KR20040101662A - Apparatus and method for providing location information - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위치정보 제공장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차폐된 공간이나 지하공간 등과 같이 GPS(Global Positioning System)위성으로부터 전송되는 위성신호를 수신할 수 없는 곳에 위치한 무선단말기에 위치정보를 제공하여, 무선단말기가 현재 위치를 측정할 수 있게 하는 위치정보 제공장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for providing location information, and more particularly, to location information for a wireless terminal located where a satellite signal transmitted from a GPS (Global Positioning System) satellite, such as a shielded space or an underground space, cannot be received. The present invention relates to a location information providing apparatus and a method for allowing a wireless terminal to measure a current location.
GPS는 지구상의 어느 곳에서나 GPS위성에서 전송되는 위성신호를 수신하여 정지 또는 이동하는 물체의 위치를 측정할 수 있도록 하는 전천후 위치측정시스템을 말한다. GPS는 위성기점 무선항법의 일종으로서, 추적된 궤도에 의해서 정확한 위치를 알고 있는 GPS위성에서 전송되는 위성신호를 수신하여 GPS위성에서 관측점까지의 전파 도달시간을 측정함으로써 공간적 위치를 결정하게 된다. 따라서, GPS위성과의 거리를 결정하는 가장 중요한 요소는 시간이며, 이를 위해 GPS위성에는 안정도가 매우 높은 원자시계가 탑재된다. GPS위성에 탑재된 원자시계와 GPS수신기의 시계가 정확히 일치한다면, 3개의 GPS위성과의 거리만으로도 3차원적인 위치를 결정할 수 있다. 그러나, GPS위성에 탑재된 원자시계는 매우 고가이므로, GPS수신기에는 저가의 비교적 정도가 낮은 시계가 사용되고 있고, 이러한 문제를 해결하기 위해 4개의 GPS위성에서 각각 위성신호를 수신하여 위성시각과 GPS수신기 시각에서 발생하는 미지의 시간차를 제거하게 된다.GPS is an all-weather positioning system that can measure the position of a stationary or moving object by receiving satellite signals transmitted from GPS satellites anywhere on Earth. GPS is a type of satellite-based radionavigation, which determines the spatial position by receiving a satellite signal transmitted from a GPS satellite that knows the exact location by tracked orbit and measuring the radio wave arrival time from the GPS satellite to the observation point. Therefore, the most important factor in determining the distance from the GPS satellite is time, and for this purpose, the GPS satellite is equipped with a very stable atomic clock. If the atomic clock on the GPS satellite and the clock on the GPS receiver are exactly the same, the distance between the three GPS satellites can determine the three-dimensional position. However, since the atomic clock mounted on the GPS satellites is very expensive, a relatively low-cost clock is used for the GPS receiver. To solve this problem, satellite signals and GPS receivers receive satellite signals from each of the four GPS satellites. It eliminates the unknown time difference that occurs in time.
현재 사용되고 있는 GPS는 미국방부(DOD)가 개발하여 추진한 전 지구적 무선 항행 위성시스템으로서, 중·고궤도 항행 위성시스템인 NAVSTAR(Navigation System with Time And Ranging)를 사용하는 시스템이라는 의미에서 NAVSTAR/GPS 라고도 한다. 이 시스템은 고도 약 2만 km, 주기 약 12시간, 궤도 경사각 55도인 6개의 원궤도에 각각 4개씩 발사된 도합 24개의 GPS위성과, 이러한 GPS위성을 관리하는 지상 제어국, 및 사용자의 이동국으로 구성된다. 이 시스템에서는 지구 어디에서나 항상 4개 이상의 GPS위성이 시계(視界) 내에 있도록 배치되기 때문에, 사용자는 이들 GPS위성 중에서 적당한 4개를 선택하여 그것들로부터의 시각(時刻) 신호를 수신하여 각각의 거리를 측정한다. 이때, 선택된 4개의 GPS위성의 위치는 GPS위성신호에 실려있는 항법 신호로부터 알 수 있으므로, 이 측정에서 사용자의 위도·경도·고도의 3차원의 위치와 시계(時計)의 시각 편차를 알 수 있게 된다.The GPS currently in use is a global radio navigation satellite system developed and promoted by the US Department of Defense (DOD), and it is a system using NAVSTAR (NavSTAR System with Time And Ranging), a medium- and high-orbit navigation satellite system. Also known as GPS. The system consists of a total of 24 GPS satellites, each of which was launched on four circular orbits at an altitude of approximately 20,000 km, a period of about 12 hours, and an orbital inclination angle of 55 degrees. It is composed. In this system, four or more GPS satellites are arranged in the field of view at all times around the globe, so the user can select four of these GPS satellites and receive time signals from them to determine the distance of each. Measure At this time, the positions of the four selected GPS satellites can be known from the navigation signals contained in the GPS satellite signals, so that the user can know the three-dimensional position of the latitude, longitude, and altitude of the user and the visual deviation of the clock. do.
