KR20150120841A - 지피에스 모바일 단말기로 제공되는 디지피에스 데이터 운영방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, GPS 위성에서 제공되는 위치좌표 데이터와 기준국에서 제공되는 보정측위 데이터를 DGPS의 운영이 지원되지 않는 일반의 GPS 모바일 단말기로 수신하여 오차범위가 최소화된 DGPS 데이터를 생성 및 운영하므로써, 일반의 GPS 단말기를 보유한 사용자도 보다 정확한 위치좌표를 얻을 수 있도록 하며, 별도의 DGPS 수신기를 배재함에 따른 사용자의 경제적 이익을 제공할 수 있도록 한 GPS 모바일 단말기로 제공되는 DGPS 데이터 운영방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, GPS 단말기를 보유한 사용자에게 DGPS 연산프로그램을 공급하여 설치하도록 하는 단계와; 상기 사용자의 GPS 단말기에서 GPS 위성을 통해 GPS 데이터를 수신한 후, 상기 GPS 단말기에서 GPS 데이터를 전송한 GPS 위성의 위치와 의사거리를 연산하는 단계와; 상기 사용자의 GPS 단말기에서 DGPS 기준국을 통해 해당 GPS 위성에 대한 DGPS 보정데이터를 수신하는 단계와; 상기 DGPS 보정데이터를 수신한 GPS 단말기에서는 DGPS 연산프로그램을 통해 GPS 위성의 의사거리 보정치와, 현재 자신의 위치 보정치를 적용하는 단계와; 상기 GPS 위성의 의사거리 보정치와 현재 자신의 위치 보정치를 적용하여 확정된 위치좌표가 GPS 단말기의 디스플레이를 통해 출력하는 단계;를 수행한다.

Description

지피에스 모바일 단말기로 제공되는 디지피에스 데이터 운영방법{DGPS data management method using GPS mobile equipment}

본 발명은 GPS 모바일 단말기로 제공되는 DGPS 데이터 운영방법에 관한 것이다. 상세하게 본 발명은, GPS 위성에서 제공되는 위치좌표 데이터와 기준국에서 제공되는 보정측위 데이터를 DGPS의 운영이 지원되지 않는 일반의 GPS 모바일 단말기로 수신하여 오차범위가 최소화된 DGPS 데이터를 생성 및 운영하므로써, 일반의 GPS 단말기를 보유한 사용자도 보다 정확한 위치좌표를 얻을 수 있도록 하며, 별도의 DGPS 수신기를 배재함에 따른 사용자의 경제적 이익을 제공할 수 있도록 한 GPS 모바일 단말기로 제공되는 DGPS 데이터 운영방법에 관한 것이다.

GPS(Global Positioning System)는 군사용으로 미 국방성에 의해 개발되었으나 민간용(L1) 코드가 개방됨에 따라 현재에는 민간에서도 사용할 수 있게 되었다. 이와 같은 GPS는 민간에 알려진 가장 일반적인 형태로 차량의 내비게이션, 스마트폰의 위치정보 어플리케이션 등을 예시할 수 있으며, 이외에도 보다 전문적인 분야로 해상이나 항공의 항해, 운항정보 등을 제공하는 등의 형태로 예시될 수 있다.

여기서, 상기 GPS는 신호가 위성에서 사용자까지 도달하는 동안 통과하는 전리층과 대류층 굴절에 따른 지연, 위성의 궤도정보를 이용해 지상에서 계산한 위성의 위치 및 시간에 대한 오차, 지상의 장애물에 의한 다중경로 오차 등으로 인한 다양한 오차 성분들이 포함되어 사용자의 위치정확도를 저하시키게 된다. 이러한 GPS의 위치정확도 향상시키기 위해 GPS 위성을 통해 수신된 위치좌표 데이터의 전술된 오차를 보정하여 보다 정확한 위치정확도를 얻을 수 있도록 한 DGPS(Differential GPS)가 사용된다.

상기 DGPS는 GPS 수신기가 DGPS를 지원하거나 GPS위성의 3차원 위치 및 의사거리를 사용자에게 적용하여야만 DGPS 보정 측위를 할 수 있다. 그러나 현재 대다수의 휴대폰이나 저가의 네비게이션용 GPS 수신기는 RTCM-104 포맷으로 방송되고 있는 DGPS보정항법을 지원하지 않는다. 또한 DGPS보정측위를 할수 있는 데이터들을 제공하지 않는다. 따라서 대부분의 저가 GPS 수신기 사용자들은 DGPS 보정정보를 이용한 보다 정밀한 사용자 위치 측위가 불가능하다.

