KR101723229B1 - Method for measuring position of a mobile terminal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 ToA 방식을 이용하여 제1 위치 정보를 산출하는 단계, 두 개의 기지국과 단말기 사이의 각도 정보를 이용하여 상기 제1 위치 정보를 보정하는 단계, AoA 방식을 이용하여 제2 위치 정보를 산출하는 단계 및 상기 보정된 제1 위치 정보 및 제2 위치 정보를 이용하여 단말기의 위치값을 계산하는 단계를 포함하는 이동 단말의 위치 측정 방법에 관한 것이다. The method includes calculating first position information using a ToA scheme, correcting the first position information using angle information between two base stations and a terminal, calculating second position information using the AoA scheme, And calculating a position value of the mobile terminal using the corrected first position information and the corrected second position information.
Description
본 발명은 이동 단말의 위치 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 기지국 신호를 사용하여 ToA(Time of Arrival) 방식과 AoA(Angle of Arrival) 방식을 혼합하여 위치를 측정하고, 단말기와 기지국 사이의 각도 정보를 이용하여 ToA 방식에 따른 위치 정보를 수정함으로써 상기 기지국과 단말기가 근거리에 위치하는 경우에 있어서 위치 측정 오차를 줄일 수 있는 이동 단말의 위치 측정 방법에 관한 것이다.
[0001] The present invention relates to a method for measuring a position of a mobile terminal, and more particularly, to a method for measuring a position of a mobile terminal by measuring positions using a combination of a Time of Arrival (ToA) method and an Angle of Arrival The present invention relates to a position measurement method for a mobile terminal, which can reduce a position measurement error when the base station and a terminal are positioned close to each other by correcting position information according to the ToA scheme using angle information between the base station and the terminal.
최근 이동통신 기술의 발전과 더불어 통신 네트워크에서 이동 단말기의 위치를 측정하는 기술이 활발하게 연구되고 있다. With the recent development of mobile communication technology, a technique for measuring the position of a mobile terminal in a communication network has been actively studied.
위치 측정을 위한 방법으로 GPS(Global Positioning System)를 사용하거나 무선 네트워크의 기지국 위치를 활용하여 서비스 요청 단말기의 정확한 위치를 파악하는 기술, 네트워크 방식과 단말기 방식, 그리고 이들을 혼합한 하이브리드 방식 등이 있다. A method for measuring the position of a service request terminal using a global positioning system (GPS) or a location of a base station of a wireless network, a network system and a terminal system, and a hybrid system of these systems are available.
인공위성으로부터 수신된 신호를 이용하는 GPS는 위성 신호의 강도에 의존하고, 위치 측정 대상 단말기에 GPS 수신기가 설치되어야 하며, GPS 수신이 불가능한 실내에서는 사용할 수 없다. 이를 해결하기 위하여 GSM, CDMA 등의 이동통신 특성을 이용하여 위치를 추정하는 방법이 많이 소개되고 있으며, 대표적인 예가 이용자가 속한 기지국의 서비스 셀 ID를 통해 이용자의 위치를 파악하는 Cell ID, 단말기의 신호를 수신한 3개의 기지국에서 신호 수신 각도의 차이를 이용하는 AoA(Angle Of Arrival), 한 개의 기지국과 2개의 주변 기지국들 사이의 신호 도달 시간의 차이를 이용하는 ToA(Time Of Arrival), 기지국 신호를 기준으로 인접 기지국들의 신호 지연을 측정하는 TDoA(Time Difference Of Arrival) 등이다.The GPS using the signal received from the satellite depends on the strength of the satellite signal, the GPS receiver must be installed in the terminal to be measured, and it can not be used in a room where GPS reception is impossible. In order to solve this problem, a method of estimating a position using mobile communication characteristics such as GSM and CDMA has been widely introduced. A representative example is a Cell ID for identifying a location of a user through a service cell ID of a base station to which a user belongs, AoA (Angle Of Arrival) using a difference in signal receiving angles at three base stations receiving a signal, ToA (Time Of Arrival) using a difference in signal arrival time between one base station and two neighbor base stations, And TDoA (Time Difference of Arrival) for measuring signal delays of neighbor base stations.
상기의 위치 측정 방법은 3개 이상의 기지국 신호를 수신할 수 있는 경우를 전제로 한 것인데, 단말기가 적어도 3개 이상의 기지국 신호를 수신할 수 있는 확률은 도심의 92%, 시골의 71%에 불과하므로 위치 측정의 정확도가 떨어진다는 단점이 있다. The above location estimation method is based on the premise that three or more base station signals can be received. The probability that the terminal can receive at least three base station signals is only 92% of the city center and 71% of the countryside There is a disadvantage in that the accuracy of the position measurement is lowered.
