KR20160008785A - Method for measuring position and positioning apparatus therefor - Google Patents

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Abstract

Disclosed is a positioning method of a positioning device which includes the steps of: receiving a signal from a navigation satellite and setting an initial coordinate; receiving a moving speed and the direction of the positioning device; setting an estimated coordinate on which the positioning device may be located after a predetermined time, based on the moving speed and the direction; calculating a first coordinate of the positioning device, after the predetermined time, by accumulating acceleration of the positioning device, moving during the predetermined time, based on the initial coordinate; calculating a second coordinate of the positioning device by receiving a signal from the navigation satellite, after the predetermined time, from the time when the initial coordinate has been set; granting the reliability, to the second coordinate, calculated by comparing the set estimated coordinate with the calculated second coordinate; and calculating a third coordinate of the positioning device after the predetermined time, by summing the first coordinate and the second coordinate, using a relative weight coefficient, based on the reliability granted to the second coordinate.

Description

측위 방법 및 그 측위 장치{METHOD FOR MEASURING POSITION AND POSITIONING APPARATUS THEREFOR}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a positioning method,

본 발명은 측위 방법 및 그 측위 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 측위 결과에 신뢰도를 부여하여 측위 장치의 보다 정밀한 위치를 산출하는 측위 방법 및 그 측위 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positioning method and a positioning apparatus thereof, and more particularly, to a positioning method and a positioning apparatus for calculating a more accurate position of a positioning apparatus by giving reliability to positioning results.

GNSS(Global Navigation Satellite System)란 우주의 위성에서 송신하는 전파를 이용하여 지구 전역에서 특정 위치의 좌표를 산출하는 시스템을 말한다. GNSS (Global Navigation Satellite System) refers to a system that calculates the coordinates of a specific location throughout the earth using radio waves transmitted from space satellites.

이러한 GNSS 시스템에는 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS가 있으며, 지역 위성 또는 개발 중이거나 확장 중인 위성으로는 중국의 Beidou, 유럽연합의 갈릴레오(Galileo)가 있으며, 프랑스, 일본, 인도도 자국 위성 시스템을 개발하고 있다.These GNSS systems include US GPS, GLONASS in Russia, and local satellites, Beidou in China and Galileo in the European Union, and France, Japan and India are developing satellite systems .

대표적인 GNSS 시스템인 위성 항법 시스템(Global Positioning System:GPS)에 있어서, 지구 궤도상에 있는 위성들은 정확한 위치를 알고 있으며, 이들 위성은 자신들의 궤도 정보를 코드로 포함하여 L1 / L2 반송파를 송신한다. 지상에서는 이를 수신하는 수신기가 적어도 세 개 이상의 GPS 위성으로부터 신호를 수신하여, 이미 알려진 L1/L2파의 파장의 길이와 신호 내부의 코드를 분석하여, 위성으로부터 신호가 수신기에 도달하는 시간을 측정함으로써 거리를 계산할 수 있게 된다. 이러한 GNSS 위성에서 송신하는 반송파들을 이용하여 삼각 측량 방식으로 지구상의 위도 경도의 절대 위치 좌표를 계산하는 위치 산출 방법을 단독 측위라 한다.In a typical GNSS system, Global Positioning System (GPS), satellites on Earth's orbit know the exact position, and these satellites transmit their L1 / L2 carriers with their orbit information as code. On the ground, the receiver receiving the signal receives signals from at least three GPS satellites, analyzes the length of the already known L1 / L2 wave and the code inside the signal, and measures the time from the satellite to reach the receiver The distance can be calculated. The position calculation method for calculating the absolute position coordinates of the latitude and longitude on the earth by the triangulation method using the carriers transmitted from the GNSS satellite is referred to as a single positioning.

위와 같은 단독 측위 방식에 의한 위치 산출은 위성의 원자 시계에 의한 전파 전달 경로 시간의 오차, 내부 데이터와 상이한 실제 위성궤도의 오차, 지구 내부로 진입시 전리층과 대류권에 가변하는 환경 변화에 의한 전파 지연에 의한 오차 및 지상에 구조물에 의해 반사되는 전파가 수신되어 발생하는 오차 등이 존재하여 부정확한 위치가 산출될 수 있었다. The position calculation by the above-mentioned stand-alone positioning method is based on the error of the propagation path time by the atomic clock of the satellite, the error of the actual satellite orbit different from the internal data, the propagation delay by the environment change which changes to the ionosphere and the troposphere And the errors due to the reception of the radio waves reflected by the structures on the ground.

