KR20100077560A - 지상파 ｄｍｂ를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템 및 수신시스템 - Google Patents

지상파 ｄｍｂ를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템 및 수신시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 GPS(Global Positioning System)의 제오차원인으로 인한 최대 수십 미터 가량의 오차를 수 미터 가량으로 보정하기 위한 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템 및 수신시스템에 관한 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 DGPS용 보정 정보인 RTCM SC-104 코드를 지상파 DMB(T-DMB) 방식에 적합하도록 포맷화하여 전송하며, 이를 단말기가 수신하여 RTCM SC-104 호환 코드로 변환하여 GPS 오차를 보정할 수 있는 고정밀도 위치정보 전송시스템에 있어서, 상기 포맷은, 다양한 응용서비스의 지원을 위하여 이용자 응용 정보를 규정하는 FIG(Fast Information Group) 타입 0의 확장 13(FIG 0/13)을 적용하여 11비트의 이용자 응용 타입 정의(b15-b5)와 5비트의 이용자 응용 데이터 길이(b4-b0) 및 32바이트 크기 이내의 8비트의 정수배 크기인 데이터 부호(KDGPS_DMB 데이터 필드)로 구성하고, 상기 b15-b5는 ETSI 300 401의 DGPS를 위해 할당된 코드(00000000101)를 그대로 적용하며, 상기 b4-b0은 KDGPS_DMB 데이터 필드의 길이를 바이트 단위로 표시하고, KDGPS_DMB 데이터 필드는 24비트의 데이터 헤드와 40비트의 데이터 부호들로 구성하되, 상기 24비트의 데이터 헤드는 KDGPS_DMB 형식의 데이터 필드의 선두에 위치하며, RTCM SC-104에서 정의되는 모든 메시지 형식의 첫 부분에 나타나는 2개의 워드(30비트/워드)에서 KDGPS_DMB에 필요한 6비트의 메시지 타입 부호와 13비트의 메시지 정보 기준시각 부호 및 5비트의 프레임 크기 부호로 구성하고, 상기 40비트의 데이터 부호들은 RTCM SC-104에서 제공하는 KDGPS_DMB 정보 전송에 필요한 6개의 데이터들로 RTCM SC-104에서 제공되는 각 위성당 40비트의 DGPS 정보들 중에서 핵심이 되는 오차보정 정보인 1번과 2번 메시지를 축약 전송하도록 하며, 정밀도는 16비트의 PRC에서 0.02m, 8비트의 RRC에서는 0.002m/s 로 설정하여 부호화되는 것을 포함하며, 또한, 상기 포맷된 보정 정보는 DGPS 모니터 국에서 GPS의 위치 오차를 보정하기 위한 DGPS용 보정 정보인 RTCM SC-104 코드를 전송하고 이를 실시간으로 수신하는 데이터 수신기와 상기 데이터 수신기에서 수신된 DGPS용 보정 정보와 위성으로부터 수신된 위치 신호를 수신하는 GPS 수신 측위장치의 오차 정보를 디코딩하고 보정하는 DGPS 보정 디코더 및 상기 DGPS 보정 디코더에서 보정된 데이터를 입력받아 DMB송출시스템을 통해 DMB 수신기로 송출하기 위해 데이터 송출기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
GPS, 제오차, 지상파, DMB, 위치정보

Description

지상파 ＤＭＢ를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템 및 수신시스템{Differential GPS Information Transmission System and Receiving System Utilizing T-DMB}
본 발명은 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템에 관한 것으로, 특히 GPS(Global Positioning System)의 제오차원인으로 인한 최대 수십 미터 가량의 오차를 수 미터 가량으로 보정하기 위한 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템 및 수신시스템에 관한 것이다.
위성 통신 기술의 발달로 인공위성을 이용한 위치 결정 시스템인 GPS(Global Positioning System)가 개발되었으나 GPS 수신기에 의해 획득된 위치 좌표는 SA(selectable availability) 등 여러 제오차원인에 의해 최대 100미터까지의 오차가 존재한다. 이러한 오차를 극복하기 위해 여러 가지 보정방식(DGPS: Differential GPS)을 이용한다. 즉 DGPS 수신기에서 DGPS 기준국에 상용 무선통신 망을 통해 DGPS 데이터를 요구하는 업 링크(Up link)를 하여 DGPS 기준국으로부터 다운 링크(Down link)를 통해 DGPS 정보를 전송 받은 후, 이를 GPS 수신기에 인가한다. 그러면 GPS 수신기에서는 여러 제오차원인에 의해 존재하는 최대 수십 미터까지의 오차를 DGPS 정보에 따라 보정되어 1미터 정도로 보정하여 이동체의 정확한 위치를 나타내게 된다.
