KR101894289B1 - 광신호를 이용한 위치측정장치, 위치 결정 시스템 및 그 위치 결정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위치측정장치, 위치 결정 시스템 및 그 위치 결정 방법에 관한 것이다. 보다 상세히는, 본 발명은 광신호를 이용하여 물체의 위치를 측위하는 위치 결정 시스템 및 그 위치 결정방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 위치 결정 시스템은 제 1 및 제 2 확산광원을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 확산광원은 각각 자신의 고유위치정보를 포함하는 광신호를 전방향으로 방산하는 광원부 및 상기 광신호를 수신하여 위치를 결정하는 위치측정장치를 포함하고, 상기 위치측정장치는 상기 광신호를 수신하는 센서부 및 상기 수신한 광신호에 응답하여 상기 위치를 결정하는 연산부를 포함하되, 상기 센서부는 소정의 형식으로 배열된 제 1 및 제 2 광센서를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 광센서는 각각에 대응되는 제 1 및 제 2 이미징 영역에서 상기 광신호를 센싱하여 상기 연산부에 제공한다. 본 발명에 의한 광신호를 이용한 위치 결정 시스템 및 그 위치 결정 방법에 의하면, 지형에 영향받지 않고 모든 환경에서 동일한 수준의 측위가 가능하고 수평단위 뿐 아니라 수직단위를 측위하는 경우에도 높은 정밀도의 측위 결과를 제공할 수 있으며, 주파수 교란에도 영향받지 않고 안정적으로 측위 결과를 제공할 수 있다.

Description

광신호를 이용한 위치측정장치, 위치 결정 시스템 및 그 위치 결정 방법{POSITIONING DEVICE, POSITIONING SYSTEM USING OPTICAL SIGNAL AND METHOD THEREOF}

본 발명은 위치측정장치, 위치 결정 시스템 및 그 위치 결정 방법에 관한 것이다. 보다 상세히는, 본 발명은 광신호를 이용하여 물체의 위치를 측위하는 위치 결정 시스템 및 그 위치 결정방법에 관한 것이다.

위치 결정 시스템을 이용한 측위 기술은 위치가 고정되어 있지 않은 대상의 위치를 측정하기 위한 기술이다. 위치 결정 시스템은 인프라의 종류, 서비스의 범위 등에 따라 다양하게 제공되나, 그 중에서도 대표적으로 사용되는 시스템은 지구 궤도상의 위성 신호를 이용하여 대상의 위치를 결정하는 GNSS(Global Navigation Satellite System)을 이용한 시스템이다. GNSS에 사용되는 위성 신호를 구성하는 시스템은 미국의 GPS(Global Positioning System)가 대표적이지만 GLONASS(Global Navigation Satellite System) 및 갈릴레오(Galileo) 등 그 밖의 위성 신호들도 다양하게 운용되고 있다.

위성 신호를 이용한 위치 결정 시스템은 범용성이 높고 평지 지역에서는 정밀도가 높으나, 수직단위 정밀도가 낮아 수평단위에 비하여 수직단위 측위를 하고자 할 때 오차 발생률이 높다는 문제점이 있다. 또한 위성 신호를 이용하여 위치를 정확하게 측정하기 위해서는 위성 신호를 송신하는 위성부와 이를 수신하는 수신부 사이에 직선가시경로가 확보될 필요가 있으므로 지형에 따라 음영지역이 많다는 한계를 가지며, 위성 신호에 의존하므로 주파수 교란에 의한 공격에 취약하다.

본 발명의 목적은 광신호를 이용하여 위치를 결정하여 높은 정밀도와 보안을 보장하는 위치 결정 시스템 및 그 위치 결정 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 위치 결정 시스템은 제 1 및 제 2 확산광원을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 확산광원은 각각 자신의 고유위치정보를 포함하는 광신호를 전방향으로 방산하는 광원부 및 상기 광신호를 수신하여 위치를 결정하는 위치측정장치를 포함하고, 상기 위치측정장치는 상기 광신호를 수신하는 센서부 및 상기 수신한 광신호에 응답하여 상기 위치를 결정하는 연산부를 포함하되, 상기 센서부는 소정의 형식으로 배열된 제 1 및 제 2 광센서를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 광센서는 각각에 대응되는 제 1 및 제 2 이미징 영역에서 상기 광신호를 센싱하여 상기 연산부에 제공한다.