이러한 오차를 보정하기 위한 시스템 중에는 SBAS(Satellite-Based Augmentation System) 을 이용한 신호 보강법이 있다. GPS에 대응하는 위성 보강 신호를 이용한 시스템을 DGPS(Differential GPS) 시스템이라 한다. 이러한 시스템은 통상, 정확한 위치를 알고 있는 지상관측소가 위와 같은 위성 신호에 영향을 줄 수 있는 환경 요인들을 분석하여 보정한 측정값을 메시지로 생성하여 브로드 캐스트 위성을 통해 각 수신기에 제공하였다. Among the systems for correcting these errors, there is a signal enhancement method using a satellite-based augmentation system (SBAS). A system using a satellite reinforcement signal corresponding to GPS is referred to as a DGPS (Differential GPS) system. This system usually analyzes the environmental factors that can affect the satellite signal, and the measured value is corrected to a message and provided to each receiver through the broadcast satellite.

또 다른 하나의 오차 보정 시스템에는 RTK(Real Time Kinematic) 시스템이 있다. RTK 시스템에 있어서, 위치를 보정하는 방식은, 기준국에서 지상의 무선네트워크를 통해 수신기로 위치 보정 신호를 송신하는 것은 동일하지만, 수신기가 위성 신호로부터 단독 측위한 결과를 중앙 제어국에 통보하여 이를 보정한 가상 관측치를 다시 재전송 해주는 방식이 있으며, 다른 방법으로, 중앙 제어국에서 보간계산면 상수(FKP)를 계산하여 방송하고 이를 수신한 수신기에서 직접 가상 관측치를 계산하는 방식이 있었다. RTK는 지상에서 무선 네트워크를 사용하기 때문에, 직진성을 가지는 위성 신호의 성질로 인하여 상공의 장애물이나 전파 장애로 인한 측위의 어려움이 거의 없고, 잘 갖추어진 무선 통신 인프라를 사용할 수 있기 때문에 송신 노드의 부족으로 인한 서비스 제공의 어려움 없이 정밀한 측위를 할 수 있는 장점이 있었다.Another error correction system is RTK (Real Time Kinematic) system. In the RTK system, the position correction method is the same as transmitting the position correction signal to the receiver via the terrestrial radio network in the reference station. However, the receiver informs the central control station of the result of the single positioning from the satellite signal, Another method is to calculate the interpolation calculation plane constant (FKP) at the central control station and calculate the virtual observations directly from the receiver. Since the RTK uses a wireless network on the ground, due to the nature of the satellite signal having a straight line, there is almost no difficulty in positioning due to obstacles or radio disturbances in the sky, and a well-equipped wireless communication infrastructure can be used. There is an advantage that accurate positioning can be performed without difficulty in service provision.

상술한 바와 같은, 외부에서 제공되는 신호들을 기초로 가변하는 위치를 측위하는 방식 외에, 자체적으로 이동하는 장치의 이동 정보를 감지하여 자신의 현재 위치를 측위하는 방식이 존재하였다.In addition to the above-described positioning method of varying positions based on signals provided from outside, there exists a method of detecting the movement information of the moving device itself and positioning its current position.

대표적으로 IMU(Inertial Measurement Unit)를 이용한 관성 항법 시스템(INS, Inertial Navigation System)이 있었다. IMU는 관성 센서도로 불리우며, 이를 탑재한 장치의 각가속도 및 가속도를 감지한다. 따라서, 초기 정확한 위치 정보만을 가지고 있다면 이동하는 장치의 가변하는 가속도 및 각가속도를 누적하여 계산함으로써, 현재 위치를 산출할 수 있었다. 이는 장치의 이동시 변화하는 환경에서 전파 장애나 간섭, 터널이나 지하를 통과하여 지속적인 측위 신호의 수신이 어렵더라도, 장치 자체가 가지고 있는 지도 및 경로 정보와 감지된 이동 속도 및 방위 정보를 이용하여 현재 정확한 위치를 알 수 있었다.Typically, there has been an Inertial Navigation System (INS) using IMU (Inertial Measurement Unit). The IMU is called an inertial sensor road, and detects the angular acceleration and acceleration of the device equipped with it. Therefore, if the initial accurate positional information is stored, the current position can be calculated by cumulatively calculating the variable acceleration and angular acceleration of the moving device. Even if it is difficult to receive a continuous positioning signal through a radio wave interference or interference, a tunnel or underground in a changing environment when moving the device, it is possible to use the map and route information of the device itself and the detected moving speed and azimuth information, I could see the location.

