KR102190959B1 - Apparatus and method for determining gps shadow area - Google Patents
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Abstract
도로 위의 GPS 음영 지역을 판단하는 장치 및 방법이 개시된다. 일 측면에 따른 GPS 음영 지역을 판단하는 장치는, 지역별 실시간 위성 정보 및 지도 정보를 수집하는 데이터 수집부; 상기 지도 정보를 이용하여 도로를 소정의 개수의 격자로 분할하고 각 격자의 중심을 기준으로 도로 주변의 건물들의 고도각 및 방위각을 산출하는 산출부; 및 상기 실시간 위성 정보와, 상기 건물들의 고도각 및 방위각을 이용하여 상기 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단하는 음영 판단부;를 포함한다.An apparatus and method for determining a GPS shaded area on a road are disclosed. An apparatus for determining a GPS shaded area according to an aspect includes: a data collection unit that collects real-time satellite information and map information for each area; A calculation unit that divides the road into a predetermined number of grids using the map information and calculates an elevation angle and azimuth angle of buildings around the road based on the center of each grid; And a shade determination unit that determines whether the GPS shade of each grid is shaded by using the real-time satellite information and the elevation and azimuth angles of the buildings.
Description
본 발명은 GPS(Global Positioning System) 기술에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 GPS 음영 지역을 판단하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a Global Positioning System (GPS) technology, and more particularly, to an apparatus and method for determining a GPS shaded area.
GPS(Global Positioning System)는 인공 위성을 이용하여 실외에서 위치 측위를 수행하는 보편적인 기술이다. GPS는 총 24개의 위성으로 구성되며 전세계 어디에서나 4개 이상의 위성 신호를 수신한다. 위성의 정확한 위치를 알고 있고 위성에서 발사한 전파를 수신하여 관측 지점까지의 소요시간을 측정함으로써 위치를 측정한다. GPS (Global Positioning System) is a universal technology that performs positioning outdoors using an artificial satellite. GPS consists of a total of 24 satellites and receives more than 4 satellite signals from anywhere in the world. The location is measured by knowing the exact location of the satellite and measuring the time required to the observation point by receiving the radio waves emitted from the satellite.
일반적으로 실외에서는 GPS 신호가 잘 수신되는 것으로 이해되고 있으나 주변에 높은 건물이 집중되어 있는 경우에 실외라고 해도 GPS 신호가 잘 수신되지 않는다. 앞으로 GPS 기술은 정밀 위치 측위가 필요한 자율주행차 등에서 중요하게 사용될 예정인데, 도로 위의 GPS 음영 지역이 있을 경우 정밀 위치 측위에 실패하여 사고가 발생할 수 있다. 따라서, 도로 위의 GPS 음영 지역을 분석하여 관리할 필요가 있다. In general, it is understood that GPS signals are well received outdoors, but when tall buildings are concentrated around them, GPS signals are not well received even outdoors. In the future, GPS technology is expected to be used importantly in autonomous vehicles that require precise location positioning, and if there is a GPS shaded area on the road, precise location positioning may fail and an accident may occur. Therefore, it is necessary to analyze and manage the GPS shaded area on the road.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 도로 위의 GPS 음영 지역을 판단하는 장치 및 방법을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and method for determining a GPS shaded area on a road.
일 측면에 따른 GPS 음영 지역을 판단하는 장치는, 지역별 실시간 위성 정보 및 지도 정보를 수집하는 데이터 수집부; 상기 지도 정보를 이용하여 도로를 소정의 개수의 격자로 분할하고 각 격자의 중심을 기준으로 도로 주변의 건물들의 고도각 및 방위각을 산출하는 산출부; 및 상기 실시간 위성 정보와, 상기 건물들의 고도각 및 방위각을 이용하여 상기 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단하는 음영 판단부;를 포함한다.An apparatus for determining a GPS shaded area according to an aspect includes: a data collection unit that collects real-time satellite information and map information for each area; A calculation unit that divides the road into a predetermined number of grids using the map information and calculates an elevation angle and azimuth angle of buildings around the road based on the center of each grid; And a shade determination unit that determines whether the GPS shade of each grid is shaded by using the real-time satellite information and the elevation and azimuth angles of the buildings.
상기 음영 판단부는, 각 격자마다 각 격자를 커버하는 복수의 위성 각각의 고도각 및 방위각과, 상기 건물들의 고도각 및 방위각을 비교하여 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단할 수 있다.The shade determination unit may determine whether each grid is shaded by GPS by comparing the elevation angle and azimuth angle of each of the plurality of satellites covering each grid with the elevation angle and azimuth angle of the buildings.
상기 음영 판단부는, 각 격자마다 상기 건물들의 고도각보다 큰 고도각을 갖거나, 상기 건물들의 방위각에 포함되지 않는 방위각을 갖는, 위성의 개수에 기초하여 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단할 수 있다.The shade determination unit may determine whether each grid is shaded by GPS based on the number of satellites having an elevation angle greater than the elevation angle of the buildings or not included in the azimuth angle of the buildings. .
