KR102201538B1 - 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법 - Google Patents

위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 위성항법체계의 위치 검출 과정을 거꾸로 구현하는 기술을 이용하고, 상기 과정을 수행하는 적어도 하나 이상의 장치(RGP, Reverse GNSS Processor)를 설치 및 조절하여 실내에서도 실외와 동등한 수준의 정확도와 성능을 갖는 위성항법체계가 동작하도록 하는 기반 기술이다.

Description

위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR INDOOR POSITIONING USING NAVIGATION MESSAGES OF GNSS}
본 발명은 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기존의 위성항법체계의 위치 검출 과정을 거꾸로 구현하는 기술을 이용하고, 상기 과정을 수행하는 적어도 하나 이상의 장치(RGP, Reverse GNSS Processor)를 설치 및 조절하여 실내에서도 실외와 동등한 수준의 정확도와 성능을 갖는 위성항법체계가 동작하도록 하는 기반 기술이다.
기존의 GPS, GLONASS, BEIDOU와 같은 위성항법체계 즉, GNSS(global navigation satellite system)는 지구 밖에 있는 항법위성들의 신호를 정상적으로 직접 수신할 수 있는 실외 환경에 있는 수신기에서만 위치를 정확히 계산할 수 있다. 즉, 복수의 인공위성과 인공위성으로부터 송출되는 위성신호를 이용하여 지구 전역에서 움직이거나, 고정되어 있는 대상의 위치, 고도, 속도를 파악할 수 있다.
GNSS 시스템은 군사적인 목적으로 개발되었으나, 근래에는 모든 교통수단에 대한 항법은 물론, 측량, 농업 및 지구과학뿐만 아니라 응급환자의 탐색 및 구조, 범죄자에 대한 위치추적, 자연재해에 대한 대응 등 국가차원의 복지 및 위기관리 시스템과 같이 광범위한 분야에서 활용되고 있다.
GNSS를 통해 사용자의 위치를 측위하는 경우, 위성으로부터 수신되는 위성신호를 정확하게 분석하여 해당 사용자의 위치를 계산하는 것이 매우 중요하다. 그러나 위성으로부터 수신되는 위성신호는 위성의 궤도오차, 수신기와 위성 간의 시계오차, 이온층 및 대류층에 의한 오차 또는 다중경로에 의한 오차를 포함하며, 이로 인해 통상 수 미터에서 수십 미터의 위치오차가 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 DGPS(differential GPS) 또는 RTK(real time kinematic) 등과 같이 사용목적에 맞는 다양한 측위보정기법들인 DGNSS(differential GNSS)가 개발되어 적용되고 있다.
특히 실내에서 GNSS를 통해 사용자의 위치를 측위하는 경우, 위성으로부터 신호가 도달하지 않아 사용자의 위치를 계산하는 것이 불가능하다. 따라서 실내에서는 위성 신호를 수신하는 것 자체가 불가능하기 때문에 측위보정기법을 적용하는 것도 불가능하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는, 통신을 목적으로 개발된 와이파이, 블루투스, UWB(ultra wide band)와 같은 무선통신시스템의 신호처리를 응용하여 위성항법체계와 비슷한 삼변측량법을 이용한 전파항법기술을 적용하여 실내에 위치하는 사용자에 대한 측위를 수행하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
그러나 종래의 전파항법기술을 실내에 실현하기 위해서는, 특정 실내 공간에 최소한 3개의 AP(access point) 또는 비이콘 장치를 설치해야하며, 사용자가 구비한 사용자 무선단말은 상기 각 AP장치로부터 송출되는 모든 신호를 수신하여 위치를 계산하는 위치계산 알고리즘이 포함된 별도의 프로그램이나 소프트웨어를 탑재하고 있어야 한다.
이는, 상기 특정 실내 공간에 새로운 AP장치가 설치되면, 상기 사용자 무선단말에 상기 설치된 새로운 AP장치에 따른 위치계산 알고리즘이 포함된 새로운 프로그램이나 소프트웨어를 별도로 설치해야 하거나, 상기 사용자 무선단말의 하드웨어 자체를 교체해야 하는 문제점이 있다.
따라서 실내에 위치하는 사용자 무선단말이 실외 환경에서의 위성항법신호를 이용할 수 있다면 별도의 위치계산 알고리즘이 포함된 프로그램이나 소프트웨어를 설치하지 않고서도 간단하게 사용자의 위치를 측위할 수 있을 것이다.
이에 따라 본 발명에서는, 실내에서 실외의 위성항법신호와 동일한 위성항법신호를 생성 및 송출하는 적어도 하나 이상의 RGP(reverse GNSS process)를 설치하고, 상기 설치한 적어도 하나 이상의 RGP 간의 시각 동기화를 통해, 실내에 위치하는 모든 GNSS 수신기들이 상기 RGP에서 송출하는 위성항법신호를 이용하여 실내에서 이동하는 사용자의 위치를 정확하게 계산할 수 있도록 하는 방안을 제시하고자 한다.
즉, 본 발명은, 실내에 복수의 RGP를 설치하고, 상기 설치한 RGP 간의 시각을 동기화함과 동시에 상기 각 RGP에서 송출하는 위성항법신호의 세기를 조절할 수 있도록 함으로써, 상기 실내에서 위성항법신호의 음영지역을 해소하고, 특정 공간에서 다른 공간으로 이동하는 사용자에 대한 측위를 끊어짐 없이 정확하고 지속적으로 수행할 수 있도록 하는 방안을 제시하고자 하는 것이다.
다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.
먼저 한국등록특허 제1367822호(2014.02.20.)는, 디지털 방송신호를 이용한 실내측위 장치 및 방법에 관한 것으로, 네 개의 디지털 방송신호 송출장치를 실내에 구비하고, 상기 디지털 방송신호 송출장치를 통해 GPS 항법정보를 디지털 방송신호에 포함시켜 전송하여, 수신 장치(즉, 사용자 단말)에서 상기 각 디지털 방송신호 송출장치를 통해 송출된 디지털 방송신호의 수신 시간 차이와 상기 GPS 항법정보를 이용하여 해당 수신 장치의 위치를 계산하는 디지털 방송신호를 이용한 실내측위 장치 및 방법에 관한 것이다.
그러나 상기 선행기술은 네 개의 GPS 항법정보를 네 개의 디지털 방송신호 송출장치를 통해 각각 디지털 방송신호로 송출하기 때문에 수신 장치에서 해당 지역에서 이용 중인 디지털 방송신호에 대한 채널 정보들을 사전에 수집해야 되며, 각 채널에 통해 디지털 방송신호를 각각 수신하는 수신 수단, 상기 각 채널로부터 수신한 디지털 방송신호로부터 GPS 항법정보를 각각 추출하는 수단, 상기 추출한 GPS 항법정보를 이용하여 해당 수신 장치의 위치를 계산하는 수단이 각각 구비되어 있어야 한다.
더욱이, 상기 선행기술은 특정 공간에서 해당 수신 장치의 위치를 계산하고자 할 때, 네 개의 디지털 방송신호 송출장치에서 각각 송출되는 GPS 항법정보를 동시에 수신하여 해당 수신 장치의 위치를 계산하기 때문에, 타 공간으로 상기 수신 장치가 이동하는 경우, 해당 공간에서의 디지털 방송신호 송출장치에서 송출되는 디지털 방송신호와 상기 타 공간에서의 디지털 방송신호 송출장치 간의 디지털 방송신호가 동시에 수신되어 상기 수신 장치에 대한 위치를 정확하고 지속적으로 계산할 수 없는 문제점이 있다.
반면에 본 발명은, 실내에 일정한 간격으로 설치되는 복수의 RGP를 통해, 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보(Ephemeris)를 수집하고, 상기 수집한 위성항법정보에 따라 현재 시간과 현재의 위치에서 사용가능한 복수의 GNSS 위성을 각각 선정한 후, 상기 선정한 각 위성별 위치좌표와 거리측정정보를 산출하고, 상기 산출한 위치좌표와 거리측정정보를 포함하여 상기 선정한 복수의 항법위성에 대한 위성항법신호를 각각 생성하여 송출함으로서, 사용자 단말에서 별도의 장치나 프로그램을 구비하지 않고, 상기 사용자 단말에 기본적으로 구비되는 GNSS 수신기의 자체적인 기능을 통해 상기 사용자 단말에 대한 위치를 계산할 수 있도록 하는 것으로, 상기 선행기술은 본 발명의 이러한 기술적 특징을 기재하거나 시사 혹은 암시하고 있지 않다.
