KR20050080355A

KR20050080355A - 위치확인단말기의 연동장치 및 방법

Info

Publication number: KR20050080355A
Application number: KR1020040008432A
Authority: KR
Inventors: 박광철
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2004-02-09
Publication date: 2005-08-12

Abstract

본 발명은 지피에스 위성과 초광대역 레이다를 연동 이용하여 음영지역 없이 위치정보를 정확하게 확인하는 것으로, 수신되어 입력되는 신호로부터 지피에스 위치신호를 검출하는 지피에스 수신부; 위치확인 요청신호를 출력하며 수신되어 입력되는 신호로부터 초광대역 위치신호를 검출하는 레이더 송수신부; 지피에스 수신부와 레이더 송수신부에 접속하여 입력되는 위치정보를 연산하고 기록하며 관리하는 제어부; 제어부로부터 인가되는 위치정보를 표시하는 표시부로 이루어지는 구성을 특징으로 하고, 또한, 위치단말기에 의하여 4개 이상의 지피에스 위치신호가 수신되는 경우에 지피에스 위치정보를 연산하는 지피에스 과정; 상기 과정에서 연산된 위치정보에 시간별 가중치를 부가 연산하여 정확한 위치정보를 선택하는 가중치 과정; 상기 과정에서 선택된 위치정보를 출력하여 표시하고, 위치정보를 반복 검출하는지 판단하는 출력과정; 상기 과정에서 위치정보를 반복 검출하는 경우에 현재 출력되는 위치정보를 기록하고 상기 지피에스 과정으로 궤환하는 반복과정으로 이루어지는 특징에 의하여, 지피에스 위성 신호를 수신하지 못하는 음영지역에서도 초광대역 레이더 신호를 이용하여 위치정보를 정확하게 확인하는 효과가 있다.

Description

위치확인단말기의 연동장치 및 방법{A METHOD AND A APPARATUS OF PERISTALSIS GPS WITH RADAR FOR POSITIONING TERMINAL}

본 발명은 현재의 위치를 지피에스(GPS) 위성신호가 수신되지 않는 음영지역에서도 정확하게 확인하는 위치단말기에 관한 것으로, 특히, 초광대역(UWB) 주파수를 이용하는 레이더(RADAR) 기지국을 연동하여 건물 내부 등의 음영지역에서도 현재 위치를 정확하게 확인하는 위치단말기의 연동장치 및 방법에 관한 것이다.

상기 지피에스(GPS: GLOBAL POSITIONING SYSTEM) 인공위성(ARTIFICIAL SATELLITE)은 지구의 일정한 궤도(ORBIT) 위를 다수가 회전하면서 지상에 있는 지피에스 위치단말기에 X, Y, Z의 위치좌표값과 시간정보를 제공하는 것으로, C/A 코드 방식을 사용하는 경우, 지상에 약 100 미터 이내의 오차범위를 갖고, P 코드 방식을 사용하는 경우는 약 30 미터 이내의 오차범위를 갖으며, WASS 코드 방식을 사용하는 경우는 약 3 미터 이내의 오차범위를 갖는다.

상기 지피에스 위치단말기는 현재 위치의 위도와 경도와 해발정보를 확인할 수 있는 동시에 시간정보를 정확하게 확인하는 것으로, 상기 위도, 경도, 해발 및 시간의 4개 정보를 전혀 모르는 상태이므로, 최소한 4개의 지피에스 인공위성으로부터 각기 약간씩 차이가 있는 의사거리, 즉, 4개 지피에스 위성과의 각 직선거리정보가 필요하다.

상기 위치정보를 확인하고자 하는 장소는, 하늘에 최소한 4개 이상의 지피에스 인공위성으로부터 해당 신호를 수신할 수 있어야 하며, 또한, 상기 수신되는 신호는 비, 눈, 바람, 구름, 태양 등등의 날씨 변화에 의하여 오차값이 포함된다.

그러므로, 4개 이상의 지피에스 인공위성으로부터 해당 신호를 수신하지 못하는 건물내부, 외곽지역 등등의 음영지역에서는 위치정보를 확인하지 못하는 문제가 있는 동시에 날씨 변화에 의하여 오차가 발생하는 문제가 있다.

따라서, 음영지역에서도 최소의 오차값으로 위치정보를 확인하는 기술의 개발 필요가 있다.

이하, 종래 기술에 의한 위치단말기의 현재 위치확인 방식을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

종래 기술을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도1 은 종래 기술에 의한 지피에스 위치단말기의 기능 구성도 이고, 도2 는 종래 기술에 의한 지피에스 위치단말기의 위치정보 연산방식 설명도 이며, 도3 은 종래 기술에 의한 지피에스 위치단말기의 위치계산 방법 순서도 이고, 도4 는 종래 기술에 의한 이동통신 시스템의 위치기반 서비스 설명도 이다.