상기 음영 판단부는, 상기 위성의 개수가 소정 개수보다 작으면 GPS 음영으로 판단할 수 있다.When the number of satellites is less than a predetermined number, the shade determination unit may determine the GPS shade.
상기 음영 판단부는, 지역 단위로 GPS 위성 정보를 클러스터링하여 지역 단위별 GPS 위성들의 대표 고도각 및 방위각을 각 격자마다 적용할 수 있다.The shading determination unit may cluster GPS satellite information on a regional basis and apply representative elevation angles and azimuth angles of GPS satellites on a regional basis to each grid.
다른 측면에 따른 GPS 음영 지역 판단 장치에서 GPS 음영 지역을 판단하는 방법은, 지역별 실시간 위성 정보 및 지도 정보를 수집하는 단계; 상기 지도 정보를 이용하여 도로를 소정의 개수의 격자로 분할하고, 각 격자의 중심을 기준으로 도로 주변의 건물들의 고도각 및 방위각을 산출하는 단계; 및 상기 실시간 위성 정보와, 상기 건물들의 고도각 및 방위각을 이용하여 상기 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단하는 단계를 포함한다.According to another aspect, a method of determining a GPS shaded area in the GPS shaded area determination apparatus includes: collecting real-time satellite information and map information for each region; Dividing the road into a predetermined number of grids using the map information, and calculating an elevation angle and azimuth angle of buildings around the road based on the center of each grid; And determining whether each grid is shaded by GPS using the real-time satellite information and the elevation and azimuth angles of the buildings.
상기 GPS 음영 여부를 판단하는 단계는, 각 격자마다 각 격자를 커버하는 복수의 위성 각각의 고도각 및 방위각과, 상기 건물들의 고도각 및 방위각을 비교하여 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단할 수 있다.In determining whether the GPS is shaded, the elevation angle and azimuth angle of each of the plurality of satellites covering each grid for each grid may be compared with the elevation angle and azimuth angle of the buildings to determine whether each grid is shaded by GPS. .
상기 GPS 음영 여부를 판단하는 단계는, 각 격자마다 상기 건물들의 고도각보다 큰 고도각을 갖거나, 상기 건물들의 방위각에 포함되지 않는 방위각을 갖는, 위성의 개수에 기초하여 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단할 수 있다.The determining of whether the GPS is shaded may include whether each grid has an elevation angle greater than the elevation angle of the buildings or has an azimuth angle not included in the azimuth angle of the buildings, based on the number of satellites, whether or not each grid is shaded by GPS. Can judge.
상기 GPS 음영 여부를 판단하는 단계는, 상기 위성의 개수가 소정 개수보다 작으면 GPS 음영으로 판단할 수 있다.In determining whether the GPS shadow is present, if the number of satellites is smaller than a predetermined number, it may be determined as a GPS shadow.
상기 GPS 음영 여부를 판단하는 단계는, 지역 단위로 GPS 위성 정보를 클러스터링하여 지역 단위별 GPS 위성들의 대표 고도각 및 방위각을 각 격자마다 적용할 수 있다. In determining whether the GPS is shaded or not, the GPS satellite information may be clustered on a regional basis, and representative elevation angles and azimuth angles of GPS satellites for each region may be applied to each grid.
본 발명에 따르면 도로상의 GPS 음영 지역과 GPS 비음영 지역을 확인할 수 있고, 따라서 내비게이션 단말이나 스마트폰 등이 GPS 음영 지역으로 진입이 예상되는 경우 GPS 신호의 수신 주기를 길게 하여 배터리 소모량을 줄일 수 있도록 한다.According to the present invention, it is possible to check a GPS shaded area and a non-GPS shaded area on the road. Therefore, when a navigation terminal or a smartphone is expected to enter the GPS shaded area, the reception period of the GPS signal can be lengthened to reduce battery consumption. do.
또한, 본 발명에 따르면, 인구 밀집도가 높은 상시 GPS 음영 지역을 파악하고 그 상시 GPS 음영 지역에 대해서는 별도의 측위 시스템을 구축하여 위치 정보의 정확도를 유지할 수 있도록 하여 위치 측위 서비스 사용자의 불편을 줄일 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the inconvenience of users of the location location service by identifying a constant GPS shaded area with high population density and establishing a separate positioning system for the constant GPS shaded area to maintain the accuracy of location information. have.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 음영 지역을 판단하는 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 GPS 음영 지역 판단 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 건물의 고도각을 산출하는 방법을 설명하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 건물의 방위각을 산출하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 특정 격자로 수신되는 GPS 신호를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자별로 건물의 방위각 및 고도각을 산출하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 음영 지역을 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 1 is a diagram illustrating a system for determining a GPS shaded area according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the GPS shadow area determination apparatus of FIG. 1.
3 is a diagram for describing a method of calculating an elevation angle of a building according to an exemplary embodiment.
4 is a diagram illustrating a method of calculating an azimuth angle of a building according to an exemplary embodiment.
5 is a diagram illustrating a GPS signal received through a specific grid according to an embodiment.
