KR20120080489A - 항법 알고리즘을 이용한 위치 정보 검출 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보행자 단말의 위치 측정 방법에 있어서, 주변 GPS 위성을 검색하는 과정과, 검색된 GPS 위성 중 적어도 하나로부터 의사거리 정보(Pseudo range)를 수신하고 수신한 의사거리 정보를 저장하는 과정과, 보행자의 걸음검출에 기반하여 보행자 단말의 변위를 계산하는 과정과, 수신한 의사거리 정보를 이용하여 계산된 보행자 단말의 변위를 보정하는 과정과, 보정된 값을 이용하여 보행자 단말의 위치를 측정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

항법 알고리즘을 이용한 위치 정보 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING LOCATION INFORMATION USING NAVIGATION ALGORITHM}

본 발명은 사용자의 위치 정보 검출에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전파 항법 시스템과 보행 항법 시스템을 이용하여 사용자의 위치 정보를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

개인 항법(Personal Navigation) 시스템은 사람 중심의 경로 안내를 수행하기 위한 것으로, 경로 안내 대상인 보행자의 위치를 파악하여, 보행자에게 경로를 안내하는 시스템을 말한다. 개인 항법 시스템은 이동방식에 따라서 위성 항법 시스템, 관성 항법 시스템, 보행 항법 시스템 등으로 다양하게 분류될 수 있다.

위성 항법 시스템은 위성을 이용하여 사용자에게 현재의 위치 및 사용자가 원하는 목적지까지의 경로를 제공하는 시스템을 의미하며, 차량 항법(Car Navigation) 시스템이 대표적인 위성 항법 시스템의 일 예이다.

차량 항법 시스템은 운전자에게 차량의 현재 위치를 파악하여 사용자가 원하는 목적지까지 최적 경로를 제공하며, 경로에 따라 운전자를 안내하는 시스템을 말한다. 이러한 차량 항법 시스템은 일반적으로 GPS(Global Positioning System) 센서를 이용하여 차량의 현재 위치를 계산하고, 현재 위치로부터 목적지까지의 경로 안내를 수행한다.

관성 항법(Inertial Navigation) 시스템은 자이로스코프 센서와 같은 가속도계를 이용하여 사용자가 이동하는 가속도를 구해 현재 이동 속도를 계산하고, 사용자의 현재 위치를 획득하는 시스템을 말한다. 관성 항법 시스템은 주로 잠수함이나 ,항공기, 미사일 등에 적용되며, 최근에는 위성 항법 시스템에 가속도계를 추가한 복합적인 항법 시스템을 이용하여 차량 또는 비행체의 경로 안내를 수행한다.

보행자 항법(Personal Navigation) 시스템은 차량이 아니라 보행자 중심의 경로 안내를 수행하는 시스템을 말한다. 보행자 항법 시스템은 차량 항법 시스템과 유사하지만, 경로 안내 대상이 보행자의 속도가 차량의 속도보다 느리기 때문에 차량 항법 시스템보다 좀 더 정확한 위치 측정을 수행하고, 자세한 경로 안내를 수행한다.

따라서 상기한 바와 같은 차량 항법 시스템과 보행자 항법 시스템은 각기 다른 알고리즘을 가지고 경로 안내를 수행하게 된다. 예컨대, 차량 항법 시스템은 GPS 센서를 이용하여 차량의 위치를 파악하는데 반해, 보행자 항법 시스템은 보행자의 걸음이나 보폭 등을 검출하여 보행자의 위치를 파악한다. 따라서 보행자 항법 시스템과 차량 항법 시스템은 각각의 알고리즘을 수행하는 별도의 전용 항법 기기를 사용해야 한다.

그런데 차량용 항법 기기와 보행자용 항법 기기를 모두 사용해야 하는 경우, 사용자는 두 개의 항법 기기를 모두 구비해야 하므로 비용이 많이 들고 휴대가 용이하지 않은 문제점이 있다. 따라서 최근에는 차량 항법 시스템과 보행자 항법 시스템을 함께 이용할 수 있는 복합 항법 기기가 개발되어 이용되고 있다.

