KR102566418B1 - 멀티 gnss를 이용한 위치 추적 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 위치 추적 시스템은 멀티 GNSS를 적용하여 위성으로부터 신호를 수신하지 못하는 음영 지역을 최소화하며, GNSS 서버가 위성으로부터 신호를 수신하는 GNSS 단말에서 동시에 작동되는 GNSS 수신 모듈의 수가 최소가 되도록 위성을 선택하여 GNSS 단말의 배터리 소모를 최소화할 수 있다.

Description

멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 시스템 및 방법 { LOCATION TRACKING SYSTEM AND METHOD USING MULTIPLE GNSS }
본 발명은 위치 추적 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 추적 대상에 부착된 단말기가 전력 소모를 최소화하며 위성으로부터 신호를 수신하는 기술에 관한 것이다.
위치를 파악하고 추적하는 위치 추적 기술이 야생 동물의 생태나 습성을 확인하기 위하여 활용되거나 반려 동물의 분실 방지 등에 활용되고 있다.
일반적으로 동물의 위치를 확인하고 추적하기 위하여 위성항법시스템(Global Navigation Satellite Systems, GNSS)이 활용되고 있으며 주로 GPS(Global Positioning System) 기술이 이용된다.
GPS는 GPS 위성에서 보내는 위치신호를 수신하여 사용자의 현재 위치를 계산하는 위성항법시스템으로 항공기, 선박, 자동차 등의 내비게이션 장치에 주로 사용되고 있다.
종래의 동물 등에 사용되는 위치 추적기는 일반적으로 동물에 부착되어 작동되며 동물의 현재 위치를 위성항법시스템으로 수신한 신호로부터 결정하여 사용자가 소지하고 있는 내비게이션 장치로 전달한다. 이러한 동물에 착용된 위치 추적기와 사용자가 소지하는 내비게이션 장치는 서로 통신이 가능한 범위에 있는 경우에만 제대로 위치 파악이 가능하다. 위치 추적기와 내비게이션 장치 사이에 통신이 원활하지 않은 경우 예를 들어, 동물이 내비게이션 장치와 통신할 수 있는 범위를 벗어난 경우에는 동물의 위치를 파악할 수 없게 되므로 사용자가 동물의 위치를 예측하여 이동하여야 하는 문제가 발생한다.
또한, 야생 동물의 경우 산이나 계곡 등에 서식하므로 지형적 위치에 따라서 위성 신호를 제대로 수신하지 못하는 경우가 빈번히 발생하는 문제가 있다.
또한, 야생 동물에 부착되는 위치 추적기의 경우 동물이 미치는 영향을 최소화하기 위하여 경량화, 소형화하게 되므로 적은 용량의 배터리가 사용되는 것이 일반적이므로 적은 용량의 배터리로도 수개월에서 수년간 동작시킬 수 있어야 한다.
본 발명은 멀티 위성항법시스템(GNSS)을 사용하여 지형의 영향으로 위성 신호를 수신하지 못해 위치 파악이 어려운 지역을 최소화할 수 있는 위치 추적 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
추가하여 본 발명은 멀티 위성항법시스템(GNSS)을 사용하더라도 위성 신호를 수신하여 위치를 파악하는 단말이 전력 소비를 최소화할 수 있는 조합을 찾아 위성으로부터 신호를 수신하게 하여 배터리 소비량을 최소화할 수 있는 위치 추적 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 양상에 따른 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 시스템은 복수의 기지국과, GNSS 서버와, GNSS 단말을 포함한다.
기지국은 위치를 추적하고자 하는 지역에 복수로 설치되어 멀티홉 기반의 저전력 광역 통신망을 구성하며, 적어도 하나의 기지국은 IP 네트워크와 연결되는 게이트웨이 기지국이다.
GNSS 서버는 지형 정보에 기초하여 요청된 위치에서 현재 신호를 수신할 수 있는 위성을 찾아 GNSS의 종류가 최소가 되도록 4개 선택하고 선택된 위성들의 정보를 포함하는 GNSS 정보를 생성하여 전달한다.
GNSS 단말은 대기모드에서 설정된 주기마다 깨어나 신호가 수신되는 기지국을 통해 GNSS 서버에 GNSS 정보를 요청하여 수신하고, 수신한 GNSS 정보에 포함된 위성들이 속한 GNSS 수신 모듈을 활성화시켜 위성 신호를 수신한다.