또한 한국등록특허 제1597437호(2016.02.18.)는, 무선신호의 상대적 수신세기 비율정보를 이용한 실내측위시스템 및 방법에 관한 것으로, 실내에 설치되는 두 개 이상의 기준노드들을 통해 무선신호를 각각 송출하고, 상기 송출한 무선신호를 수신하여 해당 무선신호에 대한 수신세기를 각각 측정하는 이동노드들로부터 통해 상기 측정한 무선신호에 대한 수신세기를 수신하여, 상기 각 이동노들들 간의 무선신호에 대한 상대적 세기 및 비율정보를 이용하여 상기 노드들의 위치를 측정하는 무선신호의 상대적 수신세기 비율정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
즉, 상기 선행기술은 단순히 각 이동노드들에서 측정되는 무선신호의 세기와 각 이동노드들 사이의 상대적인 무선신호의 수신강도에 대한 비율정보를 이용하여 해당 이동노드들의 위치를 계산하도록 하는 것이다.
반면에 본 발명은, 통신용 무선신호를 이용하는 것이 아니라, 실내에 일정 간격으로 이격되어 배치되는 복수의 RGP를 통해 실제 운용되는 항법위성신호와 똑같은 위성항법신호를 생성하여 실내에 위치하는 사용자 단말로 송출함으로써, 상기 사용자 단말에 구비되어 있는 위성항법신호 수신기를 통해 실내에 위치하는 사용자에 대한 위치를 실시간으로 계산할 수 있도록 하는 것으로, 상기 선행기술은 이러한 본 발명의 기술적 특징을 기재하거나 시사하고 있지 않다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 실내에 일정한 간격으로 설치되는 각각의 RGP는 외부 장치를 통해 복수의 항법위성에 대한 위성항법정보(Ephemeris)를 수신하여, 상기 수신한 위성항법정보를 토대로 해당 항법위성에 대한 위치 및 거리정보를 역으로 계산하고, 상기 계산한 위치 및 거리정보를 포함하여 실내 측위를 위한 위성항법신호를 복수의 항법위성별로 생성하여 한 개의 안테나를 통해 송출할 수 있도록 함으로서, 실내에 위치하는 GNSS 수신기에서 상기 송출한 위성항법신호를 수신하여 사용자의 실내 위치를 계산할 수 있도록 하는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은, 각각의 RGP에서 복수의 항법위성에 대한 위성항법신호를 동시에 송출할 수 있도록 함으로서, 하나의 RGP를 통해서도 해당 사용자의 실내 위치를 정확하게 계산할 수 있도록 하는 것이다.
또한 본 발명은, 상기 설치되는 복수의 RGP에 대한 시각 동기화를 수행하고, 각 RGP간의 거리에 따른 신호세기를 조절하여 상기 RGP에서 송출되는 위성항법신호에 대한 음영구역의 발생을 사전에 차단하여 상기 사용자에 대한 실시간 측위를 연속하여 정확하게 수행할 수 있도록 하는 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 RGP가 필요로 하는 위성항법정보, 위치, 시간 등의 설정을 위해 필요한 관리자 모드 시, 허가된 관리자 이외의 사용자에 대한 접근을 제한하는 사용자 접근제한 기능을 구비하여, 상기 RGP를 통해 송출되는 위성항법정보에 대한 임의적인 조작을 방지함으로써, 사용자의 위치에 대한 신뢰성 높은 측위결과를 제공할 수 있도록 하는 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 시각 동기화 상태, 상기 송출되는 위성항법정보의 송출 타이밍에 대한 동기화 상태 등을 포함하는 RGP의 동작 상태를 측위 서버를 통해 모니터링할 수 있도록 함으로써, 상기 모니터링 결과에 따라 상기 RGP의 유지 보수를 신속하게 수행할 수 있도록 하는 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템은 복수의 위성항법정보, 현재 시간 및 RGP의 위치정보를 이용하여, 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출하는 복수의 RGP 및 상기 복수의 RGP의 연속측위를 제공하기 위해 상기 복수의 RGP를 제어하는 측위 서버를 포함하며, 상기 복수의 RGP는, 역방향 GNSS 처리를 통해서 연속적인 실내측위를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 복수의 위성항법정보 및 현재 시간은 GNSS 위성항법정보 제공 시스템 또는 GNSS 수신장치로부터 수신되고, 상기 RGP의 위치정보는 RGP에 자체적으로 설정되어 있거나, 제어 단말로부터 네트워크를 통해서 수신되며, 상기 복수의 RGP, 측위 서버, 제어 단말은 접근제어, 암호화 또는 이들의 조합을 통한 보안 기능을 포함하며, 상기 측위 서버는, 상기 복수의 RGP 사이의 시간 동기화 및 상기 생성한 실내측위를 위한 GNSS 위성별 송출 타이밍에 대한 동기화를 포함하는 시각 동기화를 수행하는 것을 더 포함하며, 상기 시간 동기화는 상기 현재 시간을 기준으로 수행되며, 상기 송출 타이밍에 대한 동기화는 미리 설정한 클럭신호를 상기 각 RGP로 전송함으로서, 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 복수의 RGP는, GNSS 위성의 위성항법신호가 수신되지 않는 실내에 설치되는 것으로, 상기 실내의 구조에 따라 일정한 간격으로 이격되어 배치되며, 상기 각 RGP에서 송출되는 GNSS 위성별 위성항법신호에 대한 세기는, 상기 각 RGP에서 송출되는 GNSS 위성별 위성항법신호가 다중경로 특성을 갖지 않도록 상기 간격에 따라 가변적으로 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 RGP는, 상기 수신한 현재시간 및 위치정보를 토대로, 현재시간 및 위치에서 사용 가능한 복수의 GNSS 위성을 선정하는 GNSS 위성 선정부, 상기 선정한 GNSS 위성의 위성항법정보를 토대로 해당 GNSS 위성에 대한 위치좌표 및 거리측정정보를 포함하는 GNSS 위성정보를 각각 생성하는 GNSS 위성정보 생성부, 상기 생성한 GNSS 위성정보에 대한 IQ데이터를 생성하고, 상기 생성한 IQ데이터와 해당 GNSS 위성에 대한 항법정보를 통합하여, 실내측위를 위한 GNSS 위성항법신호를 상기 선정한 GNSS 위성별로 생성하는 GNSS 위성항법신호 생성부 및 상기 생성한 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 RF신호로 변환하여 송출하는 RF신호 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 복수의 RGP는, 유무선 통신네트워크를 통해 상호 통신을 수행하여, 상기 각 RGP에서 송출되는 GNSS 위성별 위성항법신호 중, 인접한 RGP에서 동일한 GNSS위성에 대한 위성항법신호가 송출되는 것이 확인되는 경우, 상기 각 RGP는, 해당 GNSS 위성의 위성항법신호가 상기 인접한 RGP에 도달하도록 상기 GNSS 위성의 위성항법신호에 대한 세기를 조절하여, 상기 인접한 RPG가 송출하는 해당 GNSS 위성의 위성항법신호에 대한 최대신호 검출 꼭지의 지연시간 이동과 상기 각 RGP 사이에서의 GNSS 수신기의 거리 이동이 서로 비례하도록 함으로써, 상기 GNSS 수신기를 통해 최대신호를 가지는 GNSS 위성의 위성항법신호를 이용하여 사용자에 대한 실시간 실내측위를 연속하여 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 GNSS 위성정보 생성부는, 상기 선정한 GNSS 위성별 위성항법정보에 포함된 궤도정보를 참조하여 현재시간에서의 해당 GNSS 위성의 위치좌표를 결정하고, 상기 선정한 GNSS 위성별 위성항법정보의 수신 지연시간에 광속도를 곱하여 해당 RGP 및 해당 GNSS 위성사이의 거리측정정보를 산출함으로써, 상기 선정한 GNSS 위성별 위성정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 방법은, 복수의 RGP에서, 복수의 위성항법정보, 현재 시간 및 RGP의 위치정보를 이용하여, 실내 측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출하는 GNSS 위성별 위성항법신호 생성 단계 및 측위 서버에서, 상기 복수의 RGP의 연속측위를 제공하기 위해 상기 복수의 RGP를 제어하는 제어 단계를 포함하며, 상기 복수의 RGP는, 역방향 GNSS 처리를 통해서 연속적인 실내측위를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 복수의 위성항법정보 및 현재 시간은 GNSS 위성항법정보 제공 시스템 또는 GNSS 수신장치로부터 수신되고, 상기 RGP의 위치정보는 RGP에 자체적으로 설정되어 있거나, 제어단말로부터 네트워크를 통해서 수신되며, 상기 제어 단계는, 상기 복수의 RGP 사이의 시간 동기화 및 상기 생성한 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법 신호의 송출 타이밍에 대한 동기화를 포함하는 시각 동기화를 수행하기 위한 시각 동기화 단계 더 포함하며, 상기 시간 동기화는 상기 현재 시간을 기준으로 수행되며, 상기 송출 타이밍에 대한 동기화는 미리 설정한 클럭신호를 상기 각 RGP로 전송함으로서, 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 GNSS 위성별 위성항법신호 생성 단계는, 상기 수신한 현재 시간 및 위치정보를 토대로, 현재 시간 및 위치에서 사용 가능한 복수의 GNSS 위성을 선정하는 GNSS 위성 선정 단계, 상기 선정한 GNSS 위성의 위성항법정보를 토대로 해당 GNSS 위성에 대한 위치좌표 및 거리측정정보를 포함하는 GNSS 위성정보를 각각 생성하는 GNSS 위성정보 생성 단계, 상기 