또한, 상기의 위치 측정 방법은 기지국과 단말기가 충분히 멀리 떨어져서 위치하는 경우를 전제로 한다. 도 1을 참조하면, 기지국과 단말기가 충분히 멀리 떨어져서 위치하는 경우에는 기지국으로부터 단말기까지의 거리(d1)에 비하여 단말기가 위치하는 평면으로부터 기지국까지의 수직 거리(h1)가 충분히 작아서 
The above-mentioned position measurement method is based on the assumption that the base station and the terminal are positioned far enough apart. 1, when the base station and the terminal are positioned far enough apart from each other, the vertical distance h 1 from the plane where the terminal is located to the base station is smaller than the distance d 1 from the base station to the terminal
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 두 개의 기지국 신호를 사용하여 ToA 방식과 AoA 방식을 혼합하여 위치를 측정하고, 단말기와 기지국 사이의 각도 정보를 이용하여 ToA 방식에 따른 위치 정보를 수정함으로써 상기 기지국과 단말기가 근거리에 위치하는 경우에 있어서 위치 측정 오차를 줄일 수 있는 이동 단말의 위치 측정 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
Disclosure of Invention Technical Goals The present invention has been conceived to solve the above-described problems. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for measuring a location by mixing a ToA system and an AoA system using two base station signals, And an object of the present invention is to provide a position measuring method of a mobile terminal capable of reducing a position measurement error when the base station and the terminal are positioned close to each other.
본 발명에 따른 일실시예인 이동 단말의 위치 측정 방법은 ToA 방식을 이용하여 제1 위치 정보를 산출하는 단계, 두 개의 기지국과 단말기 사이의 각도 정보를 이용하여 상기 제1 위치 정보를 보정하는 단계, AoA 방식을 이용하여 제2 위치 정보를 산출하는 단계 및 상기 보정된 제1 위치 정보 및 제2 위치 정보를 이용하여 단말기의 위치값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다. A method for measuring a position of a mobile terminal according to an embodiment of the present invention includes calculating first position information using a ToA method, correcting the first position information using angle information between two base stations and a terminal, Calculating the second position information using the AoA method, and calculating the position value of the terminal using the corrected first position information and the second position information.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 ToA 방식을 이용하여 제1 위치 정보를 산출하는 단계는 상기 단말기로부터 상기 두 개의 기지국으로 전송되는 신호의 도달시간인 두 개의 시간정보를 이용하여 상기 두 개의 기지국과 단말기 간의 두 개의 거리 정보를 계산하고, 상기 두 개의 거리 정보를 이용하여 제1 위치 정보를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of calculating the first location information using the ToA scheme comprises the steps of: calculating a first location information using the two time information, which are arrival times of signals transmitted from the terminal to the two base stations, Calculates two pieces of distance information between the base stations and the terminals, and calculates the first position information using the two pieces of distance information.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 각도 정보는 상기 두 개의 기지국으로부터 각기 연장되어 상기 단말기가 위치하는 평면과 직교하도록 형성되는 선분과 상기 두 개의 기지국과 단말기를 각각 연결한 선분이 형성하는 두 개의 각도를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the angle information is formed by a line segment extending from each of the two base stations and formed so as to be orthogonal to a plane where the terminal is located, and a line segment connecting the two base stations and the terminal, And may include two angles.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 두 개의 기지국과 단말기 사이의 각도 정보를 이용하여 상기 제1 위치 정보를 보정하는 단계는 상기 두 개의 거리 정보와 상기 두 개의 각도의 사인(sine)값을 각각 곱하여 수정된 두 개의 거리 정보를 이용하여 상기 제1 위치 정보를 보정하는 것을 특징으로 할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step of correcting the first position information using the angle information between the two base stations and the terminal may include calculating the sine value of the two distance information and the two angles And corrects the first position information using the corrected two distance information.
본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면 상기 AoA 방식을 이용하여 제2 위치 정보를 산출하는 단계는 상기 단말기로부터 상기 두 개의 기지국으로 전송되는 신호에 대한 두 개의 도래각 정보를 이용하여 제2 위치 정보를 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the step of calculating the second position information using the AoA scheme may include calculating the second position information using the two arrival angle information for signals transmitted from the terminal to the two base stations, And information is calculated.
상술한 구성을 갖는 본 발명의 이동 단말의 위치 측정 방법에 의하면, ToA 방식과 AoA 방식을 혼합하여 두 개의 기지국 신호만으로 단말기의 위치를 측정할 수 있고, 특히 상기 기지국과 단말기가 근거리에 위치하는 경우에 있어서 기지국과 단말기 사이의 각도 정보를 이용하여 ToA 방식에 따른 위치 정보를 수정함으로써 위치 측정 오차를 크게 줄일 수 있다.