실시 예에 있어서, 상기 센서부는 광각 렌즈를 포함하는 렌즈부 및 상기 제 1 및 제 2 광센서를 포함하고 상기 렌즈부를 통해 전송된 광신호를 상기 제 1 및 제 2 광센서를 이용하여 센싱하여 센싱 정보를 생성하는 광센서부를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 연산부는 상기 광각 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 광센서의 형상에 응답하여 미리 결정된 제 1 및 제 2 렌즈평면좌표정보를 이용하여 상기 결정된 위치를 보정한다.

실시 예에 있어서, 상기 광센서부는 상기 제 1 및 제 2 광센서가 모두 적어도 하나 이상의 광신호를 수신하는 경우 상기 센싱 정보를 생성한다.

실시 예에 있어서, 상기 위치측정장치는 축의 편차를 감지하여 보정 정보를 생성하는 보정 센서부를 더 포함하고, 상기 연산부는 상기 보정 센서부로부터 생성된 상기 보정 정보를 이용하여 상기 센싱 정보를 보정한다.

실시 예에 있어서, 상기 고유위치정보는 소정의 좌표 정보와 대응되는 고유한 식별 번호로 구성된다.

실시 예에 있어서, 상기 광신호는 활성 신호를 더 포함하고, 상기 위치측정장치는 상기 활성 신호에 응답하여 활성화된다.

실시 예에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광센서는 CMOS 센서이다.

실시 예에 있어서, 상기 고유위치정보는 미리 지정된 직교좌표정보로 구성된다.

본 발명에 의한 위치측정장치는 복수의 외부광원으로부터 고유위치정보를 포함하는 광신호를 수신하는 센서부 및 상기 수신한 광신호에 응답하여 위치를 결정하는 연산부를 포함하되, 상기 센서부는 소정의 형식으로 배열된 제 1 및 제 2 광센서를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 광센서는 각각에 대응되는 제 1 및 제 2 이미징 영역에서 상기 광신호를 센싱하여 상기 연산부에 제공한다.

실시 예에 있어서, 상기 센서부는 광각 렌즈를 포함하는 렌즈부 및 상기 제 1 및 제 2 광센서를 포함하고 상기 렌즈부를 통해 전송된 광신호를 상기 제 1 및 제 2 광센서를 이용하여 센싱하여 센싱 정보를 생성하는 광센서부를 포함한다.

실시 예에 있어서, 상기 연산부는 상기 광각 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 광센서의 형상에 응답하여 미리 결정된 제 1 및 제 2 렌즈평면좌표정보를 이용하여 센싱 정보를 보정한다.

실시 예에 있어서, 축의 편차를 감지하여 보정 정보를 생성하는 보정 센서부를 더 포함하고, 상기 연산부는 상기 보정 센서부로부터 생성된 상기 보정 정보를 이용하여 상기 센싱 정보를 보정한다.

실시 예에 있어서, 상기 연산부는 상기 센싱 정보로부터 상기 고유위치정보를 복호화하고, 상기 제 1 및 제 2 렌즈평면좌표정보, 상기 보정 정보를 이용하여 상기 센싱 정보를 보정하며, 상기 복호화된 고유위치정보와 상기 보정된 센싱 정보를 이용하여 상기 위치를 결정한다.

