KR20080057222A - 주어진 시간에서 이동 전화의 물리적 위치를 찾기 위한방법 - Google Patents

Abstract

가입자 데이터베이스는 네트워크상의 모든 이동 전화들과 연관된 RF 레벨 및 타이밍 어드밴스 정보를 저장한다. 위치 파라미터들의 데이터베이스는 데이터와 서로 다른 물리적 위치들을 이런 위치들에 대해 측정되거나 추론된 RF 레벨들/타이밍 어드밴스와 연관시키는 위치 데이터를 저장한다. 그런 다음에, 가입자 데이터베이스는 위치 파라미터들의 데이터베이스에 대하여 특정 이동 전화에 대한 RF 레벨/타이밍 어드밴스 데이터를 매칭함으로써 주어진 시간에서 특정 이동 전화의 위치를 확정하기 위해 해석된다. 이것은 이동 전화의 위치를 생성한다. 그러나 가입자 데이터베이스의 해석 또는 질의는 네트워크상의 모든 이동 전화들에 적용되는 자동 프로세스로서가 아니고, 특정 이동 전화의 위치를 확정하도록하는 요청이 존재할 때만 발생한다.

Description

주어진 시간에서 이동 전화의 물리적 위치를 찾기 위한 방법{A method of finding a physical location of a mobile telephone at a given time}

본 발명은 주어진 시간에서 이동 전화의 물리적 위치를 탐색하는 방법에 관련된다.

이동 전화 시스템들에서 이동 전화 장치들, 나아가 모바일 가입자들의 위치를 찾아내고 트랙킹하는 성능은 행정, 규제 및 법 집행 기관들을 위해서 및, 중요한 비즈니스 가능성들을 실현시키는 것으로서 모두 상당히 중요하다.

데이터베이스들은 종사자들에게 잘 알려진 기술들을 사용하여, 어떤 위치에 있는 이동 전화 장치의 파라미터들을 그 위치에 맵핑하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 이동 전화 부근에 있는 모바일 기지국들의 전송 강도가 이동 전화 제어 정보의 일부로서 이동 전화에 의해 이동 전화망으로 송신되고, 전화의 위치를 정확하게 지적하기 위해 사용될 수 있다. 이 전송 강도는 무선 주파수(RF : radio frequency) 레벨로 알려져 있다. 다수의 기지국들의 관측된 RF 레벨들을 이런 레벨들이 관측되는 위치들에 맵핑하는 방법은 종사들에게 잘 알려진 기술에 기초한다.

RF 레벨의 데이터베이스, 또는 어떤 다른 특성의 데이터베이스와 관련된 주요 문제점은 데이터베이스의 구축이다. 위치가 계산될 수 있는 데이터베이스를 구 축하고 유지하는 것은 비용과 시간이 상당히 소비되는 일이다.

데이터베이스를 구축하는 하나의 기술은 드라이브(drive) 테스트이고, 여기서 전체 지리적 영역은 통화 중인 전화를 갖는 인간 드라이버(a human driver with a phone on-call)에 의해, 그리고 (기지 트랜시버 국 또는 BTS에 전송되는 또는 전송될 것과 같은) 위치 대 시간 및 위치 대 장치 파라미터들을 기록하는 소프트웨어 시스템을 갖는, GPS 장치에 의해 수동적으로 커버된다. 정확한 데이터베이스를 유지하기 위해서, 드라이브 테스트들은 자주 또는 연속적으로 반복되어야 한다. 이것은 노동 집약적이고 비용이 든다.

다른 하나의 기술은 몇몇 관찰들로부터 데이터베이스를 부트스트랩(bootstrap)하기 위해 장치 파라미터들의 구조에 관한 한 세트의 가정들을 위치 영역을 통해 적용하는 것이나; 초기 정확도가 매우 낮고, 가정들의 정확성에 상당히 의존한다.

RF 프로필을 '위치 핑거프린트'로 사용하는 것이 알려져 있다. 미국 특허 번호 제6782265호, 제6,449,486호 및 제393294호에서 참조가 주어질 수 있다. 이런 접근방식을 사용해서, 데이터베이스가 드라이브 테스트들 및 예측들 모두로부터 구축될 수 있다.