대한민국 특허출원 제2012-0010664호(디지피에스를 기반으로 한 해양정보제공 어플리케이션 단말기, 이하 기출원발명)에는 일반의 스마트폰을 통해 DGPS의 정확한 위치정보를 제공받을 수 있도록 한 구성이 제시되고 있다.

기출원발명은 사용자가 별도의 DGPS 수신기를 마련한 상태에서 스마트폰을 이용하여 NTRIP(Networked transport of RTCM Via Internet Protocol)시스템에 접속한 후, 인공위성과 기준국을 통해 GPS 데이터 및 GPS 보정데이터(RTCM)를 상기 별도의 DGPS 수신기로 수신하여 DGPS 수신기에서 GPS 데이터 및 GPS 보정데이터를 연산하고, 연산된 신호를 다시 스마트폰으로 전송하여 일반의 스마트폰 상에서 DGPS를 이용할 수 있도록 구성된다.

상기 기출원발명은 일반의 스마트폰 또는 더 유추하여 일반의 네비게이션 등에서 DGPS를 이용하기 위해서는 별도의 DGPS 단말기를 구입해야 하는 경제적 부담이 발생된다.

또한, 상기와 같은 기출원발명은 별도의 DGPS 수신기와 스마트폰이 특정의 통신모듈을 통해 상호 통신이 실시되어야 하는데, 상기 DGPS와 스마트폰의 통신상의 에러가 발생될 경우 DGPS의 이용이 불가능하게 될 뿐만아니라, 이들의 통신모듈의 프로토콜을 일치시켜야 하는 등의 번거로운 문제점이 노출된다.

이에 본 발명은, GPS 위성에서 제공되는 위치좌표 데이터와 기준국에서 제공되는 보정측위 데이터를 DGPS의 운영이 지원되지 않는 일반의 GPS 모바일 단말기로 수신하여 오차범위가 최소화된 DGPS 데이터를 생성 및 운영하므로써, 일반의 GPS 단말기를 보유한 사용자도 보다 정확한 위치좌표를 얻을 수 있도록 하며, 별도의 DGPS 수신기를 배재함에 따른 사용자의 경제적 이익을 제공할 수 있도록 한 GPS 모바일 단말기로 제공되는 DGPS 데이터 운영방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아래의 과정을 수행한다.

본 발명은, GPS 단말기를 보유한 사용자에게 DGPS 연산프로그램을 공급하여 설치하도록 하는 단계와; 상기 사용자의 GPS 단말기에서 GPS 위성을 통해 GPS 데이터를 수신한 후, 상기 GPS 단말기에서 GPS 데이터를 전송한 GPS 위성의 위치와 의사거리를 연산하는 단계와; 상기 사용자의 GPS 단말기에서 DGPS 기준국을 통해 해당 GPS 위성에 대한 DGPS 보정데이터를 수신하는 단계와; 상기 DGPS 보정데이터를 수신한 GPS 단말기에서는 DGPS 연산프로그램을 통해 GPS 위성의 의사거리 보정치와, 현재 자신의 위치 보정치를 적용하는 단계와; 상기 GPS 위성의 의사거리 보정치와 현재 자신의 위치 보정치를 적용하여 확정된 위치좌표가 GPS 단말기의 디스플레이를 통해 출력하는 단계;를 수행한다.

여기서, 상기 DGPS 연산프로그램은 스마트폰의 어플리케이션으로 제공되거나, 네비게이션의 펌웨어 프로그램으로 제공되는 것을 특징으로 하는 GPS 모바일 단말기로 제공되도록 한다.

특히, 본 발명은 상기 GPS 단말기를 통해 수신한 의사거리가,

p = 의사거리, P_real = 실제거리, e_iono = 전리층지연, e_trop = 대류층지연, e_sv = 위성시계오차, e_rcv = 수신기오차, e_t = 잡음오차로 연산되며,

상기 GPS 위성의 의사거리 보정치와 현재 자신의 위치 보정치는,

= 의사거리잔차, PRC = 의사거리보정치로 연산된 후,

최종적으로

로 연산하여 DGPS 위치정보를 획득할 수 있도록 한다.

이상에서와 같이 본 발명은, DGPS의 운영이 지원되지 않는 일반의 GPS 모바일 단말기에서도 오차범위가 최소화된 DGPS의 위치정보를 얻을 수 있도록 한 효과가 있다.