생성한 GNSS 위성정보에 대한 IQ데이터를 생성하고, 상기 생성한 IQ데이터와 해당 GNSS 위성에 대한 항법정보를 통합하여, 실내측위를 위한 GNSS 위성항법신호를 상기 선정한 GNSS 위성별로 생성하는 GNSS 위성항법신호 생성 단계 및 상기 생성한 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 RF 신호로 변환하여 송출하는 RF 신호 변환 단계를 더 포함하고, 상기 GNSS 위성정보 생성 단계는, 상기 선정한 GNSS 위성별 항법정보에 포함된 궤도정보를 참조하여 현재 시간에서의 해당 GNSS 위성의 위치좌표를 결정하고, 상기 선정한 GNSS 위성별 위성항법정보의 수신 지연시간에 광속도를 곱하여 해당 RGP 및 해당 GNSS 위성사이의 거리측정정보를 산출함으로써, 상기 선정한 GNSS 위성별 위성정보를 생성하며, 상기 복수의 RGP는, GNSS 위성의 위성항법신호가 수신되지 않는 실내에 설치되는 것으로, 상기 실내의 구조에 따라 일정한 간격으로 이격되어 배치되고, 상기 각 RGP에서 송출되는 GNSS 위성별 위성항법신호에 대한 세기는, 상기 각 RGP에서 송출되는 GNSS 위성별 위성방법신호가 다중경로 특성을 갖지 않도록 상기 간격에 따라 가변적으로 조절되는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법에 따르면, RGP를 통해 항법위성에서 사용하는 항법신호와 동일한 신호를 이용하여 실내 사용자에 대한 측위를 수행할 수 있도록 함으로서, 사용자에게 구비되는 GNSS 수신기의 기능을 그대로 유지하면서, 실내에서도 상기 사용자에 대한 실시간 측위를 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 복수의 RGP를 일정한 간격으로 실내에 설치하여, 상기 각 RGP의 시각 동기화를 수행하고, 상기 RGP에서 송출되는 위성별 항법신호의 다중오차를 최소화하도록 함으로서, 상기 실내에서 이동하는 사용자의 GNSS 수신기가 연속적으로 해당 사용자에 대한 측위를 정확하게 계산할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 본 발명은, 위성항법신호와 동일한 신호를 이용하여 별도의 실내측위 시스템을 구축하지 않고서도, 기존의 GNSS 수신기를 통해 사용자의 위치에 대한 실시간 측위를 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술의 따른 측위시스템을 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법을 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RGP를 통해 실내측위를 위한 위성항법신호를 생성하여 송출하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출하는 RGP의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 RGP 간의 신호세기 조절을 통해 실내에서 이동하는 GNSS 수신기에서 사용자의 위치를 계산할 수 있도록 하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형으로 구현되는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템을 나타낸 도면이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형으로 구현되는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.
도 1은 종래 기술의 따른 측위시스템을 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술의 따른 측위시스템은 현재 시간에서 특정 측위점에 대한 측위를 수행하기 위해 우선적으로, 복수의 GNSS 위성으로부터 위성항법정보를 포함하는 위성항법신호를 수신하고, 현재 시간 및 현재 위치의 상공에서 관측 가능한 GNSS 위성을 최소 4개 이상으로 선별한다.
이후, 상기 종래 기술에 따른 측위시스템은, 상기 선별한 GNSS 위성으로부터 수신한 위성항법신호에 대한 아날로그 RF(radio frequency)를 디지털 IF(intermediate frequency)로 샘플링함으로서, 상기 위성항법신호로부터 IQ(in-phase quadrature-phase)데이터를 추출한다.
다음으로 상기 종래 기술에 따른 측위시스템은, 상기 추출한 IQ데이터로부터 위성 방송파 신호 및 PRN(pseudorandom noise) 코드별로 구분하는 베이스밴드 신호처리를 수행하여, 상기 신호처리한 결과로부터 위성항법정보(ephemeris, almanac 등)와 위성측정정보를 추출한다.
이후, 상기 종래 기술의 따른 측위시스템은, 상기 추출한 위성항법정보 및 위성측정정보를 이용하여 상기 특정 측위점에 대한 위치를 계산하게 된다.
그러나 종래 기술의 따른 측위시스템은, GNSS 위성항법신호의 수신이 안정적인 실외에서의 위치를 계산하기 위한 것으로, 상기 GNSS 위성항법신호가 수신되지 않는 실내에서는 그 적용이 불가능한 문제점이 있다.
따라서 본 발명은, 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 수신하여, 해당 위성항법정보를 토대로 상기 복수의 GNSS 위성에 대한 위치 및 거리를 역으로 계산하여 실내측위를 위한 위성항법신호를 생성 및 송출할 수 있도록 하고, 실내에 위치하는 GNSS 수신기가 상기 송출한 실내측위를 위한 위성항법신호를 이용할 수 있도록 함으로써, 해당 사용자의 위치를 실시간으로 계산할 수 있도록 하는 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법을 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법을 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 개념도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 항법정보를 이용한 실내측위 시스템(10)은, 실내(예: 빌딩 등)에 일정한 간격으로 설치되는 복수의 RGP(100), 상기 복수의 RGP(100)를 관리하기 위한 측위 서버(200), 상기 복수의 RGP(100)와 상기 측위 서버(200)를 원격에서 제어하기 위한 제어 단말(300) 등을 포함한다.
또한 상기 복수의 RGP(100)는 GNSS 위성항법신호가 수신되지 않는 지역인 실내에서 미리 설정한 간격으로 각각 설치되어, 상기 복수의 RGP(100)로 수신되는 현재 시간 및 현재 시간에 대한 GNSS 위성항법정보를 토대로 실내측위를 위한 위성항법신호를 각각 생성하며, 상기 생성한 실내측위를 위한 위성항법신호를 각각 송출하는 기능을 수행한다.
한편 상기 복수의 RGP(100)는 미리 설정한 간격으로 이격되어 설치되는 것이 바람직하지만 상기 실내의 구조에 따라 다양한 간격으로 설치될 수 있다.
또한 상기 현재 시간 및 복수의 GNSS 위성항법신호는 실외에 위치하는 GNSS 수신장치(400) 또는 복수의 GNSS 위성을 관측하여 상기 복수의 GNSS 위성으로부터 항법정보를 각각 수신하는 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(예: 범지구 위성항법시스템 또는 복수의 기준국)으로부터 유무선 네트워크를 통해 실시간으로 제공받을 수 있다.
즉, 상기 복수의 RGP(100)는 유무선 네트워크와 연결되어 상기 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(500)으로부터 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보 및 현재 시간을 수신하거나, 또는 상기 실외에 설치되는 GNSS 수신장치(400)로부터 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보 및 현재 시간을 수신할 수 있도록 구현될 수 있다.
이때, 상기 GNSS 수신장치(400) 또는 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(500)은 상기 현재 시간 및 GNSS 위성별 위성항법정보를 상기 RGP(100)뿐만 아니라 상기 측위 서버(200)로 제공함으로서, RGP(100)와 측위 서버(200)가 최신의 GNSS 위성별 위성항법정보를 지속적으로 유지할 수 있도록 한다.
이후, 상기 실내에 위치하는 복수의 GNSS 수신기(600)는, 상기 각각의 RGP(100)로부터 송출되는 실내측위를 위한 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법신호를 수신하며, 상기 수신한 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법신호를 이용하여 해당 사용자의 위치(즉, GNSS 수신기의 위치)를 계산할 수 있도록 한다.
한편 상기 복수의 GNSS 수신기(600)는 상기 실내에 위치하는 복수의 사용자가 구비하는 무선통신단말에 구비되는 것으로, 상기 무선통신단말은 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 스마트기기를 의미한다.
복수의 RGP(100)는 상기 수신되는 현재 시간 및 현재 시간에 대한 각 GNSS 위성별 위성항법정보를 실시간으로 수신하고, 상기 수신한 GNSS 위성별 항법정보를 토대로 상기 실내측위를 위한 복수의 위성항법신호를 GNSS 위성별로 생성하여 실시간으로 송출함으로서, 상기 GNSS 수신기(600)가 사용자의 위치에 대한 측위를 수행할 수 있도록 한다.