더 자동적이고 따라서 비용 절약되는 방식으로, 가입자들에 대한 위치들의 데이터베이스를 네트워크에 구축하고 유지하기 위해 트래픽 모니터링 시스템의 출력과 이동 전화망의 제어 정보를 결합하는 것이 또한 알려져 있다. 본원 발명에 NERO 24™ 시스템에 대한 참조가 주어질 수 있다. NERO 24에서, 트래픽 모니터링 시스템(traffic monitoring system : TMS)은 도로들 상에서 움직이는 차량들에 대한 연속적이고, 정확한 위치들을 제공한다. 차량들은 (간헐적으로) 액티브 이동 전화들을 탑재한다. 이동 네트워크상에서 관측된 이동 전화 제어 파라미터들은 이런 파라미터들을 특정 위치들에 링크하는(예를 들어, 특정 RF 신호 레벨 패턴이 특정 물리적 위치에 유일하게 연관될 수 있음), 데이터베이스 내에 저장된다. 그 다음에, 이런 저장된 정보는 네트워크상의 이동 전화들의 이동 전화 제어 파라미터들을 데이터베이스 내에 저장된 파라미터들에 대비하여 비교함으로써 사용될 수 있다. 이런 접근 방식은 가입자 위치를 지원하는 데이터베이스를 구축하고 유지하는 비용과 노력을 훨씬 감소시키는 메커니즘을 제공한다. 따라서 그 메커니즘은 위치 기반 서비스들의 더 많은 채택과 이전에 비용 때문에 불가능했던 범위의 서비스들을 발전시키는 것을 가능하게 한다. 그러나 NERO 24 시스템은 네트워크상에서 어떤 또는 모든 액티브 이동 전화들의 위치가 어느 순간에도 요청될까? 라는 전제하에 설계되었다. 이전 구현들에서 이것은 네트워크상의 각 장치의 위치가 위치 요청들의 시퀀스 또는 패키지에서 주기적으로 그리고 자동적으로 결정될 것을 요청하였다. 그러나 네트워크상의 모든 이동 전화들의 위치를 실제로 찾는 과정은 매우 철저한 계산이 요청된다.

본 발명은 주어진 시간에서 이동 전화의 물리적 위치를 찾는 방법이고, 상기 방법은 (a) 네트워크상의 다수의 이동 전화들에 연관된 이동 전화 제어 파라미터들로부터 얻어진, 또는 그 값들인 데이터를 가입자 데이터베이스 내에 저장하는 단계; (b) 이동 전화 제어 파라미터들로부터 얻어진, 또는 그 값들인 데이터와 서로 다른 물리적 위치들을 연관시키는 위치 데이터를 위치 파라미터들의 데이터베이스 내에 저장하는 단계; (c) 주어진 시간에서 이동 전화의 위치를 확정하기 위해 상기 가입자 데이터베이스 내 데이터를 해석하는 단계로서, (ⅰ) 그 이동 전화의 위치인, 응답을 생성하기 위해 상기 위치 파라미터들의 데이터베이스에 대해 행해지는 질의로서 그 데이터를 사용하고, (ⅱ) 상기 다수의 이동 전화들 각각에 관련된 요청들의 시퀀스 또는 패키지의 일부로서가 아니고 그 하나의 특정 이동 전화의 위치를 확정하라는 명시적인 요청이 존재할 때만 위치를 확정하기 위해 데이터를 해석하는, 해석 단계를 포함한다.

따라서 네트워크상의 모든 이동 전화들의 위치를 찾을 필요가 존재하지는 않는다. 대신에, 위치를 확정하라는 명시적인 요청이 존재할 때에만 특정 이동 전화에 대한 위치가 확정된다. 결론적으로, 가입자 데이터베이스가 갖고 있는 기록들은 관련 가입자의 위치가 질의되지 않으면 질의가 있은 후에야 어떤 방식으로든 처리될 필요가 있기 때문에, 가입자 데이터베이스의 유지 비용이 낮다. '주어진 시간에서의 이동 전화의 위치'라는 용어는 넓게 해석되어야 하고; 정확한 순간에서의 위치가 아니라, 가장 최근의 신뢰성 있게 알려진 위치는 물론, 근사 시간에서의 위치, 또는 연장된 기간을 통한 위치를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

하나의 구현에서 위치 파라미터들의 데이터베이스에 실장시키기 위해 사용되는 적어도 소정의 위치 데이터는 도로망상의 지점들이 소정의 또는 모든 이동 전화 제어 파라미터들의 값들과 연관될 수 있게 하는 TMS 트래픽 모니터링 시스템으로부터 얻어진다. 적어도 소정의 이 위치 데이터는 측정을 통해 직접적으로 얻어질 수 있다(예를 들어, 제어 파라미터들은 RF 신호 강도를 포함할 수 있고; 이런 것들은 직접적으로 이동 전화에 의해 송신되고 그것에 의해 다시 보고될 수 있다.). 또한, 도로망 내 소정의 또는 모든 도로들을 넘어 연장되는 영역에 대한 적어도 소정의 위치 데이터는 계산 또는 추론을 통해 얻어질 수 있다. 위치 파라미터들의 데이터베이스는 트래픽 모니터리 시스템으로부터 보고들을 수신함에 따라 연속적으로 또는 주기적으로 업데이트될 수 있다.

가입자 데이터베이스에 실장되는 데이터(즉 이동 전화 제어파라미터들로부터 얻어진, 또는 그 값들 데이터)는 이동 전화망으로부터 얻어질 수 있다. 가입자 데이터베이스에 실장되는 데이터는 위치 파라미터들의 데이터베이스 내 데이터에 대하여 상호연관/매치되어야 하기 때문에, 위치 파라미터들의 데이터베이스 내에 존재하는 것과 동일한 유형의 적어도 소정의 데이터를 포함할 것이다. 따라서 가입자 데이터베이스 내 데이터는 또한 하나 또는 그 이상의 아래의 것들을 포함할 수 있다.

