KR101653404B1 - 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법과 그를 위한 장치, 단말기 및 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체 - Google Patents

미약 신호를 이용한 위치 추정 방법과 그를 위한 장치, 단말기 및 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법과 그를 위한 장치, 단말기 및 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예는 셀 ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장하는 데이터베이스; 단말기로부터 GPS 전파 신호를 수신하는 정보 수신부; 상기 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하는 미약 신호 확인부; 상기 미약 신호 확인부의 확인 결과에 근거하여 상기 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, 상기 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리(Pseudo Range) 및 광속(Speed of Light) 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정하는 위치 범위 추정부; 상기 단말기로부터 수신된 전파 환경 신호에 포함된 파라미터(Parameter) 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별하는 격자 셀 선별부; 및 상기 선별된 격자 셀에서 상기 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역을 선별하고, 상기 중첩 영역의 중점을 상기 단말기의 위치 정보로 추정하는 위치 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 장치를 제공한다.

Description

미약 신호를 이용한 위치 추정 방법과 그를 위한 장치, 단말기 및 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체{Method for Estimating Position by Using Weak Signal, Apparatus, Terminal And Computer-Readable Recording Medium with Program}
본 발명의 일 실시예는 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법과 그를 위한 장치, 단말기 및 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, GPS 전파 신호를 이용하여 사용자의 위치를 측정하는 과정에서, 사용자가 도심지 또는 실내에 위치한 경우, GPS 전파 신호가 미약하여 위치를 측위하기 어려울 때 단순히 pCell 기반의 측위를 수행하는 것이 아니라 별도의 사용자 위치 범위를 추정하고, 단말기의 주변에 대한 전파 환경 신호에 해당하는 격자 셀과 중첩하는 중첩 영역을 이용하여 보다 정확하게 사용자의 위치를 측위하도록 하는 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법과 그를 위한 장치, 단말기 및 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
컴퓨터, 전자, 통신 기술이 비약적으로 발전함에 따라 무선통신망(Wireless Network)을 이용한 다양한 무선통신 서비스가 제공되고 있다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 써킷(Circuit) 데이터, 패킷(Packet) 데이터 등과 같은 데이터를 송신하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다.
단말기를 이용한 다양한 무선 인터넷 서비스 중 특히, 위치기반 서비스(LBS: Location Based Service)는 넓은 활용성 및 편리함으로 크게 각광받고 있다. 위치기반 서비스는 휴대폰 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등 단말기의 위치를 파악하고, 파악된 위치와 관련된 부가 정보를 제공하는 통신 서비스를 말한다. 위치기반 서비스 제공을 위한 위치 측정 기술은 단말기의 위치를 측정하기 위하여 이동통신망의 기지국의 셀 반경인 전파환경을 이용하여 소프트웨어적으로 위치를 확인하는 네트워크 기반(Network Based) 방식과 단말기에 탑재된 GPS(Global Positioning System) 수신기를 이용한 핸드셋 기반(Handset Based) 방식, 그리고 이들 두 가지 방식을 혼합한 혼합(Hybrid) 방식으로 분류된다.
이에 따라, 위치 기반 서비스를 제공하는 운영자 입장에서 GPS 전파 신호가 미약한 인도어(Indoor) 또는 음영지역 등에서 보다 정확하게 측위 서비스를 제공할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 도심지나 실내에서 GPS 전파 신호가 미약하게 수신될 때 GPS 전파 신호와 pCell/무선랜 기반 측위를 결합하여 측위 정확도를 향상시킬 수 있는 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법과 그를 위한 장치, 단말기 및 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 셀 ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장하는 데이터베이스; 단말기로부터 GPS 전파 신호를 수신하는 정보 수신부; 상기 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하는 미약 신호 확인부; 상기 미약 신호 확인부의 확인 결과에 근거하여 상기 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, 상기 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리(Pseudo Range) 및 광속(Speed of Light) 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정하는 위치 범위 추정부; 상기 단말기로부터 수신된 전파 환경 신호에 포함된 파라미터(Parameter) 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별하는 격자 셀 선별부; 및 상기 선별된 격자 셀에서 상기 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역을 선별하고, 상기 중첩 영역의 중점을 상기 단말기의 위치 정보로 추정하는 위치 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 장치를 제공한다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 셀 ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장하는 데이터베이스; 인공위성으로부터 GPS 전파 신호를 수신하는 단말 정보 수신부; 상기 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하는 단말 미약 신호 확인부; 상기 미약 신호 확인부의 확인 결과에 근거하여 상기 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, 상기 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리(Pseudo Range) 및 광속(Speed of Light) 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정하는 단말 위치 범위 추정부; 주변 기지국으로부터 수신된 전파 환경 신호에 포함된 파라미터(Parameter) 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별하는 단말 격자 셀 선별부; 및 상기 선별된 격자 셀에서 상기 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역을 선별하고, 상기 중첩 영역의 중점을 현재 위치 정보로 추정하는 단말 위치 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 단말기로부터 GPS 전파 신호를 수신하는 정보 수신 단계; 상기 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하는 미약 신호 확인 단계; 상기 미약 신호 확인 단계의 확인 결과에 근거하여 상기 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, 상기 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리(Pseudo Range) 및 광속(Speed of Light) 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정하는 위치 범위 추정 단계; 상기 단말기로부터 수신된 전파 환경 신호의 파라미터 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별하는 격자 셀 선별 단계; 및 상기 선별된 격자 셀에서 상기 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역을 선별하고, 상기 중첩 영역의 중점을 상기 단말기의 위치 정보로 추정하는 위치 추정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 전술한 바와 같이 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법의 각 단계를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, GPS 전파 신호를 이용하여 사용자의 위치를 측정하는 과정에서, 사용자가 도심지 또는 실내에 위치한 경우, GPS 전파 신호가 미약하여 위치를 측위하기 어려울 때 단순히 pCell 기반의 측위를 수행하는 것이 아니라 별도의 사용자 위치 범위를 추정하고, 단말기의 주변에 대한 전파 환경 신호에 해당하는 격자 셀과 중첩하는 중첩 영역을 이용하여 보다 정확하게 사용자의 위치를 측위하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 도심지나 실내(하늘을 볼 수 있는 창가 주변)에서 GPS 전파 신호가 미약하게 수신될 때 GPS 전파 신호와 pCell/무선랜 기반 측위를 결합하여 측위 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 단말기로부터 수신된 GPS 전파 신호가 미약 신호인 경우에도 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성에 대한 정보로부터 사용자 위치 범위를 추정할 수 있으며, pCell 또는 무선랜 기반의 측위를 통한 격자 셀과의 중첩 영역을 선별하고, 이를 통해 보다 정확한 측위를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미약 신호를 이용한 위치 추정 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 5는 본 발명의 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110: 단말기 120: 위치 계산 서버
130: pCell/무선랜 기반 측위 서버
140: 위치 추정 장치
150: 데이터베이스 210: 정보 수신부
220: 미약 신호 확인부 230: 위치 범위 추정부
240: 격자 셀 선별부 250: 위치 추정부
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미약 신호를 이용한 위치 추정 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미약 신호를 이용한 위치 추정 시스템은 단말기(110), 위치 계산 서버(120), pCell/무선랜 기반 측위 서버(130), 위치 추정 장치(140) 및 데이터베이스(150)를 포함한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 미약 신호를 이용한 위치 추정 시스템이 단말기(110), 위치 계산 서버(120), pCell/무선랜 기반 측위 서버(130), 위치 추정 장치(140) 및 데이터베이스(150)만을 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 미약 신호를 이용한 위치 추정 시스템에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
단말기(110)는 통상적인 음성 통화 및 데이터 통신을 수행하기 위한 무선통신 모듈을 구비한 단말기로서, 구비된 무선통신 모듈을 이용하여 통신망(미도시)과 연동하며 무선 통신으로 통상적인 음성 통화 및 데이터 통신을 수행한다. 한편, 단말기(110)는 연동하는 통신망의 기지국 정보를 위치 계산 서버(120)로 전송한다. 단말기(110)는 구비된 GPS 모듈을 이용하여 하나 이상의 GPS(Global Positioning System) 인공위성으로부터 수신한 GPS 전파 신호로부터 항법 데이터(Navigation Data)를 추출하여 통신망을 통해 위치 계산 서버(120)로 송신한다.