보다 구체적으로, GNSS 서버는 위성 위치 산출부와, 위성 선택부와, 단말 연동부를 포함할 수 있다.
위성 위치 산출부는 복수의 GNSS 각각에 대하여 실시간으로 위성들의 위치를 계산하여 위치를 파악할 수 있다.
위성 선택부는 요청된 위치에 대한 위성들의 앙각을 계산하고 지형도의 정보에 기초하여 요청된 위치에서 신호를 수신할 수 있는 위성을 4개 선택하되 GNSS의 종류가 최소가 되도록 위성을 선택할 수 있다.
단말 연동부는 기지국을 통해 수신된 GNSS 단말로부터의 GNSS 정보 요청에 응답하여 선택된 위성들의 정보를 GNSS 정보로 생성하여 전달할 수 있다.
또한, GNSS 단말은 멀티 GNSS 수신부와, 통신부와, 전원 제어부와, 위치정보 산출부를 포함할 수 있다.
멀티 GNSS 수신부는 복수의 GNSS 수신 모듈을 포함하여 복수의 GNSS로부터 위성신호를 수신할 수 있다.
통신부는 대기모드에서 설정된 주기마다 깨어날 때마다 신호가 수신되는 기지국을 통해 GNSS 서버에 GNSS 정보를 요청하여 수신할 수 있다.
전원 제어부는 수신한 GNSS 정보에 포함된 위성들의 정보에 기초하여 GNSS 수신 모듈에 전원을 공급할 수 있다.
위치정보 산출부는 전원이 공급된 GNSS 수신 모듈을 통해 수신한 위성 신호로부터 위치정보를 산출할 수 있다.
본 발명의 추가적 양상에 따르면, GNSS 단말은 산출된 위치정보를 기지국을 통해 GNSS 서버로 보고하는 위치정보 보고부를 더 포함할 수 있고, GNSS 서버는 단말 연동부를 통해 수신한 GNSS 단말의 위치정보에 기초하여 GNSS 단말의 위치를 추적 관리하는 위치 추적부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 방법은 GNSS 서버가 복수의 GNSS 각각에 대하여 실시간으로 각각 위성들의 위치를 계산하여 위성 위치를 산출하는 단계와, GNSS 단말이 대기모드에서 설정된 주기마다 깨어나 신호가 수신되는 기지국을 통해 GNSS 서버에 GNSS 정보를 요청하는 단계와, GNSS 서버가 지형 정보에 기초하여 요청된 위치에서 현재 신호를 수신할 수 있는 위성을 찾고 GNSS의 종류가 최소가 되도록 위성을 4개 선택하는 단계와, GNSS 서버가 선택된 위성들의 정보를 포함하는 GNSS 정보를 생성하여 기지국을 통해 GNSS 단말에 전달하는 단계와, GNSS 단말이 수신한 GNSS 정보에 포함된 위성들의 정보에 기초하여 GNSS 수신 모듈에 전원을 공급하여 활성화시키는 단계와, GNSS 단말이 활성화된 GNSS 수신 모듈을 통해 수신한 위성 신호로부터 위치정보를 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 시스템에 의하면 멀티 GNSS 사용으로 인해 지형의 영향을 최소화하여 위성 신호를 수신하지 못해 위치 파악이 어려운 지역을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 시스템에 의하면 멀티 GNSS를 사용하더라도 위성 신호를 수신하여 위치를 파악하는 단말이 전력 소비를 최소화할 수 있는 조합으로 위성으로부터 신호를 수신할 수 있어 배터리 소비량을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 위치 추적 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 위치 추적 시스템의 블록도를 도시한 것이다.
도 3은 요청된 위치에서 지형과 위성의 앙각에 따라 수신 가능한 위성의 예를 표시한 것이다.
도 4는 본 발명의 위치 추적 방법의 절차를 도시한 것이다.
전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시 예들을 통해 구체화된다. 각 실시 예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시 예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 블록도의 각 블록은 어느 경우에 있어서 물리적인 부품을 표현할 수 있으나 또 다른 경우에 있어서 하나의 물리적인 부품의 기능의 일부 혹은 복수의 물리적인 부품에 걸친 기능의 논리적인 표현일 수 있다. 때로는 블록 혹은 그 일부의 실체는 프로그램 명령어들의 집합(set)일 수 있다. 이러한 블록들은 전부 혹은 일부가 하드웨어, 소프트웨어 혹은 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.