·이웃하는 기지 트랜시버 국들의 RF 신호 강도;

·함께 위치하는 기지 트랜시버 국들의 쌍들로부터의 RF 비율들;

·타이밍 어드밴스 정보;

·전송 오류율들;

질의는 탐색 질의 내에 특정된 이동 전화 제어 파라미터들과 위치 파라미터들의 데이터베이스 내 이동 전화 제어 파라미터들 간의 가장 가까운 상호 연관을 찾도록 매치 또는 탐색 과정을 일으킬 수 있다. 질의에 대한 응답은 이동 전화의 위치이고, 그 위치는 그후에 가입자 데이터베이스 내에 저장된다.

이동 전화는 자체로 GO™ 퍼스널 네비게이션 장치와 같은, GPS 수신기를 장착한 위성 네비게이션 장치의 일부일 수 있거나, Bluetooth™와 같은 근거리 무선 네트워크를 통한 그 종류의 장치와 통신할 수 있다. GO 자체가 데이터 전송들을 위해 내장된 다른 셀룰러 칩세트 또는 GSM을 가질 수 있고, 선택적으로 음성 호들을 가능하게 할 수 있다. 따라서 위치 파라미터들의 데이터베이스는 쉽게 구축될 수 있다: 즉 서로 다른 물리적 위치들(여기서 위치들은 GPS 위치 고정(fix) 데이터에 의해 정의됨)에서의 이동 전화 제어 파라미터들은 위치 파라미터들의 데이터베이스의 후속 (예를 들어, 장치를 인터넷 연결 PC로 도킹함으로써) 업로딩을 위해 장치에 저장될 수 있거나, 셀룰러 무선 네트워크를 통해 직접적으로 송신될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다.

도 1은 위치 데이터베이스 구축에서 정보의 흐름을 개략적으로 도시한 것이다.

도 2는 트래픽 모니터링 시스템(TMS)에서 차량들의 현재 위치들을 도시하는 개략적인 기술이다.

도 3은 구축 중에 있는 위치 데이터베이스를 도시하는 개략적인 기술이고; 차량(1) 및 차량(2)은 TMS에 의해 방금 위치가 찾아졌다.

도 4는 가입자의 위치를 질의하는데 관여하는 흐름도를 도시한다.

이 섹션은 한 구현 예를 기술한다. : 즉 네트워크의 가입자들에 대한 이동 전화 가입자의 위치들의 데이터베이스를 구축하고 유지하고, 질의하기 위해 트래픽 모니터링 시스템(traffic monitoring system : TMS)의 출력과 이동 전화망의 제어 정보를 결합하기 위한 방법 및 장치이다. 특정 이동 전화의 위치에 대한 명시적인 요청 요구에 따라 데이터베이스가 질의될 수 있다 : 즉 이런 정보를 취득할 명시적인 필요만이 존재할 때는 계산적인 오버헤드가 초래된다.

트래픽 모니터링 시스템(TMS)은 도로들상에서 움직이는 차량들에 대한 연속적이고, 정확한 위치들을 제공한다. 차량들은 (간헐적으로) 액티브 이동 전화들을 탑재한다. 이동 네트워크상에서 관측된 이동 전화 제어 파라미터들은 데이터베이스 내에 저장된다. 데이터베이스(또는 '데이터베이스'의 범주에 포함되는, 어떤 다른 기능적으로 동등한 구조 또는 방법)는 차량들 내에 탑재되는 이런 이동 전화들과 그들을 탑재하는 차량들을 연관시킨다. 생성된 차량 위치 정보는 이동 전화 가입자의 식별자(identity)를 사용하여 저장된 이동 전화 제어 파라미터들과 상호 연관된다.

데이터베이스가 생성되고, 상기 데이터베이스 내에서 이동 전화 제어 파라미터들이 갱신된 이동 전화 제어 파라미터들이 주어진 임의의 이동 가입자들로 하여금 그들의 위치를 계산하고 보고하도록 할 수 있는 인덱스로서의 역할을 한다. 그들의 위치가 질의된 가입자는 움직이고 있거나, TMS에 의해 모니터되었을 것을 요구하지 않는다.

바람직한 실시 예에서, 이동 전화 시스템 자체가 트래픽 모니터링 시스템에 대한 입력으로 사용된다. 이런 실시 예에서, TMS는 어떤 이동 전화들이 차량들 내에 탑재되어 있는가를 네트워크를 통해 그 이동 전화들의 움직임을 관측함으로써 식별한다. 이 경우에, 전화들과 차량들을 상호 연관시키는 데이터베이스는 전적으로 묵시적이고(implicit), 차량들 내에 탑재되어 있다고 시스템이 판단한 모든 이동 전화들은 TMS의 출력과 상호 연관시켜질 수 있다.

