KR101969863B1 - Method and apparatus for simulating of GPS receiver observation environment based on DSM - Google Patents

Method and apparatus for simulating of GPS receiver observation environment based on DSM Download PDF

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KR101969863B1 KR1020180142799A KR20180142799A KR101969863B1 KR 101969863 B1 KR101969863 B1 KR 101969863B1 KR 1020180142799 A KR1020180142799 A KR 1020180142799A KR 20180142799 A KR20180142799 A KR 20180142799A KR 101969863 B1 KR101969863 B1 KR 101969863B1
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Abstract

Provided are an observation environment simulation method of a DSM-based navigation satellite and an apparatus thereof. A method for simulating an observation environment of a navigation satellite based on a DSM of an electronic apparatus comprises the following steps: the electronic apparatus obtains a grid-based DSM for a target area and a grid-based DSM for a road region in the target area; and the electronic apparatus uses altitude values provided by the DSM of the target area and the road region provided by a road network DSM to determine an area in which a signal from a navigation satellite is shielded by obstacles located within the target area at a specific inspection point located on the road area of the road network DSM.

Description

DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법 및 장치{Method and apparatus for simulating of GPS receiver observation environment based on DSM}Method and apparatus for simulating the observation environment of DSM-based navigation satellites {Method and apparatus for simulating of GPS receiver observation environment based on DSM}

본 발명은 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 대상지역에 대해 구축한 격자기반 DSM을 이용하여 도로영역에서 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션할 수 있는 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for simulating the observation environment of a DSM-based navigation satellite. More specifically, the present invention relates to a DSM-based simulation of a navigation environment in a road area using a grid-based DSM constructed for a target area. The present invention relates to a method and apparatus for simulating the observation environment of navigation satellites.

자율주행차 시스템은 주행환경에 대한 정확한 인지와 상황 인지에 따른 인공지능의 판단, 판단 결과를 반영하는 차체 제어로 구성된다. 주행환경에 대한 정확한 인지 및 판단을 위해 도로 정밀지도상에 차량의 위치를 정확히 표현할 수 있어야 하므로 정밀 이동측위 기술은 자율주행차 시스템의 핵심기술이라 할 수 있다. The autonomous vehicle system is composed of body control that reflects the judgment of artificial intelligence according to the exact recognition of the driving environment and the situation and the result of the determination. Precise mobile positioning technology is the core technology of autonomous vehicle system because it is necessary to accurately express the position of the vehicle on the road precision map for accurate recognition and judgment of the driving environment.

차량의 위치결정을 위해 사용되는 방법은 위성항법시스템, 관성항법장치 등이 있는데 자율주행차량의 위치결정에서는 보통 위성항법시스템과 관성항법장치가 융합된 통합측위 방식이 적용된다. 이는 두 센서의 장단점을 상호보완하기 위한 방법이며 이 외에도 RADAR, LiDAR, 카메라, 초음파센서 등을 통해 자율주행차량에서는 차량의 위치결정 및 상황인지를 보완하는 기술들이 개발, 적용되고 있다.The methods used for the positioning of the vehicle include satellite navigation system and inertial navigation system. In the positioning of autonomous vehicles, integrated positioning method in which satellite navigation system and inertial navigation system are combined is applied. This is a way to complement the strengths and weaknesses of the two sensors. Besides, RADAR, LiDAR, camera, and ultrasonic sensors have been developed and applied to complement the vehicle positioning and situational awareness in autonomous vehicles.

위성항법시스템을 이용하면 사용자의 절대위치를 판단할 수 있으나, 터널 등 최소 가시위성이 관측되지 못하는 지역에서는 측위가 불가능하며, 도심지와 같이 장애물에 의해 신호가 차폐되는 지역에서는 측위정확도 저하가 발생한다.The satellite navigation system can be used to determine the user's absolute position, but positioning is impossible in areas where minimum visibility is not observed, such as tunnels, and positioning accuracy is degraded in areas where signals are shielded by obstacles such as urban areas. .

센서융합 측위기술이 적용되는 자율주행차 시스템에서 주행경로에 대한 미래의 위성관측환경을 인지할 수 있다면 위성항법시스템의 관측환경이 좋지 않을 것으로 판단되는 구간에서의 위치 결정시 관성항법시스템 등 타 센서에 대한 가중치를 높여 측위정확도를 개선하고 자율주행차 운행의 안정성을 높일 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 위성관측환경 시뮬레이션을 통해 자율주행차 등 위성항법시스템 사용자의 상황 인지를 지원할 수 있는 방안에 대한 개발이 진행되고 있다. Other sensors such as inertial navigation system when positioning in the section where the observation environment of satellite navigation system is not good if it can recognize future satellite observation environment of driving route in autonomous vehicle system with sensor fusion positioning technology Increasing the weighting of, improves the positioning accuracy and enhances the stability of autonomous driving. Therefore, the development of a plan that can support the situational awareness of satellite navigation system users such as autonomous vehicles through the satellite observation environment simulation.

일반적으로 GPS(Global Positioning System) 수신기의 관측 환경을 모의하기 위해서는 관측지점과 위성 간의 LOS(line of sight)를 분석하는 방법들이 활용되었고, 이 LOS를 분석하는 방법으로서 직선-폴리곤 충돌 검사(Akenine-Moller et al., 1999) 방식을 벡터 기반 위성 가시성 분석 방법의 대표적인 예로 들 수 있다. In general, in order to simulate the observation environment of a GPS (Global Positioning System) receiver, methods of analyzing the line of sight (LOS) between the observation point and the satellite have been utilized.A method of analyzing the LOS is a linear-polygon collision test (Akenine-). Moller et al., 1999) is a representative example of a vector-based satellite visibility analysis method.

그러나, 이 방식을 이동 측위시에 적용하기 위해서는 수신자가 주변 지역의 3차원 벡터정보를 보유하고 있어야 하고, 벡터기반 연산을 할 수 있는 디바이스를 추가로 필요로 하는 단점이 있으며, 사용자 위치와 위성위치, 건물 등 장애물 정보의 복잡한 기하관계를 규명해야 하는 어려움이 있다. However, in order to apply this method to mobile positioning, the receiver must have 3D vector information of the surrounding area, and additionally, a device that can perform vector-based operations is required. There is a difficulty in identifying the complex geometric relationships of obstacle information such as buildings and buildings.

또한, 일반적으로 3차원 벡터정보를 가시성 분석에 활용하게 되면 3차원 건물 모델을 사용하거나 수치지도에서 건물영역의 2차원 정보에 3차원 고도정보를 대입한 값을 활용한다. 그러나, 이러한 데이터를 활용할 경우 도시의 3차원 건물 모델은 모든 지상의 객체를 표현하지 않으므로, 나무, 가로수, 전신주 등 현실세계의 모든 객체들에 의한 신호 차폐는 고려 대상에서 생략될 수 있는 문제점이 있다.In addition, when 3D vector information is used for visibility analysis, a 3D building model is used or a value obtained by substituting 3D elevation information into 2D information of a building area in a digital map is used. However, when this data is used, the 3D building model of the city does not represent all ground objects, so signal shielding by all objects in the real world such as trees, roadside trees, and telephone poles may be omitted. .

국내 등록특허 제10-1221931호(2013.01.08. 등록)Domestic Patent No. 10-1221931 (registered on Jan. 8, 2013)

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 도로영역의 DSM을 이용하여 항법위성의 신호 차폐 영역을 건물이나 나무와 같은 모든 장애물을 고려하여 관측할 수 있는 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법 및 장치를 제시하는 데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to observe the DSM-based navigation satellite to observe the signal shielding area of the navigation satellite in consideration of all obstacles such as buildings or trees by using the DSM of the road area. To present a method and apparatus for environmental simulation.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem of the present invention is not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 전자장치의 DSM(Digital Surface Model, 수치표면모델)을 기반으로 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션하는 방법은, (A) 상기 전자장치가, 대상지역에 대한 DSM(이하, '대상지역 DSM'이라 한다)과 상기 대상지역 내의 도로영역에 대한 DSM(이하, '도로망 DSM'이라 한다)을 획득하는 단계; 및 (B) 상기 전자장치가, 상기 대상지역 DSM에서 제공하는 고도값들과 상기 도로망 DSM에서 제공하는 도로영역을 이용하여, 상기 도로망 DSM의 도로영역에 위치하는 특정 검사점에서 상기 대상지역 내에 위치하는 장애물들에 의해 상기 항법위성으로부터의 신호가 차폐되는 영역을 결정하는 단계;를 포함한다.As a means for solving the above technical problem, according to an embodiment of the present invention, a method for simulating the observation environment of the navigation satellite based on the Digital Surface Model (DSM) of the electronic device, (A) the Obtaining, by the electronic device, a DSM for a target region (hereinafter referred to as a 'target region DSM') and a DSM for a road region within the target region (hereinafter referred to as a 'road network DSM'); And (B) the electronic device is located in the target area at a specific inspection point located in the road area of the road network DSM by using the altitude values provided by the target area DSM and the road area provided by the road network DSM. Determining an area in which the signal from the navigation satellite is shielded by obstacles.

상기 (A) 단계는, 상기 대상지역 DSM과 상기 대상지역에 대한 도로망이 표현된 수치지도의 레이어를 중첩하여 상기 도로망 DSM을 획득하는 제1방식, 및 상기 대상지역 DSM과 상기 대상지역의 정사영상을 디지타이징하여 생성된 벡터기반 레이어를 중첩하여 상기 도로망 DSM을 획득하는 제2방식 중 하나에 의해 상기 도로망 DSM을 획득한다.In the step (A), the first method of obtaining the road network DSM by overlapping layers of the numerical map representing the target area DSM and the road network for the target area, and an orthoimage of the target area DSM and the target area Obtaining the road network DSM by one of a second method of obtaining the road network DSM by superimposing a vector-based layer generated by digitizing.

