KR102058146B1 - 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 이동국의 움직임을 검출 및 판단하는 움직임 검출부; 이동국의 위치 정보 및 보정 정보를 저장 및 관리하며,위치 보정 정보 전송 시스템과 결합하여 보정 정보를 수신하되, 이동국이 정지하는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 전송하고, 이동국이 다시 움직이게 되는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 요청 신호를 전송하고 위치 보정 정보 전송 시스템으로부터 보정 정보를 수신하는 위치 정보 관리부; 및 위성 신호에 기초한 위치 정보와 위치 보정 정보 전송 시스템으로부터 전송된 보정 정보에 기초하여 이동국의 위치 정보를 보정하는 위치 보정부를 포함하는 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치 및 이를 이용한 위치 보정 방법을 제공한다.

Description

이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR POSITION CORRECTION BASED ON CHANGE OF MOVEMENT OF ROVER}
본 발명은 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치 및 위치 보정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동국의 움직임을 검출하여 움직임 여부에 따라 보정 정보를 수신할 수 있도록 함으로써 보정 정보 전송 대역폭을 효과적으로 사용할 수 있도록 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS)은 인공 위성에 기반을 둔 전 지구적 무선 항법 시스템으로서, 위성에서 송출된 신호를 수신할 수 있는 모듈을 지닌 사용자가 언제 어디서나 자신의 위치를 결정할 수 있는 시스템이다. 본래 GNSS는 군사 목적으로 개발되었지만, 현대에 들어서는 항공, 육상, 해양, 농업, 교통 등 다양한 민간 분야에서 널리 사용되고 있다. 미국의 GPS(Global Positioning System), 러시아의 GLONASS(Global Navigation Satellite System), 유럽의 Galileo, 중국의 BDS(Beidou Navigation Satellite System) 등 국가별, 대륙별로 GNSS를 구축하고 있다.
일반적으로 GNSS 수신기 1개를 사용하는 단독 측위 경우는 SA 제거의 경우 약 15~30m, SA 추가시 약 100m 정도의 정확도를 갖는다. 단독 측위의 정밀도 향상을 위해 코드 기반 의사 거리(Pseudo-range)로 오차를 보정하여 정밀도를 향상하는 DGNSS 기법과 반송파 위상(Carrier phase)을 이용한 RTK 기법(실시간으로 1-2cm 정확도의 측위 가능)이 개발된 바 있다.
DGNSS와 RTK 기법은 위치를 정확히 알고 있는 기준국(Base)이 위성으로부터 수신한 위성 신호에 의해 자신의 위치를 계산하고 사전에 알고 있는 자신의 정확한 위치와 비교하여 보정치(보정 정보)를 계산한다. 기준국은 보정 정보를 이동국으로 전송하고, 이동국은 기준국으로부터 전송된 보정 정보를 이용하여 이동국 자신의 정확한 위치를 계산할 수 있다.
기준국은 보정 정보를 생성하고, 국제 표준 포맷(RTCM SC-104) 형식에 따라 중파, DMB 방송망을 이용한 매체와 이동 통신망인 셀룰러, 인터넷망, 정지위성궤도 등을 이용하여 보정 정보를 이동국으로 전송할 수 있다. 국내에는 8개 기관 GNSS 상시관측소(국토지리정보원, 국립해양측위정보원, 국가기상위성센터, 공간정보연구원, 우주전파센터, 서울시, 한국천문연구원, 한국지질자원연구원)가 인터넷망을 통해 GNSS 보정 정보를 전송(NTRIP)하고 있으며, 이들은 NTRIP 서버를 통해 인터넷망으로 이동국으로 전송된다.
도 1은 종래의 NTRIP 서버를 통한 보정 정보 전송 과정을 나타낸 도면이다.