상기 도1을 참조하면, 종래 기술에 의한 지피에스 위치단말기는, 지피에스 인공위성의 해당 무선신호를 지피에스 안테나(10)에서 수신하고, 상기 안테나(10)가 무선수신한 신호는 지피에스 수신부(20)에 의하여 검출되며, 상기 지피에스 수신부(20)에서 검출한 신호는 지피에스 연산부(30)에 인가되어 위도, 경도, 해발 및 시간 등의 정보로 연산되고, 상기와 같이 지피에스 연산부(30)에서 연산된 위치정보는 출력부(40)에 인가되므로 확인한다.

상기 지피에스 안테나(10)는 지구 궤도 상에 떠 있는 지피에스 위성(50)으로부터 수신되는 X, Y, Z 좌표 값과 시간정보를 수신하고, 지피에스 수신부(20)에서 검출하며 지피에스 연산부(30)에서 연산하여 경도, 위도, 해발 등의 정확한 위치정보를 연산하는 것으로, 상기 4가지의 모르는 값을 구하고자 하는 경우에 4개의 방정식이 필요하며, 각각의 지피에스 위성(50)으로부터 수신되는 신호가 하나의 방정식 값을 제공하므로, 4개 이상의 지피에스 위성(50)으로부터 수신되는 신호가 필요하다.

상기 첨부된 도2를 참조하여 위치정보 확인 연산방식을 보다 상세히 설명하면, 지피에스 위치단말기 사용자(USER)가 현재의 위치를 확인하기 위하여서는, 지피에스 위성(50)으로부터 X, Y, Z 좌표 정보를 수신하는 동시에 시간 정보를 수신하고, 상기 지피에스 위성(50)과의 의사거리(PRi) 값을 분석하는 것으로, 구하고자 하는 변수가 4 개이므로, 제1 내지 제4 지피에스 위성(50)으로부터 각각의 지피에스 정보신호를 수신하여 분석한다.

그러나, 상기 각 지피에스 위성(50)으로부터 수신되는 지피에스 신호는, 비, 바람, 눈, 구름, 태양열 등등의 주변 날씨 환경변화에 의하여 오차가 발생한다.

이하, 상기 첨부된 도3을 참조하여, 종래 기술에 의한 지피에스 위치단말기의 위치계산 방법을 설명한다.

현재 위치의 정확한 정보를 확인하고자 하는 위치단말기는, 4개 이상의 지피에스 위성(50)으로부터 지피에스 신호를 수신하는지 판단하고(S10), 상기 판단(S10)에서 위치단말기가 4개 이상의 지피에스 위성(50)으로부터 지피에스 신호를 수신하는 경우, 상기 수신된 4개의 지피에스 신호를 분석하고 연산하여 경도(LONGITUDE), 위도(LATITUDE), 해발(SEA LEVEL) 및 시간(TIME) 정보를 연산한다(S20).

상기 단계(S20)에서 4개 지피에스 위성(50)으로부터 수신된 지피에스 신호가 연산되어 산출된 위치정보는, 상기 위치단말기의 해당 표시부를 통하여 출력되고 확인한다(S30).

상기와 같이 지피에스 인공위성(50)으로부터 수신되는 지피에스 신호는 날씨 변화에 의하여 오차가 발생하며, 상기와 같은 오차는 지피에스 신호 처리 방식의 차이에 의하여, 즉, GPS C/A 코드 방식 장비에서는 약 100 미터 이내의 오차를 발생하고, P 코드 방식 장비에서는 약 30 미터까지 오차를 줄일 수 있으며, WASS 코드 방식 장비에서는 약 3 미터 이내로 오차를 줄일 수 있다.

상기와 같은 지피에스 장비들은 가격이 비싸고, 필요한 경우에만 사용하므로 활용도가 떨어지며, 특히, 4개 이상의 지피에스 위성(50)으로부터 지피에스 신호를 수신하여야 한다는 문제가 있다.

즉, 4개 이상의 지피에스 위성(50)으로부터 지피에스 신호를 수신하지 못하는 음영지역(SHADOW AREA)에서는 위치정보를 확인하지 못하는 문제가 있다.

상기와 같이 지피에스 장비의 가격이 비교적 비싸고 활용도가 떨어지는 문제를 일부 해결하는 종래 기술은, 이동통신 시스템의 위치기반 서비스를 이용하는 것이다.

이하, 상기 첨부된 도4를 참조하여 이동통신 시스템의 위치기반 서비스를 설명한다.

이동통신 시스템의 기지국(BS: BASE STATION)(60)은 휴대단말기(MS: MOBILE STATION)(80)와 무선접속하여 해당 통신신호를 무선으로 송신과 수신하는 동시에, 상기 휴대단말기와 무선접속할 수 있는 서비스 영역(SERVICE AREA)(65)을 일정한 크기로 형성하고, 이동교환국(MSC: MOBILE SWITCHING CENTER)(70)의 제어와 감시에 의하여 운용된다.