본 발명에 의한 위치 결정 방법은 복수의 외부광원으로부터 고유위치정보를 포함하는 광신호를 광각 렌즈를 통해 수신하는 단계, 상기 수신한 광신호를 서로 다른 이미징 영역을 가지는 제 1 및 제 2 광센서를 이용하여 센싱하여 센싱 정보를 생성하는 단계, 상기 센싱 정보로부터 상기 고유위치정보를 복호화하는 단계, 자이로센서를 이용하여 축의 편차를 감지하여 보정 정보를 생성하는 단계, 상기 광각 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 광센서의 형상에 응답하여 미리 결정된 제 1 및 제 2 렌즈평면좌표정보를 이용하여 센싱 정보를 보정하는 단계 및 상기 복호화된 고유위치정보와 상기 보정된 센싱 정보를 이용하여 위치를 결정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의한 광신호를 이용한 위치 결정 시스템 및 그 위치 결정 방법에 의하면, 지형에 영향받지 않고 모든 환경에서 동일한 수준의 측위가 가능하고 수평단위 뿐 아니라 수직단위를 측위하는 경우에도 높은 정밀도의 측위 결과를 제공할 수 있으며, 주파수 교란에도 영향받지 않고 안정적으로 측위 결과를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 위치 결정 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 2는 도 1의 광원부의 실시예를 위에서 내려다본 평면도이다.
도 3은 도 1의 광원부의 실시예를 측면에서 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 광원이 방산하는 광신호의 실시예를 도시하는 도면이다.
도 5는 광신호의 패킷 구성의 일실시예를 도시하는 도면이다.
도 6은 광신호의 패킷 구성의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 위치측정장치의 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 광센서부에 포함된 광센서들에 의한 이미징 영역의 일실시예를 도시하는 도면이다.
도 9는 하나의 광센서의 이미징 영역의 좌표계를 도시하는 도면이다.
도 10은 광센서부에 포함된 복수의 광센서의 이미징 영역에 의한 좌표계가 매칭 라인에 따라 정합된 모습을 도시하는 도면이다.
도 11은 이미징 영역의 좌표계가 매칭 라인에 따라 정합되는 모습을 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 위치측정장치를 도시하는 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 의한 위치 결정 방법을 도시하는 순서도이다.
도 14는 본 발명의 위치 결정 시스템의 일실시예를 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 위치 결정 시스템의 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 위치 결정 시스템의 또 다른 실시예를 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 이하에서 사용되는 용어들은 오직 본 발명을 설명하기 위하여 사용된 것이며 본 발명의 범위를 한정하기 위해 사용된 것은 아니다. 앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 모두 예시적인 것으로 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다.

도 1은 본 발명에 의한 위치 결정 시스템을 도시하는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 위치 결정 시스템(10)은 광원부(11) 및 위치측정장치(12)를 포함한다.

광원부(11)는 제 1 광원 내지 제 n 광원(11a~11n)들을 포함한다. 광원부(11)가 포함하는 광원의 수는 위치 결정 시스템이 제공되는 환경에 따라 가변될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 광원 내지 제 n 광원(11a~11n)은 확산광원일 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 광원 내지 제 n 광원(11a~11n)은 확산성을 가지기 위한 원형의 형상을 할 수 있다. 본 발명에 의한 광원부(11)는 확산광원을 광원으로 이용하여, 지향성을 가지는 광원을 이용하는 것에 비하여 신호가 왜곡되는 것을 방지하고 사각지대가 발생되지 않도록 할 수 있다.

광원부(11)는 포함된 하나 이상의 광원을 이용하여 위치측정장치(12)에 하나 이상의 광신호를 제공한다. 광원부(11)가 제공하는 광신호에는 각 광신호에 대응되는 광원의 고유한 정보가 포함될 수 있다.

위치측정장치(12)는 광원부(11)로부터 광신호를 수신하고, 수신한 광신호를 이용하여 자신의 위치를 결정한다. 위치측정장치(12)는 광신호를 수신하기 위한 센서부(12a) 및 수신한 광신호를 이용하여 위치를 결정하기 위한 연산부(12b)를 포함한다.

본 발명에 의한 위치 결정 시스템(10)에 의하면, 광원부(11)는 전파 신호 대신 광신호를 이용하여 정보를 제공하므로 주파수 교란의 위험 없이 위치측정장치(12)에 정보를 제공할 수 있으며, 위치측정장치(12)는 이를 이용하여 지자계에 의존하지 않고 정밀하게 방위를 파악할 수 있다. 또한 위치측정시스템(10)은 위성 신호 등 외부정보에 대한 요청 없이 광원부(11)와 위치측정장치(12) 간의 정보 교류만으로 위치를 측정할 수 있어 외부 네트워크에 의존하지 않고 운용될 수 있다. 더하여, 광원부(11)는 확산광원을 이용하여 음영지역 없이 모든 방향에 대하여 위치측정장치(12)에 정보를 제공할 수 있으므로 위치측정장치(12)는 주변 환경에 영향받지 않고 자신의 위치를 높은 정밀도로 결정할 수 있다.

도 2는 도 1의 광원부의 실시예를 위에서 내려다본 평면도이다. 도 3은 도 1의 광원부의 실시예를 측면에서 도시한 측면도이다. 도 2 및 도 3에서 광원부(10)는 3개의 광원을 포함하는 것으로 도시되었으나, 이는 예시적인 것으로 본 발명에 있어 광원부(10)가 포함하는 광원들의 수는 한정되지 않는다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 광원부(10)는 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)을 포함한다. 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)은 확산광원으로, 지향성 LED 광원과 달리 전방향으로 광신호를 방산할 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)은 항공 장애등의 형태로 설치될 수 있다.

