KR20090036924A - 지피에스 좌표보정 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GPS 좌표보정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 종래의 GPS 기반 네비게이션 시스템을 이용한 차량이 초기 시동시 위치를 계산하는 시간이 많이 소요되는 경우나 터널 내부나 고층건물 밀집지역을 운행할 때 위성신호의 수신상태가 불량한 경우의 문제를 해결하기 위해, 차량의 움직임을 측정하는 센서를 이용하여 차량의 좌표, 속도, 방향을 계산하고 GPS 신호 포맷으로 네비게이션에 제공함으로써 네비게이션 장치의 변경 없이 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 GPS 좌표보정 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 GPS 좌표보정 시스템은, 차량의 현재 위치를 파악하기 위한 시스템에 있어서, GPS 수신기로부터 위치신호를 수신하기 위한 수신부; 상기 차량의 움직임을 측정하기 위한 센서부; 상기 차량의 최종위치정보를 저장하기 위한 저장부; 상기 위치신호, 센서부로부터 측정된 정보 및 상기 최종위치정보를 수신하여, 상기 차량의 현재 위치를 계산하기 위한 신호처리부; 및 상기 신호처리부에서 계산된 위치 정보를 NMEA 포맷으로 변환하여 네비게이션으로 송신하기 위한 송신부를 포함함에 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 GPS 좌표보정 시스템 및 방법은 유효한 GPS 신호를 수신할 수 없는 경우에도 센서를 이용하여 차량의 움직임을 측정하고, 이를 통해 차량의 현재 위치를 파악할 수 있는 효과가 있다.

GPS, 네비게이션, 좌표보정.

Description

지피에스 좌표보정 시스템 및 방법{System for correcting GPS coordinate and method thereof}

본 발명은 GPS 좌표보정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 종래의 GPS 기반 네비게이션 시스템을 이용한 차량이 초기 시동시 위치를 계산하는 시간이 많이 소요되는 경우나 터널 내부나 고층건물 밀집지역을 운행할 때 위성신호의 수신상태가 불량한 경우의 문제를 해결하기 위해, 차량의 움직임을 측정하는 센서를 이용하여 차량의 좌표, 속도, 방향을 계산하고 GPS 신호 포맷으로 네비게이션에 제공함으로써 네비게이션 장치의 변경 없이 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 GPS 좌표보정 시스템 및 방법에 관한 것이다.

GPS(Global Positioning System) 시스템은 위성으로부터 전송되는 신호를 수신하여, 수신기가 위치한 현재의 좌표를 파악할 수 있도록 하는 것으로 항공이나 선박 운항, 측량, 군사 등 다양한 분야에 사용되고 있다. GPS 시스템은 최소 3개 이상의 위성으로부터 전송된 전파신호를 지상의 GPS 수신기가 수신하여 각각의 위 서응로부터 수신된 산호의 시간차를 계산하여 현재의 위치를 판별하는 원리로써, 상용의 경우 최대 오차 100m 이내, 통상 30m 이내의 좌표 오차를 갖는다.

한편, 네비게이션은 차량 내부에 거치 또는 장착되어 차량의 이동시에 상기와 같은 GPS 수신기를 이용하여 차량의 현재 위치를 확인하고 차량의 속력을 확인할 수 있도록 구성된 수단이다. 네비게이션은 GPS를 사용하여 계산된 현재 차량의 위치를, 네비게이션에 포함된 지도 정보 기억장치로부터 읽어들인 지도 정보와 함께 디스플레이 화면에 표시하므로 사용자가 지도상에서 차량의 현재 위치를 실시간으로 확인할 수 있도록 한다. 또한, 사용자로부터 입력된 목적지 정보를 이용하여 출발지에서 목적지까지의 경로를 탐색하고 이를 사용자에게 음성 및 화면 등으로 안내하는 기능을 구비하고 있다.

그러나 GPS 수신기는 위성으로부터 신호를 수신하여 위치를 파악하므로, 위성신호가 약하거나 수신을 할 수 없는 경우에는 정확한 위치를 파악할 수 없는 문제점이 있다. 즉, 차량이 터널 내부를 운행하는 동안이나, 고층건물이 밀집된 지역을 지나가는 동안에 위성신호의 수신이 차단되는 경우가 생길 수 있고, 이로 인해 정확한 위치 정보 안내를 제공할 수 없는 문제점이 있다.