본 발명의 위치 추적 시스템은 위성항법시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS)을 이용하여 추적 대상의 위치를 파악한다. GNSS에는 미국의 GPS와, EU의 Galileo, 러시아의 GLONASS, 중국의 BeiDou와 일본의 QZSS, 인도의 IRNSS 등이 있으며, 본 발명의 위치 추적 시스템은 이들 시스템 중 적어도 2개 이상의 시스템을 지원하며, 바람직하게는 4개 이상의 시스템을 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 위치 추적 시스템을 도시하고 있고, 도 2는 본 발명의 위치 추적 시스템의 블록도를 도시하고 있고, 도 3은 요청된 위치에서 지형과 위성의 앙각에 따라 수신 가능한 위성의 예를 표시한 것이다. 본 발명의 일 양상에 따른 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 시스템은 복수의 기지국(300)과, GNSS 서버(200)와, GNSS 단말(100)을 포함한다.
본 발명의 일 양상에 따른 위치 추적 시스템의 GNSS 서버(200) 및 GNSS 단말(100)은 GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, IRNSS 중 적어도 4개 이상의 위성항법 시스템(GNSS)을 지원할 수 있다.
본 발명의 위치 추적 시스템은 저전력 광역 통신망을 무선 통신망으로 사용한다. 야생 동물 등 추적 대상에 부착되거나 소지하는 GNSS 단말(100)은 소형화, 경량화되어 있어 적은 용량을 가진 배터리를 포함하고 있으나 최소 수개월에서 수년까지 동작되어야 하는 요구 사항이 있다. 따라서, GNSS 단말(100)이 사용하는 무선 통신망을 넓은 커버리지와 긴 배터리 수명의 특징을 갖는 저전력 광역 통신망으로 구축한다. 저전력 광역 통신 기술(Low Power Wide Area, LPWA)은 사물인터넷(IoT) 분야에서 주로 사용되는 기술이며 비면허 주파수 대역을 사용하는 LoRa, SIGFOX 등의 기술이 사용될 수 있으며, 기존 이동 통신 주파수의 일부 대역을 사용하는 LTE-M, NB-IoT 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 위치 추적 시스템은 저전력 광역 통신망을 구축하기 위하여 복수의 기지국(300)을 위치를 추적하고자 하는 지역에 설치한다. 일 예로, 야생 동물의 위치를 추적하고자 하는 경우 산, 계곡 등에 복수의 기지국(300)을 설치한다. 또한, 도 1에 도시된 것과 같이 본 발명의 기지국(300)들은 멀티홉 기반의 저전력 광역 통신망을 구성한다. 도 1의 예에서 GNSS 단말(100)이 기지국#1(300_1)의 커버리지에 있어 기지국#1(300_1)을 통해 통신하나 기지국#1(300_1)이 IP 네트워크와 직접 연결되어 있지 않은 경우 다른 기지국(300_2, 300_3, 300_4)을 통해 멀티홉 기반으로 통신할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 기지국은 IP 네트워크와 연결되는 게이트웨이 기지국이다. 도 1에 도시된 예에서 기지국#4(300_4)가 게이트웨이 기지국으로 IP 네트워크의 라우터 기능을 수행한다.
GNSS 서버(200)는 프로세서와, 메모리와, 저장 장치와, 입출력 장치 등을 가진 컴퓨터 장치이다. GNSS 서버(200)는 GNSS 단말(100)로부터 GNSS 정보 요청을 수신하며 GNSS 단말(100)이 요청한 위치에서 현재 신호를 수신할 수 있는 위성을 지형 정보에 기초하여 찾는다. GNSS 단말(100)이 위성으로부터 수신한 신호로부터 위치 정보 즉, 위도, 경도 및 고도를 산출하기 위해서는 최소 4개의 위성으로부터 신호를 수신하여야 한다. 최소 3개의 위성과의 거리와 각 위성의 위치를 알게 되면 삼각측량과 같은 방법으로 위치를 계산할 수 있지만 시간 동기가 정확하지 않아 오차 보정을 위하여 최소 4개의 위성으로부터의 신호를 이용해 위치를 산출한다. 따라서, GNSS 서버(200)는 GNSS 단말(100)이 신호를 수신할 수 있는 위성을 최소 4개 이상을 찾는다. 이때, GNSS 단말(100)이 신호를 수신할 수 있는 4개의 위성은 서로 다른 GNSS에 속하는 위성일 수 있다. 따라서, GNSS 서버(200)는 GNSS 단말(100)이 전력 소비를 최소화할 수 있도록 GNSS의 종류가 최소가 되도록 위성을 4개 선택하고, 이 선택된 위성들의 정보를 포함하는 GNSS 정보를 생성하여 GNSS 단말(100)에 전달한다. 이때, GNSS 정보에 포함되는 위성의 정보는 위성의 현재 위치, 주파수 대역 등의 정보를 포함한다.