GPS위성으로부터의 전송 주파수는 L1(1,575.42MHz)과 L2(1,227.6MHz)의 2파이며, 이 2파로 전리층 지연을 보정한다. GPS위성으로부터 전송되는 위성신호는 50bps의 항법메시지를 포함하며, 의사잡음부호(PRN code)로 스펙트럼 확산 변조된 위상 편이 변조(PSK) 신호이다. 이 의사잡음부호에는 P 부호(precision code)와 C/A 부호(Coarse/Acquisition code)의 2종류가 있는며, 이들 의사잡음부호를 사용하여 항법 신호의 해독이나 GPS위성과 수신국 간의 거리 측정을 할 수 있다. L1에는 P 부호와 C/A 부호가 포함되고 L2에는 P 부호만이 포함되며, 현재 C/A 부호는 민간이 이용할 수 있도록 부호 패턴(code pattern)이 공개되었으나 P 부호는 비밀이다. 또한, C/A 부호에 의한 위치측정 정밀도는 P 부호에 의한 정밀도보다 떨어지므로, 민간이 이용할 수 있는 C/A 부호만을 사용하여 정확한 위치를 측정하는데는 한계가 존재하게 된다.The transmission frequency from the GPS satellites is two waves of L1 (1,575.42 MHz) and L2 (1,227.6 MHz), and these two waves compensate for ionospheric delay. The satellite signal transmitted from the GPS satellites includes a 50bps navigation message, and is a phase shift modulated (PSK) signal spread spectrum modulated with a PRN code. There are two kinds of pseudo noise codes: P code (Cocision code) and C / A code (Coarse / Acquisition code) .These pseudo noise codes are used to decode navigation signal or measure distance between GPS satellite and receiving station. can do. L1 contains the P code and the C / A code, L2 contains only the P code. Currently, the C / A code has been released with a code pattern for private use, but the P code is secret. In addition, since the positioning accuracy by the C / A code is inferior to the accuracy by the P code, there is a limit in measuring the accurate position using only the C / A code available to the civilian.
따라서, 위치측정의 정밀도를 높이기 위해, GPS위성신호외에 기지국의 신호를 동시에 사용하는 하이브리드(Hybrid) 접근 방식이 사용된다. 대표적인 하이브리드 접근 방식으로 퀄컴(Qualcomm)사의 GPSOne 방식이 있다. 퀄컴의 자회사인 SnapTrack 사의 기술로 개발된 GPSOne 방식은, GPS위성신호와 CDMA 기지국으로부터의 파일럿(pilot) 신호를 모두 수신하여 활용하는 하이브리드 접근 방식을 사용하고 있다.Therefore, in order to increase the accuracy of the position measurement, a hybrid approach using a signal of the base station in addition to the GPS satellite signal is used. A typical hybrid approach is Qualcomm's GPSOne. Developed by Qualcomm's subsidiary SnapTrack, the GPSOne approach uses a hybrid approach that receives and utilizes both GPS satellite signals and pilot signals from CDMA base stations.
도 1은 GPSOne 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하며, 4개의 GPS위성(10,12,14,16)과 GPSOne 기능을 구비한 이동통신단말기(20)가 있다. 그리고, BTS(Base Transceiver Station)(30), GPSOne서버(32), 및 위성안테나(34)를 포함하는 CDMA네트워크(40)가 있다. CDMA네트워크(40)는 위성안테나(34)를 통해 GPS위성(10,12,14,16)으로부터의 위성신호를 수신하고, GPSOne서버(32)에는 GPS위성에 대한 위성정보가 저장된다. 이동통신단말기(20)는 GPS위성(10, 12, 14, 16)으로부터 위성신호를 수신하여 상대적인 지연시간을 측정하여 의사거리(pseudorange)를 산출하고, CDMA네트워크(40)의 GPSOne서버(32)와의 정보교환을 통해 현재의 위치를 측정한다.1 is a view for explaining the GPSOne method. Referring to the drawings, there are four GPS satellites 10, 12, 14 and 16 and a mobile communication terminal 20 having a GPSOne function. In addition, there is a CDMA network 40 including a BTS (Base Transceiver Station) 30, a GPSOne server 32, and a satellite antenna 34. The CDMA network 40 receives satellite signals from the GPS satellites 10, 12, 14, and 16 through the satellite antenna 34, and the GPSOne server 32 stores satellite information about the GPS satellites. The mobile communication terminal 20 receives satellite signals from the GPS satellites 10, 12, 14, and 16, calculates a relative range by measuring a relative delay time, and calculates a pseudorange, and the GPSOne server 32 of the CDMA network 40. Measure your current position through information exchange with.