상기 (B) 단계는, (B1) 상기 도로영역에 위치하는 특정 검사점부터 전 방위 0°부터 360°까지 n° 간격(여기서, n은 상수)으로 전 방위에 대한 고도각들을 산출하되, 상기 특정 검사점과 각각의 방위 사이에 위치하는 다수의 검사대상 픽셀들에 대해 고도각들을 산출하는 단계; 및 (B2) 상기 (B1) 단계에서 상기 특정 검사점을 기준으로 각 방위마다 산출된 다수의 고도각들 중 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 위치를 각 방위각에서 신호가 차폐되는 영역으로 판단하는 단계;를 포함한다.In the step (B), the altitude angles for all directions are calculated at intervals of n ° (where n is a constant) from a specific inspection point located in the road area from 0 ° to 360 ° in all directions. Calculating elevation angles for the plurality of inspection target pixels located between the specific inspection point and each orientation; And (B2) determining the position of the inspection target pixel whose maximum altitude is calculated among the plurality of altitudes calculated for each azimuth based on the specific inspection point in step (B1) as an area where the signal is shielded at each azimuth. It comprises; a.

상기 (B1) 단계는, 상기 전 방위 0°부터 360°까지 n° 간격의 각 방위각 별로, (B11) 상기 도로망 DSM에서 도로영역에 위치하는 특정 검사점이 선택되면 상기 선택된 특정 검사점의 픽셀 좌표 및 회전각을 설정하는 단계; (B12) 상기 회전각을 가지면서 상기 특정 검사점을 지나는 직선에 직교하는 법선을 산출하는 단계; (B13) 상기 특정 검사점의 픽셀 좌표와 상기 직선의 기울기를 고려하여 상기 검사대상 픽셀들의 r(행, row)축에 대한 검사 범위를 정하는 단계; (B14) 상기 회전각과, 상기 회전각에 대해 산출된 법선과, 상기 검사 범위에 포함되는 검사대상 픽셀들의 r축 좌표들을 이용하여 상기 검사대상 픽셀들의 c(열, column)축 좌표를 산출하는 단계; (B15) 상기 (B14)단계에서 산출된 c축 좌표들에 의해 상기 검사대상 픽셀들의 좌표가 결정되면, 상기 특정 검사점부터 상기 검사대상 픽셀들 간의 직선 거리를 산출하는 단계; (B16) 상기 특정 검사점과 상기 검사대상 픽셀들 간의 고도차를 상기 대상지역 DSM을 참고하여 산출하는 단계; 및 (B17) 상기 (B15)단계에서 산출된 직선 거리와 상기 (B16)단계에서 산출된 고도차를 이용하여 상기 검사대상 픽셀들 각각에 대한 고도각을 산출하는 단계;를 포함한다.In the step (B1), for each azimuth angle of n ° intervals from 0 ° to 360 ° in the total azimuth, (B11) pixel coordinates of the selected specific check point are selected when a specific check point located in a road area in the road network DSM is selected. Setting a rotation angle; (B12) calculating a normal orthogonal to a straight line passing through the specific inspection point while having the rotation angle; (B13) determining an inspection range with respect to the r (row) axis of the pixels to be examined by considering the pixel coordinates of the specific inspection point and the slope of the straight line; (B14) calculating c (column) column coordinates of the inspection target pixels using the rotation angle, a normal line calculated for the rotation angle, and r-axis coordinates of inspection target pixels included in the inspection range. ; (B15) if the coordinates of the inspection target pixels are determined by the c-axis coordinates calculated in the operation (B14), calculating a straight line distance between the inspection target pixels from the specific inspection point; (B16) calculating an altitude difference between the specific inspection point and the inspection pixel with reference to the target area DSM; And (B17) calculating an altitude angle for each of the pixels to be inspected using the linear distance calculated in step (B15) and the altitude difference calculated in step (B16).

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, DSM(Digital Surface Model, 수치표면모델)을 기반으로 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션하기 위한 장치는, 상기 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션하기 위한 대상지역의 DSM(이하, '대상지역 DSM'이라 한다)과 상기 대상지역 내의 도로영역에 대한 DSM(이하, '도로망 DSM'이라 한다)을 저장하는 저장부; 및 상기 대상지역 DSM에서 제공하는 고도값들과 상기 도로망 DSM에서 제공하는 도로영역 고도값들을 이용하여, 상기 도로망 DSM의 도로영역에 위치하는 특정 검사점에서 상기 대상지역 내에 위치하는 장애물들에 의해 상기 항법위성으로부터의 신호가 차폐되는 영역을 결정하는 차폐 영역 결정부;를 포함한다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention, the device for simulating the observation environment of the navigation satellite based on the Digital Surface Model (DSM), DSM of the target area for simulating the observation environment of the navigation satellite (Hereinafter referred to as a 'target area DSM') and a storage unit for storing a DSM (hereinafter referred to as a 'road network DSM') for a road area in the target area; And the obstacles located in the target area at a specific inspection point located in the road area of the road network DSM using the altitude values provided by the target area DSM and the road area altitude values provided by the road network DSM. And a shielding area determiner configured to determine an area in which a signal from the navigation satellite is shielded.

상기 대상지역 DSM과 상기 대상지역에 대한 도로망이 표현된 수치지도의 레이어를 중첩하여 상기 도로망 DSM을 획득하는 제1방식, 및 상기 대상지역 DSM과 상기 대상지역의 정사영상을 디지타이징하여 생성된 벡터기반 레이어를 중첩하여 상기 도로망 DSM을 획득하는 제2방식 중 하나에 의해 상기 도로망 DSM을 획득하는 도로망 DSM 획득부;를 더 포함한다.A first method of obtaining the road network DSM by overlapping layers of the numerical map representing the target area DSM and the road network for the target area, and a vector based generated by digitizing the orthoimage of the target area DSM and the target area And a road network DSM obtaining unit for obtaining the road network DSM by one of a second method of obtaining the road network DSM by overlapping layers.

상기 차폐 영역 결정부는, 상기 도로영역에 위치하는 특정 검사점부터 전 방위 0°부터 360°까지 n° 간격으로 전 방위에 대한 고도각들을 산출하되, 상기 특정 검사점과 각각의 방위 사이에 위치하는 다수의 검사대상 픽셀들에 대해 고도각들을 산출하는 전 방위 고도각 산출부; 및 상기 전 방위 고도각 산출부에서 상기 특정 검사점을 기준으로 각 방위마다 산출된 다수의 고도각들 중 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 위치를 상기 각 방위각에서 신호가 차폐되는 영역으로 판단하는 차폐 영역 판단부;를 포함한다.The shielding area determiner is configured to calculate altitude angles for all azimuths at an interval of n ° from a specific inspection point located in the road area to all directions 0 ° to 360 °, and is located between the specific inspection point and each bearing. A total azimuth elevation calculator for calculating elevation angles for the plurality of pixels to be inspected; And determining the location of the inspection target pixel whose maximum altitude is calculated among the plurality of altitudes calculated for each azimuth based on the specific inspection point as the area where the signal is shielded at each azimuth. It includes; shielding area determination unit.

본 발명에 따르면, 대상지역의 DSM과 대상지역에 위치하는 도로영역의 DSM을 이용하여 항법위성의 관측 환경을 시뮬레이션함으로써, 건물이나 나무와 같은 모든 장애물을 고려하여 시뮬레이션이 가능하며, 이로써 건물이나 나무와 같은 공간적 특성들에 의해 발생하는 신호 차폐 영역의 검출이 가능하다. According to the present invention, by simulating the observation environment of the navigation satellite by using the DSM of the target area and the DSM of the road area located in the target area, it is possible to simulate in consideration of all obstacles such as buildings and trees. It is possible to detect a signal shielding area caused by spatial characteristics such as.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정사영상에서 대상지역의 도로영역과 건물영역을 디지타이징한 결과의 일 예를 보여주는 도면,
도 3은 영상좌표계와 특정 검사점(i), 회전각(θ), 방위각(AZ)의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 4는 특정 검사점으로부터 방위각 별 직선의 검사구간을 결정한 과정을 보여주는 도면,
도 5는 도 1의 S130단계를 자세히 도시한 흐름도,
도 6은 도 5의 S530단계를 자세히 설명하기 위한 흐름도,
도 7은 고도각 비교를 통한 EMP 결정 과정을 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 DSM 기반 항법위성의 관측 환경을 시뮬레이션하기 위한 장치를 도시한 블록도,
도 9는 본 발명의 실시 예에 의해 제1특정 검사점에서의 EMP 생성 결과를 skyplot으로 표현한 도면, 그리고,
도 10은 제2특정 검사점에서의 EMP 생성 결과를 skyplot으로 표현한 도면이다.
1 is a flowchart illustrating a method for simulating an observation environment of a DSM-based navigation satellite in an electronic device according to an embodiment of the present invention;
2 is a view showing an example of a result of digitizing a road area and a building area of a target area in an orthoimage according to an embodiment of the present invention;
3 is a view for explaining the relationship between the image coordinate system and a specific inspection point (i), rotation angle (θ), azimuth angle (AZ),
4 is a diagram illustrating a process of determining an inspection section of a straight line for each azimuth from a specific inspection point;
FIG. 5 is a flowchart illustrating step S130 of FIG. 1 in detail;
FIG. 6 is a flowchart for describing operation S530 of FIG. 5 in detail;
7 is a view for explaining the EMP determination process by comparing the elevation angle,
8 is a block diagram illustrating an apparatus for simulating a viewing environment of a DSM-based navigation satellite according to an embodiment of the present invention;
9 is a view showing skyplot results of EMP generation at a first specific check point according to an embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a skyplot representation of EMP generation results at a second specific checkpoint.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments associated with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

본 명세서에서 어떤 엘리먼트(또는 구성요소)가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 엘리먼트(또는 구성요소)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that an element (or component) may be implemented in software, hardware, or any form of software and hardware, unless otherwise specified in the present specification.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Also, the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the words 'comprises' and / or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.

이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. Hereinafter, specific technical contents to be implemented in the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the following specific embodiments, various specific details are set forth in order to explain and understand the invention in more detail. However, those skilled in the art can understand that the present invention can be used without these various specific details.