GNSS에 따라 L1 주파수 대역만 전송할 수 있고, L1과 L5 주파수 대역으로 동시에 전송할 수 있다. 따라서, GNSS의 정보는 선택된 위성들의 주파수 대역이 L1 주파수 대역 또는 L5 주파수 대역인지에 대한 정보를 더 포함할 수 있다. 다만, GNSS 위성들이 사용하는 주파수 대역 중 L5가 L1에 비하여 간섭이 적어 위치 정확도가 높으므로 L5가 우선 선택되도록 한다.
도 2에 도시된 것과 같이 GNSS 서버(200)는 위성 위치 산출부(220)와, 위성 선택부(230)와, 단말 연동부(210)를 포함할 수 있고, 위성 위치 산출부(220)와, 위성 선택부(230)와, 단말 연동부(210)는 적어도 그 기능의 일부가 프로세서에서 실행되는 프로그램 명령어 세트로 구현될 수 있다.
GNSS 서버(200)는 건물, 산, 계곡 등의 정보가 포함되어 있는 지형도를 저장하고 있으며, 저전력 광역 통신망을 구축하는 각 기지국(300)들의 식별 번호와 기지국(300)들의 위치 정보를 저장하고 있다.
위성 위치 산출부(220)는 복수의 GNSS 각각에 대하여 실시간으로 위성들의 위치를 계산하여 위치를 파악한다. 각 GNSS의 위성들의 위치를 계산하는 기술은 공지된 기술로 상세한 설명은 생략한다.
위성 선택부(230)는 단말 연동부(210)를 통해 GNSS 단말(100)로부터 수신된 GNSS 정보 요청에 포함된 위치에 대한 위성들의 앙각을 계산한다. 위성 선택부(230)는 계산된 위성들의 앙각과 지형도의 정보에 기초하여 요청된 위치에서 신호를 수신할 수 있는 위성을 찾는다. 앞서 설명한 바와 같이 위성 신호로부터 위치 정보를 구하기 위해서는 4개의 위성이 필요하며, GNSS 단말(100)의 전력 소모를 줄이기 위해 GNSS의 종류가 최소가 되도록 위성을 4개 선택할 수 있다. 도 3에 도시된 예에서 위성의 앙각과 지형도 정보에 기초할 때 위성2, 위성3, 위성4, 위성5가 GNSS 단말(100)이 신호를 수신할 수 있는 위성에 해당하고, 위성1과 위성6은 신호를 수신할 수 없는 위성이 된다. 따라서, 도 3의 예에서 위성2, 위성3, 위성4, 위성5가 선택된다. 도 3의 예와 달리 신호를 수신할 수 있는 위성의 수가 4개를 초과하는 경우 GNSS 종류가 최소가 되는 조합으로 위성이 선택된다.
단말 연동부(210)는 기지국(300)을 통해 GNSS 단말(100)과 통신하며 GNSS 단말(100)로부터 메시지를 수신하거나 GNSS 단말(100)로 메시지를 전송할 수 있다. 단말 연동부(210)는 수신된 GNSS 단말(100)로부터의 GNSS 정보 요청에 응답하여 선택된 위성들의 정보를 GNSS 정보로 생성하여 전달할 수 있다.
