KR20080051181A - Ｇｐｓ 측위값 결정 방법 및 ｇｐｓ 수신기 - Google Patents

Abstract

GPS 측위값을 결정하는 방법은 (i) 수신된 GPS 신호를 샘플링하고 이 샘플을 저장하는 단계와,(ii) GPS 신호 샘플에 대해 예비 처리를 수행하여 상기 GPS 신호 샘플에 대한 이후의 최종 처리 동안 측위값을 얻을 수 있는 가능성을 결정하는 단계와,(iii) 단계(ii) 이후, 상기 GPS 신호 샘플 또는 단계(ii) 동안 얻어진 상기 GPS 신호 샘플의 파생물(derivatives)에 대한 최종 처리를 수행하여 측위값을 얻는 단계를 포함한다.

Description

ＧＰＳ 측위값 결정 방법 및 ＧＰＳ 수신기{METHOD AND CORRESPONDING GPS RECEIVER FOR DETERMINING A GPS POSITION FIX}

본 발명은 GPS 측위값(position fix)을 결정하는 방법 및 GPS 수신기에 관한 것이다.

필립스사의 PCT 특허 출원 공개 공보 WO2004/090903A1은 GPS 신호를 수신하고 GPS 신호 샘플을 출력하는 GPS RF 프론트-엔트 및 GPS 안테나를 구비한 디지털 카메라에 의해 촬영된 사진 및 비디오 클립의 이미지 파일에 위치 스탬프를 첨부하는 방법 및 디지털 카메라 및 그에 대한 컴퓨터를 개시한다. 이 방법은 (i) 사용자가 사진 또는 비디오 클립을 촬영하는 경우, (a) 그 사진 또는 비디오 클립을 포함하는 이미지를 파일을 생성하는 단계와, (b) 수신된 GPS 신호를 샘플링하고 이 GPS 신호 샘플을, 이 GPS 신호 샘플이 속하는 사진 또는 비디오 클립의 이미지 파일에 대한 표시와 함께 저장하는 단계와, (ii) 후속하여 GPS 신호 샘플을 처리하여 측위값을 획득하고 이 측위값을 이미지 파일에 첨부하는 단계를 포함한다.

GPS 신호 샘플의 저장과 이후의 처리를 통해, 바람직하게, 예를 들어 GPS 신 호 샘플이 외부 컴퓨터 상에서 처리될 수 있고, 또는 카메라의 배터리 수명을 연장시키기 위해, 카메라가 외부 전원에 연결되거나 또는 특별히 요청된 경우에만 카메라 내에서 처리될 수 있다.

본 발명에 따르면, GPS 측위값을 결정하는 방법이 제공되는데, 이 방법은 (i) 수신된 GPS 신호를 샘플링하고 이들 샘플을 저장하는 단계와, (ii) 이 GPS 신호 샘플에 대해 예비 처리를 수행하여 이 GPS 신호 샘플에 대한 이후의 최종 처리 동안 측위값을 얻을 수 있는 가능성을 판정하는 단계와, (iii) 단계(ii) 이후, 측위값을 얻기 위해 이 GPS 신호 샘플에 대한 최종 처리를 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명자는 샘플링하고 그런 다음 이 신호 샘플을 때때로 이후에 처리하여 측위값을 얻는 접근 방식에는 문제점이 있다는 것을 알게되었는데, 그 이유는 GPS 신호 샘플의 특정 배치(batch)의 측위값을 얻는다는 것은 사실상 불가능하기 때문이다. 예를 들어, 샘플링 시, 측위값을 얻기 위해 필요한 수의 위성에 대해 가시선의 과도기적 RF 방해 또는 일시적 봉쇄, 예를 들어 빌딩이 우거진 도심지역(urban canyon) 내에서의 상측 차량에 의한 엄폐가 있을 수 있다. 또한, GPS 수신기가 초기 샘플링 이후 그러나 측위값을 얻기 위한 처리 이전에 이러한 문제가 발견될 때까지 위치를 이동하는 경우, 초기 샘플링이 완료되었을 시 수신기의 위치를 복원할 방법이 없다.

이후에 측위값을 얻을 수 있는 가능성을 판정하기 위해 이러한 GPS 신호 샘플에 대한 예비 처리를 수행함으로써, 이러한 문제를 피할 수 있고, 그에 따라 예를 들어 단계(ii)에서의 판단 결과가 부정적인 경우, 단계(i) 및 단계 (ii)를 반복할 수 있다. 이러한 가능성은 이진 파라미터로 표현될 수 있고 또는 등급화될 수 있다. 그것은 또한 사용자에게 전달될 수 있다.

본 발명에 따르면, GPS 신호를 수신하고 GPS 신호 샘플을 출력하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 GPS RF 프론트-엔드와 프로세서를 포함하는 GPS 수신기가 제공되며, 상기 GPS RF 프론트-엔드 및 프로세서는 상술한 방법을 공동으로 수행하도록 구성된다.