6 is a flowchart illustrating a method of calculating the azimuth angle and elevation angle of a building for each grid according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of determining a GPS shadow area according to an embodiment of the present invention.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above-described objects, features, and advantages will become more apparent through the following detailed description in connection with the accompanying drawings, whereby those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 음영 지역을 판단하는 시스템을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 도로(110)의 주변에는 빌딩(120)들이 위치하고, 공중에는 복수의 인공 위성(130)이 존재한다. GPS 수신기를 포함하는 스마트폰이나 내비게이션 단말은 복수의 인공 위성(130)으로부터 수신되는 GPS 신호를 이용하여 현재 위치를 실시간으로 측정한다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 시스템은, GPS 위성 정보 제공 장치(140), 지도 정보 제공 장치(150), 그리고 GPS 음영 지역 판단 장치(160)를 포함하고, 이들은 통신망을 통해 통신할 수 있다. 통신망은 예를 들어 인터넷망, LTE, 5G 등의 이동통신망 등 공지된 통신망 또는 앞으로 개발될 통신망을 모두 포함한다. GNSS(Global Navigation Satellite System)에서는 GPS, GLONASS, Galileo 등의 여러 항법 시스템이 있으며, 본 실시예에서는 GPS 항법 시스템을 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 실시예 그리고 청구범위에 기재된 GPS는 GNSS 항법 시스템을 포괄하는 단어로 이해되어야 한다. 1 is a diagram illustrating a system for determining a GPS shaded area according to an embodiment of the present invention. 1,
GPS 위성 정보 제공 장치(140)는, 지역별 실시간 GPS 위성 정보를 GPS 음영 지역 판단 장치(160)로 제공한다. 여기서 GPS 위성 정보는, 지역 위치 정보, 위성 번호(ID), 위성의 고도각, 위성의 방위각, 신호 세기 등을 포함할 수 있다. GPS 위성 정보 제공 장치(140)는 GPS 기준국일 수 있고, 또는 GPS 기준국으로부터 실시간 GPS 위성 정보를 수신하는 중앙 처리국일 수 있으며, 또는 국가에서 운영하는 실시간 위성 추적 시스템일 수 있다. 예컨대, 실시간 위성 추적 현황을 제공하는 서울시 RTK 시스템일 수 있다. 상기 지역 위치 정보는, 기준국의 설치 위치 및 기준국의 커버리지를 포함할 수 있고, 또는 실시간 GPS 위성 정보가 적용되는 임의로 구획한 지역 정보를 포함할 수 있다.The GPS satellite
지도 정보 제공 장치(150)는, 도로 정보와 건물 정보를 저장하고 이를 GPS 음영 지역 판단 장치(160)로 제공한다. 여기서 도로 정보는, 전국 도로의 폭, 명칭, 길이, 시작점, 끝점, 주소 정보를 포함한다. 그리고 건물 정보는 각 건물의 위치 정보(주소, 또는 좌표계), 경계 정보, 경계에 따른 높이 정보를 포함한다. 도로 정보는, https://www.juso.go.kr/addrlink/devLayerRequestWrite.do 등에서 제공할 수 있고, 건물 정보의 경우, Vworld에서 제공할 수 있으며, 또는 국가에서 관리하는 건축물 데이터베이스에서 제공할 수 있다. The map
GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 상기 GPS 위성 정보 제공 장치(140)로부터 지역별 실시간 GPS 위성 정보를 수집하고, 또한 상기 지도 정보 제공 장치(150)로부터 지도 정보를 수집한다. GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 수집된 상기 지도 정보를 이용하여 도로를 소정의 개수의 격자로 분할하고 각 격자의 중심을 기준으로 한 도로 주변의 건물들의 고도각 및 방위각을 산출하고, 상기 실시간 위성 정보와, 상기 건물들의 고도각 및 방위각을 이용하여 상기 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단한다. 이하에서 도면을 참조하여 GPS 음영 지역 판단 장치(160)를 더 자세하게 설명한다.The GPS shadow
도 2는 도 1의 GPS 음영 지역 판단 장치의 구성을 나타낸 도면이다. GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 메모리, 메모리 제어기, 하나 이상의 프로세서(CPU), 주변 인터페이스, 입출력(I/O) 서브시스템, 디스플레이 장치, 입력 장치 및 통신 회로를 포함할 수 있다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 통하여 통신한다. 이러한 여러 구성요소는 하나 이상의 신호 처리 및/또는 애플리케이션 전용 집적 회로(application specific integrated circuit)를 포함하여, 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어 둘의 조합으로 구현될 수 있다.FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the GPS shadow area determination apparatus of FIG. 1. The GPS shadow
메모리는 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있고, 또한 하나 이상의 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치와 같은 불휘발성 메모리, 또는 다른 불휘발성 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서 및 주변 인터페이스와 같은 다른 구성요소에 의한 메모리로의 액세스는 메모리 제어기에 의하여 제어될 수 있다. 주변 인터페이스는 입출력 주변 장치를 프로세서 및 메모리와 연결한다. 하나 이상의 프로세서는 다양한 소프트웨어 프로그램 및/또는 메모리에 저장되어 있는 명령어 세트를 실행하여 시스템을 위한 여러 기능을 수행하고 데이터를 처리한다. 일부 실시예에서, 소프트웨어 구성요소는 운영 체제, 그래픽 모듈(명령어 세트), 본 발명을 위한 동작을 수행하기 위한 프로그램이 탑재(설치)된다. 운영 체제는, 예를 들어, 다윈(Darwin), RTXC, LINUX, UNIX, OS X, WINDOWS 또는 VxWorks, 안드로이드, iOS 등과 같은 내장 운영체제일 수 있고, I/O 서브시스템은 디스플레이 장치, 입력 장치와 같은 장치의 입출력 주변장치와 주변 인터페이스 사이에 인터페이스를 제공한다. 통신 회로는 이더넷 통신 회로 및 RF 회로를 포함할 수 있다. 