그런데, GPS를 사용하여 휴대폰 등과 같은 무선단말기의 현재 위치를 측정하기 위해서는, 기본적으로 무선단말기가 GPS위성으로부터 전송되는 위성신호를 수신할 수 있는 상태에 있어야 한다. 따라서, 건물내부와 같은 차페된 공간이나 지하상가, 터널, 지하주차장 등과 같은 지하공간 등에 위치하여, GPS위성으로부터 전송되는 위성신호를 수신할 수 없는 무선단말기에서는 GPS를 사용하여 위치를 측정할 수 없다는 문제점이 있다. 더구나, 통신시장의 발전방향이 유무선 통합을 지향함과 동시에, 갈수록 무선통신의 비중이 증대되고 있는 상황에서 이동통신 분야의 주요 서비스로 부상하고 있는 LBS(Location Based Service) 등과 같은 서비스도 기본적으로 정확한 위치추적을 바탕으로 하고 있으므로, 차폐된 공간이나 지하공간 등과 같은 소규모 블록화된 음영 지역을 제거하여, 어디서나 GPS를 이용한 위치추적이 가능하도록 하는 것이 필요하다.However, in order to measure the current position of a wireless terminal such as a mobile phone using GPS, the wireless terminal basically needs to be in a state capable of receiving satellite signals transmitted from the GPS satellites. Therefore, it is impossible to measure the location using GPS in a wireless terminal that is located in a shielded space such as the inside of a building or in an underground space such as an underground shopping mall, a tunnel, an underground parking lot, and cannot receive satellite signals transmitted from a GPS satellite. There is a problem. In addition, while the development direction of the telecommunications market is toward wired / wireless integration, services such as LBS (Location Based Service), which is emerging as a major service in the mobile communication field, are also basically correct as the proportion of wireless communication is increasing. Since it is based on location tracking, it is necessary to remove small blocky shaded areas such as a shielded space or an underground space to enable location tracking using GPS anywhere.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 차폐된 공간이나 지하공간 등과 같이 GPS위성으로부터 전송되는 위성신호를 수신할 수 없는 곳에 위치한 무선단말기에 위치정보를 제공하여, 무선단말기의 현재 위치를 정확하게 측정할 수 있도록 하는 위치정보 제공장치 및 그 방법을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide location information to a wireless terminal located in a place that can not receive satellite signals transmitted from GPS satellites, such as a shielded space or underground space. Accordingly, an object of the present invention is to provide a location information providing apparatus and a method for accurately measuring a current location of a wireless terminal.
도 1은 GPSone 방식을 설명하기 위한 도면,1 is a view for explaining a GPSone method;
도 2는 본 발명에 따른 위치정보 제공장치의 동작환경을 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining the operating environment of the location information providing apparatus according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 위치정보 제공장치의 개략적인 블럭도,3 is a schematic block diagram of a location information providing apparatus according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 위치정보 제공장치에 대한 동작방법의 설명에 제공되는 흐름도,4 is a flowchart provided to explain an operation method for a location information providing apparatus according to the present invention;
도 5는 위성신호의 생성 과정을 설명하기 위한 도면,5 is a view for explaining a process of generating a satellite signal;
도 6은 위치측정의 과정을 설명하기 위한 도면, 그리고6 is a view for explaining a process of position measurement, and
도 7은 항법메시지의 구성의 일예를 나타낸 도면이다.7 is a view showing an example of the configuration of the navigation message.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
140 : CDMA네트워크 150 : 마스터 중계기140: CDMA network 150: master repeater
152 : 원격지 중계기 160 : 이동통신기기152: remote repeater 160: mobile communication device
200 : 위치정보 제공장치 210 : 위치정보 저장부200: location information providing device 210: location information storage unit
220 : 신호처리부 230 : 변조부220: signal processor 230: modulator
240 : 타이밍 모듈부 300 : 무선단말기240: timing module 300: wireless terminal
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위치정보 제공장치는, GPS 기능을 갖는 무선단말기에 가상의 GPS위성신호를 제공하며, 설치되는 곳의 위치정보에 기초하여, 상기 무선단말기가 현재 위치를 측정할 수 있게 하는 위성신호를 생성하는 신호처리부, 및 상기 위성신호를 변조한 상기 가상의 GPS위성신호를 생성하여, 상기 무선단말기에 전송하는 변조부를 포함한다. 바람직하게는 기지국으로부터의파일럿 신호에 기초하여, 소정의 클럭및 시각 정보를 생성하고, 생성된 상기 소정의 클럭 및 시각 정보를 상기 신호처리부에 제공하여, 상기 위성신호의 생성시의 기준신호로 사용할 수 있도록 하는 타이밍 모듈부, 및 상기 위치정보가 저장되는 위치정보 저장부를 더 포함한다. 이때, 상기 위치정보는, 설치되는 곳의 위도, 경도, 고도, 및 시간 정보를 포함하는 것이 바람직하다.The location information providing apparatus according to the present invention for achieving the above object, provides a virtual GPS satellite signal to a wireless terminal having a GPS function, and based on the location information of the location where the wireless terminal is installed, the wireless terminal measures the current position And a signal processor for generating a satellite signal, and a modulator for generating the virtual GPS satellite signal modulated by the satellite signal and transmitting the virtual GPS satellite signal to the wireless terminal. Preferably, based on the pilot signal from the base station, generates predetermined clock and time information, and provides the generated predetermined clock and time information to the signal processor for use as a reference signal when generating the satellite signal. It further comprises a timing module unit, and a location information storage unit for storing the location information. In this case, the location information preferably includes latitude, longitude, altitude, and time information of the place where it is installed.
