KR20100021325A - 지피에스 생성기를 활용한 실내 네비게이션 구현방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GPS신호가 들어오지 않는 실내 및 터널등의 음영지역에서도 GPS 위성신호를 수신 가능하게 하여 위치를 확인할 수 있고, Navigation 서비스를 할 수 있는 처리과정 및 방법에 관한 것이다. 본 GPS를 활용한 위치 측위 방법은 위성으로부터 받은 GPS(Global Positioning System)신호를 활용하여 서비스를 제공하는 것으로서, 위성으로부터 받은 GPS신호를 기준신호로 하여 특정 지점에 GPS Generator를 설치하고, 정확한 측량을 통하여 얻은 데이터를 해당지점의 GPS위성 신호로 만들어 위성 신호와 같은 1.5GHz대의 주파수 대역을 사용하여 GPS 단말기가 GPS신호가 들어오지 않는 음영지역(In-building지역)에서도 GPS 신호로 인식하여 위치기반 GPS 서비스를 끊김 없이 받을 수 있게 하는 방법이다.

In-building Navigation, GPS, GPS Generator

Description

지피에스 생성기를 활용한 실내 네비게이션 구현방법{Method of the In building navigation using GPS generator}

본 발명은 실내나 터널 등에서 GPS(Global Positioning System) 위성 신호를 수신하는 방법에 관한 것이다. GPS신호를 활용한 위치 측위가 불가능한 실내에서 GPS와 동일한 GPS위성신호를 발생시켜주는 GPS Generator를 10m 또는 수m의 간격 또는 특정 위치에 설치하여 실내에서도 GPS 수신기를 이용한 위치측정이 가능하도록 구현한 실내 GPS 시스템 이다.

종래의 실내 GPS 무선 측위기술은 통신망 기반으로 기지국이나 중계기를 사용하여이동 단말기의 위치를 측위하는 기술을 사용하는 방식이었다. 망 기반의 측위방식은 위치 정확도가 통신망의 기지국 셀 크기와 측정방식에 따라 차이가 많으며 일반적으로 600m에서 수 km의 측정오차가 발생한다는 문제점이 있다.

또한, 외부에서 GPS 신호를 받아 의사위성을 실내에 4개 이상 설치하여 실내에서의 GPS 서비스를 제공하는 방식은 장애물이 존재하지 않을 경우에 위치측위가 가능하나, 실내에 장애물이 존재할 경우에는 위치측위가 불가능한 문제점도 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로서, 위성 GPS 안테나로부터 받은 신호와 실내 GPS Generator간의 시각동기를 맞추고 동기화된 GPS Generator로부터 GPS위성신호를 만들어 위성신호 주파수로 GPS 신호가 들어오지 못하는 음영지역에 GPS신호를 송출하여, 위치 측정 시스템에 서비스를 제공하는데 기술적 목적이 있다.

본 발명은 특정위치 또는 특정간격으로 GPS Generator를 설치하여 실내에서 위성신호와 동일한 GPS 신호를 발생하여 줌으로써, 실내에서 발생되는 장애물의 영향을 받지 않고, 단말의 오차가 적은 GPS를 활용한 위치관제 서비스를 이용할 수 있는 방법을 제공하여 해결한다.

본 발명은 실외의 GPS를 In-Building지역 즉, GPS 음영지역에서 GPS Signaling Generator를 이용하여 정확한 위치 정보인 위/경/고도 및 시각정보를 제공하여, 실내에서도 사용자들이 GPS 단말기를 이용한 끊김 없는 다양한 위치관련 서비스를 받을 수 있고, 서비스 제공자들은 GPS를 이용한 다양한 서비스를 창출할 수 있는 개선의 효과가 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예의 따른 GPS신호 처리 시스템은 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 GPS Generator을 이용한 실내 측위를 가능하게 할 수 있도록 구성한 일 실시예의 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 GPS Generator를 이용한 실내 측위 시스템은, GPS위성(10), GPS수신 안테나(20), LINE-AMP(30), Bias-T(40), GPS Generator(50), 감쇄기(60), GPS송신 안테나(70)를 포함한다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 GPS Generator를 이용한 실내 측위 시스템은, GPS 위성(10)으로부터 받은 GPS 위성신호를 실외 옥상 또는 GPS 수신이 가능한 곳에 설치된 GPS 수신 안테나(20)를 통해 GPS신호가 수신되게 된다.

