KR20010064885A - 도달시간차를 이용한 위치추적 서비스 방법 - Google Patents

도달시간차를 이용한 위치추적 서비스 방법 Download PDF

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KR20010064885A
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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 도달시간차를 이용한 위치추적 서비스 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 무선통신시스템에서 전파전파 지연에 따른 도달시간차(TDOA) 값을 이용하여 이동단말기의 정확한 위치를 추적하기 위한 위치추적 서비스 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 무선통신시스템에서 단말기의 위치를 결정하기 위한 방법에 있어서, 상기 단말기의 위치추적에 대한 서비스를 요청받는 제 1 단계; 상기 단말기와 기지국간에 동기를 획득하는 제 2 단계; 동기가 유지되고 있는 기지국을 중심으로 하는 각 기지국에 대한 위치추정 정확도 인자(GDOP)를 각각 계산하는 제 3 단계; 상기 위치추정 정확도 인자(GDOP)들을 비교하여 가장 낮은 위치추정 정확도 인자(GDOP)값을 유지하는 기지국의 집합을 선택하는 제 4 단계; 상기 선택된 기지국 집합에 대하여 시간정보를 추출하고, 추출된 시간정보를 이용하여 도달시간차(TDOA)를 계산하는 제 5 단계; 및 상기 도달시간차(TDOA) 정보를 바탕으로 상기 단말기의 위치를 결정하는 제 6 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 무선측위 서비스 등에 이용됨.

Description

도달시간차를 이용한 위치추적 서비스 방법{Wireless location service using TDOA method}
본 발명은 현재 사용중인 무선가입자망(WLL), 광대역무선가입자망(B-WLL), 이동전화망(Cellullar), 개인휴대통신망(PCS), 지능형교통망(ITS), 외국에서 사용중인 타 이동전화망, 현재 유럽방식과 북미방식으로 표준화가 추진되고 있는 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000), UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 등과 같은 차세대 이동통신망 등을 포함하는 무선통신시스템에서, 전파전파 지연에 따른 도달시간차(TDOA : Time Difference Of Arrival)값을 이용하여 이동단말기의 정확한 위치를 추적할 수 있는 위치추적 서비스 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
여기서, 위치추적 서비스라 함은, 이동통신에서 사용중인 단말기가 어느 지역에 위치하였는지를 추정하는 서비스로서, 여러 분야에서 사용이 가능하다. 이러한 측위 서비스을 이용하면, 미아찾기, 차량의 위치추적, 악의호 추적, 위치에 따른 차등 과금 서비스 등이 제공 가능하다.
종래의 측위시스템으로는 GPS(Global Positioning System) 위성을 이용한 시스템이 대표적이다.
이처럼, GPS를 이용하는 경우에는 단말기가 자신의 위치를 파악하기 위해서 가시선(LOS : Line Of Sight)으로 적어도 4개 이상의 GPS 위성에서 동시에 위성신호를 수신하여야 한다.
그리고, 수신한 위성의 신호를 분석하여 단말기 자신이 계산을 수행하여 자신의 위치를 표시한다.
그러나, 이러한 방식은 고가의 GPS 수신기를 장착하여야 하고, 또한 기존의 이동통신 단말기를 사용할 수 없으므로 두 개 이상의 장비를 장착해야 하는 단점이 있다.
이상에서와 같은 GPS 위성을 이용한 측위서비스 방법이 도 1에 도시되었다.
도 1에 도시된 바와 같이, GPS 위성을 이용하여 측위서비스를 제공하기 위해서는 GPS 위성에서 이동국까지의 전송에 따른 지연 시간을 계산하여 거리를 계산한다. 이러한 신호를 여러 개의 위성에서 수신하여 계산한다. 이때, 위도 경도와 높이까지 계산하기 위해서는 4개 이상의 GPS 신호를 수신해야 한다.
GPS 경우에는 도달시간(TOA : Time Of Arrival) 방식을 사용하며, 위치를 찾는 방법은 도 2와 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 각 위성에 대한 동기가 맞은 상황에서 각 위성에서의 수신거리를 계산하기 위한 다항식이 제공되고, 제공된 다항식을 풀면 위성까지의 거리를 계산할 수 있다.