즉, 상기 각각의 RGP(100)는 하나의 GNSS 위성에 대한 위성항법신호를 송출하는 것이 아니라, 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법신호를 동시에 송출하도록 구성된다.
이를 통해, 상기 실내에 위치하는 복수의 GNSS 수신기(600)는 하나의 RGP(100)를 통해 송출되는 복수의 위성항법신호를 수신하고, 상기 수신한 복수의 위성항법신호를 이용하여 해당 GNSS 수신기(600)의 위치를 실시간으로 계산할 수 있다.
한편 상기 위성항법정보는, 각 GNSS 위성에 탑재된 시계의 시각 및 해당 위성의 식별정보, 해당 위성의 상태정보(almanac), 각 위성의 현재 위치와 이동 이력에 대한 궤도정보(ephemeris), 지연보상계수 등을 포함한다. 이러한 위성항법정보는 통상의 GNSS 수신기에서 사용자의 위치를 계산하기 위해 일반적으로 사용되는 정보이므로 상세한 설명을 생략하도록 한다.
또한 상기 GNSS 위성은, 미국의 GPS(Global Positioning System)위성, 러시아의 GLONASS(Global Navigation Satellite System)위성, 유럽의 Galileo위성, 또는 중국의 Beidou위성을 포함하며, 상기 RGP(100)는 상기 모든 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 수신하게 된다.
또한 복수의 RGP(100)는, 현재 시간 및 현재 시간에 대한 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 입력받아, 상기 입력받은 위성항법정보를 이용하여, 상기 각 GNSS 위성에 대한 위치좌표 및 거리측정정보를 역으로 계산하고, 상기 계산한 위치좌표 및 거리측정정보를 토대로 실내측위를 위한 위성항법정보를 각 GNSS 위성별로 생성한다.
또한 상기 복수의 RGP(100)는, 상기 생성한 GNSS 위성별 위성항법정보에 대한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여, 상기 각 RGP(100)와 각각 연결되는 GNSS RF 안테나를 통해 상기 생성한 GNSS 위성별 위성항법신호를 실내로 송출한다.
즉, 상기 복수의 RGP(100)는, 복수의 역방향 GNSS 위성방법신호에 대한 역방향 처리를 통해 실내측위를 위한 복수의 위성항법신호를 생성하여 송출함으로써, 상기 실내에 위치하는 GNSS 수신기(600)에서 연속적인 실내측위를 수행할 수 있도록 하는 것이다.
이때, 상기 복수의 RGP(100)는, 상기 입력받은 현재 시간과 해당 RGP(100)의 위치정보를 토대로 해당 시간과 상기 RGP(100)의 위치에서 사용 가능한 GNSS 위성을 선정하고, 상기 선정한 GNSS 위성의 해당 시간에서의 위치 좌표를 결정한다.
또한 상기 복수의 RGP(100)는 상기 위치 좌표를 결정한 각각의 GNSS 위성과 해당 RGP(100) 간의 거리를 계산하여 거리측정정보를 생성하며, 상기 결정한 위치 좌표와 상기 생성한 거리측정정보를 포함한 GNSS 위성정보를 GNSS 위성별로 할당한다.
또한 상기 복수의 RGP(100)는, 상기 할당한 GNSS 위성별 위성정보를 포함한 중간주파수(IF)레벨의 IQ데이터를 상기 GNSS 위성별로 생성함으로서, 상기 각 GNSS 위성별로 실내측위를 위한 위성항법신호를 생성한다.
상기 RGP(100)에 수신되는 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보는 해당 RGP(100)와 먼 거리에서 수신되는 위성항법신호에 의한 것이기 때문에, 상기 GNSS 수신기(600)에서 보다 정확한 사용자의 위치를 계산하기 위해서는 해당 RGP(100)의 위치에서 상기 GNSS 위성별 위치좌표를 결정하고, 상기 각 GNSS 위성별 거리측정정보를 계산하는 절차가 반드시 필요하다.
다음으로, 상기 복수의 RGP(100)는, 상기 생성한 GNSS 위성별 실내측위를 위한 위성항법신호를 RF 신호로 변환하여 상기 생성한 GNSS 위성별 실내측위를 위한 위성항법신호를 동시에 송출함으로서, 상기 실내에 위치하는 GNSS 수신기(600)를 통해 사용자의 위치를 실시간으로 연속하여 계산할 수 있도록 한다.
또한 상기 측위 서버(200)는, GNSS 수신기(600)에 대한 연속측위를 제공하기 위해 상기 복수의 RGP(100)를 제어하기 위한 것으로, 상기 각 RGP(100)에 대한 시간 동기화 및 상기 각 RGP(100)에서 생성한 GNSS 위성별 위성항법신호의 송출 타이밍에 대한 동기화를 포함하는 시각 동기화를 수행하는 기능을 지원한다.
즉, 상기 측위 서버(200)는, 상기 현재 시간을 기준으로 상기 복수의 RGP(100)를 시간적으로 동기화하고 이와 동시에, 상기 각 RGP(100)에 대한 GNSS 위성별 위성항법신호의 송출클럭을 동기화함으로써, 상기 실내에 위치하는 GNSS 수신기(600)가 현재 시간에서 사용자의 위치를 정확하게 실시간으로 계산할 수 있도록 한다.
한편 GNSS 위성의 위성항법신호에 포함되는 CA코드는 1msec마다 반복되고 하나의 CA코드는 1023비트로 구성되어 있으므로, 하나의 비트에 대한 시간 길이는 1μsec가 되며, 여기에 광속을 곱하여 거리로 환산하면 약 300미터가 된다.
즉, 상기 RGP(100)간의 거리를 미터 단위로 구분할 수 있는 시각 동기 정확도를 갖도록 하기 위해서는 CA코드의 한 비트를 1/300로 구분할 수 있어야 하므로, 상기 RGP(100)에서 요구되는 시각 정확도는 1μsec /300, 즉, 3.3 nsec여야 한다.
따라서 각각의 RGP(100)는 3.3 nsec에 대한 시각 동기 정확도로 구동될 수 있도록 구현된다.
또한 상기 측위 서버(200)는, 상기 복수의 RGP(100)로부터 각각 송출되는 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 수신하여, 상기 RGP(100)의 동작상태, 시간 동기 상태, GNSS 위성별 위성항법신호의 송출 타이밍에 대한 동기화 상태 등을 모니터링하는 기능을 수행한다.
즉, 상기 측위 서버(200)는, 상기 RGP(100)가 정확한 시각 동기화를 통해 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 정확하게 송출하고 있는지를 모니터링하는 것이다.
즉 상기 측위 서버(200)는, 특정 RGP(100)가 상기 시각 동기 정확도로 상기 실내측위를 위한 위성항법신호를 송출하고 있는지를 파악하여, 상기 특정 RGP(100)가 오동작함에 따라 타 RGP(100)보다 늦게 상기 실내측위를 위한 위성항법신호를 송출하고 있는 경우, 상기 특정 RGP(100)의 현재 시간 및 송출클럭을 타 RGP(100)와 동일하도록 조정하는 기능을 수행한다.
이를 통해 상기 GNSS 수신기(600)가 특정 위치에서 과거의 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 토대로 사용자의 위치를 계산하는 것을 사전에 방지하여 사용자의 위치를 정확하게 계산할 수 있도록 한다.
또한 상기 측위 서버(200)는, 상기 모니터링 결과에 따라 상기 RGP(200)가 오동작하거나, 동작하지 않는 경우, 이에 대한 정보를 생성하여 상기 관리자의 제어 단말(300)로 제공하여 상기 RGP(200)에 대한 유지 및 보수를 신속하게 수행할 수 있도록 한다.
또한 상기 측위 서버(200)는, 상기 모니터링한 결과를 관리자의 제어 단말(300)로 제공한다.
또한 상기 제어 단말(300)은, 상기 측위 서버(200)로부터 상기 모터니링한 결과를 수신 받아, 상기 RGP(100)의 동작 상태 등을 관리자로 하여금 모니터링할 수 있도록 하여 해당 RGP(100)를 유지 및 보수할 수 있도록 한다.
또한 상기 제어 단말(300)은 상기 복수의 RGP(100)로 해당 RGP(100)에 대한 위치정보를 제공하여 각 RGP(100)에 대한 위치정보를 설정하며, 상기 측위 서버(200)나 상기 복수의 RGP(100)에 대한 구동, 유무선 통신 등을 원격에서 제어할 수 있도록 한다.
이때, 관리자(즉, 사용자)가 상기 제어 단말(300)을 통해 상기 측위 서버(200)나 RGP(100)에 대한 원격 제어를 수행하고자 할 때, 상기 제어 단말(300), 측위 서버(200) 및 RGP(100)는, 보안 기능을 각각 수행하여, 정당한 사용자가 상기 원격 제어를 수행할 수 있도록 함으로써, 상기 측위 서버(200)나 RGP(100)에 대한 임의적 조작 등과 같은 해킹을 방지할 수 있도록 한다.