According to the position measuring method of a mobile terminal of the present invention having the above-described configuration, it is possible to measure the position of the terminal using only two base station signals by mixing the ToA system and the AoA system. Particularly, The position measurement error can be greatly reduced by correcting the position information according to the ToA scheme using the angle information between the base station and the terminal.
도 1은 기지국과 단말기가 근거리에 위치할 경우 종래의 위치 측정 방법을 적용함에 따른 위치 측정 오차를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 단말의 위치 측정 방법의 순서 흐름도이다.
도 3은 기지국과 단말기 사이의 각도 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 단말의 위치 측정 방법에서 ToA 방식을 이용한 위치 정보의 수정을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 1 is a view for explaining a position measurement error when a conventional position measurement method is applied when a base station and a terminal are located nearby.
2 is a flowchart illustrating a method of measuring a location of a mobile terminal according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining angle information between a base station and a mobile station.
4 is a diagram for explaining the modification of location information using the ToA scheme in the method for measuring a location of a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 단말의 위치 측정 방법의 순서 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of measuring a location of a mobile terminal according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, ToA 방식을 이용하여 제1 위치 정보를 산출한다(S100). 즉, 두 개의 기지국과 위치 측정 대상인 단말기 간의 신호의 도달시간인 두 개의 시간 정보를 이용하여 제1 위치 정보를 산출한다. 상기 두 개의 기지국에서 상기 단말기 측으로 전송되는 신호의 도달시간인 두 개의 시간 정보를 이용하여 먼저 상기 두 개의 기지국으로부터 단말기에 이르는 각각의 거리를 계산한다. 상기의 기지국으로부터 단말기에 이르는 거리를 이용하여 단말기의 제1 위치 정보를 산출하는 식은 다음과 같다. 위치 측정 대상인 단말기의 위치를 (x0, y0), 두 개의 기지국의 위치를 각각 (x1, y1), (x2, y2)로 하고, 두 개의 기지국으로부터 단말기에 이르는 거리를 각각 d1, d2로 한다. Referring to FIG. 2, first position information is calculated using the ToA scheme (S100). That is, the first position information is calculated using two time information, which is the arrival time of a signal between two base stations and a position measurement target terminal. The distances from the two base stations to the terminal are first calculated using the two time information which are the arrival times of the signals transmitted from the two base stations to the terminal. The first position information of the terminal is calculated using the distance from the base station to the terminal as follows. The position of the position measurement target terminal to the (x 0, y 0), (x 1, y 1), (x 2, y 2) where the two base stations, respectively, and each of the distance from the device from two base stations d 1 and d 2 , respectively.
상기의 수학식 1에서 위치 측정 대상인 단말기의 위치 (x0, y0)는 (x1, y1)에 위치하는 기지국 1과 (x2, y2)에 위치하는 기지국 2를 중심으로 하여 각각 d1, d2의 반지름을 갖는 원의 내부가 되는 것을 알 수 있다. 상기의 수학식 1을 연립하여 계산하면 위치 측정 대상인 상기 단말기는 (x1, y1)을 중심으로 하는 반지름 d1인 원과, (x2, y2)를 중심으로 하는 반지름 d2인 원이 중첩되는 부분에 위치하게 된다. 즉, 상기의 수학식 1을 연립하여 계산함으로써 제1 위치 정보를 산출해낼 수 있다.
In the above Equation 1, the position (x 0 , y 0 ) of the terminal to be measured is centered on the base station 1 located at (x 1 , y 1 ) and the base station 2 located at (x 2 , y 2 ) d 1 and d 2 , respectively. When calculated on the coalition of the above equation (1) where the subject terminal measurements are (x 1, y 1) the radius to the center of the radius d 1-one and, (x 2, y 2) which is centered around the d 2-one Are located at the overlapping portions. That is, the first position information can be calculated by calculating the above-mentioned Equation (1) simultaneously.
ToA 방식을 이용하여 단말기의 제1 위치 정보를 산출한 다음, 상기 기지국과 단말기 사이의 각도 정보를 이용하여 상기 제1 위치 정보를 보정한다(S200). Calculates the first position information of the terminal using the ToA scheme, and then corrects the first position information using the angle information between the base station and the terminal (S200).