상기 휴대단말기(80)는 무선접속된 해당 기지국(60)을 통하여 이동교환국(70)에 위치등록을 하여야 하므로, 상기 이동교환국(70)은 휴대단말기(80)가 어느 기지국(60)의 서비스 영역에 위치하는지의 정보를 관리한다.

상기 이동교환국(70)은, 각 기지국(60)의 운용을 제어하고 관리하며, 상기 기지국(60)은 해당 서비스 영역(65)이 연속되는 상태로 전 국토를 커버하도록 시설되고, 상기 각 기지국(60)으로부터 송신되는 무선신호의 동기 등을 위하여, 상기 이동교환국(70)에서 각 기지국(60)의 정확한 위치정보를 관리한다.

상기 이동교환국(70)이 제공하는 위치기반서비스를 이용하면, 상기 휴대단말기의 위치정보를 확인할 수 있다.

그러나, 상기 기지국(60)이 형성하는 서비스 영역(65)은 사용되고 운용되는 형태에 의하여, 서비스 영역(60)의 반경에 차이가 있어 약 500 미터 내지 수십 키로 미터가 된다.

일 예로, 도심과 같이 인구가 밀집하고 건물 등의 장애물이 많은 곳에서는 기지국의 서비스 영역을 반경 약 500 미터 정도로 운용하며, 도시 인근 지역에서는 약 1 내지 3 키로 미터, 농촌 및 어촌 및 산촌 같이 인구 밀도가 희박한 곳에서는 수십 키로 미터의 반경을 형성한다.

따라서, 활용도가 높은 이동통신용 휴대단말기(80)를 이용하고, 위치기반 서비스를 활용하여, 일 예로, 친구 찾기, 화물 이동상황 검색 등의 현재 위치정보를 확인할 수 있으나, 오차 범위가 수백 미터 이상이 되는 문제가 있다.

본 발명은 지피에스 신호를 수신하는 지역에서 지피에스 신호를 이용하여 위치정보를 확인하고, 지피에스 신호를 수신하지 못하는 음영지역에서는 광대역 신호를 이용하는 유더블유비 레이더 기지국이 확인한 위치정보를 이용하므로, 정밀하게 언제 어디서나 정밀한 위치정보를 확인하는 위치단말기의 연동장치 및 방법을 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 수신되어 입력되는 신호로부터 지피에스 위치신호를 검출하는 지피에스 수신부와; 위치확인 요청신호를 출력하며 수신되어 입력되는 신호로부터 초광대역 위치신호를 검출하는 레이더 송수신부와; 상기 지피에스 수신부와 레이더 송수신부에 접속하여 입력되는 위치정보를 연산하고 기록하며 관리하는 제어부와; 상기 제어부로부터 인가되는 위치정보를 표시하는 표시부로 이루어지는 구성을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 위치단말기에 의하여 4개 이상의 지피에스 위치신호가 수신되는 경우에 지피에스 위치정보를 연산하는 지피에스 과정과; 상기 과정에서 연산된 위치정보에 시간별 가중치를 부가 연산하여 정확한 위치정보를 선택하는 가중치 과정과; 상기 과정에서 선택된 위치정보를 출력하여 표시하고, 위치정보를 반복 검출하는지 판단하는 출력과정과; 상기 과정에서 위치정보를 반복 검출하는 경우에 현재 출력되는 위치정보를 기록하고 상기 지피에스 과정으로 궤환하는 반복과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 것으로, 위치단말기의 연동장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명을 설명하기 위하여 첨부된 도5는 본 발명에 의한 위치단말기의 기능 구성도 이고, 도6 은 본 발명에 의한 위치단말기의 위치정보 연산방식 설명도 이며, 도7 은 본 발명에 의한 위치단말기의 위치계산 방법 순서도 이고, 도8 은 본 발명에 의한 가중치 과정의 상세 순서도 이다.

상기 도5 는 참조하여, 본 발명에 의한 위치단말기(200)의 구성을 설명하면, 지구 궤도 위에서 위치정보와 시간정보로 구성되는 지피에스 위치신호를 무선송신하는 지피에스(GPS) 위성(170)과,

상기 지피에스 위성(170)으로부터 무선송신되는 지피에스 위치신호를 수신하고 지피에스 수신부에 출력하는 지피에스 안테나(100)와,

해당 요청에 의하여 유더블유비(UWB: ULTRA WIDE BAND)의 0 헤르츠 내지 수십 기가 헤르츠의 초광대역 레이더(RADAR) 신호를 송신하고 반사되어 회신되는 신호를 검출 분석하여 위치정보를 확인하며 지정된 채널로 유더블유비 위치정보를 송신하는 것으로, 레이더 송수신부(130)로부터 위치확인요청신호가 수신되면, 초광대역 레이더 신호를 출력하고, 반사되는 신호를 수신하여 분석하므로 위치를 확인하고, 상기 확인된 위치정보를 지정한 채널을 통하여 송신하는 레이더 기지국(160)과,

상기 레이더 기지국(160)에 위치확인 요청신호를 무선송신하고, 무선수신되는 초광대역 신호를 반사하며 지정된 채널로 전송되는 유더블유비 위치신호를 수신하는 레이더 안테나(110)와,

