KR20110129602A - Ｇｐｓ 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 이용한 이동 단말의 측위 보정시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 단말의 측위 보정시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 활용하여 서비스 요청 단말기의 정확한 위치를 파악하되, GPS 음영지역에서 측위 정확성을 향상시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로 GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 수신하여, 이동 통신망을 통하여 관제서버로 전송하는 이동 단말; 및 상기 이동 단말로부터 전송 받은 GPS 정보 및 기지국 정보를 이용하여 GPS 측위 성공시에는 위치 측위 이력정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하고, GPS 측위 실패시에는 기지국 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하는 관제서버를 포함한다.

Description

ＧＰＳ 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 이용한 이동 단말의 측위 보정시스템 및 그 방법{system and method for positioning mobile terminal using GPS AND BASE STATION INFORMATION}

본 발명은 이동 단말의 측위 보정시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 활용하여 서비스 요청 단말기의 정확한 위치를 파악하되, GPS 음영지역에서 측위 정확성을 향상시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

컴퓨터, 전자, 통신 기술이 비약적으로 발전함에 따라 무선통신망(Wireless Networ7k)을 이용한 다양한 무선통신 서비스가 제공되고 있다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 써킷(Circuit) 데이터, 패킷(Packet) 데이터 등과 같은 데이터를 송신하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다.

이동통신 단말기를 이용한 다양한 무선 인터넷 서비스 중 특히, 위치 기반 서비스(LBS: Location Based Service)는 넓은 활용성 및 편리함으로 크게 각광받고 있다. 위치 기반 서비스는 휴대폰 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등 이동통신 단말기의 위치를 파악하고, 파악된 위치와 관련된 부가 정보를 제공하는 통신 서비스를 말한다. 위치 기반 서비스는 구조 요청, 범죄 신고에의 대응, 인접 지역 정보 제공의 지리 정보 시스템(GIS: Geographical Information System), 교통 정보, 차량 항법 및 물류 관제, 위치 기반 CRM(Customer Relationship Management) 등 다양한 분야에 사용될 수 있다.

위치기반 B2B시장에서 가장 많이 활용이 되는 대인관제서비스에는 성범죄자용 전자발찌, 대리기사, 택배기사의 대인용 위치 관제서비스 등이 있다. 이를 위해 위치 정보와 관제를 필요로 하는 법인 고객이 쉽고 간편하게 위치관제 시스템을 도입할 수 있도록, 위치 정보를 수집/제공하며, 웹 관제 화면을 통해 위치정보를 참조하여 관제를 할 수 있는 방안들이 제시 되고 있다.

위치기반 서비스(Location Based Service, LBS) 제공을 위한 위치 측정 기술은 이동통신 단말기의 위치를 측정하기 위하여 이동통신망의 기지국의 셀 반경인 전파환경을 이용하여 소프트웨어적으로 위치를 확인하는 네트워크 기반(Network Based) 방식과 이동통신 단말기에 탑재된 GPS(Global Positioning System) 수신기를 이용한 핸드셋 기반(Handset Based) 방식, 그리고 이들 두 가지 방식을 혼합한 혼합(Hybrid) 방식으로 분류된다.

핸드셋 기반 방식으로는 A-GPS 방식과 E-OTD 방식이 있다. A-GPS는 TDMA 무선접속방식을 사용하는 유럽의 GSM 기반망과 CDMA 무선접속방식을 사용하는 IS-95 기반망 기술에서 모두 사용 가능한 방식이다. CDMA 무선접속방식에서는 GPS 수신기를 내장한 이동통신 단말기와 CDMA망 내의 위치 계산 서버 간에 IS-801-1 인터페이스를 통한 메시지 송수신으로 단말기의 위치를 결정한다. 이때에 GPS 위성에서 수신되는 신호는 4개 이상의 위성신호가 수신됨으로써 위치 결정이 매우 정확하다.

A-GPS는 이동통신 단말기에서 수신한 위성신호를 전송받아서 위치를 계산하는 위치 계산 서버와 이동통신망 내의 기지국 정보에 의한 계산을 가공 또는 다른 시스템으로 연계하는 위치정보센터(Mobile Positioning Center, MPC)로 구성되어 있다.

A(Assisted)-GPS 방식은 C-GPS 방식에서 초기 구동 시간(TTFF: Time To First Fix)이 오래 걸리는 단점, 건물 안이나 고층 빌딩의 장애로 인하여 측위가 어렵다는 단점 등을 보완하기 위하여 이동통신망으로부터 에이딩 데이터를 수신하여 보다 신속하고 정확하게 측위하는 방식이다. 이를 위해, 이동통신 단말기와 이동통신망은 IS(Interim Standard)-801-1 규격에 정의된 프로토콜을 이용하여 메시지를 송수신한다.

