KR20030014771A - Position measuring device of portable terminal suing global positioning system and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 GPS(Global Positioning System)를 이용한 휴대 단말기의 자세 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a posture measuring device and a method of a portable terminal using a GPS (Global Positioning System).
일반적으로 GPS에서는 자체적으로 자세정보를 제공하지는 않지만 그 대신에 속도정보를 제공하기 때문에 이동하는 사용자로부터 혹은 자동차에 설치하여 속도벡터를 이용한 자세 계산이 가능하다. 그러나, 속도벡터를 이용하기 때문에 사용자가 정지한 경우에는 자세출력이 부정확하게 된다.In general, GPS does not provide attitude information by itself, but instead of providing speed information, it is possible to calculate a posture using a speed vector from a moving user or installed in a car. However, because the velocity vector is used, the posture output becomes inaccurate when the user stops.
GPS를 이용하여 사용자의 속도에 무관하게 자세를 얻는 또 다른 방법은 2개의 안테나를 동체좌표계에서 알려진 위치에 부착하여 기저선 벡터를 구한 후 동체좌표계와 항법좌표계 사이의 차이를 구하는 것이 있다. 그러나, 2개의 GPS 안테나를 수신기에 내장하기에는 단말기 크기가 작고, 정지한 사용자는 속도정보를 만들어낼 수 없기 때문에 지도를 보기 위해 정지한 경우 자세정보를 얻을 수 없을 뿐 아니라, 2개의 GPS 안테나를 이용하여 자세를 구하기 위해서는 반송파 정보를 이용해야 하기 때문에 고가의 GPS 수신기를 사용해야 하는 단점이 있다.Another method of obtaining a posture regardless of the user's speed by using GPS is to obtain a baseline vector by attaching two antennas to a known position in the fuselage coordinate system and to find a difference between the fuselage coordinate system and the navigation coordinate system. However, since the size of the terminal is small to embed two GPS antennas in the receiver, and the stationary user cannot generate speed information, the user cannot obtain posture information when the user stops to view the map. Since the carrier information must be used to obtain the posture, an expensive GPS receiver must be used.
단말기의 자세정보를 얻을 수 있는 또 다른 방법은 IMU또는 자력계 등을 이용하는 것이다. 그러나, 저가의 IMU를 이용해서는 방위각을 얻기가 어렵고, 얻었다 하더라도 방위각이 쉽게 발산하는 단점이 있다. 자력계의 경우에는 절대 방위각을 출력하는 장점을 가지지만 주변의 자기장 변화에 따라 방위각이 쉽게 영향을 받기 때문에 사용하는데 어려움이 있다.Another way to obtain the attitude information of the terminal is by using an IMU or a magnetometer. However, it is difficult to obtain an azimuth angle using a low-cost IMU, and even if it is obtained, the azimuth angle is easily diverged. The magnetometer has the advantage of outputting the absolute azimuth, but it is difficult to use because the azimuth is easily affected by the change of the surrounding magnetic field.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 휴대 단말기에 장착된 GPS 안테나를 이동시키거나 GPS 안테나의 이득 형태를 변화시켜 사용자 혹은 차량이 정지한 경우에도 휴대 단말기의 GPS 수신기에 의해 자세정보를 제공할 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention was devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to move a GPS antenna mounted on a portable terminal or to change the gain form of the GPS antenna so that the user or vehicle stops. The present invention provides a system and method for providing posture information by a GPS receiver of a terminal.