이러한 보정방식에 이용되는 상용 무선 통신망의 경우 커버하는 셀(cell) 반경이 작고 넓은 지역을 커버하기 위해서는 수많은 중계 기지국(Gap Filler)이 필요하며, 주파수 대역이 800MHz 내지 수 GHz 대로 높으므로 회절 등의 전파전도 특성이 취약할 뿐만 아니라 대부분 1:1로 데이터의 전송을 하거나 단문메세지(SMS : Short Message Service)를 이용한 데이터 방송을 해야 하나, 이 경우 전송 가능한 데이터의 양이 제한되며 데이터 전송요구를 위한 업 링크(Up link)가 필요하여 통화 채널의 점유에 따른 비용이 증가하게 된다.
최근에는 상기한 문제점을 개선시키기 위하여, 개발된 대한민국 등록특허 제10-0570710호의 FM방송을 이용한 고정밀 위치보정 정보 전송방식과 송신시스템 및 수신기에 의하면, DGPS용 보정 정보인 RTCM SC-104 코드와 호환성을 갖는 FM DARC(Data Radio Channel) 방식에 적합한 포맷으로 부호화하고 이를 수신기에서 복호화 함으로써 위치 보정을 하도록 하는 기술이 제안된 바 있다.
그러나 종래의 FM DARC(Data Radio Channel) 방식의 서비스는 76KHz를 중심주파수로 하여 16kbps의 대역폭에서 서비스가 이루어지기 때문에, 최대 1.2mbps까지 빠르게 데이터를 전송할 수 있는 DMB 방송망을 활용한 서비스에 비해 주파수 사 용 효율이 현저하게 떨어진다.
또한, 기존의 방식인 FM 방송망을 이용하는 시스템의 경우 방송의 디지털화 계획에 의해 향후 디지털로 전환될 예정이어서 이에 대한 대체수단의 확보가 요구된다는 점에서 여전히 문제점은 남아 있게 된다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, DGPS용 보정 정보의 전송을 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 방송망을 이용하여 구현함으로써 무선데이터 등 여타 상용무선통신망을 이용하는 것에 비해 기술적인 품질을 향상시키고 저렴한 전송비용으로 DGPS 서비스를 이용할 수 있도록 하는 지상파 DMB를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템을 제공하는데 목적이 있다.
또 다른 목적은 전송시스템으로부터 전송된 위치보정 데이터를 DMB 수신기가 수신처리하여 최대 수십 미터의 GPS 오차를 보정하는 지상파 DMB를 활용한 고정밀도 위치정보 수신시스템을 제공한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급된 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 자명하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, DGPS용 보정 정보인 RTCM SC-104 코드를 지상파 DMB(T-DMB) 방식에 적합하도록 포맷화하여 전송하며, 이를 단말기가 수신하여 RTCM SC-104 호환 코드로 변환하여 최대 수십 미터의 GPS 오차를 보정할 수 있는 고정밀도 위치정보 전송시스템에 있어서, 상기 포맷(DGPS용 보정 정보 데이터의 내용)은, 다양한 응용서비스의 지원을 위하여 이용자 응용 정보를 규정하는 FIG(Fast Information Group) 타입 0의 확장 13(FIG 0/13)을 적용하여 11비트의 이용자 응용 타입 정의(b15-b5)와 5비트의 이용자 응용 데이터 길이(b4-b0) 및 32바이트 크기 이내의 8비트의 정수배 크기인 데이터 부호(KDGPS_DMB 데이터 필드)로 구성하고, 상기 b15-b5는 ETSI 300 401의 DGPS를 위해 할당된 코드(00000000101)를 그대로 적용하며, 상기 b4-b0은 KDGPS_DMB 데이터 필드의 길이를 바이트 단위로 표시하고, KDGPS_DMB 데이터 필드는 24비트의 데이터 헤드와 