하지만, 이러한 복합 항법 기기의 경우, 사용자가 수동으로 차량 항법 시스템과 보행자 항법 시스템의 모드 전환을 수행해야 한다. 즉, 사용자가 차량 항법 시스템을 이용 중 보행자 항법 시스템을 이용하려면 수동으로 차량 항법 시스템을 종료시키고 보행자 항법 시스템을 구동시켜야 하고, 보행자 항법 시스템을 이용 중 차량 항법 시스템을 이용하려면 수동으로 보행자 항법 시스템을 종료시키고 차량 항법 시스템을 구동시켜야 한다.

따라서 종래의 항법 기기는 사용자가 직접 차량 항법 시스템과 보행자 항법 시스템을 구분하여 입력해야 하므로 불편할 뿐만 아니라, 실수로 차량 항법 시스템과 보행자 항법 시스템을 착각해서 사용하는 경우, 잘못된 경로 안내가 이루어질 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 위성 항법 시스템과 보행자 항법 시스템을 제공하는 복합 항법 기기에서 사용자 조작 없이 자동으로 차량 항법과 보행자 항법을 선택적 또는 복합적으로 사용하여 사용자의 위치를 검출하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 본 발명은, 보행자 단말의 위치 측정 방법에 있어서, 주변 GPS 위성을 검색하는 과정과, 상기 검색된 GPS 위성 중 적어도 하나로부터 의사거리 정보(Pseudo range)를 수신하고 상기 수신한 의사거리 정보를 저장하는 과정과, 상기 보행자의 걸음검출에 기반하여 보행자 단말의 변위를 계산하는 과정과, 상기 수신한 의사거리 정보를 이용하여 상기 계산된 보행자 단말의 변위를 보정하는 과정과, 상기 보정된 값을 이용하여 상기 보행자 단말의 위치를 측정하는 과정을 포함함을 특징으로 하며,

상기 보행자 단말의 변위를 계산하는 과정은, 보행자의 보행 특성을 이용하여 보행자의 위치를 추정하는 보행자 추정 항법 알고리즘에 의해서 보행자 단말의 변위값을 계산하는 과정을 포함함을 특징으로 하며,

상기 보행자 단말의 변위를 보정하는 과정은, 상기 계산된 보행자 단말의 변위값과 상기 의사거리 정보를 수신한 GPS 위성의 궤도 정보를 이용하여 상기 보행자 단말과 상기 GPS 위성 간의 거리를 계산하는 과정과, 상기 계산한 상기 보행자 단말과 상기 GPS 위성 간의 거리와 상기 수신한 의사거리 정보와의 차를 이용하여 상기 보행자 단말의 변위를 보정하는 과정을 포함함을 특징으로 하며,

상기 검색된 GPS 위성 중 적어도 하나로부터 의사거리 정보(Pseudo range)를 수신하고 상기 수신한 의사거리 정보를 저장하는 과정은, 상기 검색된 GPS 위성 중 적어도 하나로부터 의사거리 정보(Pseudo range)를 수신하고 필터를 이용하여 상기 수신한 의사거리 정보의 오차를 검출하여 보정하며, 보정된 의사거리 정보를 저장하는 과정임을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 본 발명은 보행자 단말의 위치 측정 장치에 있어서, 사용자와 인터페이스를 수행하는 유저 인터페이스와, 주변 GPS 위성을 검색하고, 상기 검색된 GPS 위성 중 적어도 하나로부터 의사거리 정보(Pseudo range)를 수신하는 GPS 수신부와, 상기 보행자의 걸음검출에 기반하여 보행자 단말의 변위를 계산하고, 상기 수신한 의사거리 정보를 이용하여 상기 계산된 보행자 단말의 변위를 보정하며, 상기 보정된 값을 이용하여 상기 보행자 단말의 위치를 측정하는 제어부를 포함함을 특징으로 하며,

상기 제어부가 보행자 단말의 변위를 계산하는 것은, 보행자의 보행 특성을 이용하여 보행자의 위치를 추정하는 보행자 추정 항법 알고리즘에 의해서 상기 보행자 단말의 변위값을 계산하는 것임을 특징으로 하며,