또한, 단말기(110)는 무선랜 모듈을 구비하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 단말기(110)는 구비된 무선랜 모듈을 이용하여 주변에 인식되는 AP(Access Point)를 통해 인터넷망에 접속하여 각종 웹 페이지 데이터를 수신할 수 있는 단말기이다. 여기서, AP는 데이터 통신을 연결하는 장치로서, 송신측 정보에서 수신측 주소를 읽고 가장 적절한 통신 통로를 지정한 후 다른 통신망으로 전송할 수 있는 장치를 말한다. 즉, AP는 데이터 패킷의 위치를 추출하며, 추출된 위치에 대한 최상의 통신 경로를 지정하며, 지정된 통신 경로를 따라 데이터 패킷을 다음 장치로 전달할 수 있으며, 일반적인 네트워크 환경에서 여러 회선을 공유할 수도 있다. 본 실시예에서 AP는 라우터(Router), 리피터(Repeater), 중계기 및 브릿지(Bridge)를 포함한 개념으로 사용할 수 있다.
즉, 단말기(110)는 무선통신 모듈, GPS 모듈 및 무선랜 모듈 중 하나 이상의 모듈이 탑재하는 것이 바람직하며, 이동통신 단말기, 스마트 폰(Smart Phone), 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 노트북 및 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant) 등 중 어느 하나일 수 있으며, 위치기반 서비스를 이용하기 위한 어플리케이션을 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하고 있는 단말기를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말기(110)는 셀 ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장하는 데이터베이스를 포함하여 구현될 수 있다. 단말기(110)는 인공위성으로부터 GPS 전파 신호를 수신하고, GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하며, GPS 전파 신호가 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리(Pseudo Range) 및 광속(Speed of Light) 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정하고, 주변 기지국 및 주변 AP 중 인식되는 장치로부터 수신된 전파 환경 신호에 포함된 파라미터(Parameter) 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별하며, 선별된 격자 셀에서 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역을 선별하고, 중첩 영역의 중점을 현재 위치 정보로 추정한다. 한편, 단말기(110)가 전술한 바와 같이 미약 신호를 이용하여 위치를 추정하기 위해서는 데이터베이스, 단말 정보 수신부, 단말 미약 신호 확인부, 단말 위치 범위 추정부, 단말 위치 범위 추정부, 단말 격자 셀 선별부, 단말 위치 추정부를 포함하여 구현될 수 있을 것이다.
측위 프로토콜은 위치 측위를 위한 어플리케이션 계층의 규격을 표준화하고 있는 프로토콜을 말한다. 측위 프로토콜은 단말기(110)와 위치 계산 서버(120) 간에 GPS 신호를 송수신이 가능하다면, 그 어떠한 측위 프로토콜이라도 이용이 가능할 것이다. 측위 프로토콜은 IS-801(Interim Standard-801), RRLP(Radio Resource Location Services Protocol), RRC(Radio Resource Control), SUPL(Secure User Plane Location) 등이 이용될 수 있다. 한편, 측위 프로토콜로 SUPL(Secure User Plane Location) 2.0이 이용되어, 단말기(110)와 위치 계산 서버(120) 간에 GPS 신호를 함께 송수신할 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, SUPL이란, 위치 측위를 제공하는 데 있어서 위치 측위와 관련한 데이터를 위치 계산 서버(120)와 단말기(110) 간에 데이터 전송 경로로 직접 주고 받도록 하여 기존 위치 측위 절차를 수행할 경우 필요했던 각 네트워크 노드들 간의 통신을 지양하는 방식으로서, 위치 추적에 필요한 노드(Node)들을 구현하는 비용을 절감하고 보다 정확한 위치 측위 서비스를 제공할 수 있도록 한 프로토콜이다. 한편, SUPL 2.0이 이용되는 경우, 단말기(110)는 SUPL 2.0을 이용하여 RTD(Round Trip Delay)를 측정할 수 있다.
위치 계산 서버(120)는 자체적으로 구축된 위성 수신 장치를 통해 위성 데이터를 수신하며, 측위를 요청한 단말기(110)의 위성 데이터를 이용하여 측위를 수행한다. 즉, 위치 계산 서버(120)는 단말기(110)로부터 항법 데이터를 수신하여 단말기(110)의 위도 및 경도 좌표를 연산하는 기능을 수행한다. 또한, 위치 계산 서버(120)는 단말기(110)의 위치 결정을 돕기 위한 에이딩(Aiding) 데이터를 전송하고, GPS 인공위성과 단말기(110) 사이의 거리를 계산하는 기능을 수행한다. 또한, 위치 계산 서버(120)는 필요에 따라 선택적으로 단말기(110)로부터 위치 정보를 수신하는 경우, 그 위치 정보를 LBSP(Location Based Service Platform)로 전송하는 기능을 수행한다. 위치 계산 서버(120)는 측위 결과 데이터인 위경도 데이터와 단말기(110)로부터 수신된 PPM(Pilot Phase Measurement, 이하 "PPM"이라 칭함) 데이터를 pCell 측위를 위한 서버로 전달할 있다. 위치 계산 서버(120)는 LBSP으로부터 위치 측위 요청 신호(Location Request)를 수신하며, HLR로 위치 측위 대상에 해당하는 단말기에 대한 정보를 요구하는 SMREQ(Short Message Request) 신호를 송신한다. 위치 계산 서버(120)는 해당 HLR로부터 위치 측위 대상에 해당하는 단말기에 대한 정보 요청에 대한 응답을 담은 smreq(short message request) 신호를 수신한다. 위치 계산 서버(120)는 단말기(110)와 연동하여 단말기(110)의 위치를 측위한 후 위치 측위 결과를 포함한 위치 측위 응답 신호(Location Result)를 LBSP로 전송할 수 있다.
한편, 위치 계산 서버(120)는 동기식 CDMA(Code Division Multiple Access) 시스템에서는 PDE(Position Determination Entity, 이하 "PDE"라 칭함), 비동기식 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 시스템에서는 PS(Position Server), 유럽형 시분할 이동통신 시스템인 GSM(Global System for Mobile communication) 시스템에서는 SMLC(Serving Mobile Location Center)가 적용될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. PDE는 CDMA에서 위성을 이용한 위치측정 및 삼각 측량 방법을 이용한 네트워크 방식 위치측정 기능을 수행할 수 있다. 또한, PS는 W-CDMA에서 위성을 이용한 위치측정 및 기본적인 셀 방식 위치측정기능을 수행할 수 있으며, SMLC는 GSM에서 위성을 이용한 위치측정 및 셀 방식 위치측정 기능을 수행할 수 있다.