E-OTD(Enhanced Observed Time Difference) 방식은 TDMA 무선접속 규격을 사용하는 유럽의 TDMA 기반 GSM 방식의 GSM 표준위원회에서 LCS Release 98과 99를 통해 표준화되었다. 이동통신 단말기가 3개 이상의 기지국에서 수신된 신호를 상대적인 도착시간과 거리의 차를 계산하여 위치를 결정한다. EOTD 방식은 OTD, RTD(Real Time Difference), GTD(Geometric Time Difference)방식을 조합하여 사용한다. OTD 방식은 기지국에서 단말기까지의 두 기지국으로부터 신호 도착시간을 계산하고, RTD 방식은 두 기지국에서 신호송신 시작시간의 차를 계산한다. 또한, GTD 방식은 기지국과 단말기까지의 거리를 계산하여 두 기지국의 거리차를 계산한다.

네트워크 기반의 위치측정 기술은 이동통신 단말기와 서버와의 약속된 프로토콜(IS-801, RRLP, RRC 등)에 의해 단말에서 측정한 데이터(PPM, OTD 등)를 측위서버에 전달하고 그 단말 측정 데이터(PPM, OTD 등)를 이용하여 측위서버에서 해당 이동통신 단말기의 위치측정 기능을 수행한다. 측위서버는 네트워크 방식의 위치측정(GPS 위성을 이용한 위치측정 방식을 제외한 서버 단에서 측위 요청한 단말의 위치를 측위하는 방식)을 수행하여 그 결과를 측위 서비스 요청한 대상에게(MPC, CP(Contents Provider) 혹은 서비스 요구한 단말) 전송한다.

이러한 네트워크 기반의 위치측정 기술은 기지국 반경 셀을 이용한 셀 ID 방식, 이동통신 단말기에서 전송하는 신호를 기지국에서 수신하면서 방향각(LOB: Line Of Bearing)을 계산하여 위치를 계산하는 AOA(Angle Of Arrival) 방식, 3개 이상의 기지국 간에서 발사한 전파의 도착시간으로 이동통신 단말기에서 위치를 계산하는 TOA(Time Of Arrival) 방식, 그리고 이동통신 단말기에서 3 개의 기지국으로부터 수신한 파일롯(Pilot) 신호의 도착시간 차이를 측정하여 기지국간의 거리차를 계산하여 얻어진 2 개의 쌍곡선(Hyperbola) 이 교차하는 지점을 이동통신 단말기의 위치로 결정하는 TDOA(Time Difference Of Arrival) 방식 등이 있다.

위치기반 관제 서비스는 GPS 대상단말기를 일정 주기로 위치 측위를 하고, 측위 된 위치 결과 값을 지도 위에 디스플레이하며 이를 근거로 대상단말기의 위치에 따라서 다양한 서비스에 이용이 되고 있다. 그러나 GPS 대상단말기의 GPS 성공율은 실제 환경에서는 평균 30% 내외로 나머지 70%는 기지국 기반으로 측위가 되고 있다. 그러나 기지국 기반의 위치정확도는 평균 500미터 내외이기 때문에 서비스 활성화에 제약이 되고 있으며 이를 개선하기 위해 많은 기술들이 개발되고 있다.

현재 위치관제 서비스에서 측위는 단말이 올린 위성신호를 기반으로 하는 pseudo-range와 기지국 신호기반의 기지국 아이디(BSID)관련 파라미터를 별도의 알고리즘으로 계산하는 방식 등이 이용된다. 기지국 아이디(BSID)관련 파라미터를 별도의 알고리즘으로 계산하는 방식은 GPS성공시는 GPS측위 결과를 나타내며, GPS측위 실패시는 BSID기반의 기지국 반경의 측위 결과가 나온다. 그래서 GPS측위 실패시는 부정확한 기지국 반경의 위치정확도로 서비스를 해야 하기 때문에 통상적으로 이러한 데이터는 관제에 사용을 하지 않거나 아주 기초적인 관제용으로만 사용이 된다. 따라서 GPS측위 실패가 되는 GPS음영지역에서의 측위 정확도를 향상시키는 기술이 필요하다. 현재 나온 기술들은 GPS 음영지역에서의 측위 정확도 향상을 위해서 단말기의 H/W를 변경해야 하는 등의 장애가 많아 실제 상용화에 이용되고 있지 않다.

본 발명은 상기한 요구를 만족하기 위한 것으로서, GPS 음영지역에서의 측위정확도를 향상시키기 위하여 GPS 측위 성공시에는 위치 측위 이력정보 테이블을 이용하고, GPS 측위 실패시에는 기지국 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하여 H/W의 변경없이도 측위 정확도를 향상시키는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로, 본 발명에서는 제1 관점으로서, GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 활용하여 서비스 요청 단말기의 정확한 위치를 파악하는 이동 단말의 측위 보정시스템을 제시한다. 상기 시스템은 GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 수신하여, 이동 통신망을 통하여 관제서버로 전송하는 이동 단말; 및 상기 이동 단말로부터 전송 받은 GPS 정보 및 기지국 정보를 이용하여 GPS 측위 성공시에는 위치 측위 이력정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하고, GPS 측위 실패시에는 기지국 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하는 관제서버를 포함한다.