이렇게 수신된 신호는 GPS Generator에서 기준이 되는 기준신호로 사용되고, 또한 GPS Generator에 Clock Sync를 제공하는 역할을 하는 신호가 된다. GPS수신 안테나를 통해 수신된 GPS 신호는 Line-AMP(30)를 통해 증폭되어, 특정 거리까지 전달되며, 이 Line-AMP 및 GPS 수신 안테나에 제공되는 DC전원는 Bias-T(40)에서 공급되게 된다.

외부로부터 수신된 GPS 신호는 각각의 GPS Generator(50)에 수신되면 GPS신호 중 시각정보와 측량에 의해서 얻어진 3차원 정보인 위/경/고도 및 시각정보가 각각의 감쇄기(Attenuator)(70)에서 Coverage 크기에 따라서 신호세기가 조절되어 GPS Antenna(60)를 통해 위성 신호가 송출된다.

LINE AMP(30)에서 공급된 GPS 수신신호는 정확한 측량에 의해 설치된 GPS Generator(50)에 전송되며 GPS Generator는 수신된 신호에서 Clock 신호를 추출하여, GPS Generator의 Clock Sync를 맞추게 된다.

이렇게 Clock Sync를 추출하여 Sync를 하는 이유는 외부에서 In-Building 즉, 실내로 들어왔을 경우, GPS 수신기로 하여금 외부 GPS신호와 내부 GPS 신호간의 Time Sync가 틀어져서, 공백이 발생하거나 겹쳐지는 현상을 막기 위한 것이다.

또한 LINE AMP(30)에서 수신한 신호를 GPS Generator(50)는 정확히 측량된 위도/경도/고도 및 시각동기를 바탕으로 정확히 측량된 주위의 4개 이상의 위성신호 값을 1.5GHz대역의 주파수신호로 방사하여 건물 내부에 존재하는 GPS 수신 단말기에 정확한 위치정보를 제공하여 실내에서도 GPS 서비스를 받을 수 있도록 구현되는 방법을 특징으로 하는 시스템이다.

도 2는 본 발명에 따른 실내의 GPS Generator의 신호 처리에 관한 일 실시예의 연결도로서, 위성안테나(S20)로부터 받은 위성신호가 GPS 위성신호 수신부(S21)를 거치게 되고, Line-AMP(S22)와 Bias-T(S23)을 통해 신호증폭이 되어 GPS Generator에 시각동기 신호만을 전송한다.

전송된 GPS신호는 GPS Generator의 Clock 동기 처리부(S24)에서 시각정보를 추출하여, GPS Generator의 Clock을 동기화시킨다.

신호처리부(S25)는 정확히 측량된 위/경/고도를 통해 항법메시지를 만들어 준다.

마이크로 프로세서(S26)는 신호처리부에서 처리된 신호를 전달받아 다수의 의사위성의 좌표값을 생성하고, 또한 신호처리의 신호를 제어하고 메모리 모듈 프로세서(S28)에 내장된 소프트웨어 프로그램을 실행한다.

이렇게 처리된 신호는 정확히 측량된 위/경/고도 및 시각동기를 바탕으로 해당 지점의 정확한 측량값이 적용된 위성신호를 GPS 위성 신호 발생기(S27)를 통해 GPS 위성신호를 발생한다. 이때 발생되는 GPS 위성 신호는 최소 4개 이상 발생시켜 GPS 송신 안테나로 전달시켜 준다. GPS 단말기가 위치 측위를 위해서 최소 4개 이상의 GPS 신호를 수신 받아야 정확한 거리 및 고도 위치 정보를 측정할 수 있음으로 하나의 GPS 송신 Antenna(S30)에서는 최소 4개 이상의 위성신호를 만들어 방사하는 것을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 실외에서 들어온 GPS 신호를 실내에 GPS 신호로 바꾸어 주는 과정을 나타내는 일 실시예의 흐름도이다.