한편, 위에서 언급한 PPM 데이터는 단말기(110)에서 측정한 시스템 정보 및 인접 기지국의 시간과 거리 정보를 포함한다. 여기서, 단말기(110)가 수집하는 기본 데이터는 현재 서비스 중인 시스템의 정보, 인접 기지국의 파일롯 신호, 신호 세기 등이다. 현재 서비스 중인 시스템의 정보는 시스템 ID(SID: System ID, 이하 "SID"라 칭함), 네트워크 ID(NID: Network ID, 이하 "NID"라 칭함), 기지국 ID(BSID: Base Station ID, 이하 "BSID"라 칭함) 및 현재 서비스 중인 기지국 섹터 번호(Ref_PN: Reference PN, 이하 "Ref_PN"이라 칭함), Ref_PN 내의 파일롯 페이즈, 신호 세기 등을 포함한다. 또한 인접 기지국의 파일롯 신호는 이동 단말기(110)로부터 수집되는 인접 기지국 섹터 번호(Measurement PN), 각 인접 기지국 섹터 번호 내의 파일롯 페이즈, 신호 세기 등과 같은 거리 데이터 및 시간 데이터를 포함한다. 전술한 PPM 데이터는 CDMA 시스템에서 측위 관련 데이터로서, 이는 W-CDMA에서의 SFN(System Frame Number)-SFN Observed Time Difference 또는 UE RX-TX Time Difference 데이터일 수도 있으며, 이에 한정되지 않고 다른 모든 통신시스템에서 이용되는 측위 관련 데이터일 수 있다.
한편, 위에서는 위치 계산 서버(120)가 CDMA 및 WCDMA에 적용되어 pCell 측위를 제공하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 위치 계산 서버(120)가 WiBro, LTE(Long Term Evolution) 및 EPC(Evolved Packet Core)에 적용되어 pCell 측위를 제공하는 것으로 변형하여 적용할 수 있다.
pCell/무선랜 기반 측위 서버(130)는 데이터베이스(150)를 이용하여 위치 측위 대상에 해당하는 단말기(110)의 위치를 측위하는 서버이다. pCell/무선랜 기반 측위 서버(130)는 단말기(110)에서 위치 계산 서버(120)로 측위 요청이 발생한 경우에, 구축된 데이터베이스(150)에서 단말기(110)로부터 수신 PPM 데이터와 패턴 정합성이 가장 좋은 pCell을 선택하여 이를 최종적인 측위 결과로서 서비스 요청자에게 제공한다. 여기서, 서비스 요청자에게 정확한 측위 결과를 제공하기 위해서는, 데이터베이스(150)는 측위 요청 시점에서의 무선환경, 측위 시스템 상태 등과 같은 측위 환경의 변화를 더욱 잘 반영할 수 있는 최신의 데이터(예를 들어, PN, 파일롯 페이즈, 신호세기 등)로 항상 유지되어야 한다.
또한, pCell/무선랜 기반 측위 서버(130)는 무선랜 기반 측위를 위해 데이터베이스(150)를 이용하여 위치 측위 대상에 해당하는 단말기(110)의 위치를 측위할 수 있다. 위치 계산 서버(120)는 단말기(110)에서 위치 계산 서버(120)로 측위 요청이 발생한 경우에, 구축된 데이터베이스(150)에서 단말기(110)로부터 수신된 무선랜 신호와 패턴 정합성이 가장 높은 격자 셀(pCell)을 선택하여 이를 최종적인 측위 결과로서 서비스 요청자에게 제공할 수 있다. 즉, pCell/무선랜 기반 측위 서버(130)는 단말기(110)로부터 수신한 무선랜 신호에 포함된 무선랜 식별 정보를 확인하고, 해당 무선랜 식별 정보와 데이터베이스(150)에 기 저장된 무선랜 식별 정보 중 동일한 정보를 갖는 격자 셀을 선별한 후 이를 측위 결과로 단말기(110)에 제공할 수 있다. 여기서, pCell/무선랜 기반 측위 서버(130)는 무선랜 신호를 이용하여 AP 간 거리 정보, 무선 랜 신호의 수신 신호 세기 정보, 편차값 정보, 레벨 정보, 편차값 정보에 따른 점수 중 적어도 하나 이상의 정보를 이용하여 단말기(110)의 위치를 측위할 수 있다.
또한, pCell/무선랜 기반 측위 서버(130)는 단말기(110)로부터 수신된 무선랜 정보에 포함된 무선랜 식별 정보를 갖는 격자 셀들을 선별하고, 데이터베이스(150)에 기 저장된 정보를 이용하여 선별된 격자 셀에 매칭된 정보와 기 저장된 정보를 비교하여 무선랜 신호를 중계하는 AP 간의 거리 정보를 산출하고, 산출된 거리가 기 설정된 일정 거리를 초과하는 경우, 해당 무선랜 식별 정보를 포함한 격자 셀을 측위 대상에 제외할 수 있다. pCell/무선랜 기반 측위 서버(130)는 선별된 격자 셀에 포함되는 무선랜 식별 정보들을 수신 신호 세기의 순으로 차등 적용되는 점수를 부여하고, 부여된 점수를 합산한 최종 값을 이용하여 단말기(110)의 위치를 결정할 수 있다.
한편, pCell/무선랜 기반 측위 서버(130) 역시 CDMA 및 WCDMA에 적용되어 pCell 측위를 제공하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 pCell/무선랜 기반 측위 서버(130)가 WiBro, LTE(Long Term Evolution) 및 EPC(Evolved Packet Core)에 적용되어 pCell 측위를 제공하는 것으로 변형하여 적용할 수 있다.
본 발명에서는 위치 추정 장치(140)와 pCell/무선랜 기반 측위 서버(130)를 별도의 장치인 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 하나의 장치로 구현되는 것으로 수정 및 적용이 가능할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치(140)는 단말기(110)로부터 GPS 전파 신호를 수신한다. 위치 추정 장치(140)는 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인한다. 위치 추정 장치(140)는 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성 개수가 기 설정된 개수 미만인 경우, GPS 전파 신호가 미약 신호인 것으로 인식한다. 일반적으로 GPS 전파 신호를 이용하여 단말기(110)의 위치 정보인 위도 좌표 및 경도 좌표를 산출하기 위해서는 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 개수가 4개 이상인 경우 가능하다. 즉, 위치 추정 장치(140)는 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 개수가 4개 미만은 경우 미약 신호로 확인하는 것이다. 물론, 이는 위치 추정 장치(140)가 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하기 위한 기준인 기 설정된 개수는 4개로 한정되는 것은 아니다. 한편, 위치 추정 장치(140)는 반드시 단말기(110)로부터 GPS 전파 신호를 수신한 후 미약 신호 여부를 판별할 필요없이 위치 계산 서버(120)와 연동하여 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호가 미약 신호인 것을 확인할 수 있을 것이다.