NTRIP은 인터넷 망을 통해 GNSS 보정 정보를 전송하는 시스템으로서, NTRIP 서비스는 중파, DMB 방송 등의 한계를 극복하기 위해서 인터넷망을 통해 보정 정보를 전송한다. 도 1을 참조하면, 기준국(Reference Station)은 보정 정보를 생성하고 NTRIP 서버 및 인터넷망을 통해 이동국으로 보정 정보를 전송한다. 이동국은 수신된 보정 정보와 GNSS로부터 수신한 위치 정보에 기초하여 자신의 위치 정보를 정확하게 계산할 수 있다. 도1은 NTRIP 서비스를 이용하여 이동국이 보정 정보를 수신 관련 도면이다. 현재, 국내에서 8개 기관 GNSS 상시관측소에서는 인터넷 망을 통해 실시간으로 GNSS 보정 정보를 이동국에게 제공하고 있다. 이동국은 위성 신호와 보정 정보를 이용해 정밀한 위치를 획득 할 수 있다.
이와 같이, 기준국은 실시간으로 이동 중인 이동국(rover)에게 보정 정보를 제공하여, 이동국의 위치가 변할 때마다 이동국이 자신의 현재 위치를 획득할 수 있게 해야 한다.
그런데, 이동 중인 이동국이 일정 시간 정지하는 경우가 발생할 수 있다(예: 자동차 정지 상태 등). 정지한 상태에서도 이동국은 실시간으로 보정 정보를 제공받아 위치 정보를 획득할 수 있지만, 획득한 위치 정보를 비교해 본다면 큰 차이는 없다(DGNSS or RTK 사용시, 50cm 이내). 소수의 정지한 이동국에게 NTRIP을 통해 보정 정보를 제공한다면, 전송 대역폭 부족 현상으로 지연, 손실, 버스트 현상이 발생하지 않는다. 그러나, 다수의 정지한 이동국에게 보정 정보를 실시간으로 제공한다면, 데이터 트래픽은 급격하게 상승하게 될 것이고, 최악의 상황에는 보정 정보 전송이 불가능한 상황이 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이동국의 움직임의 상태 변화에 따라 위치 보정 정보를 제공하도록 할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 이동국이 움직이지 않는 경우에는 위치 보정 정보를 전송하지 않도록 함으로써 NTRIP 서버와 같은 위치 보정 정보 전송 시스템의 부하를 줄여서 보정 정보 전송 대역폭을 효과적으로 사용할 수 있도록 하고, 전송 대역폭 부족으로 인한 전송 지연, 손실, 버스트 현상 등 다양한 문제를 사전에 예방할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 보정 정보 전송 대역폭의 확보로 인해 위치 보정 정보 전송 서비스를 제공하는 기관의 설비 비용도 감소시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치로서, 이동국의 움직임을 검출 및 판단하는 움직임 검출부; 이동국의 위치 정보 및 보정 정보를 저장 및 관리하며,위치 보정 정보 전송 시스템과 결합하여 보정 정보를 수신하되, 이동국이 정지하는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 전송하고, 이동국이 다시 움직이게 되는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 요청 신호를 전송하고 위치 보정 정보 전송 시스템으로부터 보정 정보를 수신하는 위치 정보 관리부; 및 위성 신호에 기초한 위치 정보와 위치 보정 정보 전송 시스템으로부터 전송된 보정 정보에 기초하여 이동국의 위치 정보를 보정하는 위치 보정부를 포함하는 위치 보정 장치를 제공한다.
여기에서, 상기 움직임 검출부는, 이동국이 정지하고 있는 것으로 판단되는 경우 위치 보정 정보 관리부로 이동국이 정지하고 있음을 알리는 정지 신호를 전송하고, 이동국이 다시 움직이게 되는 경우 위치 보정 정보 관리부로 이동국이 움직이고 있음을 알리는 이동 신호를 전송할 수 있다.
또한, 상기 위치 정보 관리부는, 움직임 검출부로부터 정지 신호를 수신한 경우, 그 때의 위치 정보 및 보정 정보를 저장하고, 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 전송할 수 있다.
또한, 상기 위치 보정 정보 전송 시스템은 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 수신한 경우 해당 이동국으로부터 다시 보정 정보 전송 요청 신호가 수신될 때까지 보정 정보의 전송을 중지할 수 있다.
또한, 상기 위치 정보 관리부는 움직임 검출부로부터 이동 신호를 수신한 경우, 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 요청 신호를 전송할 수 있다.