다른 관점으로서, GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 수신하여, 이동 통신망을 통하여 관제서버로 전송하는 이동 단말은 이동 통신망을 통해 수신한 기지국 정보를 저장하며, 상기 관제서버에서 요구하는 측위 주기 및 측위 결과 전송주기에 맞추어 측위를 진행하는 기지국 정보 처리부; 및 측위 주기에 맞게 주기적으로 측위한 GPS 측위 결과와 측위시간 및 기지국을 표시하는 기지국 아이디(BSID)정보를 저장하여 위치 측위 이력 정보 테이블을 생성하고, 이동 단말의 측위 결과 데이터의 전송 주기마다 상기 생성된 위치 측위 이력 정보 테이블을 상기 관제 서버로 전송하는 GPS 정보 처리부를 포함한다.

이때, 상기 위치 측위 이력 정보 테이블은 주기적 측위 순서와 GPS측위 성공시 위경도, BSID정보, 측위 시간을 포함하는 것으로 GPS 측위 성공시에는 GPS측위결과와 BSID 정보를 포함하고, GPS측위 실패시에는 BSID 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 관점으로서, 위치 측위 이력정보 테이블 저장부;기지국 측위 이력정보 테이블 저장부;GPS 측위 실패시에 상기 기지국 측위 이력 정보 테이블 저장부에 저장된 기지국 측위 이력정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하며, 상기 위치 측위 이력 정보 테이블과 기지국 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 터널, 건물내, 지하철 이동등 GPS 음영지역에 있는 대상 단말기의 위치 및 이동 거리를 계산하는 연산부; 및 이동 단말로부터 전송 받은 GPS 정보 및 기지국 정보를 이용하여 GPS 측위 성공시에는 상기 위치 측위 이력정보 테이블 저장부에 저장된 위치 측위 이력정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하고, GPS 측위 실패시에 상기 연산부에서 계산한 결과를 기초로 측위 결과를 보정 및 결정하는 측위결과 보정 및 결정부를 포함하는 관제서버를 제시한다.

상기 관제서버는 터널POI(Point of Interest), 건물POI, 지하철POI등의 정보가 있는 경우, 상기 정보와의 연관성을 고려하여 최종 측위 요청을 받은 대상 단말기의 위치를 결정 및 보정하는 것을 특징으로 하며, 상기 기지국 측위 이력정보 테이블은 주기적으로 위치 측위한 결과 가운데 GPS측위 결과와 BSID정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 한다.

상기 연산부는 GPS 측위 실패시, 상기 GPS 실패시점을 기준으로 GPS 실패시점이전에 GPS 측위가 성공한 세 지점의 위치와 시간을 GPS 실패시점으로부터 가까운 순으로 파악하고, 상기 세 지점에서 GPS 실패시점에서 가장 가까운 측위 성공 지점과 중간 지점 사이의 거리와 중간 지점과 가장 먼 지점 사이의 거리를 각각 구한 후 합산하여 이동거리를 구하고, 상기 세 지점에서 GPS 실패시점에서 가장 가까운 측위 성공 지점과 가장 먼 지점 사이의 시간 차를 구하여, 상기 이동거리를 상기 시간 차로 나누어 가상의 이동속도를 산출하며, 상기 GPS 측위 실패시점의 시간과 최종 GPS 측위 성공 시간 사이의 차이를 상기 가상의 이동속도에 곱하여 이동거리를 계산하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 관점으로서, 이동단말의 측위 보정 방법은 (a) 이동단말이 관제서버로부터 수신한 측위 주기, 측위 결과 전송주기등을 설정하는 단계;(b)상기 설정된 측위 주기에 맞게 주기적으로 측위한 GPS 측위 결과와 측위시간 및 BSID 정보를 이동단말의 위치 측위 이력 정보 테이블에 저장한 후 상기 위치 측위 이력 정보 테이블을 관제서버에 전송하는 단계;(c)상기 위치 측위 이력 정보 테이블을 수신한 관제서버에서 상기 위치 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 GPS실패시의 기지국 측위 이력정보 테이블을 별도로 관리하는 단계;(d)관제서버에서 상기 위치 측위 이력정보 테이블과 상기 기지국 측위 이력정보 테이블을 이용하여 터널, 건물내, 지하철 이동 등 GPS 음영 지역에 있는 이동단말의 위치 및 이동 거리를 계산하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계의 계산결과를 기초로 이동 단말의 측위 결과를 보정 및 결정하는 단계를 포함한다.

