KR20050090929A - 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GPS(Global Positioning System) 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 측정 오차를 감소시킬 수 있도록 된 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법에 대한 것으로서, 본 발명은 이동 단말이 미리 설정된 주기마다 GPS RF 모드로 전환하여 GPS 신호의 크기를 측정하고, 이동 단말이 GPS 신호 음영 지역에 근접된 지역에 위치됨을 판단되는 소정 문턱값을 설정하여 이 문턱값 보다 측정된 GPS 신호 세기가 작아지면 자동으로 A-GPS 과정을 구동하여 자신의 현재 위치를 측정하고, 측정된 위치 정보를 저장한다. 그리고 음영 지역에서 사용자의 위치 검색 요구가 있는 경우 상기 저장된 위치 정보를 사용자에게 표시하도록 구성됨을 특징으로 한다. 따라서 본 발명에 의하면, GPS를 이용한 위치 검색 시 오차가 상당한 음영 지역에서 보다 정확한 위치 정보를 제공할 수 있다.

Description

신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법{Method for providing location information mobile terminal in mobile telecommunication system using global positioning system}

본 발명은 이동 단말의 위치 측정 방법에 대한 것으로서, 특히 GPS(Global Positioning System) 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 측정 오차를 감소시킬 수 있도록 된 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법에 대한 것이다.

일반적으로 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access : CDMA) 방식의 이동통신 시스템에서 이동 단말의 위치 정보는 GPS를 이용하여 제공된다. 상기 GPS는 지구 궤도상에 배치된 다수의 인공 위성과 지상에서 인공 위성을 통제하는 관제국 그리고 이동 단말 등 사용자 단말에 설치된 GPS 수신기로 구성된다.

상기 GPS는 잘 알려진 삼각 측량의 원리를 사용하여 사용자 단말의 위치를 측정하여 사용자 단말로 제공한다. 즉 이동 단말에 설치된 GPS 수신기는 해당 지역에 위치된 인공 위성으로부터 자신의 위치 정보를 수신하고, 이동 단말은 그 위치 정보를 위도와 경도로 계산하여 사용자가 인식할 수 있는 위치 정보로 제공한다.

그러나 상기와 같이 이동 단말이 자신의 위치 정보를 계산하는 방식은 이동 단말의 신호 처리 부담을 가중시키는 문제점이 있어 상기 GPS와 이동통신 시스템의 기지국을 복합적으로 이용하는 방식이 제안되었다. 상기 기지국 등 이동통신 시스템을 이용한 이동 단말의 위치 측정 방식은 도착시간(Time Of Arrival : TOA) 방식과 도착시간차이(Time Difference Of Arrival : TDOA) 방식 등이 있다. 먼저 상기 TOA 방식은 이동 단말로부터 다수의 기지국으로의 전파 도달 시간을 이용하여 계산된 시간 거리로 이동 단말의 위치를 측정하는 방식으로 이 방식에서는 예컨대, 상기 GPS를 통해 시간 동기를 유지하는 이동 단말과 3 개의 기지국 사이의 전파 도달 시간 및 그 시간 거리를 측정하고, 각 기지국과 이동 단말 사이의 거리를 반지름으로 하는 3 개의 원이 교차되는 지점에 이동 단말이 위치하는 것으로 가정한다.

그러나 상기 TOA 방식의 경우 이동 단말과 각 기지국 간의 시간 거리를 구할 때 GPS 위성으로부터 GPS 수신기로 수신되는 다중경로 신호 성분에 의해 측정된 위치 정보에 오차가 발생되며, 대도시 등 건물 밀집 지역이나 지하 등 신호 음영 지역에서는 GPS 신호를 수신하지 못하거나 측정된 위치 정보에 상당한 오차가 발생되는 문제점이 있다. 즉 GPS 신호는 이동 단말의 안테나가 하늘과 수직으로 향해 있을 때만 정상적으로 수신되며, 이동 단말이 건물 내에 있거나 건물 밀집 지역과 같이 지붕 등 장애물이 존재하는 경우 GPS 신호를 정상적으로 수신하지 못하게 된다. 이러한 문제점을 보완하고자 제안된 방식이 상기 TDOA 방식을 이용한 A(Assistance)-GPS이다.