특히, 본 발명은 별도의 DGPS 수신기가 요구되지 않게 되어 DGPS 이용에 따른 사용자의 경제적 부담을 해소시킬 수 있게 되며, DGPS 수신기와 일반의 GPS 단말기의 통신에 따른 부차적인 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 DGPS 데이터 운영과정을 위한 시스템 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 DGPS 데이터 운영과정의 순서도.

상기와 같은 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 DGPS 데이터 운영과정을 위한 시스템 구성도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 의한 DGPS 데이터 운영을 위한 시스템은 GPS 위성(10), DGPS 기준국(20), GPS 단말기(30), 프로그램 서버(40)로 이루어진다.

상기 GPS 위성(10)은 주지된 것과 같이 무기 유도, 항법, 측량, 지도 제작, 측지, 시각 동기 등 군용 및 민간용 목적의 것 등으로 제시될 수 있으며, 본 실시예에서는 사용자에게 위치정보 및 항법 정보 등을 제공할 수 있는 민간용의 것으로 적용됨은 당연하다.

상기 DGPS 기준국(20)은 이미 알고 있는 기준점의 위치 정보를 이용하여 측정된 GPS 의사거리에 포함된 오차량을 계산하고, 이렇게 계산된 오차정보를 사용자에게 전송하기 위한 구성이다.

참고적으로, 상기 DGPS 기준국에서 전송된 데이터에 의해 사용자는 수신한 오차정보를 이용하여 수십 센티에서 수 미터 이내의 오차로 위치 정확도를 향상시킬 수 있다. 특히, DGPS는 기준국 수신기의 의사거리와 기준국 위치로 계산된 의사거리의 차이를 계산하여 그 값을 위성별로 사용자에게 제공한다. 사용자는 수신 받은 보정정보를 이용하여 사용자측 수신기의 오차를 제거하여 보다 정확한 위치를 계산할 수 있다. 이러한 DGPS 기준국은 현재 해양수산부에서는 전국적으로 해안기준국 11개소, 내륙기준국 6 개소에서 NDGPS(Nation-Wide DGPS) 서비스를 실시하고 있다.

상기 GPS 단말기(30)는 GPS를 활용함에 의해 실시되는 위치정보, 항법정보 등을 제공하기 위한 기기이며, 본 실시예에서는 모바일 기기를 대상으로 하기 때문에 가장 대표적인 모바일 기기로 GPS 수신기능을 갖는 스마트폰(휴대폰)(31)이나 차량, 선박용 네비게이션(32)을 예시한다.

상기 프로그램 서버(40)는 전술된 GPS 위성(10)과 DGPS 기준국(20)을 통해 GPS 단말기(30)로 GPS 데이터와 DGPS 보정데이터가 수신되면, 상기 GPS 단말기(30) 자체에서 최소의 오차거리로 위치좌표를 산출하기 위한 DGPS 연산프로그램을 GPS 단말기(30)로 제공하기 위한 서버이다.

이와 같은 프로그램 서버(40)는 상기 GPS 단말기(30)가 전술된 스마트폰(31)일 경우, 스마트폰(31)에서 구동가능한 어플리케이션의 형태로 DGPS 연산프로그램을 제공하고, 상기 GPS 단말기(30)가 네비게이션(32)일 경우, 네비게이션(32)에서 구동가능한 펌웨어 프로그램의 형태로 DGPS 연산프로그램을 제공하게 된다. 이때, 상기 프로그램의 제공은 인터넷을 통한 다운로드 형태 또는 별도의 저장매체(예로써 USB 등)로 제공될 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명에 의한 DGPS 데이터 운영과정의 순서도이다.

도면을 참조하면, 상기 DGPS 데이터를 운영하기 위해서는 전술된 스마트폰(31), 네비게이션(32) 등의 GPS 단말기(30)를 보유한 사용자에게 DGPS 연산프로그램을 공급하여 설치하도록 한다.(S10) 이때, 상기 프로그램은 인터넷 또는 특정의 저장매체를 통해 공급될 수 있다.

상기 프로그램이 설치되면, 사용자는 일반의 GPS 단말기(30)를 통해 DGPS를 이용할 수 있게 되는데, 이를 위해 상기 사용자의 GPS 단말기(30)에서는 GPS 위성(10)을 통해 GPS 데이터를 수신한 후,(S20) 상기 GPS 단말기(30)에서 GPS 데이터를 전송한 GPS 위성(10)의 위치와 의사거리를 연산하게 된다.(S30-S40)

이때, 상기 의사거리 연산은 수학식 1에서와 같다.