상기 지피에스 안테나(100)에서 수신되어 입력되는 신호를 분석하여 지피에스 위치신호를 검출하는 지피에스 수신부(120)와,

상기 레이더 안테나(110)를 통하여 위치확인 요청신호를 출력하며 지정된 채널을 통하여 수신되고 입력되는 신호로부터 초광대역 위치신호를 검출하는 것으로, 상기 제어부(140)의 제어에 의하여 레이더 기지국(160)에 위치확인 요청신호를 출력하며, 레이더 기지국(160)으로부터 지정된 채널로 전송되는 유더블유비 위치신호를 수신하여 검출하는 레이더 송수신부(130)와,

상기 지피에스 수신부(120)와 레이더 송수신부(130)에 접속하여 입력되는 위치정보를 연산하고 기록하며 관리하는 것으로, 상기 지피에스 수신부(120)로부터 인가되는 지피에스 위치신호 분석으로 위치정보를 연산하고; 상기 지피에스 위치신호가 인가되지 않는 경우는 상기 레이더 송수신부(130)를 제어하여 인근 레이더 기지국에 위치확인요청 하며 수신되는 유더블유비 위치신호 분석으로 위치정보를 연산하고; 상기 각각 연산된 위치정보의 시간별 가중치가 소정의 임계시간오차 값보다 작은 경우에 최근 연산된 위치정보에 가중치를 부가하며; 각각 부가된 가중치로 위치정보를 계산하여 가장 정확한 결과를 선택하는 제어부(140)와,

상기 제어부(140)로부터 인가되는 위치정보를 표시하는 표시부(150)로 구성된다.

이하, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의한 위치단말기의 연동장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 지피에스 위성(170)은 지구 궤도상에 위치하면서, 지상의 위치정보 신호를 위도, 경도, 해발 및 시간 정보로 정확하게 제공하는 것으로, 모르는 변수가 4개이므로, 수신측에서는 최소한 4개 이상의 지피에스 위성(170)으로부터 신호를 수신하고 해당 의사거리 차이 등을 분석 연산하여 위치정보를 계산하는 것이다.

상기와 같은 지피에스 위성(170)은 최소한 4개 이상으로부터 신호를 수신하여야 하므로, 지구상에 많은 장소에서 4개 신호를 수신하지 못하는 음영지역(SHADOW AREA)이 발생하며, 특히, 건물 내부 등에서는 지피에스 신호를 수신하지 못하게 되는 문제를 해결하는 것이 초광대역 주파수 신호를 이용하는 유더블유비(UWB: ULTRA WIDE BAND) 레이더(RADAR) 기지국(160)이다.

상기 레이더 기지국(160)은 0 헤르츠(Hz)부터 수십 기가(GIGA) 헤르츠(GHz)까지의 초광대역 유더블유비(UWB) 신호를 출력하고, 상기 출력되는 초광대역 신호가 물체에 부딪혀 반사되는 신호를 수신하며, 상기 출력되는 시간과 수신되는 시간 등을 비교 연산처리하므로, 반사되는 물체의 위치정보를 정확하게 확인하고, 상기 확인된 위치정보를 별도로 설정된 채널을 통하여 무선전송하는 방식이다.

상기 초광대역(UWB) 신호는 나노(NANO) 세컨드(SECOND: 초) 내지 피코(PICO) 세컨드의 신호를 임펄스(IMPULSE)로 출력하고 반사되는 신호를 이용하여 물체의 위치를 추적한다.

상기 임펄스의 주기가 매우 짧으므로, 반사되어 돌아오는 신호를 용이하게 구분하고 다중경로(MULTIPATH)를 보상 또는 보정하기 용이하며, GUARDBAND 또한 신뢰성을 높이고, 적은 전력(POWER)으로 출력할 수 있으며, 변복조(MODULATION / DEMODULATION)가 단순하여 회로구성이 간단하고 부품수가 적어 크기를 작게하는 동시에 초광대역 신호를 이용하므로, 일반적인 벽 등의 장애물을 통과하여 전달하는 특성에 의하여 음영지역(SHADOW AREA) 없이 망(NETWORK) 구성을 할 수 있다.

상기와 같은 초광대역(UWB) 레이더 신호를 이용하는 경우, 측정되는 위치정보의 오차는 약 1 내지 2 센터미터(cm) 이하이며, 레이더 기지국(160) 3개로부터 수신되는 신호를 3각 측량법으로 분석하여 연산하면, 오차는 더욱 줄어들어 약 1 내지 2 밀리미터(mm) 이하가 되어, 매우 정밀하게 위치확인을 할 수 있다.

상기 위치단말기(200)는 상기 지피에스 위성(170) 4개 이상으로부터 위치신호를 수신할 수 있는 경우에, 상기 지피에스 위치신호를 이용하고, 상기 지피에스 위치신호를 4개 이상 수신하지 못하는 음영지역에서는 레이더 기지국(160)에 위치확인을 요청하므로, 위치신호를 수신하게 된다.