상기 제1 위치 정보를 보정하는 것은 본 발명이 기지국과 단말기가 근거리에 위치하는 경우의 이동 단말의 위치 측정 방법에 관한 것이기 때문이다. 즉, 상기 기지국과 단말기가 근거리에 위치하는 경우에는, 상기 단말기가 위치하는 평면으로부터 상기 기지국이 위치하는 지점까지의 수직 거리가 상기 기지국과 단말기 간의 거리에 비하여 무시할 정도로 짧지 않다. 그러므로, 상기 단말기가 위치하는 평면상에서, 상기 기지국을 단말기가 위치하는 평면에 투영한 지점으로부터 상기 단말기까지의 거리와 상기 기지국과 단말기 간의 거리에는 상당한 정도의 차이가 발생하여 상기 기지국과 단말기 간의 거리 정보를 사용하여 ToA 방식으로 위치 측정하게 되면 큰 오차가 발생하게 된다. This is because the present invention relates to a method for measuring a position of a mobile terminal in a case where a base station and a terminal are positioned close to each other. That is, when the base station and the terminal are located close to each other, the vertical distance from the plane where the terminal is located to the point where the base station is located is not negligibly short compared to the distance between the base station and the terminal. Therefore, on the plane where the terminal is located, a considerable difference occurs between the distance from the point where the base station is projected on the plane where the terminal is positioned to the terminal and the distance between the base station and the terminal, A large error occurs when the position measurement is performed using the ToA method.
이에 따라 본 발명에 따른 이동 단말의 위치 측정 방법에서는 먼저 두 개의 기지국과 위치 측정 대상인 단말기 간의 신호의 도달시간인 두 개의 시간 정보를 이용하여 상기 기지국으로부터 단말기에 이르는 거리를 계산하고, 또한 상기 기지국과 단말기가 이루는 각도 정보를 도출해 낸다. 상기 각도 정보를 이용하여 상기 기지국으로부터 단말기에 이르는 거리를 보정하고, 상기 수학식 1에 의해 단말기의 보정된 제1 위치 정보를 산출해 낸다. 상기의 제1 위치 정보의 보정에 관하여는 도 3 및 도 4를 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.
Accordingly, in the location measurement method of a mobile terminal according to the present invention, a distance from the base station to a terminal is calculated using two time information, which is the arrival time of a signal between two base stations and a location measurement target terminal, And derives angle information of the terminal. The distance from the base station to the terminal is corrected using the angle information, and the corrected first position information of the terminal is calculated by Equation (1). The correction of the first position information will be described in detail with reference to Figs. 3 and 4. Fig.
다음으로, AoA 방식을 이용하여 제2 위치 정보를 산출한다(S300). 두 개의 기지국과 위치 측정 대상인 단말기 간의 전송 신호의 도래각 정보를 이용하여 제2 위치 정보를 산출한다. 상기 기지국은 신호가 전파되는 매질을 투과한 신호와 반사 신호가 모두 수신하게 되므로, 어떠한 신호가 수신된 방향을 도래각으로 결정하는 지에 따라 단말기의 위치 측정에 있어서 오차가 발생할 수 있다. 이에 따라, 상기 도래각 정보는 상기 기지국으로 수신되는 신호에 대한 두 개의 도래각 정보 및 각각의 오차에 해당되는 두 개의 오차 도래각 정보를 포함할 수 있다. Next, the second position information is calculated using the AoA method (S300). The second position information is calculated by using the arrival angle information of the transmission signal between the two base stations and the terminal as the position measurement target. Since the base station receives both the signal transmitted through the medium in which the signal is propagated and the reflected signal, an error may occur in the position measurement of the terminal depending on the direction in which the received signal is received. Accordingly, the arrival angle information may include two arrival angle information about a signal received by the base station and two error arrival angle information corresponding to each error.
상기 보정된 제1 위치 정보 및 제2 위치 정보를 이용하여 단말기의 위치값을 계산한다(S400). 본 발명에 따른 이동 단말의 위치 측정 방법은 두 개의 기지국 환경에서, 두 개의 시간 정보를 이용한 ToA 방식과 두 개의 각도정보를 이용한 AoA 방식을 혼합 사용하여 단말기의 위치를 측정한다. 이때 단말기의 위치값은 ToA 방식에 따른 두 개의 시간 정보를 사용할 때 중복되는 부분인 제1 위치 정보와, AoA 방식에 따른 두 개의 도래각 정보를 사용할 때 중복되는 부분인 제2 위치 정보를 결합하여 계산할 수 있다. 즉, ToA 방식에 의한 두 개의 시간정보로부터 두 개의 기지국 각각으로부터 단말기까지의 거리를 계산하고, 상기 두 개의 기지국을 중심으로 하고 기지국으로부터 단말기까지의 거리를 반지름으로 하는 두 개의 원이 서로 중첩되는 구간내에서, AoA 방식에 의한 상기 도래각 정보 및 오차 도래각 정보를 이용하여 단말기의 위치값을 계산한다.