즉, 상기 제어 단말(300), 측위 서버(200) 및 RGP(100)는, 사용자 인증과정을 통한 접근제어(인증), 암호화 또는 이들의 조합을 포함하는 보안 기능을 지원함으로써, 정당한 사용자가 상기 원격 제어를 수행할 수 있도록 한다. 예를 들면 상기 접근제어는 패스워드, 인증서, 생체정보, OTP(One-Time Password) 등을 사용하여 인증을 수행하는 것이며, 보안 기능은 암호화 및 복호화 알고리즘을 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 RGP를 통해 실내측위를 위한 위성항법신호를 생성하여 송출하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 RGP(100) 장치를 통해 실내측위를 위한 위성항법신호를 생성하여 송출하기 위해, 상기 RGP(100)는, 실외에 위치하는 GNSS 수신장치(400) 또는 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(400)으로부터 현재 시간, 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보와, 상기 제어 단말(300)로부터 해당 RGP(100)의 위치정보를 수신한다.
즉, 상기 GNSS 위성별 위성항법정보는, 상기 RGP(100)가 유무선 네트워크에 각각 연결되어 상기 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(400)으로부터 복수의 GNSS 위성별 위성항법정보를 실시간으로 수신하거나, 또는 실외의 GNSS 수신장치(400)로부터 상기 복수의 GNSS 위성별 위성항법정보를 직접적으로 수신할 수 있다.
또한 상기 RGP(100)의 위치정보는, 사전에 정밀하게 측량된 것으로, 상기 제어 단말(300)로부터 제공받거나, 상기 RGP(100)에 구비되는 메모리에 저장될 수 있다.
상기 제어 단말(300), 제어 단말(300), 측위 서버(200) 및 RGP(100)는, 사용자 인증과정 없이 접근할 수 없으며, 이들 간에 주고받는 메시지도 암호화되어 송수신되는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 제어 단말(300), 측위 서버(200) 및 RGP(100)는 그 중요성에 비추어 볼 때 최상의 접근제어 및 암호화 알고리즘이 요구된다.
특히, RGP(100)는, 사용자 인증과정을 통한 접근제어(인증), 암호화 또는 이들의 조합을 포함하는 보안 기능을 지원하는 것이 바람직하다. 상기 접근제어를 위해서 패스워드, 인증서, 생체정보, OTP(One-Time Password) 등을 사용하여 인증을 수행할 수 있으며, 메시지 송수신을 위한 보안 기능에는 암호화 및 복호화 알고리즘을 사용할 수 있다. 메시지 송수신에 공개키와 비밀키(개인키)를 이용하는 비대칭 암호화 기법을 활용하는 것이 바람직하다.
이후, 상기 RGP(100)는, 종래의 기술에 따른 측위시스템에서의 측위과정을 반대로 수행하여, 상기 수신한 현재 시간, RGP(100)의 위치정보 및 GNSS 위성별 위성항법정보를 이용하여, 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성한다.
이때, 상기 RGP(100)는, 상기 수신한 현재 시간과 상기 RGP(100)의 위치정보에서, 사용가능한 복수의 GNSS 위성을 선정하며, 상기 선정한 복수의 GNSS 위성에 대한 위치좌표를 결정하고, 상기 선정한 복수의 GNSS 위성에 대한 거리측정정보를 산출한다.
또한 상기 GNSS 위성을 선정하는 것은, 상기 복수의 GNSS 위성에 대한 앙각대비 미리 설정한 값 이상의 마스크 앵글을 가지는 GNSS 위성을 선택함으로써, 수행된다.
또한 상기 RGP(100)는 상기 GNSS 위성별 위성항법정보에 포함되는 궤도정보를 참조함으로써, 현재 시간에서의 상기 GNSS 위성에 대한 위치좌표를 결정할 수 있다.
또한 상기 RGP(100)는 상기 GNSS 위성별 항법정보에 포함된 해당 GNSS 위성에서 해당 위성항법정보를 송신한 송신시각과 해당 RGP(100)로 수신되는 수신시간을 참조하여, 상기 위성항법정보가 해당 GNSS 위성에서 송출되어 해당 RGP(100)로 수신되는 데 걸리는 시간에 광속도를 곱함으로서, 상기 각각의 GNSS 위성에 대한 거리측정정보를 산출할 수 있다.
즉, 상기 RGP(100)는 상기 GNSS 위성별 위성항법정보가 해당 RGP(100)로 수신될 때, 상기 GNSS 위성별 위성항법정보에 대한 지연시간을 계산하고, 상기 계산한 지연시간에 광속도를 곱함으로써, 상기 거리측정정보를 산출하게 되는 것이다.
한편, 상기 RGP(100)는, 해당 RGP(100)의 위치정보와 상기 결정한 GNSS 위성의 위치좌표를 이용하여 해당 RGP(100)와 해당 GNSS 위성 사이의 직선거리를 계산함으로서, 상기 거리측정정보를 산출하는 것도 가능하다.
이후, 상기 RGP(100)는 상기 수신한 GNSS 위성별 위성항법정보에 상기 결정한 해당 GNSS 위성의 위치좌표 및 상기 산출한 해당 GNSS 위성에 대한 거리측정정보를 통합하여, 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성한다.
다음으로 상기 RGP(100)는, 상기 생성한 GNSS 위성별 위성항법신호를 RF 신호로 변환하고, 해당 RGP(100)와 연결된 GNSS RF 안테나(미도시)를 통해 상기 변환한 RF 신호를 송출할 수 있도록 함으로써, 실내에 위치하는 복수의 GNSS 수신기(600)가 상기 송출한 RF 신호를 수신할 수 있도록 하여, 해당 사용자의 위치를 계산할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템(10)은, 위성항법신호가 미수신되는 실내에 설치되는 복수의 RGP(100), 상기 RGP(100)를 제어하기 위한 측위 서버(200), 상기 측위 서버(200) 및 상기 각각의 RGP(100)를 원격에서 제어하기 위한 제어 단말(300)을 포함하여 구성된다. 상기 제어 단말(300), 제어 단말(300), 측위 서버(200) 및 RGP(100)는, 사용자 인증과정 없이 접근할 수 없으며, 이들 간에 주고받는 메시지도 암호화되어 송수신되는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 제어 단말(300), 측위 서버(200) 및 RGP(100)는 그 외부에서 권한이 없는 자가 제어할 수 없도록 최상의 접근제어 기법이 채용되어야 하고, 송수신 메시지에 대해서도 중간에 해킹되지 않도록 강력한 암호화 알고리즘을 필요로 한다.
또한 상기 복수의 RGP(100)는, 서로 다른 위치정보를 가지고 있으며, 미리 설정되거나, 실내의 구조에 따라 일정한 간격으로 이격되어 배치된다.
또한 상기 각각의 RGP(100)에서 생성되어 송출되는 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호는, 상기 각 RGP(100)간의 거리에 따라 상기 각 RGP(100) 신호는 인접한 RGP 신호와 다중경로 특성을 가지지 않도록 그 신호세기가 가변적으로 조절된다.
즉, 상기 RGP(100)에서 송출되는 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호가 상기 각 RGP(100) 또는 주변의 구조물에 의해 반사되어 다중경로 특성을 가질 수 있는 위험성을 최소화하기 위해 상기 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호에 대한 세기를 상기 각 RGP(100) 간의 간격에 따라 가변적으로 조절하는 것이다. 이를 통해, 상기 실내에 위치하는 GNSS 수신기(600)에 다중경로의 특성을 가지는 GNSS 위성별 위성항법신호가 수신되는 것을 방지함으로서, 정확한 실내측위를 수행할 수 있도록 한다.
한편 상기 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호는, GNSS 수신장치(400) 또는 GNSS 위성항법 제공 시스템(500)으로부터 수신되는 현재 시간 및 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보, 상기 제어 단말(300)로부터 수신되는 해당 RGP(100)의 위치정보를 토대로 생성됨은 상술한 바와 같다.
상기 측위 서버(200)는 상기 수신되는 현재 시간을 기준으로 상기 각각의 RGP(100)에 대한 시간 동기화를 수행하며, 상기 각 RGP(100)에서 생성되는 GNSS 위성별 위성항법신호를 송출하기 위한 클럭신호를 상기 RGP(100)로 제공함으로서, 상기 RGP(100)에서 송출되는 GNSS 위성별 위성항법신호에 대한 송출 타이밍을 동기화한다.
이를 통해, 상기 각 RGP(100) 간의 시각 동기화를 수행함으로서, 현재 시간에 대한 GNSS 위성별 위성항법신호를 동시에 송출할 수 있도록 함으로서, 상기 GNSS 수신기(600)가 사용자의 이동에 따른 위치 계산을 연속하여 정확하게 수행할 수 있도록 한다.