도 1은 종래의 네비게이션 시스템을 나타낸 도면으로써, 도 1을 참고하면, 종래의 네비게이션(300)은 GPS 수신기(100)로부터 1초 간격으로 NMEA(National Marine Electronics Association) 포맷으로 현재 위치 신호를 시리얼 통신을 이용하여 제공받는다.

도 2는 GPS 수신기의 NMEA 포맷에 대한 프로토콜을 나타낸 것으로, 현재 좌 표를 제공하는 핵심 부분은 GPGGA, GPRMC 등이 있다. GPS 신호는 전술한 바와 같이 유효한 상태가 아닐 경우에도 지속적으로 전송되나, GPS 신호 내에 전송 포맷의 유효 여부를 나타내는 정보를 포함함으로써 해당 GPS 신호를 사용할 수 있는지를 알려준다.

도 3은 개선된 NMEA 프로토콜에서 GPGGA 코드 구성도로써, NMEA Version 2.3에 제시된 내용이다. 도 3의 6항에 GPS 신호 품질에 관한 정보를 규정하고 있으며, '0'이면 유효하지 않고, '1'이면 표준 모드로 유효, '2'이면 DGPS 모드로 유효한 것으로 정의되어 있다. NMEA 2.3 표준은 이 항목에 '6'을 추가하여 추정항법(Dead Reckoning)에 의한 좌표를 포함함으로써, GPS 좌표보정 시스템에서 GPS 신호가 유효하지 않은 경우 추정항법에 의한 신호로 정보를 전송할 수 있도록 하였다.

도 4는 개선된 NMEA 프로토콜에서 GPRMA 코드 구성도로써, NMEA Version 2.3에 제시된 내용이다. 도 4의 11항에 모드를 규정하고 있으며, 'A'이면 자동모드, 'D'이면 DGPS모드, 'E'이면 추정항법모드로 설정함으로써, GPS 좌표보정 시스템에서 GPS 신호가 유효하지 않을 경우 추정항법에 의한 신호로 정보를 전송할 수 있도록 하였다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 GPS 신호가 유효하지 않은 경우 센서를 이용하여 차량의 좌표, 속도, 방향을 측정하고 이를 이용하여 현재 위치를 파악할 수 있도록 하는 GPS 좌표보정 시스템 및 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 차량의 현재 위치를 파악하기 위한 시스템에 있어서, GPS 수신기로부터 위치신호를 수신하기 위한 수신부; 상기 차량의 움직임을 측정하기 위한 센서부; 상기 차량의 최종위치정보를 저장하기 위한 저장부; 상기 위치신호, 센서부로부터 측정된 정보 및 상기 최종위치정보를 수신하여, 상기 차량의 현재 위치를 계산하기 위한 신호처리부; 및 상기 신호처리부에서 계산된 위치 정보를 NMEA 포맷으로 변환하여 네비게이션으로 송신하기 위한 송신부를 포함하는 GPS 좌표보정 시스템에 의해 달성된다.

따라서, 본 발명의 GPS 좌표보정 시스템 및 방법은 유효한 GPS 신호를 수신할 수 없는 경우에도 센서를 이용하여 차량의 움직임을 측정하고, 이를 통해 차량의 현재 위치를 파악할 수 있는 효과가 있다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 GPS 좌표보정 시스템의 구성도이다.

본 발명의 GPS 좌표보정 시스템(200)은 GPS 수신기(100)로부터 위치 신호를 수신받는 수신부(210), 차량의 움직임 정보를 획득하는 센서부(220), 차량의 최종위치정보를 저장하기 위한 저장부(230), 상기 수신부(210), 센서부(220) 및 저장부(230)로부터 차량의 위치 정보, 속도, 방향 정보 및 최종위치정보를 제공받아 종합적으로 처리함으로써 현재 차량의 좌표를 계산하는 신호처리부(240) 및 신호처리부(240)에서 계산된 차량의 위치 정보를 NMEA 포맷으로 변환하여 네비게이션(300)에 전송하는 송신부(250)를 포함한다.