다른 하나의 실시 예에서, TMS는 차량들이 GPS(global satellite positioning system) 수신기 및 이동 전화를 탑재하는 시스템일 수 있다. GPS 시스템들은 현재까지 상당히 일반적이다. 예를 들어, TomTom 인터내셔널 BV 사의 GO 퍼스널 네비게이션 장치는 대중적인 장치이다. GPS로부터 얻은 차량 위치의 인코딩을 이동 전화를 통해 전송함으로써, 차량 위치들 및 이동 전화 파라미터들이 상호 연관될 수 있고 위치 데이터베이스가 얻어질 수 있다. TMS는 또한 위의 실시 예들 중 임의의 조합일 수 있다.

이동 전화 시스템(Mobile Phone System)

이동 전화 시스템에서, 가입자들은 핸드셋들(즉 이동 전화들)을 탑재한다. 가입자가 호 또는 문자 메시지를 개시하거나 수신할 때, 무선 통신은 핸드셋과, 현 풍경에서 익숙한 기둥인 기지 트랜시버 국((base transceiver station : BTS) 간에 발생한다. 전화거는 사람과 전화받는 사람 간에 전달되는 메시지의 인코딩을 전달 하는 것 뿐 만아니라, 핸드셋과 BTS는 가입자가 여기저기 움직임에 따라 호를 신뢰적이고 효율적으로 지원하고 BTS들 간에 호를 전달하기 위해 상당양의 그들 간의 제어 정보를 전송한다. 이 제어 정보는 이웃하는 BTS 들의 신호 강도 정보, BTS로부터 멀리 떨어져 있는 핸드셋들에게 자신의 타임 슬롯을 매치시키기 위해 일찍 전송하도록 명령하는 타이밍 어드밴스(timing advance) 정보, 전송 오류율 및 더 많은 것들을 포함할 수 있다. 총체적으로 이런 것들을 '이동 전화 제어 파라미터들'('전화 파라미터들'로 축약할 수 있음)로 지칭할 수 있다.

이동 전화 제어 정보의 데이터베이스 및 TMS 트래픽 모니터링 시스템의 출력으로부터 위치 데이터베이스를 자동적으로 구축하고 업데이트하는 방법이 구현된다. 그 구현은 위치 데이터베이스의 구축 및 유지 비용을 감소시키고, 그 결과 데이터베이스의 정확도를 향상시킨다. 데이터베이스는 위치 정보에 대한 키(key)로서 이동 전화 제어 정보의 파라미터들 임의의 결합 또는 특성을 사용하기 위해 구축될 수 있다. 데이터베이스의 2가지 예들을 제공한다. 첫 번째 예는 위치 키로서 존(zone) 내의 서빙 셀, 타이밍 어드밴스, 및 RF 레벨들의 조합을 사용한다. 두 번째 예는 기지국들로부터 이동 전화의 베어링(bearing)들을 계산하기 위해 함께 위치한 BTS들의 쌍들로부터 RF 레벨들의 비(ratio)를 사용한다. 그 다음에 이런 베어링들의 쌍들은 이동 전화에 대한 위치를 생성하기 위해 삼각 측량이 된다. 위치 데이터베이스의 어떤 형태도 신규하지 않고서야, 데이터베이스를 구축하고 데이터베이스에 질의하는 문제는 현재까지는 위치 데이터베이스의 형태를 실질적 의미가 없게 만들고 있다. 그러나 데이터베이스를 구축하는 우리 방식으로는, 구축되고 질의 되는 위치 데이터베이스들의 구체적인 경우들이 존재하고, 이것들이 신뢰적이고 정확한 위치 서비스들을 제공한다는 것을 안다.

어떤 선택된 위치 데이터베이스 기술에서, 관련되는 이동 전화 제어 파라미터들이 캡처되고 TMS(트래픽 모니터링 시스템, 밑에서 정의됨)에 의해 출력되는 이동 차량들의 위치와 상호 연관된다. 결론적으로 위치 데이터베이스는 도로망 상의 모든 지점들에 대한 위치를 정의하는 데이터의 맵핑들로 실장되어 있다. 여기서 도로망은 극도로 희박하지는 않고, 이것은 이동 장치들의 위치가 몇 백 미터 내에 있다는 것을 가능하게 하기에 충분히 밀집한 위치 데이터베이스의 초기 집단을 제공한다. 정밀한 정확도는 선택된 위치 데이터베이스 기술뿐만 아니라, 트래픽 모니터링 시스템 및 도로망에 종속된다.