상기 제어부가 상기 보행자 단말의 변위를 보정하는 것은, 상기 계산된 보행자 단말의 변위값과 상기 의사거리 정보를 수신한 GPS 위성의 궤도 정보를 이용하여 상기 보행자 단말과 상기 GPS 위성 간의 거리를 계산하며, 상기 계산한 상기 보행자 단말과 상기 GPS 위성 간의 거리와 상기 수신한 의사거리 정보와의 차를 이용하여 상기 보행자 단말의 변위를 보정하는 것을 특징으로 하며,

상기 수신한 의사거리 정보의 오차를 검출하여 보정하기 위한 필터부를 더 포함함을 특징으로 하며,

상기 제어부는 상기 GPS 수신부로부터 수신되는 GPS 신호의 수를 분석하여 기 설정된 두 개의 항법 알고리즘을 선택적으로 결합하거나 상기 두 알고리즘 중 하나의 알고리즘만 사용하도록 제어하는 것을 특징으로 하며,

상기 장치의 움직임에 따른 가속도를 측정하는 가속도계를 더 포함함을 특징으로 하며,

상기 제어부는 가시위성으로부터 사용자의 위치에 관련된 정보를 수신하여 사용자의 위치를 제공하는 위성 항법 알고리즘 수행부와, 사람의 보행 특성을 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 보행자 추정 항법 알고리즘 수행부를 포함함을 특징으로 하며,

상기 제어부는 상기 GPS 수신부로 수신되는 GPS 신호의 수가 4개 이상이면, 상기 GPS 수신부의 위치와 속도를 결합 시스템의 측정치로 사용하는 약결합 방식을 사용함을 특징으로 하며,

상기 제어부는 상기 GPS 수신부로 수신되는 GPS 신호의 수가 4개 이하면, 신호 세기가 기 설정된 임계값보다 큰지를 판단하고, 크다면 상기 GPS 수신부가 수신한 의사거리(Pseudo Range)와 의사거리 변화율 정보를 측정치로 사용하는 강결합 방식을 사용함을 특징으로 하며,

상기 제어부는 상기 GPS 수신부로 어떠한 GPS 신호도 수신되지 않는다면, 상기 기 설정된 두 개의 항법 알고리즘 중 하나인 보행자 항법 알고리즘을 사용하여 사용자의 위치 정보를 검출함을 특징으로 한다.

본 발명은 위성 항법 시스템과 보행자 추측 항법 시스템을 제공하는 복합 항법 기기에서 사용자 조작 없이 자동으로 차량 항법 시스템과 보행자 항법 시스템을 선택적 또는 복합적으로 사용함으로 인하여 차량 항법 시스템이 사용자의 위치 정보를 제공하지 못하는 환경에서 사용자의 위치 정보를 정확하게 제공하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항법 기기의 내부 구성을 나타낸 블록 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 항법 기기를 사용하여 사용자의 위치를 제공하는 과정을 나타낸 흐름도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오차 보정을 수행하는 과정을 나타낸 흐름도
도 4, 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보행 특성을 고려한 필터 튜닝 결과 값을 나타낸 그래프

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

본 발명에서는 보행자 추측 항법(Pedestrian Dead Reckoning) 시스템을 이용한다. 보행자 추측 항법 시스템은 사람의 보행 특성을 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 항법 시스템이다. 따라서 일반적으로 사용되는 통항 항법 시스템 모델을 그대로 적용할 수 없기 때문에 보행자 추측 항법에 특화된 모델의 유도가 반드시 필요하다. 본 특허에서는 보행자의 걸음 검출, 보폭 추정, 이동방향 추정 등과 같은 보행자 추측 항법 시스템의 특성을 이용하여 위성 항법 시스템과 결합하는 방식을 제안한다.

본 발명에서 두 항법 시스템의 결합 방식은 약결합(Losely Coupled) 방식과 강결합(Tightly Coupled) 방식으로 구분되며, GPS 수신 신호 상태에 따라서 상기 두 시스템을 결합하는 방식이 달라진다. 또한 두 시스템을 결합한 복합 항법 시스템에서는 각 시스템에서 출력되는 정보들을 동일한 좌표계에서 고려해주어야 한다.

즉, 보행자 추측 항법 시스템은 지역 수평 좌표계에서 위치가 제공되는 반면 위성 항법 시스템은 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 위치가 제공된다. 따라서 서로 다른 좌표계를 적절한 좌표변환 행렬을 이용하여 변환해 주어야 한다.