이러한 방식은 이동통신망에서도 사용될 수 있으나, 이동통신환경이 GPS의 경우와는 다른 어려움이 존재한다. 여기에는 코드분할다중접속(CDMA : CodeDivision Multiple Access) 상황에서 발생하는 "Near-far" 문제에 의한 "Hearability" 문제, 다중 경로 문제 등이 존재한다.
이에, 이동통신망에서 전자전파 지연에 따른 도달시간차(TDOA) 값을 이용하여 단말기의 정확한 위치를 추적하고, 이를 통해 무선측위 서비스를 제공할 수 있는 방안이 필수적으로 요구된다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 무선통신시스템에서 전파전파 지연에 따른 도달시간차(TDOA) 값을 이용하여 이동단말기의 정확한 위치를 추적하기 위한 위치추적 서비스 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 일반적인 GPS 위성을 이용한 측위서비스 제공 방법을 나타낸 설명도.
도 2 는 상기 도 1에서 도달시간(TOA)을 이용한 위치 결정 방식을 나타낸 설명도.
도 3 은 본 발명에 따른 도달시간차(TDOA)를 이용한 위치추적 서비스를 위한 시스템의 구성 예시도.
도 4 는 본 발명에 따른 위치추적 서비스 방법중 단말기가 요구하는 측위 서비스를 제공 과정에 대한 일실시예 설명도.
도 5 는 본 발명에 따른 위치추적 서비스 방법중 외부에서 요구하는 측위 서비스가 제공되는 과정에 대한 일실시예 설명도.
도 6 은 본 발명에 따른 위치추적 서비스 방법에 대한 일실시예 흐름도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11 : 이동국(MS) 12 : 기지국(BTS)
13 : 무선측위센터 14 : 기지국 집합 GDOP 정보 데이터베이스
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무선통신시스템에서 단말기의 위치를 결정하기 위한 방법에 있어서, 상기 단말기의 위치추적에 대한 서비스를 요청받는 제 1 단계; 상기 단말기와 기지국간에 동기를 획득하는 제 2 단계; 동기가 유지되고 있는 기지국을 중심으로 하는 각 기지국에 대한 위치추정 정확도 인자(GDOP)를 각각 계산하는 제 3 단계; 상기 위치추정 정확도 인자(GDOP)들을 비교하여 가장 낮은 위치추정 정확도 인자(GDOP)값을 유지하는 기지국의 집합을 선택하는 제 4 단계; 상기 선택된 기지국 집합에 대하여 시간정보를 추출하고, 추출된 시간정보를이용하여 도달시간차(TDOA)를 계산하는 제 5 단계; 및 상기 도달시간차(TDOA) 정보를 바탕으로 상기 단말기의 위치를 결정하는 제 6 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 프로세서를 구비한 무선측위시스템에, 상기 단말기의 위치추적에 대한 서비스를 요청받는 제1 기능; 상기 단말기와 기지국간에 동기를 획득하는 제2 기능; 동기가 유지되고 있는 기지국을 중심으로 하는 각 기지국에 대한 위치추정 정확도 인자(GDOP)를 각각 계산하는 제3 기능; 상기 위치추정 정확도 인자(GDOP)들을 비교하여 가장 낮은 위치추정 정확도 인자(GDOP)값을 유지하는 기지국의 집합을 선택하는 제4 기능; 상기 선택된 기지국 집합에 대하여 시간정보를 추출하고, 추출된 시간정보를 이용하여 도달시간차(TDOA)를 계산하는 제5 기능; 및 상기 도달시간차(TDOA) 정보를 바탕으로 상기 단말기의 위치를 결정하는 제6 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 발명은 이동통신망에서 전파전파 지연에 따른 TDOA 값을 이용하여 단말기의 정확한 위치를 추적하는 기술 및 무선측위 서비스를 제공하는 방안에 대한 것이다.
본 발명에서는 무선측위를 하기 위해 산재한 기존의 기술을 통합하여 서비스를 제공하는 방안을 제안하며, DLL(Delay Lock Loop)을 이용한 시간정보 추출, GDOP(Geometric Dilution Of Precision)를 이용한 기지국 집합의 선택, 변형된 위치결정 알고리즘을 주 내용으로 한다.