상기 TDOA 방식은 이동 단말로부터 다수의 기지국으로의 전파 도달 시간의 차가 일정한 점의 집합을 쌍곡선으로 그리고 3 개 이상의 쌍곡선이 만나는 점에 이동 단말이 위치한다고 가정하는 위치 추정 방식이다. 상기 A-GPS에서는 도 1과 같이 다수의 기지국(Base Transceiver System : BTS)(10a, 10b, 10c)과 이동 단말(30)의 위치 정보를 수집 및 관리하는 잘 알려진 위치 결정 장치(Position Determining Equipment : PDE)(20)가 상기 TDOA 방식을 이용하여 음영 지역에 위치된 이동 단말(30)의 근사 위치를 산출하여 해당 이동 단말(30)로 알려주도록 되어 있다. 그러나 상기 A-GPS를 통해 산출된 이동 단말의 근사 위치는 실제 이동 단말의 위치와 많은 차이가 발생되어 가입자에게 위치 정보로 제공하기에는 어려움이 있었다.

본 발명의 목적은 GPS 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 측정 오차를 감소시킬 수 있도록 된 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법은 GPS를 이용한 이동 단말의 위치 정보 제공 방법에 있어서, 미리 정해진 주기로 GPS 신호의 세기를 측정하는 단계와, 상기 측정된 GPS 신호 세기와 미리 설정된 GPS 신호의 소정 음영기준 문턱값을 비교하는 단계와, 상기 측정된 GPS 신호 세기가 상기 음영기준 문턱값 보다 작은 경우 상기 GPS를 이용하여 상기 이동 단말의 위치 정보를 측정하는 단계와, 상기 측정된 위치 정보를 저장하는 단계와, 음영 지역에서 상기 이동 단말의 위치 검색 요구가 있는 경우 상기 저장된 위치 정보를 현재 위치 정보로 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 상기 GPS 신호의 측정 주기는 상기 이동 단말이 위치된 지역에서 측정된 GPS 신호 세기와 상기 GPS 신호 측정 주기의 갱신을 위한 소정 측정주기 문턱값을 비교하여 갱신하는 단계를 더 포함함을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것으로서, 도 2에서 도 1에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 붙이기로 한다.

도 2의 구성은 GPS 신호가 정상적으로 수신되는 지역에서는 도 1의 구성과 동일하게 이동 단말(40)로부터 위치 검색 요구가 있는 경우 다수의 기지국(BTS)(10a, 10b, 10c) 및 위치 결정 장치(PDE)(20)를 통해 전술한 TDOA 방식에 따른 A-GPS가 수행되어 해당 이동 단말(40)로 측정된 위치 정보를 전달하고, 이동 단말(40)은 그 위치 정보를 수신하여 사용자에게 표시하게 된다.

그리고 GPS 신호가 정상적으로 수신되지 않는 건물 밀집 지역이나 건물 내부 또는 하늘을 가리는 방해물이 있는 음영 지역에서는 도 2의 이동 단말(40)은 미리 정해진 주기 마다 현재 위치한 곳의 GPS 신호 세기를 주기적으로 검사하고 있다가 그 신호가 음영 지역에 근접함을 나타내는 특정 문턱값(Threshold)(이하, "음영기준 문턱값"이라 칭함) 보다 낮아지게 되면 자동적으로 A-GPS 과정을 사용하여 자신의 위치 정보를 저장해 놓았다가 GPS 신호 음영 지역에서 사용자가 위치 검색을 요구하게 되면 A-GPS 과정을 사용하지 않고 단말에 저장된 최근 위치 정보를 사용자에게 제공하도록 구성된다.

도 3은 본 발명에 따른 도 2의 이동 단말(40)의 내부 구성을 나타낸 블록 구성도이다.

도 3에서 무선통신모듈(42)은 도시되지 않은 모뎀(Modem)을 구비하여 안테나(41)를 통해 기지국(10a, 10b, 10c)과 무선 신호를 송수신함은 물론 GPS 수신기(421)를 구비하여 GPS 위성으로부터 수신된 GPS 신호를 제어부(47)로 전달한다. 또한 상기 무선통신모듈(42)은 사용자의 위치 검색 요구에 따라 A-GPS 과정을 통해 측정된 위치 정보를 기지국(10a, 10b, 10c)으로부터 수신하여 제어부(47)로 전달한다. 도 3의 오디오부(43)는 도시되지 않은 마이크와 스피커를 통해 입출력되는 음성 신호를 처리하며, 키패드(44)는 전화번호 입력을 위한 10-키와 GPS 위치 검색을 포함하여 이동 단말(40)의 각종 기능을 선택 조작하기 위한 다수의 기능키를 구비한다.