상기 (b) 단계의 위치 측위 이력 정보 테이블은 주기적인 위치 측위의 결과를 저장하며, GPS측위가 성공한 경우에는 GPS측위 결과와 BSID 정보를 저장하고, GPS 측위가 실패한 경우에는 BSID 정보를 저장하는 것을 특징으로 하며, 상기 (c) 단계의 기지국 측위 이력 정보 테이블은 주기적으로 위치 측위한 결과 중 GPS측위결과와 BSID 정보를 저장하는 것을 특징으로 한다.

상기 (d) 단계는 1) 상기 GPS 실패시점을 기준으로 GPS 실패시점이전에 GPS 측위가 성공한 세 지점의 위치와 시간을 GPS 실패시점으로부터 가까운 순으로 파악하는 제1단계;2) 상기 세 지점에서 GPS 실패시점에서 가장 가까운 측위 성공 지점과 중간 지점 사이의 거리와 중간 지점과 가장 먼 지점 사이의 거리를 각각 구한 후 합산하여 이동거리를 구하는 제2단계;3) 상기 세 지점에서 GPS 실패시점에서 가장 가까운 측위 성공 지점과 가장 먼 지점 사이의 시간 차를 구하는 제3단계;4) 상기 제2단계에서 구한 이동거리를 상기 제3단계에서 구한 시간 차로 나누어 가상의 이동속도를 산출하는 제4단계; 및 5) 상기 GPS 측위 실패시점의 시간과 최종 GPS 측위 성공 시간 사이의 차이를 상기 제4단계에서 구한 가상의 이동속도에 곱하여 이동거리를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 (e) 단계는 터널 POI, 건물 POI, 지하철 POI 등의 정보가 있을 경우 상기 정보를 고려하여 이동 단말의 측위 결과를 보정 및 결정하는 것을 특징으로 한다.

전자발찌, 택배, 대리기사 관제 등 주기적 위치관제 서비스를 위한 위치 측위 중 GPS 음영지역에서 GPS 측위가 실패하여도 정확한 위치 측위가 가능하다.

또한 GPS 측위 정확도를 가진 기존 RTLS(Real Time Locating System)로 많이 사용되고 있는 블루투스(Bluetooth), RFID, Zigbee 등의 단독 솔루션들과 달리 기존 단말기의 하드웨어(H/W) 변경이 없으며, 건물에 AP(Access Point)를 설치하고 유지보수를 하기 위한 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말의 측위 보정시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말의 측위 보정시스템의 이동단말 구성을 구체환 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말의 측위 보정시스템의 관제서버의구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말의 측위 보정방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말의 측위 보정시스템의 구성도이다.

도 1에서 보는 바와 같이 이동 단말의 측위 보정 시스템은 이동단말과 관제서버를 기본 구성요소로 하고 있다. 이동단말은 GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 수신하여, 이동 통신망을 통하여 관제서버로 전송한다. 즉 GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신하고, 기지국정보를 무선 네트워크를 통해 수신하여 이를 관제서버로 전송하게 되는 것이다.

관제서버는 이동단말로부터 전송된 GPS 정보 및 기지국 정보를 이용하여 측위를 보정 및 결정하게 된다. GPS 측위 성공시에는 위치 측위 이력정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하고, GPS 측위 실패시에는 기지국 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정한다.

한편, 상기 이동 단말은 기지국 정보와 GPS 정보를 모두 수신하는 만큼, 각각의 정보를 수신하여 관제서버로 전송하기 위한 구성을 포함한다. 이러한 구성이 도 2를 통해 구체화되어 있다. 도 2에서도 알 수 있듯이, 기지국 정보는 기지국 정보 처리부로 전송되어 저장되고, 관제서버로 전송된다. GPS정보는 GPS 정보 처리부로 전송되어 저장되고, 관제서버로 전송된다.

구체적으로 기지국 정보 처리부는 이동 통신망을 통해 기지국 정보를 수신하고 수신한 기지국 정보를 저장하며, 상기 관제서버에서 요구하는 측위 주기 및 측위 결과 전송주기에 맞추어 측위를 진행한다. GPS 정보 처리부는 측위 주기에 맞게 주기적으로 측위한 GPS 측위 결과와 측위시간 및 기지국을 표시하는 기지국 아이디(BSID)정보를 저장하여 위치 측위 이력 정보 테이블을 생성하고, 이동 단말의 측위 결과 데이터의 전송 주기마다 상기 생성된 위치 측위 이력 정보 테이블을 상기 관제 서버로 전송한다.

상기 위치 측위 이력 정보 테이블은 주기적 측위 순서와 GPS측위 성공시 위경도, BSID정보, 측위 시간을 포함하는 데 GPS 측위 성공시에는 GPS측위결과와 BSID 정보를 포함하고, GPS측위 실패시에는 GPS 정보를 포함할 수 없으므로 BSID 정보만을 포함한다.