상기 두 시스템을 선택적으로 결합하는 항법 기기의 내부 구성을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 항법 기기의 내부 구성을 나타낸 블록 구성도이다. 도 1의 항법 기기는 유저 인터페이스(101), GPS 수신부(103), 가속도계(105), 항법 알고리즘 제어부(107), 필터부(113)를 포함하며, 항법 알고리즘 제어부(107)는 위성 항법 알고리즘(109)과 보행자 추측 항법 알고리즘(111)을 포함한다.

도 1을 참조하면, 유저 인터페이스(101)는 키패트, 터치 패널 등과 같은 입력 장치로 이루어질 수 있으며, 사용자와 인터페이스를 수행하는 역할을 한다. 예컨데 유저 인터페이스(101)는 사용자로부터 항법 프로그램 실행 요구를 수신할 수 있으며, 수신된 실행 요구를 항법 알고리즘 제어부(107)로 전달한다.

GPS 수신부(103)는 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신하고 수신된 GPS 신호를 항법 알고리즘 제어부(107)로 송신하는 역할을 한다. GPS 수신부(103)는 적어도 하나의 GPS 신호를 수신할 수 있으며, 수신된 GPS 신호에는 포함된 위치정보 및 시간정보가 포함된다. 또한 GPS 수신부(103)는 적어도 하나의 위성으로부터 의사거리(Pseudo Range)를 수신한다. 가속도계(105)는 3축 가속도계로 구성될 수 있으며, 항법 기기의 움직임에 따른 가속도를 측정하는 역할을 한다. 가속도계(105)는 가속도 센서를 이용하여 항법 기기의 움직임에 따른 가속도를 측정한다.

필터부(113)는 특정 필터를 사용하여 측정된 항법 기기의 움직임에 따른 가속도의 오차 및 측정된 항법 기기의 현재 위치 및 목적지의 오차를 검출하여 보정하는 역할을 한다. 즉, 실제 위치와 추정된 위치가 서로 달라 오차가 발생하는 경우, 오차 범위를 검출하여 추정된 위치가 실제 위치에 최대한 대응되도록 보정하는 역할을 한다. 본 발명에서는 칼만(Kalman) 필터가 사용된다.

항법 알고리즘 제어부(107)는 위성 항법 알고리즘(109)과 보행자 추측 항법 알고리즘(111)을 포함하며 GPS 수신부(103)로부터 수신되는 GPS 신호의 수를 분석하여 두 알고리즘을 선택적으로 결합하거나 두 알고리즘 중 하나의 알고리즘만 사용되도록 제어하는 역할을 한다. 예를 들어 GPS 신호가 4개 이상 수신되면, 위성 항법 알고리즘(109)을 메인으로 사용하면서 보행자 추측 항법 알고리즘(111)을 보조로 사용하는 약결합 방식의 형태로 두 알고리즘을 결합한다.

약결합 방식은 GPS 수신부의 위치와 속도를 결합 시스템의 측정치로 사용하는 방식으로, 현재 대부분 사용되고 있는 방식이다. 약결합 방식은 그 구성이 용이하다는 장점이 있으나, 가시위성의 개수가 4개 이상이어야만 사용자의 위치를 제공할 수 있다.

다른 예로 GPS 신호가 4개 미만으로 수신되면, 항법 알고리즘 제어부(107)는 보행자 추측 항법 알고리즘(111)을 통하여 구할 수 있는 항법 기기를 사용하는 사용자의 현재 위치 정보, 속도, 이동방향 등과, GPS 수신부(103)를 통하여 수신되는 위성정보를 함께 이용하는 강결합 방식의 형태로 두 알고리즘을 결합하여 위치 및 이동방향을 추정한다.

강결합 방식은 GPS 수신부(103)를 통해 주변 GPS 위성을 검색하고, 검색된 GPS 위성 중 적어도 하나로부터 의사거리 정보(Pseudo range)를 수신하고 수신한 의사거리 정보를 저장하며, 보행자의 걸음검출에 기반하여 보행자 단말의 변위를 계산하며, 수신한 의사거리 정보를 이용하여 계산된 보행자 단말의 변위를 보정하고, 보정된 값을 이용하여 상기 보행자 단말의 위치를 측정하는 과정을 통해 수행된다.