또한, 도 8에 도시된 각각의 구성은 기능 및/또는 논리적으로 분리될 수 있음을 나타내는 것이며, 반드시 각각의 구성이 별도의 물리적 장치로 구분되거나 별도의 코드로 작성됨을 의미하는 것은 아님을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다. In addition, each configuration shown in Figure 8 represents a functional and / or logically separate, and does not necessarily mean that each configuration is divided into separate physical devices or written in a separate code. The average expert in the art will be able to reason easily.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 장치(800)는 마이크로 프로세서, 메모리, FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등 프로그램의 설치 및 실행이 가능한 전자 장치를 사용하여 구현될 수 있다.In addition, the DSM-based navigation satellite observation environment simulation apparatus 800 according to an embodiment of the present invention is capable of installing and executing a program such as a microprocessor, a memory, a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), and the like. It may be implemented using an electronic device.

본 발명의 실시 예에 따르면, DSM(Digital Surface Model, 수치표면모델)을 기반으로 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션하는 방법 및 장치(800)는 드론으로부터 취득한 영상데이터를 기반으로 구축한 DSM을 이용하여 도로영역에서 항법위성의 관측 환경을 시뮬레이션 할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 드론은 일 예로서 수치표면모델을 생성하기 위한 대상 지역의 영상을 제공하는 모든 장치가 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method and apparatus for simulating a navigation environment of a navigation satellite based on a digital surface model (DSM) 800 uses a DSM constructed based on image data obtained from a drone. We propose an algorithm that can simulate the observation environment of navigation satellites in road area. As an example, any device that provides an image of a target area for generating a digital surface model may be used.

또한, 본 발명의 실시 예는 DSM으로부터 항법위성의 관측 환경을 시뮬레이션 하는 방법을 설명하고 있으나, DSM에 한정되지 않고, 평면직각좌표체계 기반의 격자 형식 장애물 표현 데이터로도 구현 가능하다.In addition, the embodiment of the present invention describes a method for simulating the observation environment of the navigation satellite from the DSM, but is not limited to the DSM, and may be implemented as grid-type obstacle representation data based on the planar rectangular coordinate system.

대상지역의 DSM 획득에 대해 설명하면, 드론을 이용한 매핑 기술을 이용하여 소규모 영역에 대한 정사영상, 포인트클라우드, DSM 등 지형공간정보를 구축하는 것이 가능하다. 본 발명은 연속된 항공사진들로부터 3차원 공간정보를 포인트 클라우드 형태로 추출할 수 있고, 이를 기반으로 생성한 DSM은 지상의 장애물 정보를 생략되는 데이터 없이 표현할 수 있다. 이렇게 구축한 대상지역의 DSM을 이용하여 대상 지역 내에 위치하는 도로영역에서 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션할 수 있다. When the DSM acquisition of the target area is described, it is possible to construct geospatial information such as orthoimages, point clouds, and DSMs for a small area by using a mapping technique using a drone. According to the present invention, three-dimensional spatial information can be extracted from a series of aerial photographs in the form of a point cloud, and the DSM generated based on this can express the obstacle information on the ground without data. In this way, the DSM of the target area can be used to simulate the observation environment of the navigation satellite in the road area located in the target area.

이 방법을 이용하면 도로 위의 특정 격자점(즉, 도로 위의 특정 위치)에서 주변 장애물에 의한 GPS 신호 차폐 영역을 미리 결정하여 DB화할 수 있으며, 이를 이용하여, 특정 격자점에 자율 주행차와 같은 차량 접근 시 현재 위치를 기준으로 전 방위의 차폐 고도각 정보를 제공함으로써 차량 또는 차량 내의 장치가 신속하게 가시위성을 판별하도록 할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는 주변 장애물에 의해 신호가 차폐되는 영역을 EMP(Elevation Mask Profile)라 한다. Using this method, the GPS signal shielding area due to the surrounding obstacles can be determined and DBized at a specific grid point on the road (i.e., a specific location on the road). When the same vehicle is approached, shielding elevation angle information of all azimuths is provided based on the current position, so that the vehicle or a device in the vehicle can quickly determine the visibility satellite. In an embodiment of the present invention, an area where a signal is shielded by a peripheral obstacle is called an Elevation Mask Profile (EMP).

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자장치의 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method for simulating an observation environment of a DSM-based navigation satellite in an electronic device according to an embodiment of the present invention.

도 1의 DSM 기반 항법위성 관측환경 시뮬레이션 방법을 수행하는 전자장치는 도 8을 참조하여 후술할 장치(800)일 수 있다.An electronic device that performs the DSM-based navigation satellite observation environment simulation method of FIG. 1 may be the device 800 described below with reference to FIG. 8.

도 1을 참조하면, 전자장치는 대상지역에 대한 격자 기반 DSM(이하, '대상지역 DSM'이라 한다)과 대상지역 내의 도로영역에 대한 격자 기반 DSM(이하, '도로망 DSM'이라 한다)을 획득할 수 있다(S110, S120).Referring to FIG. 1, the electronic device obtains a grid-based DSM for a target area (hereinafter referred to as a 'target area DSM') and a grid-based DSM for a road area within the target area (hereinafter referred to as a 'road network DSM'). It may be (S110, S120).

S110단계 및 S120단계에 대해 설명하면, 본 발명의 실시 예에서는 DSM 기반의 항법위성 관측환경을 시뮬레이션하기 위하여 대상 지역 DSM과 도로망 DSM을 필요로 한다.Referring to steps S110 and S120, an embodiment of the present invention requires a target area DSM and a road network DSM to simulate a DSM-based navigation satellite observation environment.

대상 지역 DSM은 대상 지역에 대한 격자 기반 표면 고도정보 데이터를 제공한다. 대상 지역은 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션하고자 하는 지역이다. 표면 고도정보 데이터로는 드론 항공사진 자료처리를 통해 생성한 DSM 또는 격자화된 도시 3차원 모델이 활용될 수 있다.Target Area DSM provides grid-based surface elevation data for the target area. The target area is the area to simulate the observation environment of the navigation satellite. Surface altitude information data may be generated using DSM or gridized urban three-dimensional model generated by drone aerial data processing.

도로망 DSM은 대상 지역 내의 도로영역에 대한 격자 기반 표면 고도정보 데이터이다. 도로영역 고도정보 데이터, 즉, 도로망 DSM은 대상 지역과 동일한 구역에서 도로 경계에 대한 고도데이터를 제공한다. Road network DSM is grid-based surface elevation data for road areas within the target area. Road area altitude information data, that is, road network DSM, provides altitude data for road boundaries in the same area as the target area.

도로망 DSM은 대상 지역 DSM 또는 격자화된 3차원 모델을 가지고 있고, 동일한 대상 지역에 대한 도로망이 표현된 수치지도가 있다면 레이어의 중첩을 통해 도로영역을 추출하여 도로망 DSM을 획득할 수 있다. If the road network DSM has a target area DSM or a gridized three-dimensional model, and there is a numerical map representing the road network for the same target area, the road network DSM can be obtained by extracting the road area through layer overlap.

만약, 도로망이 표현된 수치지도가 없는 경우, 대상지역에 대한 정사영상의 디지타이징을 통해 생성된 벡터기반 레이어로 수치지도를 대신할 수 있다. 이 레이어를 따로 생성하는 이유는 2차원 상에서 대상지역 DSM만으로는 어느 위치가 도로위치인지 파악할 수 없기 때문이다. 결과적으로 본 발명에서는 도로영역 수치지도와 전체 대상영역에 대한 DSM을 중첩하여 도로영역 고도정보 데이터, 즉, 도로망 DSM을 획득할 수 있다.If there is no digital map representing the road network, the digital map may be substituted with a vector based layer generated by digitizing the orthoimage for the target area. The reason for creating this layer separately is that the target area DSM cannot determine which location is the road position in two dimensions. As a result, in the present invention, the road area altitude information data, that is, the road network DSM, may be obtained by overlapping the road area numerical map and the DSM for the entire target area.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정사영상에서 대상지역의 도로영역과 건물영역을 디지타이징한 결과의 일 예를 보여주는 도면이다.2 is a diagram illustrating an example of a result of digitizing a road area and a building area of a target area in an orthoimage according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 전자장치는 특정 기관이 위치하는 부지를 대상지역으로 설정하고 드론을 이용해서 구축한 공간정보를 활용하여 알고리즘을 구현할 수 있다. 전자장치는 드론으로 대상지역을 촬영하여 3차원 공간에 대한 포인트 클라우드, 정사영상 및 DSM을 획득한다. 여기서, DSM의 공간해상도는 5cm/pixel을 활용하였고 DSM의 좌표체계는 이미지의 상단이 북쪽 방향인 평면직각좌표로 구성된다. Referring to FIG. 2, the electronic device may set a site where a specific institution is located as a target area and implement an algorithm by utilizing spatial information constructed by using a drone. The electronic device photographs a target area with a drone to acquire a point cloud, an orthogonal image, and a DSM for a three-dimensional space. Here, the spatial resolution of the DSM is 5cm / pixel, and the coordinate system of the DSM consists of planar rectangular coordinates with the top of the image facing north.

대상지역 내의 도로영역을 결정하기 위해 필요한 도로망도의 경우, 국가 수치지도에는 특정 기관의 내부 도로까지 세부적으로 묘사되어 있지 않기 때문에, 전자장치는 내부 도로영역을 결정하기 위해 정사영상에서 도로영역을 디지타이징하여 벡터기반 레이어를 생성한다. 전자장치는 생성된 벡터기반 레이어 중 도로영역 레이어와 전체 대상지역 DSM을 중첩하여 도로영역에 대한 DSM을 추출한다.In the case of the road network required to determine the road area within the target area, since the national numerical map does not describe the internal roads of specific organizations in detail, the electronic device digitizes the road area in the orthoimage to determine the internal road area. To create a vector-based layer. The electronic device extracts the DSM for the road area by overlapping the road area layer and the entire target area DSM among the generated vector based layers.

도 2와 같은 영상에서, 파란색 영역은 도로 또는 주차장 등 차량이 다닐 수 있는 도로영역을 나타내고, 빨간색 영역은 건물의 경계를 나타낸다. 실질적으로 알고리즘의 구현에 있어서 건물영역 DSM이 따로 필요하지 않을 수도 있으나, 방위각, 고도각에 따라 신호가 차폐되는 지역을 설명하기 위해 건물영역을 따로 표현한다.In the image of FIG. 2, a blue area represents a road area that a vehicle can carry, such as a road or a parking lot, and a red area represents a boundary of a building. In practice, the building area DSM may not be needed in the implementation of the algorithm, but the building area is separately expressed to describe the area where the signal is shielded according to the azimuth and elevation angles.