이더넷 통신 회로는 유선 통신을 수행하고, RF 회로는 전자파를 송수신한다. RF 회로는 전기 신호를 전자파로 또는 그 반대로 변환하며 이 전자파를 통하여 통신 네트워크, 다른 이동형 게이트웨이 및 통신 장치와 통신한다. RF 회로는 예를 들어 안테나 시스템, RF 트랜시버, 하나 이상의 증폭기, 튜너, 하나 이상의 오실레이터, 디지털 신호 처리기, CODEC 칩셋, 메모리 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 이러한 기능을 수행하기 위한 주지의 회로를 포함할 수 있다. RF 회로는 셀룰러 전화 네트워크, 무선 LAN 및/또는 MAN(metropolitan area network)와 같은 무선 네트워크, 그리고 근거리 무선 통신에 의하여 다른 장치와 통신할 수 있다.The memory may include high-speed random access memory, and may also include one or more magnetic disk storage devices, nonvolatile memory such as flash memory devices, or other nonvolatile semiconductor memory devices. Access to memory by other components such as the processor and peripheral interfaces can be controlled by the memory controller. The peripheral interface connects the input/output peripheral devices with the processor and memory. One or more processors execute various software programs and/or sets of instructions stored in memory to perform various functions for the system and process data. In some embodiments, the software component is mounted (installed) with an operating system, a graphic module (instruction set), and a program for performing operations for the present invention. The operating system may be, for example, a built-in operating system such as Darwin, RTXC, LINUX, UNIX, OS X, WINDOWS or VxWorks, Android, iOS, etc., and the I/O subsystem is a display device, an input device, and the like. It provides an interface between the device's input and output peripherals and the peripheral interface. The communication circuit may include an Ethernet communication circuit and an RF circuit. The Ethernet communication circuit performs wired communication, and the RF circuit transmits and receives electromagnetic waves. The RF circuit converts electrical signals into electromagnetic waves and vice versa, and communicates with communication networks, other mobile gateways and communication devices through these electromagnetic waves. RF circuitry may include well-known circuits for performing these functions, including, but not limited to, antenna systems, RF transceivers, one or more amplifiers, tuners, one or more oscillators, digital signal processors, CODEC chipsets, memory, etc. I can. The RF circuitry may communicate with other devices by means of cellular telephone networks, wireless networks such as wireless LANs and/or metropolitan area networks (MANs), and short-range wireless communications.
도 2를 참조하면, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 데이터 수집부(210), 산출부(220) 및 음영 판단부(230)를 포함한다. 이러한 구성요소는 프로그램으로 제작되어 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 동작될 수 있고, 또는 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 제작될 수도 있다.Referring to FIG. 2, the GPS shadow
데이터 수집부(210)는, GPS 위성 정보 제공 장치(140)로부터 지역별 실시간 GPS 위성 정보를 수집한다. GPS 위성 정보는, 지역 위치 정보, 위성 번호(ID), 위성의 고도각, 위성의 방위각, 신호 세기 등을 포함할 수 있다. 또한, 데이터 수집부(210)는, 지도 정보 제공 장치(50)로부터 지도 정보를 수집한다. 지도 정보는 도로 정보와 건물 정보를 포함하고, 도로 정보는, 전국 도로의 폭, 명칭, 길이, 시작점, 끝점, 주소 정보를 포함하며, 건물 정보는 각 건물의 위치 정보(주소, 또는 좌표계), 경계 정보, 경계에 따른 높이 정보를 포함한다.The
산출부(220)는, 상기 지도 정보 중 도로 정보를 이용하여 도로를 소정의 개수의 격자로 분할한다. 또한, 산출부(220)는, 분할된 격자의 정보와 상기 지도 정보 중 건물 정보를 이용하여 도로 주변의 건물들의 고도각 및 방위각을 산출한다. 즉, 산출부(220)는 각 격자의 중심을 기준으로 건물들의 고도각과 방위각을 산출한다. 고도각은 도로면을 기준으로 격자의 중심에서 건물의 꼭대기까지의 각도를 의미하고, 방위각은 격자의 중심을 기준으로 도로면과 마주하는 건물의 두 꼭지점의 각도를 의미한다. 산출부(220)는, 각 격자의 4분면의 모든 건물을 대상으로 건물의 고도각 및 방위각을 산출한다. 이하에서 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.The calculation unit 220 divides roads into a predetermined number of grids by using road information among the map information. In addition, the calculation unit 220 calculates an elevation angle and azimuth angle of buildings around the road by using information of the divided grid and building information among the map information. That is, the calculation unit 220 calculates an elevation angle and azimuth angle of buildings based on the center of each grid. The elevation angle refers to the angle from the center of the grid to the top of the building based on the road surface, and the azimuth angle refers to the angle of the two vertices of the building facing the road surface based on the center of the grid. The calculation unit 220 calculates an elevation angle and azimuth angle of a building for all buildings in the quadrant of each grid. It will be described in detail below with reference to the drawings.
