 인가되는 GPS 신호를 수신하여 기지국 수신기(BSrcv)로 전달한다. 기지국 수신기(BSrcv)는 서로 다른 적어도 4개의 GPS 위성(sat1 ~ sat4)에서 전송되어 기지국 안테나(Bant)를 통해 전달되는 복수개의 GPS 신호 각각의 수신 시간과 복수개의 GPS 신호 내에 포함된 시간 정보를 비교하여, 각 위성으로부터의 거리를 계산한다. 그리고 각 GPS 위성으로부터의 계산된 거리를 조합하여 계산 위치 정보를 획득한다.
또한 기지국 수신기(BSrcv)는 고정된 위치에 배치되어 측정 위치 정보가 미리 저장되고, 저장된 측정 위치 정보와 계산 위치 정보 사이의 위치 정보 차를 계산하여 보정 정보(ECD)를 획득한다.
보정 정보 전송부(BEC)는 기지국 수신기(BSrcv)에서 획득한 보정 정보를 인가받아 기지정된 데이터 링크(data-link : DL)를 통해 적어도 하나의 가상 이동국(VRS) 및 적어도 하나의 이동국(RS)으로 전송한다. 여기서 데이터 링크(DL)은 보정 정보를 전송 가능한 모든 종류의 유선 또는 무선 네트워크를 포함한다. 즉 기지국(BS)는 미리 지정된 통신 네트워크를 통해 보정 정보(ECD)를 전송한다.
여기서 보정 정보(ECD)는 계산 위치 정보 만으로 자신의 위치를 판단할 수 밖에 없는 적어도 하나의 이동국(RS)이 기지국(BS)으로부터 인가받아 이동국(RS)의 계산 위치 정보를 보정할 수 있도록 하는 정보이다.
한편 적어도 하나의 이동국(RS)은 차량이나 비행체, 선박 등과 같은 다양한 종류의 이동체에 탑재되어 이동체의 위치를 판별한다. 적어도 하나의 이동국(RS) 각각은 이동국 안테나(Rant)와 이동국 수신기(RSrvc)를 구비한다. 이동국 안테나(Rant)는 기지국 안테나(Bant)와 마찬가지로, 복수개의 GPS 위성(sat1 ~ sat4)에서 인가되는 신호를 수신하여 이동국 수신기(RSrcv)로 전달한다.
그리고 이동국 수신기(RSrcv)는 기지국 수신기(BSrcv)와 마찬가지로 이동국 안테나(Bant)를 통해 전달되는 복수개의 GPS 신호 각각의 수신 시간과 복수개의 GPS 신호 내에 포함된 시간 정보를 분석하여, 계산 위치 정보를 획득한다.
또한 이동국 수신기(RSrcv)는 기지국(BS)에서 데이터 링크(DL)을 통해 보정 정보를 인가받고, 인가된 보정 정보를 이용하여 계산 위치 정보의 오차를 보정하여 보정 위치 정보를 획득한다.
다만, 보정 정보(ECD)는 상기한 바와 같이, 기지국(BS)에 대한 계산 위치 정보의 오차를 보정하기 위한 정보이므로, 적어도 하나의 이동국(RS) 각각의 계산 위치 정보의 오차를 정확히 보정하기는 어렵다. 그럼에도, DGPS는 기지국(BS)와 적어도 하나의 이동국(RS)와의 거리가 가깝다면, 오차 또한 유사하다는 개념을 이용하여 이동국(RS)의 계산 위치 정보의 오차를 보정한다.
그리고 이러한 오차 보정의 정확도를 높이기 위해, 적어도 하나의 이동국(RS) 각각은 적어도 하나의 기지국(BS) 중 현재 가장 가까운 위치의 기지국에서 전송되는 보정 정보를 이용하여 보정 위치 정보를 획득한다.
상기한 DGPS 기법을 이용하여 적어도 하나의 이동국(RS)의 위치를 보정 위치 정보를 획득하면, 기존의 GPS 기법에 비해 획득되는 위치 정보의 정확도가 이론적으로 향상되지만, 그럼에도 경우에 따라서는 큰 오차가 발생할 수 있다. 이는 보정 정보를 전송하는 기지국(BS)과 보정 정보를 수신하는 이동국(RS)의 위치 차이뿐만 아니라, 기지국(BS)과 이동국(RS)을 구성하는 구성요소인 기지국 안테나(Bant)와 이동국 안테나(Rant) 및 기지국 수신기(BSrcv)와 이동국 수신기(RSrcv)의 성능차, 그리고 기지국 수신기(BSrcv) 자체의 오동작 등에 의해 보정 정보에 큰 오차가 포함될 수 있다.