상기 센서부(220)는 가속도 센서와 각속도 센서를 포함하여 구성됨으로써 차량의 속도와 방향을 계산할 수 있고, 차량으로부터 직접 속도정보를 제공받아 속도를 파악할 수도 있다.

저장부(230)는 차량 주행이 완료되어 정지한 해당 위치정보를 저장함으로써, 필요시에 신호처리부(240)로 차량의 최종위치정보를 제공하기 위한 수단이다.

도 6은 본 발명에 따른 GPS 좌표보정 방법을 나타낸 그래프로써, 본 발명의 GPS 좌표보정 시스템에 포함된 신호처리부에서 도 6과 같은 좌표보정 방법을 통해 차량의 현재 위치를 계산한다.

Δt 시간 이전의 차량 위치좌표가 x₀, y₀이고 속도가 v₀, 방향은 θ₀, 각속도가 w₀일 때, Δt 시간이 지난 후 현재 차량의 위치좌표 x, y와 방향 θ는 다음의 수학식 1과 같이 구할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 GPS 좌표보정 방법을 나타낸 순서도이다.

시스템이 초기 구동되면(S710), GPS 좌표보정 시스템에 포함된 저장부로부터 차량의 최종위치정보에 해당하는 좌표, 속도, 방향 정보를 읽어서 차량의 초기 위치정보인 좌표, 속도, 방향을 설정한다(S720).

이후 GPS 수신기로부터 위치 신호를 수신하고(S730), 신호의 유효 여부를 판단한 다음(S740), 신호가 유효하면 해당 GPS 신호를 이용하여 현재 차량의 좌표, 속도, 방향 정보를 설정하고(S741), 네비게이션에 현재 위치정보를 전송한다(S770).

만약 신호가 유효하지 않은 경우, 센서로부터 차량의 좌표, 속도, 방향 정보를 획득하고(S750), 이를 이용하여 차량의 좌표, 속도, 방향을 보정함으로써 차량의 현재 위치정보를 계산하고(S760), 계산된 위치정보를 NMEA 포맷으로 변환하여 네비게이션에 전송한다(S770). 이때, 전송되는 NMEA 포맷의 위치정보는 GPGGA의 경우 도 3의 6항의 GPS 품질인자를 6으로 설정하여 추측항법에 의한 좌표임을 나타한다. GPRMC의 경우는 도 4의 11항의 모드를 E로 설정하여 추측항법에 의한 좌표임을 나타낸다.

한편, 주행을 완료한 차량이 정지 후 시동을 끄면, 해당 위치정보인 최종위치정보를 저장부에 저장함으로써, 다시 시스템이 구동될 때 위치정보를 이용할 수 있도록 한다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양 한 변경과 수정이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 네비게이션 시스템을 나타낸 도면,

도 2는 GPS 수신기의 NMEA 포맷에 대한 프로토콜,

도 3은 개선된 NMEA 프로토콜에서 GPGGA 코드 구성도,

도 4는 개선된 NMEA 프로토콜에서 GPRMA 코드 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 GPS 좌표보정 시스템의 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 GPS 좌표보정 방법을 나타낸 그래프,

도 7은 본 발명에 따른 GPS 좌표보정 방법을 나타낸 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: GPS 수신기 200: GPS 좌표보정 시스템

210: 수신부 220: 센서부

230: 신호처리부 240: 저장부

250: 송신부 300: 네비게이션

Claims (1)

1. 차량의 현재 위치를 파악하기 위한 시스템에 있어서,

   GPS 수신기로부터 위치신호를 수신하기 위한 수신부;

   상기 차량의 움직임을 측정하기 위한 센서부;

   상기 차량의 최종위치정보를 저장하기 위한 저장부;

   상기 위치신호, 센서부로부터 측정된 정보 및 상기 최종위치정보를 수신하여, 상기 차량의 현재 위치를 계산하기 위한 신호처리부; 및

   상기 신호처리부에서 계산된 위치 정보를 NMEA 포맷으로 변환하여 네비게이션으로 송신하기 위한 송신부

   를 포함하는 GPS 좌표보정 시스템.

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