40비트의 데이터 부호들로 구성하되, 상기 24비트의 데이터 헤드는 KDGPS_DMB 형식의 데이터 필드의 선두에 위치하며, RTCM SC-104에서 정의되는 모든 메시지 형식의 첫 부분에 나타나는 2개의 워드(30비트/워드)에서 KDGPS_DMB에 필요한 6비트의 메시지 타입 부호와 13비트의 메시지 정보 기준시각 부호 및 5비트의 프레임 크기 부호로 구성하고, 상기 40비트의 데이터 부호들은 RTCM SC-104에서 제공하는 KDGPS_DMB 정보전송에 필요한 6개의 데이터들로 RTCM SC-104에서 제공되는 각 위성당 40비트의 DGPS 정보들 중에서 핵심이 되는 오차보정 정보인 1번과 2번 메시지를 축약 전송하도록 부호화되는 것을 포함하며, 또한, 상기 포맷된 보정 정보는 DGPS 모니터 국에서 GPS의 위치 오차를 보정하기 위한 DGPS용 보정 정보인 RTCM SC-104 코드를 전송하고 이를 실시간으로 수신하는 데이터 수신기와 상기 데이터 수신기에서 수신된 DGPSD용 보정 정보와 위성으로부터 수신된 위치 신호를 수신하는 GPS 수신 측위장치의 오차 정보를 디코딩하고 보정하는 DGPS 보정 디코더 및 상기 DGPS 보정 디코더에서 보정된 데이터를 입력받아 DMB송출시스템을 통해 DMB 수신기로 송출하기 위해 데이터 송출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 DMB를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 수신되는 DGPS용 보정 정보에 따라 DMB 수신기에서 수신된 GPS의 위치 오차를 보정하는 고정밀도 위치정보 수신시스템에 있어서, 상기 DMB 수신기를 통해 수신된 DMB 부가방송의 KDGPS_DMB 방식 DGPS용 보정 정보를 RTCM SC-104 호환 코드로 변환하여 상기 DGPS 수신시스템에 전송하는 DGPS 데이터 디코더와, 상기 DGPS 데이터 디코더는 KDGPS_DMB 방식 DGPS용 보정 정보 데이터 중 데이터 헤드에서 생략된 RTCM SC-104의 정보들은 0 으로 치환하되, 최초 8 비트의 프리엠블은 RTCM SC-104에서 정의된 66hex의 값으로 대치하고, 데이터 부호에서 생략된 RTCM SC-104에서 제공되는 각 위성당에 대한 정보를 0 으로 대치하여 각 패리티 비트(parity bit)를 지정된 비트에 대하여 짝수로 가정하여 오류를 검출하고 수정하는 패리티 검사(해밍코드)를 통해 부호화하여 복호화하는 것을 포함하며, 또한, GPS 수신 안테나를 통해 수신된 GPS 위치 신호와 상기 DGPS 데이터 디코더를 통해 복호화된 DGPS용 보정 정보를 입력 받아 GPS 위치신호의 오차를 보정하고 보정된 위치데이터를 출력하는 GPS 수신 측위장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 DMB를 활용한 고정밀도 위치정보 수신시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명은 GPS 수신기를 이용한 위치 정확도를 증대시켜 차량 네비게이션의 성능개선 및 위치기반서비스(LBS), 지리정보시스템(GIS), 텔레매틱스(TMS) 등 다양한 응용분야 활성화에 기여할 것으로 기대된다.
또한, 2005년 12월 수도권, 2007년 전국을 대상으로 방송서비스를 실시하고 있는 지상파 DMB 방송시스템을 이용하기 때문에 다음과 같은 기대효과도 추가로 제시할 수 있다.
1) 신속한 서비스의 실시: 전국을 대상으로 방송을 실시하고 있는 DMB 망을 이용함으로 별도의 송출용 주파수 확보/허가나 송출시스템의 구축 등 막대한 비용과 시간을 절약하고 신속한 서비스의 실시가 가능하다.
2) 우수한 데이터 전송 품질: 지상파 DMB 는 양질의 VHF 대역을 점유하고 있으며, 고산지대에 위치한 송신소에서 대출력으로 신호 송출을 하므로 서비스권역 내에서의 데이터 전송품질이 우수하다.