The positional value of the terminal is calculated using the corrected first position information and second position information (S400). A location measurement method of a mobile terminal according to the present invention measures location of a terminal by using two Too methods using time information and two AoA methods using angle information in two base station environments. At this time, the position value of the terminal is combined with the first position information which is an overlapping part when using two time information according to the ToA scheme and the second position information which is a part overlapping when using the two arrival angle information according to the AoA scheme Can be calculated. That is, a distance from each of two base stations to a terminal is calculated from two pieces of time information by the ToA scheme, and a distance between the two base stations, The positional value of the terminal is calculated using the arrival angle information and the error arrival angle information by the AoA method.
도 3 및 도 4를 참조하여 상기 제1 위치 정보의 보정에 관하여 상세하게 설명하도록 한다. The correction of the first position information will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
도 3은 기지국과 단말기 사이의 각도 정보를 설명하기 위한 도면이다. 3 is a diagram for explaining angle information between a base station and a mobile station.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 이동 단말의 위치 측정 방법이 적용되는 경우는 기지국과 단말기가 근거리에 위치하여 상기 단말기가 위치하는 평면으로부터 상기 기지국 1, 기지국 2까지의 수직 거리가 상기 기지 국1, 기지국 2와 단말기 간의 각각의 거리인 d1, d2에 비하여 무시할 정도로 짧지 않은 경우이다. 즉, 기지국과 단말기가 근거리에 위치하는 경우에는 상기 기지국 1, 기지국 2를 상기 단말기가 위치하는 평면 상에 수직으로 이동시킨 지점으로부터 단말기까지의 각각의 거리인 d1', d2'와 상기 기지국 1, 기지국 2와 단말기 간의 각각의 거리인 d1, d2에는 상당한 정도의 차이가 발생하게 된다. 그러므로, 기지국 1, 2와 상기 단말기 간의 전송 신호의 도달시간인 두 개의 시간 정보를 이용하여 상기 두 개의 기지국(기지국 1, 기지국 2)으로부터 단말기에 이르는 각각의 거리를 계산하여 위치 정보를 산출하는 ToA 방식에 있어서, 상기 거리를 수정함으로써 상기 위치 정보를 보정하여 단말기의 위치 측정 오차를 줄일 수 있게 된다. 3, when the position measurement method of the mobile terminal according to the present invention is applied, the vertical distance between the base station and the base station 2 from the plane where the base station and the base station are located is located near the base station 1, the distances between the base station 2 and the terminals, d 1 and d 2, are not negligible. That is, when the base station and the terminal are located close to each other, the distances d 1 'and d 2 ' from the point where the base station 1 and the base station 2 are vertically moved on the plane where the terminal is located, 1, and the distances d 1 and d 2 between the base station 2 and the terminals are considerably different from each other. Therefore, it is possible to calculate the distance from the two base stations (the base station 1 and the base station 2) to the terminal using the two time information, which is the arrival time of the transmission signal between the base stations 1 and 2 and the terminal, In the method, by correcting the distance, the position information can be corrected to reduce the position measurement error of the terminal.
상기 위치 정보를 보정함에 있어서, 상기 두 개의 시간 정보를 이용하여 계산된 기지국과 단말기 간의 거리와 상기 기지국과 단말기 사이의 각도 정보가 필요하다. 상기 각도 정보는 상기 기지국 1로부터 단말기가 위치하는 평면까지 수직으로 연결한 선분과 상기 기지국 1을 단말기와 연결한 선분이 이루는 각도인 φ1 및 상기 기지국 2로부터 단말기가 위치하는 평면까지 수직으로 연결한 선분과 상기 기지국 2를 단말기와 연결한 선분이 이루는 각도인 φ2가 이에 해당한다. In correcting the position information, a distance between the base station and the terminal calculated using the two time information, and angle information between the base station and the terminal are required. The angle information is vertically connected from the base station 1 to the plane on which the terminal is located, the angle? 1 formed by the line segment vertically connected to the base station 1 and the line segment connecting the base station 1 to the terminal, And an angle? 2 between a line segment and a line segment connecting the base station 2 and the terminal corresponds to this.
상기의 각도 정보를 이용하여 상기 기지국과 단말기 간의 거리를 수정하는 것은 다음의 수학식에 의한다. d1은 기지국 1과 단말기 간의 거리, d2는 기지국 2와 단말기 간의 거리를 나타내며, d1'은 기지국 1과 단말기 간의 수정된 거리, d2'는 기지국 2와 단말기 간의 수정된 거리에 해당한다. The distance between the base station and the terminal is corrected using the angle information according to the following equation. d 1 represents the distance between the distance, d 2 is the base station 2 and the terminal between the base station 1 and the terminal, d 1 'is a modified distance between the base station 1 and the terminal, d 2' corresponds to the corrected distance between the base station 2 and the terminal .