그러나 기존의 DGPS 시스템에서는 보정 정보의 신뢰도를 검증하기 위한 수단이 구비되지 않아, 보정 정보에 오차가 발생하게 되면, 이동국(RS)가 판단하는 보정 위치 정보 또한 오차가 발생하여 이동국(RS)가 자신의 위치를 정확히 판단하지 못하는 문제가 발생할 수 있다.
이에 본 발명에서는 DGPS 시스템이 적어도 하나의 가상 이동국(VRS)을 추가로 구비한다.
적어도 하나의 가상 이동국(VRS) 각각은 적어도 하나의 기지국(BS) 중 가장 가까운 위치에 배치된 기지국(BS)에 대응하여 구비된다. 특정 기지국(BS)의 보정 정보 신뢰성을 판단하기 위해서는 가상 이동국(VRS)이 대응하는 기지국(BS)과 기설정된 범위(예를 들면 10Km)이내에 배치되어야 하기 때문이다.
적어도 하나의 가상 이동국(VRS) 각각은 가상 이동국 안테나(VRant)와 가상 이동국 수신기(VRSrcv)를 구비한다. 여기서 가상 이동국 안테나(VRant)와 가상 이동국 수신기(VRSrcv)는 이동국 안테나(Rant)와 이동국 수신기(RSrcv)를 각각 모의하는 구성 요소로서, 기본적으로 이동국 안테나(Rant)와 이동국 수신기(RSrcv)와 동일하게 구성된다.
즉 적어도 하나의 가상 이동국(VRS)은 이동국(RS)과 가급적 동일한 성능을 갖도록, 이동국(RS)을 모사하여 구성된다. 그러나 적어도 하나의 가상 이동국(VRS)은 이동국(RS)와 달리 이동체에 탑재되지 않고, 고정된 위치에 배치된다. 그리고 가상 이동국(VRS)의 가상 이동국 수신기(VRSrcv)에는 기지국 수신기(BSrcv)와 유사하게 자신의 위치가 미리 측정된 측정 위치 정보가 기저장 된다.
그러므로, 가상 이동국(VRS)은 이동국(RS)이지만 위치가 고정되고, 기지국과 같이 측정 위치 정보가 미리 저장되어 자신의 위치를 인지하고 있다.
이러한 가상 이동국(VRS)은 이동국(RS)과 마찬가지로, 가상 이동국 안테나(VBant)를 통해 전달되는 복수개의 GPS 신호 각각의 수신 시간과 복수개의 GPS 신호 내에 포함된 시간 정보를 분석하여 계산 위치 정보를 획득하고, 획득된 계산 위치 정보를 기지국(BS)에서 데이터 링크(DL)을 통해 전송된 보정 정보를 이용하여 오차를 보정하여 보정 위치 정보를 획득한다.
그리고 보정 위치 정보를 기저장된 측정 위치 정보와 비교하여, 보정 위치 정보와 측정 위치 사이의 거리차가 기설정된 기준 거리차(예를 들면 1m) 이상인지 판별한다. 그리고 판정 결과를 판정 신호(TD)로서 기지국(BS)으로 전송한다.
가상 이동국 수신기(VRSrcv)는 거리차가 기준 거리차 이상인 것으로 판별되면, 부적합 판정 신호(TD)를 기지국(BS)으로 전송하고, 거리차가 기준 거리차 이상이 아니면, 적합 판정 신호(TD)를 기지국(BS)으로 전송한다.
비록 도시하지 않았으나, 가상 이동국(VRS)은 판정 신호를 데이터 링크(DL)를 통해 기지국(BS)으로 전송하기 위한 판정 신호 전송부를 더 포함할 수 있다.
결과적으로 가상 이동국(VRS)는 기지국(BS)에서 생성되는 보정 정보의 적합 또는 부적합을 판정하기 위해 구비되는 가상의 이동국으로써 기능을 수행하며, 이동국의 구성과 기지국의 특징이 조합되는 형태로 구성된다.