GNSS 서버(200)가 GNSS 단말(100)로부터 수신하는 GNSS 정보 요청에는 위치 정보가 포함되어 있다. GNSS 서버(200)는 이 요청에 포함된 위치를 기준으로 현재 신호를 수신할 수 있는 위성을 찾는다. 아직 GNSS 단말(100)이 위성으로부터 신호를 수신하기 전이므로 이 요청된 위치는 GNSS 단말(100)의 GNSS 정보 요청을 최초로 수신하는 기지국(300)의 위치이며, 기지국(300)을 식별할 수 있는 식별번호의 형태로 기지국(300)의 위치가 전달된다. GNSS 서버(200)는 기지국(300)의 식별번호를 이용하여 기지국(300)의 위치 정보를 구할 수 있다.
GNSS 단말(100)은 추적 대상 예를 들어 야생 동물에 부착되는 단말기이며 하드웨어 구성으로 MCU, 메모리, 저전력 광역 통신 모듈, 멀티 GNSS 모듈, 배터리 등을 포함할 수 있다.
GNSS 단말(100)은 저전력으로 동작하므로 위성으로부터 신호를 수신하지 않을 때는 대부분 구성의 전원을 차단하여 배터리 소모량을 최소화하며 이 모드를 대기모드로 정의한다.
GNSS 단말(100)은 대부분의 시간을 보내는 대기모드에 있다가 설정된 주기마다 깨어난다. GNSS 단말(100)은 대기모드에 깨어나면 저전력 광역 통신 모듈을 통해 기지국(300)으로부터 신호를 수신한다. GNSS 단말(100)은 신호가 수신되는 기지국(300)을 통해 GNSS 서버(200)에 GNSS 정보를 요청한다. GNSS 단말(100)은 장시간 대기모드에 있다 깨어난 것이므로 정확한 현재 위치를 알지 못하므로 GNSS 정보 요청에 기지국 식별번호를 포함시켜 이 기지국(300)의 위치를 현재 위치로 사용한다.
GNSS 단말(100)은 GNSS 서버(200)로부터 GNSS 정보를 수신하고, 수신한 GNSS 정보에 포함된 위성들의 정보에 기초하여 전원을 공급하여 활성화시킬 GNSS 수신 모듈(111)을 결정하고, 결정된 GNSS 수신 모듈(111)을 활성화시켜 위성 신호를 수신한다.
도 2에 도시된 것과 같이 GNSS 단말(100)은 멀티 GNSS 수신부(110)와, 통신부(130)와, 전원 제어부(120)와, 위치정보 산출부(140)를 포함할 수 있고, 멀티 GNSS 수신부(110)와, 통신부(130)와, 전원 제어부(120)와, 위치정보 산출부(140)는 적어도 그 기능의 일부가 MCU에서 실행되는 프로그램 명령어 세트로 구현될 수 있다.
추적 대상에 부착되어 사용되는 GNSS 단말(100)은 추적 대상이 이동함에 따라 위성 신호를 수신하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 일 예로 추적 대상이 야생 동물인 경우 야생 동물이 산간, 계곡 등을 계속 이동하다 보니 지형적 특성에 따라 위성으로부터 신호를 수신하지 못할 수 있다. 따라서, GNSS 단말(100)이 위성으로부터 신호를 보다 잘 수신할 수 있도록 본 발명은 멀티 GNSS를 적용하여 GNSS 단말(100)이 멀티 GNSS로부터 신호를 수신할 수 있다.
멀티 GNSS 수신부(110)는 복수의 GNSS 수신 모듈(111)을 포함하여 복수의 GNSS로부터 위성신호를 수신할 수 있다. 따라서, 본 발명의 GNSS 단말(100)은 하나의 GNSS 시스템을 사용하는 것보다 지형의 영향을 덜 받을 수 있다.
통신부(130)는 대기모드에서 설정된 주기마다 깨어날 때마다 신호가 수신되는 기지국(300)을 통해 GNSS 서버(200)에 GNSS 정보를 요청하여 수신할 수 있다.
전원 제어부(120)는 수신한 GNSS 정보에 포함된 위성들의 정보에 기초하여 GNSS 수신 모듈(111)에 전원을 공급할 수 있다. 즉, 전원 제어부(120)는 GNSS 정보에 포함된 위성들이 속한 GNSS의 수신 모듈(111)에만 전원을 공급하여 멀티 GNSS를 사용하더라도 전력 소모를 최소화할 수 있다.
위치정보 산출부(140)는 전원이 공급된 GNSS 수신 모듈(111)을 통해 수신한 위성 신호로부터 위치정보를 산출할 수 있다.