도 3은 일 실시예에 따른 건물의 고도각을 산출하는 방법을 설명하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 3을 참조하면, 도로의 특정 격자의 중심(예, 위경도 좌표)으로부터 건물까지의 거리를 b라 하고 건물의 높이를 c라고 하면, 도로면을 기준으로 상기 중심에서 건물의 꼭대기까지의 각도, 즉 고도각 A는 다음 (수학식 1)에 의해 산출할 수 있다.3 is a diagram for describing a method of calculating an elevation angle of a building according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 3, if b is the distance from the center of a specific grid of the road (e.g., latitude and longitude coordinates) to the building and the height of the building is c, the angle from the center to the top of the building based on the road surface , That is, the elevation angle A can be calculated by the following (Equation 1).
(수학식 1)(Equation 1)
고도각 A=arccos((b2+c2-a2)/2bc))Elevation angle A=arccos((b 2 +c 2 -a 2 )/2bc))
도 4는 일 실시예에 따른 건물의 방위각을 산출하는 방법을 설명하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 도로의 특정 격자의 중심의 좌표를 (X, Y)라 하고, 그 중심을 기준으로 좌측 꼭지점의 좌표를 (X1, Y2)라 하며, 중심을 기준으로 우측 꼭지점의 좌표를 (X2, Y2)라 하면, 상기 중심을 기준으로 한 좌측 꼭지점의 방위각 θ1은 다음 (수학식 2)에 의해 산출된다. 4 is a diagram illustrating a method of calculating an azimuth angle of a building according to an exemplary embodiment. 4, the coordinates of the center of a specific grid of the road are (X, Y), the coordinates of the left vertex based on the center are (X1, Y2), and the coordinates of the right vertex based on the center. Assuming (X2, Y2), the azimuth angle θ 1 of the left vertex based on the center is calculated by the following (Equation 2).
(수학식 2)(Equation 2)
이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 진북을 기준으로 방위각을 정할 경우, 아래 [표1]에 의해 방위각을 변환할 수 있다.In this case, as shown in FIG. 4, when the azimuth angle is determined based on true north, the azimuth angle can be converted according to the following [Table 1].
상기 중심을 기준으로 한 좌측 꼭지점의 방위각 θ1을 구하는 방식과 동일하게 상기 중심을 기준으로 한 우측 꼭지점의 방위각 θ2도 구해진다.The azimuth angle θ 2 of the right vertex based on the center is also obtained in the same manner as the method of obtaining the azimuth angle θ 1 of the left vertex based on the center.
음영 판단부(230)는, 상기 데이터 수집부(210)에서 수집한 실시간 위성 정보와, 상기 산출부(220)에서 산출한 격자별 주변 건물들의 고도각 및 방위각을 이용하여 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단한다. 음영 판단부(230)는, 각 격자마다 각 격자를 커버하는 복수의 위성 각각의 고도각 및 방위각과, 주변 건물들의 고도각 및 방위각을 비교하여 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단한다. 음영 판단부(230)는 격자를 커버하는 위성들의 고도각 및 방위각과 격자의 주변 건물의 고도각 및 방위각을 비교하여, 위성들을 음영 위성과 비음영 위성으로 구분하고, 비음영 위성의 개수가 임계 개수 이하가 되면 해당 격자는 GPS 음영 지역으로 판단한다. 이하에서 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. The
도 5는 일 실시예에 따른 특정 격자로 수신되는 GPS 신호를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 격자 P의 주변에 두 개의 건물(A1, A2)이 위치한다. 그리고 그 격자 P의 지역에는 S1~S5의 GPS 위성의 신호가 수신된다. GPS 위성들 중에서 S1 위성의 고도각 및 방위각과 건물 A1의 방위각 및 고도각의 변수를 다음 [표2]와 같이 정의할 때, (A1_start_az < S1_az < A1_end_az) && (S1_elev < A1_elev)가 참(True)이면, GPS 위성 S1은 격자 P에서 건물 A1에 의해 음영 GPS 위성이 되고, 거짓(False)이면 해당 GPS 위성 S1은 건물 A1에 대해 비음영 GPS가 된다. 이와 동일한 방식으로 GPS 위성 S1과 남은 건물 B2의 방위각과 고도각을 비교하여 건물 A2에 의해 GPS 위성 S1이 음영 GPS 위성 또는 비음영 GPS 위성인지 확인한다. 마찬가지 방식으로 GPS 위성 S2 내지 S5에 대해서도 두 개의 건물 A1 및 A2에 의해 음영 또는 비음영 GPS 위성이 되는지 확인할 수 있고, 예를 들어, 최종적으로 비음영 GPS 위성의 개수가 4개 미만이 되면, 그 격자에 대해서는 GPS 음영 지역으로 판단한다.5 is a diagram illustrating a GPS signal received through a specific grid according to an embodiment. Referring to FIG. 5, two buildings A1 and A2 are located around a grid P. And in the area of the grid P, signals from GPS satellites S1 to S5 are received. Among GPS satellites, (A1_start_az <S1_az <A1_end_az) && (S1_elev <A1_elev) is true when the variables of the altitude angle and azimuth angle of the S1 satellite and the azimuth and elevation angle of the building A1 are defined as shown in the following [Table 2]. ), the GPS satellite S1 becomes a shaded GPS satellite by the building A1 in the grid P, and if it is False, the corresponding GPS satellite S1 becomes a non-shaded GPS for the building A1. In the same manner, the azimuth and elevation angles of the GPS satellite S1 and the remaining building B2 are compared to determine whether the GPS satellite S1 is a shaded GPS satellite or a non-shaded GPS satellite by the building A2. In the same way, it is possible to check whether the GPS satellites S2 to S5 become shaded or non-shaded GPS satellites by the two buildings A1 and A2. The grid is determined as a GPS shaded area.