제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)은 미리 지정된 간격으로 분산 배치된다. 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c) 사이의 간격은 위치 결정 시스템에서 사용되는 위치측정장치의 관찰시야에 따라 결정될 수 있다. 위치측정장치의 관찰시야가 넓은 경우, 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c) 사이의 간격은 그에 응답하여 넓게 결정될 수 있다. 광원 간의 간격이 넓을 수록 각 광원에서 제공하는 광신호 사이의 간섭이 저하되므로 측위의 정확도가 향상되고, 관리하여야 할 광원의 수가 감소되어 경제적으로 위치 결정 시스템을 운용할 수 있다.

제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)은 고유한 위치정보를 가진다. 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)의 고유위치정보는 다양한 형태로 미리 지정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)의 고유위치정보는 절대좌표계를 이용한 좌표정보의 형식으로 지정될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)의 고유위치정보는 직교좌표정보의 형태로 지정될 수 있다. 실시 예에 있어서, 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)의 고유위치정보는 구면좌표정보의 형태로 지정될 수 있다. 혹은 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)의 고유위치정보는 식별번호의 형식으로 지정될 수 있다. 식별번호는 각 광원의 위치에 대응되는 고유한 번호로 부여될 수 있다.

제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)는 자신의 고유위치정보가 포함된 광신호를 방산한다. 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)이 방산하는 광신호는 적외선 내지 가시광원 영역의 파장 중 사용 환경에 적합한 파장을 가진 신호로 선택될 수 있다.

제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)이 방산하는 광신호는 2진 신호의 형태로 제공될 수 있다. 광신호는 암호화된 2진 신호일 수 있다. 위치측정장치는 수신한 광신호를 복호화하여 광원의 고유위치정보를 획득할 수 있다.

한편, 제 1 내지 제 3 광원(11a~11c)이 방산하는 광신호에는 활성 신호가 포함될 수 있다. 활성 신호는 위치측정장치를 활성시키기 위한 신호이다. 본 발명의 광원부는 활성 신호를 이용하여 위치측정장치가 광원 근처에서만 활성화되도록 하여 위치측정장치의 데이터처리 부하를 줄이고 전력 소모를 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 광원이 방산하는 광신호의 실시예를 도시하는 도면이다. 도 4에 의하면, 광원은 일정 시간 간격을 두고 발광을 반복하여 광신호를 2진 신호의 형태로 제공한다. 광원의 발광 간격은 위치 결정 시스템이 제공되는 환경에 따라 미리 정해진 시간 간격으로 정해질 수 있다.

도 5 및 도 6은 광신호의 패킷 구성의 실시예를 도시하는 도면이다. 도 5에 의하면, 광신호는 종료 신호 및 고유위치정보를 포함한다. 종료 신호는 고유위치정보의 시작과 끝을 구분하기 위한 신호이다. 도 5에서 고유위치정보는 직교좌표정보의 형태로 도시되었으나 이는 예시적인 것으로 본 발명에 있어 고유위치정보의 형태는 이에 한정되지 않는다.

도 6에 의하면, 광신호는 종료 신호, 활성 신호 및 고유위치정보를 포함한다. 종료 신호는 고유위치정보의 시작과 끝을 구분하기 위한 신호이다. 활성 신호는 위치 결정장치를 활성화하기 위한 신호이다. 도 6에서 고유위치정보는 식별신호의 형태로 도시되었으나 이는 예시적인 것으로 본 발명에 있어 고유위치정보의 형태는 이에 한정되지 않는다.

도 4 내지 도 6에 의하면, 본 발명의 광원부는 각 광원의 고유위치정보를 포함하는 광신호를 2진 신호의 형태로 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 광원부는 광신호에 종료 신호 및 활성 신호를 포함시켜 위치 결정 시스템의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 위치측정장치의 실시예를 도시하는 블록도이다. 도 7에 의하면, 위치측정장치(100)는 광신호를 수신하는 센서부(110) 및 수신한 광신호를 이용하여 위치를 결정하는 연산부(120)를 포함한다. 센서부(100)는 렌즈부(111), 광센서부(112) 및 보정 센서부(113)을 포함한다.

렌즈부(111)는 광신호를 수신하기 위한 광각렌즈를 포함한다. 렌즈부(111)는 하나 이상의 광각렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈부(111)는 광각렌즈를 이용하여 수신한 광신호를 광센서부(112)로 전송한다.