실외에 설치된 안테나를 통해 GPS신호를 수신(S1)을 하고, 수신된 GPS신호는 증폭(S2)되어 각각의 실내 GPS 수신기에 GPS 신호를 전달(S3)한다.

GPS Generator에서는 전달된 기준 신호에서 GPS Generator의 Clock Sync(S4)를 하게 된다. Clock Sync(S5)는 실외의 GPS 기준신호이므로, 실패를 할 경우에는 재시 도를 하여 Sync를 반드시 맞추도록 하고, 성공할 경우에 GPS 기준 수신점을 기준으로 GPS 송신기 위/경/고도를 정확한 측량에 의해 계산(S6)된 값을 바탕으로 각각의 GPS Generator에 GPS 위/경/고도 및 시각정보를 Setting(S7)하여 준다.

Setting된 위/경/고도 및 시각정보 값은 GPS Generator내부의 동작원리에 의해서, 도2의 마이크로 프로세서(S28)에서 메모리 모듈 프로세서에 있는 프로그램을 실행 될 때, 변수로 사용되어 GPS Generator신호 생성(S8)할 때 사용된다.

S8단계에서 생성된 GPS 위성 신호는 실내 GPS 안테나(S9)를 통해 방사 된다. S9단계에서 방사된 GPS 신호는 실내나 터널안에서 GPS 단말기에 신호가 수신되어 현재의 위치를 구할 수 있다..

이때의 GPS 송신 신호는 1.5GHz대역의 GPS 위성 신호와 동일한 신호로 방사 되어 실내의 GPS 수신 단말기에 GPS 신호를 전달하게 된다. 이렇게 수신된 GPS 신호를 통해 GPS 단말기는 건물내 및 터널 등에서 정확한 위/경/고도 및 시간을 구할 수 있다.

도 1은 실내 GPS Generator를 활용한 서비스 구성도이다

도 2는 위성 GPS신호와 GPS Generator간에 시각동기화 하여, 인빌딩 내의 GPS 주파수 신호를 발생시켜주는 흐름을 나타내는 방법에 관한 흐름도이다

도 3은 실내 GPS Generator를 구성하기 위한 흐름도이다

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

　　　　　 10 : GPS 위성 20 : 실외 GPS(수신) 안테나

30 : Line AMP 40 : Bias-T

50 : GPS Generator 60 : Attenuator

70 : 실내 GPS(송신) 안테나

Claims (1)

1. GPS Generator를 이용하여 발생된 신호를 바탕으로, 실내에서도 GPS 단말기로 실내 네비게이션 서비스를 받을 수 있도록 하는 구현 방법에 있어서,

   위성안테나로부터 받은 위성신호가 GPS 위성신호 수신부를 거치게 되고, Line-AMP와 Bias-T을 통해 신호증폭이 되어 GPS Generator에 시각동기 신호만을 전송하는 단계와;

   전송된 GPS신호를 GPS Generator의 Clock 동기 처리부에서 시각정보를 추출하여, GPS Generator의 Clock을 동기화 단계와;

   신호처리부에서 정확히 측량된 위/경/고도를 통해 항법메시지를 생성하는 단계,

   마이크로 프로세에서 다수의 의사위성의 좌표값을 생성하고, 또한 신호처리의 신호를 제어하고 메모리 모듈 프로세서에 내장된 소프트웨어 프로그램을 실행하는 단계와;

   위/경/고도 및 시각동기를 바탕으로 해당 지점의 정확한 측량값이 적용된 위성신호를 최소 4개 이상 발생시켜 GPS 송신 안테나로 전달시켜 주는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 네비게이션 구현방법

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