본 발명은 이동통신망에서 기지국과 이동국 사이의 신호를 이용하여 위치추적 서비스를 제공하기 위해, 이동국의 위치추적을 위한 부가서비스의 요구가 있을 경우 단말기에서 측정한 신호와 기존의 데이터를 가지고 기지국의 집합을 선택하여 단말기의 위치를 찾아준다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 3 은 본 발명에 따른 도달시간차(TDOA)를 이용한 위치추적 서비스를 위한 시스템의 구성 예시도로서, 도면에서 "31"은 동기화 및 도달시간(TOA) 예측부, "32"는 기지국 집합 선정부, "33"은 도달시간차(TDOA) 계산부, "34"는 위치 계산부, "35"능 위치 결정부를 각각 나타낸다.
동기화 및 도달시간(TOA) 예측부(31)는 기지국으로부터 수신된 수신신호의 의사잡음(PN) 부호를 획득 및 추적하여 동기를 맞추고, 동기화된 수신신호의 순방향 파일롯 신호를 평활화(Smoothing) 기법을 통해 흔들림에 의한 오차를 최소화하여 도달시간(TOA)을 예측한다.
기지국 집합 선정부(32)는 동기화 및 도달시간 예측부(31)에서 획득된 호출채널로부터의 기지국 위치정보와 단말기 위치정보를 바탕으로 최소치 GDOP를 갖는 기지국 집합을 선정한다.
도달시간차(TDOA) 계산부(33)는 동기화 및 도달시간(TOA) 예측부(31)에서 예측된 도달시간(TOA) 정보로부터 도달시간차(TDOA)를 계산한다.
위치 계산부(34)는 도달시간차 계산부(33)에서 계산된 도달시간차(TDOA)를 바탕으로 이동단말기의 위치를 계산한다(34).
위치 표시부(35)는 위치 계산부(34)에서 계산된 이동단말기의 위치와 기지국 집합 선정부(32)에서 선정된 기지국의 집합을 바탕으로 단말기의 위치를 표시한다.
본 발명은 이동통신 단말기가 각 기지국에서 수신되는 신호에 대하여 각 기지국에 대한 시간 지연정보를 추출하고 각각에 대한 TDOA 값을 계산하여 위치추적 서비스 서버에서 서비스가 요청된 단말기에서 측위를 위한 자료를 받아 위치 추정을 하여 제공한다.
시스템을 구성하는 요소기능을 살펴보면, 단말기에서 망과의 동기를 유지하기 위한 기능과 부가적인 기술을 이용하여 TOA를 추출하는 기능을 수행하는 기능이 있다(동기화 및 도달시간 예측부(31)).
기존의 기술로는 의사잡음(PN) 코드를 이용하여 동기를 획득하고 유지하는 기능이 있다. 또한, 추가적인 시간지연 정보를 추출하는 기능은 다중의 DLL을 이용하는 방법, MUSIC을 이용한 방법, "Cross Correlation"을 이용한 방법 등 다양하다.
다음으로, 기지국의 GDOP 값을 계산하여 보관하고 검색하는 기능이 필요하다(기지국 집합 선정부(32)). 이는 단말기와 동기를 유지하는 기지국을 기존으로 각 기지국과의 GDOP를 계산하여 낮은 값의 GDOP를 유지하는 기지국의 집합을 검색하여 제공하는 것을 목적으로 한다.
추출된 시간 정보로부터 TDOA를 계산하는 기능(도달시간차 계산부(33))과 이를 이용하여 단말기의 위치를 계산하는 기능(위치 계산부(34))이 필요하다. 이러한 기능은 TDOA를 이용할 경우에 발생하는 쌍곡선의 방정식에서 해를 찾아내는 기능이다. 여기서, 사용되는 알고리즘은 여러가지가 존재한다. 즉, "Chan"이 제안한 방법, "Taylor-series"를 이용한 방법, "SI" 방법, "SX" 방법 등 다양한 방식이 존재하며, "Chandml" 방식을 개선한 방법을 사용한다.
마지막으로, 위의 알고리즘에서 계산된 해를 가지고 단말기의 위치를 표시하는 기능(위치 표시부(35))이다. 이러한 기능은 서비스의 종류에 따라 여러가지로 제시될 수 있다. 단순하게 단말기에 단문으로 표시하는 경우, 단말기에 이미지를 사용하는 경우, 단말기에는 나타내지 않고 제어센터 등에서 화면에 표시하는 경우(물류서비스나 악의호 추적 등) 등 여러가지 형태로 구현할 수 있다.