광센서부(112)는 렌즈부(111)를 통해 수신된 광신호를 센싱한다. 광센서부(112)는 광신호를 센싱하기 위한 복수의 광센서들을 포함한다. 각 광센서들은 CMOS센서의 형태로 제공될 수 있다. CMOS 센서는 CCD 센서에 비하여 빠른 속도와 전력 효율을 가지므로 광센서부(112)는 복수의 광센서를 효율적으로 이용할 수 있다. 광센서부(112)에 포함된 광센서들은 다양한 형태와 방향으로 배열된다. 실시 예에 있어서, 광센서들은 장치의 모양에 따라 가로, 세로 혹은 교차방향으로 배열될 수 있다. 실시 예에 있어서, 광센서들은 구형으로 배열될 수 있다. 각 광센서들은 배열에 따라 각자의 이미징 영역을 가진다. 각 광센서들은, 광신호를 센싱하는 과정에서, 광신호가 자신의 이미징 영역의 좌표계에서 존재하는 위치에 관한 정보인 좌표 정보를 생성할 수 있다. 각 광센서들이 가지는 이미지영역의 합집합은 위치측정장치을 기준으로 하여 전방위가 될 수 있다. 광센서부(112)는 복수의 광센서들을 이용하여 넓은 관찰시야를 확보할 수 있다. 광센서부(112)는 광신호를 센싱하여 생성한 센싱 정보를 연산부(120)로 전송한다.

실시 예에 있어서, 광센서부(112)는 복수의 광센서들에 대응되는 각 이미징 영역 중 적어도 2개 이상의 이미징 영역에서 동일한 광원에 의한 광신호가 센싱될 때까지 센싱동작을 수행할 수 있다. 또한 실시 예에 있어서, 광센서부(112)는 각 이미지 영역에서 적어도 하나의 광신호가 센싱되도록 센싱 동작을 수행할 수 있다.

보정 센서부(113)는 광센서부(112)에서 생성된 센싱 정보를 장치의 움직임에 맞추어 보정하기 위한 보정정보를 생성한다. 센서부(113)는 자이로센서(113a) 및 가속도센서(113b)를 포함한다. 그러나 이는 예시적인 것으로, 본 발명의 보정 센서부(113)는 자이로센서(113a) 및 가속도센서(113b) 중 어느 하나만을 포함할 수 있다.

보정 센서부(113)는 자이로센서(113a)를 이용하여 축의 편차를 보정하기 위한 장치의 각속도를 측정하고, 이를 기초로 하여 제 1 보정 정보를 생성한다.. 연산부(120)에서 광센서부(112)에 포함된 복수의 광센서들에서 센싱된 각 정보들을 정합하기 위해서는 장치의 중심축과 이동축 사이의 경사를 보정하여야 한다. 보정 센서부(113)는 자이로센서(113a)를 이용하여 위치측정장치(100)의 이동축과 위치측정장치(100)가 설치된 장비의 중심축의 차이를 감지할 수 있다.

보정 센서부(113)는 가속도센서(113b)를 이용하여 장치의 가속도를 측정하고, 이를 기초로 하여 제 2 보정 정보를 생성한다. 측정 중 위치측정장치(110)가 이동하는 경우, 렌즈부(111)의 진동 혹은 이동에 의하여 광센서부(112)의 센싱 과정에서 잔상이 생길 수 있다. 연산부(120)는 가속도센서(113b)에서 측정된 제 2 보정 정보를 이용하여 센싱 정보의 잔상을 보정할 수 있다.

보정 센서부(113)는 감지된 제 1 및 제 2 보정 정보를 연산부(120)로 전송한다. 실시 예에 있어서, 보정 센서부(113)는 보정 정보를 보완하기 위한 지자기센서 혹은 온도센서를 더 포함할 수 있다.

연산부(120)는 광센서부(112)로부터 전송된 센싱 정보와 보정 센서부(113)로부터 전송된 보정 정보를 이용하여 위치측정장치(100)의 위치를 결정한다. 실시 예에 있어서, 연산부(120)에는 렌즈부(111)에 포함된 광각렌즈의 좌표평면을 광센서부(112)에 포함된 각 광센서의 평면좌표로 투영한 렌즈평면좌표계 정보가 저장될 수 있다. 연산부(120)는 렌즈평면좌표계정보를 이용하여 광센서부(112)로부터 제공된 센싱 정보의 좌표 정보를 보정하여 렌즈에 의한 이미지 왜곡을 보정할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 광센서부(112)의 복수의 광센서로부터 제공된 센싱 정보의 좌표계를 정합하기 위해서 연산부(120)는 보정 센서부(113)로부터 제공된 보정 정보를 이용하여 센싱 정보를 다시 보정할 수 있다. 연산부(120)는 이러한 보정 연산을 통하여 높은 정밀도의 위치 정보를 연산할 수 있다.