상기 신호처리부에서 생성되는 상기 위성신호는, 의사잡음부호 및 항법메시지 중 적어도 어느 하나를 포함하며, 상기 의사잡음부호는, GPS위성에 미할당된 의사잡음부호를 사용하는 것이 바람직하다.The satellite signal generated by the signal processor includes at least one of a pseudo noise code and a navigation message, and the pseudo noise code preferably uses a pseudo noise code that is not assigned to a GPS satellite.
상기 무선단말기는, 상기 가상의 GPS위성신호 및 상기 가상의 GPS위성신호에 대한 기지국으로부터의 정보에 기초한 하이브리드 접근방식을 활용하여 위치를 산출하는 것이 가능하다. 이 경우, 상기 가상의 GPS위성신호에 관련된 정보는, 상기 기지국의 GPSOne서버에 저장되는 것이 바람직하다.The wireless terminal can calculate a location using a hybrid approach based on information from the base station for the virtual GPS satellite signal and the virtual GPS satellite signal. In this case, the information related to the virtual GPS satellite signal is preferably stored in the GPSOne server of the base station.
상기 변조부는 소정의 반송파를 사용하여 상기 위성신호를 스펙트럼 확산 변조된 위상 편이 변조하여 상기 가상의 GPS위성신호를 생성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 무선단말기는 GPSOne 기능을 갖는 이동통신 단말기인것이 바람직하다Preferably, the modulator generates the virtual GPS satellite signal by modulating the spread spectrum modulated phase shift signal using a predetermined carrier. In addition, the wireless terminal is preferably a mobile communication terminal having a GPSOne function.
한편, 본 발명에 따른 위치정보 제공방법은, GPS 기능을 갖는 무선 단말기에 가상의 GPS위성신호를 제공하며, (a) 설치되는 곳의 위치정보를 입력받는 단계, (b) 입력된 상기 위치정보에 기초하여 상기 무선단말기의 현재 위치를 측정할 수 있게 하는 위성신호를 생성하는 단계, 및 (c) 상기 위성신호를 변조한 상기 가상의 GPS 위성신호를 생성하여 상기 무선단말기에 전송하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 (b) 단계에서는, 기지국으로부터의 파일럿 신호에 기초하여, 소정의 클럭 및 시각 정보를 생성하고, 생성된 상기 소정의 클럭 및 시각 정보를 상기 위성신호의 생성시 사용하는 것이 바람직하다.On the other hand, the location information providing method according to the present invention, providing a virtual GPS satellite signal to a wireless terminal having a GPS function, (a) receiving the location information of the place of installation, (b) the input location information Generating a satellite signal enabling measurement of a current position of the wireless terminal based on the step (c) generating and transmitting the virtual GPS satellite signal modulated by the satellite signal to the wireless terminal; do. At this time, in the step (b), it is preferable to generate predetermined clock and time information on the basis of the pilot signal from the base station, and use the generated predetermined clock and time information when generating the satellite signal.