각각의 기능은 단말기 및 망에서 구현이 될 수 있으며, 별도의 부가적인 장치가 필요하다.
도 4 는 본 발명에 따른 위치추적 서비스 방법중 단말기가 요구하는 측위 서비스를 제공 과정에 대한 일실시예 설명도로서, 도면에서 "11"은 이동국(MS : Mobile Station), "12" 기지국(BTS : Base station Transceiver Subsystem), "13"은 무선측위 센터, 그리고 "14"는 기지국 집합 GDOP 정보 데이터베이스(DB)를 각각 나타낸다.
CDMA 이동통신시스템 환경은 당해 분야에서 이미 주지된 기술에 지나지 아니하므로 여기에서는 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이동국(MS)(11)은 임의의 기지국(12)의 범위내에 있고, 이동국(11)의 정보는기지국(12)과 이를 제어하는 제어국을 거쳐 CDMA망의 교환국(MSC)에 전송되며, 교환국으로부터 전송되는 정보는 제어국 및 기지국(12)을 거쳐 이동국(11)으로 전송된다.
이동국(11)은 사용자가 소지하고 이동하면서 통신할 수 있는 단말기이다.
기지국(BTS)(12)은 이동국(11)을 제어국에 접속시키며, 디지털 채널 장치(DCU : Digital Channel Unit), 시간/주파수 제어 장치(TCU : Timing/Frequency Control Unit), 무선 주파수 장치(RFU : Radio Frequency Unit), 및 광역 측위 시스템(GPS : Global Positioning System) 등으로 구성된다.
그리고, 기지국(12)은 이동국(11)과 무선을 통해 통신하고, 제어국과 유선으로 통신을 수행하는 유무선 변환 기능을 수행한다.
제어국(BSC)은 기지국(12)을 교환국에 접속시켜 기지국(12)간의 연결을 조정하며, 기지국(12)과 교환국간의 통신을 위한 신호처리 기능을 한다.
교환국(MSC)은 제어국과 접속하여 이동국(11)의 통화설정 및 해제 기능 등을 수행하고, 호처리 및 부가서비스 관련 각종 기능을 수행한다.
이제, 위치 확인 기술을 위한 각 구성요소들의 기능을 살펴보면 다음과 같다.
기지국(12)은 이동국(11)과 무선을 통해 통신하고, 제어국과 유선으로 통신을 수행하는 유무선 변환 기능을 수행한다. 이때, 무선을 통해 이동국(11)으로부터 위치확인신호를 넘겨받아 유선을 통해 제어국으로 전달하고, 확인된 위치를 이동국(11)으로 전달한다.
제어국(BSC)은 기지국(12)을 CDMA 이동통신망에 접속시켜 기지국(12)간의 연결을 조정하며, 기지국(12)과 CDMA 이동통신망간의 통신을 위한 신호처리 기능을 한다. 이때, CDMA 이동통신망을 통해 위치결정을 위한 관련 정보를 무선측위 센터(13)로 전달한다.
무선측위 센터(13)는 제어국의 위치확인 요청을 받아 기지국 집합 GDOP 정보 데이터베이스(14)를 검색하고, 검색된 결과를 CDMA 이동통신망을 통해 제어국, 기지국(12)을 통해 이동국(11)으로 전달한다.
이동국(11)은 기지국(12)으로부터 전달받은 위치를 화면에 표시한다.
이처럼, 측위 서비스를 위해서는 송수신을 위한 단말기(이동국(11))와 기지국(12)이 필요하고, 측위서비스를 제공하고 위치결정 과정을 수행하는 측위서비스센터(무선측위 센터(13))로 구성된다. 또한, 기지국(12)의 GDOP 정보를 보관하는 데이터베이스(14)도 필요하다.
무선측위 서비스를 제공하기 위해서는 전파전파 지연에 따른 시간 정보를 얻는 것이 중요한 이슈가 된다. 이러한 시간 지연 정보를 얻기 위해서 서비스 기지국(12)과 관련하여 인근 기지국(12)의 GDOP 정보를 검색하여 가장 낮은 값의 GDOP를 나타내는 기지국(12)의 집합을 선택하여 각각을 DLL을 이용하여 시간 정보를 얻는다.