특정 위치에 대한 전화 파라미터들이 발견되는 곳에서, 확장된 영역에 대한 파라미터들이 알려질 수 있거나, 혹은 계산될 수 있다. 이것은 예를 들어 임의의 BTS 반경 상의 모든 지점들에서의 비율이 동일한, 비율 데이터베이스(아래를 참조)와 함께 사용되는 위치 파라미터들에 종속된다. 따라서 (TMS 및 전화 파라미터들을 통해) 이런 지점에서의 비율이 주어질 때 데이터베이스는 전체 반경 선에 대해 그것을 인코딩할 수 있다. TMS에 의해 직접적으로 관측되고 고정된 지점들 외의 지점들에서의 신호 강도들을 추정하기 위해, RF 레벨 데이터베이스에서 소스로부터 떨어진 거리에서의 신호 감쇠 비율의 정보를 적용해서, 어느 정도의 보간법(interpolation)이 실행될 수 있다. 예를 들어, European Commission, Digital Mobile Radio Towards Future Generation Systems, 1996을 참조한다.

종종 이런 메커니즘들은 전체 지리적 영역을 통해 양질의 추정 파라미터들이 있는 위치 데이터베이스들을 산출하기에 충분해서, 고품질의 위치 서비스들을 제공할 수 있다. TMS가 영역 내 도로들을 따라 구동되는 차량들 내에서 동작하는 GPS 기반의 네비게이션 장치들을 또한 포함한다면, 위치 데이터베이스의 품질은 상당히 개선될 수 있다. 이런 장치들은 (장치가 완전체의 이동 전화를 갖는 GPS 네비게이션 장치라면) 장치 스스로 또는 장치와 함께 동작하는 이동 전화에 의해(예를 들어, 블루투스와 같은 피코-네트워크를 통해 장치에 연결됨), 서로 다른 위치들을 각 위치에서 찾아진 전화 파라미터들에 링크시키는 매우 정확한 데이터를 제공할 수 있다. GPS 기반의 네비게이션 장치들은 점점 일반적이 되고 있다 : 어떤 방식으로든 GPS 장치에 연관되지 않은 이동 전화들은 (GPS 네비게이션 장치가 데이터 송신 성능을 구비하고 있다면) GPS 네비게이션 장치로부터 집적적으로 또는 연결된 이동 전화를 통해 송신된 것과 같은, GPS로 얻은 위치 데이터와 결합된 전화 파라미터 데이터의 포함에 의해 위치 데이터베이스 자체가 좀 더 정밀하게 만들어졌다면 좀 더 정밀하게 위치가 찾아질 수 있다.

도 1은 전형적인 구현에서 정보의 흐름의 개략적인 개요이다. 가입자(15)에게 속하는 이동 전화(10)는 차량(2)에서 활성화되어있다(즉 스위치온 되어 있으나, 꼭 음성 통화를 하는 것은 아니다). 이동 전화(1)는 제어 파라미터들(3)(RF 신호 강도, 타이밍 어드밴스, 전송 오류율 등)의 연속 스트림을 이동 전화 시스템(4)과 교환한다. 이런 파라미터들(6), 또는 파라미터들(6)로부터 얻어진 데이터는 전화/차량 상호연관 데이터베이스(9)(묵시적일 수 있음)로 캡처되어 송신된다. TMS(7)는 차량 위치 정보를 전화/차량 상호연관 데이터베이스(9)로 송신한다. 추가적으로, 전화 파라미터들(6)이 송신되어 위치 파라미터들의 데이터베이스(12, 13)에 실장되고, 위치 파라미터들의 데이터베이스(12, 13)는 차량 위치 정보(8)를 또한 수신한다. 따라서 위치 파라미터들의 데이터베이스(12, 13)는 자동적으로 서로 다른 물리적 위치들을 각각의 서로 다른 물리적 위치들에 적용가능한 전화 파라미터들과 연관시키는 데이터로 채워진다. 이동 전화(1)가 GPS 장치에 집적되어 있거나 근처 장치로부터 위치 고정 데이터를 얻을 수 있다면, 이동 전화(1)는 위치 고정 데이터(16)를 위치 파라미터들의 데이터베이스(12, 13)로 송신할 수 있다.

위치 파라미터들의 데이터베이스(12, 13)가 구축된 후에, 위치 파라미터들의 데이터베이스(12, 13)에 질의하는 것이 가능하다. 이것은 연속적으로 네트워크상의 모든 이동 전화에 대한 전화 파라미터들(5)을 모니터링하고 이런 모든 전화 파라미터들(5)을 가입자 데이터베이스에 송신하는 것에 의해 행해진다. 특정 이동 전화의 위치를 찾으라는 명백한 요청이 존재하기까지 가입자 데이터베이스(11)에 대한 어떤 프로세싱도 존재하지 않는다.

트래픽 모니터링 시스템(Traffic Monitoring System)

이미 표시된 것과 같이, TMS 트래픽 모니터링 시스템(7)은 액티브 이동 전화들(1)을 탑재하는 차량들(2)에 대한 연속적인 차량 위치 정보(8)를 제공한다. 위치 정보(8)와 전화 파라미터들(6)은 상호 연관되어서(9) 위치 데이터베이스를 생성한 다. 어떤 형태의 TMS도 이런 배열에서 사용될 수 있지만, 그것 자체가 이동 전화 정보에 기초하는 하나를 사용하는 것이 특히 편리하다. 이런 방식으로, 모니터링 시스템(7)의 물리적 복잡도가 감소될 수 있고, 소프트웨어 인프라스트럭처의 대부분이 공유될 수 있다.