(시작점, 끝점)Azimuth of the building
(Start point, end point)
A1_end_azA1_start_az,
A1_end_az
상기 (A1_start_az < S1_az < A1_end_az) && (S1_elev < A1_elev)가 참(True)인 것은, 위성의 고도각이 건물의 고도각보다 낮고 또한 위성의 방위각이 건물의 방위각 내에 포함되어, 해당 격자의 중심에서는 건물에 의해 GPS 신호가 막혀 수신되지 않는 것을 의미한다. 만약 위성의 고도각이 건물의 고도각보다 낮지만 위성의 방위각이 건물의 방위각 내에 포함되지 않으면, 건물의 옆으로 GPS 신호가 수신될 수 있으며, 또는 건물의 방위각 내에 위성의 방위각이 포함되더라도 위성의 고도각이 건물의 고도각보다 크면 건물의 위쪽으로부터 GPS 신호가 수신될 수 있다는 것을 의미한다.When (A1_start_az <S1_az <A1_end_az) && (S1_elev <A1_elev) is True, the altitude angle of the satellite is lower than the altitude angle of the building and the azimuth of the satellite is included within the azimuth angle of the building. This means that the GPS signal is blocked by the building and cannot be received. If the altitude angle of the satellite is lower than the altitude angle of the building, but the azimuth angle of the satellite is not included within the azimuth angle of the building, a GPS signal may be received by the side of the building, or even if the azimuth angle of the satellite is included within the azimuth angle of the building, If the elevation angle is greater than the elevation angle of the building, it means that GPS signals can be received from the top of the building.
음영 판단부(230)는, 각 격자마다 각 격자를 커버하는 복수의 위성 각각의 고도각 및 방위각을 이용하는 데 있어서, 지역 단위로 GPS 위성 정보를 클러스터링하여 대표값을 이용할 수 있다. 예를 들어, 서울 내 지역에 대해서는 GPS 위성의 고도각의 차이가 미미할 수 있으므로, 음영 판단부(230)는 서울 내 모든 지역에 대해서는 GPS 위성의 고도각을 하나의 대표값으로 선정하여 이용할 수 있다. 차이가 미미함에도 고도각을 세분화할 경우 추가 연산 및 데이터 처리를 해야 하기 때문에 시스템에 부하를 줄 수 있다. 따라서, 예를 들어, 서울 내 모든 지역의 GPS 위성의 고도각의 차이가 1도 미만이면 대표값 하나로 서울 내 모든 지역의 GPS 위성의 고도각으로 사용한다. In using the elevation angle and azimuth angle of each of the plurality of satellites covering each grid for each grid, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 격자별로 건물의 방위각 및 고도각을 산출하는 방법을 설명하는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of calculating the azimuth angle and elevation angle of a building for each grid according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 단계 S601에서, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 지도 정보 제공 장치(50)로부터 도로 정보와 건물 정보를 포함하는 지도 정보를 수집한 후, 도로 정보를 이용하여 격자를 설정한다. 도로 정보는, 전국 도로의 폭, 명칭, 길이, 시작점, 끝점, 주소 정보를 포함한다. Referring to FIG. 6, in step S601, the GPS shaded
단계 S602에서, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는 각 격자별로 중심 좌표를 결정한다. 바람직하게, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 각 격자의 중심의 위경도 좌표를 중심 좌표로 결정할 수 있고, 또는 별도의 기준 좌표계에 따라 좌표를 결정할 수 있다.In step S602, the GPS shadow
단계 S603에서, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 상기 지도 정보에 포함된 건물 정보를 이용하여 각 격자마다 격자의 중심을 기준으로 주변 건물, 예컨대 격자가 4면으로 이루어져 있을 때 4면에 인접한 건물들의 방위각 및 고도각을 산출한다. 방위각 및 고도각의 산출 방법은 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 방법에 따라 산출한다. In step S603, the GPS shaded
도 6을 참조하여 설명한 방법에 따라 GPS 음영 지역 판단 장치(160)는 각 격자별 중심 좌표 및 주변 건물의 방위각 및 고도각을 산출하여 저장 수단에 저장한다.According to the method described with reference to FIG. 6, the GPS shaded
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 음영 지역을 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 7 is a flowchart illustrating a method of determining a GPS shadow area according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 단계 S701에서, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 특정 격자에 대해 해당 격자를 커버하는 위성들의 고도각 및 방위각을 추출한다. 바람직하게, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, GPS 위성 정보 제공 장치(140)로부터 수집되는 지역별 실시간 GPS 위성 정보로부터 상기 특정 격자를 커버하는 위성들의 고도각 및 방위각을 추출한다. GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 지역 단위로 GPS 위성 정보를 클러스터링하여 대표값을 설정하고, 상기 특정 격자가 속하는 지역에 대해 설정된 GPS 위성의 대표 고도각 및 대표 방위각을 추출할 수 있다. Referring to FIG. 7, in step S701, the GPS shadow