무선 단말기의 위치 추정 성능은 무선 단말기의 위치와 수신 가능한 파일럿 신호 개수 및 기지국의 배열 형태에 큰 영향을 받는다. 무선 단말기의 전력소모와 크기, 무게 등을 고려할 때, 탑재할 수 있는 DLL 모듈은 제한될 수 밖에 없으므로,TOA추정 가능한 파일럿 신호가 많은 환경에서는 제한된 TDOA 값을 가지고 최소 오차를 보일 수 있는 기지국 집합을 선정할 필요가 있다.
일반적으로, 시간 측정 오차와 수신 기지국의 배치가 위치 추정 정확도에 미치는 영향을 나타내는 주요 척도로 GDOP가 사용된다. 이는 위치 추정 서비스를 위한 GPS 위성 배치 최적화 설계에서 사용하지만, 역으로 M개의 DLL 모듈을 갖는 본 발명에서 제안한 시스템에서는 기존에 배치되어 있는 기지국에 대하여 1차적으로 높은 수신 전력 레벨을 갖는 M개의 파일럿 신호를 이용하여 무선 단말기의 위치를 추정하고, 2차적으로 추정된 단말기 위치에서의 최소 GDOP를 갖는 M개의 기지국 파일럿 신호 집합을 찾아서 더욱 정확한 위치를 추정하여 위치 추정오차를 최소화 한다. 2차원 평면 TDOA 기법에서의 GDOP는 다음의 (수학식 1)과 같이 주어진다.
여기서,와는 x축과 y축의 위치 추정 평균 자승 오차이고,는 평균 자승 TDOA 의사 거리 추정 오차(mean square TDOA ranging error)를 나타낸다.
무선측위 서비스를 제공하는 방법은 두 가지이다.
하나는 가입자 본인의 요구에 의하여 가입자의 위치 정보를 제공하는 방법이고, 다른 하나는 가입자가 아닌 외부의 다른 기관등에서 요구하는 정보를 제공하는방법이다. 이에 관하여 도 4에 도시되었다. 외부 기관의 요구에 의한 경우는 가입자에게 무선측위 서비스를 제공하고 있음을 알리지 않을 수도 있다. 이러한 경우는 범인의 추적이나 악의호 추적 등을 수행중인 경우에는 고지하지 않는다.
위치결정 알고리즘은 여러 가지가 있으나, 여기서는 Chan이 제안하는 방식을 개선하여 계산 속도를 높이고 성능에는 변화가 없도록 제안하였다.
TDOA 측위 기법은 두 기지국에서 무선 단말기까지 거리의 차에 비례하는 전파 도달 시간차를 측정하여 두 기지국을 초점으로 하는 쌍곡선을 구하고, 다른 기지국쌍으로부터 측정된 TDOA를 이용하여 또 다른 쌍곡선을 구하여 두 곡선의 교점으로부터 무선 단말기의 위치를 추정한다.
일반적으로, TDOA 측위 추정은 상호 상관(Cross-correlation) 방법을 사용하여 기지국과 단말기간 시각동기가 필요없이 상대적인 시간차만을 추정하면 되지만, 기지국간 시각동기가 완벽하고 기지국들과 단말기간에는 동일한 시각 동기 바이어스를 갖는다고 가정했을 때, TOA를 추정해서 차이를 구하면 등가의 TDOA를 구할 수 있다. 즉, i번째 기지국으로부터 무선 단말기까지의 전파 도달 시간,은 (수학식 2)과 같이 나타낼 수 있다.
여기서, "di0"는 i번째 기지국 신호의 참 TOA값, "ni"는 i번째 기지국 신호추정 오차, "BIAS"는 기지국과 단말기 사이의 시각동기 바이어스를 각각 나타낸다.
상기 (수학식 2)로부터 i번째 기지국과 j번째 기지국 사이의 TDOA,는 (수학식 3)과 같이 주어지며, 시각동기 바이어스인 BIAS의 영향이 제거됨을 알 수 있다.
추정된 TDOA값으로부터 얻어진 쌍곡선 방정식의 해를 구하여 무선 단말기의 위치를 좌표화하는 알고리즘으로서, 가장 최적의 성능을 보여주는 것이 "Chan"이 제안한 방법이다.
이를 살펴보면, 무선 단말기와 기지국이 동일 평면위에 위치해 있다고 가정하고, [x y]가 무선 단말기의 위치라고 할 때, 측정된 TDOA와 기지국 및 단말기 사이의 위치관계는 (수학식 4)와 같다.