상기 지피에스 위성(170)으로부터 수신되는 지피에스 위치신호는, 지피에스 안테나(100)를 통하여 수신되고, 지피에스 수신부(120)에 인가되어 검출되고 적정한 레벨로 증폭되어 출력되며, 상기 지피에스 수신부(120)로부터 출력되는 지피에스 위치신호는 제어부(140)에서 해당 연산방식으로 연산되므로, 경도, 위도, 해발 및 시간 정보가 정확하게 계산되고, 상기와 같이 연산되어 출력되는 위치정보는, 사용자인터페이스(UI: USER INTERFACE) 기술을 응용하는 표시부(150)를 통하여 다양하며 편리하고 용이하게 확인하도록 한다.

상기 위치단말기(200)가 지피에스 위치신호를 4개 이상 수신하지 못하는 음영지역에 위치하는 경우, 상기 제어부(140)는 지피에스 수신부(120)로부터 4개의 지피에스 위치신호를 입력받지 못하므로, 상기 레이더 송수신부(130)를 제어하여 레이더 기지국(160)으로부터 위치정보를 수신하도록 한다.

즉, 상기 제어부(140)는 상기 레이더 송수신부(130)를 제어하고 상기 레이더 안테나(110)를 통하여, 상기 레이더 기지국(160)에 위치정보 제공을 요청하며, 상기 요청을 받은 레이더 기지국(160)은, 초광대역(UWB) 신호를 상기 위치단말기(20)에 출력하여 상기 레이더 안테나(110)로부터 반사되는 신호를 검출 분석한다.

상기 레이더 기지국(160)은, 초광대역(UWB) 신호를 출력하는 시간과 반사되어 회신되는 신호의 수신시간 정보와 초광대역 신호의 각 시간차이를 분석하여 상기 위치단말기(200)와의 거리 및 위치정보를 확인하고, 상기와 같이 확인된 위치단말기(200)의 위치정보를 별도로 설정된 채널을 통하여 상기 위치단말기(200)에 전송한다.

상기 제어부(140)는, 레이더 송수신부(130)를 통하여 수신되는 유더블유비(UWB) 위치신호가 1개 레이더 기지국(160)으로부터 수신되는 경우는 약 1 내지 2 센티미터(cm) 이내의 오차를 갖는 위치정보를 연산할 수 있고, 3개 이상의 레이더 기지국(160)으로부터 유더블유비 위치신호를 수신하는 경우는, 더욱 정밀하게 약 1 내지 2 밀리미터(mm) 이내의 오차를 갖는 위치정보를 연산할 수 있다.

또한, 상기 제어부(140)는 이전에 연산한 위치정보를 기록저장하고, 최근에 연산된 위치정보를 기준으로 순차적인 가중치 값을 부가하며, 각각의 위치정보를 다시 비교 연산하여 가장 정확한 위치정보를 선택하고, 상기 선택된 위치정보를 표시부(150)에 사용자 인터페이스를 통하여 표시한다.

따라서, 상기 첨부된 도6에 도시된 것과 같이, 4개 이상의 지피에스 위성(170)으로부터 지피에스 위치신호를 수신하는 경우는 지피에스 위치정보를 출력하고, 지피에스 위성(170)으로부터 신호를 수신하지 못하는 경우는 초광대역 레이더 기지국(160)으로부터 인가되는 유더블유비 위치정보를 이용하므로, 음영지역 없이 어디서나 정확한 위치정보를 확인한다.

이하, 상기 첨부된 도7 및 도8을 참조하여 본 발명에 의한 위치단말기의 연동방법을 설명한다.

본 발명에 의한 위치단말기에 의하여 4개 이상의 지피에스 인공위성(170)으로부터 지피에스 위치신호가 수신되는 경우에 지피에스 위치정보를 연산하는 것으로, 위치단말기가 4개 이상의 지피에스 위성(170)으로부터 위치신호를 수신하는지 판단하는 과정(S100); 상기 과정(S100)에서 판단하여 지피에스 위치신호를 수신하면, 수신된 지피에스 위치신호를 연산하여 현재의 위치정보를 일 예로, 위도, 경도, 해발 및 시간정보로 출력하는 과정(S110)으로 이루어지는 지피에스 과정과,

상기 과정에서 연산된 위치정보에 시간별 가중치를 부가 연산하여 정확한 위치정보를 선택하는 가중치 과정(S120)과,

상기 가중치 과정(S120)에서 선택된 위치정보를 출력하여 표시하고, 위치정보를 반복 검출하는지 판단하는 것으로, 상기 위치단말기가 연산한 현재 위치정보를 출력하여 해당 표시부(150)에 표시하는 과정(S130); 상기의 위치정보 확인을 반복할 것인지 판단하고 반복하는 경우는 반복과정(S150)으로 진행하며 반복하지 않는 경우는 종료로 진행하는 과정(S140)으로 이루어지는 출력과정과,