본 발명의 추가적 양상에 따르면, GNSS 단말(100)은 위치정보 보고부(150)를 더 포함할 수 있고, GNSS 서버(200)는 위치 추적부(240)를 더 포함할 수 있다.
GNSS 단말(100)의 위치정보 보고부(150)는 적어도 그 기능의 일부가 MCU에서 실행되는 프로그램 명령어 세트로 구현되며, 위성 신호로부터 산출된 위치정보를 기지국(300)을 통해 GNSS 서버(200)로 보고할 수 있다. 위치정보 보고부(150)는 GNSS 서버(200)로 위치정보를 보고한 후 전원 제어부(120)에 이를 통지하여 전원 제어부(120)가 GNSS 단말(100)을 다시 대기모드로 전환할 수 있도록 한다.
GNSS 서버(200)의 위치 추적부(240)는 적어도 그 기능의 일부가 프로세서에서 실행되는 프로그램 명령어 세트로 구현되며, 단말 연동부(210)를 통해 수신한 GNSS 단말(100)의 위치정보에 기초하여 GNSS 단말(100)의 위치를 추적 관리할 수 있다.
도 4는 본 발명의 위치 추적 방법의 절차를 도시한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 방법은 위성 위치 산출 단계와, GNSS 정보 요청 단계와, 위성 선택 단계와, GNSS 정보 전달 단계와, GNSS 수신 모듈 활성화 단계와, 위치정보 산출 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시에 따른 위치 추적 방법의 GNSS 서버(200) 및 GNSS 단말(100)은 GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, IRNSS 중 적어도 4개 이상의 위성항법 시스템(GNSS)을 지원할 수 있다.
위성 위치 산출 단계는 GNSS 서버(200)가 복수의 GNSS 각각에 대하여 실시간으로 각각 위성들의 위치를 계산하여 위성 위치를 산출(S1000)하는 단계이다. GNSS 서버(200)는 각각의 GNSS에 대하여 각 시스템에 속하는 위성들의 위치를 지속적으로 산출하여 파악하고 있다.
GNSS 정보 요청 단계는 GNSS 단말(100)이 대기모드에서 설정된 주기마다 웨이크 업 즉, 깨어나(S1020) 신호가 수신되는 기지국(300)을 통해 GNSS 서버(200)에 GNSS 정보를 요청(S1040)하는 단계이다. GNSS 단말(100)은 전력 사용을 최소로 하는 대기모드 상태에 있다 주기적으로 깨어나 주변의 기지국(300) 즉, 신호가 수신되는 저전력 광역 통신망의 기지국(300)을 통해 GNSS 서버(200)에 GNSS 정보를 요청한다.
GNSS 단말(100)이 전송하는 GNSS 정보 요청에는 위치 정보가 포함되어 있다. GNSS 서버(200)는 이 요청에 포함된 위치를 기준으로 현재 신호를 수신할 수 있는 위성을 찾는다. 이때 위치 정보는 GNSS 단말(100)의 GNSS 정보 요청을 최초로 수신하는 기지국(300)의 위치이며, 기지국(300)을 식별할 수 있는 식별번호의 형태로 기지국(300)의 위치가 전달된다. GNSS 서버(200)는 기지국(300)의 식별번호를 이용하여 기지국(300)의 위치 정보를 구할 수 있다.
위성 선택 단계는 GNSS 서버(200)가 지형 정보에 기초하여 요청된 위치에서 현재 신호를 수신할 수 있는 위성을 찾고(S1060) GNSS의 종류가 최소가 되도록 위성을 4개 선택(S1080)하는 단계이다. 먼저, GNSS 서버(200)는 GNSS 단말(100)로부터 GNSS 정보 요청을 수신한다. 요청을 수신한 GNSS 서버(200)는 GNSS 위성들의 파악된 위치와 GNSS 정보 요청에 포함된 위치 정보로부터 앙각을 계산하여 구하고, 해당 위치의 저장된 지형 정보에 기초하여 요청된 위치에서 현재 신호를 수신할 수 있는 위성을 찾는다. GNSS 단말(100)이 위성으로부터 수신한 신호로부터 위치 정보 즉, 위도, 경도 및 고도를 산출하기 위해서는 최소 4개의 위성으로부터 신호를 수신하여야 한다. 따라서, GNSS 서버(200)는 GNSS 단말(100)이 신호를 수신할 수 있는 위성을 최소 4개 이상을 찾는다. 이때, GNSS 단말(100)이 신호를 수신할 수 있는 4개의 위성은 서로 다른 GNSS에 속하는 위성일 수 있다. 따라서, GNSS 서버(200)는 GNSS 단말(100)이 전력 소비를 최소화할 수 있도록 GNSS의 종류가 최소가 되도록 위성을 4개 선택한다.