도 3의 표시부(45)는 이동 단말(40)의 동작 상태를 표시함은 물론 사용자의 GPS 위치 검색 요구가 있는 경우 제어부(47)로부터 전달된 위치 정보를 시각적으로 표시하게 된다. 그리고 도 3의 메모리(46)는 이동 단말(40)의 기본적인 동작을 위한 운영 체제(OS)와 응용 프로그램 및 각종 사용자 데이터를 저장함은 물론 본 발명에 따라 음영 지역에서 이동 단말(40)의 위치 정보를 제공하도록 구성된 소정 GPS 동작 프로그램을 구비하여 구성된다.

또한 상기 메모리(46)에는 상기 GPS 동작 프로그램에 따라 이동 단말(40)이 음영 지역에 근접되었는지 여부를 판별하기 위한 상기한 GPS 신호 세기의 음영기준 문턱값과, 본 발명에 따라 GPS 수신기(421)가 GPS 신호 세기를 측정하여야 하는 소정 주기 정보 및 A-GPS 수행에 따라 기지국(10a, 10b, 10c)을 통해 수신된 이동 단말(40)의 위치 정보를 저장한다.

도 3의 제어부(47)는 이동 단말(40)의 전반적인 동작을 제어함과 아울러 상기 GPS 동작 프로그램을 근거로 정해진 주기 마다 상기 GPS 수신기(421)를 제어하여 해당 시점의 GPS 신호 세기를 측정하고, 측정된 GPS 신호 세기가 상기 음영기준 문턱값 보다 작은 경우 A-GPS 동작 루틴을 수행하여 측정된 위치 정보를 무선통신모듈(42)로부터 전달받아 메모리(46)에 저장한다.

또한 상기 제어부(47)는 키패드(44)를 통해 사용자의 위치 검색 요구가 있는 경우 상기 GPS 동작 프로그램의 루틴에 따라 가장 최근에 측정된 GPS 신호 세기와 상기 음영기준 문턱값을 비교하여 음영 지역 여부를 판정하고, 음영 지역인 경우 상기 메모리(46)로부터 최근 저장된 위치 정보를 현재 위치 정보로 제공하고, 음영 지역이 아닌 경우 일반적인 A-GPS 과정을 수행한다.

따라서 상기한 구성에 의하면, 이동 단말(40)은 음영 지역에서는 직전 A-GPS 과정에 따라 측정된 위치 정보를 음역지역의 위치 정보로 제공하고, 비음영 지역에서는 해당 시점에서 A-GPS 과정을 수행하여 측정된 위치 정보를 사용자에게 제공하게 된다. 그러나 실제 음영 지역은 건물 내 혹은 하늘이 트여 있지 않은 장소에서 발생하므로 위 방식을 사용할 때 음영 지역에서 위치 정보의 오차는 건물 크기 혹은 하늘이 가려진 정도이므로 그 오차가 크지 않음을 알 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

먼저 401 단계에서 이동 단말(40)은 GPS 수신기(421)를 제어하여 미리 정해진 주기로 GPS 신호 세기를 측정한다. 그리고 403 단계에서 이동 단말(40)은 측정된 GPS 신호 세기와 음영 지역 판단을 위한 음영기준 문턱값을 비교하여 GPS 신호 세기가 음영기준 문턱값 보다 작은 것으로 판정된 경우 현재 음영 지역에 근접된 것으로 판단하여 405 단계에 따라 GPS 위성을 이용한 일반적인 A-GPS 동작을 자동적으로 수행한다. 그리고 이동 단말(40)은 407 단계에서 A-GPS 수행 결과 측정된 위치 정보를 메모리(46)에 저장한다.

그리고 이동 단말(40)은 상기 401 단계 내지 407 단계의 동작을 정해진 주기에 따라 반복적으로 수행한다. 이후 409 단계에 따라 사용자의 위치 검색 요구가 있는 경우 411 단계에서 이동 단말(40)은 가장 최근에 측정된 GPS 신호 세기와 상기 음영기준 문턱값을 비교하여 현재 이동 단말(40)이 위치된 지역이 음영 지역인지 여부를 확인하게 된다. 상기 411 단계에 따른 확인 결과 GPS 신호 세기가 음영기준 문턱값 보다 작아 음영 지역으로 확인된 경우 413 단계에서 이동 단말(40)은 메모리(46)로부터 최근 저장된 위치 정보를 읽어 들이고 그 위치 정보를 표시부(45)에 디스플레이 하게 된다.