여기서, "c"는 i번째 기지국과 무선 단말기 사이의 거리를 나타내며, (수학식 5)와 같은 최대 근사 함수(ML : Maximum Likelihood function)의 지수부분을 최소로 하는 최적화 문제의 최소 자승 근(least square solution)이 무선 단말기의 위치가 된다.
여기서, Q는 TDOA 측정 잡음의 공분산 행렬이다.
단말기가 기지국들으로 매우 멀리 떨어져 있다고 가정하면, Br0I으로 근사화할 수 있고, 무선 단말기의 위치는 (수학식 6)과 같이 간략화 된다.
일반적으로, 무선 단말기는 특정 기지국에 가깝게 위치하는 경우가 대부분이므로 상기 (수학식 6)에서 구해진 해를 그대로 사용하지 못하고, 구해진 해로부터 B행렬을 재구성하여 상기 (수학식 5)에 다시 대입해서 해를 구하는 반복수행이 필요하다.
그러나, 실제로 기지국과 단말기가 어느 정도 시각동기를 갖고 있듯이 만약 기지국과 단말기 사이의 시각 동기 오차가 크지 않고, 시각 동기 바이어스된 TOA값으로부터 TDOA값을 구성했다면, 추정된 TOA값으로 B행렬을 구성하여 상기 (수학식 5)에 직접 대입하여 해를 구하면, 반복 계산을 하지 않고, Chan이 제안한 바대로 반복 계산을 통해 구해진 해가 갖는 정확도를 얻을 수 있다.
이제, 도 4를 통해 단말기가 요구하는 측위 서비스를 제공하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이동국(11)이 기지국(12)으로 측위 서비스를 요구하면(401) 기지국(12)에서 무선측위 센터(13)로 측위가능 기지국 집합을 요구한다(402). 이때, 무선측위 센터(13)는 기지국 집합 GDOP 정보 데이터베이스(14)로 낮은 GDOP 기지국을 요구하여(403) 가장 낮은 GDOP 기지국 집합을 제공받는다(404).
이후, 무선측위 센터(13)가 기지국(12)으로 측위 가능 기지국 집합을 통보하면(405), 기지국(12)에서는 이동국(11)으로 측위 가능 기지국을 통보한다(406). 이후에, 이동국(11)에서 무선측위 센터(13)로 각 기지국에서 수신된 시간정보를 전송하면(407), 무선측위 센터(13)에서는 단말기의 위치를 결정하여 이동국(11)으로 위치정보를 제공한다(408).
한편, 도 5를 통해 외부기관에서 요구하는 측위 서비스를 제공하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 5에 도시된 바와 같이, 외부기관에서 무선측위 센터(13)로 측위 서비스를요구하면(501) 무선측위 센터(13)에서 기지국 집합 GDOP 정보 데이터베이스(14)로 낮은 GDOP 기지국을 요구하여(502) 가장 낮은 GDOP 기지국 집합을 제공받는다(503).
이후, 무선측위 센터(13)가 기지국(12)으로 측위 가능 기지국 집합을 통보하면(504), 기지국(12)에서는 이동국(11)으로 측위 가능 기지국을 통보한다(505). 이후에, 이동국(11)에서 무선측위 센터(13)로 각 기지국에서 수신된 시간정보를 전송하면(506), 무선측위 센터(13)에서는 단말기의 위치를 결정하여 외부기관 및 이동국(11)으로 위치정보를 제공한다(507,508).
도 6 은 본 발명에 따른 위치추적 서비스 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 위치추적 서비스 방법은, 먼저 단말기의 위치추적에 대한 서비스 요구가 요청되어야 한다(601).
서비스 요청을 받으면, 단말기와 기지국간의 동기를 유지하는 기능을 수행한다(602). 이는 기존의 이동통신에서 사용하는 방식을 사용하면 된다.
이후, 동기가 유지되고 있는 기지국의 중심으로 하는 각 기지국에 대한 GDOP를 계산한다(603). 그리고, 계산된 GDOP 값을 비교하여(604) 가장 낮은 GDOP값을 유지하는 기지국의 집합을 선택한다(605,606).