바람직하게는, (d) 상기 가상의 GPS위성신호에 기초하여 상기 무선단말기에서 상기 가상의 GPS위성신호에 대한 상대적인 지연시간을 산출하는 단계, 및 (e) 산출된 상기 상대적인 지연시간 및 기지국부터으로의 파일럿 신호 정보에 기초하여 상기 무선단말기의 위치를 산출하는 단계를 더 포함한다.Preferably, (d) calculating a relative delay time for the virtual GPS satellite signal at the wireless terminal based on the virtual GPS satellite signal, and (e) from the calculated relative delay time and the base station. Computing the position of the wireless terminal based on the pilot signal information of the.
상기 (a) 단계에서, 상기 위치정보는 설치되는 곳의 위도, 경도, 고도, 및 시간정보를 포함하며, 상기 (b) 단계에서, 상기 위성신호는, 의사잡음부호 및 항법 메시지를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 의사잡음부호는, GPS위성에 미할당된 의사잡음부호를 사용하는 것이 가능하다. 상기 (c) 단계에서는, 소정의 반송파를 사용하여 상기 위성신호를 스펙트럼 확산 변조된 위상 편이 변조하여 상기 가상의 GPS위성신호를 생성하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 무선단말기는 GPSOne 기능을 갖는 이동통신 단말기인 것이 바람직하다.In the step (a), the location information includes latitude, longitude, altitude, and time information of the place where the installation, and in the step (b), the satellite signal includes a pseudo noise code and a navigation message desirable. In addition, the pseudo noise code, it is possible to use a pseudo noise code unallocated to the GPS satellites. In the step (c), it is preferable to generate the virtual GPS satellite signal by modulating the spread spectrum modulated phase shift using the predetermined carrier wave. The wireless terminal is preferably a mobile communication terminal having a GPSOne function.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.
도 2는 본 발명에 따른 위치정보 제공장치의 동작환경을 설명하기 위한 도면이다. 도면을 참조하면, CDMA네트워크(140)는 BTS(Base Transceiver Station) (130), GPSOne서버(132), 및 위성안테나(134)를 포함하고, BTS(130)으로 부터 전송되는 신호를 증폭하여 재방사 시키는 마스터 중계기(Master Repeater)(150)가 있다. 그리고, 차폐된 공간이나 지하공간 등과 같은 음영지역(350)내에는 원격지 중계기(Remote Repeater)(152), 위치정보 제공장치(200), 및 휴대폰 등과 같은 무선단말기(300)가 있다.2 is a view for explaining the operating environment of the location information providing apparatus according to the present invention. Referring to the drawing, the CDMA network 140 includes a base transceiver station (BTS) 130, a GPSOne server 132, and a satellite antenna 134, and amplifies a signal transmitted from the BTS 130 to reconstruct it. There is a Master Repeater (150) to radiate. In the shaded area 350 such as a shielded space or an underground space, there is a remote repeater 152, a location information providing device 200, and a wireless terminal 300 such as a mobile phone.
이러한 구성에서, CDMA네트워크(140)의 위성안테나(134)를 통해 GPS위성(미도시)으로부터 위성신호를 수신하며, GPSOne서버(132)에는 GPS위성에 대한 위성정보가 저장되고, BTS(130)는 휴대폰 등과 통신에 필요한 신호를 송수신한다. GPSOne서버(132)는 GPS위성신호를 수신하여 각종 파라미터를 포함하는 후보 GPS위성 리스트를 작성하고, 필요시 이 정보를 무선단말기(300)에 제공할 뿐만아니라, 무선단말기(300)의 측정정보와 GPS위성으로부터의 수신정보에 기초하여 무선단말기 (300)의 위치를 계산한다. 마스터 중계기(150) 및 원격지 중계기(152)는 BTS(130)에서 전송되는 신호를 전파 음영지역(350)에 재방사시킨다. 이때, 원격지 중계기(152)는 음영지역(350)내에 설치되어 음영지역(350)내에서 이동통신 및 무선 호출 수신 등을 가능하게 한다.In this configuration, a satellite signal is received from a GPS satellite (not shown) through the satellite antenna 134 of the CDMA network 140, the GPSOne server 132 stores satellite information about the GPS satellite, and the BTS 130 Transmits and receives signals required for communication with a mobile phone and the like. The GPSOne server 132 receives a GPS satellite signal, generates a candidate GPS satellite list including various parameters, and provides this information to the wireless terminal 300 as necessary, as well as the measurement information of the wireless terminal 300. The position of the wireless terminal 300 is calculated based on the received information from the GPS satellites. The master repeater 150 and the remote repeater 152 re-radiate the signal transmitted from the BTS 130 to the propagation shadow area 350. At this time, the remote repeater 152 is installed in the shaded area 350 to enable mobile communication and wireless call reception in the shaded area 350.