도 8은 본 발명의 광센서부에 포함된 광센서들에 의한 이미징 영역의 일실시예를 도시하는 도면이다. 도 8에 의하면 광센서부에는 세 개의 광센서가 포함되는 것으로 도시되었으나 이는 예시적인 것으로 본 발명에 있어 광센서부에 포함되는 광센서의 수는 이에 한정되지 않는다.

도 8에 의하면, 광센서부의 광센서는 서로 다른 공간을 담당하는 각자의 이미징 영역 및 그에 대응되는 렌즈평면좌표계를 가진다. 광센서는 광신호를 센싱하는 과정에서 자신의 이미징 영역의 좌표계에서 광신호가 존재하는 위치에 관한 정보인 좌표 정보를 생성할 수 있다. 연산부는 각 광센서의 렌즈평면좌표계 정보를 저장할 수 있다. 렌즈평면좌표계 정보는 렌즈부에 포함된 광각렌즈의 좌표평면을 광센서부에 포함된 각 광센서의 평면좌표로 투영한 정보이다. 연산부는 저장된 각 광센서의 렌즈평면좌표계 정보를 이용하여 각 광센서로부터 제공된 센싱 정보를 보정할 수 있다.

도 9는 하나의 광센서의 이미징 영역의 좌표계를 도시하는 도면이고, 도 10은 광센서부에 포함된 복수의 광센서의 이미징 영역에 의한 좌표계가 매칭 라인에 따라 정합된 모습을 도시하는 도면이다. 도 11은 이미징 영역의 좌표계가 매칭 라인에 따라 정합되는 모습을 보다 상세히 도시한 도면이다. 도 9 내지 도 11에 의하면, 센서의 표면에서 센싱되는 광신호는 렌즈를 통하면서 왜곡되어 있다. 도 9의 실선은 광센서의 평면 좌표를, 점선은 렌즈의 좌표를 광센서의 평면에 투영한 렌즈평면좌표를 각각 의미한다. 도 11을 참조하면, 광센서부에 포함된 제 1 광센서의 이미징 영역(A)에서 센싱된 센싱 광원과 제 2 광센서의 이미지 영역(B)에서 센싱된 센싱 광원은 각각 정합된 좌표 영역(C)에서 보정되어 제공된다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 의한 위치측정장치(200)를 도시하는 블록도이다. 도 12에 의하면, 위치측정장치(200)는 제어부(230)를 더 포함한다. 제어부(230)는 활성부(231)와 데이터베이스(232)를 포함한다.

활성부(231)는 광원부로부터 제공된 광신호에 포함된 활성 신호에 응답하여 위치측정장치(200)의 활성 여부를 제어할 수 있다. 실시 예에 있어서, 활성부(231)는 활성 신호가 수신된 경우에만 위치측정장치(200)를 부분적으로 활성화 할 수 있다. 활성부(231)는 활성 신호에 응답하여 위치측정장치를 제어하여 위치측정장치(200)의 효율을 높일 수 있다.

데이터베이스(232)는 연산부(220)의 연산에 필요한 정보를 저장하고, 연산부(220)의 요청에 응답하여 저장된 정보를 제공한다. 실시 예에 있어서, 데이터베이스(232)는 각 광센서에 대응되는 렌즈평면좌표를 저장할 수 있다.