위치 추정 장치(140)는 확인 결과에 근거하여 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리(Pseudo Range) 및 광속(Speed of Light) 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정한다. 위치 추정 장치(140)는 [수학식 1]을 이용하여 (Px, Py, Pz)값을 산출하고, 산출된 (Px, Py, Pz)값을 연결한 범위를 사용자 위치 범위로 인식한다. 여기서, x는 x좌표값을 말하며, y는 y좌표값을 말하며, z는 고도값을 말하나 z가 반드시 포함될 필요는 없다.
Figure 112010068065774-pat00001
((xi, yi, zi): i 번째 인공위성의 위치 정보, Pri: i 번째 위성의 의사 거리(Pseudo Range), (Px, Py, Pz): 사용자의 위치 정보, △T: 수신기 시계오차, C: 광속) 여기서, 사용자 위치 범위는 벨트(Belt) 형태 범위가 된다. 또한, 위치 추정 장치(140)는 [수학식 1]의 △T의 값을 이용하여 인공위성 간에 시간 오차에 대한 보상값을 산출한다. 즉, 인공위성에 탑재된 원자 시계에 따라 인공위성 간에 시간 오차가 발생할 수 있으므로, △T의 값을 이용하여 인공위성 간에 시간 오차에 대한 보상값을 산출할 수 있는 것이다. 한편, [수학식 1]을 이용하는 경우, 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성 개수가 3 개인 경우에 가능한 것으로 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성 개수에 대해 수정 및 변형이 가능할 것이다.
위치 추정 장치(140)는 단말기(110)로부터 수신된 전파 환경 신호의 파라미터(Parameter) 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별한다. 여기서, 전파 환경 신호는 무선랜 신호 및 기지국 신호 중 어느 하나의 신호를 포함한다. 즉, 위치 추정 장치(140)는 단말기(110)로부터 수신된 전파 환경 신호에 포함된 무선랜 신호와 기지국 신호의 신호 세기를 확인하고, 무선랜 신호와 기지국 신호 중 신호 세기가 높은 신호를 선택한 후 데이터베이스(150)를 이용하여 선택된 신호와 매칭되는 격자 셀은 선별한다. 예를 들어서, 단말기(110)가 도심지나 실내지역에 위치하여 수신된 GPS 전파 신호가 미약한 경우, 위치 추정 장치(140)는 단말기(110)의 주변에 대한 전파 환경 신호를 수신한 후 전파 환경 신호에 포함된 무선랜 신호와 기지국 신호 중 신호 세기가 높은 신호를 선택한 후 데이터베이스(150)를 이용하여 선택된 신호와 매칭되는 격자 셀을 선별하는 것이다.
위치 추정 장치(140)는 선별된 격자 셀에서 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역을 선별하고, 중첩 영역의 중점을 단말기(110)의 위치 정보로 추정한다. 위치 추정 장치(140)는 중첩 영역에 해당하는 격자 셀에 사이즈 정보(NxM)와 해당 격자 셀의 중심 좌표값에 근거하여 중첩 영역의 중점을 산출한다. 위치 추정 장치(140)는 중첩 영역에 해당하는 격자 셀에 사이즈 정보(NxM)와 해당 격자 셀의 중심 좌표값에 근거하여 중첩 영역의 모서리 좌표값을 산출한 후 정북방향을 기준으로 좌상측 모서리 좌표값과 우하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결하고, 우상측 모서리 좌표값과 좌하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결한 교점을 중점으로 인식한다. 여기서, 중첩 영역의 중점을 산출하는 구체적인 방식에 대해서는 도 5를 통해 설명하도록 한다.
한편, 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호가 미약 신호로 판별된 경우, 일반적으로 데이터베이스(150)를 이용하여 단말기(110)로부터 수신된 전파 환경 신호와 매칭되는 격자 셀을 선별한 후 해당 격자 셀의 중심 좌표값을 단말기(110)의 위치 정보로 추정하나, 본 발명에서는 측위 정확도를 향상시키기 위해 단순히 전파 환경 신호와 매칭되는 격자 셀에 대한 중점을 위치 정보로 추정하는 것이 아니라 사용자 위치 범위를 추정하고, 전파 환경 신호에 매칭되는 격자 셀과 중첩되는 중첩 영역의 중점을 단말기(110)의 위치 정보로 추정하는 것이다.
데이터베이스(150)는 위치 계산 서버(120) 또는 위치 추정 장치(140)와 별도의 장치로 구현된 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 위치 계산 서버(120) 또는 위치 추정 장치(140) 내에 포함되도록 구현될 수 있을 것이다. 데이터베이스(150)는 매번 측위된 측위 결과인 측위 결과 데이터를 기본 데이터로서 pCell(셀) ID별로 구분된 격자 셀을 저장하고 있으며, 각각의 격자 셀에 무선랜 전파 환경 신호의 파라미터를 매칭하여 저장한다. 즉, 데이터베이스(150)는 위치 측정 서비스 대상 지역을 정해진 크기의 격자 단위로 분할하고 각 격자를 pCell로 정의하여 정의된 pCell 별로 측위 결과와 무선랜 환경 정보를 저장한 DB로 구축된다.
여기서, 격자 셀은 특정 지역을 기 설정된 사이즈로 구분한 셀이며, 특정 지역에 위치하는 기지국에 대한 기지국 섹터 번호 및 PSC를 근거로 한 pCell ID를 포함한다. 즉, 격자 셀은 NxM의 사이즈로 설정될 수 있다. 예를 들어, 격자 셀이 100x100, 50x50, 30x30, 25x25, 20x20, 10x10, 5x5 및 1x1 등의 정사각형 형태로 설정될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 향후 최적화 작업을 통해 각 환경에 적합한 다양한 형태로 설정될 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 데이터베이스(150)는 기본적으로 현재 서비스 중인 시스템의 정보, 인접 기지국의 파일롯 신호, 신호 세기 등이다. 현재 서비스 중인 시스템의 정보는 시스템 ID(SID: System ID, 이하 "SID"라 칭함), 네트워크 ID(NID: Network ID, 이하 "NID"라 칭함), 기지국 ID(BSID: Base Station ID, 이하 "BSID"라 칭함) 및 현재 서비스 중인 기지국 섹터 번호(Ref_PN: Reference PN, 이하 "Ref_PN"이라 칭함), Ref_PN 내의 파일롯 페이즈, 신호 세기 등을 포함한다.
데이터베이스(150)가 저장하는 pCell 측위 방식의 데이터에 대해 구체적으로 설명하자면, 데이터베이스(150)는 매번 측위된 측위 결과인 측위 결과 데이터를 기본 데이터로서 pCell ID별로 구분된 격자 셀과 함께, 기본 데이터를 대표할 수 있는 기준 데이터도 저장하고 있다. 여기서, 기준 데이터는 pCell 측위 시 패턴 정합성 고려시 비교되는 데이터로서 측위 정확도에 큰 영향을 끼치는 데이터로서 데이터베이스를 갱신할 때 갱신되는 데이터이다. 일반적으로 데이터베이스 갱신을 위해, 새롭게 측정된 측위 결과 데이터를 이미 저장되어 있는 많은 기본 데이터와 함께 산술 평균하여 기준 데이터를 갱신한다. 이와 같은 데이터 갱신 방식으로 인해, 새롭게 측정된 측위 결과 데이터가 갱신된 기준 데이터에 반영되는 정도가 미미할 수 있다. 특히, 데이터베이스에 이미 저장되어 있던 기본 데이터의 수가 매우 많을 경우에는, 데이터베이스를 갱신하더라도 새롭게 측정된 측위 결과 데이터는 기준 데이터의 갱신에 거의 영향을 끼치지 않게 된다.