이 같은 본 발명은 휴대 단말기에 GPS 안테나를 이동시켜 속도벡터를 발생시킴으로서 자세를 측정하는 방법 또는 GPS 안테나의 이득 형태를 변화시킬 수 있는 스마트 안테나를 설치하여 위성 배치와 비교하여 자세를 측정하는 방법, 그리고 그를 실현시키기 위한 프로그램을 구현한다.As described above, the present invention provides a method of measuring a posture by moving a GPS antenna to generate a velocity vector, or a method of measuring a posture by installing a smart antenna capable of changing a gain shape of a GPS antenna, And implement a program to make it happen.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 GPS 안테나를 이용한 단말기의 자세측정 장치는, GPS(Global Positioning System)의 자세를 측정하기 위하여 단말기의 안테나, 폴더 및 플립 등의 움직일 수 있는 부분에 GPS 안테나를 부착하여 속도벡터를 발생시키고, 이 같이 발생된 속도벡터를 토대로 자세를 측정하는 것을 특징으로 한다.A posture measuring device of a terminal using the GPS antenna of the present invention for achieving the above object, the GPS antenna is attached to the movable parts of the antenna, folder and flip of the terminal in order to measure the position of the GPS (Global Positioning System) By generating a velocity vector, the posture is measured based on the generated velocity vector.
본 발명의 스마트 GPS 안테나를 이용한 단말기의 자세 측정 장치는, 단말기에 스마트 GPS 안테나를 설치하여 안테나의 이득형태를 변화시키고 위성의 배치와 비교하여 자세를 측정하는 것을 특징으로 한다.The posture measuring apparatus of a terminal using the smart GPS antenna of the present invention is characterized by measuring the posture by installing a smart GPS antenna on the terminal to change the gain form of the antenna and comparing the arrangement of the satellites.
본 발명의 GPS 안테나를 이용한 단말기의 자세 측정 장치는, 단말기의 플립, 폴더의 열림 또는 안테나의 이동을 감지하는 폴더 열림 감지 장치 또는 안테나 이동 감지장치; 플립, 폴더의 열림 또는 안테나의 이동을 감지하게 되면 단말기에 장착된 GPS 안테나에 속도측정을 명령함으로써 속도벡터와 위치정보를 측정하는 GPS 수신기; 및 GPS 수신기의 제어에 의해 측정된 속도벡터와 위치정보를 수신하고, 수신된 위치정보로부터 항법좌표계를 계산하여 속도벡터로부터 동체좌표계를 계산함으로써 자세를 구하는 프로세서로 구성된 것을 특징으로 한다.An apparatus for measuring posture of a terminal using a GPS antenna of the present invention includes: a folder opening detecting device or an antenna moving detecting device detecting a flip of a terminal, opening of a folder, or moving of an antenna; A GPS receiver for measuring a speed vector and position information by instructing a speed measurement to a GPS antenna mounted on a terminal when a flip, a folder opening, or an antenna movement is detected; And a processor that receives a velocity vector and position information measured by the control of the GPS receiver, calculates a navigation coordinate system from the received position information, and calculates a fuselage coordinate system from the velocity vector to obtain a posture.
본 발명의 GPS 안테나를 이용한 단말기의 자세 측정 방법은, GPS의 자세를 측정하기 위하여 GPS 안테나가 플립, 폴더 열림의 감지 장치 또는 안테나 이동 감지장치에서 플립, 폴더의 열림 또는 안테나의 이동을 감지하게 되면 GPS 수신기에 속도측정을 명령하게 되고, 이 같이 측정된 속도벡터가 위치정보와 함께 단말기 내부의 프로세서에 전달되면 프로세서는 위치로부터 항법좌표계를 계산하고 속도벡터로부터 동체좌표계를 계산하여 자세를 측정하는 것을 한다.In the posture measuring method of the terminal using the GPS antenna of the present invention, when the GPS antenna detects a flip, a folder open, or an antenna movement in a flip, folder open detection device, or antenna movement detection device to measure the GPS posture. When the velocity vector is commanded to the GPS receiver and the velocity vector is transmitted to the processor inside the terminal together with the position information, the processor calculates the navigation coordinate system from the position and calculates the body coordinate system from the velocity vector to measure the attitude. do.