또한, 상기 위치 보정 정보 전송 시스템은 보정 정보 전송 요청 신호를 수신한 경우, 해당 이동국으로 다시 보정 정보의 전송을 시작하도록 할 수도 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기한 바와 같은 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치에 의한 위치 보정 방법으로서, 이동국의 움직임을 검출하는 제1 단계; 이동국이 정지하는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 전송하는 제2 단계; 이동국이 다시 움직이게 되는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 요청 신호를 전송하는 제3 단계; 위치 보정 정보 전송 시스템으로부터 보정 정보를 수신하는 제4 단계; 및 위성 신호에 기초한 위치 정보와 위치 보정 정보 전송 시스템으로부터 전송된 보정 정보에 기초하여 이동국의 위치 정보를 보정하는 제5 단계를 포함하는 위치 보정 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 이동국의 움직임의 상태 변화에 따라 위치 보정 정보를 제공하도록 할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 이동국이 움직이지 않는 경우에는 위치 보정 정보를 전송하지 않도록 함으로써 NTRIP 서버와 같은 위치 보정 정보 전송 시스템의 부하를 줄여서 보정 정보 전송 대역폭을 효과적으로 사용할 수 있도록 하고, 전송 대역폭 부족으로 인한 전송 지연, 손실, 버스트 현상 등 다양한 문제를 사전에 예방할 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 보정 정보 전송 대역폭의 확보로 인해 위치 보정 정보 전송 서비스를 제공하는 기관의 설비 비용도 감소시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 종래의 NTRIP 서버를 통한 보정 정보 전송 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 위치 보정 장치(100)의 동작을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치(100, 이하 간단히 "위치 보정 장치(100)"라 한다)는, 움직임 검출부(10), 위치 정보 관리부(20) 및 위치 보정부(30)를 포함한다.
위치 보정 장치(100)는 이동국(rover)에 구비되며 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우 응용 프로그램(application)의 형태로 구현될 수 있으며, 운영 시스템(OS) 내에 탑재될 수도 있다.
여기에서, 이동국(rover)이라 함은, 예컨대 스마트폰과 같은 이동 통신 단말기, 네비게이션 장치 등과 같이 위치 정보에 기반한 서비스를 제공하기 위한 단말기로서, GPS(Global Positioning System) 등과 같은 인공 위성에 기반을 둔 위성 항법 시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)을 이용하여 위치 정보를 수신할 수 있는 GNSS 모듈을 구비하며, NTRIP 서버와 같은 위치 보정 정보 전송 시스템(200)으로부터 위치 보정 정보를 수신할 수 있는 네트워크 모듈을 구비한다.
위치 보정 정보 전송 시스템(200)은 기준국 및 이동국과 결합하며, 기준국으로부터 보정 정보를 수신하여 이동국으로 보정 정보를 전송하는 시스템으로서, 본 발명에서는 NTRIP(Networked Transport of RTCM via Internet Protocol) 서버인 것으로 한다. NTRIP 서버를 포함하는 위치 보정 정보 전송 시스템(200) 자체는 종래 기술에 의해 알려져 있는 것이므로 이에 대해서는 상세 설명은 생략한다.
움직임 검출부(10)는 이동국(rover)의 움직임을 검출 및 판단하는 수단으로서, 이동국이 움직이고 있는가 또는 정지하고 있는가의 여부를 검출 및 판단하고 정지하고 있는 것으로 판단되는 경우 위치 보정 정보 관리부(20)로 이동국이 정지하고 있음을 알리는 정지 신호를 전송하고, 이동국이 다시 움직이게 되는 경우 위치 보정 정보 관리부(20)로 이동국이 움직이고 있음을 알리는 이동 신호를 전송한다.
이동국의 움직임 여부를 검출하고 판단하는 것은 예컨대 GNSS로부터의 위성 신호에 의해 그 값의 변동 여부를 판단함으로써 이루어질 수 있다. 이동국의 움직임을 검출하고 판단하는 방법 자체는 본 발명의 직접적인 목적이 아니고 종래 알려져 있는 방법을 사용할 수 있으므로 여기에서는 상세 설명은 생략한다.