상기와 같이 이동단말이 수집한 정보는 관제서버 전송된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말의 측위 보정시스템의 관제서버의구성을 나타내는 도면이다.

관제서버는 도 3에서 위치 측위 이력 정보 테이블과 기지국 측위 이력정보 테이블을 포함하며, 양 테이블을 통해 대상 단말기의 위치 및 이동 거리를 계산하는 연산부, 및 이를 바탕으로 최종 측위 결과를 보정, 결정하는 측위 결과 보정 및 결정부를 포함한다.

관제서버는 위치 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 GPS실패시 기지국 측위 이력정보 테이블을 별도로 관리하는 것을 특징으로 하며, 기지국 측위 이력정보 테이블은 주기적으로 위치 측위한 결과 가운데 GPS측위 결과와 BSID정보를 저장한다.

상기 관제서버는 상기 위치 측위 이력 정보 테이블과 기지국 축의 이력 정보 테이블을 이용하여 터널, 건물내, 지하철 이동등 GPS 음영지역에 있는 대상 단말기의 위치 및 이동 거리를 계산한다.

이때, 터널POI(Point of Interest), 건물POI, 지하철POI등의 정보가 있는 경우, 상기 정보와의 연관성을 고려하여 최종 측위 요청을 받은 대상 단말기의 위치를 결정 및 보정한다.

위치 측위 이력 정보 테이블은 주기적인 위치 측위의 결과를 저장하는데 GPS측위가 성공한 경우는 GPS 측위결과와 BSID 정보를 저장하고, GPS 측위를 실패한 경우에는 BSID 정보를 저장 하는 이력 정보테이블이다.

기지국 측위 이력 정보 테이블은 주기적으로 위치 측위한 결과 가운데서 GPS측위결과와 BSID 정보를 저장하는 이력 정보테이블이다. 관제서버는 네트워크 측위에 대한 보정 알고리즘을 이 두 개의 이력 정보테이블을 이용하여 보정한다.

아래는 각 이력 정보 테이블의 예시이다.

<위치 측위 이력 정보 테이블>

주기적 측위순서	P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7	P8	P9
GPS 측위 성공시 위경도	G1	-	G2	G3	-	-	-	G4	-
BSID	B1	B1	B1	B2	B2	B2	B3	B4	B4
Time	T1	T2	T3	T4	T5	T6	T7	T8	T9

<기지국 측위 이력 정보 테이블>

주기적 측위순서	P1	P2	P3	P4	P5	P6	P7	P8	P9
BSID	B1	B1	B1	B2	B2	B2	B3	B4	B4
GPS 측위 성공시 위경도	G1		G2	G3				G4
GPS음영 지역에서의 위치 판단 결과		G1 인근POI 실내			G3 POI 인근실내	G3 POI 인근실내	지하철,터널등으로 위치이동		G4 POI 인근실내
Time	T1	T2	T3	T4	T5	T6	T7	T8	T9

상기 테이블에서 P1~P9는 주기적으로 측위된 정보의 측위 순서를 나타내며, B1~B4은 P1~P9 측위시의 수집된 기지국 위경도, ID등의 주기지국 정보를 나타낸다. G1~G4는 GPS로 측위된 정보의 측위 성공시 위치를 나타내며, GPS 측위 성공시 위경도에 공백으로 표시된 부분은 GPS 측위가 실패한 부분임을 나타낸다. T1~T9은 측위된 시간 정보를 나타낸다.

상기 테이블을 이용하여 측위 정보를 보정하여 계산할 수 있다.

GPS 측위가 성공한 경우에는 측위된 정보를 통해 위치를 확인할 수 있다. 그러나 GPS 측위가 실패한 경우에 있어서는 상기 테이블을 이용하여 측위 정보를 보정하며 계산 과정은 아래와 같다.

GPS 측위 실패한 P5를 기준으로 할 경우의 계산은 다음과 같다. P5를 기준으로 이전에 측위한 기록인 이력 정보테이블 중에서 시간상으로 가까운 순으로 GPS 측위가 성공한 기록을 이력 정보테이블에서 G3, G2, G1을 선택 하고, 측위 시간의 시간 차 정보인 (ΔT=T4 - T1)를 산출한다.

거리 정보를 추가로 구하기 위해 GPS 성공 측위 정보 중에서 G1에서 G2까지의 거리인 d2와 G2에서 G3까지의 거리인 d1을 구하여 G3에서 G1까지의 전체 이동 거리(d)를 d = d1+d2를 이용하여 구한다. 이동거리(d)와 이동시간 정보(ΔT) 를 이용하여 G1에서 G3까지 이동하는 평균 이동 속도를 아래의 식(1)을 통해 산출할 수 있다.