본 발명의 스마트 GPS 안테나를 이용한 단말기의 자세 측정 장치는, 스마트 GPS 안테나의 이득형태를 조정하는 스마트 안테나 이득 조절기; 스마트 GPS 안테나의 이득형태를 변화시키면서 위성을 검색하여 GPS 위성의 위치와 현재 스마트 GPS 안테나의 이득을 측정하는 GPS 수신기; 및GPS 수신기로부터 측정된 스마트 GPS 안테나의 이득을 이용하여 단말기의 자세를 구하는 프로세서로 구성되는 것을 특징으로 한다.A posture measuring apparatus of a terminal using a smart GPS antenna of the present invention, a smart antenna gain adjuster for adjusting the gain form of the smart GPS antenna; A GPS receiver which searches a satellite and changes the position of the GPS satellite and a gain of the current smart GPS antenna while changing the gain type of the smart GPS antenna; And a processor for calculating a posture of the terminal using the gain of the smart GPS antenna measured from the GPS receiver.
본 발명의 스마트 GPS 안테나를 이용한 단말기의 자세 측정 방법은, 단말기에서 자세정보가 필요할 경우 프로세서가 GPS 수신기에 자세정보를 요구하고, GPS 수신기는 스마트 GPS 안테나의 이득 형태를 변화시키면서 위성을 검색하게 되며, 위성이 획득되면 획득된 GPS 위성의 위치와 현재 GPS 스마트 안테나의 이득 조정값을 이용하여 단말기의 자세를 구하는 것을 특징으로 한다.In the posture measuring method of the terminal using the smart GPS antenna of the present invention, when the posture information is required in the terminal, the processor requests the posture information from the GPS receiver, and the GPS receiver searches the satellite while changing the gain form of the smart GPS antenna. When the satellite is acquired, the attitude of the terminal is obtained by using the acquired position of the GPS satellite and the gain adjustment value of the current GPS smart antenna.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 휴대 단말기에 2개의 GPS 안테나를 설치한 구성 예시도.1 is an exemplary configuration in which two GPS antennas are installed in a portable terminal according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 휴대 단말기에 일반 안테나와 GPS 안테나를 함께 설치하한 구성 예시도.2 is a diagram illustrating a configuration in which a general antenna and a GPS antenna are installed together in a portable terminal according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 폴더형 휴대 단말기에 GPS 안테나를 설치한 구성 예시도.3 is an exemplary configuration in which a GPS antenna is installed in a clamshell portable terminal according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 플립형 휴대 단말기에 GPS 안테나를 설치한 구성 예시도.4 is an exemplary configuration in which a GPS antenna is installed in a flip-type portable terminal according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 휴대 단말기의 안테나 끝에 스마트 GPS 안테나를 설치한 구성 예시도.5 is an exemplary configuration in which a smart GPS antenna is installed at an antenna end of a portable terminal according to an embodiment of the present invention.
도 6은 스마트 GPS 안테나를 구성한 설치한 단말기의 제어 구성도.6 is a control configuration diagram of the installed terminal constituting the smart GPS antenna.
도 7은 GPS 안테나를 구성한 단말기의 제어 구성도.7 is a control block diagram of a terminal constituting a GPS antenna.
도 8은 휴대 단말기에 2개의 GPS 안테나를 설치하여 자세를 구하는 동작 흐름도.8 is a flowchart illustrating an operation of obtaining posture by installing two GPS antennas in a mobile terminal.
도 9는 휴대 단말기에 1개의 이동성 GPS 안테나를 설치하여 자세를 구하는 동작 흐름도.9 is a flowchart illustrating an operation of obtaining posture by installing one mobile GPS antenna in a mobile terminal.
도 10은 휴대 단말기에 스마트 GPS 안테나를 설치하여 자세를 구하는 동작 흐름도.10 is a flowchart illustrating an operation of obtaining a posture by installing a smart GPS antenna on a mobile terminal.