또한 제어 단말(300)은, 상기 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템(10)을 관리하는 관리자(즉, 사용자)가 상기 측위 서버(200) 및 상기 복수의 RGP(100)를 원격에서 제어할 수 있도록 하는 기능을 지원한다.
이때, 상기 제어 단말(300)은 유무선 네트워크를 통해 상기 복수의 RGP(100)와 직접적으로 연결되어 상기 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하기 위한 데이터(즉, 위치정보 등)를 송신하거나, 상기 복수의 RGP(100)에 대한 유무선 통신, 상기 RGP(100)에서 송출되는 위성항법신호에 대한 신호 세기 등을 원격에서 제어할 수 있다.
또한 제어 단말(300)은, 사전에 정밀하게 측량된 각 RGP(100)의 위치정보를 상기 각 RGP(100)로 제공하여, 해당 RGP(100)에 대한 위치정보를 각각 설정할 수 있다.
또한 제어 단말(300)은, 각 RGP(100)에서 송출되는 GNSS 위성별 위성항법신호가 근접한 RGP(100)의 송출신호와 다중오차(다중경로) 특성을 갖지 않도록 상기 각 RGP(100)간의 거리에 따라 각 RGP(100)에서 송출되는 GNSS 위성별 위성항법신호에 대한 세기를 조절하는 기능을 지원한다.
한편 상기 각 RGP(100)에서 인접한 RGP(100)에 대한 위치정보를 수신하여, 상기 수신한 위치정보를 토대로 상기 각 RGP(100)에서 송출되는 위성항법신호에 대한 세기를 자동으로 제어할 수 있도록 하는 것도 가능하다.
한편 상기 제어 단말(300), 측위 서버(200) 및 각각의 RGP(100)는 보안 기능을 지원하여 정당한 사용자가 상기 원격 제어를 수행할 수 있도록 함은 상술한 바와 같다.
즉, 상기 제어 단말(300), 상기 측위 서버(200) 및 RGP(100)는, 상기 보안 기능을 통해 상기 수신되는 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 해킹하는 것을 방지하며, 또한 해당 RGP(100)의 위치정보를 임의로 조작함에 따라 잘못된 위성항법신호를 생성하는 것을 방지함으로써, 실내의 GNSS 수신기(600)에서 신뢰성 높은 실내측위결과를 산출할 수 있도록 한다.
한편 상기 보안 기능은 사용자 ID 및 비밀번호를 통한 사용자 인증과정 이외에 상기 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템(10)을 구성하는 각 구성부분에서 상호 인증이 가능하도록 응용 블록체인 기술 등을 이용하여 상기 사용자 인증과정을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명은 상기 사용자 인증과정을 수행하는 방법에 대해서는 그 제한을 두지 아니한다.
또한 상기 RGP(100)간 시간 동기화 및 실내측위를 위한 항법위성신호의 송출 타이밍에 대한 동기화를 포함하는 시각 동기화는 상기 각 RGP(100)간의 상호 통신을 통해 수행될 수 있다.
이하에서는, 도 5를 참조하여 RGP(100)를 상세하게 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출하는 RGP의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실내측위를 위한 GNSS 위성별 항법신호를 생성하여 송출하는 RGP(100)는, GNSS 위성별 위성항법정보를 실시간으로 수신하는 위성항법정보 수신부(110), 현재 시간을 수신하는 현재 시간 수신부(120), 해당 RGP(100)에 대한 위치정보를 수신하는 위치정보 수신부(130), 상기 수신한 GNSS 위성별 위성항법정보, 현재 시간 및 위치정보를 토대로 현재 시간 및 위치에서 사용 가능한 복수의 GNSS 위성을 선정하는 GNSS 위성 선정부(140), 상기 선정한 GNSS 위성에 대한 위성정보를 생성하는 GNSS 위성정보 생성부(150), 상기 생성한 위성정보를 이용하여 각 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하는 GNSS 위성항법신호 생성부(160) 및 상기 생성한 GNSS 위성별 위성항법신호를 RF 신호로 변환하는 RF 신호 변환부(170) 및 메모리(180)를 포함한다.
위성항법정보 수신부(110)는, 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 수신하기 위한 것으로, 실외에 설치되는 GNSS 수신장치(400) 또는 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(500)으로부터 상기 복수의 GNSS 위성에 대한 항법정보를 실시간으로 수신한다.
또한 상기 현재 시간 수신부(120)는, 상기 GNSS 수신장치(400) 또는 상기 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(500)으로부터 상기 현재 시간을 수신할 수 있다.
또한 상기 위치정보 수신부(130)는, 상기 제어 단말(300)로부터 해당 RGP(100)에 대한 위치정보를 수신 받아, 해당 RGP(100)의 위치정보를 설정하는 기능을 수행한다.
한편 상기 위치정보는, 상기 RGP(100)가 상기 실내에 설치될 때, 사전에 측량되는 것으로, 상기 제어 단말(300)로부터 수신되거나, 상기 RGP(100)의 메모리(180)에 미리 저장될 수 있다.
또한 상기 위치정보는, 상기 RGP(100)가 현재의 위치에서 다른 위치로 이동되어 설치될 때, 상기 제어 단말(300)에 의해 새롭게 설정될 수 있다.
또한 GNSS 위성 선정부(140)는, 상기 수신한 GNSS 위성별 위성항법정보를 토대로 현재 시간 및 상기 RGP(100)의 위치에서 사용 가능한 복수의 GNSS 위성을 선정하는 기능을 수행한다.
한편 상기 복수의 GNSS 위성을 선정하는 것은 도 2를 참조하여 설명하였으므로, 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.
또한 상기 GNSS 위성정보 생성부(150)는, 상기 수신한 GNSS 위성별 위성항법정보, 현재 시간 및 위치정보를 토대로 상기 각 GNSS 위성에 대한 위성정보를 생성한다.
상기 생성한 GNSS 위성별 위성정보는, 상기 각 GNSS 위성에 대한 위치좌표와 상기 각 GNSS 위성에 대한 거리측정정보를 포함함은 상술한 바와 같다.
또한 상기 GNSS 위성항법신호 생성부(160)는, 상기 생성한 GNSS 위성별 위성정보를 상기 수신한 각 GNSS 위성별 항법정보와 통합함으로서, 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법정보를 생성하며, 상기 생성한 GNSS 위성별 위성항법정보에 대한 GNSS 위성항법신호를 생성한다.
또한 상기 RG 신호 변환부(170)는 상기 생성한 GNSS 위성항법신호를 GNSS RF 안테나를 통해 송출하기 위해 상기 생성한 GNSS 위성항법신호를 RF 신호로 변환하는 기능을 수행한다.
이후, 상기 RF 신호 변환부(160)는, 상기 변환한 RF 신호를 해당 RGP(100)와 연결된 특정 GNSS RF 안테나로 송출하여, 해당 GNSS 위성항법신호를 방사할 수 있도록 한다.
이때, 상기 RGP(100)는, 상기 RF 신호로 변조한 GNSS 위성항법신호를 송출 할 때, 상기 생성한 GNSS 위성항법신호를 상기 측위 서버(200)로 제공함으로서, 해당 RGP(100)의 시각 동기화 상태, 상기 GNSS 위성항법신호의 송출 타이밍에 대한 동기화 상태를 포함하는 상기 RGP(100)의 동작 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 RGP(100)는 보안 모듈(190)을 구비하여, 사용자의 접근제어와 송수신 메시지(명령)의 암호화를 수행하고, 유무선 통신을 위해 네트워크 보안 프로토콜이 채용되는 것이 바람직하다.
상기 보안 모듈(190)은, 사용자 인증과정을 통한 접근제어(인증), 암호화 또는 이들의 조합을 포함하는 보안 기능을 지원한다. 상기 접근제어를 위해서 패스워드, 인증서, 생체정보, OTP(One-Time Password) 등을 사용하여 인증을 수행할 수 있으며, 메시지 송수신을 위한 보안 기능에는 암호화 및 복호화 알고리즘을 사용할 수 있다. 메시지 송수신에 공개키와 비밀키(개인키)를 이용하는 비대칭 암호화 기법을 활용한다. 또한 유무선 통신에서 보안을 강화하기 위해 네트워크 보안 프로토콜, 침입방지, DOS(Denial Of Service) 공격 등에 대비하도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출하는 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 RGP(100)를 통해 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하는 절차는 우선, 상기 RGP(100)는 유무선 네트워크를 통해 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보와, 현재 시간 및 해당 RGP(100)에 대한 위치정보를 수신한다(S110).
상기 위성항법정보 및 현재 시간은, 기준국 등과 같이 복수의 GNSS 위성으로부터 위성항법신호를 수신하여 각 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 제공하는 GNSS 항법정보 제공 시스템(500)으로부터 수신되거나, 상기 실외에 위치하는 GNSS 수신장치(400)로부터 수신될 수 있음은 상술한 바와 같다.