속도(V)=이동거리/이동시간=d/ΔT‥‥‥‥‥‥식(1)

방향성 정보는 두 위치를 잇는 선의 방향각 정보의 평균 방향각으로 계산한다.

마지막으로, 측위 지점까지의 이동 거리를 유추하기 위해 G3에서 P5까지의 소요시간 (T=T5-T4)을 구한 다음, G1에서 G3까지의 평균속도(V)와 곱하여 마지막 GPS 측위 지점(G3)에서 P5 측위까지의 이동거리를 계산한다.

상기와 같은 방식으로 구해진 이동거리가 G3지점으로부터 GPS측위가 실패한 P5까지의 이동거리이므로 P5의 위치를 대략적으로 산출할 수 있으며 이를 가상의 P5위치로 볼 수 있다.

가상의 P5의 위치를 중심으로 실제 이동한 정확한 측위 지점이 있을 것으로 산정할 수 있고 가상으로 산출한 P5의 위치에서 가장 가까운 POI(건물, 터널 또는 지하철 역 등) 정보를 POI DB에서 찾아내어 이를 최종 위치로써 선택한다. 이러한 측위 방법으로 GPS 음영지역에서 기존의 기지국 기반 위치정확도인 평균 500미터보다 훨씬 우수한 100미터 정도의 위치정확도를 가질 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이동 단말의 측위 보정방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이동단말의 측위 보정 방법은 도 4에서도 알 수 있듯이 (a) 이동단말이 관제서버로부터 수신한 측위 주기, 측위 결과 전송주기등을 설정하는 단계;(b)상기 설정된 측위 주기에 맞게 주기적으로 측위한 GPS 측위 결과와 측위시간 및 BSID 정보를 이동단말의 위치 측위 이력 정보 테이블에 저장한 후 상기 위치 측위 이력 정보 테이블을 관제서버에 전송하는 단계;(c)상기 위치 측위 이력 정보 테이블을 수신한 관제서버에서 상기 위치 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 GPS실패시의 기지국 측위 이력정보 테이블을 별도로 관리하는 하는 단계;(d)관제서버에서 상기 위치 측위 이력정보 테이블과 상기 기지국 측위 이력정보 테이블을 이용하여 터널, 건물내, 지하철 이동 등 GPS 음영 지역에 있는 이동단말의 위치 및 이동 거리를 계산하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계의 계산결과를 기초로 이동 단말의 측위 결과를 보정 및 결정하는 단계를 포함한다.

(a)단계는 GPS 위성과 기지국으로부터 정보를 수신하는 이동 단말이 어떠한 주기로 수신한 정보를 관제서버로 보낼 것인지 관제 서버로부터 측위주기, 측위 결과 전송주기등의 정보를 수신하여 이를 설정하는 단계이다.

(b)단계는 (a) 단계에서 설정된 측위 주기에 맞게 주기적으로 측위한 GPS 측위 결과와 측위시간 및 BSID 정보를 이동단말이 위치 측위 이력 정보 테이블에 저장한 후 관제서버 전송하는 단계이다.

위치 측위 이력 정보 테이블은 주기적인 위치 측위의 결과를 저장하며, GPS측위가 성공한 경우에는 GPS측위 결과와 BSID 정보를 저장하고, GPS 측위가 실패한 경우에는 BSID 정보를 저장한다.

관제서버에서 이동단말로부터 수신한 정보를 이용하여 측위 보정과정을 수행하게 된다. 즉 (c)단계에서, GPS 측위 성공여부에 따라 측위 실패의 경우 기지국 측위 이력정보 테이블을 별도로 관리하게 된다.

이때 기지국 측위 이력 정보 테이블은 주기적으로 위치 측위한 결과 중 GPS측위결과와 BSID 정보를 저장하는 것을 특징으로 한다.

(d) 단계에서는 위치 측위 이력 정보 테이블과 기지국 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 터널, 건물내, 지하철 이동 등 GPS 음영 지역에 있는 이동단말의 위치 및 이동 거리를 계산하게 된다.

이를 위해 상기 GPS 실패시점을 기준으로 GPS 실패시점이전에 GPS 측위가 성공한 세 지점의 위치와 시간을 GPS 실패시점으로부터 가까운 순으로 파악한다. 상기 테이블을 예로 하면, 측위 실패시점이 P5 이며, 측위 성공 시점이 P4(G3), P3(G2), P1(G1) 이다.

상기 세 지점에서 GPS 실패시점에서 가장 가까운 측위 성공 지점(G3)과 중간 지점(G2) 사이의 거리 d1을 구하고 중간 지점(G2)과 가장 먼 지점(G1) 사이의 거리 d2를 각각 구한 후 d1과 d2를 합산하여 이동거리(d)를 구한다.