도 2를 참조하여 설명한 동작은 테스트를 위한 데이터 제작 과정으로서, 격자데이터가 도로를 표현하고 있다면 생략될 수도 있다. 그러나, 일반적으로 DSM은 토지이용 현황 등에 대한 정보를 반영하지는 못 하므로, 위와 같이 구역을 설정하는 과정이 필요할 수 있다.The operation described with reference to FIG. 2 is a data production process for testing, and may be omitted if the grid data represents a road. However, in general, DSM does not reflect the information on the land use, etc., so it may be necessary to set up the zone as described above.

다시 도 1을 참조하면, 전자장치는 대상지역 DSM에서 제공하는 고도값들과 도로망 DSM에서 제공하는 도로영역을 이용하여, 도로망 DSM의 도로영역에 위치하는 특정 검사점에서 대상지역 내에 위치하는 장애물들에 의해 항법위성으로부터의 신호가 차폐되는 영역(EMP)을 방위각 별로 결정할 수 있다(S130, S140).Referring back to FIG. 1, the electronic device uses obstacles located in the target area at a specific inspection point located in the road area of the road network DSM by using the altitude values provided by the target area DSM and the road area provided by the road network DSM. By using the azimuth, the area EMP in which the signal from the navigation satellite is shielded can be determined for each azimuth angle (S130, S140).

자세히 설명하면, 전자장치는 도로영역 중 차폐영역을 검사하고자 하는 특정 검사점부터 방위각(AZ) 방향에 위치하는 검사대상 픽셀들의 고도각을 모든 방위각들에 대해 순차적으로 산출할 수 있다(S130). 검사대상 픽셀들 중 일부는 GPS로부터의 신호가 차폐되는 장애물(건물, 나무 등)일 수 있다.In detail, the electronic device may sequentially calculate altitude angles of the inspection target pixels positioned in the azimuth (AZ) direction for all azimuths from a specific inspection point for inspecting the shielding area in the road area (S130). Some of the pixels to be inspected may be obstacles (buildings, trees, etc.) where the signal from the GPS is shielded.

S130단계에서, 전자장치는 도로영역에 위치하는 특정 검사점부터 전 방위 0°부터 360°까지 n° 간격(여기서, n은 상수)으로 전 방위에 대한 고도각들을 산출하되, 특정 검사점과 각각의 방위 사이에 위치하는 다수의 검사대상 픽셀들에 대해 고도각들을 산출할 수 있다. n은 예를 들어, 0.1, 0.5, 1, 10 등 다양한 숫자가 사용될 수 있으며, 전자장치는 n을 조정하여 해상도를 설정할 수 있다. 즉, 전자장치는 n을 작게 설정할수록 고해상도의 EMP를 획득할 수 있다.In step S130, the electronic device calculates elevation angles for all directions at n ° intervals (where n is a constant) from a specific inspection point located in the road area from 0 ° to 360 ° in the all directions, respectively. Elevation angles may be calculated for a plurality of pixels to be inspected positioned between the azimuths. n may be various numbers, for example, 0.1, 0.5, 1, 10, etc. The electronic device may set the resolution by adjusting n. In other words, as n is set smaller, the electronic device may obtain high resolution EMP.

전자장치는 S130단계에서 특정 검사점을 기준으로 각 방위마다 산출된 다수의 고도각들 중 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 위치를 각 방위각에서 신호가 차폐되는 영역(EMP)으로 판단할 수 있다(S140). 즉, 전자장치는 S130단계에서 각 방위 별 최대 고도각이 산출된 영역을 EMP로서 판단할 수 있다.The electronic device may determine the location of the inspection target pixel whose maximum altitude is calculated among the plurality of altitudes calculated for each azimuth based on a specific inspection point as an area (EMP) where the signal is shielded at each azimuth in step S130. There is (S140). That is, the electronic device may determine the area where the maximum altitude angle for each bearing is calculated as the EMP in operation S130.

이하에서는 도 3 내지 도 7을 참조하여 S130단계에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, the step S130 will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 7.

도 3은 영상좌표계와 특정 검사점(i), 회전각(θ), 방위각(AZ)의 관계를 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a relationship between an image coordinate system, a specific inspection point i, a rotation angle θ, and an azimuth angle AZ.

도 3에서, c축은 영상의 열(column), r축은 영상의 행(row)을 나타낸다. 전자장치는 도로망 DSM의 도로영역에서 특정 검사점이 선택되면, 특정 검사점을 기준으로 전 방위각 0°부터 360°까지 n°간격으로 전 방위에 대한 고도각 차폐검사를 수행할 수 있다. 이를 위해서는 영상에서 특정 검사점, 즉, 특정 픽셀좌표가 주어졌을 때 이 지점으로부터 전 방위에 대한 직선을 표현할 수 있어야 한다. In FIG. 3, the c axis represents a column of the image and the r axis represents a row of the image. When a specific inspection point is selected in the road area of the road network DSM, the electronic device may perform an altitude shielding inspection for all azimuths at an interval of n ° from the entire azimuth angle of 0 ° to 360 ° based on the specific inspection point. For this purpose, when a certain inspection point in the image, that is, a specific pixel coordinate is given, it should be possible to express a straight line for the whole orientation from this point.

즉, 도 3과 같은 영상좌표에서 특정 검사점

Figure 112018115115478-pat00001
를 선택했을 때, 점 i로부터 시작하여 θ 방향으로 나아가는 직선
Figure 112018115115478-pat00002
는 도 3과 같이 표현될 수 있다. 도 3에서, ρ는 영상좌표 원점에서 시작하여 직선
Figure 112018115115478-pat00003
에 직교하는 법선이다. 이를 특정 검사점 i의 측면에서 보면 회전각(θ)의 시작은 영상의 동쪽(E) 방향 축에서부터 반시계방향으로 시작되므로, 회전각(θ)의 체계는 북쪽(N) 방향 축으로부터 시계방향으로 시작되는 방위각(AZ)의 체계와는 다르다.That is, a specific check point in the image coordinate as shown in FIG.
Figure 112018115115478-pat00001
When you select, the straight line starting from point i and moving in the θ direction
Figure 112018115115478-pat00002
May be expressed as shown in FIG. 3. In Figure 3, ρ is a straight line starting from the image coordinate origin
Figure 112018115115478-pat00003
Is normal to orthogonal to. When viewed from the side of a specific check point i, the start of the rotation angle θ starts counterclockwise from the east (E) axis of the image, so the system of rotation angle (θ) is clockwise from the north (N) axis. This is different from the system of azimuth (AZ) starting with.

한편, 방위각에 대한 신호 차폐 검사는 주어진 영상의 끝까지 수행되므로, 전자장치는 특정 검사점을 원점으로 하는 각 사분면의 특성에 맞게 적용하여 r축 또는 c축의 검사범위를 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 4와 같이 1사분면 상의 각도가 주어진 경우, 전자장치는 특정 검사점의 위치와 직선의 기울기에 따라 영상 최상단 혹은 영상 최우측 픽셀까지를 검사범위로 설정할 수 있다. 즉, 전자장치는 r축의 검사범위로서 ri~0을 설정하고, 이로써, c축의 검사범위는 cj~ck가 설정될 수 있다.On the other hand, since the signal shielding test for the azimuth angle is performed to the end of a given image, the electronic device can set the inspection range of the r-axis or the c-axis by applying to the characteristics of each quadrant having a specific test point as the origin. For example, when an angle on one quadrant is given as shown in FIG. 4, the electronic device may set up to an uppermost pixel or an image rightmost pixel as an inspection range according to a position of a specific inspection point and a slope of a straight line. That is, the electronic device may set r i to 0 as the inspection range of the r-axis, and thus c j to c k may be set to the inspection range of the c-axis.

r축에 대한 검사범위로 특정 검사점이 위치한 ri부터 영상의 최상단 범위까지 설정되면, 이에 대한 각각의 c축 좌표(cj)는 특정 검사점의 위치 및 회전각 θ에 따라 DSM 영상의 범위를 벗어날 수 있다(도 3의 점선으로 도시됨). 후술할 [수학식 2]에 의해 산출되는 cj 결과가 DSM 영상의 범위를 벗어나는 경우, 전자장치는 해당 구간을 분석대상 픽셀에서 제외한다. 전자장치는 이러한 방법을 특정 검사점을 원점으로 하는 각 사분면의 특성에 맞게 적용하여 검사범위를 정할 수 있다. If the inspection range for the r-axis is set from r i where the specific inspection point is located to the uppermost range of the image, each c-axis coordinate (c j ) for this is used to determine the range of the DSM image according to the position and rotation angle θ of the specific inspection point. It may escape (shown by the dashed line in FIG. 3). When the c j result calculated by Equation 2 to be described later is out of the range of the DSM image, the electronic device excludes the corresponding section from the analysis target pixel. The electronic device can determine the inspection range by applying this method to the characteristics of each quadrant originating from a specific inspection point.

도 4는 특정 검사점으로부터 방위각 별 직선의 검사구간을 결정한 과정을 보여주는 도면이다.4 is a diagram illustrating a process of determining an inspection section of a straight line for each azimuth from a specific inspection point.

도 4를 참조하면, 특정 검사점으로부터 특정 방위각 방향의 직선에 대한 가시권 판별 검사구간을 결정하는 과정이 도시되어 있으며, 방위각 0°부터 45°간격으로 이를 표현하고 있다. 도 4에서 파란색은 건물영역, 빨간색은 도로영역을 나타내고, 초록색 직선은 특정 검사점으로부터 각 방위각이 주어졌을 때 뻗어나가는 방향을 나타낸다. 도 4와 같이 각 방위각마다의 직선과 검사범위 내의 검사대상 픽셀들을 결정하여 특정 검사점과 직선 상의 검사대상 픽셀들 간의 고도각을 분석하고, 최대 고도각을 차폐 영역으로서 반환할 수 있다.Referring to FIG. 4, a process of determining a visibility determination test section for a straight line in a specific azimuth direction from a specific test point is illustrated, and this is represented by an interval of 0 ° to 45 °. In FIG. 4, blue represents a building area and red represents a road area, and a green straight line represents a direction extending when each azimuth is given from a specific inspection point. As shown in FIG. 4, the pixels to be inspected in the line and the inspection range for each azimuth angle may be determined to analyze the elevation angle between the specific inspection point and the pixels to be inspected on the straight line, and the maximum elevation angle may be returned as a shielding area.