이동 트래픽 내 이동 장치들은 자신들의 위치를 계산하는데 있어서, 스태틱 이동 장치들 보다 2가지 이점을 가진다. 이동 트래픽 내 이동 장치들은 도로망에 제한되고, 주기적으로 셀들 및 타이밍 어드밴스 존들을 가로지를 수 있다. 정교한 트래픽 모델의 애플리케이션으로, 모바일 호의 지속 기간 동안, 이것들이 처리되어서 도로망상에서, 따라서 특정 지리적 위치에서의 차량들의 정확한 배치를 생성할 수 있다. 이 정보는 그 내용이 본원에 참조 병합된, Applied Generics 사의 미국 특허 번호 제6650948호에서 기술된 것과 같이, 도로망의 트래픽 상태를 모니터링 하기 위해 사용될 수 있다. 추가로 GPS 위성 네비게이션 시스템들과 통합되거나 근거리 무선 네트워크를 통해 그 GPS 위성 네비게이션 시스템들과 통신할 수 있는 이동 장치들은 정확한 배치를 생성하기 위해 또한 사용될 수 있고 그 데이터를 원격 서버로 반송할 수 있다.

현 구현의 목적들을 위해, 트래픽 모니터링 시스템(7)은 가입자(15)를 트래킹하는 것을 중지하거나, 제공할 충분히 유용한 정보를 갖고 있을 때 정기적으로, 트랙킹한 각 이동 가입자(15)에 관한 위치 관련 정보(9)를 방출한다. 이 정보는 이동 가입자(15)의 위치의 일련의 고정점(fix)들 및 그 위치에서의 시간을 포함할 것이다. 가로질러진 도로 구획들을 따라 보간함으로써, 시스템은 처리할 위치 데이터 베이스에 대한 매우 정교한 위치 정보를 제공하면서, 매 초 마다 자주 고정점을 생성할 수 있다.

예를 들어, 차량 경로가 2개로 서서히 갈리는 분기점 이후에 차량 경로가 불확실할 때, 트래픽 모니터링 시스템(7)은 차량이 각 경로를 택할 가능성을 고려하여, 가능한 경로들의 각각에 대한 고정점들에 확률을 달 수 있다. 위치 데이터베이스(10)는 그런 후에 그것에 가장 적합한 방식으로 이런 확률들을 자유롭게 판단한다. 위치 데이터베이스(10)는 위치 고정점을 보간하고 그 위치에서의 파라미터들을 저장할 수 있다. 또는 2개의 가능한 위치들을 모두 저장하거나, 스스로 확률들을 달 수 있다. 또는 위치 데이터베이스(10)는 몇몇 다른 알고리즘을 적용할 수 있다.

이동 가입자 위치 데이터베이스(Mobile Subscriber Location Database)

이동 가입자 위치 데이터베이스(10)는 그것을 통해 위치 질의들이 서비스될 수 있는 데이터베이스이다. 이동 가입자 위치 데이터베이스(10)는 가입자 데이터베이스(11), 및 수많은 위치 파라미터들의 데이터베이스(12, 13)로 이루어져 있다. 후자는 데이터베이스 관리자에 의해 제어된다. 위치 데이터베이스는 TMS로부터 차량들의 위치들에 관한 보고들을 수신할 때마다 연속적으로 업데이트되고 차량들의 위치들에 관한 보고들을 차량들에 의해 탑재되는 이동 전화들의 전화 파라미터들과 상호 연관시킨다.

가입자 데이터베이스( Subscriber Database )

가입자 데이터베이스(11)는 가입자와 네트워크 간에 전달되는 제어 정보(3)로부터 얻어진, 이동 가입자 파라미터들의 원본 기록들을 포함한다. 이런 기록들은 모든 가입자들을 위해 보관되고, 제공되어야 한다면, 가입자 위치에 대한 질의를 충족시키기 위해 필요한 정보를 제공한다.

가입자 데이터베이스가 갖고 있는 기록들은 관련 가입자의 위치가 질의가 없으면 질의가 있은 후에야 어떤 방식으로든 처리될 필요가 있기 때문에, 가입자 데이터베이스의 유지 비용이 낮다.