다음으로, 선택된 기지국의 집합에 대하여 각 기지국에서 시간정보를 다중 DLL을 이용하여 추출한다(607). 이후에, 추출한 정보를 이용하여 TDOA를 계산하고(608) 위치결정 알고리즘을 통하여(609) 단말기의 위치를 결정한다. 이때, 결정된 단말기의 위치에 대한 정확도를 향상시키기 위해 단말기의 위치에 따른GDOP를 다시 계산하여 같은 순서로 다시 계산한다.
마지막으로, 결정된 단말기의 위치를 표시한다(611).
이상에서와 같은 본 발명에 따른 위치추적 서비스 방법은, 기존 이동통신 및 차세대 통신시스템에서 부가서비스로 활용될 수 있다.
무선측위가 가능하면, 제공이 가능한 부가서비스로는 현재 많은 기업들이 관심을 가지고 있는 물류 관리를 위한 시스템을 보다 저렴한 비용으로 제공할 수 있을 것이다. 또한, 매년 많이 발생하는 미아나 노약자를 잃어버린 경우에도 적절하게 사용할 수 있다. 그리고, 공익적인 목적으로 범인 추적등도 가능하며, 과금방법을 세분화하여 과금을 할 수 있다. 또한, 이동이 적은 지역에 대하여는 낮은 요금을, 이동이 많은 지역에 대하여는 높은 요금을 과금하는 방법이 있다. 또한, 119 등의 응급호가 발생하는 경우에 관련 구급차 등을 정확하게 빠른 시간에 배차하여 인명을 구할 수도 있다. 그 외에도, 많은 부문에서 이용할 수 있는 부가적인 서비스가 존재한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 셀룰라, PCS 및 IMT-2000 등과 같은 무선통신시스템에서 도달시간차(TDOA)에 의한 측위가 가능하도록 하며, 이를 통해 가입자에게 현재 유선전화를 통해 받고 있는 위치관련 서비스와 같은 수준의 서비스를 이동중에도 서비스할 수 있을 뿐만아니라, 낯선 지역에서의 정보안내, 차량 추적, 이동 옐로우 페이지(Mobile Yellow Page) 서비스 등 다양한 위치관련 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 무선통신시스템에서 단말기의 위치를 결정하기 위한 방법에 있어서,
    상기 단말기의 위치추적에 대한 서비스를 요청받는 제 1 단계;
    상기 단말기와 기지국간에 동기를 획득하는 제 2 단계;
    동기가 유지되고 있는 기지국을 중심으로 하는 각 기지국에 대한 위치추정 정확도 인자(GDOP)를 각각 계산하는 제 3 단계;
    상기 위치추정 정확도 인자(GDOP)들을 비교하여 가장 낮은 위치추정 정확도 인자(GDOP)값을 유지하는 기지국의 집합을 선택하는 제 4 단계;
    상기 선택된 기지국 집합에 대하여 시간정보를 추출하고, 추출된 시간정보를 이용하여 도달시간차(TDOA)를 계산하는 제 5 단계; 및
    상기 도달시간차(TDOA) 정보를 바탕으로 상기 단말기의 위치를 결정하는 제 6 단계
    를 포함하여 이루어진 도달시간차를 이용한 위치추적 서비스 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 5 단계는,
    상기 선택된 기지국 집합에 대하여 각 기지국에서 시간정보를 다중 지연 동기 루프(DLL)를 이용하여 추출하고, 추출된 시간정보를 이용하여 도달시간차(TDOA)를 계산하는 것을 특징으로 하는 도달시간차를 이용한 위치추적 서비스 방법.
  3. 프로세서를 구비한 무선측위시스템에,
    상기 단말기의 위치추적에 대한 서비스를 요청받는 제1 기능;
    상기 단말기와 기지국간에 동기를 획득하는 제2 기능;
    동기가 유지되고 있는 기지국을 중심으로 하는 각 기지국에 대한 위치추정 정확도 인자(GDOP)를 각각 계산하는 제3 기능;
    상기 위치추정 정확도 인자(GDOP)들을 비교하여 가장 낮은 위치추정 정확도 인자(GDOP)값을 유지하는 기지국의 집합을 선택하는 제4 기능;
    상기 선택된 기지국 집합에 대하여 시간정보를 추출하고, 추출된 시간정보를 이용하여 도달시간차(TDOA)를 계산하는 제5 기능; 및
    상기 도달시간차(TDOA) 정보를 바탕으로 상기 단말기의 위치를 결정하는 제6 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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