위치 정보 관리부(20)는 이동국의 위치 정보 및 보정 정보를 저장 및 관리하며, 위치 보정 정보 전송 시스템(200)과 결합하여 보정 정보를 수신하는 기능을 수행한다.
또한, 위치 정보 관리부(20)는 이동국이 움직이지 않게 되는 경우 즉, 이동국이 정지하는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템(200)으로 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 전송하고, 이동국이 다시 움직이게 되는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템(200)으로 보정 정보 전송 요청 신호를 전송하고 위치 보정 정보 전송 시스템(200)으로부터 보정 정보를 수신하는 기능을 담당한다.
또한, 위치 정보 관리부(20)는 이동국이 GNSS로부터 수신한 위성 신호에 기초한 위치 정보를 저장해 두고 있으며, 또한 NTRIP 서버와 같은 위치 보정 정보 전송 시스템(200)으로부터 인터넷망을 통해 보정 정보를 수신하여 저장해 두고 있다.
위치 정보 관리부(20)는 움직임 검출부(10)로부터 정지 신호를 수신한 경우, 그 때 즉, 정지 상태에서의 위치 정보 및 보정 정보를 저장하고, NTRIP 서버와 같은 위치 보정 정보 전송 시스템(200)으로 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 전송하여 위치 보정 정보 전송 시스템(200)이 보정 정보를 전송하지 않도록 한다.
위치 보정 정보 전송 시스템(200)은 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 수신하면, 해당 이동국으로부터 다시 보정 정보 전송 요청 신호가 수신될 때까지 보정 정보의 전송을 중지한다.
또한, 위치 정보 관리부(20)는 움직임 검출부(10)로부터 이동 신호를 수신한 경우, 위치 보정 정보 전송 시스템(200)으로 보정 정보 전송 요청 신호를 전송한다. 위치 보정 정보 전송 시스템(200)은 보정 정보 전송 요청 신호를 수신하면, 해당 이동국의 식별 정보를 확인하고 해당 이동국으로 다시 보정 정보의 전송을 시작하고, 위치 정보 관리부(20)는 보정 정보를 수신하게 된다.
위치 보정부(30)는 위성 신호에 기초한 위치 정보와 위치 보정 정보 전송 시스템(200)으로부터 전송되는 보정 정보에 기초하여 이동국의 위치 정보를 보정하는 기능을 수행한다. 여기에서 이동국의 위치 정보는 이동국이 GNSS로부터 수신한 위성 신호에 기초하여 얻을 수 있다.
위치 보정부(30)가 이동국의 위치 정보 및 보정 정보에 의해 위치 정보를 보정하는 것은 본 발명의 직접적인 목적이 아니고 종래 알려져 있는 방법을 그대로 사용할 수 있으므로 여기에서는 상세 설명은 생략한다.
도 3은 도 2의 위치 보정 장치(100)의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 우선 단계(S100) 내지 단계(S120)에 나타낸 바와 같이, 이동국은 위치 보정 정보 전송 시스템(NTRIP 서버, 200)로부터 보정 정보를 요청하고 수신하면서 이동국의 위치 정보를 계산하고 있다. 즉, 이 상태는 이동국이 움직이고 있는 경우이다.
이러한 상태에서 미리 설정해 둔 시간 이상 이동국이 정지 상태로 있는 것으로 판단되는 경우 움직임 검출부(10)는 이를 검출하고 위치 정보 관리부(20)로 정지 신호를 전송한다(S130).
위치 정보 관리부(20)는 정지 신호를 수신하면, 현재의 위치 정보와 보정 정보를 저장하고(S150), NTRIP 서버(200)로 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 전송한다(S160).
NTRIP 서버(200)는 해당 이동국을 확인하고 해당 이동국으로 중지 확인 신호를 전송한 후(S170) 보정 정보의 전송을 중지한다.
이후, 다시 이동국이 움직이는 경우 움직임 검출부(10)는 이동 신호를 위치 정보 관리부(20)로 전송한다(S190).
위치 정보 관리부(20)는 이동 신호를 수신한 경우 NTRIP 서버(200)로 보정 정보 전송 요청 신호를 전송한다(S200).