상기 출력과정에서 위치정보를 반복 검출하는 경우(S140)에 현재 출력되는 위치정보를 기록하고 상기 지피에스 과정(S100)으로 궤환(FEEDBACK)하는 반복과정(S150)과,

상기 지피에스 과정에서 판단(S100)하여 4개 이상의 지피에스 위치신호를 수신하지 못하면, 인근 레이더 기지국에 위치확인 요청하여 위치신호를 수신하고 연산하여 위치정보를 출력하는 것으로, 상기 위치단말기에 의하여 인근에 위치하고, 0 헤르츠 내지 수십 기가 헤르츠까지 모두 포함 사용하는 초광대역 신호를 이용하는 레이더 기지국(160)에 위치확인 요청신호를 출력하는 과정(S160); 상기 과정(S160)에서 위치확인 요청을 받은 레이더 기지국(S160)에 의하여 초광대역 신호를 상기 위치단말기에 송신하고 반사되어 되돌아오는 신호를 분석하여 위치정보를 연산 출력하는 과정(S170)으로 이루어지는 레이더 과정으로 구성된다.

상기 가중치 과정(S120)은, 위치정보 가중치 연산 레지스터를 초기화하고 지피에스(GPS) 위치정보 계산 시간과 유더블유비(UWB) 위치정보 계산 시간의 절대치(ABS: ABSOLUTE) 차이값이 임계시간오차값보다 작은 경우 최근 위치정보 계산값에 가중치를 부가하는 것으로, 위치단말기에 일체로 구비되는 위치정보 가중치 연산 레지스터의 내용을 지워 초기화하는 과정(S200); 상기 과정(S200)의 연산 레지스터를 이용하여 지피에스 위치정보 계산시간과 유더블유비 위치정보 계산시간 차이값의 절대값을 구하고, 상기 구한 절대값이 허용된 임계시간오차 값(DELTA_TIME) 보다 작은지를 판단하는 과정(S210); 상기 과정(S210)에서 계산시간 차이를 구한 절대값이 임계시간오차 값(DELTA_TIME)보다 작은 경우에 최근에 연산된 위치정보부터 순차적으로 높은 가중치 값을 부가하는 과정(S220)으로 이루어지는 가중치과정과,

상기 과정에서 부가된 가중치를 적용하여 위치계산정보를 연산하고 모든 가중치에 대하여 위치정보 연산이 완료되었는지를 판단하는 것으로, 상기 가중치 과정에서 부가된 가중치 값을 이용하여 위치정보를 다시 연산하는 과정(S230); 상기 가중치 값이 부가된 모든 위치정보의 연산이 완료되었는지를 판단하는 과정(S240)으로 이루어지는 연산과정과,

상기 연산과정(S240)에서 연산이 완료되지 않았으면, 다음순서의 가중치를 선택하고 상기 가중치 과정(S200)으로 궤환(FEEDBACK)하는 반복과정(S260)과,

상기 연산과정(S240)에서 연산이 완료되었으면, 가장 정확하게 연산된 위치정보를 선택하여 출력하는 선택과정(S250)과,

상기 가중치과정에서 지피에스 계산 시간과 유더블유비 계산 시간의 절대차이값이 임계시간오차값(DELTA_TIME)보다 큰 경우(S210)는, 오래된 위치정보 계산값을 버리고 상기 연산과정(S230)으로 진행하는 버림과정(S270)으로 구성된다.

이하, 상기와 같은 구성에 의한 것으로, 본 발명 위치단말기의 연동방법을 첨부된 도7 및 도8을 참조하여 상세히 설명한다.

상기 위치단말기(200)의 제어부(140)는 4개 이상의 지피에스 위성(170)으로부터 지피에스 위치신호를 수신하는지 판단하고(S100), 상기 판단에서 위치신호를 수신하는 경우, 상기 수신된 지피에스 위치신호를 이용하여 위치정보를 연산한다(S110).

상기 과정(S110)에서 연산된 지피에스 위치정보와 이전에 연산되어 기록저장된 위치정보를 비교하는 것으로, 가장 최근에 연산된 위치정보에 가중치를 부가하고 정확성이 높은 위치정보를 선택한다(S120).

또한, 상기 지피에스 과정에서 판단(S100)하여 4개 지피에스 위성의 신호를 수신하지 못하는 경우는, 인근에 위치한 초광대역 무선주파수를 이용하는 레이더 기지국(160)에 위치확인요청을 하고(S160), 상기 레이더 기지국(160)은 초광대역 신호를 상기 위치단말기(200)에 송신하며, 상기 위치단말기(200)로부터 반사되는 신호를 검출하고, 상기 송신시간과 반사되어 검출되는 수신시간 및 초광대역 주파수 신호의 주파수별 차이 시간 등을 비교 분석하여, 상기 위치단말기(200)의 거리와 위치정보 등을 연산하고, 별도로 지정된 채널을 통하여 상기 연산된 위치정보를 출력하여 상기 위치단말기(200)에 무선전송한다(S170).