3) 저렴한 서비스 이용요금 및 단말기의 가격: 기 구축된 DMB 방송망을 이용하여 DGPS 서비스를 위한 일부 데이터를 부가하면 되므로 서비스실시에 따른 투자 및 운용비용이 저렴하다. 수신기 역시 양산 시판 중인 기존의 DMB 수신기에 소프트웨어적인 디코딩 기능만이 추가되므로 단말비용의 상승 부담없이 원활한 보급이 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템에 대한 DMB의 전송프레임 구조를 나타낸 도면, 도 2는 본 발명에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템에 대한 CIF(Common Interleaved Frame) 구조의 예를 나타낸 도면, 도 3은 본 발명에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한고정밀도 위치정보 전송시스템에 대한 KDGPS_DMB 데이터 패킷의 구조, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템을 개략적으로 나타낸 도면 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한 고정밀도 위치정보 수신시스템을 개략적으로 나타낸 도면을 각각 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 설명한다.
먼저, 고정밀 위치 정보(DGPS)용 신호 전송을 위한 요구사항들은 다음과 같 다. 즉, (1) 동시 수신제한 없이 수신권역내의 모든 단말기들이 병목현상 없이 신호를 수신하여야 한다. (2) 수신기의 전송요구 없이 가급적 짧은 주기로 보정정보를 전송하여야 한다(DGPS 신호를 받을 때마다 전송 요구를 해야 한다면 수신지연 및 UP link 통신비용 등이 수반되어 비효율적이다). (3) 가급적 넓은 서비스 커버리지와 우수한 데이터 수신율을 가져야 한다. (4) 저렴한 사용요금과 단말기의 가격이 낮아야 한다. (5) 기존의 방식인 FM방송망을 이용하는 시스템의 경우 방송의 디지털화 계획에 따라 향후 디지털로 전환될 예정이어서 이에 대한 대체수단의 확보가 요구된다.
상기의 요구사항들을 지상파 DMB(T-DMB) 방송시스템을 이용하면 다음과 같이 만족시킬 수 있게 된다. 즉, (1) 동시에 서비스 받는 단말기 수에 제한이 없음: 방송은 통신과 달리 [일부 일대다(One to Multi Point)의 전송기능이 있는 반면에, 상용무선통신망은 일대일로 데이터를 전송하게 되어, 동시에 수많은 단말기로 데이터를 전송하기에 부적합하다] 서비스를 이용하는 수신기의 숫자에 제한 없이 모든 수신기가 동시에 같은 데이터의 수신이 가능하다. (2) 통상적으로 상용무선통신망을 이용할 경우 필요한 데이터의 요청에 의해 해당 데이터를 전송 받는 반면에, DMB 방송의 경우 데이터의 수신이 필요할 경우, 방송되고 있는 데이터를 수신만 하면 되므로 데이터 전송요구를 위한 업 링크(Up link)가 필요 없으므로, 이에 따른 시간 뒤짐이나 통신 요금의 부담이 없다. (3) DGPS 데이터는 그 특성상 서비스 권역이 넓은 것이 바람직하므로, DMB 방송망을 이용할 경우 주요 대도시 등 거의 전국을 대상으로 서비스의 실시가 가능하다. (4) DGPS 데이터는 자동차 등 이동 환경 에서 수신해야 하는 경우가 많아 이동수신에서도 효과적인 수신을 하여야 하므로, DMB 방송의 경우 시속 200Km 이상에서도 수신 성능이 우수하다는 점이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한 고정밀도 위치정보 전송 방식을 설명한다.
본 발명에서는 DGPS용 보정 정보인 RTCM SC-104 코드 정보를 지상파 DMB 방송시스템에 적합하도록 포맷화하고, 이를 수신하는 DMB 수신기에서 RTCM SC-104 호환 코드로 변환하여 최대 수십 미터 가량의 오차를 수 미터 가량으로 보정하기 위한 것으로, 이러한 방식을 KDGPS(KoreanDGPS)_DMB 포맷이라 한다.
도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템에 대한 DMB의 전송프레임 구조를 살펴보면, DMB를 이용한 데이터의 전송채널은 크게 고속정보채널(FIC: Fast Information Channel)과 주서비스채널(MSC: Main Service Channel)로 구분되며 통상의 비디오와 오디오 및 데이터는 MSC를 이용하여 전송된다. FIC는 MSC에 실리는 다양한 서비스 정보 및 콘텐츠의 구성정보 등 수신기가 이용자가 원하는 서비스를 이용하기 위해 디코딩에 필요한 정보들을 전송하는 채널이며, FIC에서도 고속정보데이터채널(FIDC: Fast Information Data Channel)을 이용한 제한적 데이터의 전송이 가능하다.