단계 S702에서, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 상기 특정 격자의 주변의 건물들의 고도각 및 방위각을 추출한다. 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 각 격자별로 주변 건물들의 고도각 및 방위각이 산출되어 저장 수단에 저장되어 있으므로, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 저장 수단에서 상기 특정 격자의 주변 건물들의 고도각 및 방위각을 추출할 수 있다.In step S702, the GPS shaded
단계 S703에서, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 상기 특정 격자의 주변 건물 각각의 방위각 및 고도각과, 상기 특정 격자를 커버하는 위성 각각의 방위각 및 고도각을 비교하여 음영 위성 또는 비음영 위성을 판단한다. 구체적으로, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 특정 위성의 고도각이 특정 건물의 고도각보다 작고 해당 위성의 방위각이 그 특정 건물의 방위각 내에 포함된다면, 해당 특정 위성은 음영 위성으로 판단하고, 해당 위성의 고도각이 그 특정 건물의 고도각보다 크거나 위성의 방위각이 그 특정 건물의 방위각 내에 포함되지 않는다면, 그 특정 위성은 그 특정 건물에 대해서는 비음영 위성으로 판단하고, 동일한 방식으로 다른 건물에 의해 음영 위성인지 비음영 위성인지 판단한다. GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 이와 같은 방식으로, 모든 위성에 대해 음영 위성 또는 비음영 위성을 판단한다.In step S703, the GPS shaded
단계 S704에서, GPS 음영 지역 판단 장치(160)는, 단계 S703에서 판단된 비음영 위성의 개수가 임계 개수보다 작은지 판단한다. 예를 들어, 비음영 위성이 4개 미만인지 판단한다. 만약, 비음영 위성의 개수가 임계 개수보다 작다면, 단계 S705에서 GPS 음영 지역 판단 장치(160)는 해당 격자는 GPS 음영 지역으로 판단한다. 반면, 비음영 위성의 개수가 임계 개수 이상이면, 단계 S706에서 GPS 음영 지역 판단 장치(160)는 해당 격자는 GPS 비음영 지역으로 판단한다.In step S704, the GPS shadow
이상에서 설명한 실시예에 따라 도로상의 GPS 음영 지역과 GPS 비음영 지역의 정보가 데이터베이스로 구축되면, 내비게이션이나 스마트폰 등이 GPS 음영 지역으로 진입이 예상되는 경우 GPS 신호의 수신 주기를 길게 하여 배터리 소모량을 줄일 수 있고, GPS 음영 지역에서 다른 위치 측위 기술을 이용함으로써 위치 측위의 단절을 피할 수 있다. 특히 인구 밀집도가 높은 상시 GPS 음영 지역에 대해서는 별도의 측위 시스템을 구축하여 위치 정보의 정확도를 유지할 수 있도록 하여 위치 측위 서비스 사용자의 불편을 줄일 수 있다. According to the above-described embodiment, when information on a GPS shaded area and a non-GPS shaded area on a road is built into a database, when a navigation or a smartphone is expected to enter the GPS shaded area, the GPS signal reception period is lengthened to consume battery power. Can be reduced, and the disconnection of positioning can be avoided by using other positioning techniques in a GPS shaded area. In particular, a separate positioning system can be established for an area where the population is densely high at all times to be shaded by GPS, so that the accuracy of location information can be maintained, thereby reducing the inconvenience of users of location location services.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.While this specification includes many features, such features should not be construed as limiting the scope or claims of the invention. In addition, features described in separate embodiments herein may be combined and implemented in a single embodiment. Conversely, various features described in a single embodiment herein may be individually implemented in various embodiments, or may be properly combined and implemented.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정 환경에서 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.Although the operations have been described in a specific order in the drawings, it should not be understood that such operations are performed in a specific order as shown, or as a series of consecutive sequences, or that all described operations are performed to obtain a desired result. . Multitasking and parallel processing can be advantageous in certain environments. In addition, it should be understood that classification of various system components in the above-described embodiments does not require such classification in all embodiments. The above-described program components and systems may generally be implemented as a package in a single software product or multiple software products.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs. It is not limited by the drawings.