이에 기지국(BS)의 기지국 수신기(BSrcv)는 보정 정보 전송부(BEC)를 통해 가상 이동국(VRS)로부터 판정 신호가 인가되면, 판정 신호가 적합 판정 신호인지 부적합 판정 신호인지 판별한다. 판별결과 적합 판정 신호이면, 보정 정보(ECD)를 이동국(RS)로 전송한다. 반면 부적합 판정 신호이면, 보정 정보(ECD)를 이동국(RS)로 전송하지 않고, 다시 복수개의 GPS 위성(sat1 ~ sat4)으로부터 신호를 수신하여 보정 정보를 생성하여, 가상 이동국(VRS)로 전송한다.
즉 가상 이동국(VRS)에서 신뢰도 점검이 수행되어 적합한 것으로 판별된 보정 정보만을 이동국(RS)로 전송하여, 이동국의 보정 위치 정보에 오류가 발생하지 않도록 한다.
도3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 DGPS 시스템의 오차 보정 방법을 나타낸다.
도2 를 참조하여 도3 의 DGPS 시스템의 오차 보정 방법을 설명하면, 우선 복수개의 GPS 위성(sat1 ~ sat4) 각각은 적어도 하나의 기지국(BS), 적어도 하나의 이동국(RS) 및 적어도 하나의 가상 이동국(VRS)으로 GPS 신호를 전송한다(S110). 이에 GPS 신호를 인가받은 적어도 하나의 기지국(BS), 적어도 하나의 이동국(RS) 및 적어도 하나의 가상 이동국(VRS) 각각은 기설정된 방식으로 자신의 위치를 계산 위치 정보로 획득한다(S120).
그리고 적어도 하나의 기지국(BS)는 획득된 계산 위치 정보와 미리 저장된 측정 위치 정보를 비교하여 계산 위치 정보의 오차를 측정 위치 정보에 맞추어 보정하기 위한 보정 정보(ECD)를 획득하여 기설정된 데이터 링크(DL)를 통해 가상 이동국(VRS)으로 전송한다(S130). 본 발명의 DGPS 시스템에서 기지국(BS)은 보정 정보(ECD)를 생성하여 즉시 이동국(RS)으로 전송하는 것이 아니라 적어도 하나의 가상 이동국(VRS) 중 대응하는 가상 이동국(VRS)으로 우선 전송한다.
가상 이동국(VRS)은 대응하는 기지국(BS)에서 전송된 보정 정보(ECD)를 수신하고, 복수개의 GPS 위성(sat1 ~ sat4)에서 인가된 GPS 신호를 분석하여 획득된 계산 위치 정보에 보정 정보(ECD)를 반영하여 보정 위치 정보를 계산한다(S140). 그리고 계산된 보정 위치 정보를 기저장된 측정 위치 정보와 비교하여, 보정 위치 정보와 측정 위치 정보 사이의 거리차가 기설정된 기준 거리차 이상인지 분석하여 보정 정보(ECD)가 부적합한지 판별한다(S150).
만일 보정 위치 정보와 측정 위치 정보의 거리차가 기준 거리차 미만이면, 가상 이동국(VRS)는 적합 판정 신호를 기지국(BS)로 전송한다(S160). 이에 기지국(BS)은 적어도 하나의 이동국(RS)으로 보정 정보(ECD)를 전송한다(S170). 이때 보정 정보(ECD)를 수신하는 적어도 하나의 이동국(RS)은 적어도 하나의 기지국(BS) 중에서 가장 가까운 기지(BS)국으로부터 보정 정보(ECD)를 수신한다.
보정 정보(ECD)를 수신한 이동국(RS)은 GPS 신호를 분석하여 획득된 계산 위치 정보에 보정 정보(ECD)를 반영하여 보정 위치 정보를 계산함으로써 자신의 위치를 판별한다(S180).
한편 보정 위치 정보와 측정 위치 정보의 거리차가 기준 거리차 이상으로 부적합한 것으로 판별되면, 가상 이동국(VRS)은 대응하는 기지국(BS)으로 부적합 판정 신호를 전송한다(S190). 이에 부적합 판정 신호를 수신한 기지국(BS)은 획득한 보정 정보에 오차가 큰 것으로 판단하여 폐기한다(S200). 그리고 다시 GPS 위성 신호를 수신하여 보정 정보를 획득한다.