GPS 위성신호를 수신하기 어려운 음영 지역(350)내에 위치정보 제공장치(200)가 설치되어 가상의 GPS위성신호를 음영지역(350)내에 위치하는 무선단말기(300)에 전송한다. 무선단말기(300)는 가상의 GPS위성신호를 수신하여 상대적인 지연시간을 측정하며, 동시에 원격지 중계기(152)를 통해 통신을 수행한다. 이동통신기기(160)는 위치정보 제공장치(200)에 소정의 위성정보를 제공하는데, 이에 대한 상세한 설명은 후술한다.The location information providing apparatus 200 is installed in the shaded area 350 that is difficult to receive GPS satellite signals, and transmits a virtual GPS satellite signal to the wireless terminal 300 located in the shaded area 350. The wireless terminal 300 receives a virtual GPS satellite signal to measure a relative delay time, and at the same time communicates through the remote repeater 152. The mobile communication device 160 provides predetermined satellite information to the location information providing apparatus 200, which will be described later.
도 3은 본 발명에 따른 위치정보 제공장치(200)의 개략적인 블럭도이다. 도면을 참조하면, 본 위치정보 제공장치(200)는 위치정보 저장부(210), 신호처리부(220), 변조부(230), 및 타이밍 모듈부(240)로 구성된다. 위치정보 저정부(200)에는 위치정보 제공장치 (200)가 설치되는 곳의 경도, 위도, 고도, 시간 등의 위치정보가 입력되어 저장된다. 신호처리부(220)는 위치정보 저장부(210)에 저장된 위치정보를 참조하여, 무선단말기(300)가 현재 위치를 측정할 수 있게 하는 위성신호를 생성하고, 베이스밴드 신호를 발생시킨다. 이때, 타이밍 모듈부(240)는 신호처리부(220)에 정확한 클럭과 시각(1PPS)를 제공하여, 위성신호의 전송을 어떤 시점에서 개시하며, 어떠한 속도로 전송하는지를 규정하게 된다. 타이밍 모듈부(240)에서 제공되는 클럭은 GPS신호의 확산주파수인 1.023MHz의 정수배, 예컨대 10.23 MHz가 되며, 1PPS(Pulse Per Second)신호는 GPS신호에서 정의되는 매초 경계에 짧은 펄스 형태를 취하게 된다. 타이밍 모듈부(240)는 CMDA기지국(140)으로부터 수신한 기지국 파일럿 신호를 사용하여 상기한 클럭 및 시각을 생성한다. 즉, CMDA기지국(140)에서 파일럿 신호가 전송될 때, 전송 개시시점이 GPS 짝수초 경계에 맞추어져 있으므로, 이를 사용하면 간접적으로 GPS 타이밍을 얻을 수 있다. 이 경우, CDMA기지국(140)에서 중계기까지 전송될 때 생기는 지연(delay)은 일반적으로 수 마이크로초에서 수십 마이크로 초정도가 발생가능하지만, GPS 타이밍으로 사용하는데는 무리가 없다.3 is a schematic block diagram of a location information providing apparatus 200 according to the present invention. Referring to the drawings, the location information providing apparatus 200 is composed of a location information storage unit 210, a signal processor 220, a modulator 230, and a timing module 240. The location information storage unit 200 receives and stores location information such as longitude, latitude, altitude, and time of the location where the location information providing device 200 is installed. The signal processor 220 generates a satellite signal that enables the wireless terminal 300 to measure the current position and generates a baseband signal with reference to the location information stored in the location information storage unit 210. At this time, the timing module 240 provides the signal processor 220 with the correct clock and time (1 PPS) to define at what point and start the transmission of the satellite signal at what speed. The clock provided by the timing module unit 240 is an integer multiple of 1.023 MHz, that is, a spreading frequency of the GPS signal, for example, 10.23 MHz, and the 1PPS (Pulse Per Second) signal takes a short pulse shape at every second boundary defined in the GPS signal. do. The timing module unit 240 generates the clock and time described above using the base station pilot signal received from the CMDA base station 140. That is, when the pilot signal is transmitted from the CMDA base station 140, since the transmission start time is aligned with the GPS even-second boundary, the GPS timing can be obtained indirectly by using this. In this case, the delay that occurs when the CDMA base station 140 is transmitted from the repeater to the repeater may generally be several microseconds to several tens of microseconds, but it is not unreasonable to use it as GPS timing.
그리고, 변조부(230)는 생성된 위성신호를 무선변조하여 가상의 GPS위성신호를 생성하고, 생성된 GPS위성신호를 무선단말기(300)에 전송한다.The modulator 230 wirelessly modulates the generated satellite signal to generate a virtual GPS satellite signal, and transmits the generated GPS satellite signal to the wireless terminal 300.