관성 항법 시스템(INS)은, 이와 같은 원리를 이용하여, GPS 등을 이용한 측위 결과를 IMU로 감지하여 계산된 위치 정보와 융합하여, GPS 신호로 측위된 현재 위치를 IMU를 이용하여 보정함으로써, 정밀한 측위가 가능케 하는 시스템이다.Using this principle, the Inertial Navigation System (INS) senses the positioning result using the GPS or the like with the IMU and fuses it with the calculated position information, corrects the current position, which is located by the GPS signal, using the IMU, It is a system that enables positioning.

IMU를 이용한 이동 측위는 외부 인프라 없이 자체 항법이 가능한 장점이 있으나, 필연적으로 각가속도 및 가속도를 누적하여 이동하는 위치를 계산하는 방법때문에, 오차 또한 시간에 대하여 누적되었다. 즉, 이동 거리가 길어질수록 IMU에 의한 이동 측위 결과에 오차가 단조 증가하는 특징을 가졌다. 따라서, 이러한 오차를 보정할 수 있도록 이동 중간에 정확한 위치의 초기화가 요구되는데, 이를 GNSS 나 SBAS, RTK와 같은 측위 시스템을 이용하여 INS의 초기 위치를 재설정하도록 하였다. Mobile positioning using IMU has the advantage of self-navigation without external infrastructure, but the error is also accumulated over time due to the method of calculating the moving position by accumulating angular acceleration and acceleration inevitably. That is, as the moving distance becomes longer, the error is monotonously increased in the mobile positioning result by IMU. In order to compensate for this error, initialization of precise position is required in the middle of the movement, and the initial position of the INS is reset by using a positioning system such as GNSS, SBAS, RTK.

이러한, 기존 위성 신호 및/또는 보정 신호를 이용한 측위 결과에 IMU를 이용한 측위를 융합함으로써, 초기화되는 위치를 높은 정밀도로 산출할 수 있었다. 그 이유는, 매번 위성으로부터 또는 기준국으로부터 기설정된 주기로 수신하는 측위 신호를 이용한 측위 결과는 실제 장치의 위치를 중심으로 정규 분포 형태의 오차 확률을 갖는 반면, 관성 센서를 이용한 항법 시스템은 초기 위치로부터 멀어질수록 오차 확률이 단조 증가하는 형태를 갖기 때문에 이 둘을 결합함으로써, 더 좁은 범위의 오차 확률 분포를 얻을 수 있게 되는 것이었다.By fusing the positioning using the IMU to the positioning result using the existing satellite signal and / or the correction signal, the initialized position can be calculated with high accuracy. The reason is that the positioning result using the positioning signal received from the satellite or from the reference station every predetermined period has an error probability of a normal distribution type about the position of the actual device while the navigation system using the inertial sensor The probability of error increases monotonically as the distance increases, so that by combining the two, it is possible to obtain a narrower range of error probability distribution.

여기서, INS-GPS 시스템은 관성 센서를 이용하는 관성 항법의 측위 결과와, GNSS, SBAS, RTK 중 어느 하나를 이용한 측위 결과의 융합은 각각의 두 측위 결과에 일정 신뢰도를 부여하여 융합하였다. Here, the INS-GPS system fuses positioning results of inertial navigation using inertial sensors and positioning results using GNSS, SBAS, and RTK with certain reliability for each of two positioning results.

종래에는, 이러한 GPS 신호 측위 결과와 IMU의 감지된 관성력에 기초한 측위 결과의 시뮬레이션을 통해 오차의 분포 특성을 고려하여, 고정된 수식을 통해 두 측위 결과에 일정 가중치를 부여하는 방식으로 계산이 이루어졌다. 예를 들어, 이동이 진행될수록 오차가 누적되는 INS 측위 값에 대해서는, 진행한 거리만큼 일정 계수의 비율로 낮은 신뢰도를 부여하여 그에 해당하는 가중치(αweight)로 연산하고, 나머지 가중치(1-αweight)를 GPS 측위 값에 부여하는 방식이었다. 그러나 이러한 방식은 GPS의 가변하는 환경에 따른 무작위의 오차를 반영하지 못하고, 오히려 거리에 따라 가중치가 일정하게 증가하도록 계산되므로, INS에 비해 상대적으로 정밀도/신뢰도가 일정하게 높아지는 결과가 되었다.Conventionally, calculation was performed by applying a constant weight to two positioning results through fixed formulas, taking into consideration the distribution characteristics of the errors through the simulation of positioning results based on the GPS signal positioning result and IMU sensed inertia force . For example, with respect to the INS positioning value where the error is accumulated as the movement progresses, a low reliability is given at a ratio of a predetermined coefficient to the progressed distance, and the low reliability is calculated as a weighting value (alpha weight ) weight ) to the GPS positioning value. However, this method does not reflect the random error according to the variable environment of the GPS, but rather the weight is calculated to increase constantly according to the distance, so that the precision / reliability is relatively higher than that of the INS.