이러한, 측위 방식이 보다 정확한 측위 결과를 제공하기 위해서는 데이터베이스가 항상 최신의 데이터(예를 들어, PN, 파일롯 페이즈, 신호세기 등)로 유지되도록 데이터베이스를 갱신해야 한다. 하지만, 일반적인 측위 방식에서의 전술한 데이터베이스 갱신 방식에 대한 특징으로 인해 일반적인 데이터베이스 갱신 방식은 무선환경, 측위 시스템 상태 등과 같은 측위 환경의 변화를 충분히 반영하지 못할 수 있다. 예를 들어, 측위 서비스가 이루어지는 측위 시스템 또는 무선환경이 지속적으로 빈번하게 변화되는 상황이라면, 과거에 데이터베이스에 기 저장된 기준 데이터보다는 현재 측정된 측위 결과 데이터가 더욱 정확한 측위 결과를 제공할 수 있다. 이런 경우에는 데이터베이스에 기 저장된 기준 데이터를 갱신할 때 현재 측정된 측위 결과 데이터를 더욱 높은 수준으로 반영함으로써 데이터베이스에 저장되는 기준 데이터가 현재의 측위 환경의 변화되는 상황을 적응적으로 따라갈 수 있게 해주어야 할 것이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스(150)가 저장하는 무선랜 신호에 대해 구체적으로 설명하자면, 데이터베이스(150)는 pCell ID 별로 구분된 격자 셀에 무선랜 환경 정보를 매칭하여 저장한다. 여기서, 무선랜 환경 정보는 무선랜 신호를 중계하는 AP를 식별할 수 있는 정보로서, 바람직하게는 무선랜 신호를 중계하는 AP의 맥 어드레스일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 여기서, AP의 맥 어드레스(MAC Address)는 해당 AP를 식별할 수 있는 유니크(Unique)한 정보로서 BSSID(Basic Service Set IDentifier)를 말한다. 이러한, 맥 어드레스는 총 48 비트(Bit)가 할당될 수 있으며, 이 중 24 비트는 제조사에서 할당한 정보가 입력된다. SSID(Service Set Identifier)도 해당 AP를 식별할 수 있는 정보로서, 유저가 설정한 값을 나타낸다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스(150)는 기지국 식별 정보에 따른 위치를 저장한다. 여기서, 기지국 식별 정보는 기지국 섹터 번호인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한, 데이터베이스(150)는 데이터베이스 관리 프로그램(DBMS)을 이용하여 컴퓨터 시스템의 저장공간(하드디스크 또는 메모리)에 구현된 일반적인 데이터구조를 의미하는 것으로, 데이터의 검색(추출), 삭제, 편집, 추가 등을 자유롭게 행할 수 있는 데이터 저장형태를 뜻하는 것으로, 오라클(Oracle), 인포믹스(Infomix), 사이베이스(Sybase), DB2와 같은 관계형 데이터베이스 관리 시스템(RDBMS)이나, 겜스톤(Gemston), 오리온(Orion), O2 등과 같은 객체 지향 데이터베이스 관리 시스템(OODBMS) 및 엑셀론(Excelon), 타미노(Tamino), 세카이주(Sekaiju) 등의 XML 전용 데이터베이스(XML Native Database)를 이용하여 본 발명의 일 실시예의 목적에 맞게 구현될 수 있고, 자신의 기능을 달성하기 위하여 적당한 필드(Field) 또는 엘리먼트들을 가지고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치(140)는 정보 수신부(210), 미약 신호 확인부(220), 위치 범위 추정부(230), 격자 셀 선별부(240) 및 위치 추정부(250)를 포함한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에서는 위치 추정 장치(140)가 정보 수신부(210), 미약 신호 확인부(220), 위치 범위 추정부(230), 격자 셀 선별부(240) 및 위치 추정부(250)만을 포함하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 위치 추정 장치(140)에 포함되는 구성 요소에 대하여 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
정보 수신부(210)는 단말기(110)로부터 GPS 전파 신호를 수신한다. 미약 신호 확인부(220)는 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인한다. 미약 신호 확인부(220)는 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성 개수가 기 설정된 개수 미만인 경우, GPS 전파 신호가 미약 신호인 것으로 인식한다. 일반적으로 GPS 전파 신호를 이용하여 단말기(110)의 위치 정보인 위도 좌표 및 경도 좌표를 산출하기 위해서는 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 개수가 4개 이상인 경우 가능하다. 즉, 미약 신호 확인부(220)는 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 개수가 4개 미만은 경우 미약 신호로 확인하는 것이다. 물론, 이는 미약 신호 확인부(220)가 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하기 위한 기준인 기 설정된 개수는 4개로 한정되는 것은 아니다. 한편, 미약 신호 확인부(220)는 반드시 단말기(110)로부터 GPS 전파 신호를 수신한 후 미약 신호 여부를 판별할 필요없이 위치 계산 서버(120)와 연동하여 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호가 미약 신호인 것을 확인할 수 있을 것이다.
위치 범위 추정부(230)는 미약 신호 확인부(220)의 확인 결과에 근거하여 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리 및 광속 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정한다. 위치 범위 추정부(230)는 [수학식 1]을 이용하여 (Px, Py, Pz)값을 산출하고, 산출된 (Px, Py, Pz)값을 연결한 범위를 사용자 위치 범위로 인식한다. 여기서, 사용자 위치 범위는 벨트 형태 범위가 된다. 한편, [수학식 1]을 이용하는 경우, 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성 개수가 3 개인 경우에 가능한 것으로 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성 개수에 대해 수정 및 변형이 가능할 것이다.
위치 범위 추정부(230)는 [수학식 1]의 △T의 값을 이용하여 인공위성 간에 시간 오차에 대한 보상값을 산출한다. 즉, 인공위성에 탑재된 원자 시계에 따라 인공위성 간에 시간 오차가 발생할 수 있으므로, △T의 값을 이용하여 인공위성 간에 시간 오차에 대한 보상값을 산출할 수 있는 것이다.
격자 셀 선별부(240)는 단말기(110)로부터 수신된 전파 환경 신호의 파라미터 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별한다. 여기서, 전파 환경 신호는 무선랜 신호 및 기지국 신호 중 어느 하나의 신호를 포함한다. 즉, 격자 셀 선별부(240)는 단말기(110)로부터 수신된 전파 환경 신호에 포함된 무선랜 신호와 기지국 신호의 신호 세기를 확인하고, 무선랜 신호와 기지국 신호 중 신호 세기가 높은 신호를 선택한 후 데이터베이스(150)를 이용하여 선택된 신호와 매칭되는 격자 셀은 선별한다. 예를 들어서, 단말기(110)가 도심지나 실내지역에 위치하여 수신된 GPS 전파 신호가 미약한 경우, 위치 추정 장치(140)는 단말기(110)의 주변에 대한 전파 환경 신호를 수신한 후 전파 환경 신호에 포함된 무선랜 신호와 기지국 신호 중 신호 세기가 높은 신호를 선택한 후 데이터베이스(150)를 이용하여 선택된 신호와 매칭되는 격자 셀을 선별하는 것이다.