*발명의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the code for the main part of the invention *
10 ------ GPS 안테나 20 ------ 폴더10 ------ GPS antenna 20 ------ Folder
30 ------ 플립 40 ------ 스마트 GPS 안테나30 ------ Flip 40 ------ Smart GPS Antenna
50 ------ 스미트 안테나 이득 조절기 51, 61 ------ GPS 수신기50 ------ Smitt antenna gain adjuster 51, 61 ------ GPS receiver
52, 62 --- 프로세서 60 ------ 플립, 폴더 열림감지장치52, 62 --- Processor 60 ------ Flip, folder open detector
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 휴대 단말기에 2개의 GPS 안테나를 설치한 시스템의 예시도로서, 2개의 GPS 안테나(10)를 동체좌표계에서 알려진 위치에 부착하여 기저선 벡터를 구한 후, 동체좌표계와 항법좌표계 사이의 차이로 자세를 구하거나 움직이는 항체에서의 속도 벡터를 이용하여 자세를 구한다.1 is an exemplary diagram of a system in which two GPS antennas are installed in a mobile terminal. The two GPS antennas 10 are attached to a known position in a fuselage coordinate system to obtain a baseline vector, and then, as a difference between the fuselage coordinate system and the navigation coordinate system. The pose is obtained by using the velocity vector of the moving antibody or the pose.
도 2 내지 도 5는 휴대 단말기에 부착된 GPS 안테나(10)를 이동시켜 속도벡터를 생성함으로써 단말기의 자세를 측정하는 단말기 구성도로서, GPS 안테나(10) 설치 위치를 달리한다.2 to 5 are terminal configuration diagrams for measuring the posture of the terminal by generating a velocity vector by moving the GPS antenna 10 attached to the portable terminal, and the installation position of the GPS antenna 10 is changed.
도 2는 단말기에 설치된 일반 안테나와 GPS 안테나(10)를 함께 설치하여 단말기 안테나를 뽑는 동작에 의해 GPS 안테나(10)를 이동시켜 속도 벡터를 생성함으로써 단말기의 자세를 구한다.2 shows a posture of a terminal by generating a velocity vector by moving the GPS antenna 10 by installing the general antenna and the GPS antenna 10 installed in the terminal together and extracting the terminal antenna.
도 3은 폴더형의 단말기에 GPS 안테나(10)를 설치하여 폴더(20)를 여는 동작에 의해 속도 벡터를 생성함으로써 단말기의 자세를 구하는 것이다.3 shows a posture of a terminal by generating a velocity vector by installing a GPS antenna 10 in a folder type terminal and opening the folder 20.
도 4는 플립형 단말기에 플립(30)의 끝에 GPS 안테나(10)를 설치하여 폴더형과 유사하게 속도 벡터를 생성함으로써 단말기의 자세를 구하는 단말기 구성도이다.4 is a terminal configuration diagram of obtaining a posture of the terminal by installing a GPS antenna 10 at the end of the flip 30 in the flip type terminal and generating a velocity vector similar to the folder type.
도 5는 단말기의 안테나 끝에 스마트 GPS 안테나(40)를 설치하여 안테나의 이득 형태를 조정함으로써 단말기의 자세를 구하는 단말기 구성도이다.5 is a terminal configuration diagram of obtaining a posture of a terminal by adjusting a gain form of the antenna by installing a smart GPS antenna 40 at the end of the antenna of the terminal.
도 6은 스마트 GPS 안테나를 설치한 단말기의 제어 구성도로서, 스마트 안테나 이득 조절기(50)는 스마트 GPS 안테나의 이득형태를 조정한다.6 is a control configuration diagram of a terminal provided with a smart GPS antenna, the smart antenna gain adjuster 50 adjusts the gain form of the smart GPS antenna.
GPS 수신기(51)는 스마트 GPS 안테나의 이득 형태를 변화시키면서 위성을 검색하여 GPS 위성의 위치와 현재 스마트 GPS 안테나의 이득을 측정한다.The GPS receiver 51 searches the satellites while changing the gain type of the smart GPS antenna and measures the position of the GPS satellites and the gain of the current smart GPS antenna.