또한 광원의 고유위치정보가 식별번호의 형태로 제공되는 경우, 데이터베이스(232)는 각 식별번호 및 그에 대응되는 좌표정보를 배열의 형태로 저장할 수 있다. 연산부(220)는 수신된 식별번호와 데이터베이스에 저장된 좌표정보를 이용하여 위치측정장치(200)의 위치를 결정할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 의한 위치 결정 방법을 도시하는 순서도이다. S110 단계에서, 복수의 외부광원으로부터 고유위치정보를 포함하는 광신호가 광각 렌즈를 통해 수신된다. S120 단계에서, 수신한 광신호는 서로 다른 이미징 영역을 가지는 제 1 및 제 2 광센서를 이용하여 센싱되며, 이를 통해 센싱 정보가 생성된다. S130 단계에서, 센싱 정보로부터 상기 고유위치정보가 복호화된다. S140 단계에서, 보정 센서를 이용하여 감지된 축의 편차를 통해 보정 정보가 생성된다. 실시 예에 있어서, 보정 센서는 자이로 센서 및 가속도 센서일 수 있다. S150 단계에서, 상기 광각 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 광센서의 형상에 응답하여 미리 결정된 제 1 및 제 2 렌즈평면좌표정보, 그리고 상기 보정 정보를 이용하여 센싱 정보가 보정된다. S160 단계에서, 상기 복호화된 고유위치정보와 상기 보정된 센싱 정보를 이용하여 위치가 결정된다. 본 발명의 위치 결정 방법에 의하면 지형에 영향받지 않고 모든 환경에서 동일한 수준의 측위가 가능하고, 수평단위 뿐 아니라 수직단위를 측위하는 경우에도 높은 정밀도의 측위 결과를 제공할 수 있으며, 주파수 교란에도 영향받지 않고 안정적으로 측위 결과를 제공할 수 있다. 또한 위성 신호 등 외부정보에 대한 요청 없이 광원과 위치측정장치 간의 정보 교류만으로 위치를 측정할 수 있어 외부 네트워크에 의존하지 않고 운용될 수 있다.

도 14 내지 도 16은 본 발명의 위치 결정 시스템의 실시예를 도시하는 도면이다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 위치 결정 시스템(1000)은 건물 내부에 설치될 수 있으며 이동 장치에 설치된 위치측정장치(1200)는 광원부(1100)의 광원들(1110~1120)로부터 제공된 광신호를 통해 자신의 위치를 측정할 수 있다. 도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 위치 결정 시스템(2000)은 복잡한 지형을 가진 소정의 공간에 설치될 수 있으며 건설 설비에 설치된 위치측정장치(2200)는 광원부(2100)의 광원들(2110~2120)로부터 제공된 광신호를 통해 자신의 위치를 측정할 수 있다. 도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 위치 결정 시스템(3000)은 항공기의 항로에 설치될 수 있으며 항공기에 설치된 위치측정장치(3200)는 광원부(3100)의 광원들(3110~3120)로부터 제공된 광신호를 통해 자신의 위치를 측정할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형될 수 있다. 예를 들어, 광원부 및 위치측정장치의 세부적 구성은 사용 환경이나 용도에 따라 다양하게 변화 또는 변경될 수 있을 것이다. 본 발명에서 사용된 특정한 용어들은 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 그 의미를 한정하거나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시예에 국한되어서는 안되며 후술하는 특허 청구범위 뿐만 아니라 이 발명의 특허 청구범위와 균등한 범위에 대하여도 적용되어야 한다.

10: 위치 결정 시스템
11: 광원부
12, 100, 200: 위치측정장치
110, 210: 센서부
111, 211: 렌즈부
112, 212: 광센서부
113, 213: 보정 센서부
120, 220: 연산부
230: 제어부
231: 활성부
232: 데이터베이스

Claims (15)