위치 추정부(250)는 선별된 격자 셀에서 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역을 선별하고, 중첩 영역의 중점을 단말기(110)의 위치 정보로 추정한다. 위치 추정부(250)는 중첩 영역에 해당하는 격자 셀에 사이즈 정보(NxM)와 해당 격자 셀의 중심 좌표값에 근거하여 중첩 영역의 중점을 산출한다. 위치 추정부(250)는 중첩 영역에 해당하는 격자 셀에 사이즈 정보(NxM)와 해당 격자 셀의 중심 좌표값에 근거하여 중첩 영역의 모서리 좌표값을 산출한 후 정북방향을 기준으로 좌상측 모서리 좌표값과 우하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결하고, 우상측 모서리 좌표값과 좌하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결한 교점을 중점으로 인식한다.
한편, 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호가 미약 신호로 판별된 경우, 일반적으로 데이터베이스(150)를 이용하여 단말기(110)로부터 수신된 전파 환경 신호와 매칭되는 격자 셀을 선별한 후 해당 격자 셀의 중심 좌표값을 단말기(110)의 위치 정보로 추정하나, 본 발명에서는 측위 정확도를 향상시키기 위해 단순히 전파 환경 신호와 매칭되는 격자 셀에 대한 중점을 위치 정보로 추정하는 것이 아니라 사용자 위치 범위를 추정하고, 전파 환경 신호에 매칭되는 격자 셀과 중첩되는 중첩 영역의 중점을 단말기(110)의 위치 정보로 추정하는 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
위치 추정 장치(140)는 단말기(110)로부터 GPS 전파 신호를 수신한다(S310). 위치 추정 장치(140)는 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인한다(S320). 위치 추정 장치(140)는 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성 개수가 기 설정된 개수 미만인 경우, GPS 전파 신호가 미약 신호인 것으로 인식한다. 일반적으로 GPS 전파 신호를 이용하여 단말기(110)의 위치 정보인 위도 좌표 및 경도 좌표를 산출하기 위해서는 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 개수가 4개 이상인 경우 가능하다. 즉, 위치 추정 장치(140)는 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 개수가 4개 미만은 경우 미약 신호로 확인하는 것이다. 물론, 이는 위치 추정 장치(140)가 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하기 위한 기준인 기 설정된 개수는 4개로 한정되는 것은 아니다. 한편, 위치 추정 장치(140)는 반드시 단말기(110)로부터 GPS 전파 신호를 수신한 후 미약 신호 여부를 판별할 필요없이 위치 계산 서버(120)와 연동하여 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호가 미약 신호인 것을 확인할 수 있을 것이다.
단계 S320의 확인 결과, GPS 전파 신호가 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, 위치 추정 장치(140)는 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리 및 광속 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정한다. 즉, 위치 추정 장치(140)는 [수학식 1]을 이용하여 (Px, Py, Pz)값을 산출하고, 산출된 (Px, Py, Pz)값을 연결한 범위를 사용자 위치 범위로 인식한다. 여기서, 사용자 위치 범위는 벨트 형태 범위가 된다. 한편, [수학식 1]을 이용하는 경우, 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성 개수가 3 개인 경우에 가능한 것으로 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성 개수에 대해 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 위치 추정 장치(140)는 [수학식 1]의 △T의 값을 이용하여 인공위성 간에 시간 오차에 대한 보상값을 산출한다. 즉, 인공위성에 탑재된 원자 시계에 따라 인공위성 간에 시간 오차가 발생할 수 있으므로, △T의 값을 이용하여 인공위성 간에 시간 오차에 대한 보상값을 산출할 수 있는 것이다.
위치 추정 장치(140)는 단말기(110)로부터 전파 환경 신호를 수신하고(S340), 단말기(110)로부터 수신된 전파 환경 신호의 파라미터 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별한다(S350). 여기서, 전파 환경 신호는 무선랜 신호 및 기지국 신호 중 어느 하나의 신호를 포함한다. 즉, 위치 추정 장치(140)는 단말기(110)로부터 수신된 전파 환경 신호에 포함된 무선랜 신호와 기지국 신호의 신호 세기를 확인하고, 무선랜 신호와 기지국 신호 중 신호 세기가 높은 신호를 선택한 후 데이터베이스(150)를 이용하여 선택된 신호와 매칭되는 격자 셀은 선별한다. 예를 들어서, 단말기(110)가 도심지나 실내지역에 위치하여 수신된 GPS 전파 신호가 미약한 경우, 위치 추정 장치(140)는 단말기(110)의 주변에 대한 전파 환경 신호를 수신한 후 전파 환경 신호에 포함된 무선랜 신호와 기지국 신호 중 신호 세기가 높은 신호를 선택한 후 데이터베이스(150)를 이용하여 선택된 신호와 매칭되는 격자 셀을 선별하는 것이다.
위치 추정 장치(140)는 선별된 격자 셀에서 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역이 있는지의 여부를 확인한다(S360). 단계 S360의 확인 결과, 선별된 격자 셀에서 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역이 있는 경우, 위치 추정 장치(140)는 중첩 영역의 중점을 단말기(110)의 위치 정보로 추정한다. 여기서, 위치 추정 장치(140)가 중첩 영역에서 중점을 위치 정보로 추정하는 과정에 대해 구체적으로 설명하자면, 위치 추정 장치(140)는 중첩 영역에 해당하는 격자 셀에 사이즈 정보(NxM)와 해당 격자 셀의 중심 좌표값에 근거하여 중첩 영역의 중점을 산출한다. 즉, 위치 추정 장치(140)는 중첩 영역에 해당하는 격자 셀에 사이즈 정보(NxM)와 해당 격자 셀의 중심 좌표값에 근거하여 중첩 영역의 모서리 좌표값을 산출한 후 정북방향을 기준으로 좌상측 모서리 좌표값과 우하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결하고, 우상측 모서리 좌표값과 좌하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결한 교점을 중점으로 인식한다.
한편, 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호가 미약 신호로 판별된 경우, 일반적으로 데이터베이스(150)를 이용하여 단말기(110)로부터 수신된 전파 환경 신호와 매칭되는 격자 셀을 선별한 후 해당 격자 셀의 중심 좌표값을 단말기(110)의 위치 정보로 추정하나, 본 발명에서는 측위 정확도를 향상시키기 위해 단순히 전파 환경 신호와 매칭되는 격자 셀에 대한 중점을 위치 정보로 추정하는 것이 아니라 사용자 위치 범위를 추정하고, 전파 환경 신호에 매칭되는 격자 셀과 중첩되는 중첩 영역의 중점을 단말기(110)의 위치 정보로 추정하는 것이다.
도 3에서는 단계 S310 내지 단계 S370을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S310 내지 단계 S370 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이 도 3에 기재된 본 발명의 일 실시예에 따른 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법은 프로그램으로 구현되고 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록되고 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 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 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 4에 도시된 데이터베이스(150)는 위치 측정 서비스 대상 지역을 정해진 크기의 격자 셀 단위로 분할하고 각 격자 셀 별로 수집한 무선랜 전파 환경을 저장한 데이터베이스로 구축된다. 도 4에 도시된 격자 셀은 특정 지역을 기 설정된 사이즈로 구분한 셀이다. 즉, 격자 셀은 NxM의 사이즈로 설정될 수 있다. 예를 들어, 격자 셀이 100x100, 50x50, 30x30, 25x25, 20x20, 10x10, 5x5 및 1x1 등의 정사각형 형태로 설정될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 향후 최적화 작업을 통해 각 환경에 적합한 다양한 형태로 설정될 수 있다.