한편 상기 411 단계에서 GPS 신호 세기가 상기 음영기준 문턱값 이상의 값인 경우 이동 단말(40)은 현재 이동 단말(40)이 위치된 지역을 비음영 지역으로 판정하여 415 단계에 따라 GPS 위성을 이용한 일반적인 A-GPS 동작을 수행하고, 417 단계에서 A-GPS 수행 결과 측정된 위치 정보를 표시부(45)에 디스플레이 하게 된다.

이하에서는 상기 401 단계에서 수행되는 GPS 신호 측정 주기의 설정 과정을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 즉 본 발명에 따른 음영 지역에서의 위치 정보 제공을 위해 상기 GPS 신호 측정 주기는 기본적으로 미리 설정된 주기를 이용한다. 그러나 GPS 신호 수신이 잘 이루어지지 않는 음영 지역의 근접 지역에서는 GPS 신호 수신이 잘 이루어지는 지역 보다 많은 빈도로 GPS 신호 세기를 측정하여 A-GPS를 수행하게 되면, 보다 오차가 감소된 신뢰성 있는 위치 정보를 제공할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 GPS 신호 측정 주기의 설정 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

먼저 도 5의 주기 설정 방법은 사용자가 GPS 위치 검색을 위해 INDOOR 모드를 설정하게 되면, 이동 단말(40)은 트래픽(Traffic) 상태가 아닌 대기 상태에서 GPS 수신기(421)를 통해 GPS 신호의 크기를 측정하고, 그 측정값을 미리 설정되어 있는 GPS 신호 측정 주기의 갱신을 위한 다수의 특정 문턱값(이하, "측정주기 문턱값"이라 칭함)들과 비교하여 GPS 신호의 측정 주기를 갱신한다.

상기 측정주기 문턱값들은 실험적으로 결정되며, 그 문턱값들의 개수도 실험적으로 결정된다. 그리고 이동 단말(40)이 GPS 신호 세기를 측정하기 위해 GPS RF 모드로 방문하는 시간 구간은 고속으로 이동되는 이동 단말(40)이 대기 상태인 아이들(Idle) 상태를 유지할 수 있는 시간 구간으로 결정된다.

즉 501, 503 단계에서 대기 상태의 이동 단말(40)은 미리 설정된 GPS 신호 측정 주기가 도래되었는지 내부 카운터(도시되지 않음)를 이용하여 그 주기를 계수하여 측정 주기가 도래된 경우 505 단계에서 GPS 신호 측정 모드인 GPS RF 모드로 전환된다. 그리고 507 단계에서 이동 단말(40)은 GPS 수신기(421)를 통해 GPS 신호를 수신하여 그 신호 세기를 측정하고, 측정된 값과 상기 측정주기 문턱값을 비교하여 GPS 신호의 측정 주기에 변동이 요구되는 지 확인한다.

도 6은 상기 509 단계에서 GPS 신호의 측정 주기가 변동되는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (가)는 상기 측정주기 문턱값을 2 개로 설정한 경우로 이는 GPS 신호 측정 주기를 줄이는(측정빈도를 높이는) 제1 측정주기 문턱값(P)을 측정 주기를 늘이는(측정빈도를 낮추는) 제2 측정주기 문턱값(Q) 보다 작게 설정한 것이다. 이 경우 상기 제1 측정주기 문턱값(P)과 높은 측정빈도(A)는 GPS 신호 수신이 잘 되는 지역에서 안 되는 지역으로 진입하는 경우에 설정되고, 제2 측정주기 문턱값(Q)와 높은 측정빈도(A)는 GPS 신호 수신이 안 되는 지역에서 잘 되는 지역으로 진입하는 경우에 설정된다.