또한, 상기 MSC를 이용하여 데이터를 전송함에 있어서 적용 가능한 데이터의 전송 프로토콜들은 전송데이터채널(TDC: Transparent Data Channel)과 멀티미디어객체전송(MOT: Multimedia Object Transfer) 및 IP 데이터 다이어그램 터널링(IP Data Diagram Tunneling) 등이 있다. TDC는 스트림방식으로 데이터를 전송하기 위 한 DMB의 데이터 전송 프로토콜이며, KBS의 TPEG(Transport Protocol Experts Group) 데이터 전송에 이용되고 있다. 또한 MOT는 데이터를 객체단위화하여 전송하는 방식으로서 KBS를 제외한 MBC, YTNDMB 등 타 DMB 방송사들의 TPEG 데이터 전송에 이용되고 있다. FIC는 MSC에 비해 보다 강력한 에러정정을 걸고 시간인터리빙을 적용하지 않으므로, MSC에 비해서 높은 수신율과 빠른 디코딩이 가능한 장점이 있는 반면에, 비디오 및 오디오와 같은 대용량 데이터의 전송에는 적합하지 않다.
그러나 긴급을 요하는 중요 정보서비스에는 FIC를 이용한 데이터 서비스가 적합하며, MSC 채널을 이용한 데이터 전송은 CIF들로 구성되며 하나의 CIF는 55,296 비트로서 864 CU(Capacity Unit)에 해당하며 매 24ms 마다 전송된다.
따라서 본원 발명은 기존의 16kbps 인 FM DARC 시스템의 전송률에 비해 약 1.2mbps 정도로 빠르게 위치 데이터 정보를 전송할 수 있는 DMB 방송시스템 중 높은 수신율과 빠른 디코딩이 가능한 FIC(Fast Information Channel) 채널을 이용하여 저렴한 전송비용으로 DGPS용 보정 정보를 전송할 수도 있다.
도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템에 대한 CIF 구조의 예를 살펴보면, CIF 구성 정보는 FIC에 의하여 전달되는 MCI(Multiplex Configuration Information)에 포함된다. 하나의 CU로 구성되는 서브채널은 CIF 프레임 내에서 고유의 서브채널 식별자(ID)를 가지며 서브채널의 집합이 CIF 전체를 채우지 못하는 경우 CU 단위로 별도의 PRBS (Pseudo Random Binary Sequence)를 이용하여 패딩(padding)한다.
도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한 고정밀도 위 치정보 전송시스템에 대한 KDGPS_DMB 데이터 패킷의 구조를 살펴보면, DMB에는 다양한 응용서비스의 지원을 위하여 이용자 응용 정보를 규정할 수 있게 되어 있으며, 이 경우 FIG(Fast Information Group)타입 0의 확장 13(FIG 0/13)을 적용한다. 또한 이용자 응용데이터 패킷구성은 11비트의 이용자 응용타입 정의(b15-b5)와 5비트의 이용자 응용데이터 길이(b4-b0) 및 32바이트 크기 이내의 8비트의 정수배 크기인 데이터 필드로 구성할 수 있다.
다시 말해서, 상기 b15-b5는 ETSI 300 401의 DGPS를 위해 할당된 코드 (00000000101)를 그대로 적용 가능하며, 상기 b4-b0는 KDGPS_DMB 데이터필드의 길이를 바이트단위로 표시한다. 또한 KDGPS_DMB의 데이터 필드는 다음과 같이 구성되며, 24비트를 차지하는 데이터 헤드와 이어지는 40비트의 데이터 부호들로 구성된다.