따라서 본 발명의 DGPS 시스템의 오차 보정 방법은 가상 이동국(VRS)이 기지국(BS)에서 획득된 보정 정보(ECD)의 신뢰도를 먼저 판별한 후, 적합한 것으로 판정된 보정 정보(ECD)만을 적어도 하나의 이동국(RS)으로 전송하도록 함으로써, DGPS 시스템의 이동국(RS)가 정확한 위치를 판별할 수 있도록 한다.
도4 는 기존의 DGPS 시스템과 본 발명의 DGPS 시스템에서 이동국의 위치 오차를 비교하여 나타낸 도면이다.
도4 의 (a)는 기존의 DGPS 시스템에서 이동국(RS)의 실제 위치(0, 0)에 대한 보정 위치 정보의 차이를 나타내고, (b)는 본 발명의 DGPS 시스템에서 이동국(RS)의 실제 위치(0, 0)에 대한 보정 위치 정보의 차이를 나타낸다.
도4 에서 (a)와 (b)를 비교하면, (a)의 경우, 실제 위치와 보정 위치 정보 사이에 오차가 큰 경우가 수시로 발생하고 있으나, (b)에서는 보정 위치 정보의 오차가 일정 범위 이내에 제한적으로 발생함을 확인할 수 있다. 즉 이동국(RS)의 위치를 더욱 정확하게 판별할 수 있음을 알 수 있다.
상기에서는 위치 측정 시스템의 일예로서 GPS 위성과 GPS 위성을 기반으로 하는 기지국(BS), 가상 이동국(VRS) 및 이동국(RS)을 기준으로 설명하였으나, 본 발명은 러시아의 GLONASS(Global Navigation Satellite System), 유럽의 GALILEO(Europian Satellite Navigation System) 및 중국의 Beidou(北斗, Compass) 등의 위성을 이용하는 다양한 위치 측정 시스템에서도 동일하게 적용 가능하다.
본 발명에 따른 방법은 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. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 각각 시간 정보가 포함된 GPS 신호를 전송하는 복수개의 GPS 위성;
    복수개의 상기 GPS 신호를 인가받아 이동국 계산 위치 정보를 획득하고, 보정 정보를 인가받아 상기 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 보정 위치 정보를 획득하는 적어도 하나의 이동국;
    상기 적어도 하나의 이동국을 모의하여 구성되며, 복수개의 상기 GPS 신호로부터 가상 이동국 계산 위치 정보를 획득하고, 상기 보정 정보를 인가받아 상기 가상 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 가상 이동국 보정 위치 정보를 획득하며, 획득된 상기 가상 이동국 보정 위치 정보와 현재 배치 위치에 대해 미리 측정되어 기저장된 가상 이동국 측정 위치 정보를 비교하여 상기 보정 정보의 신뢰성을 판별하는 판정 신호를 전송하는 적어도 하나의 가상 이동국; 및
    상기 복수개의 GPS 위성으로부터 상기 GPS 신호를 수신하는 기지국 안테나와 상기 보정 정보를 데이터 링크를 통해 상기 적어도 하나의 가상 이동국 또는 상기 적어도 하나의 이동국으로 전송하고, 상기 적어도 하나의 가상 이동국에서 전송되는 상기 판정 신호를 수신하는 보정 정보 전송부 및 상기 기지국 안테나를 통해 인가되는 복수개의 상기 GPS 신호를 분석하여, 기지국 계산 위치 정보를 획득하고, 현재 배치 위치가 미리 측정되어 저장된 기지국 측정 위치 정보에 대한 상기 기지국 계산 위치 정보의 오차를 보정하기 위한 상기 보정 정보를 생성하며, 상기 판정 신호가 적합으로 인가되면, 상기 보정 정보를 보정 정보 전송부를 통해 상기 적어도 하나의 이동국으로 전송하고, 상기 판정 신호가 부적합으로 인가되면, 상기 보정 정보가 상기 적어도 하나의 이동국으로 전송되지 않도록 폐기하는 기지국 수신기를 구비하는 기지국; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 DGPS 시스템.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 이동국 각각은
    상기 복수개의 GPS 위성으로부터 상기 GPS 신호를 수신하는 이동국 안테나; 및
    상기 이동국 안테나를 통해 인가되는 복수개의 상기 GPS 신호를 분석하여, 상기 이동국 계산 위치 정보를 획득하고, 상기 적어도 하나의 기지국 중 가장 가까운 기지국으로부터 전송된 상기 보정 정보를 기설정된 상기 데이터 링크를 통해 인가받아 상기 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 상기 보정 위치 정보를 획득하는 이동국 수신기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 DGPS 시스템.