속도는 이동거리를 시간으로 나누어 구하므로 시간을 구하면 속도를 알 수 있다. 이때의 시간은 상기 세 지점에서 GPS 실패시점에서 가장 가까운 측위 성공 지점(G3)과 가장 먼 지점(G1)의 시간 차로서 구할 수 있으므로, 시간 차는 T4-T1이다.

이동거리 d와 시간차 T4-T1이 구하여 졌으므로 가상의 이동속도는 이동거리d를 시간차 T4-T1으로 나눔으로서 구할 수 있다.

구해진 가상의 이동속도를 이용하여 단말의 이동거리를 계산해 낼 수 있는데, 최종 GPS측위 성공지점에서 GPS측위 실패지점 사이의 거리를 양 지점의 시간차를 가상의 이동속도에 곱함으로서 단말의 이동거리를 계산할 수 있게 된다.

(d) 단계의 계산결과를 바탕으로 최종적으로 이동단말의 측위 결과를 보정결정하게 되는 데 이것을 (e)단계에서 수행한다. 이때 터널 POI, 건물 POI, 지하철 POI 등의 정보가 있을 경우 상기 정보를 고려하여 이동 단말의 측위 결과를 보정 및 결정하게 된다.

본 발명은 GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 활용하여 서비스 요청 단말기의 정확한 위치를 파악하되, GPS 음영지역에서 측위 정확성을 향상시키기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 위치 기반 서비스 산업에 이용할 수 있다.

위치기반 서비스를 통해 얻을 수 있는 정보를 통해 사람·차량 등의 위치를 파악하고 추적할 수 있음은 물론, 산속이나 사막과 같은 오지에서 위험에 처했을 때 휴대폰의 응급 버튼을 누르면 구조기관에 연결되어 구조를 받을 수 있다.

또 휴대폰 사용자가 있는 특정 장소의 날씨 서비스, 일정한 지역의 가입자에 대한 일괄 경보 통지 서비스, 지름길을 찾을 수 있는 교통정보 서비스, 주변의 백화점·의료기관·극장·음식점 등 생활정보 서비스, 이동 중에 정보가 제공되는 텔레매틱스 서비스 등 각종 서비스 산업에 이용할 수 있다.

Claims (12)

1. GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 활용하여 서비스 요청 단말기의 정확한 위치를 파악하는 이동 단말의 측위 보정시스템으로서,
   GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 수신하여, 이동 통신망을 통하여 관제서버로 전송하는 이동 단말; 및
   상기 이동 단말로부터 전송 받은 GPS 정보 및 기지국 정보를 이용하여 GPS 측위 성공시에는 위치 측위 이력정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하고, GPS 측위 실패시에는 기지국 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하는 관제서버를 포함하는 이동 단말의 측위 보정시스템.
2. GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 수신하여, 이동 통신망을 통하여 관제서버로 전송하는 이동 단말로서,
   이동 통신망을 통해 수신한 기지국 정보를 저장하며, 상기 관제서버에서요구하는 측위 주기 및 측위 결과 전송주기에 맞추어 측위를 진행하는 기지국 정보 처리부; 및
   측위 주기에 맞게 주기적으로 측위한 GPS 측위 결과와 측위시간 및 기지국을 표시하는 기지국 아이디(BSID)정보를 저장하여 위치 측위 이력 정보 테이블을 생성하고, 이동 단말의 측위 결과 데이터의 전송 주기마다 상기 생성된 위치 측위 이력 정보 테이블을 상기 관제 서버로 전송하는 GPS 정보 처리부를 포함하는 이동 단말.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 위치 측위 이력 정보 테이블은 주기적 측위 순서와 GPS측위 성공시 위경도, BSID정보, 측위 시간을 포함하는 것으로 GPS 측위 성공시에는 GPS측위결과와 BSID 정보를 포함하고, GPS측위 실패시에는 BSID 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 단말.
4. 위치 측위 이력정보 테이블 저장부;
   기지국 측위 이력정보 테이블 저장부;
   GPS 측위 실패시에 상기 기지국 측위 이력 정보 테이블 저장부에 저장된 기지국 측위 이력정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하며, 상기 위치 측위 이력 정보 테이블과 기지국 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 터널, 건물내, 지하철 이동등 GPS 음영지역에 있는 대상 단말기의 위치 및 이동 거리를 계산하는 연산부; 및
   이동 단말로부터 전송 받은 GPS 정보 및 기지국 정보를 이용하여 GPS 측위 성공시에는 상기 위치 측위 이력정보 테이블 저장부에 저장된 위치 측위 이력정보 테이블을 이용하여 측위 결과를 보정 및 결정하고, GPS 측위 실패시에 상기 연산부에서 계산한 결과를 기초로 측위 결과를 보정 및 결정하는 측위결과 보정 및 결정부를 포함하는 관제서버.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 관제서버는 터널POI(Point of Interest), 건물POI, 지하철POI등의 정보가 있는 경우, 상기 정보와의 연관성을 고려하여 최종 측위 요청을 받은 대상 단말기의 위치를 결정 및 보정하는 것을 특징으로 하는 관제서버.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 기지국 측위 이력정보 테이블은 주기적으로 위치 측위한 결과 가운데 GPS측위 결과와 BSID정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 관제서버.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 연산부는 GPS 측위 실패시, 상기 GPS 실패시점을 기준으로 GPS 실패시점이전에 GPS 측위가 성공한 세 지점의 위치와 시간을 GPS 실패시점으로부터 가까운 순으로 파악하고, 상기 세 지점에서 GPS 실패시점에서 가장 가까운 측위 성공 지점과 중간 지점 사이의 거리와 중간 지점과 가장 먼 지점 사이의 거리를 각각 구한 후 합산하여 이동거리를 구하고, 상기 세 지점에서 GPS 실패시점에서 가장 가까운 측위 성공 지점과 가장 먼 지점 사이의 시간 차를 구하여, 상기 이동거리를 상기 시간 차로 나누어 가상의 이동속도를 산출하며, 상기 GPS 측위 실패시점의 시간과 최종 GPS 측위 성공 시간 사이의 차이를 상기 가상의 이동속도에 곱하여 이동거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 관제서버.
8. GPS 정보 및 무선 네트워크의 기지국 정보를 활용하여 서비스 요청 단말기의 정확한 위치를 파악하는 이동 단말의 측위 보정방법으로서,
   (a) 이동단말이 관제서버로부터 수신한 측위 주기, 측위 결과 전송주기등을 설정하는 단계;
   (b) 상기 설정된 측위 주기에 맞게 주기적으로 측위한 GPS 측위 결과와 측위시간 및 BSID 정보를 이동단말의 위치 측위 이력 정보 테이블에 저장한 후 상기 위치 측위 이력 정보 테이블을 관제서버에 전송하는 단계;
   (c) 상기 위치 측위 이력 정보 테이블을 수신한 관제서버에서 상기 위치 측위 이력 정보 테이블을 이용하여 GPS실패시의 기지국 측위 이력정보 테이블을 별도로 관리하는 하는 단계;
   (d) 상기 관제서버에서 상기 위치 측위 이력정보 테이블과 상기 기지국 측위 이력정보 테이블을 이용하여 터널, 건물내, 지하철 이동 등 GPS 음영 지역에 있는 이동단말의 위치 및 이동 거리를 계산하는 단계; 및
   (e) 상기 (d) 단계의 계산결과를 기초로 이동 단말의 측위 결과를 보정 및 결정하는 단계를 포함하는 이동단말의 측위 보정 방법.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 (b) 단계의 위치 측위 이력 정보 테이블은 주기적인 위치 측위의 결과를 저장하며, GPS측위가 성공한 경우에는 GPS측위 결과와 BSID 정보를 저장하고, GPS 측위가 실패한 경우에는 BSID 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 이동단말의 측위 보정 방법.
10. 청구항 8에 있어서,
    상기 (c) 단계의 기지국 측위 이력 정보 테이블은 주기적으로 위치 측위한 결과 중 GPS측위결과와 BSID 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 이동단말의 측위 보정방법.
11. 청구항 8에 있어서,
    상기 (d) 단계는
    1) 상기 GPS 실패시점을 기준으로 GPS 실패시점이전에 GPS 측위가 성공한 세 지점의 위치와 시간을 GPS 실패시점으로부터 가까운 순으로 파악하는 제1단계;
    2) 상기 세 지점에서 GPS 실패시점에서 가장 가까운 측위 성공 지점과 중간 지점 사이의 거리와 중간 지점과 가장 먼 지점 사이의 거리를 각각 구한 후 합산하여 이동거리를 구하는 제2단계;
    3) 상기 세 지점에서 GPS 실패시점에서 가장 가까운 측위 성공 지점과 가장 먼 지점 사이의 시간 차를 구하는 제3단계;
    4) 상기 제2단계에서 구한 이동거리를 상기 제3단계에서 구한 시간 차로 나누어 가상의 이동속도를 산출하는 제4단계; 및
    5) 상기 GPS 측위 실패시점의 시간과 최종 GPS 측위 성공 시간 사이의 차이를 상기 제4단계에서 구한 가상의 이동속도에 곱하여 이동거리를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동단말의 측위 보정방법.
12. 청구항 8에 있어서,
    상기 (e) 단계는 터널 POI, 건물 POI, 지하철 POI 등의 정보가 있을 경우 상기 정보를 고려하여 이동 단말의 측위 결과를 보정 및 결정하는 것을 특징으로 하는 이동단말의 측위 보정 방법.

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