또한, 상기 데이터 헤드는 KDGPS_DMB 형식의 데이터 필드의 선두에 위치하며, RTCM SC-104에서 정의되는 모든 메시지 형식의 첫 부분에 나타나는 2개의 워드(총 60비트: 30비트/워드) 정보 중에서 KDGPS_DMB에 필요한 6비트의 메시지 타입(Message type), 13비트의 메시지 정보 기준시각(Modified Z-count) 및 5비트의 프레임 크기(Length of frame)로 부호화할 수 있도록 총 24비트로 만든다. 즉 다음의 [표 1]에서 보는바와 같이 RTCM SC-104의 헤드에 해당하는 두 워드가 나타내는 정보의 종류와 크기 중 DMB 수신기에서 RTCM SC-104 코드로 복원할 때 필수적으로 요구되는 정보들만을 선택하여 DGPS 패킷의 헤더에 정의한다.
Figure 112008089847996-PAT00001
상기 [표 1]에서 보는 바와 같이, 본원 발명에서의 KDGPS_DMB의 헤더 정보는 총 60비트인 RTCM SC-104의 헤더 정보에서 8비트의 Preamble, 10비트의 Station ID, 3비트의 Sequence No., 3비트의 Station health 및 12비트의 Parity를 생략하여 총 24비트로 만든다.
한편, RTCM SC-104에서 정의된 Message type(DGPS 메시지 타입)과 내용은 아래 [표 2]에 나타내었다.
Figure 112008089847996-PAT00002
상기 [표 2]에서 보는 바와 같이, RTCM SC-104에서 정의된 메시지 종류와 내용은 1에서 63번까지 정의되어 있는데, 각각의 메시지는 확정(Fixed), 임시(Tentative), 보류(Reserved), 미정의(undefined), 폐지(retired) 등의 상태로 설정되어 있다. 본 발명에서의 KDGPS_DMB는 이중 1번(Fixed_differential GPS corrections)과 2번(Fixed_delta differential GPS corrections) 메시지 정보를 전송할 수 있다.
그리고 데이터 헤드에 포함된 상기 Modified Z-count는 메시지 정보의 기준 시각을 나타내는 것으로, 의사 신호 발생기(pseudolite)에서 전송할 경우에는 다음 메시지의 시작 시각을 의미한다. 이 정보는 GPS 신호의 Z-카운트와 스케일(scale)에서 차이(RTCM ; 0.6초, GPS ; 6초)가 나는데, 이는 가변성인 RTCM 정보의 길이를 고려하였기 때문이다. 또한, Length of frame은 RTCM 메시지의 프레임 크기를 나타내는 데, 단위는 GPS 신호체계에서 사용하는 30비트 워드이다.
상기에서 KDGPS_DMB 데이터 패킷 블록 중 40비트를 차지하는 KDGPS 데이터 부호는 RTCM SC-104에서 제공하는 DGPS 정보들 중에서 핵심이 되는 오차보정 정보인 1번과 2번 메시지([표 2] 참조)를 축약 전송하도록 설정하였다. 또한 RTCM SC-104 Message type 1의 정보([표 3] 및 도 3 참조)에서는 한 위성당 40비트에 해당하는 정보를 송출하지만, KDGPS_DMB에서는 32바이트 크기 이내의 8비트의 정수배 크기인 데이터 필드로 구성할 수 있다. 이때, 오차보정 정보가 제공되는 위성의 개수만큼 데이터를 적재하고, 그 외의 데이터는 1과 0이 반복되는 비트로 채워지는 FILL 부호로 대치하며, 각 40비트의 데이터 부호는 도 3과 같이 구성한다.
또한, 상기 데이터 부호들은 RTCM SC-104 Message type 1에서 제공하는 KDGPS_DMB 정보전송에 필요한 정보들로는 Scale factor, Satellite ID 등 6개 항목들이 있으며, 정밀도는 16비트의 유사거리 보정값( PRC: Pseudorange correction)에서는 0.02미터, 8비트의 거리비율 보정값(RRC: Rangerate correction)에서는 단위 시간(sec)당 0.002미터로 설정한다. 이들 각각 필요 데이터 비트는 다음의 [표 2]와 같다.
Figure 112008089847996-PAT00003
또한, 본 발명에서의 KDGPS_DMB 방식의 포맷을 DMB 수신기에서 RTCM SC-104 호환 코드로 변환할 경우에는 다음과 같은 형식에 따른다.
RTCM SC-104의 모든 메시지에서 헤더로 나오는 2개의 헤더(총 60비트)에서 생략된 정보들인 Preamble(8비트), Station ID(10비트), Sequence No.(3비트), Station health(3비트) 및 Parity(12비트)는 0 으로 치환되며, 최초 8비트인 Preamble은 RTCM SC-104에서 정의된 66hex의 값으로 대치된다(표 1 참조).