이제 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 예시적으로만 기술한 것이며, 첨부한 도면은 본 발명에 따라 동작하는 GPS 수신기 장치를 포함하는 디지털 카메라에 접속된 PC를 개략적으로 도시한다.

도 1은 GPS 수신기 장치를 포함하는 디지털 카메라에 접속된 PC를 개략적으로 도시하는 도면.

첨부한 도면을 참조하면, PC는 USB PC 포트 및 대응하는 케이블을 통해 디지털 카메라(10)에 접속되는데, 디지털 카메라(10)는 GPS 안테나에 접속된 GPS 프론 트-엔드 수신기(Rx), 이미지 센서(IS) 및 메모리(Mem)를 포함하며, 이들 모두는 마이크로-제어기(μC)의 제어를 받는다.

동작시, GPS 수신기는 그의 안테나를 통해 NAVSTAR SPS GPS 신호를 수신하고 이 신호를 전형적으로 수동 대역통과 필터링에 통해 사전-처리하여 대역밖 RF 방해, 사전증폭, 중간 주파수(IF)로의 하향 변환 및 아날로그-디지털 변환을 최소화한다. IF 신호는 변조된 채 유지되고, 이용가능 위성으로부터의 모든 정보를 여전히 포함한다. 결과적인 GPS 신호 샘플은 메모리(Mem)에 저장된다.

디지털 카메라 및 PC는 후속하는 임의의 예시적인 예에 기술되어 있는 바와 같이 위치 스탬프 이미지 파일(position stamped image file)을 생성할 수 있다.

예 1

카메라를 소지한 사용자가 사진을 촬영하면, 그 사진을 포함하는 이미지 파일이 생성되고 메모리에 저장된다.

동시에, GPS 수신기는 GPS 신호를 수신하고 샘플링하며 결과적인 GPS 신호 샘플을 데이터 파일 포맷으로 메모리 저장하며 GPS 신호 샘플이 속하는 이미지 파일의 표시도 함께 메모리에 저장한다. 이렇게 하는 의도는 사용자가 집으로 돌아오고 디지털 카메라를 사용자의 가정용 PC에 접속하는 경우, 이미지 파일 및 대응하는 GPS 신호 샘플이 PC에 업로드되도록 하기 위함이다. GPS 신호 샘플은 적절한 PC 기반 GPS 신호 처리 소프트웨어 및 PC의 보다 강력한 프로세서를 사용하여 처리되어 의사범위(pseudorange) 정보를 복원하며, 이 정보로부터, 대응하는 사진이 촬 영되는 때의 디지털 카메라의 위치가 종래의 네비게이션 알고리즘을 사용하여 결정될 수 있다. 이러한 GPS 신호 획득 및 의사범위 처리는 잘 알려져 있는데, 예를 들어 "GPS Principles and Applications (Editor, Kaplan) ISBN 0-89006-793-7 Artech House"를 참조한다.

본 발명에 따르면, GPS 수신기가 GPS 신호를 수신하고 샘플링하여 결과적인 GPS 신호 샘플을 저장한 직후 (즉, PC에 업로드하기 전에), 카메라 기반 GPS 신호 처리 소프트웨어는 예비 GPS 신호 처리를 수행하여 최종 PC 기반 처리 동안 측위값을 얻을 수 있는 가능성을 판정한다. 이러한 예비 신호 처리는 단일 GPS 신호를 역확산하는 단계와 신호 세기를 측정하는 단계로 구성되는데 상기 신호 세기 중 양호한 신호 세기는 방해물이 없는 집밖에 위치한 카메라를 나타내며 따라서 이후의 최종 PC 기반 처리 동안 그러한 측위값을 얻을 수 있는 가능성이 높다는 것을 나타낸다.

신호 세기가 약한 경우, GPS 수신기는 즉각 수신된 GPS 신호를 연장된 기간 동안 다시 샘플링하여 GPS 신호 샘플의 초기 배치(batch)를 교체하며 그에 따라 이후의 PC 기반 신호 처리 동안 측위값이 얻어질 수 있는 가능성을 증가시킨다.

예 2

예 1과 동일하며 다른 점은 예비 처리가 두 개의 GPS 신호를 역확산시키는 단계와 언제 의사범위가 그로부터 결정될 수 있는지 판단하는 단계로 구성된다는 것이다. 의사범위가 측정될 수 없는 경우, GPS 수신기는 즉각 수신된 GPS 신호를 연장된 기간 동안 다시 샘플링한다.

예 3

예 1과 동일하며 다른 점은 예비 처리가 역확산 단계 및 적어도 세 개의 GPS 신호 처리 단계로 구성되어 오래된 또는 더미 위성궤도 데이터(out of date or dummy ephemeris data)를 사용하여 테스트 측위값을 얻는다는 것이다. 테스트 측위값이 얻어질 수 없는 경우, GPS 수신기는 즉각 수신된 GPS 신호를 연장된 기간 동안 다시 샘플링한다. 수신기가 고도 0에 위치한 것으로 가정한 경우 세 개의 의사범위는 측위값을 얻을 수 있을 만큼 충분하다. 그러한 가정을 할 수 없는 경우 네 개의 의사범위가 필요할 수 있다.