GNSS 정보 전달 단계는 GNSS 서버(200)가 선택된 위성들의 정보를 포함하는 GNSS 정보를 생성하여 기지국(300)을 통해 GNSS 단말(100)에 전달(S1100)하는 단계이다. 이때, GNSS 정보에 포함되는 위성의 정보는 위성의 현재 위치, 주파수 대역 등의 정보를 포함한다.
GNSS에 따라 L1 주파수 대역만 전송할 수 있고, L1과 L5 주파수 대역으로 동시에 전송할 수 있다. 따라서, GNSS의 정보는 선택된 위성들의 주파수 대역이 L1 주파수 대역 또는 L5 주파수 대역인지에 대한 정보를 더 포함할 수 있다. 다만, GNSS 위성들이 사용하는 주파수 대역 중 L5가 L1에 비하여 간섭이 적어 위치 정확도가 높으므로 L5가 우선 선택되도록 한다.
GNSS 수신 모듈 활성화 단계는 GNSS 단말(100)이 수신한 GNSS 정보에 포함된 위성들의 정보에 기초하여 GNSS 수신 모듈(111)에 전원을 공급하여 활성화(S1120)시키는 단계이다. GNSS 단말(100)은 수신한 GNSS 정보에 포함된 위성들의 정보에 기초하여 GNSS 수신 모듈(111)에 전원을 공급할 수 있다. 즉, GNSS 단말(100)은 GNSS 정보에 포함된 위성들이 속한 GNSS의 수신 모듈(111)에만 전원을 공급하여 멀티 GNSS를 사용하더라도 전력 소모를 최소화할 수 있다.
위치정보 산출 단계는 GNSS 단말(100)이 활성화된 GNSS 수신 모듈(111)을 통해 수신한 위성 신호로부터 위치정보를 산출(S1140)하는 단계이다.
본 발명의 추가적 실시 예에 따르면, 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 방법은 위치정보 보고 단계와, 위치 추적 관리 단계를 더 포함할 수 있다.
위치정보 보고 단계는 GNSS 단말(100)이 위성 신호로부터 산출된 위치정보를 기지국(300)을 통해 GNSS 서버(200)로 보고(S1160)하는 단계이다. GNSS 단말(100)은 GNSS 서버(200)로 위치정보를 보고한 후 다시 대기모드로 전환된다.
위치 추적 관리 단계는 GNSS 서버(200)가 GNSS 단말(100)로부터 수신한 GNSS 단말(100)의 위치정보에 기초하여 GNSS 단말(100)의 위치를 추적 관리(S1180)하는 단계이다.
이상에서 본 발명을 첨부된 도면을 참조하는 실시 예들을 통해 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이들로부터 당업자라면 자명하게 도출할 수 있는 다양한 변형 예들을 포괄하도록 해석되어야 한다. 특허청구범위는 이러한 변형 예들을 포괄하도록 의도되었다.