도 5는 도 1의 S130단계를 자세히 도시한 흐름도이다.FIG. 5 is a detailed flowchart illustrating step S130 of FIG. 1.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 전자장치는 특정 검사점이 선택되면, 특정 검사점의 픽셀 좌표

Figure 112018115115478-pat00004
와 초기 회전각으로서 θ=0도를 설정한다(S510).3 to 5, when a specific checkpoint is selected, the electronic device determines pixel coordinates of the specific checkpoint.
Figure 112018115115478-pat00004
And θ = 0 degrees as the initial rotation angle (S510).

전자장치는 초기 고도각 EL(θ)=0도를 설정한다(S520).The electronic device sets the initial elevation angle EL (θ) = 0 degrees (S520).

전자장치는 S510단계에서 설정된 특정 검사점부터 방위각(AZ) 방향에 위치하는 검사대상 픽셀들의 고도각을 순차적으로 산출한다(S530). 검사대상 픽셀들은 예를 들어 도 3의 직선

Figure 112018115115478-pat00005
상에 위치하는 픽셀일 수 있다.The electronic device sequentially calculates altitude angles of the inspection target pixels positioned in the azimuth (AZ) direction from the specific inspection point set in operation S510 (S530). The pixels to be inspected are for example straight lines of FIG. 3.
Figure 112018115115478-pat00005
It may be a pixel located on the top.

전자장치는 S530단계에서 검사대상 픽셀들마다 고도각이 산출된 방위각(AZ)과, 검사대상 픽셀들마다 산출된 고도각들 중 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 좌표를 출력할 수 있다(S540). S540단계에서 출력되는 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 좌표는 현재 특정 검사점에서 방위각(AZ) 방향을 바라볼 때 항법위성 관측신호가 차폐되는 영역, 즉, EMP(AZ)로 판단될 수 있다.In operation S530, the electronic device may output the azimuth angle AZ in which the altitude angle is calculated for each pixel to be inspected, and the coordinates of the inspection pixel in which the maximum altitude angle is calculated among the altitude angles calculated for each pixel to be inspected ( S540). The coordinates of the inspection target pixel calculated at the maximum altitude angle output in step S540 may be determined as an area where the navigation satellite observation signal is shielded when looking at the azimuth (AZ) direction from a specific inspection point, that is, EMP (AZ). have.

전자장치는 현재 설정된 회전각이 360도가 아니면, S510단계에서 설정된 초기 회전각에 n°를 더한 후 S520단계로 진입한다(S560). If the current rotation angle is not 360 degrees, the electronic device enters step S520 after adding n ° to the initial rotation angle set in step S510 (S560).

회전각 θ=n°가 되면 방위각은 이전보다 n°도 감소하므로, 전자장치는 회전각 θ=n°일 때, 특정 검사점에서 이전보다 n° 감소한 방위각 방향에 위치하는 검사대상 픽셀들의 고도각을 산출할 수 있다. 즉, 전자장치는 특정 검사점을 기준으로 회전각이 초기 0도에서 360도가 될 때까지 n°도 간격의 방위각 별로 S520단계 내지 S560단계를 반복수행하여, 각 방위각 별로 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 좌표를 출력할 수 있다.When the rotation angle θ = n °, the azimuth angle decreases n ° as before, so that when the rotation angle θ = n °, the electronic device has an altitude angle of the inspection target pixels located in the azimuth direction by n ° decrease at a specific inspection point. Can be calculated. That is, the electronic device repeatedly performs steps S520 to S560 for azimuths of n ° intervals until the rotation angle becomes 360 degrees from the initial 0 degree based on a specific inspection point, and the maximum altitude angle is calculated for each azimuth angle. The coordinates of the target pixel can be output.

도 6은 도 5의 S530단계를 자세히 설명하기 위한 흐름도로서, 하나의 임의 방위에서 검사대상 픽셀들과 특정 검사점과의 고도각을 산출하는 과정을 보여준다.FIG. 6 is a flowchart for describing operation S530 of FIG. 5 in detail, and illustrates a process of calculating an elevation angle between inspection target pixels and a specific inspection point in one arbitrary orientation.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 전자장치는 회전각이 0도인 경우와 그렇지 않은 경우를 구분하여 특정 검사점을 기준으로 각 방위 별로 고도각을 산출한다.3 to 6, the electronic device calculates an altitude angle for each bearing based on a specific inspection point by dividing the case where the rotation angle is 0 degrees and the case where the rotation angle is not.

먼저, 회전각이 0도가 아닌 경우(S600-No), 전자장치는 회전각(θ, θ>0)를 가지면서 특정 검사점

Figure 112018115115478-pat00006
을 지나는 직선
Figure 112018115115478-pat00007
이 통과하는 검사대상 픽셀을 결정하기 위해, 영상좌표 원점에서 시작하여 직선
Figure 112018115115478-pat00008
에 직교하는 법선(ρ)을 [수학식 1]을 이용하여 산출한다(S610).First, when the rotation angle is not 0 degrees (S600-No), the electronic device has a specific inspection point while having the rotation angles (θ, θ> 0).
Figure 112018115115478-pat00006
Straight through
Figure 112018115115478-pat00007
In order to determine the pixel to be inspected, a straight line starting from the image coordinate origin
Figure 112018115115478-pat00008
The normal ρ orthogonal to is calculated using Equation 1 (S610).

Figure 112018115115478-pat00009
Figure 112018115115478-pat00009

[수학식 1]은 극좌표 기반의 직선의 방정식(예를 들어, Gonzalez et. al.,, 2004)을 활용하여 구한 법선 방정식이다. 여기서, 특정 검사점의 픽셀좌표는 초기 입력값으로 주어지고, θ는 0°부터 360°까지 n° 간격으로 순차적으로 주어지므로 반복계산을 수행할 때마다 주어지는 값이다. 따라서, 이를 통해 θ값에 따른 ρ값을 결정할 수 있다. Equation 1 is a normal equation obtained by using a polar coordinate-based equation (for example, Gonzalez et. Al., 2004). Here, the pixel coordinates of a specific checkpoint are given as initial input values, and θ is given sequentially at intervals of n ° from 0 ° to 360 °, and is given every time iteration is performed. Therefore, it is possible to determine the p value according to the θ value through this.

한편, 도 3을 참조하여 설명한 것처럼, 방위각에 대한 신호 차폐 검사는 주어진 영상의 끝까지 수행되므로, 전자장치는 특정 검사점을 원점으로 하는 각 사분면의 특성에 맞게 적용하여 r축에 대한 검사범위를 설정한다(S620). 도 3의 경우, S620단계에서, 전자장치는 1사분면에서 특정 검사점이 위치한 ri부터 영상의 최상단 범위까지, 즉, ri~~0을 r축의 검사범위로 설정할 수 있다. Meanwhile, as described with reference to FIG. 3, since the signal shielding test for the azimuth angle is performed to the end of a given image, the electronic device sets an inspection range for the r-axis by applying the characteristic to each quadrant having a specific test point as the origin. (S620). In, step S620 in the case 3, the electronic device may be set to i from the r point in a particular test in the first quadrant to the top range of the image, that is, r i a ~~ 0 r-axis scan range.

r축의 검사범위가 설정되면, 현재 회전각, S610단계에서 산출된 법선 및 r축의 검사범위에 위치하는 검사대상 픽셀들의 좌표를 이용하여 각각의 c축 좌표를 산출한다(S630).When the inspection range of the r-axis is set, each c-axis coordinate is calculated using the current rotation angle, normals calculated in step S610, and coordinates of inspection target pixels located in the inspection range of the r-axis (S630).

Figure 112018115115478-pat00010
Figure 112018115115478-pat00010

[수학식 2]를 참조하면, rj는 S620단계에서 설정된 r축의 검사범위에 위치하는 검사대상 픽셀들의 r축 좌표로서, 하나의 고정된 좌표를 의미하는 것은 아니다. 따라서, [수학식 2]에 대입되는 rj는 검사대상 픽셀의 위치가 바뀔 때마다 변경될 수 있다.Referring to [Equation 2], r j is the r-axis coordinates of the inspection target pixels located in the inspection range of the r-axis set in step S620, and does not mean one fixed coordinate. Therefore, r j substituted into Equation 2 may be changed whenever the position of the pixel to be inspected is changed.

[수학식 2]에 의해 산출되는 c축 좌표 cj는, 특정 검사점의 위치 (ri, ci) 및 회전각 θ에 따라 cj값은 DSM 영상의 범위를 벗어날 수도 있다. 도 3을 예로 들면, 점선으로 표시된 부분이 DSM 영상의 범위를 벗어난 c축 좌표일 수 있다. 전자장치는 산출된 cj가 DSM 영상을 벗어나면 해당 구간은 분석대상 픽셀에서 제외한다.C-axis coordinate calculated by the [Equation 2] c j, the position (r i, c i) and rotated according to the angle θ j c values of the specific checkpoint may be out of range of DSM images. For example, the portion indicated by the dotted line may be a c-axis coordinate outside the range of the DSM image. If the calculated c j deviates from the DSM image, the electronic device excludes the corresponding interval from the analysis target pixel.

[수학식 2]에 의해 모든 검사대상 픽셀들의 c축 좌표(cj)가 산출되어 검사대상 픽셀들

Figure 112018115115478-pat00011
의 좌표가 결정되고, 도 4와 같이 직선이 결정되면, 전자장치는 특정 검사점부터 검사대상 픽셀들 간의 직선 거리를 [수학식 3]을 이용하여 각각 산출한다(S640). Equation 2 calculates the c-axis coordinates (c j ) of all the inspection target pixels to determine the inspection target pixels
Figure 112018115115478-pat00011
When the coordinates of, are determined and a straight line is determined as shown in FIG. 4, the electronic device calculates the straight line distances between the pixels to be inspected from the specific inspection point by using Equation 3 (S640).