상기 과정(S170)에서 전송된 유더블유비 위치정보는, 레이더 안테나(110)를 통하여 수신되고, 레이더 송수신부(130)에서 검출 증폭되어 상기 제어부(140)에 인가된다.

상기 제어부(140)는 상기 레이더 기지국(160)으로부터 수신되는 신호가 하나의 레이더 기지국(160)으로부터 수신되는 경우는 약 1 내지 2 센티미터(cm) 범위의 오차로 위치정보를 연산하고, 3개 이상의 레이더 기지국(160)으로부터 수신되는 경우는 3각 측량법을 이용하여 약 1 내지 2 밀리미터(mm) 범위의 오차로 위치정보를 연산한다.

상기 제어부(140)는 가장 최근에 연산된 위치정보에 높은 가중치를 부가하며 순차적으로 해당 가중치를 부가한 것으로, 이전에 연산된 위치정보 차례차례 비교 연산하여 정확성이 가장 높은 위치정보를 선택한다(S120).

상기와 같은 가중치과정(S120)을, 첨부된 도8을 참조하여, 좀더 상세히 설명하면, 상기 제어부는 해당 연산 레지스터에 기록된 내용을 삭제(CLEAR)하여 초기화하므로(S200), 오차 발생을 방지하고, 상기 지피에스 위치정보가 계산된 시간과 상기 유더블유비 위치정보가 계산된 시간의 차이값을 구하며, 상기 구한 차이값에 절대값(ABS: ABSOLUTE VALUE)을 구하고, 상기와 같이 구한 절대값이 허용된 임계시간 오차(DELTA_TIME) 값보다 작은지를 비교 판단한다(S210).

상기 가중치과정(S210)에서 연산된 시간의 절대값이 임계시간오차값보다 작은 경우는, 최근 계산되고 연산된 위치정보값에 가중치를 부가하고, 상기 가중치과정(S210)에서 연산된 시간의 절대값이 임계시간오차(DELTA_TIME)값보다 큰 경우는 계산되고 연산된 시간이 오래된 위치정보값을 삭제 또는 버린다(S270).

상기와 같이 가중치가 부가되거나 오래 전에 연산된 위치정보값을 버린 상태에서, 각각의 가중치 별로 위치정보를 대비하는 연산을 하고(S230), 모든 가중치에 대하여 상기와 같은 연산이 완료되었는지 판단하며(S240), 상기 판단(S240)에서 모든 가중치에 대한 연산이 완료되지 않은 경우는, 다음 순서의 가중치를 선택하고(S260) 상기 가중치과정(S200)으로 궤환한다.

상기 연산과정(S240)에서 판단하여 모든 가중치에 대한 연산이 완료된 경우, 가장 정확한 위치정보를 선택하여 출력한다(S250).

상기와 같이 제어부(140)로부터 출력되는 위치정보를 표시부에 출력되어 사용자 인터페이스 기술이 적용되어 표시되며(S130), 상기와 같은 위치정보 확인을 반복할 것인지 판단하여(S140), 상기 판단(S140)에서 반복하는 경우는 현재 선택되어 출력되는 위치정보를 할당된 메모리 영역에 기록저장하고(S150), 상기 지피에스과정(S100)으로 궤환하여 반복하며, 상기 판단에서 반복하지 않는 경우는 종료로 진행한다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 4개 이상의 지피에스 위성(170)으로부터 지피에스 위치신호를 수신하는 경우에 지피에스 위치정보를 이용하고, 상기 지피에스 위성(170)의 신호를 4개 이상 수신하지 못하는 경우는 0 헤르츠부터 수십 기가 헤르츠 범위의 무선신호를 임펄스로 이용하는 레이더 기지국에 의하여 위치정보를 확인한다.

따라서, 상기 구성의 본 발명은, 지피에스 위성 신호를 수신하지 못하는 음영지역에서도 정확하게 위치정보를 확인한다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 지피에스 위성의 신호를 수신하는 경우에 지피에스 신호를 이용하여 위치정보를 확인하고, 상기 지피에스 위성신호를 수신하지 못하는 경우는 초광대역 레이더 신호를 이용하여 정밀도가 높은 위치정보를 확인하는 산업적 이용효과가 있다.

또한, 지피에스 위성 신호를 수신하지 못하는 음영지역에서도 위치정보를 정확하게 확인하는 사용상 편리한 효과가 있다.