위의 예에서, 샘플링 시간이 GPS 신호 샘플과 함께 컴퓨터에 기록 및 업로드되는 경우, 적절한 위성궤도 데이터가 PC에 의해 제공(원격 서버로부터 다운로드되거나 또는 로컬 GPS 수신기로부터 수신됨)되어 컴퓨터는 단계(iii)를 실행하여 측위값을 얻는다.

GPS 신호 처리 소프트웨어가 PC 기반인 상술한 세 개의 예에 대한 또 다른 예로서, 그 소프트웨어는 오직 카메라 기반일 수 있고, 그에 따라 GPS 신호 샘플은 오직 카메라 내에서 처리되지만 예비 처리 이후 계획된 지연 이후에만 처리된다. 예를 들어, GPS 신호 샘플은 카메라가 외부 전원에 접속됨을 검출한 이후에만, 때때로는 예비 처리가 완료된 이후에만 처리될 수 있다. 이러한 경우 및 단계(ii)에서의 판단 결과가 긍정적일 경우, 수신된 GPS 신호의 또 다른 샘플링 및 이 샘플의 저장이 수행되어 충분한 위성궤도 데이터를 획득함으로서 단계(iii)를 수행한다. 30개의 연속적인 비트 기간의 작은 청크(chunk)는 충분할 것이다.

상기 세 개의 예에 대한 또 다른 예로서, 예비 처리 동안 결정된 의사범위는 최신 위성궤도 데이터와 함께 재사용되어 측위값을 결정한다.

본 발명은 NAVSTAR GPS, 미국방부에 의해 개발되고 현재 운영되고 있는 모든 날씨, 공간 기반 네비게이션 시스템과 관련하여 기술되었지만, 본 발명은 GLONASS 및 Galileo 및 이들의 혼합을 포함한 그 밖의 다른 GPS에도 동일하게 적용될 수 있다.

또한, 본 발명은 GPS 수신기를 구비한 카메라와 관련하여 기술되었지만, 본 발명은 이러한 GPS 애플리케이션에 국한되지 않는다. 오히려, 본 발명은 GPS 신호 샘플을 저장하고 이후에 처리하는 임의의 GPS 수신기에도 동일하게 적용될 수 있다.

Claims (8)

1. GPS 측위값(a GPS position fix)을 결정하는 방법에 있어서,

   (i) 수신된 GPS 신호를 샘플링하고 이 샘플을 저장하는 단계와,

   (ii) 상기 GPS 신호 샘플에 대해 예비 처리를 수행하여, 상기 GPS 신호 샘플에 대한 이후의 최종 처리 동안 측위값을 얻을 수 있는 가능성을 판단하는 단계와,

   (iii) 단계(ii) 이후, 상기 GPS 신호 샘플 또는 단계(ii) 동안 얻어진 상기 GPS 신호 샘플의 파생물(derivatives)에 대한 최종 처리를 수행하여 측위값을 얻는 단계를

   포함하는 GPS 측위값 결정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   단계(ii)에서의 판단 결과가 부정적인 경우, 단계(i) 및 단계(ii)를 반복하는 GPS 측위값 결정 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 예비 처리는 적어도 하나의 GPS 신호를 역확산시키는 단계 및 신호 세기를 측정하는 단계를 포함하는 GPS 측위값 결정 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 예비 처리는 적어도 하나의 GPS 신호를 역확산시키는 단계 및 언제 의사범위(a pseudorange)가 그로부터 측정될 수 있는지 판단하는 단계를 포함하는 GPS 측위값 결정 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 예비 처리는 역확산 단계 및 적어도 세 개의 GPS 신호 처리 단계를 포함하여 오래된 또는 더미 위성궤도 데이터(out of date or dummy ephemeris data)를 사용하여 테스트 측위값을 얻는 GPS 측위값 결정 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 예비 처리는 상기 GPS 신호를 처리하여 오래된 또는 더미 위성궤도 데이터를 사용하여 테스트 측위값을 얻는 단계를 포함하는 GPS 측위값 결정 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 예비 처리 동안 결정된 의사범위는 단계(iii)에서 최신 위성궤도 데이 터와 함께 재사용되어 측위값을 결정하는 GPS 측위값 결정 방법.
8. GPS 신호를 수신하고 GPS 신호 샘플을 출력하는 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 GPS RF 프론트-엔드와 프로세서를 포함하는 GPS 수신기에 있어서,

   상기 GPS RF 프론트-엔드 및 프로세서가 청구항 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 공동으로 수행하는

   GPS 수신기.

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