Figure 112018115115478-pat00012
Figure 112018115115478-pat00012

[수학식 3]을 참조하면, s는 DSM의 해상도에 따른 scale factor로 픽셀좌표계의 단위값을 실제 거리로 환산하기 위해 사용된다. 예를 들어, DSM의 공간해상도로 5cm/pixel이 적용되면, s는 미터(m)로 환산되어야 하므로 0.05가 될 수 있다. 만약, 10cm/pixel의 공간해상도가 적용된 DSM인 경우, s는 0.1이 될 수 있다. 전자장치는 특정 검사점과 검사대상 픽셀들 간의 거리를 각각 산출하므로, S640단계에서는 검사대상 픽셀들의 개수만큼 D가 산출된다.Referring to [Equation 3], s is a scale factor according to the resolution of the DSM and is used to convert the unit value of the pixel coordinate system into the actual distance. For example, if 5 cm / pixel is applied to the spatial resolution of the DSM, s may be 0.05 since it must be converted into meters (m). If the DSM is applied to a spatial resolution of 10cm / pixel, s may be 0.1. Since the electronic device calculates the distance between the specific inspection point and the inspection target pixels, the D is calculated by the number of inspection target pixels in operation S640.

특정 검사점과 검사대상 픽셀들 간의 거리가 모두 산출되면, 전자장치는 특정 검사점(i)과 검사대상 픽셀(j)들 간의 고도차를 [수학식 4]를 이용하여 산출한다(S650). When both the distance between the specific inspection point and the inspection target pixels are calculated, the electronic device calculates an altitude difference between the specific inspection point i and the inspection target pixel j using Equation 4 (S650).

Figure 112018115115478-pat00013
Figure 112018115115478-pat00013

[수학식 4]에서 hj는 검사대상 픽셀의 고도, hi는 특정 검사점의 고도로서, 각 고도는 대상지역 DSM으로부터 알 수 있다. S650단계에서, 전자장치는 모든 검사대상 픽셀들 각각과 특정 검사점 간의 고도차를 산출한다. In Equation 4, h j is the altitude of the inspection target pixel, h i is the altitude of a specific inspection point, and each altitude can be known from the target area DSM. In operation S650, the electronic device calculates an altitude difference between each of the pixels to be inspected and the specific inspection point.

전자장치는 [수학식 3] 및 [수학식 4]에 의해 산출된 거리 D와 고도차

Figure 112018115115478-pat00014
를 이용하여 검사대상 픽셀들 각각에 대한 고도각을 [수학식 5]를 이용하여 산출한다(S660). The electronic device is a distance D and an altitude difference calculated by Equations 3 and 4
Figure 112018115115478-pat00014
An altitude angle for each of the pixels to be inspected is calculated using Equation 5 (S660).

Figure 112018115115478-pat00015
Figure 112018115115478-pat00015

[수학식 5]를 참조하면, EL은 특정 검사점 i와 검사대상 픽셀 j 두 지점의 고도차이고, D와

Figure 112018115115478-pat00016
는 각각 [수학식 3]과 [수학식 4]에 의해 산출된 두 지점 간의 거리와 고도차이다. S660단계에서, 전자장치가 특정 검사점과 모든 검사대상 픽셀들 간의 고도각을 산출함으로써, 현재 방위각에서 특정 검사점을 기준으로 모든 검사대상 픽셀들과의 고도각 산출이 완료된다.Referring to Equation 5, EL is the altitude difference between a specific checkpoint i and the inspected pixel j, and D and
Figure 112018115115478-pat00016
Are the distance and altitude difference between the two points calculated by Equations 3 and 4, respectively. In operation S660, the electronic device calculates an elevation angle between the specific inspection point and all the inspection target pixels, thereby completing the calculation of the elevation angle with all the inspection target pixels based on the specific inspection point at the current azimuth.

전자장치는 S660단계에서 산출된 모든 고도각들 중 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 좌표와 최대 고도각과, 고도각이 산출된 방위각(AZ) 정보를 출력한다(S670). S670단계에서 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 좌표는 현재 특정 검사점의 위치에서 방위각(AZ) 방향을 향할 때, 신호가 차폐되는 영역(EMP)으로 정해질 수 있다. S670단계는 도 5의 S540단계에 해당한다. The electronic device outputs the coordinates, the maximum altitude angle, and the azimuth angle (AZ) information of the inspection target pixel in which the maximum altitude is calculated among all the altitude angles calculated in operation S660 (S670). In operation S670, the coordinates of the inspection target pixel whose maximum elevation angle is calculated may be determined as an area EMP where the signal is shielded when the current elevation direction is directed toward the azimuth angle AZ. Operation S670 corresponds to operation S540 of FIG. 5.

그리고, 전자장치는 위에서 최대 고도각 산출에 사용된 회전각이 360°보다 작으면 회전각을 n° 증가시킨 후(S550), 증가된 회전각이 360°를 초과하면(S560-Yes), 전 방위에 대한 고도각 산출이 완료된 것으로 판단한다.If the rotation angle used for calculating the maximum elevation angle is less than 360 °, the electronic device increases the rotation angle n ° (S550), and if the increased rotation angle exceeds 360 ° (S560-Yes), It is determined that the altitude angle calculation for the bearing has been completed.

반면, S550단계에서 증가된 회전각이 360°보다 작으면(S560-No), 전자장치는 S520단계로 진입한다.On the other hand, if the increased rotation angle in step S550 is less than 360 ° (S560-No), the electronic device enters step S520.

반면, S600단계에서 현재 회전각이 0도이면(S600-Yes), 전자장치는 r축에 대한 검사범위로서 rj={ri, ri, ri,?, ri}을 설정한다(S680).On the other hand, if the current rotation angle is 0 degrees in step S600 (S600-Yes), the electronic device sets r j = {r i , r i , r i , r,? R i } as the inspection range for the r axis ( S680).

전자장치는 S680단계에서 설정된 r축 검사범위를 참조하여 c축 좌표를 cj={ci,ci+1,ci+2,...,cmax}로 설정한다(S690). 즉, 회전각이 0도일 때, rj는 동일하게 ri를 사용하고, cj는 ri값을 가지는 모든 ci~ 영상 오른쪽 끝 영역까지의 픽셀일 수 있다.The electronic device sets the c-axis coordinate to c j = {c i , c i + 1 , c i + 2 , ..., c max } with reference to the r-axis inspection range set in step S680 (S690). That is, when the rotation angle is 0 degrees, r j may equally use r i , and c j may be a pixel from all c i to the right end region of the image having a r i value.

r축 검사범위, 즉, 검사대상 픽셀들의 r축 좌표와 c축 좌표가 설정되면, 전자장치는 S640단계 내지 S670단계를 수행하여 회전각이 0도일 때 최대 고도각을 산출할 수 있다.When the r-axis inspection range, that is, the r-axis coordinates and the c-axis coordinates of the inspection target pixels are set, the electronic device may calculate the maximum elevation angle when the rotation angle is 0 degrees by performing steps S640 to S670.

도 7은 고도각 비교를 통한 EMP 결정 과정을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the EMP determination process by comparing the elevation angle.

도 7에서, 좌측 영상은 대상지역 DSM으로서, 파란색은 건물영역, 빨간색은 도로영역, 초록색 직선은 특정 검사점으로부터 임의 방위각에 의해 생성되는 직선을 의미한다. 또한, 우측 영상은 초록색 직선에 위치하는 검사대상 픽셀들의 위치가 a, b, c인 경우, a, b, c 위치 각각과 특정 검사점 간의 고도각을 2D Distance를 기준으로 나타낸 것이다. 우측 영상의 파란색 실선은 a에 위치한 장애물과 초록색 직선이 겹치는 길이를 의미하고, 빨간색 실선은 초록색 직선과 도로영역이 겹치는 길이를 의미한다.In FIG. 7, the left image is a target area DSM, where blue is a building area, red is a road area, and a green straight line is a straight line generated by an arbitrary azimuth from a specific inspection point. In addition, the right image shows an elevation angle between each of the a, b, and c positions and a specific inspection point based on the 2D distance when the positions of the inspection target pixels located on the green straight line are a, b, and c. The solid blue line in the right image means the length where the obstacle located in a overlaps with the green straight line, and the solid red line means the length where the green straight line overlaps the road area.

도 7의 경우, 검사대상 픽셀들의 위치인 a, b, c 세 지점을 비교하면, a위치에서의 고도각이 최대 고도각으로 결정된다. 전자장치는 각각의 검사대상 픽셀에 대한 고도각을 산출하면서, 최대 고도각에 대응하는 정보(검사대상 픽셀의 좌표, 방위각 정보 등)를 결과값으로 출력함으로써, 각 방위각에서의 EMP를 결정할 수 있다.In the case of FIG. 7, when comparing three points a, b, and c which are positions of the inspection target pixels, an altitude angle at position a is determined as the maximum altitude angle. The electronic device may determine the EMP at each azimuth angle by outputting information (coordinates, azimuth information, etc.) of the maximum altitude angle as a result value while calculating the altitude angle for each inspection target pixel. .

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 DSM 기반 항법위성의 관측 환경을 시뮬레이션하기 위한 장치(800)를 도시한 블록도이다.8 is a block diagram illustrating an apparatus 800 for simulating a viewing environment of a DSM-based navigation satellite according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, DSM 기반 항법위성 관측환경 시뮬레이션 장치(800)는 저장부(810), 도로망 DSM 획득부(820), 차폐 영역 결정부(830) 및 DB(Database, 840)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the DSM-based navigation satellite observation environment simulation apparatus 800 may include a storage unit 810, a road network DSM acquisition unit 820, a shielding area determination unit 830, and a DB (Database, 840). have.

저장부(810)는 항법위성의 관측 환경을 시뮬레이션하기 위한 대상지역 DSM과 도로망 DSM 획득부(820)에서 획득되는 대상지역 내의 도로망 DSM을 저장한다.The storage unit 810 stores the target area DSM and the road network DSM in the target area acquired by the road network DSM obtaining unit 820 for simulating the observation environment of the navigation satellite.