프로세서(52)는 GPS 수신기(51)로부터 측정된 스마트 GPS 안테나의 이득을 이용하여 단말기의 자세를 구한다.The processor 52 calculates the posture of the terminal using the gain of the smart GPS antenna measured from the GPS receiver 51.
이 같은 구성에 있어서, 단말기에서 자세정보를 요청하면 프로세서(52)는 GPS 수신기(51)에 자세정보를 요구하고, GPS 수신기(51)는 스마트 GPS 안테나의 이득 형태를 변화시키면서 위성을 검색한다. 위성이 획득되면 획득된 GPS 위성의 위치와 현재 스마트 GPS 안테나의 이득 조정값을 이용하여 단말기의 자세를 구한다.In this configuration, when the terminal requests attitude information, the processor 52 requests attitude information from the GPS receiver 51, and the GPS receiver 51 searches for satellites while changing the gain type of the smart GPS antenna. When the satellite is acquired, the attitude of the terminal is obtained using the acquired position of the GPS satellite and the gain adjustment value of the current smart GPS antenna.
도 7은 본 발명의 GPS 안테나를 이동하여 자세를 구하는 단말기의 제어 구성도로서, 플립, 폴더 열림 감지 장치 또는 안테나 이동 감지장치(60)는 단말기의 플립, 폴더의 열림 또는 안테나의 이동을 감지한다.7 is a control configuration diagram of a terminal for obtaining a posture by moving a GPS antenna of the present invention. A flip, a folder open detection device or an antenna movement detection device 60 detects a flip of a terminal, a folder open, or a movement of an antenna. .
GPS 수신기(61)는 플립, 폴더의 열림 또는 안테나의 이동을 감지하게 되면 단말기에 장착된 GPS 안테나에 속도측정을 명령을 함으로써 속도벡터와 위치정보를 측정한다.When the GPS receiver 61 detects a flip, an opening of a folder, or a movement of an antenna, the GPS receiver 61 measures a speed vector and position information by commanding a speed measurement to a GPS antenna mounted on the terminal.
프로세서(62)는 GPS 수신기(61)의 제어에 의해 측정된 속도벡터와 위치정보를 수신한다. 수신된 위치정보로부터 항법좌표계를 계산하고 속도벡터로부터 동체자표계를 계산하여 단말기의 자세를 구한다.The processor 62 receives the velocity vector and the position information measured by the control of the GPS receiver 61. The attitude of the terminal is obtained by calculating the navigation coordinate system from the received position information and calculating the fuselage coordinate system from the velocity vector.
이 같은 구성에 있어서, 플립, 폴더 열림 감지장치 또는 안테나 이동 감지장치(60)에서 플립, 폴더의 열림 또는 안테나의 이동을 감지하게 되면 GPS 수신기(61)에 속도측정을 명령한다. 이렇게 측정된 속도벡터는 위치정보와 함께 단말기 내부의 프로세서(62)에 전달되고 프로세서(62)는 위치정보를 이용하여 항법좌표계를 계산하고 속도벡터로부터 동체좌표계를 계산하여 자세를 구한다.In such a configuration, when the flip, the folder open detecting device or the antenna movement detecting device 60 detects the flip, the open of the folder or the movement of the antenna, the GPS receiver 61 instructs the speed measurement. The measured velocity vector is transmitted to the processor 62 inside the terminal together with the position information. The processor 62 calculates the navigation coordinate system using the position information and calculates the body coordinate system from the velocity vector to obtain the posture.
도 8은 휴대 단말기에 2개의 GPS 안테나를 설치하여 자세를 구하는 동작 흐름도로서, 단말기에 부착된 2개의 GPS 안테나로부터 GPS 위성신호를 수신하면(101) 반송파 측정값을 이용하여 2개의 GPS 안테나 사이의 기저선 벡터를 측정하고(102), 자세측정단계(103)에서는 상기 측정된 기저선 벡터를 이용하여 동체좌표계와 항법좌표계 사이의 차이로 단말기의 자세를 측정한다. 이 경우 자세를 측정하기 위해서는 반송파 정보를 이용해야 한다.FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of obtaining two postures by installing two GPS antennas in a portable terminal. When receiving GPS satellite signals from two GPS antennas attached to the terminal (101), a carrier measurement value is used between two GPS antennas. The baseline vector is measured (102), and in the attitude measurement step 103, the attitude of the terminal is measured by the difference between the fuselage coordinate system and the navigation coordinate system using the measured baseline vector. In this case, carrier information should be used to measure posture.