다음으로 상기 RGP(100)는, 상기 수신한 현재 시간 및 위치정보를 토대로 해당 시간 및 위치에서 사용가능한 복수의 GNSS 위성을 선정한다(S120).
이때, 상기 선정은, 각 GNSS 위성의 앙각 대비 특정 임계값 이상의 마스크 앵글을 가지는 GNSS 위성을 선택함으로써 수행된다.
또한 상기 각 RGP(100)에서 선정되는 GNSS 위성은 해당 시간에 실외에서 수신할 수 있는 위성들과 동일한 것이 바람직하지만, 실내에 위치하는 GNSS 위성(200)은 4개 이상의 동일한 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 이용하여 사용자의 위치를 계산하게 되므로, 상기 각 RGP(100)에서 선정되는 각각 GNSS 위성은 서로 상이할 수 있다.
다음으로, 상기 RGP(100)는, 상기 선정한 각 GNSS 위성들에 대한 위성정보를 생성한다(S130).
상기 위성정보는, 해당 시간에서의 GNSS 위성에 대한 위치좌표와 상기 각 GNSS 위성에 대한 거리측정정보를 포함한다.
이때, 상기 위치좌표는, 상기 수신한 각 GNSS 위성의 위성항법정보에 포함되는 궤도정보를 이용하여 결정되며, 상기 거리측정정보는, 상기 GNSS 위성에서 송출되는 위성항법신호가 각 RGP(100)에 수신되는 데 걸리는 시간에 광속도를 곱함으로써 산출된다.
다음으로 상기 RGP(100)는, 상기 생성한 각각의 GNSS 위성별 위치좌표 및 거리측정정보를 이용하여, 각 위성별 중간주파수(IF) 레벨의 IQ(in-phase quadrature-phase) 데이터를 생성한다(140).
이때, 상기 생성되는 IQ데이터는 상기 S120단계에서 선정한 GNSS 위성에 대해서만 생성된다.
다음으로, 상기 RGP(100)는 상기 생성한 IQ데이터를 토대로 실내측위를 위한 위성항법신호를 GNSS 위성별로 생성한다(S150).
또한 상기 실내측위를 위해 생성되는 GNSS 위성별 위성항법신호는, 상기 생성한 IQ데이터를 상기 수신한 해당 GNSS 위성의 위성항법정보에 통합함으로서 수행된다.
다음으로 상기 RGP(100)는, 상기 생성한 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 RF 신호로 변조하여 송출(S160)함으로서, 실내에 위치하는 복수의 GNSS 수신기(600)를 통해 해당 사용자의 위치를 실시간으로 계산할 수 있도록 한다.
한편 상기 RF 신호로 변조된 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호는 해당 RGP(100)와 연결된 GNSS RF 안테나를 통해 송출된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 RGP 간의 신호세기 조절을 통해 실내에서 이동하는 GNSS 수신기에서 사용자의 위치를 계산할 수 있도록 하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 RGP(100)는, 인접한 RGP(100)간의 통신을 통해 각 RGP(100)에서 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호 중 동일한 GNSS 위성에 대한 위성항법신호를 송출하고 있는 것이 확인되는 경우, 상기 각각의 RGP(100)는 해당 GNSS 위성에 대한 위성항법신호가 상기 인접한 RGP(100)에 도달하도록 상기 GNSS 위성에 대한 위성항법신호의 세기를 조절할 수 있다.
이를 통해, 주변 RGP(100)가 송출하는 동일한 GNSS 위성의 위성항법신호에 대한 최대신호 검출 꼭지의 지연시간 이동과 상기 GNSS 수신기(600)의 상기 각 RGP(100)간 거리 이동이 서로 비례하도록 함으로서, 상기 GNSS 수신기(600)가 상기 최대신호에 대한 GNSS 위성의 위성항법신호를 수신하여, 해당 사용자의 이동에 따른 위치를 연속하여 정확하게 계산할 수 있도록 할 수 있다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형으로 구현되는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템을 나타낸 도면이며, 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형으로 구현되는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템을 나타낸 도면이다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형으로 구현되는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템(10)은, 상기 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출하는 복수의 RGP(100)는 해당 실내에 미리 설정한 간격으로 이격되어 독립적으로 설치된다.
이때, 상기 각각의 RGP(100) 및 측위 서버(200)는 유무선 네트워크를 통해 상호 연결되어 실내측위에 관련된 데이터를 송수신할 수 있도록 구현된다.
또한 상기 측위 서버(200) 및 복수의 RGP(100)는, 외부의 유무선 통신망과 각각 연결됨으로써, 제어 단말(300)에 의해 원격으로 제어되도록 구현된다.
또한 상기 실내에 독립적으로 각각 설치되는 RGP(100)는 RF 신호를 송출하기 위한 GNSS RF 안테나(미도시)를 자체적으로 구비하고 있으면서, RF 신호로 변조한 상기 GNSS 위성별 위성항법신호를 상기 GNSS RF 안테나를 통해 송출하게 된다.
또한 도 8b에 도시한 바와 같이, 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출하는 복수의 RGP(100)와 상기 측위 서버(200)가 하나의 측위 장치(700)로 통합됨으로서, 상기 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템(10)이 통합형으로 구현될 수 있다.
이때, 상기 복수의 RGP(100)는 실내에 설치되는 복수의 GNSS RF 안테나를 통해 상기 실내의 특정 공간으로 상기 생성한 복수의 GNSS 위성항법신호를 동시에 각각 송출할 수 있도록 한다.
즉, 상기 복수의 RGP(100)는 상기 복수의 GNSS RF 안테나와 각각 매핑되어, 상기 각각의 RGP(100)에 설정된 실내의 특정 공간으로 상기 복수의 GNSS 위성항법신호를 송출하게 되는 것이다.
또한 상기 복수의 RGP(100)와 상기 복수의 GNSS RF 안테나는 RF 신호를 전송하기 위한 RF 케이블로 연결되며, 상기 복수의 RGP(100)는 해당 RGP(100)와 매핑된 GNSS RF 안테나로 상기 GNSS 위성항법신호를 전송하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법은, GNSS 위성의 위성항법신호가 수신되지 않는 실내에 복수의 RGP를 설치하고, 상기 설치한 복수의 RGP를 통해 통상의 측위 시스템에서 수행하는 측위과정을 역으로 수행하여 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하고, 상기 생성한 위성항법신호를 실내에 위치하는 복수의 GNSS 수신기가 수신하여 해당 사용자에 대한 위치를 연속하여 계산할 수 있도록 함으로서, 실내에서도 실외와 동등한 수준의 정확도와 성능을 갖는 위성항법체계가 동작하도록 하는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.