또한, 데이터베이스(150)는 도 4에 도시된 바와 같이, 구분된 격자 셀 별에 무선랜 신호를 송수신하는 AP에 대한 식별 정보, 맥 어드레스(Mac Address) 정보, 수신 신호 세기 정보, 주파수 정보, AP에 대한 위치 추정 정보를 매칭하여 저장한다. 물론, 데이터베이스(150)는 외부 서버를 통해 AP가 설치된 위치에 대한 정확한 위치 정보인 위도 정보, 경도 정보 및 고도 정보 중 적어도 하나 이상의 정보를 획득하는 경우, AP가 설치된 위치에 대한 정확한 위치 정보로 AP에 대한 위치 추정 정보를 업데이트 할 수 있을 것이다.
이러한, 데이터베이스(150)는 데이터베이스 관리 프로그램(DBMS)을 이용하여 컴퓨터 시스템의 저장공간(하드디스크 또는 메모리)에 구현된 일반적인 데이터구조를 의미하는 것으로, 데이터의 검색(추출), 삭제, 편집, 추가 등을 자유롭게 행할 수 있는 데이터 저장형태를 뜻하는 것으로, 오라클, 인포믹스, 사이베이스, DB2와 같은 관계형 데이터베이스 관리 시스템이나, 겜스톤, 오리, O2 등과 같은 객체 지향 데이터베이스 관리 시스템 및 엑셀론, 타미론, 세카이주 등의 XML 전용 데이터베이스를 이용하여 본 발명의 일 실시예의 목적에 맞게 구현될 수 있고, 자신의 기능을 달성하기 위하여 적당한 필드 또는 엘리먼트들을 가지고 있다.
도 5는 본 발명의 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
위치 추정 장치(140)는 단말기(110)로부터 GPS 전파 신호를 수신하고, GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하며, 확인 결과에 근거하여 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리 및 광속 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정하며, 단말기(110)로부터 수신된 전파 환경 신호에 포함된 파라미터 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별한 후 선별된 격자 셀에서 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역을 선별하고, 중첩 영역의 중점을 단말기(110)의 위치 정보로 추정한다. 여기서, 위치 추정 장치(140)가 사용자 위치 범위를 추정하는 방식에 대해 구체적으로 설명하자면 다음과 같다.
도 5의 (A)에 도시된 바와 같이, 위치 추정 장치(140)는 단말기(110)로부터 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 개수가 4 개 미만인 경우, GPS 전파 신호를 미약 신호로 확인한다. 위치 추정 장치(140)는 GPS 전파 신호에 포함된 3 개의 인공위성인 ' 제 1 인공위성', '제 2 인공위성' 및 '제 3 인공위성'에 대한 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리 및 광속 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정한다. 즉, 위치 추정 장치(140)는 [수학식 1]을 이용하여 (Px, Py, Pz)값을 산출하고, 산출된 (Px, Py, Pz)값을 연결한 범위를 사용자 위치 범위로 인식한다. 여기서, [수학식 1]을 이용하는 경우 미지수는 4 개이나 방정식이 3 개인 형태가 되며, [수학식 1]에 '제 1 인공위성', '제 2 인공위성' 및 '제 3 인공위성'에 대한 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리 및 광속을 대입하는 경우, (P_x1, P_y1, P_z1), (P_x2, P_y2, P_z2), (P_x3, P_y3, P_z3), (P_x4, P_y4, P_z4)의 좌표값이 산출되고, (P_x1, P_y1, P_z1), (P_x2, P_y2, P_z2), (P_x3, P_y3, P_z3), (P_x4, P_y4, P_z4)의 좌표값을 연결한 범위를 사용자 위치 범위로 인식한다. 여기서, 고도값인 z가 반드시 포할될 필요는 없다.
또한, 중첩 영역의 중점을 산출하는 방식에 대해 구체적으로 설명하자면 다음과 같다. 도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 선별된 격자 셀에서 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역인 사다리꼴 형상인 것으로 가정하면, 위치 추정 장치(140)는 격자 셀에 사이즈 정보(NxM)와 해당 격자 셀의 중심 좌표값에 근거하여 중첩 영역의 중점을 산출할 수 있다. 즉, 위치 추정 장치(140)는 중첩 영역에 해당하는 격자 셀에 사이즈 정보(NxM)와 해당 격자 셀의 중심 좌표값에 근거하여 중첩 영역의 모서리 좌표값인 (B_x'1, B_y'1, B_z'1), (B_x'2, B_y'2, B_z'2), (B_x'3, B_y'3, B_z'3), (B_x'4, B_y'4, B_z'4)을 산출한 후 정북방향을 기준으로 좌상측 모서리 좌표값과 우하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결하고, 우상측 모서리 좌표값과 좌하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결한 교점(p)을 중점으로 인식한다. 물론, 도 5의 (B)에서는 선별된 격자 셀에서 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역인 사다리꼴 형상인 것으로 가정하여 설명하고 있으나 이는 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 선별된 격자 셀에서 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역이 삼각형, 육각형 등으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용될 수 있을 것이다.
한편, 선별된 격자 셀은 도 5의 (C)에 도시된 바와 같이, 선별된 격자 셀의 중심 좌표값을 확인하고, 선별된 격자 셀의 사이즈인 NxM과 중점에 근거하여 모서리 좌표값을 산출할 수 있다. 즉, 선별된 격자 셀은 NxM의 사이즈를 가지며, 중점은 (C_x, C_y, C_z)일 수 있다. 여기서, 각 모서리를 시계반대 방향으로 (C_x1, C_y1, C_z1), (C_x2, C_y2, C_z2), (C_x3, C_y3, C_z3) 및 (C_x4, C_y4, C_z4)인 것으로 가정한다. 즉, 위치 추정 장치(140)는 중점인 (x, y, z)를 기준으로 선별된 격자 셀을 사등분한 후 중점인 (C_x, C_y, C_z) 중 X 좌표값을 - N/2만큼 이동시킨 좌표값을 C_x1과 C_x2의 좌표값으로 인식한다. 또한, 위치 추정 장치(140)는 중점인 (C_x, C_y)를 기준으로 선별된 격자 셀을 사등분한 후 중점인 (C_x, C_y) 중 X 좌표값을 + N/2만큼 이동시킨 좌표값을 C_x3과 C_x4의 좌표값으로 인식할 수 있다.