도 4는 본 발명에 따른 위치정보 제공장치의 동작방법의 설명에 제공되는 흐름도이다. 흐름도를 참조하면, 위치정보 제공장치(200)의 위치정보 저장부(210)에는 위치정보 제공장치(200)가 설치되는 곳의 위치정보가 저장된다(S400). 신호처리부(220)는 위치정보 저장부(210)에 저장된 위치정보를 참조하여, 무선단말기가 현재 위치를 측정할 수 있게 하는 위성신호를 생성한다(S405). 신호처리부(220)에서 생성되는 위성신호는, 도 5에 도시한 바와 같이, 의사잡음(Pseudo Random Noise) 부호가 사용되며, 항법 메시지(Navigation Message)를 포함할 수도 있다. 의사잡음 부호는 노이즈 같이 보이지만 실제로는 사람이 만들어낸 신호로서, 여기에는 P 부호(P-CODE)나 C/A 부호(C/A CODE)가 사용된다. C/A 부호는 대역폭이 1.023 MHz인 PRN(Pseudo Random Noise)를 반복하고, P 부호는 대역폭이 10.23MHz 인 PRN을 반복한다. 이 의사잡음 코드는 각 GPS위성마다 다른 위성의 고유한 코드 넘버로서 각 GPS위성을 식별할 수 있는 지표가 된다. 따라서, 현재 GPS위성에서 사용하지 않는 미할당 의사잡음 코드를 사용하여 신호처리부(220)에서 생성되는 위성신호를 만들 수 있으며, 이에 대한 정보는 GPSOne서버(132)에 미리 저장되어 하이브리드 접근방식을 활용한 위치 측정이 가능하게 할 수 있다.4 is a flowchart provided to explain an operation method of the location information providing apparatus according to the present invention. Referring to the flowchart, the location information storage unit 210 of the location information providing apparatus 200 stores the location information of the location where the location information providing apparatus 200 is installed (S400). The signal processor 220 generates a satellite signal that allows the wireless terminal to measure the current location by referring to the location information stored in the location information storage unit 210 (S405). As shown in FIG. 5, the satellite signal generated by the signal processor 220 may use a pseudo random noise code, and may include a navigation message. Pseudo-noise codes look like noise, but are actually human-generated signals. P-codes or C / A codes are used. The C / A code repeats PRN (Pseudo Random Noise) having a bandwidth of 1.023 MHz, and the P code repeats a PRN having a bandwidth of 10.23 MHz. This pseudo-noise code is a unique code number of a satellite that is different for each GPS satellite, and is an index for identifying each GPS satellite. Therefore, the satellite signal generated by the signal processor 220 may be generated using an unassigned pseudonoise code not currently used in the GPS satellite, and information about this is pre-stored in the GPSOne server 132 to utilize a hybrid approach. One position measurement can be enabled.
신호처리부(220)에서 생성되는 가상의 GPS위성신호에는 항법메시지도 포함될 수 있다. 도 6은 항법 메시지의 일 예를 도시하고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 항법메시지의 프레임(Frame)은 5개의 서브프레임(Subframe)로 구성된다. 서브프레임 1 에는 L2 코드와 데이터, 주 번호, GPS위성의 정확도와 상태 등을 나타내는 플래그와, 데이터의 연령, 위성시계 보정 계수등이 포함된다. 서브프레임 2에는 GPS위성계도 정보(Ephemeris Parameter)가 포함되며, 서브프레임 4에는 GPS위성 25~32의 궤도 정보, 전리층 모델, UTC 데이터, 32개 위성 배열, GPS위성 25~32상태 등이 포함된다. 그리고, 서브프레임 5에는 GPS위성 1~24의 궤도정보 및 GPS위성 1~24의 상태 등이 포함된다. 상기한 바와 같이, 신호처리부(220)는 베이스밴드 위성신호의 발생시, 타이밍 모듈부(240)에서 제공되는 클럭 및 시각을 이용한다.The virtual GPS satellite signal generated by the signal processor 220 may also include a navigation message. 6 shows an example of a navigation message. As shown in Fig. 6, the frame of the navigation message is composed of five subframes. Subframe 1 includes the L2 code and data, the main number, a flag indicating the accuracy and status of the GPS satellites, the age of the data, and the satellite clock correction coefficient. Subframe 2 contains GPS satellite map information (Ephemeris Parameter), subframe 4 contains GPS satellites 25-32 orbit information, ionospheric model, UTC data, 32 satellite arrays, GPS satellites 25-32 status, etc. . Subframe 5 includes orbital information of GPS satellites 1 to 24 and states of GPS satellites 1 to 24. As described above, the signal processor 220 uses the clock and time provided by the timing module 240 when the baseband satellite signal is generated.