상기의 수정된 기지국과 단말기 간의 거리를 이용하여 상기 단말기의 제1 위치 정보를 산출하는 식은 다음과 같다. 위치 측정 대상인 단말기의 위치를 (x0, y0), 두 개의 기지국의 위치를 각각 (x1, y1), (x2, y2)로 한다. The first position information of the terminal is calculated using the distance between the modified base station and the terminal as follows. (X 0 , y 0 ) and the positions of the two base stations are (x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 ), respectively.
상기의 수학식 3에서 위치 측정 대상인 단말기의 위치 (x0, y0)는 (x1, y1)에 위치하는 기지국 1과 (x2, y2)에 위치하는 기지국 2를 중심으로 하고 각각 d1', d2'의 반지름을 갖는 원의 내부가 되는 것을 알 수 있다. 상기의 수학식 3을 연립하여 계산하면 위치 측정 대상인 상기 단말기는 (x1, y1)을 중심으로 하고 반지름 d1'인 원과, (x2, y2)을 중심으로 하고 반지름 d2'인 원이 중첩되는 부분에 위치하게 된다. 즉, 상기의 수학식 3을 연립하여 계산함으로써 제1 위치 정보를 보정할 수 있다. 이와 같이 제1 위치 정보를 보정함으로써 위치 측정 대상인 상기 단말기의 위치값의 오차가 줄어드는 점에 대하여는 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
In the above Equation (3), the position (x 0 , y 0 ) of the terminal to be measured is centered on the base station 1 located at (x 1 , y 1 ) and the base station 2 located at (x 2 , y 2 ) d 1 ', and d 2 ', respectively. (X 1 , y 1 ) centered on a circle having a radius d 1 'and a circle having a radius d 2 ' around a point (x 2 , y 2 ) The phosphor is located at the overlapping portion. That is, the first position information can be corrected by calculating the above-mentioned Equation (3) simultaneously. The correction of the first position information in this manner reduces the error in the position value of the terminal, which is the object of position measurement, will be described with reference to Fig.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 단말의 위치 측정 방법에서 ToA 방식을 이용한 위치 정보의 수정을 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for explaining the modification of location information using the ToA scheme in the method for measuring a location of a mobile terminal according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, (x1, y1)에 위치하는 기지국 1과 (x2, y2)에 위치하는 기지국 2를 중심으로 하고, ToA 방식에 의한 두 개의 시간정보를 이용하여 계산된 기지국과 단말기 간의 거리인 d1, d2를 반지름으로 하는 두 개의 원이 점선으로 도시되어 있다. 이러한 두 개의 원이 서로 중첩되는 구간은 상기 수학식 1을 연립하여 계산한 결과를 의미하며, 상기 단말기의 제1 위치 정보는 점선으로 도시된 상기 두 개의 원이 서로 중첩되는 구간에서 형성된다. Referring to FIG. 4, a base station 1 located at (x 1 , y 1 ) and a base station 2 located at (x 2 , y 2 ) And the distance between the terminal and the terminal, d 1 and d 2 , are indicated by dashed lines. The first position information of the terminal is formed in a section where the two circles overlap each other, as shown by a dotted line.
또한, 도 4를 참조하면, (x1, y1)에 위치하는 기지국 1과 (x2, y2)에 위치하는 기지국 2를 중심으로 하고, 기지국과 단말기가 이루는 각도 정보인 φ1, φ2를 이용하여 수정된 기지국과 단말기 간의 거리인 d1', d2'를 반지름으로 하는 두 개의 원이 실선으로 도시되어 있다. 이러한 두 개의 원이 서로 중첩되는 구간은 상기 수학식 3을 연립하여 계산한 결과를 의미하며, 상기 단말기의 수정된 제1 위치 정보는 실선으로 도시된 상기 두 개의 원이 서로 중첩되는 구간에서 형성된다. Referring to FIG. 4, with respect to the base station 1 located at (x 1 , y 1 ) and the base station 2 located at (x 2 , y 2 ), the angle information φ 1 , φ 2 , the radius of the modified base station and the distance d 1 ', d 2 ' between the base station and the mobile station are shown by solid lines. The section where the two circles are overlapped with each other means a result obtained by calculating together the equation (3), and the modified first position information of the terminal is formed in a section where the two circles shown by the solid line overlap each other .