100 : GNSS 단말
110 : 멀티 GNSS 수신부
111 : GNSS 수신 모듈
120 : 전원 제어부 130 : 통신부
140 : 위치정보 산출부 150 : 위치정보 보고부
200 : GNSS 서버
210 : 단말 연동부 220 : 위성 위치 산출부
230 : 위성 선택부 240 : 위치 추적부
300 : 기지국

Claims (10)

  1. 멀티홉 기반의 저전력 광역 통신망을 구성하는 복수의 기지국;
    지형 정보에 기초하여 요청된 위치에서 현재 신호를 수신할 수 있는 위성을 찾아 GNSS의 종류가 최소가 되도록 4개 선택하고 선택된 위성들의 정보를 포함하는 GNSS 정보를 생성하여 전달하는 GNSS 서버; 및
    대기모드에서 설정된 주기마다 깨어나 신호가 수신되는 기지국을 통해 GNSS 서버에 GNSS 정보를 요청하여 수신하고, 수신한 GNSS 정보에 포함된 위성들이 속한 GNSS의 수신 모듈을 활성화시켜 위성 신호를 수신하는 GNSS 단말;
    을 포함하되,
    GNSS 서버가 현재 신호를 수신할 수 있는 위성을 찾는 요청된 위치는 GNSS 단말의 GNSS 정보 요청을 최초 수신하는 기지국의 위치이고,
    적어도 하나의 기지국은 IP 네트워크와 연결되는 게이트웨이 기지국인 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, GNSS 서버는 :
    복수의 GNSS 각각에 대하여 실시간으로 위성들의 위치를 계산하는 위성 위치 산출부와, 요청된 위치에 대한 위성들의 앙각을 계산하고 지형도의 정보에 기초하여 요청된 위치에서 신호를 수신할 수 있는 위성을 4개 선택하되 GNSS의 종류가 최소가 되도록 위성을 선택하는 위성 선택부와, 기지국을 통해 수신된 GNSS 단말로부터의 GNSS 정보 요청에 응답하여 선택된 위성들의 정보를 GNSS 정보로 생성하여 전달하는 단말 연동부를 포함하는 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, GNSS 단말은 :
    복수의 GNSS 수신 모듈을 포함하는 멀티 GNSS 수신부와, 대기모드에서 설정된 주기마다 깨어나 신호가 수신되는 기지국을 통해 GNSS 서버에 GNSS 정보를 요청하여 수신하는 통신부와, 수신한 GNSS 정보에 포함된 위성들의 정보에 기초하여 GNSS 수신 모듈에 전원을 공급하는 전원 제어부와, 전원이 공급된 GNSS 수신 모듈을 통해 수신한 위성 신호로부터 위치정보를 산출하는 위치정보 산출부를 포함하는 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    GNSS 단말은 산출된 위치정보를 기지국을 통해 GNSS 서버로 보고하는 위치정보 보고부를 더 포함하고,
    GNSS 서버는 단말 연동부를 통해 수신한 GNSS 단말의 위치정보에 기초하여 GNSS 단말의 위치를 추적 관리하는 위치 추적부를 더 포함하는 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    GNSS 서버 및 GNSS 단말은 GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, IRNSS 중 적어도 4개 이상의 GNSS를 지원하는 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    GNSS 정보는 선택된 위성들의 L1 또는 L5 주파수 정보를 더 포함하는 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 시스템.
  7. GNSS 서버가 복수의 GNSS 각각에 대하여 실시간으로 위성들의 위치를 계산하여 위성 위치를 산출하는 단계;
    GNSS 단말이 대기모드에서 설정된 주기마다 깨어나 신호가 수신되는 기지국을 통해 GNSS 서버에 GNSS 정보를 요청하는 단계;
    GNSS 서버가 지형 정보에 기초하여 요청된 위치에서 현재 신호를 수신할 수 있는 위성을 찾고 GNSS의 종류가 최소가 되도록 위성을 4개 선택하는 단계;
    GNSS 서버가 선택된 위성들의 정보를 포함하는 GNSS 정보를 생성하여 기지국을 통해 GNSS 단말에 전달하는 단계;
    GNSS 단말이 수신한 GNSS 정보에 포함된 위성들의 정보에 기초하여 GNSS 수신 모듈에 전원을 공급하여 활성화시키는 단계; 및
    GNSS 단말이 활성화된 GNSS 수신 모듈을 통해 수신한 위성 신호로부터 위치정보를 산출하는 단계;
    를 포함하되,
    GNSS 서버가 위성을 4개 선택하는 단계에서 GNSS 서버가 현재 신호를 수신할 수 있는 위성을 찾는 요청된 위치는 GNSS 단말의 GNSS 정보 요청을 최초 수신하는 기지국의 위치인 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    GNSS 단말이 산출된 위치정보를 기지국을 통해 GNSS 서버로 보고하는 단계; 및
    GNSS 서버가 수신한 GNSS 단말의 위치정보에 기초하여 GNSS 단말의 위치를 추적 관리하는 단계;
    를 더 포함하는 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    GNSS 서버 및 GNSS 단말은 GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, IRNSS 중 적어도 4개 이상의 GNSS를 지원하는 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    GNSS 정보는 선택된 위성들의 L1 또는 L5 주파수 정보를 더 포함하는 멀티 GNSS를 이용한 위치 추적 방법.
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