110 : 도로
120 : 건물
130 : GPS 위성
140 : GPS 위성 정보 제공 장치
150 : 지도 정보 제공 장치
160 : GPS 음영 지역 판단 장치
210 : 데이터 수집부
220 : 산출부
230 : 음영 판단부110: road
120: building
130: GPS satellite
140: GPS satellite information providing device
150: map information providing device
160: GPS shaded area determination device
210: data collection unit
220: calculation unit
230: shade determination unit
Claims (10)
지역별 실시간 위성 정보 및 지도 정보를 수집하는 데이터 수집부;
상기 지도 정보를 이용하여 도로를 소정의 개수의 격자로 분할하고 각 격자의 중심을 기준으로 도로 주변의 건물들의 고도각 및 방위각을 산출하는 산출부; 및
상기 실시간 위성 정보와, 상기 건물들의 고도각 및 방위각을 이용하여 상기 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단하는 음영 판단부;를 포함하고,
상기 음영 판단부는,
각 격자마다, 각 격자를 커버하는 복수의 위성 각각의 고도각 및 방위각과, 상기 건물들의 고도각 및 방위각을 비교하여, 상기 건물들의 고도각보다 큰 고도각을 갖거나, 상기 건물들의 방위각에 포함되지 않는 방위각을 갖는 위성의 개수가 소정 개수보다 작은 격자를, GPS 음영으로 판단하며,
또한, 상기 음영 판단부는,
지역 단위로 GPS 위성 정보를 클러스터링하여 지역 단위별 GPS 위성들의 대표 고도각 및 방위각을 각 격자마다 적용하는 것을 특징으로 하는 GPS 음영 지역 판단 장치.In the GPS shadow area determination device for determining the GPS shadow area,
A data collection unit for collecting real-time satellite information and map information for each region;
A calculating unit that divides the road into a predetermined number of grids using the map information and calculates an elevation angle and azimuth angle of buildings around the road based on the center of each grid; And
Including; a shade determination unit for determining whether the GPS shade of each grid using the real-time satellite information and the elevation and azimuth angles of the buildings,
The shade determination unit,
For each grid, the elevation angle and azimuth angle of each of the plurality of satellites covering each grid are compared with the elevation angle and azimuth angle of the buildings, and have an elevation angle greater than the elevation angle of the buildings or included in the azimuth angle of the buildings. A grid in which the number of satellites having an azimuth angle that is not azimuth is smaller than a predetermined number is determined by the GPS shade
In addition, the shade determination unit,
A GPS shaded area determination apparatus, characterized in that, by clustering GPS satellite information by area unit, the representative elevation angle and azimuth angle of GPS satellites by area unit are applied to each grid.
지역별 실시간 위성 정보 및 지도 정보를 수집하는 단계;
상기 지도 정보를 이용하여 도로를 소정의 개수의 격자로 분할하고, 각 격자의 중심을 기준으로 도로 주변의 건물들의 고도각 및 방위각을 산출하는 단계; 및
상기 실시간 위성 정보와, 상기 건물들의 고도각 및 방위각을 이용하여 상기 각 격자의 GPS 음영 여부를 판단하는 단계를 포함하고,
상기 GPS 음영 여부를 판단하는 단계는,
각 격자마다, 각 격자를 커버하는 복수의 위성 각각의 고도각 및 방위각과, 상기 건물들의 고도각 및 방위각을 비교하여, 상기 건물들의 고도각보다 큰 고도각을 갖거나, 상기 건물들의 방위각에 포함되지 않는 방위각을 갖는 위성의 개수가 소정 개수보다 작은 격자를, GPS 음영으로 판단하며,
또한, 상기 GPS 음영 여부를 판단하는 단계는,
지역 단위로 GPS 위성 정보를 클러스터링하여 지역 단위별 GPS 위성들의 대표 고도각 및 방위각을 각 격자마다 적용하는 것을 특징으로 하는 GPS 음영 지역 판단 방법.In a GPS shadow area determination method for determining a GPS shadow area in a GPS shadow area determination apparatus,
Collecting real-time satellite information and map information for each region;
Dividing the road into a predetermined number of grids using the map information, and calculating an elevation angle and azimuth angle of buildings around the road based on the center of each grid; And
And determining whether or not the GPS shade of each grid is shaded by using the real-time satellite information and the elevation and azimuth angles of the buildings,
The step of determining whether the GPS is shaded or not,
For each grid, the elevation angle and azimuth angle of each of the plurality of satellites covering each grid are compared with the elevation angle and azimuth angle of the buildings, and have an elevation angle greater than the elevation angle of the buildings or included in the azimuth angle of the buildings. A grid in which the number of satellites having an azimuth angle that is not azimuth is smaller than a predetermined number is determined by the GPS shade
In addition, the step of determining whether the GPS is shaded or not,
A method for determining a shaded area of GPS, comprising clustering GPS satellite information by region and applying representative elevation and azimuth angles of GPS satellites by region to each grid.
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