이 때, 상기 보행자 단말의 변위를 계산하는 과정은, 보행자의 보행 특성을 이용하여 보행자의 위치를 추정하는 보행자 추정 항법 알고리즘에 의해서 보행자 단말의 변위값을 계산하는 과정을 통해 수행된다.

또한, 상기 보행자 단말의 변위를 보정하는 과정은, 상기 계산된 보행자 단말의 변위값과 상기 의사거리 정보를 수신한 GPS 위성의 궤도 정보를 이용하여 상기 보행자 단말과 상기 GPS 위성 간의 거리를 계산하고, 계산한 보행자 단말과 GPS 위성 간의 거리와 수신한 의사거리 정보와의 차를 이용하여 상기 보행자 단말의 변위를 보정하는 과정을 통해 수행된다.

강결합 방식은 GPS 수신부(103)가 수신한 의사거리(Pseudo Range)와 의사거리 변화율 정보를 측정치로 사용하는 방식으로, 가시위성의 수가 1개 이상만 존재하면 사용자의 위치를 제공할 수 있다.

상기와 같은 항법 기기의 블록 구성도를 이용하여 사용자의 위치를 제공하는 과정을 하기와 같이 나타낼 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 항법 기기를 사용하여 사용자의 위치를 제공하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 201단계에서 항법 기기는 GSP 수신부(103)로부터 GPS 신호를 수신한다. 항법 기기가 음영 지역에 위치한다면 GPS 신호 자체가 수신이 되지 않을 수 있으며, 항법 기기가 GPS 수신이 잘 되는 지역에 위치한다면 복수 개의 GPS 신호가 수신될 수도 있다.

203단계에서 항법 기기는 GPS 수신부(103)를 통해서 수신되는 GPS 신호의 수가 4개 이상인지를 판단한다. 수신되는 GPS 신호의 수가 4개 이상인지를 판단하는 이유는 수신되는 GPS 신호의 수에 따라서 위성 항법 알고리즘(109)과 보행자 추측 항법 알고리즘(111)의 결합 방식이 달라지기 때문이다.

만약 수신되는 GPS 신호의 수가 4개 이상이라면 항법 기기의 현재 위치가 GPS 신호를 원활하게 수신하는 지역에 위치하고 있는 것으로 판단하고 205단계로 진행한다. 205단계에서 항법 기기는 위성 항법 알고리즘(109)과 보행자 추측 항법 알고리즘(111)을 약결합 방식으로 결합하여 항법 기기의 현재 위치 및 이동 경로를 수신한다.

만약 수신되는 GPS 신호의 수가 4개 미만이라면 항법 기기의 현재 위치가 GPS 신호를 원활하게 수신할 수 없는 음영 지역에 위치하고 있는 것으로 판단하고 207단계로 진행한다. 207단계에서 항법 기기는 수신되는 GPS 신호의 수가 1개 미만인지의 여부를 판단한다.

만약 수신되는 GPS 신호의 수가 1개 미만이라면 GPS 신호가 하나도 수신되고 있지 않는 것으로 판단하고 211단계로 진행한다. 211단계에서 항법 기기는 GPS 신호가 하나도 수신되고 있지 않으므로, 위성 항법 알고리즘(109)은 사용하지 않고, 보행자 추측 항법 알고리즘(111)만을 사용하여 사용자의 위치 및 이동 방향을 추측한다.

만약 수신되는 GPS 신호의 수가 1개 이상이라면 209단계로 진행하여 수신되는 GPS 신호의 세기가 임계값 이상인지를 판단한 후, 임계값 이하라면 211단계로 진행하여 보행자 추측 항법 알고리즘(111)만을 사용하여 사용자의 위치 및 이동 방향을 추측하고,GPS 신호의 세기가 임계값 이상이라면 213단계로 진행하여 위성 항법 알고리즘(109)과 보행자 추측 항법 알고리즘(111)을 강결합 방식으로 결합하여 항법 기기의 현재 위치 및 이동 경로를 추측한다. 강결합 방식으로 결합된 알고리즘을 사용함으로 인하여 GPS 신호의 수가 4개 이하인 음영 지역에 위치해 있어도 사용자의 위치 오차 보정이 가능하다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오차 보정을 수행하는 과정을 나타낸 흐름도이다. 본 발명에서는 칼만 필터를 사용한다. 칼만 필터는 상태변수의 최적 추정치를 구하는 데 사용되며, 그 구조가 선형적이고 추정된 상태변수의 오차 분산을 최소로 하는 특성이 있는 선형 시스템에 적용되는 필터이다.