상기 기지국과 단말기가 이루는 각도 정보에 따라 수정하기 전의 제1 위치 정보인 점선으로 도시된 두 개의 원이 서로 중첩되는 구간과 상기 기지국과 단말기가 이루는 각도 정보에 따라 수정된 제1 위치 정보인 실선으로 도시된 두 개의 원이 서로 중첩되는 구간을 비교함으로써 위치 측정 대상인 상기 단말기의 위치값에 대한 오차가 감소되었음을 알 수 있다. 즉, 실선으로 도시된 두 개의 원이 서로 중첩되는 구간의 면적이 점선으로 도시된 두 개의 원이 서로 중첩되는 구간의 면적보다 좁아졌음을 알 수 있다. 상기 단말기의 위치값은 상기 두 개의 원이 서로 중첩되는 구간내에서, AoA 방식을 이용하여 상기 기지국으로 전송되는 신호의 도래각 정보 및 오차 도래각 정보를 이용하여 계산하는 것이므로, 상기 두 개의 원이 중첩되는 구간이 감소됨에 따라 상기 단말기의 위치 측정 오차가 감소하고, 정확도가 향상될 수 있다.
Which is the first position information before modification according to the angle information between the base station and the terminal, and a solid line which is the first position information modified according to the angle information between the base station and the terminal, It can be seen that the error with respect to the position value of the terminal, which is the position measurement object, is reduced by comparing the sections where the two circles overlap each other. That is, it can be seen that the area of the section where the two circles shown by the solid line overlap each other becomes smaller than the area of the section where the two circles shown by the dotted line overlap each other. Since the position value of the terminal is calculated using the arrival angle information and the error arrival angle information of the signal transmitted to the base station using the AoA scheme in a section where the two circles overlap each other, As the overlapping section is reduced, the positioning error of the terminal can be reduced and the accuracy can be improved.
또한, 상기 AoA 방식에서 신호의 도래각에 대한 오차가 발생할 수 있는 것과 마찬가지로, 상기 기지국과 단말기가 이루는 각도 정보에도 오차 각도가 포함될 수 있다. 오차 각도를 고려한 각도 정보는 기지국 1에 대하여 φ1±e 1, 기지국 2에 대하여 φ2±e 2가 된다. 상기의 오차 각도를 포함하지 않은 각도 정보를 이용하여 수정한 제1 위치 정보는 도 3에서 도시된 바와 같이 두 개의 원이 중첩되는 구간에 해당한다. 한편, 상기의 오차 각도를 포함한 각도 정보를 이용하여 수정한 제1 위치 정보는 도 4에 도시된 바와는 달리 두 개의 도넛 형상이 중첩되는 구간에 해당하게 된다. 즉, 상기 오차 각도를 포함한 각도 정보를 이용하여 수정된 상기 기지국과 단말기 간의 거리 정보는 다음의 식에 의해 도넛 형상을 갖게 된다. d1은 기지국 1과 단말기 간의 거리, d2는 기지국 2와 단말기 간의 거리를 나타내며, d1''은 상기 각도 정보에 따라 수정된 기지국 1과 단말기 간의 거리, d2''은 상기 각도 정보에 따라 수정된 기지국 2와 단말기 간의 거리에 해당한다. In addition, an error angle may be included in the angle information between the base station and the terminal, as well as the error of the signal arrival angle in the AoA system. The angle information considering the error angle is φ 1 ± e 1 for the base station 1 and φ 2 ± e 2 for the base station 2. The first position information modified using the angle information not including the error angle corresponds to a section in which two circles overlap as shown in FIG. On the other hand, the first positional information modified by using the angle information including the error angle corresponds to a section in which two donut shapes overlap each other, as shown in FIG. That is, the corrected distance information between the base station and the terminal using the angle information including the error angle has a donut shape according to the following equation. d 1 denotes a distance between the base station 1 and the terminal, d 2 denotes a distance between the base station 2 and the terminal, d 1 '' denotes a distance between the base station 1 and the terminal modified according to the angle information, and d 2 ' Which corresponds to the distance between the base station 2 and the mobile station.
상기의 수정된 기지국과 단말기 간의 거리를 이용하여 상기 단말기의 제1 위치 정보를 산출하는 식은 다음과 같다. 위치 측정 대상인 단말기의 위치를 (x0, y0), 두 개의 기지국의 위치를 각각 (x1, y1), (x2, y2)로 하고, 두 개의 기지국으로부터 단말기 간의 수정된 거리를 각각 d1'', d2''로 한다. The first position information of the terminal is calculated using the distance between the modified base station and the terminal as follows. The position of the position measurement target terminal (x 0, y 0), (x 1, y 1) the position of the two base stations, respectively, (x 2, y 2) in, and the corrected distance between the device from two base stations D 1 "and d 2 ", respectively.