  3. 삭제
  4. 제2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가상 이동국 각각은
    상기 이동국 안테나를 모의하여 구성되고, 상기 복수개의 GPS 위성으로부터 상기 GPS 신호를 수신하는 가상 이동국 안테나; 및
    상기 이동국 수신기를 모의하여 구성되고, 상기 가상 이동국 안테나를 통해 인가되는 복수개의 상기 GPS 신호를 분석하여, 상기 가상 이동국 계산 위치 정보를 획득하고, 상기 적어도 하나의 기지국 중 대응하는 기지국으로부터 전송된 상기 보정 정보를 상기 데이터 링크를 통해 인가받아 상기 가상 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 상기 가상 이동국 보정 위치 정보를 획득하며, 획득된 상기 가상 이동국 보정 위치 정보를 기저장된 상기 가상 이동국 측정 위치 정보와 비교하여, 상기 가상 이동국 보정 위치 정보와 상기 가상 이동국 측정 위치 정보 사이의 거리차가 기설정된 기준 거리차 이상인지 판별하여, 적합 또는 부적합의 상기 판정 신호를 상기 데이터 링크를 통해 상기 기지국으로 전송하는 가상 이동국 수신기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 DGPS 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 복수개의 GPS 위성, 적어도 하나의 기지국, 적어도 하나의 이동국 및 상기 이동국을 모의한 적어도 하나의 가상 이동국을 구비하는 DGPS 시스템의 오차 보정 방법에 있어서,
    상기 복수개의 GPS 위성 각각이 시간 정보가 포함된 GPS 신호를 전송하는 단계;
    상기 적어도 하나의 기지국, 상기 적어도 하나의 가상 기지국 및 상기 적어도 하나의 이동국 각각이 상기 복수개의 GPS 위성에서 전송되는 상기 복수개의 GPS 신호를 인가받아 기지국 계산 위치 정보, 이동국 계산 위치 정보 및 가상 이동국 계산 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 기지국이 배치위치에서 미리 측정되어 기저장된 기지국 측정 위치 정보에 대한 상기 기지국 계산 위치 정보의 오차를 상쇄하기 위한 보정 정보를 생성하여 상기 적어도 하나의 가상 이동국으로 전송하는 단계;
    상기 적어도 하나의 가상 이동국이 상기 보정 정보로 상기 가상 이동국 계산 위치 정보를 보정하여 가상 이동국 보정 위치 정보를 생성하고, 상기 가상 이동국 보정 정보와 배치 위치에서 미리 측정되어 저장된 기저장된 가상 이동국 측정 위치 정보 사이의 거리차가 기설정된 기준 거리차 이상인지 판별하는 단계;
    상기 거리차가 기설정된 기준 거리차 이상이면, 상기 가상 이동국이 상기 적어도 하나의 기지국으로 부적합 판정 신호를 전송하는 단계;
    상기 기지국이 상기 부적합 판정 신호가 인가되면, 상기 보정 정보를 폐기하는 단계;
    상기 거리차가 기설정된 기준 거리차 미만이면, 상기 가상 이동국이 상기 적어도 하나의 기지국으로 적합 판정 신호를 전송하는 단계;
    상기 기지국이 상기 적합 판정 신호가 인가되면, 상기 보정 정보를 상기 적어도 하나의 이동국으로 전송하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 이동국 각각이 상기 보정 정보를 인가받고, 상기 이동국 계산 위치 정보에 상기 보정 정보를 반영하여 이동국 보정 위치 정보를 획득하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 DGPS 시스템의 오차 보정 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제7 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가상 이동국으로 전송하는 단계는
    상기 적어도 하나의 기지국 각각이 상기 적어도 하나의 가상 이동국 중 기설정된 범위 이내에 대응하는 상기 가상 이동국으로 상기 보정 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 DGPS 시스템의 오차 보정 방법.
  11. 제7 항에 있어서, 상기 이동국 보정 위치 정보를 획득하는 단계는
    상기 적어도 하나의 이동국 각각이 상기 적어도 하나의 기지국 중 가장 가까운 거리의 상기 기지국으로부터 상기 보정 정보를 인가받는 것을 특징으로 하는 DGPS 시스템의 오차 보정 방법.
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