또한, DMB 수신기에서 수신되고 생략 정보의 추가가 이루어진 DGPS 정보형태는 ICD-GPS-200에서 정의된 “해밍코드{Hamming Code: 각 패리티 비트(parity bit)를 지정된 비트에 대하여 짝수로 가정하여 오류를 검출하고 수정하는 패리티 검사}"에 의해 부호화하여 원래의 RTCM SC-104 포맷의 정보로 복원된다.
따라서 본 발명에서는 DGPS용 보정 정보를 DMB 방식에 적합하도록 포맷화하여 전송하며, 이를 단말기가 수신하여 RTCM SC-104 호환 코드로 변환하여 최대 수십 미터의 GPS의 위치 오차를 수 미터 이내로 보정할 수 있게 해준다.
이와 같은 방식에 의한 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템 및 수신시스템은 도 4 및 도 5에 개략적으로 나타내었다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한고정밀도 위치정보 전송시스템을 살펴보면, DGPS 모니터 국(100)에서 GPS의 위치 오차를 보정하기 우한 DGPS용 보정 정보인 RTCM SC-104 코드를 전송하고, 데이터 수신기(110)에서 이를 실시간으로 수신한다. 상기 데이터 수신기(110)는 상기 DGPS 모니터 국(100)으로부터 실시간으로 수신되는 RTCM SC-104 코드의 DGPS 보정 정보를 상기에서 설명한 포맷방식에 따라 부호화하여 DMB방식에 적합하도록 KDGPS_DMB 데이터로 포맷화한다. 그러면 상기 DMB방식에 적합하도록 KDGPS_DMB 데이터로 포맷화된 신호를 DGPS 보정 디코더(140)가 디코딩함과 동시에 GPS 수신 안테나를 통해 수신된 GPS의 위치 오차정보를 GPS 수신 측위장치(130)로부터 디코딩하여 보정한 후, 이를 DMB송출시스템의 DGPS 데이터 송신국(160)을 통해 수신시스템의 DMB 수신기(220)로 송출하기 위한 데이터 송출기(150)로 전송하는 구성으로 이루어진다.
또한, 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한 고정밀도 위치정보 수신시스템을 살펴보면, DMB방송망을 통해 DGPS 보정 정보가 송출되는 상태에서, 이동체에서 이 신호를 수신하기 위하여 DMB 수신기(220)에서 KDGPS_DMB 신호를 수신하면 DGPS 데이터 디코더(230)는 KDGPS_DMB 신호를 디코딩(복호화)하여 RTCM SC-104 호환 코드의 DGPS 보정 정보 신호로 변환하여 GPS 수신 측위장치(250)로 출력한다. 그러면 상기 GPS 수신 측위장치(250)는 GPS 수신 안테나(240)를 통해 수신된 최대 수십 미터 오차의 GPS 위치 정보를 DGPS 보정 정보 신호에 의해 보정하고 보정된 위치데이터를 출력하여 사용자가 수 미터의 오차 범위 내에서 이동체의 위치를 확인할 수 있도록 한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한(by using) 고정밀도 위치정보 전송시스템에 대한 DMB의 전송프레임 구조를 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한(by using) 고정밀도 위치정보 전송시스템에 대한 CIF(Common Interleaved Frame) 구조의 예를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한(by using) 고정밀도 위치정보 전송시스템에 대한 KDGPS_DMB 데이터 패킷의 구조
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한(by using) 고정밀도 위치정보 전송시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 지상파 DMB(T-DMB)를 활용한(by using) 고정밀도 위치정보 수신시스템을 개략적으로 나타낸 도면
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : DGPS 모니터 국 110 : 데이터 수신기
120 : GPS 수신 안테나 130, 250 : GPS 수신 측위장치
140 : DGPS 보정 디코더 150 : 데이터 송출기
160 : DGPS 데이터 송신국 210 : 수신안테나