위치 파라미터들의 데이터베이스(들)( Location parameters Database (s))

위치 파라미터들의 데이터베이스(LPDB)(12, 13)는 위치 데이터베이스가 관계된 지리적 영역에 대한 특정 위치 파라미터들을 기록한다. 위치 데이터베이스는 하나 또는 그 이상의 LPDB들(12, 13)을 포함할 수 있다. 어떤 LPDB들을 위치 데이터베이스(10)에 유지할 것인가의 선택은 적어도 영역의 지리적 파라미터들, 각 위치 질의에 이용가능한 컴퓨터 처리 전력, 네트워크 토폴로지 및 이용할 수 있는 이동 전화망 제어 정보에 따를 수 있다. LPDB에 의해 사용되는 코디네이트 시스템 및 적절한 이동 전화 제어 파라미터들의 LPDB 내의 인코딩은 LPDB에 특별하다. LPDB들의 몇몇 예들을 기술한다.

RF 레벨 LPDB( RF Level LPDB )

GSM 이동 전화들을 대한 제어 정보는 서빙 BTS, 및 최대 6개의 이웃하는 BTS들에 대한 전화에서 관측되는 신호 강도를 포함한다. 신호 강도는 BTS로부터의 거리, 영역의 토폴로지, 빌딩들의 존재 및 다른 많은 요인들에 따라 변경된다.

RF 레벨 LPDB에서, 지리적 영역은 비스켓(bucket)으로 지칭되는, 작은, 정사각형들로 다시 세분된다. 각 비스켓 마다, 차량 이동 전화가 비스켓 내에 위치한다고 간주될 적마다 관측되는 신호 강도 값들의 기록이 유지된다. 비스켓 내 신호 강도들의 복합 프로필이 구축된다.

위치 질의에 따라, 그 위치가 질의되고 있는 가입자의 전화에 대해 마지막으로 기록된 신호 강도 프로필과 가장 매치되는 비스켓이, 가입자가 위치한 비스켓으로서 반환된다.

도 2는 개략적으로 서로 다른 위치들과 시간들(s1,t1), (s2, t2)에서 2개의 차량들의 현 위치들을 개략적으로 도시한다(t1과 t2과 동일한 것도 가능함). 도 3은 각 차량(짙은 대각선들)의 위치에서의 RF 레벨들 및 근처 비스켓들을 개략적으로 도시한다. 모두 7개의 근처 BTS(BTS(1) 내지 BTS(7))에 대한 신호 강도가 각 차량 위치에 대해 도시된다. 몇몇 비스켓들은 직접적으로 측정된 신호 강도(넒은 대각선 해칭)를 갖고 : 나머지는 보간된다(세로 해칭).

짝 비율 LPDB( Pairwise Ratio LPDB )

이동 네트워크에서, 각각이 주변 영역의 120도 섹터에 서비스를 제공하는, 3개의 BTS들이 단일점에 함께 위치해 있는 것이 이제는 매우 일반적이다. 그런 다음에, 임의의 BTS들의 쌍으로부터 이동 전화에 의해 관측된 RF 신호 강도비는 BTS들로부터의 거리에서 따라서는 일정하고, BTS들로부터 전화의 베어링(bearing)에 강하게 종속된다. 결론적으로, 2쌍의 함께 위치한 BTS들이 전화에서 보인다면, 그 전화의 위치는 삼각측량에 의해 정확하게 결정될 수 있다. 이 메커니즘은 Schreiner M., Tangemann M., Nikolai D., A New Network-based Positioning Method for Location Services, 2003. Proceedings 5^th European Personal Mobile Communications Conference, pages 162-168에 기술되어 있다.

이 경우에, LPDB는 BTS들의 모든 함께 위치한 쌍들에 대한 베어링에 대한 RF 레벨 함수의 인코딩들로 이루어진다. 차량이 특정 위치에서 관측될 때마다, 눈에 보이는 함께 위치한 BTS 쌍들로부터 베어링이 계산되고 그 신호 강도들의 비가 기록되어서 그 BTS 쌍에 대한 함수 값들을 구축하고 업데이트한다.

위치 질의에 따라 이동 전화에 의해 관측된 최종 RF 레벨들에 대한 비들이 계산된다. 베어링들이 LPDB 내 함수들을 사용하여 조회되고, 2개의 베어링들이 이동 전화의 위치, 따라서 가입자의 위치를 얻기 위해 삼각측량된다.

위치 질의( Location Querying )