도 3을 참조하면, 301단계에서 항법 기기가 GPS 신호를 수신하고, 수신된 GPS신호는 칼만 필터로 송신된다. 303단계에서 칼만 필터는 수신된 GPS 신호를 이용하여 측정치를 생성한다. GPS 신호는 의사거리와 의사거리 변화율 정보를 포함하고 있으므로, 이를 이용하여 측정치를 생성한다. 이후 305단계에서 생성된 측정치를 이용하여 상태변수 측정치를 갱신한다. 상태변수 측정치 갱신은 칼말 필터의 이득을 계산하고 계산된 이득 값을 이용하여 수행된다. 307단계에서 갱신된 상태변수 측정치를 이용하여 오차를 보정하고, 309단계로 이동하여 오차가 보정된 GPS 신호를 보행자 추측 항법 시스템에 적용한다.

본 특허에서는 칼만 필터를 이용하여 기준치에 대한 오차를 칼만 필터의 상태변수로 표현하여 추정된 상태변수를 시스템의 입력 부분에 되먹임하는 간접 되먹임(Indirect Feedback) 방식을 사용한다. 즉 칼만 필터를 이용하여 간접 되먹임 방식을 시스템에 적용하여 시스템의 오차 전파 특성을 선형적으로 유지시킨다. 칼만 필터는 추정치를 계산하는 과정을 측정치가 주어졌을 때 계산하는 측정치 갱신과정과 시간의 증가에 따라 계산하는 시간 전파과정으로 구분할 수 있는데, 본 발명의 경우 측정치 갱신에 의해 추정된 오차 상태변수를 시스템에 되먹임하여 시스템의 오차를 보정함으로써 되먹임 과정 후 시스템 모델에 의한 상태변수의 시간전파 과정을 수행하지 않고 칼만 필터의 상태변수를 0으로 재설정하고 다음 단계에서 측정치를 이용한 측정치 갱신 과정을 반복한다.

다음으로 하기에 설명될 그래프는 보행자 추측 항법 시스템과 위성 항법 시스템을 강결합 방식으로 결합한 복합 항법 시스템을 이용하여 항법 기기를 사용하는 사용자의 현재 위치나 목적지 등의 추정 결과값을 나타낸다. 강결합 방식으로 결합할 시에 칼만 필터를 이용하여 위성 항법 시스템의 위치 오차를 보정한다.

도 4, 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보행 특성을 고려한 필터 튜닝 결과 값을 나타낸 그래프이다. 도 4는 직선 궤적에 대한 보행 특성을 고려한 필터 튜닝 결과 값을 나타낸 그래프이고, 도 5는 이동 궤적에 대한 보행 특성을 고려한 필터 튜닝 결과 값을 나타낸 그래프이다.

도 4, 5 모두 이동방향 바이어스 오차에 관계없이 필터가 추정되기 시작하면서부터 실제 궤적에 가까운 GPS 데이터를 잘 추종하는 것을 확인할 수 있다.

한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

Claims (14)