220 : DMB 수신기 230 : DGPS 데이터 디코더
240 : GPS 수신 안테나

Claims (2)

  1. DGPS용 보정 정보인 RTCM SC-104 코드를 지상파 DMB(T-DMB) 방식에 적합하도록 포맷화하여 전송하며, 이를 단말기가 수신하여 RTCM SC-104 호환 코드로 변환하여 최대 수십 미터의 GPS 오차를 보정할 수 있는 고정밀도 위치정보 전송시스템에 있어서,
    상기 포맷(DGPS용 보정 정보 데이터의 내용)은, 다양한 응용서비스의 지원을 위하여 이용자 응용 정보를 규정하는 FIG(Fast Information Group) 타입 0의 확장 13(FIG 0/13)을 적용하여 11비트의 이용자 응용 타입 정의(b15-b5)와 5비트의 이용자 응용 데이터 길이(b4-b0) 및 32바이트 크기 이내의 8비트의 정수배 크기인 데이터 부호(KDGPS_DMB 데이터 필드)로 구성하고, 상기 b15-b5는 ETSI 300 401의 DGPS를 위해 할당된 코드(00000000101)를 그대로 적용하며, 상기 b4-b0은 KDGPS_DMB 데이터 필드의 길이를 바이트 단위로 표시하고, KDGPS_DMB 데이터 필드는 24비트의 데이터 헤드와 40비트의 데이터 부호들로 구성하되,
    상기 24비트의 데이터 헤드는 KDGPS_DMB 형식의 데이터 필드의 선두에 위치하며, RTCM SC-104에서 정의되는 모든 메시지 형식의 첫 부분에 나타나는 2개의 워드(30비트/워드)에서 KDGPS_DMB에 필요한 6비트의 메시지 타입 부호와 13비트의 메시지 정보 기준시각 부호 및 5비트의 프레임 크기 부호로 구성하고,
    상기 40비트의 데이터 부호들은 RTCM SC-104에서 제공하는 KDGPS_DMB 정보 전송에 필요한 6개의 데이터들로 RTCM SC-104에서 제공되는 각 위성당 40비트의 DGPS 정보들 중에서 핵심이 되는 오차보정 정보인 1번과 2번 메시지를 축약 전송하도록 부호화되는 것을 포함하며,
    또한, 상기 포맷된 보정 정보는 DGPS 모니터 국에서 GPS의 위치 오차를 보정하기 위한 DGPS용 보정 정보인 RTCM SC-104 코드를 전송하고 이를 실시간으로 수신하는 데이터 수신기와 상기 데이터 수신기에서 수신된 DGPSD용 보정 정보와 위성으로부터 수신된 위치 신호를 수신하는 GPS 수신 측위장치의 오차 정보를 디코딩하고 보정하는 DGPS 보정 디코더 및 상기 DGPS 보정 디코더에서 보정된 데이터를 입력받아 DMB송출시스템을 통해 DMB 수신기로 송출하기 위해 데이터 송출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 DMB를 활용한 고정밀도 위치정보 전송시스템.
  2. 수신되는 DGPS용 보정 정보에 따라 DMB 수신기에서 수신된 GPS의 위치 오차를 보정하는 고정밀도 위치정보 수신시스템에 있어서,
    상기 DMB 수신기를 통해 수신된 DMB 부가방송의 KDGPS_DMB 방식 DGPS용 보정 정보를 RTCM SC-104 호환 코드로 변환하여 상기 DGPS 수신시스템에 전송하는 DGPS 데이터 디코더와,
    상기 DGPS 데이터 디코더는 KDGPS_DMB 방식 DGPS용 보정 정보 데이터 중 데이터 헤드에서 생략된 RTCM SC-104의 정보들은 0 으로 치환하되, 최초 8비트의 프리엠블은 RTCM SC-104에서 정의된 66hex의 값으로 대치하고, 데이터 부호에서 생략된 RTCM SC-104에서 제공되는 각 위성당에 대한 정보를 0 으로 대치하여 각 패리티 비트를 지정된 비트에 대하여 짝수로 가정하여 오류를 검출하고 수정하는 패리티 검사(해밍코드)를 통해 부호화하여 복호화하는 것을 포함하며,
    또한, GPS 수신 안테나를 통해 수신된 GPS 위치 신호와 상기 DGPS 데이터 디코더를 통해 복호화된 DGPS용 보정 정보를 입력 받아 GPS 위치신호의 오차를 보정하고 보정된 위치데이터를 출력하는 GPS 수신 측위장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지상파 DMB를 활용한 고정밀도 위치정보 수신시스템.
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