도로망 DSM 획득부(820)는 대상지역 DSM과 대상지역에 대한 도로망이 표현된 수치지도의 레이어를 중첩하여 상기 도로망 DSM을 획득하는 제1방식, 및 대상지역 DSM과 대상지역을 촬영한 정사영상을 디지타이징하여 생성된 벡터기반 레이어를 중첩하여 도로망 DSM을 획득하는 제2방식 중 하나에 의해 도로망 DSM을 획득한다. The road network DSM acquiring unit 820 overlaps the layer of the numerical map representing the target area DSM and the road network for the target area, and obtains the first method of obtaining the road network DSM, and orthogonal images of the target area DSM and the target area. The road network DSM is obtained by one of the second methods of obtaining the road network DSM by overlapping the digitized vector-based layer.

차폐 영역 결정부(830)는 대상지역 DSM에서 제공하는 고도값들과 도로망 DSM에서 제공하는 도로영역을 이용하여, 도로망 DSM의 도로영역에 위치하는 특정 검사점에서 대상지역 내에 위치하는 장애물들에 의해 항법위성으로부터의 신호가 차폐되는 영역(EMP)을 결정한다.The shielding area determining unit 830 uses the altitude values provided by the target area DSM and the road area provided by the road network DSM to prevent obstacles located in the target area at a specific inspection point located in the road area of the road network DSM. Determine the area (EMP) where the signal from the navigation satellite is shielded.

이를 위해, 차폐 영역 결정부(830)는 전 방위 고도각 산출부(832) 및 차폐 영역 판단부(834)를 포함한다.To this end, the shielding area determining unit 830 includes a global azimuth elevation calculating unit 832 and a shielding area determining unit 834.

전 방위 고도각 산출부(832)는 도로영역에 위치하는 특정 검사점부터 전 방위각 0°부터 360°까지 n° 간격으로 전 방위에 대한 고도각들을 산출하되, 특정 검사점과 각각의 방위 사이에 위치하는 다수의 검사대상 픽셀들에 대해 고도각들을 산출한다. 즉, 전 방위 고도각 산출부(832)는 n° 간격의 방위각마다 특정 검사점과 다수의 검사대상 픽셀들 간의 고도각을 산출한다. n은 0보다 큰 상수로서, 예를 들어, 0.1, 0.2, 5, 10 등 다양하다. 사용자는 고해상도의 EMP를 획득하려는 경우, 사용자 인터페이스(미도시)를 이용하여 n을 작게 설정할 수 있으며, 전 방위 고도각 산출부(832)는 사용자 인터페이스에 의해 설정된 n의 간격마다 고도각을 산출할 수 있다.The total azimuth altitude calculation unit 832 calculates altitude angles for all azimuths at an interval of n ° from a specific inspection point located in a road area to a total azimuth angle from 0 ° to 360 °, between a specific inspection point and each bearing. Elevation angles are calculated for a plurality of pixels to be positioned. That is, the total azimuth elevation calculator 832 calculates an elevation angle between a specific inspection point and a plurality of pixels to be inspected for each azimuth angle at an n ° interval. n is a constant greater than 0, and varies, for example, 0.1, 0.2, 5, 10, and the like. When the user wants to obtain a high resolution EMP, n may be set small by using a user interface (not shown), and the azimuth altitude calculation unit 832 may calculate the altitude angle at intervals of n set by the user interface. Can be.

자세히 설명하면, 전 방위 고도각 산출부(832)는, 도로망 DSM에서 도로영역에 위치하는 특정 검사점이 선택되면, 선택된 특정 검사점의 픽셀 좌표 및 회전각을 설정한다. 전 방위 고도각 산출부(832)는 회전각이 0도가 아닌 경우, 설정된 회전각을 가지면서 특정 검사점을 지나는 직선에 직교하는 법선을 [수학식 1]을 참조하여 산출하고, 특정 검사점의 픽셀 좌표와 직선의 기울기를 고려하여 검사대상 픽셀들의 r축에 대한 검사 범위를 정한다.In detail, when the specific inspection point located in the road area is selected in the road network DSM, the total azimuth elevation calculation unit 832 sets the pixel coordinates and the rotation angle of the selected specific inspection point. When the rotation angle is not 0 degrees, the full azimuth elevation calculation unit 832 calculates a normal normal to a straight line passing through a specific inspection point while having a set rotation angle with reference to [Equation 1], and calculates a specific inspection point. The inspection range for the r-axis of inspection pixels is determined by considering the pixel coordinates and the slope of the straight line.

그리고, 전 방위 고도각 산출부(832)는 회전각과, 회전각에 대해 산출된 법선과, 검사 범위에 포함되는 검사대상 픽셀들의 r축 좌표들을 이용하여 검사대상 픽셀들의 c축 좌표를 [수학식 2]를 참조하여 산출한다. 산출된 c축 좌표들에 의해 검사대상 픽셀들의 좌표가 결정되면, 전 방위 고도각 산출부(832)는 특정 검사점부터 검사대상 픽셀들 간의 직선 거리를 [수학식 3]을 참조하여 산출하고, 특정 검사점과 검사대상 픽셀들 간의 고도차를 [수학식 4]를 참조하여 산출한다.Then, the azimuth elevation angle calculation unit 832 calculates the c-axis coordinates of the inspection target pixels using the rotation angle, the normal calculated for the rotation angle, and the r-axis coordinates of the inspection target pixels included in the inspection range. 2]. When the coordinates of the inspection target pixels are determined by the calculated c-axis coordinates, the total azimuth elevation angle calculation unit 832 calculates the linear distance between the inspection target pixels from the specific inspection point with reference to [Equation 3], An altitude difference between a specific test point and a test target pixel is calculated with reference to [Equation 4].

특정 검사점과 검사대상 픽셀들 간의 고도차가 모두 산출되면, 전 방위 고도각 산출부(832)는 위에서 산출된 직선 거리와 고도차를 [수학식 5]에 적용하여 특정 검사점을 기준으로 검사대상 픽셀들 각각에 대한 고도각을 산출한다.When both the altitude difference between the specific inspection point and the inspection target pixels are calculated, the omnidirectional elevation angle calculation unit 832 applies the linear distance and the altitude difference calculated above to Equation 5 based on the inspection point pixel. Calculate the elevation angle for each of these.

차폐 영역 판단부(834)는 전 방위 고도각 산출부(832)에서 특정 검사점을 기준으로 각 방위마다 산출된 다수의 고도각들 중 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 위치를 각 방위각에서 신호가 차폐되는 영역으로 판단한다. The shielding area determining unit 834 determines the position of the inspection target pixel at which the maximum altitude angle is calculated among the plurality of altitude angles calculated for each azimuth based on a specific inspection point by the azimuth altitude calculation unit 832 at each azimuth angle. It is determined that the signal is shielded area.

그리고, 차폐 영역 판단부(834)는 특정 검사점을 기준으로 방위각마다 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 좌표와, 치대 고도각과, 방위각 정보를 DB(840)에 매핑저장한다.The shielding area determination unit 834 maps and stores the coordinates, the altitude elevation angle, and the azimuth information of the inspection target pixel whose maximum altitude is calculated for each azimuth based on a specific inspection point in the DB 840.

도 9는 본 발명의 실시 예에 의해 제1특정 검사점에서의 EMP 생성 결과를 skyplot으로 표현한 도면이고, 도 10은 제2특정 검사점에서의 EMP 생성 결과를 skyplot으로 표현한 도면이다. 두 사례 모두 n을 1°로 설정했을 때의 예시를 나타낸다.FIG. 9 is a diagram illustrating a skyplot of the EMP generation result at the first specific checkpoint, and FIG. 10 is a diagram representing a skyplot at the second specific checkpoint. Both examples show examples when n is set to 1 °.

도 9를 참조하면, 대상지역은 AAA 연구원이고, 제1특정 검사점은 건설실험동 주차장 입구(우측 영상의 아래 빨간색 부분에 하얀 네모로 표시된 부분)이다. 제1특정 검사점(건설실험동 주차장 입구)의 경우, 남서쪽 방향은 장애물이 없는 반면 동북쪽은 건물들에 의해 신호가 차폐되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 9, the target area is an AAA researcher, and the first specific inspection point is the entrance to the parking lot of the construction experiment building (the area indicated by the white square in the lower red portion of the right image). In the case of the first specific inspection point (entrance to the parking lot of the construction experiment building), it can be seen that the signal is shielded by the buildings in the north-east side while there is no obstacle in the south-west direction.

도 10을 참조하면, 대상지역은 AAA 연구원이고, 제2특정 검사점은 MS센터 주차장입구(우측 영상의 가운에 부근에 하얀 네모로 표시된 부분)이다. 제2특정 검사점의 경우, 주변 건물들에 의해 전체적으로 차폐현상이 있으나 동남쪽 방향에는 도로가 위치하므로 시통이 원활하다. 도 9 및 도 10에서 보여주는 것처럼, 본 발명에 따른 대상지역 DSM과 도로망 DSM을 이용하여 신호가 차폐되는 영역을 검출함으로써, 공간적 특성들에 의한 신호 차폐 현상이 EMP 산출결과에 잘 반영되고 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, the target area is an AAA researcher, and the second specific inspection point is an MS center parking lot entrance (a portion of a white square near the gown of the right image). In the case of the second specific inspection point, there is a shielding phenomenon as a whole by surrounding buildings, but since the road is located in the southeast direction, the time is smooth. As shown in FIG. 9 and FIG. 10, it is understood that the signal shielding phenomenon due to spatial characteristics is well reflected in the EMP calculation result by detecting an area where signals are shielded using the target area DSM and the road network DSM according to the present invention. Can be.

한편, 본 발명에 따른 전자장치의 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써, 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있음은 통상의 기술자가 쉽게 이해할 수 있다.On the other hand, the observation environment simulation method of the DSM-based navigation satellite of the electronic device according to the present invention is typically provided by being included in a recording medium that can be read through a computer by a program of instructions for implementing the same type. Can be easily understood by the technician.

따라서, 본 발명은 전자장치의 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법을 구현하기 위하여 컴퓨터 상에서 수행되는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램을 함께 제공한다.Accordingly, the present invention provides a program stored in a computer-readable recording medium executed on a computer in order to implement a method for simulating the observation environment of a DSM-based navigation satellite of an electronic device.