결론적으로, 구축된 위치 데이터베이스(10)가 이동 전화(1)를 사용하여 임의의 이동 가입자(15)의 위치를 찾아내기 위해 어떻게 이용가를 보여주었다. 여기까지, 주 계산 비용들이 회피되었고, 이제는 특정 가입자(15)의 위치 계산 비용만이 그것이 명백히 요청되었기 때문에 발생할 뿐이다. 전형적으로 LCDB 내 파라미터들의 매칭은 몇몇 비용이 드는 계산, 부정확한 매칭 및/또는 탐색을 포함한다. 도 4는 질의 흐름을 도시한다. 흐름도는 특정 가입자를 위한 명시적인 위치 질의(41)로 시작한다. 이전 시스템들과는 다르게 모든 가입자들에 대한 자동 질의가 존재하지 않는다. 이것은 가입자 데이터베이스(11)를 생성하는데 있어 계산적 오버헤드를 낮게 유지한다. 위치 질의(41)는 그 위치가 결정된 모든 가입자들의 위치들을 캡처하는 위치 데이터베이스(10)로 송신된다. 위치 데이터베이스(10)는 가입자 데이터베이스(11)에게로 그 시간(전형적으로는 가장 최근의 기록)에서 특정 가입자(또는 좀더 정확히는 그 가입자의 이동 전화)에 대한 제어 파라미터들(예를 들어, RF 레벨들, 타이밍 어드밴스 등)의 반송을 요청하는, 명령어(42)를 송신한다. 그 정보(43)가 반송된다. 그 정보는 그후에 질의(44)로서 자신의 데이터베이스에서 가장 근접한 매치를 찾는, 위치 파라미터들의 데이터베이스(12)로 송신된다. 가장 근접한 매치는 유일한 위치에 링크될것이고; 그 위치는 그런 다음에 위치데이터베이스(10)로 반송되고, 위치데이터베이스(10)는 차례로 주어진 시간에서의 가입자의 위치를 그것을 찾는 어떤 서비스에게로든지 제공한다(46). 불가피하게 시스템에서 약간의 지연이 존재해서, 서비스로 반송되는 위치는 전형적으로 신뢰성이 높은 최종적으로 알려진 가입자의 위치일 것이다.

Claims (14)

1. 주어진 시간에서 이동 전화의 물리적 위치를 찾는 방법으로서, 상기 방법은 :

   (a) 네트워크상의 다수의 이동 전화들에 연관된 이동 전화 제어 파라미터들로부터 얻어진, 또는 그 값들인 데이터를 가입자 데이터베이스 내에 저장하는 단계;

   (b) 이동 전화 제어 파라미터들로부터 얻어진, 또는 그 값들인 데이터와 서로 다른 물리적 위치들을 연관시키는 위치 데이터를 위치 파라미터들의 데이터베이스 내에 저장하는 단계;

   (c) 주어진 시간에서 이동 전화의 위치를 확정하기 위해 상기 가입자 데이터베이스 내 데이터를 해석하는 단계로서,

   (ⅰ) 그 이동 전화의 위치인, 응답을 생성하기 위해 상기 위치 파라미터들의 데이터베이스에 대해 행해지는 질의로서 그 데이터를 사용하고,

   (ⅱ) 상기 다수의 이동 전화들 각각에 관련된 요청들의 시퀀스 또는 패키지의 일부로서가 아니고 그 하나의 특정 이동 전화의 위치를 확정하라는 명시적인 요청이 존재할 때만 위치를 확정하기 위해 데이터를 해석하는, 해석 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   적어도 소정의 상기 위치 데이터는 도로망상의 지점들이 소정의 또는 모든 이동 전화 제어 파라미터들의 값들과 연관될 수 있게 하는 트래픽 모니터링 시스템으로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서,

   적어도 소정의 위치 데이터는 측정을 통해 직접적으로 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 도로망 내 소정의 또는 모든 도로들을 넘어 확장되는 영역에 대한 적어도 소정의 위치 데이터는 계산 또는 추론을 통해 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

   이동 전화 제어파라미터들로부터 얻어진, 또는 그 값들인 상기 데이터는 이동 전화망으로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

   이동 전화 제어파라미터들로부터 얻어진, 또는 그 값들인 상기 데이터는 이웃하는 기지 트랜시버 국들의 RF 신호 강도를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

   이동 전화 제어파라미터들로부터 얻어진, 또는 그 값들인 상기 데이터는 함께 위치한 기지 트랜시버 국들의 쌍들로부터의 RF 레벨들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

   이동 전화 제어파라미터들로부터 얻어진, 또는 그 값들인 상기 데이터는 타이밍 어드밴스 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

   이동 전화 제어파라미터들로부터 얻어진, 또는 그 값들인 상기 데이터는 전송 오류율들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제2항에 있어서,

    상기 위치 파라미터들의 데이터베이스는 상기 트래픽 모니터링 시스템으로부터 보고들을 수신함에 따라 연속적으로 또는 주기적으로 업데이트되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 질의는 상기 탐색 질의 내에 특정된 상기 이동 전화 제어 파라미터들과 상기 위치 파라미터들의 데이터베이스 내 상기 이동 전화 제어 파라미터들 간의 가장 가까운 상호 연관을 찾기 위한 매치 또는 탐색 과정을 일으키는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 전술한 항들 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 질의에 대한 응답은 상기 이동 전화의 위치이고, 그 위치는 상기 가입자 데이터베이스 내에 저장된 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제2항에 있어서,

    상기 트래픽 모니터링 시스템은 집적된 이동 전화를 구비한 GPS 인에이블된 네비게이션 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제1항에 있어서,

    상기 트래픽 모니터링 시스템은 근거리 무선 네트워크를 통해 이동 전화와 통신하는 GPS 인에이블된 네비게이션 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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