NTRIP 서버(200)는 해당 이동국을 확인하고 해당 이동국으로 보정 정보를 전송하고(S210), 위치 보정부(30)는 위치 정보와 보정 정보에 기초하여 이동국의 위치 정보를 보정한다(S220).
이후, 다시 이동국이 정지 상태로 되면 상기 단계(S130) 이하를 반복하여 수행하게 된다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며 다양한 형태의 수정 및 변형 실시가 가능함은 물론이다.
연구과제명: 정밀 위치 기반 응용서비스를 위한 DGPS내장 IoT 디바이스 개발 (중소벤처기업부)
본 연구는 2018년도 중소벤처기업부의 기술개발사업 지원에 의한 연구임[S2543654]
This work was supported by the Technology development Program(S2543654) funded by the Ministry of SMEs and Startups(MSS, Korea)
100...이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치
200...위치 보정 정보 전송 시스템
10...움직임 검출부
20...위치 정보 관리부
30...위치 보정부

Claims (7)

  1. 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치로서,
    이동국의 움직임을 검출 및 판단하는 움직임 검출부;
    이동국의 위치 정보 및 보정 정보를 저장 및 관리하며,위치 보정 정보 전송 시스템과 결합하여 보정 정보를 수신하되, 이동국이 정지하는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 전송하고, 이동국이 다시 움직이게 되는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 요청 신호를 전송하고 위치 보정 정보 전송 시스템으로부터 보정 정보를 수신하는 위치 정보 관리부; 및
    위성 신호에 기초한 위치 정보와 위치 보정 정보 전송 시스템으로부터 전송된 보정 정보에 기초하여 이동국의 위치 정보를 보정하는 위치 보정부
    를 포함하고,
    상기 움직임 검출부는, 이동국이 정지하고 있는 것으로 판단되는 경우 위치 보정 정보 관리부로 이동국이 정지하고 있음을 알리는 정지 신호를 전송하고, 이동국이 다시 움직이게 되는 경우 위치 보정 정보 관리부로 이동국이 움직이고 있음을 알리는 이동 신호를 전송하고,
    상기 위치 정보 관리부는, 움직임 검출부로부터 정지 신호를 수신한 경우, 그 때의 위치 정보 및 보정 정보를 저장하고, 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 전송하고, 상기 위치 보정 정보 전송 시스템은 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 수신한 경우 해당 이동국으로부터 다시 보정 정보 전송 요청 신호가 수신될 때까지 보정 정보의 전송을 중지하고,
    상기 위치 정보 관리부는 움직임 검출부로부터 이동 신호를 수신한 경우, 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 요청 신호를 전송하고, 상기 위치 보정 정보 전송 시스템은 보정 정보 전송 요청 신호를 수신한 경우, 해당 이동국으로 다시 보정 정보의 전송을 시작하는 것을 특징으로 하는 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 의한 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 장치에 의한 위치 보정 방법으로서,
    이동국의 움직임을 검출하는 제1 단계;
    이동국이 정지하는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 전송하는 제2 단계;
    이동국이 다시 움직이게 되는 경우 위치 보정 정보 전송 시스템으로 보정 정보 전송 요청 신호를 전송하는 제3 단계;
    위치 보정 정보 전송 시스템으로부터 보정 정보를 수신하는 제4 단계; 및
    위성 신호에 기초한 위치 정보와 위치 보정 정보 전송 시스템으로부터 전송된 보정 정보에 기초하여 이동국의 위치 정보를 보정하는 제5 단계
    를 포함하고,
    상기 제2 단계는, 상기 제1 단계에서 이동국이 정지하고 있는 것으로 판단되는 경우 그 때의 위치 정보 및 보정 정보를 저장하고, 상기 위치 보정 정보 전송 시스템은 보정 정보 전송 중지 요청 신호를 수신한 경우 해당 이동국으로부터 다시 보정 정보 전송 요청 신호가 수신될 때까지 보정 정보의 전송을 중지하는 단계를 포함하고,
    상기 제3 단계는, 상기 위치 보정 정보 전송 시스템은 보정 정보 전송 요청 신호를 수신한 경우 해당 이동국으로 다시 보정 정보의 전송을 시작하는 것을 특징으로 하는 이동국의 움직임 변화에 기초한 위치 보정 방법.
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