변조부(230)는 신호처리부(200)에서 생성된 위성신호를 L1 반송파를 사용하여 스펙트럼 확산 변조된 위상 편이 편조(PSK)신호로 변조하여, 가상의 GPS위성신호를 생성하고, 생성된 가상의 GPS위성신호를 무선단말기(300)에 전송된다. 상황에 따라서는 L2 반송파의 사용도 고려될 수 있다.The modulator 230 modulates a satellite signal generated by the signal processor 200 into a spread spectrum modulated phase shift keying (PSK) signal using an L1 carrier to generate a virtual GPS satellite signal and generate the generated virtual satellite signal. The GPS satellite signal is transmitted to the wireless terminal 300. In some situations, the use of an L2 carrier may be considered.
무선단말기(300)는 위치정보 제공장치(200)로부터 가상의 GPS위성신호를 수신하여, 의사거리(pseudorange)를 산출한다(S415). 즉, 도 7에 도시한 바와 같이, 4개의 가상 GPS위성신호를 수신하여, 이에 대한 시간차(Δt)를 산출하고, 산출된 각각의 시간차에 빛의 속도(c)를 곱하여서 의사거리를 산출할 수 있다. 따라서, 무선단말기(300)의 입장에서는 위치정보 제공장치(200)로부터 전송되는 가상의 GPS위성신호를 사용하여 의사거리를 산출하는 것과, GPS위성신호에서 전송받은 위성신호를 사용하여 의사거리를 산출하는 것에 차이점이 없다. 무선단말기(300)는 원격지 중계기(152)를 통해 기지국(140)의 GPSOne서버(132)와 정보를 교환하여 하이브리드 접근방식을 통해 무선단말기(300)의 위치를 산출한다(S420). 이때, 기지국(140)의 GPSOne서버(132)에는 이미 위치정보 제공장치(200)에 대한 정보가 저장되어 있어야 하며, 이 정보를 사용하여 일반적인 GPS위성과 같이 처리할 수 있다. 이와 같은, 같은 방식에 의해, GPS 위성으로부터의 위성신호를 직접 수신할수 없는 음영지역내에 위치한 무선단말기에 가상의 GPS위성신호를 제공하고, 무선단말기는 가상의 GPS 위성신호를 수신하여 현재 위치를 측정할 수 있게 된다.The wireless terminal 300 receives a virtual GPS satellite signal from the location information providing apparatus 200 and calculates a pseudorange (S415). That is, as shown in FIG. 7, four virtual GPS satellite signals are received, a time difference Δt is calculated, and a pseudo distance is calculated by multiplying the calculated time differences by the speed c of light. Can be. Therefore, from the position of the wireless terminal 300, the pseudo distance is calculated using the virtual GPS satellite signal transmitted from the location information providing apparatus 200, and the pseudo distance is calculated using the satellite signal transmitted from the GPS satellite signal. There is no difference. The wireless terminal 300 exchanges information with the GPSOne server 132 of the base station 140 through the remote repeater 152 to calculate the position of the wireless terminal 300 through a hybrid approach (S420). At this time, the GPSOne server 132 of the base station 140 should already have information about the location information providing apparatus 200, it can be processed as a general GPS satellite using this information. In the same manner, a virtual GPS satellite signal is provided to a wireless terminal located in a shaded area where satellite signals from a GPS satellite cannot be directly received, and the wireless terminal receives a virtual GPS satellite signal to measure a current position. You can do it.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 건물내부나 지하공간 등과 음영지역에 내에 위치하여, GPS위성으로부터의 위성신호를 수신할 수 없는 무선단말기에 위치정보를 제공하여 무선단말기의 현재 위치를 측정할 수 있도록 한다. 이와 같은 위치정보 제공장치를 사용하면, 건물내부나 지하공간 등에서 위치찾기 서비스, 위치정보를 응용한 광고, 연예 정보 서비스, 게임, 어린이와 노약자 안전 서비스, 자산 추적 서비스와 같이 위치정보 추적 애플리케이션을 응용한 다양한 서비스의 제공이 가능하게 된다.As described above, according to the present invention, the present invention provides a location information to a wireless terminal which is located in a shadow area, such as a building, an underground space, etc., to measure the current position of the wireless terminal by providing location information to a wireless terminal that cannot receive satellite signals from a GPS satellite. To help. When using such a location information providing device, the application of location tracking applications such as locating service, location information advertising, entertainment information services, games, children and the elderly safety services, asset tracking services in the building or underground space, etc. A variety of services can be provided.
또한, 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 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, but the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
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