1. 제 1 및 제 2 확산광원을 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 확산광원은 각각 자신의 고유위치정보를 포함하는 광신호를 전방향으로 방산하는 광원부; 및
   상기 광신호를 수신하여 위치를 결정하는 위치측정장치를 포함하고,
   상기 위치측정장치는 상기 광신호를 수신하는 센서부; 및
   상기 수신한 광신호에 응답하여 상기 위치를 결정하는 연산부를 포함하고,
   상기 센서부는 소정의 형식으로 배열된 제 1 및 제 2 광센서를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 광센서는 각각에 대응되는 제 1 및 제 2 이미징 영역에서 상기 광신호를 센싱하여 센싱 정보를 상기 연산부에 제공하고,
   상기 센싱 정보는 상기 광신호가 상기 제 1 및 제 2 이미징 영역 상에서 위치하는 물리적 위치를 나타내는 좌표 정보를 포함하고,
   상기 위치측정장치는 상기 제 1 이미지 영역과 상기 제 2 이미지 영역이 이루는 각도 및 상기 좌표 정보를 이용해서 상기 위치를 결정하는 위치 결정 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 센서부는 광각 렌즈를 포함하는 렌즈부; 및
   상기 제 1 및 제 2 광센서를 포함하고 상기 렌즈부를 통해 전송된 광신호를 상기 제 1 및 제 2 광센서를 이용하여 센싱하여 상기 센싱 정보를 생성하는 광센서부를 포함하는 위치 결정 시스템.
3. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 광센서는 CMOS 센서인 위치 결정 시스템.
4. 제 2항에 있어서,
   상기 연산부는 상기 광각 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 광센서의 형상에 응답하여 미리 결정된 제 1 및 제 2 렌즈평면좌표정보를 이용하여 상기 결정된 위치를 보정하는 위치 결정 시스템.
5. 제 2항에 있어서,
   상기 광센서부는 상기 제 1 및 제 2 광센서가 모두 적어도 하나 이상의 광신호를 수신하는 경우 상기 센싱 정보를 생성하는 위치 결정 시스템.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 위치측정장치는 축의 편차를 감지하여 보정 정보를 생성하는 보정 센서부를 더 포함하고,
   상기 연산부는 상기 보정 센서부로부터 생성된 상기 보정 정보를 이용하여 상기 센싱 정보를 보정하는 위치 결정 시스템.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 고유위치정보는 미리 지정된 직교좌표정보로 구성되는 위치 결정 시스템.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 고유위치정보는 소정의 좌표 정보와 대응되는 고유한 식별 번호로 구성되는 위치 결정 시스템.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 광신호는 활성 신호를 더 포함하고,
   상기 위치측정장치는 상기 활성 신호에 응답하여 활성화되는 위치 결정 시스템.
10. 복수의 외부광원으로부터 고유위치정보를 포함하는 광신호를 수신하는 센서부; 및
    상기 수신한 광신호에 응답하여 위치를 결정하는 연산부를 포함하고,
    상기 센서부는 소정의 형식으로 배열된 제 1 및 제 2 광센서를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2 광센서는 각각에 대응되는 제 1 및 제 2 이미징 영역에서 상기 광신호를 센싱하여 센싱 정보를 상기 연산부에 제공하고,
    상기 센싱 정보는 상기 광신호가 상기 제 1 및 제 2 이미징 영역 상에서 위치하는 물리적 위치를 나타내는 좌표 정보를 포함하고,
    상기 제 1 이미지 영역과 상기 제 2 이미지 영역이 이루는 각도 및 상기 좌표 정보를 이용해서 상기 위치를 결정하는 위치측정장치.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 센서부는 광각 렌즈를 포함하는 렌즈부; 및
    상기 제 1 및 제 2 광센서를 포함하고 상기 렌즈부를 통해 전송된 광신호를 상기 제 1 및 제 2 광센서를 이용하여 센싱하여 상기 센싱 정보를 생성하는 광센서부를 포함하는 위치측정장치.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 광각 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 광센서의 형상에 응답하여 미리 결정된 제 1 및 제 2 렌즈평면좌표정보를 이용하여 상기 센싱 정보를 보정하는 위치측정장치.
13. 제 12항에 있어서,
    축의 편차를 감지하여 보정 정보를 생성하는 보정 센서부를 더 포함하고,
    상기 연산부는 상기 보정 센서부로부터 생성된 상기 보정 정보를 이용하여 상기 센싱 정보를 보정하는 위치측정장치.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 센싱 정보로부터 상기 고유위치정보를 복호화하고, 상기 제 1 및 제 2 렌즈평면좌표정보, 상기 보정 정보를 이용하여 상기 센싱 정보를 보정하며, 상기 복호화된 고유위치정보와 상기 보정된 센싱 정보를 이용하여 상기 위치를 결정하는 위치측정장치.
15. 복수의 외부광원으로부터 고유위치정보를 포함하는 광신호를 광각 렌즈를 통해 수신하는 단계;
    상기 수신한 광신호를 서로 다른 이미징 영역을 가지는 제 1 및 제 2 광센서를 이용하여 센싱하여 센싱 정보를 생성하는 단계;
    상기 센싱 정보로부터 상기 고유위치정보를 복호화하는 단계;
    자이로센서를 이용하여 축의 편차를 감지하여 보정 정보를 생성하는 단계;
    상기 광각 렌즈와 상기 제 1 및 제 2 광센서의 형상에 응답하여 미리 결정된 제 1 및 제 2 렌즈평면좌표정보를 이용하여 센싱 정보를 보정하는 단계; 및
    상기 복호화된 고유위치정보, 상기 보정된 센싱 정보 및 상기 제 1 이미지 영역과 상기 제 2 이미지 영역이 이루는 각도를 이용하여 위치를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 센싱 정보는 상기 수신한 광신호가 상기 이미징 영역 상에서 위치하는 물리적 위치를 나타내는 좌표 정보를 포함하는 위치 결정 방법.
    

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