한편, 이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.On the other hand, while described and illustrated in connection with a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as described above, and depart from the scope of the technical idea It will be apparent to those skilled in the art that many modifications and variations can be made to the present invention without departing from the scope of the invention. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

800: DSM 기반 항법위성 관측환경 시뮬레이션 장치
810: 저장부
820: 도로망 DSM 획득부
830: 차폐 영역 결정부
800: DSM-based navigation satellite observation environment simulation device
810: storage unit
820: road network DSM acquisition unit
830: shielding area determining unit

Claims (7)

전자장치의 DSM(Digital Surface Model, 수치표면모델)을 기반으로 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션하는 방법에 있어서,
(A) 상기 전자장치가, 대상지역에 대한 격자 기반 DSM(이하, '대상지역 DSM'이라 한다)과 상기 대상지역 내의 도로영역에 대한 격자 기반 DSM(이하, '도로망 DSM'이라 한다)을 획득하는 단계; 및
(B) 상기 전자장치가, 상기 대상지역 DSM에서 제공하는 고도값들과 상기 도로망 DSM에서 제공하는 도로영역을 이용하여, 상기 도로망 DSM의 도로영역에 위치하는 특정 검사점에서 상기 대상지역 내에 위치하는 장애물들에 의해 상기 항법위성으로부터의 신호가 차폐되는 영역을 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법.
In the method for simulating the observation environment of the navigation satellite based on the digital surface model (DSM) of the electronic device,
(A) The electronic device obtains a grid-based DSM for a target area (hereinafter referred to as a 'target area DSM') and a grid-based DSM for a road area within the target area (hereinafter referred to as a 'road network DSM'). Doing; And
(B) The electronic device is located within the target area at a specific inspection point located in the road area of the road network DSM by using the altitude values provided by the target area DSM and the road area provided by the road network DSM. And determining an area in which a signal from the navigation satellite is shielded by obstacles.
제1항에 있어서,
상기 (A) 단계는,
상기 대상지역 DSM과 상기 대상지역에 대한 도로망이 표현된 수치지도의 레이어를 중첩하여 상기 도로망 DSM을 획득하는 제1방식, 및 상기 대상지역 DSM과 상기 대상지역의 정사영상을 디지타이징하여 생성된 벡터기반 레이어를 중첩하여 상기 도로망 DSM을 획득하는 제2방식 중 하나에 의해 상기 도로망 DSM을 획득하는 것을 특징으로 하는 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법.
The method of claim 1,
Step (A) is
A first method of obtaining the road network DSM by overlapping layers of the numerical map representing the target area DSM and the road network for the target area, and a vector based generated by digitizing the orthoimage of the target area DSM and the target area And obtaining the road network DSM by one of the second methods of obtaining the road network DSM by overlapping layers.
제1항에 있어서,
상기 (B) 단계는,
(B1) 상기 도로영역에 위치하는 특정 검사점부터 전 방위 0°부터 360°까지 n° 간격(여기서, n은 상수)으로 전 방위에 대한 고도각들을 산출하되, 상기 특정 검사점과 각각의 방위 사이에 위치하는 다수의 검사대상 픽셀들에 대해 고도각들을 산출하는 단계; 및
(B2) 상기 (B1) 단계에서 상기 특정 검사점을 기준으로 각 방위마다 산출된 다수의 고도각들 중 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 위치를 각 방위각에서 신호가 차폐되는 영역으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법.
The method of claim 1,
Step (B) is,
(B1) Compute altitude angles for all azimuths in n ° intervals (where n is a constant) from a specific inspection point located in the road area from 0 ° to 360 ° in the all directions, wherein n is a specific inspection point and each bearing. Calculating elevation angles for a plurality of pixels to be inspected positioned in between; And
(B2) determining the position of the inspection target pixel whose maximum altitude angle is calculated among the plurality of altitude angles calculated for each azimuth based on the specific inspection point in step (B1) as an area where the signal is shielded at each azimuth angle; Observation environment simulation method of the DSM-based navigation satellite, characterized in that it comprises a.
제3항에 있어서,
상기 (B1) 단계는, 상기 전 방위 0°부터 360°까지 n° 간격의 각 방위각 별로,
(B11) 상기 도로망 DSM에서 도로영역에 위치하는 특정 검사점이 선택되면 상기 선택된 특정 검사점의 픽셀 좌표 및 회전각을 설정하는 단계;
(B12) 상기 회전각을 가지면서 상기 특정 검사점을 지나는 직선에 직교하는 법선을 산출하는 단계;
(B13) 상기 특정 검사점의 픽셀 좌표와 상기 직선의 기울기를 고려하여 상기 검사대상 픽셀들의 r(행, row)축에 대한 검사 범위를 정하는 단계;
(B14) 상기 회전각과, 상기 회전각에 대해 산출된 법선과, 상기 검사 범위에 포함되는 검사대상 픽셀들의 r축 좌표들을 이용하여 상기 검사대상 픽셀들의 c(열, column)축 좌표를 산출하는 단계;
(B15) 상기 (B14)단계에서 산출된 c축 좌표들에 의해 상기 검사대상 픽셀들의 좌표가 결정되면, 상기 특정 검사점부터 상기 검사대상 픽셀들 간의 직선 거리를 산출하는 단계;
(B16) 상기 특정 검사점과 상기 검사대상 픽셀들 간의 고도차를 상기 대상지역 DSM을 참고하여 산출하는 단계; 및
(B17) 상기 (B15)단계에서 산출된 직선 거리와 상기 (B16)단계에서 산출된 고도차를 이용하여 상기 검사대상 픽셀들 각각에 대한 고도각을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 방법.
The method of claim 3,
In the step (B1), for each azimuth angle of n ° intervals from the entire azimuth 0 ° to 360 °,
(B11) setting a pixel coordinate and a rotation angle of the selected specific inspection point when a specific inspection point located in a road area is selected in the road network DSM;
(B12) calculating a normal orthogonal to a straight line passing through the specific inspection point while having the rotation angle;
(B13) determining an inspection range with respect to the r (row) axis of the pixels to be examined by considering the pixel coordinates of the specific inspection point and the slope of the straight line;
(B14) calculating c (column) column coordinates of the inspection target pixels using the rotation angle, a normal line calculated for the rotation angle, and r-axis coordinates of inspection target pixels included in the inspection range. ;
(B15) if the coordinates of the inspection target pixels are determined by the c-axis coordinates calculated in the operation (B14), calculating a straight line distance between the inspection target pixels from the specific inspection point;
(B16) calculating an altitude difference between the specific inspection point and the inspection pixel with reference to the target area DSM; And
(B17) calculating an altitude angle for each of the pixels to be inspected using the straight line distance calculated in the step (B15) and the altitude difference calculated in the step (B16). Method of simulation of observation environment of navigational satellite.
DSM(Digital Surface Model, 수치표면모델)을 기반으로 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션하기 위한 장치에 있어서,
상기 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션하기 위한 대상지역의 격자 기반 DSM(이하, '대상지역 DSM'이라 한다)과 상기 대상지역 내의 도로영역에 대한 격자 기반 DSM(이하, '도로망 DSM'이라 한다)을 저장하는 저장부; 및
상기 대상지역 DSM에서 제공하는 고도값들과 상기 도로망 DSM에서 제공하는 도로영역을 이용하여, 상기 도로망 DSM의 도로영역에 위치하는 특정 검사점에서 상기 대상지역 내에 위치하는 장애물들에 의해 상기 항법위성으로부터의 신호가 차폐되는 영역을 결정하는 차폐 영역 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DSM 기반 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션하기 위한 장치.
In the device for simulating the observation environment of the navigation satellite based on DSM (Digital Surface Model),
Grid-based DSM of the target area (hereinafter referred to as 'target area DSM') and grid-based DSM of road area within the target area (hereinafter referred to as 'road network DSM') for simulating the observation environment of the navigation satellite. A storage unit for storing; And
By using the altitude values provided by the target area DSM and the road area provided by the road network DSM, obstacles located in the target area at a specific inspection point located in the road area of the road network DSM may be used. Apparatus for simulating the observation environment of the DSM-based navigation satellite comprising a;
제5항에 있어서,
상기 대상지역 DSM과 상기 대상지역에 대한 도로망이 표현된 수치지도의 레이어를 중첩하여 상기 도로망 DSM을 획득하는 제1방식, 및 상기 대상지역 DSM과 상기 대상지역의 정사영상을 디지타이징하여 생성된 벡터기반 레이어를 중첩하여 상기 도로망 DSM을 획득하는 제2방식 중 하나에 의해 상기 도로망 DSM을 획득하는 도로망 DSM 획득부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DSM 기반 항법위성의 관측환경을 시뮬레이션하기 위한 장치.
The method of claim 5,
A first method of obtaining the road network DSM by overlapping layers of the numerical map representing the target area DSM and the road network for the target area, and a vector based generated by digitizing the orthoimage of the target area DSM and the target area And a road network DSM acquiring unit for acquiring the road network DSM by one of a second method of acquiring the road network DSM by overlapping layers.
제5항에 있어서,
상기 차폐 영역 결정부는,
상기 도로영역에 위치하는 특정 검사점부터 전 방위 0°부터 360°까지 n° 간격으로 전 방위에 대한 고도각들을 산출하되, 상기 특정 검사점과 각각의 방위 사이에 위치하는 다수의 검사대상 픽셀들에 대해 고도각들을 산출하는 전 방위 고도각 산출부; 및
상기 전 방위 고도각 산출부에서 상기 특정 검사점을 기준으로 각 방위마다 산출된 다수의 고도각들 중 최대 고도각이 산출된 검사대상 픽셀의 위치를 각 방위각에서 신호가 차폐되는 영역으로 판단하는 차폐 영역 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 DSM 기반 항법위성의 관측환경 시뮬레이션 장치.
The method of claim 5,
The shielding area determiner,
Compute altitude angles for all azimuths at n ° intervals from a specific inspection point located in the road area to all directions 0 ° to 360 °, wherein a plurality of pixels to be inspected are located between the specific inspection point and each bearing. A total azimuth altitude calculation unit for calculating altitude angles with respect to; And
A shielding which determines the position of the inspection target pixel whose maximum altitude is calculated from among a plurality of altitudes calculated for each azimuth based on the specific inspection point in the all azimuth altitude calculation unit as an area where a signal is shielded at each azimuth Observation environment simulation apparatus of the DSM-based navigation satellite, characterized in that it comprises a region determination unit.
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