도 9는 휴대 단말기에 1개의 이동성 GPS 안테나를 설치하여 자세를 구하는 동작 흐름도로서, GPS 안테나를 이동시키기 위하여 단말기의 안테나의 끝 부분에 GPS 안테나를 장착함으로써 안테나를 뽑거나 플립형과 폴더형 단말기의 경우 덮개에 GPS 안테나를 장착하여 덮개를 여는 방법에 따라 GPS 안테나의 이동 속도를 감지하여(201) 속도벡터를 측정하고(202) 자세측정단계(203)에서 단말기의 자세를 측정한다.FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of obtaining a posture by installing one mobile GPS antenna in a mobile terminal. FIG. The GPS antenna is mounted on the cover to detect the moving speed of the GPS antenna in accordance with a method of opening the cover (201) to measure the velocity vector (202) and to measure the attitude of the terminal in the posture measurement step (203).
도 10은 휴대 단말기에 스마트 GPS 안테나를 설치하여 자세를 구하는 동작 흐름도로서, 자세 측정이 요청되면 단말기에 부착된 스마트 형태의 GPS 안테나의 이득형태를 변화시키고(301) GPS 위성신호를 송신하는 GPS 위성을 검색하여 GPS 위성번호를 식별하고(302) 자세측정단계(203)에서 상기 식별된 GPS 위성의 위치와 안테나 이득형태 변화량을 이용하여 단말기의 자세를 측정한다.FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of obtaining a posture by installing a smart GPS antenna in a mobile terminal. When a posture measurement is requested, a GPS satellite for changing a gain form of a smart GPS antenna attached to the terminal (301) and transmitting a GPS satellite signal is shown. Search for and identify the GPS satellite number (302) and measure the attitude of the terminal by using the position and the antenna gain shape change amount of the identified GPS satellite in the attitude measurement step 203.
상술한 바와 같이 본 발명은 단말기 자세 정보가 필요한 경우 편리하게 쓰일 수 있다. 예를 들어 단말기에서 지도 표시 서비스를 제공하는 경우 일반적인 사용자들은 현재의 위치에서 방위를 알 수 없기 때문에 단말기에 표시된 지도와 주변상황을 일치시키기 위해서 단말기를 회전시켜 보아야 한다. 그러나, 이때 단말기가 표시하는 지도와 사용자가 바라보는 방향이 일치되어 있다면, 사용자 입장에서 자신의 위치를 파악하는데 더욱 도움이 되며 이를 이용하여 원하는 목적지를 찾는데도 편리하게 이용이 가능하다. 이처럼 단말기의 자세 정보를 알 수 있다면 사용자가 바라보는 방향에서의 지도정보를 표시할 수 있기 때문에 사용자에게 제공하는정보가 보다 편리하며 유용성이 있고, 휴대단말기 사용자가 이동 중에는 물론 정지한 경우에도 GPS를 이용하여 쉽게 자세 정보를 제공할 수 있다.As described above, the present invention can be conveniently used when terminal posture information is required. For example, when the terminal provides a map display service, general users cannot know the direction at the current location, so the user must rotate the terminal to match the map displayed on the terminal with the surroundings. However, in this case, if the map displayed by the terminal and the user's viewing direction are the same, it is more helpful in identifying the user's position from the user's point of view, and can be conveniently used to find a desired destination using the same. In this way, if the attitude information of the terminal can be known, the information provided to the user can be displayed more conveniently and usefully since the map information can be displayed in the direction of the user's view. It is easy to provide posture information by using.
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