1. 보행자 단말의 위치 측정 방법에 있어서,
   주변 GPS 위성을 검색하는 과정과,
   상기 검색된 GPS 위성 중 적어도 하나로부터 의사거리 정보(Pseudo range)를 수신하고 상기 수신한 의사거리 정보를 저장하는 과정과,
   상기 보행자의 걸음검출에 기반하여 보행자 단말의 변위를 계산하는 과정과,
   상기 수신한 의사거리 정보를 이용하여 상기 계산된 보행자 단말의 변위를 보정하는 과정과,
   상기 보정된 값을 이용하여 상기 보행자 단말의 위치를 측정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 보행자 단말의 변위를 계산하는 과정은,
   보행자의 보행 특성을 이용하여 보행자의 위치를 추정하는 보행자 추정 항법 알고리즘에 의해서 보행자 단말의 변위값을 계산하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 보행자 단말의 변위를 보정하는 과정은,
   상기 계산된 보행자 단말의 변위값과 상기 의사거리 정보를 수신한 GPS 위성의 궤도 정보를 이용하여 상기 보행자 단말과 상기 GPS 위성 간의 거리를 계산하는 과정과,
   상기 계산한 상기 보행자 단말과 상기 GPS 위성 간의 거리와 상기 수신한 의사거리 정보와의 차를 이용하여 상기 보행자 단말의 변위를 보정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 검색된 GPS 위성 중 적어도 하나로부터 의사거리 정보(Pseudo range)를 수신하고 상기 수신한 의사거리 정보를 저장하는 과정은,
   상기 검색된 GPS 위성 중 적어도 하나로부터 의사거리 정보(Pseudo range)를 수신하고 필터를 이용하여 상기 수신한 의사거리 정보의 오차를 검출하여 보정하며, 보정된 의사거리 정보를 저장하는 과정임을 특징으로 하는 위치 측정 방법.
5. 보행자 단말의 위치 측정 장치에 있어서,
   사용자와 인터페이스를 수행하는 유저 인터페이스와,
   주변 GPS 위성을 검색하고, 상기 검색된 GPS 위성 중 적어도 하나로부터 의사거리 정보(Pseudo range)를 수신하는 GPS 수신부와,
   상기 보행자의 걸음검출에 기반하여 보행자 단말의 변위를 계산하고, 상기 수신한 의사거리 정보를 이용하여 상기 계산된 보행자 단말의 변위를 보정하며, 상기 보정된 값을 이용하여 상기 보행자 단말의 위치를 측정하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 제어부가 보행자 단말의 변위를 계산하는 것은,
   보행자의 보행 특성을 이용하여 보행자의 위치를 추정하는 보행자 추정 항법 알고리즘에 의해서 상기 보행자 단말의 변위값을 계산하는 것임을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 제어부가 상기 보행자 단말의 변위를 보정하는 것은,
   상기 계산된 보행자 단말의 변위값과 상기 의사거리 정보를 수신한 GPS 위성의 궤도 정보를 이용하여 상기 보행자 단말과 상기 GPS 위성 간의 거리를 계산하며, 상기 계산한 상기 보행자 단말과 상기 GPS 위성 간의 거리와 상기 수신한 의사거리 정보와의 차를 이용하여 상기 보행자 단말의 변위를 보정하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
8. 제 5항에 있어서,
   상기 수신한 의사거리 정보의 오차를 검출하여 보정하기 위한 필터부를 더 포함함을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
9. 제 5항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 GPS 수신부로부터 수신되는 GPS 신호의 수를 분석하여 기 설정된 두 개의 항법 알고리즘을 선택적으로 결합하거나 상기 두 알고리즘 중 하나의 알고리즘만 사용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
10. 제 5항에 있어서,
    상기 장치의 움직임에 따른 가속도를 측정하는 가속도계를 더 포함함을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
11. 제 5항에 있어서, 상기 제어부는
    가시위성으로부터 사용자의 위치에 관련된 정보를 수신하여 사용자의 위치를 제공하는 위성 항법 알고리즘 수행부와,
    사람의 보행 특성을 이용하여 사용자의 위치를 추정하는 보행자 추정 항법 알고리즘 수행부를 포함함을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
12. 제 5항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 GPS 수신부로 수신되는 GPS 신호의 수가 4개 이상이면, 상기 GPS 수신부의 위치와 속도를 결합 시스템의 측정치로 사용하는 약결합 방식을 사용함을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
13. 제 5항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 GPS 수신부로 수신되는 GPS 신호의 수가 4개 이하면, 신호 세기가 기 설정된 임계값보다 큰지를 판단하고, 크다면 상기 GPS 수신부가 수신한 의사거리(Pseudo Range)와 의사거리 변화율 정보를 측정치로 사용하는 강결합 방식을 사용함을 특징으로 하는 위치 측정 장치.
14. 제 5항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 GPS 수신부로 어떠한 GPS 신호도 수신되지 않는다면, 상기 기 설정된 두 개의 항법 알고리즘 중 하나인 보행자 항법 알고리즘을 사용하여 사용자의 위치 정보를 검출함을 특징으로 하는 위치 측정 장치.

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