아울러 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
10: 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템
100: RGP 110: 위성항법정보 수신부
120: 현재 시간 수신부 130: 위치정보 수신부
140: GNSS 위성 선정부 150: GNSS 위성정보 생성부
160: GNSS 위성항법신호 생성부 170: RF 신호 변환부
180: 메모리 190: 보안 모듈
200: 측위 서버 300: 제어 단말
400: GNSS 수신장치 500: GNSS 위성항법정보 제공 시스템
600: GNSS 수신기 700: 측위 장치

Claims (10)

  1. 복수의 GNSS 위성별 위성항법정보, 현재 시간 및 RGP(Reverse GNSS Processor)의 위치정보를 이용하여, 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출하는 복수의 RGP; 및
    상기 복수의 RGP 간의 시간 동기화 및 상기 각 RGP에서 상기 생성한 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호의 송출 타이밍에 대한 동기화를 포함하는 시각 동기화를 수행하여, 상기 복수의 RGP를 통해 연속측위를 제공하기 위해 상기 복수의 RGP를 제어하는 측위 서버;를 포함하며,
    상기 각 RGP는, 역방향 GNSS 처리를 통해 상기 GNSS 위성별 위성항법정보에 포함된 궤도정보를 참조하여 상기 현재 시간에서의 GNSS 위성별 위치좌표를 결정하고, 상기 GNSS 위성별 위성항법정보가 상기 각 RGP로 수신될 때, 상기 GNSS 위성별 위성항법정보의 수신 지연시간에 광속도를 곱하여 상기 각 RGP의 위치정보에 따른 상기 GNSS 위성별 거리측정정보를 산출하며,
    상기 결정한 GNSS 위성별 위치좌표와 상기 결정한 GNSS 위성별 거리측정정보를 해당 GNSS 위성의 위성항법정보에 각각 통합하여, 상기 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출함으로서, 연속적인 실내측위를 제공하는 것을 특징으로 하는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 GNSS 위성별 위성항법정보 및 현재 시간은 GNSS 위성항법정보 제공 시스템 또는 GNSS 수신장치로부터 수신되고, 상기 RGP의 위치정보는 RGP에 자체적으로 설정되어 있거나, 제어 단말로부터 네트워크를 통해서 수신되며,
    상기 복수의 RGP, 측위 서버, 제어 단말은 접근제어, 암호화 또는 이들의 조합을 통한 보안 기능을 포함하며,
    상기 시간 동기화는 상기 현재 시간을 기준으로 수행되며, 상기 송출 타이밍에 대한 동기화는 미리 설정한 클럭신호를 상기 각 RGP로 전송함으로서, 수행되는 것을 특징으로 하는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 RGP는, GNSS 위성의 위성항법신호가 수신되지 않는 실내에 설치되는 것으로, 상기 실내의 구조에 따라 일정한 간격으로 이격되어 배치되며,
    상기 각 RGP에서 송출되는 상기 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호에 대한 세기는, 상기 각 RGP에서 송출되는 상기 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호가 다중경로 특성을 갖지 않도록 상기 간격에 따라 가변적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 RGP는,
    상기 현재 시간 및 RGP의 위치정보를 토대로, 상기 현재 시간 및 상기 RGP의 위치에서 사용 가능한 복수의 GNSS 위성을 선정하는 GNSS 위성 선정부;
    상기 선정한 복수의 GNSS 위성의 위성항법정보를 토대로 해당 GNSS 위성에 대한 상기 위치좌표 및 거리측정정보를 포함하는 GNSS 위성정보를 각각 생성하는 GNSS 위성정보 생성부;
    상기 생성한 GNSS 위성정보에 대한 IQ데이터를 생성하고, 상기 생성한 IQ데이터와 해당 GNSS 위성에 대한 항법정보를 통합하여, 실내측위를 위한 GNSS 위성항법신호를 상기 선정한 GNSS 위성별로 생성하는 GNSS 위성항법신호 생성부; 및
    상기 생성한 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 RF신호로 변환하여 송출하는 RF 신호 변환부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 RGP는,
    유무선 통신네트워크를 통해 상호 통신을 수행하여, 상기 각 RGP에서 송출되는 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호 중, 인접한 RGP에서 동일한 실내측위를 위한 GNSS 위성의 위성항법신호가 송출되는 것이 확인되는 경우,
    상기 각 RGP는, 해당 실내측위를 위한 GNSS 위성의 위성항법신호가 상기 인접한 RGP에 도달하도록 상기 실내측위를 위한 GNSS 위성의 위성항법신호에 대한 세기를 조절하여, 상기 인접한 RPG 장치가 송출하는 해당 실내측위를 위한 GNSS 위성의 위성항법신호에 대한 최대신호 검출 꼭지의 지연시간 이동과 상기 각 RGP 사이에서의 GNSS 수신기의 거리 이동이 서로 비례하도록 함으로써, 상기 GNSS 수신기를 통해 최대신호를 가지는 실내측위를 위한 GNSS 위성항법신호를 이용하여 사용자에 대한 실시간 실내측위를 연속하여 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 시스템.
  6. 삭제
  7. 복수의 RGP에서, 복수의 GNSS 위성별 위성항법정보, 현재 시간 및 RGP의 위치정보를 이용하여, 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출하는 GNSS 위성별 위성항법신호 생성 단계; 및
    측위 서버에서, 상기 복수의 RGP 간의 시간 동기화 및 상기 각 RGP에서 상기 생성한 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호의 송출 타이밍에 대한 동기화를 포함하는 시각 동기화를 수행하여, 상기 복수의 RGP를 통해 연속측위를 제공하기 위해 상기 복수의 RGP를 제어하는 제어 단계;를 포함하며,
    상기 각 RGP는, 역방향 GNSS 처리를 통해 상기 GNSS 위성별 위성항법정보에 포함된 궤도정보를 참조하여 상기 현재 시간에서의 GNSS 위성별 위치좌표를 결정하고, 상기 GNSS 위성별 위성항법정보가 상기 각 RGP로 수신될 때, 상기 GNSS 위성별 위성항법정보의 수신 지연시간에 광속도를 곱하여 상기 각 RGP의 위치정보에 따른 상기 GNSS 위성별 거리측정정보를 산출하며,
    상기 결정한 GNSS 위성별 위치좌표와 상기 결정한 GNSS 위성별 거리측정정보를 해당 GNSS 위성의 위성항법정보에 각각 통합하여, 상기 GNSS 위성별 위성항법신호를 생성하여 송출함으로서, 연속적인 실내측위를 제공하는 것을 특징으로 하는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수의 GNSS 위성별 위성항법정보 및 현재 시간은 GNSS 위성항법정보 제공 시스템 또는 GNSS 수신장치로부터 수신되고, 상기 RGP의 위치정보는 RGP에 자체적으로 설정되어 있거나, 제어단말로부터 네트워크를 통해서 수신되며,
    상기 시간 동기화는 상기 현재 시간을 기준으로 수행되며, 상기 송출 타이밍에 대한 동기화는 미리 설정한 클럭신호를 상기 각 RGP로 전송함으로서, 수행되는 것을 특징으로 하는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 GNSS 위성별 위성항법신호 생성 단계는,
    상기 현재 시간 및 RGP의 위치정보를 토대로, 상기 현재 시간 및 RGP의 위치에서 사용 가능한 복수의 GNSS 위성을 선정하는 GNSS 위성 선정 단계;
    상기 선정한 복수의 GNSS 위성의 위성항법정보를 토대로 해당 GNSS 위성에 대한 상기 위치좌표 및 거리측정정보를 포함하는 GNSS 위성정보를 각각 생성하는 GNSS 위성정보 생성 단계;
    상기 생성한 GNSS 위성정보에 대한 IQ데이터를 생성하고, 상기 생성한 IQ데이터와 해당 GNSS 위성에 대한 항법정보를 통합하여, 실내측위를 위한 GNSS 위성항법신호를 상기 선정한 GNSS 위성별로 생성하는 GNSS 위성항법신호 생성 단계; 및
    상기 생성한 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호를 RF 신호로 변환하여 송출하는 RF 신호 변환 단계;를 더 포함하고,
    상기 복수의 RGP는, 상기 GNSS 위성의 위성항법신호가 수신되지 않는 실내에 설치되는 것으로, 상기 실내의 구조에 따라 일정한 간격으로 이격되어 배치되고,
    상기 각 RGP에서 송출되는 상기 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호에 대한 세기는, 상기 각 RGP에서 송출되는 상기 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성방법신호가 다중경로 특성을 갖지 않도록 상기 간격에 따라 가변적으로 조절되는 것을 특징으로 하는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수의 RGP는,
    유무선 통신네트워크를 통해 상호 통신을 수행하여, 상기 각 RGP에서 송출되는 실내측위를 위한 GNSS 위성별 위성항법신호 중, 인접한 RGP에서 동일한 실내측위를 위한 GNSS 위성의 위성항법신호가 송출되는 것이 확인되는 경우,
    상기 각 RGP는, 해당 실내측위를 위한 GNSS 위성의 위성항법신호가 상기 인접한 RGP에 도달하도록 상기 실내측위를 위한 GNSS 위성의 위성항법신호에 대한 세기를 조절하여, 상기 인접한 RPG 장치가 송출하는 해당 실내측위를 위한 GNSS 위성의 위성항법신호에 대한 최대신호 검출 꼭지의 지연시간 이동과 상기 각 RGP 사이에서의 GNSS 수신기의 거리 이동이 서로 비례하도록 함으로써, 상기 GNSS 수신기를 통해 최대신호를 가지는 실내측위를 위한 GNSS 위성항법신호를 이용하여 사용자에 대한 실시간 실내측위를 연속하여 수행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 위성항법체계의 항법정보를 이용한 실내측위 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20210132237A1 (en) * 2018-05-24 2021-05-06 European Space Agency Method and apparatus for performing joint channel and time estimation in a gnss receiver

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102262147B1 (ko) * 2020-10-12 2021-06-07 정관묵 Gps 위치 측정 시스템 및 그 방법
KR20230083250A (ko) * 2021-12-02 2023-06-09 김현수 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100938731B1 (ko) * 2006-09-26 2010-01-26 재단법인서울대학교산학협력재단 양방향 의사 위성의 자가 위치 추정 시스템
KR20120035840A (ko) * 2010-10-06 2012-04-16 한국전자통신연구원 의사 ｇｐｓ 신호를 이용한 단말의 실내 위치 추적 시스템 및 방법
KR101497592B1 (ko) * 2012-07-16 2015-03-05 한양네비콤주식회사 실내 항법 서비스를 제공하는 방법, 의사위성 및 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210132237A1 (en) * 2018-05-24 2021-05-06 European Space Agency Method and apparatus for performing joint channel and time estimation in a gnss receiver

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