도1 은 종래 기술에 의한 지피에스 위치단말기의 기능 구성도,

도2 는 종래 기술의 지피에스 위치단말기 위치정보 연산방식 설명도,

도3 은 종래 기술에 의한 지피에스 위치단말기의 위치계산 방법 순서도,

도4 는 종래 기술에 의한 이동통신 시스템의 위치기반 서비스 설명도,

도5 는 본 발명에 의한 위치단말기의 기능 구성도,

도6 은 본 발명에 의한 위치단말기의 위치정보 연산방식 설명도,

도7 은 본 발명에 의한 위치단말기의 위치계산 방법 순서도,

도8 은 본 발명에 의한 가중치 과정의 상세 순서도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **

100 : 지피에스안테나 110 : 레이더 안테나

120 : 지피에스수신부 130 : 레이더송수신부

140 : 제어부 150 : 표시부

160 : 레이더기지국 170 : 지피에스위성

200 : 위치단말기

Claims

수신되어 입력되는 신호로부터 지피에스 위치신호를 검출하는 지피에스 수신부와,

위치확인 요청신호를 출력하며 수신되어 입력되는 신호로부터 초광대역 위치신호를 검출하는 레이더 송수신부와,

상기 지피에스 수신부와 레이더 송수신부에 접속하여 입력되는 위치정보를 연산하고 기록하며 관리하는 제어부와,

상기 제어부로부터 인가되는 위치정보를 표시하는 표시부와,

지구 궤도 위에서 위치정보와 시간정보로 구성되는 지피에스 위치신호를 무선송신하는 지피에스 위성과,

해당 요청에 의하여 초광대역 레이더 신호를 송신하고 회신되는 신호를 검출 분석하여 위치정보를 확인하며 지정된 채널로 유더블유비 위치정보를 송신하는 레이더 기지국이 포함되어 이루어지는 구성을 특징으로 하는 위치단말기의 연동장치.
제1 항에 있어서, 상기 레이더 송수신부는,

상기 제어부의 제어에 의하여 상기 레이더 기지국에 위치확인 요청신호를 출력하며, 상기 레이더 기지국으로부터 지정된 채널로 전송되는 유더블유비 위치신호를 수신하여 검출하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치단말기의 연동장치.
제1 항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 지피에스 수신부로부터 인가되는 지피에스 위치신호 분석으로 위치정보를 연산하고, 상기 지피에스 위치신호가 인가되지 않는 경우는 상기 레이더 송수신부를 제어하여 인근 레이더 기지국에 위치확인요청 하며 수신되는 유더블유비 위치신호 분석으로 위치정보를 연산하고, 상기 각각 연산된 위치정보의 시간별 가중치가 소정의 임계시간오차 값보다 작은 경우에 최근 연산된 위치정보에 가중치를 부가하며, 각각 부가된 가중치로 위치정보를 계산하여 가장 정확한 결과를 선택하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치단말기의 연동장치.
제2 항에 있어서, 상기 레이더 기지국은,

상기 레이더 송수신부로부터 위치확인요청신호가 수신되면, 초광대역 레이더 신호를 출력하고, 반사되는 신호를 수신하여 분석하므로 위치를 확인하고, 상기 확인된 위치정보를 지정한 채널을 통하여 송신하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치단말기의 연동장치.
위치단말기에 의하여 4개 이상의 지피에스 위치신호가 수신되는 경우에 지피에스 위치정보를 연산하는 지피에스 과정과,

상기 과정에서 연산된 위치정보에 시간별 가중치를 부가 연산하여 정확한 위치정보를 선택하는 가중치 과정과,

상기 과정에서 선택된 위치정보를 출력하여 표시하고, 위치정보를 반복 검출하는지 판단하는 출력과정과,

상기 과정에서 위치정보를 반복 검출하는 경우에 현재 출력되는 위치정보를 기록하고 상기 지피에스 과정으로 궤환하는 반복과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 위치단말기의 연동방법.
제5 항에 있어서, 상기 지피에스 과정은,

위치단말기가 4개 이상의 지피에스 위성으로부터 위치신호를 수신하는지 판단하는 과정과,

상기 과정에서 판단하여 지피에스 위치신호를 수신하면, 수신된 지피에스 위치신호를 연산하여 위치정보를 출력하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치단말기의 연동방법.
제5 항에 있어서, 상기 가중치 과정은,

위치정보 가중치 연산 레지스터를 초기화하고 지피에스 계산 시간과 유더블유비 계산 시간의 절대차이값이 임계시간오차값보다 작은 경우 최근 위치정보 계산값에 가중치를 부가하는 가중치과정과,

상기 과정에서 부가된 가중치를 적용하여 위치계산정보를 연산하고 모든 가중치에 대하여 위치정보 연산이 완료되었는지를 판단하는 연산과정과,

상기 연산과정에서 연산이 완료되지 않았으면, 다음순서의 가중치를 선택하고 상기 가중치 과정으로 궤환하는 반복과정과,

상기 연산과정에서 연산이 완료되었으면, 가장 정확하게 연산된 위치정보를 선택하여 출력하는 선택과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치단말기의 연동방법.
제5 항에 있어서, 상기 출력 과정은,

상기 위치단말기가 연산한 현재 위치정보를 출력하여 해당 표시부에 표시하는 과정과,

상기의 위치정보 확인을 반복할 것인지 판단하고 반복하는 경우는 상기 반복과정으로 진행하며 반복하지 않는 경우는 종료로 진행하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위치단말기의 연동방법.