상기의 수학식 5에서 위치 측정 대상인 단말기의 위치 (x0, y0)는 (x1, y1)에 위치하는 기지국 1을 중심으로 하고 d1''의 두께를 갖는 도넛 형상의 내부와 (x2, y2)에 위치하는 기지국 2를 중심으로 하고 d2''의 두께를 갖는 도넛 형상의 내부가 되는 것을 알 수 있다. 상기의 수학식 5를 연립하여 계산하면 위치 측정 대상인 상기 단말기는 상기의 두 개의 도넛 형상이 중첩하는 구간에 위치하게 된다. In Equation (5), the position (x 0 , y 0 ) of the terminal to be measured is the donut-shaped inside having a thickness d 1 '' centered at the base station 1 located at (x 1 , y 1 ) x 2 , y 2 ) centered on the base station 2 and having a thickness of d 2 ". When the above equation (5) is calculated in parallel, the terminal as a position measurement object is located in a section where the two donut shapes overlap.
상기 오차 각도를 포함한 각도 정보에 따라 수정한 거리 정보에 따른 두 개의 도넛 형상이 중첩하는 구간은, 도 4에 도시된 수정하기 전의 거리 정보를 이용한 점선으로 도시된 두 개의 원이 서로 중첩되는 구간에 비하여 그 면적이 감소함에 따라 단말기의 위치 측정 오차가 줄어들게 됨을 예상할 수 있다. 위치 측정 대상인 상기 단말기의 위치값은 상기 두 개의 도넛 형상이 서로 중첩되는 구간내에서, AoA 방식을 이용하여 상기 기지국으로 전송되는 신호의 도래각 정보 및 오차 도래각 정보를 이용하여 계산할 수 있으며, 상기 두 개의 도넛 형상이 중첩되는 구간이 감소됨에 따라 상기 단말기의 위치 측정 오차가 감소하고, 정확도가 향상될 수 있다.
The section where the two donut shapes according to the corrected distance information according to the angle information including the error angle overlap is a section where the two circles shown by the dotted line using the distance information before modification shown in FIG. It can be expected that the position measurement error of the terminal decreases as the area decreases. The location value of the terminal as a location measurement object can be calculated using the arrival angle information and the error arrival angle information of the signal transmitted to the base station using the AoA scheme in a section where the two donut shapes overlap each other, As the interval over which the two donut shapes are overlapped is reduced, the positioning error of the terminal can be reduced and the accuracy can be improved.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined by the following claims, as well as equivalents thereof.
Claims (5)
두 개의 기지국과 단말기 사이의 거리 정보 및 상기 두 개의 기지국으로부터 각기 연장되어 상기 단말기가 위치하는 평면과 직교하도록 형성되는 선분과 상기 두 개의 기지국과 상기 단말기를 각각 연결한 선분이 형성하는 두 개의 각도의 사인(sine)값을 각각 곱하여 수정된 두 개의 거리 정보를 이용하여 상기 제1 위치 정보를 보정하는 단계;
AoA(Angle of Arrival) 방식을 이용하여 제2 위치 정보를 산출하는 단계; 및
상기 보정된 제1 위치 정보 및 제2 위치 정보를 이용하여 단말기의 위치값을 계산하는 단계;를 포함하는 이동 단말의 위치 측정 방법.
Calculating first position information using a Time of Arrival (ToA) scheme;
A distance between two base stations and a terminal, a line segment extending from each of the two base stations and formed so as to be orthogonal to a plane on which the terminal is located, and a line segment connecting the two base stations and the terminal, Correcting the first position information by using two modified distance information by multiplying sine values, respectively;
Calculating second position information using an Angle of Arrival (AoA) scheme; And
And calculating a position value of the mobile terminal using the corrected first position information and the second position information.
상기 ToA 방식을 이용하여 제1 위치 정보를 산출하는 단계는
상기 단말기로부터 상기 두 개의 기지국으로 전송되는 신호의 도달시간인 두 개의 시간정보를 이용하여 상기 두 개의 기지국과 단말기 간의 두 개의 거리 정보를 계산하고, 상기 두 개의 거리 정보를 이용하여 제1 위치 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 위치 측정 방법.
The method according to claim 1,
The step of calculating the first position information using the ToA scheme
Calculating two pieces of distance information between the two base stations and the terminal using two time information, which are arrival times of signals transmitted from the terminal to the two base stations, and using the two pieces of distance information, And calculating the position of the mobile terminal based on the position of the mobile terminal.
상기 AoA 방식을 이용하여 제2 위치 정보를 산출하는 단계는
상기 단말기로부터 상기 두 개의 기지국으로 전송되는 신호에 대한 두 개의 도래각 정보를 이용하여 제2 위치 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 이동 단말의 위치 측정 방법.
The method according to claim 1,
The step of calculating the second position information using the AoA scheme
Wherein the second location information is calculated using the two arrival angle information for signals transmitted from the terminal to the two base stations.
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