마찬가지로 도 6의 (나)는 상기 측정주기 문턱값(P, Q, R, S)과 측정빈도(A, B, C)를 좀 더 세분화한 것이다. 또한 상기한 방식으로 GPS 신호 측정 주기를 변동하게 되면, 하나의 측정주기 문턱값으로 주기를 결정하는 경우 그 문턱값 주변에서 GPS 신호 주기가 계속 변하는 것을 막을 수 있고, 음영 지역 판단의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다. 한편 상기 509 단계에 따라 GPS 신호 측정 주기가 변동되면, 이동 단말(40)은 그 변동된 주기 정보로 메모리(46)에 저장된 GPS 신호 측정 주기 정보를 갱신하고, 상기 501 단계로 이동하여 이후 동작을 반복하게 된다.

그리고 상기한 GPS 신호 주기 갱신 동작과 도 4의 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 과정은 병행하여 수행된다.

상기한 실시예와 같이 본 발명에서는 GPS 신호 음영 지역으로 진입하기 직전에 이동 단말의 위치 정보를 미리 저장해 놓은 후, 실제 음영 지역에서 사용자의 위치 검색 요구가 있는 경우 저장된 위치 정보를 현재 위치 정보로 제공하게 된다. 이와 관련하여 실제 이동 단말의 사용 시 음영 지역은 도로 주행 중에는 터널이나 톨게이트의 지붕에 의하여 음영 지역이 발생할 수 있으며, 도심 내에서는 건물 내 혹은 단말과 하늘 사이에 방해물이 있는 장소에서 발생하므로 위치 검색 시 본 발명의 측정 오차는 건물 크기나 터널 길이 또는 톨게이트의 지붕에 의해 하늘이 가려진 정도이므로 종래 TDOA 방식에 의해 계산된 근사 위치 보다 신뢰성 있는 위치 정보를 제공하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, GPS 신호 음영 지역으로 진입하기 직전에 이동 단말의 위치 정보를 미리 저장한 후, 음영 지역에서의 위치 검색 요구 시 저장된 위치 정보를 제공하므로 음영 지역에서 보다 정확한 위치 정보를 제공할 수 있다.

도 1은 종래 이동 단말의 위치 정보 제공 방식을 설명하기 위한 도면

도 2는 본 발명이 적용되는 이동통신 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면

도 3은 본 발명에 따른 이동 단말의 내부 구성을 나타낸 블록 구성도

도 4는 본 발명에 따른 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법을 설명하기 위한 플로우챠트

도 5는 본 발명에 따른 GPS 신호 측정 주기의 설정 방법을 설명하기 위한 플로우챠트

도 6은 본 발명에 따라 GPS 신호의 측정 주기가 변동되는 과정을 설명하기 위한 도면

Claims (4)

1. GPS를 이용한 이동 단말의 위치 정보 제공 방법에 있어서,

   미리 정해진 주기로 GPS 신호의 세기를 측정하는 단계와,

   상기 측정된 GPS 신호 세기와 미리 설정된 GPS 신호의 소정 음영기준 문턱값을 비교하는 단계와,

   상기 측정된 GPS 신호 세기가 상기 음영기준 문턱값 보다 작은 경우 상기 GPS를 이용하여 상기 이동 단말의 위치 정보를 측정하는 단계와,

   상기 측정된 위치 정보를 저장하는 단계와,

   음영 지역에서 상기 이동 단말의 위치 검색 요구가 있는 경우 상기 저장된 위치 정보를 현재 위치 정보로 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   비음영 지역에서 상기 이동 단말의 위치 검색 요구가 있는 경우 상기 GPS를 이용한 일반적인 위치 검색을 수행하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 GPS 신호의 측정 주기는 상기 이동 단말이 위치된 지역에서 측정된 GPS 신호 세기와 상기 GPS 신호 측정 주기의 갱신을 위한 소정 측정주기 문턱값을 비교하여 갱신하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 측정주기 문턱값은 상기 GPS 신호 측정 빈도를 높이기 위한 적어도 하나의 제1 문턱값과 상기 측정빈도를 낮추기 위한 적어도 하나의 제2 문턱값으로 구분되고,

   상기 제1 문턱값의 신호 크기는 상기 제2 문턱값의 신호 크기 보다 작은 값으로 설정되며,

   상기 측정된 GPS 신호 크기가 상기 제1 문턱값 보다 작거나 상기 제2 문턱값 이상인 경우 상기 GPS 신호 측정 주기가 갱신됨을 특징으로 하는 신호 음영 지역에 위치된 이동 단말의 위치 정보 제공 방법.