여기서, p = 의사거리, P_real = 실제거리, e_iono = 전리층지연, e_trop = 대류층지연, e_sv = 위성시계오차, e_rcv = 수신기오차, e_t = 잡음오차를 나타낸다.

이후, 상기 사용자의 GPS 단말기(30)에서는 DGPS 기준국(20)을 통해 해당 GPS 위성(10)에 대한 DGPS 보정데이터를 수신하게 된다.(S50) 이때, 상기 DGPS 기준국(20)에서는 해당 GPS 위성(10)의 위치좌표 정보를 미리 수신하여 보정데이터를 생성한 상태임은 주지된 것과 같다.

상기와 같이 DGPS 보정데이터를 수신한 GPS 단말기(30)에서는 DGPS 연산프로그램을 통해 GPS 위성의 의사거리 보정치와, 현재 자신의 위치 보정치를 적용하기 위한 연산을 실시하게 된다.(S60-S70)

이때, 상기 연산은 수학식 2, 수학식 3에서와 같다.

상기

는 의사거리잔차이며, 상기 PRC는 DGPS 기준국(20)에서 생성한 의사거리보정치이다. 이때, 상기 의사거리보정치에 전리층, 대류층지연을 합산하는 이유는 의사거리보정치는 음수로 되기 때문이며, 의사거리잔차에는 수신기오차 및 잡음오차가 포합되어 있다.

이후, 상기 GPS 단말기(30)의 DGPS 연산프로그램을 통해 GPS 위성의 의사거리 보정치와 현재 자신의 위치 보정치를 적용하여 연산하면, 최종적으로 확정된 정확한 위치좌표가 생성되고, 이와 같이 생성된 위치좌표는 GPS 단말기(30)의 디스플레이를 통해 출력된다.(S80)

이때, 상기 연산은 수학식 4에서와 같다.

여기서, 상기 p_corr은 최종적으로 확정된 위치좌표이다.

10: GPS 위성 20: DGPS 기준국
30: GPS 단말기 40: 프로그램 서버

Claims (4)

1. GPS 단말기(30)를 보유한 사용자에게 DGPS 연산프로그램을 공급하여 설치하도록 하는 단계와;
   상기 사용자의 GPS 단말기(30)에서 GPS 위성(10)을 통해 GPS 데이터를 수신한 후, 상기 GPS 단말기(30)에서 GPS 데이터를 전송한 GPS 위성(10)의 위치와 의사거리를 연산하는 단계와;
   상기 사용자의 GPS 단말기(30)에서 DGPS 기준국(20)을 통해 해당 GPS 위성(10)에 대한 DGPS 보정데이터를 수신하는 단계와;
   상기 DGPS 보정데이터를 수신한 GPS 단말기(30)에서는 DGPS 연산프로그램을 통해 GPS 위성의 의사거리 보정치와, 현재 자신의 위치 보정치를 적용하는 단계와;
   상기 GPS 위성의 의사거리 보정치와 현재 자신의 위치 보정치를 적용하여 확정된 위치좌표가 GPS 단말기(30)의 디스플레이를 통해 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 모바일 단말기로 제공되는 DGPS 데이터 운영방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,상기 DGPS 연산프로그램은
   스마트폰(31)의 어플리케이션으로 제공되는 것을 특징으로 하는 GPS 모바일 단말기로 제공되는 DGPS 데이터 운영방법.
   
3. 제 1 항에 있어서, 상기 DGPS 연산프로그램은
   네비게이션(32)의 펌웨어 프로그램으로 제공되는 것을 특징으로 하는 GPS 모바일 단말기로 제공되는 DGPS 데이터 운영방법.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 GPS 단말기(30)를 통해 수신한 의사거리는,
   

   

   
   p = 의사거리, P_real = 실제거리, e_iono = 전리층지연, e_trop = 대류층지연, e_sv = 위성시계오차, e_rcv = 수신기오차, e_t = 잡음오차로 연산되며,
   상기 GPS 위성의 의사거리 보정치와 현재 자신의 위치 보정치는,
   

   

   
   

   

   
   

   

   = 의사거리잔차, PRC = 의사거리보정치로 연산된 후,
   최종적으로

   

   로 연산하여 DGPS 위치정보를 획득할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 DGPS 데이터 운영방법.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Images