한편, 위치 추정 장치(140)는 중점인 (C_x, C_y)를 기준으로 선별된 격자 셀을 사등분한 후 중점인 (C_x, C_y) 중 Y 좌표값을 + M/2만큼 이동시킨 좌표값을 C_y1, C_y4의 좌표값으로 인식한다. 또한, 위치 추정 장치(140)는 중점인 (C_x, C_y)를 기준으로 선별된 격자 셀을 사등분한 후 중점인 (C_x, C_y) 중 Y 좌표값을 - M/2만큼 이동시킨 좌표값을 C_y2, C_y3의 좌표값으로 인식한다. 따라서, 선별된 격자 셀의 모서리 좌표값인 (C_x1, C_y1, C_z1), (C_x2, C_y2, C_z2), (C_x3, C_y3, C_z3), (C_x4, C_y4, C_z4)을 산출할 수 있는 것이다. 한편, 도 5의 (C)에서는 고도값인 (z1, z2, z3, z4)를 산출하는 방식에 대해서는 기재하지 않고 있지만, 이는 전술한 (C_x1, C_x2, C_x3, C_x4)과 (C_y1, C_y2, C_y3, C_y4)를 산출하는 방식에 대한 기재를 바탕으로 산출할 수 있을 것이다. 또한, 단말기(110)로부터 수신된 GPS 전파 신호가 미약 신호로 판별된 경우, 일반적으로 데이터베이스(150)를 이용하여 단말기(110)로부터 수신된 전파 환경 신호와 매칭되는 격자 셀을 선별한 후 해당 격자 셀의 중심 좌표값을 단말기(110)의 위치 정보로 추정하나, 본 발명에서는 측위 정확도를 향상시키기 위해 단순히 전파 환경 신호와 매칭되는 격자 셀에 대한 중점을 위치 정보로 추정하는 것이 아니라 사용자 위치 범위를 추정하고, 전파 환경 신호에 매칭되는 격자 셀과 중첩되는 중첩 영역의 중점을 단말기(110)의 위치 정보로 추정하는 것이다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 도심지나 실내에서 GPS 전파 신호가 미약하게 수신될 때 GPS 전파 신호와 pCell/무선랜 기반 측위를 결합하여 측위 정확도를 향상시킬 수 있는 다양한 분야에 적용되어, GPS 전파 신호에 포함된 인공위성에 대한 정보로부터 사용자 위치 범위를 추정할 수 있으며, pCell 또는 무선랜 기반의 측위를 통한 격자 셀과의 중첩 영역을 선별하고, 이를 통해 보다 정확한 측위를 제공할 수 있는 효과를 발생하는 유용한 발명이다.

Claims (15)

  1. 셀 ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장하는 데이터베이스;
    단말기로부터 GPS 전파 신호를 수신하는 정보 수신부;
    상기 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하는 미약 신호 확인부;
    상기 미약 신호 확인부의 확인 결과에 근거하여 상기 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, 상기 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리(Pseudo Range) 및 광속(Speed of Light) 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정하는 위치 범위 추정부;
    상기 단말기로부터 수신된 전파 환경 신호에 포함된 파라미터(Parameter) 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별하는 격자 셀 선별부; 및
    상기 선별된 격자 셀에서 상기 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역을 선별하고, 상기 중첩 영역의 중점을 상기 단말기의 위치 정보로 추정하는 위치 추정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 범위 추정부는,
    Figure 112010068065774-pat00002
    ((xi, yi, zi): i 번째 인공위성의 위치 정보, Pri: i 번째 위성의 의사 거리(Pseudo Range), (Px, Py, Pz): 사용자의 위치 정보, △T: 수신기 시계오차, C: 광속)의 수학식을 이용하여 (Px, Py, Pz)값을 산출하고, 상기 산출된 (Px, Py, Pz)값을 연결한 범위를 상기 사용자 위치 범위로 인식하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 사용자 위치 범위는 벨트(Belt) 형태 범위인 것을 특징으로 하는 위치 추정 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 범위 추정부는,
    상기 △T의 값을 이용하여 인공위성 간에 시간 오차에 대한 보상값을 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 추정부는,
    상기 중첩 영역에 해당하는 격자 셀에 사이즈 정보(NxM)와 해당 격자 셀의 중심 좌표값에 근거하여 상기 중첩 영역의 중점을 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 위치 추정부는,
    상기 중첩 영역에 해당하는 격자 셀에 사이즈 정보(NxM)와 해당 격자 셀의 중심 좌표값에 근거하여 상기 중첩 영역의 모서리 좌표값을 산출한 후 정북방향을 기준으로 좌상측 모서리 좌표값과 우하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결하고, 우상측 모서리 좌표값과 좌하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결한 교점을 상기 중점으로 인식하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 미약 신호 확인부는,
    상기 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성 개수가 기 설정된 개수 미만인 경우, 상기 GPS 전파 신호가 상기 미약 신호인 것으로 인식하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전파 환경 신호는,
    무선랜 신호 및 기지국 신호 중 어느 하나의 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 추정 장치.
  9. 셀 ID 별로 구분된 각각의 격자 셀을 저장하는 데이터베이스;
    인공위성으로부터 GPS 전파 신호를 수신하는 단말 정보 수신부;
    상기 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하는 단말 미약 신호 확인부;
    상기 미약 신호 확인부의 확인 결과에 근거하여 상기 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, 상기 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리(Pseudo Range) 및 광속(Speed of Light) 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정하는 단말 위치 범위 추정부;
    주변 기지국 및 주변 AP 중 인식되는 장치로부터 수신된 전파 환경 신호에 포함된 파라미터(Parameter) 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별하는 단말 격자 셀 선별부; 및
    상기 선별된 격자 셀에서 상기 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역을 선별하고, 상기 중첩 영역의 중점을 현재 위치 정보로 추정하는 단말 위치 추정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기.
  10. 단말기로부터 GPS 전파 신호를 수신하는 정보 수신 단계;
    상기 GPS 전파 신호가 미약 신호인지의 여부를 확인하는 미약 신호 확인 단계;
    상기 미약 신호 확인 단계의 확인 결과에 근거하여 상기 미약 신호인 것으로 확인되는 경우, 상기 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성의 위치 정보, 위성의 개수에 따른 의사 거리(Pseudo Range) 및 광속(Speed of Light) 중 적어도 하나 이상의 정보에 근거하여 사용자 위치 범위를 추정하는 위치 범위 추정 단계;
    상기 단말기로부터 수신된 전파 환경 신호의 파라미터 중 어느 하나와 매칭되는 격자 셀을 선별하는 격자 셀 선별 단계; 및
    상기 선별된 격자 셀에서 상기 사용자 위치 범위와 중첩되는 중첩 영역을 선별하고, 상기 중첩 영역의 중점을 상기 단말기의 위치 정보로 추정하는 위치 추정단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위치 범위 추정 단계는,
    Figure 112010068065774-pat00003
    ((xi, yi, zi): i 번째 인공위성의 위치 정보, Pri: i 번째 위성의 의사 거리(Pseudo Range), (Px, Py, Pz): 사용자의 위치 정보, △T: 수신기 시계오차, C: 광속)의 수학식을 이용하여 (Px, Py, Pz)값을 산출하고, 상기 산출된 (Px, Py, Pz)값을 연결한 범위를 상기 사용자 위치 범위로 인식하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 위치 추정 단계는,
    상기 중첩 영역에 해당하는 격자 셀에 사이즈 정보(NxM)와 해당 격자 셀의 중심 좌표값에 근거하여 상기 중첩 영역의 모서리 좌표값을 산출한 후 정북방향을 기준으로 좌상측 모서리 좌표값과 우하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결하고, 우상측 모서리 좌표값과 좌하측 모서리 좌표값을 대각선으로 연결한 교점을 상기 중점으로 인식하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 미약 신호 확인 단계는,
    상기 GPS 전파 신호에 포함된 인공위성 개수가 기 설정된 개수 미만인 경우, 상기 GPS 전파 신호가 상기 미약 신호인 것으로 인식하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 전파 환경 신호는,
    무선랜 신호 및 기지국 신호 중 어느 하나의 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 의한 미약 신호를 이용한 위치 추정 방법의 각 단계를 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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