즉, INS와 GNSS 시스템의 위성 신호를 이용한 측위 결과를 융합하는 측위 방식에 있어서, 위성 신호에 기초한 절대 위치로 산출되는 측위 결과에 가변하는 환경에 따른 무작위의 신뢰도를 반영하지 못하는 문제가 존재하였다.In other words, there is a problem that the positioning reliability of the INS and the GNSS system is not reflected in the positioning result obtained by integrating the positioning result using the satellite signal.

따라서, 본 발명의 목적은, 측위 결과에 신뢰도를 부여하여 보다 정밀한 위치를 산출하는 측위 장치 및 그 측위 방법을 제공하는 것이다.Therefore, it is an object of the present invention to provide a positioning apparatus that gives more reliability to a positioning result, and a positioning method thereof.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치의 측위 방법은, 항법 위성으로부터 신호를 수신하여 초기 좌표를 설정하는 단계, 상기 측위 장치의 이동 속도 및 방향을 제공받는 단계, 상기 이동 속도 및 방향에 기초하여 기설정된 시간 후에 상기 측위 장치가 위치할 수 있는 예상 좌표를 설정하는 단계, 상기 초기 좌표로부터 기설정된 시간 동안 이동하는 상기 측위 장치의 가속도를 누적하여 상기 측위 장치의 상기 기설정된 시간 후의 제1 좌표를 계산하는 단계, 상기 초기 좌표를 설정한 때부터 상기 기설정된 시간 후에 상기 항법 위성으로부터 신호를 수신하여 상기 측위 장치의 제2 좌표를 계산하는 단계 상기 설정된 예상 좌표와 상기 계산된 제2 좌표를 비교하여 상기 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여하는 단계 및 상기 제2 좌표에 부여된 신뢰도에 따라 상대 가중 계수(relative weight coefficient)로 상기 제1 좌표와 상기 제2 좌표를 합산하여 상기 측위 장치의 기설정된 시간 후의 제3 좌표를 계산하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a positioning method of a positioning apparatus, including: receiving a signal from a navigation satellite to set initial coordinates; receiving a moving speed and a direction of the positioning apparatus; Setting an expected coordinate at which the positioning apparatus can be positioned after a predetermined time based on the traveling speed and the direction, accumulating the acceleration of the positioning apparatus moving for a predetermined time from the initial coordinate, Calculating a first coordinate after a predetermined time, calculating a second coordinate of the positioning apparatus by receiving a signal from the navigation satellite after the preset time from the setting of the initial coordinate, Comparing the calculated second coordinates to give the reliability for the calculated second coordinates, and And calculating a third coordinate after a predetermined time of the positioning apparatus by summing the first coordinate and the second coordinate with a relative weight coefficient according to the reliability given to the second coordinate.

이 경우, 상기 예상 좌표를 설정하는 단계는, 기저장된 지도에 기초하여 상기 기설정된 시간 동안 상기 측위 장치가 진행할 수 있는 예상 이동 경로, 상기 측위 장치의 상기 이동 속도 및 방향에 기초하여 기설정된 시간 후에 상기 측위 장치가 위치할 수 있는 예상 좌표를 설정할 수 있다.In this case, the step of setting the predicted coordinates may include: an expected travel route that the positioning apparatus can travel for the predetermined time based on the pre-stored map; a predicted travel route that is based on the travel speed and direction of the positioning apparatus It is possible to set an expected coordinate at which the positioning apparatus can be located.

한편, 상기 예상 좌표를 중심으로 하는 복수개의 동심원의 서로 다른 반경의 길이를 설정하는 단계를 더 포함하고, 상기 신뢰도를 부여하는 단계는, 상기 복수개의 동심원으로 구분된 서로 다른 영역에서 상기 계산된 제2 좌표가 포함되는 영역에 따라 상기 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여할 수 있다.The method may further include setting a length of a different radius of a plurality of concentric circles centering on the predicted coordinates, wherein the step of imparting the reliability includes: The reliability of the calculated second coordinate may be given according to an area including the two coordinates.

한편, 상기 수신된 위성 신호를 이용하여 계산한 상기 제2 좌표 정보를 NMEA 형식의 메시지로 생성하는 단계 및 상기 계산된 제2 좌표의 신뢰도 정보를 상기 생성된 NMEA 형식의 메시지에 포함시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include generating the second coordinate information calculated using the received satellite signal as a message of the NMEA format and including the calculated reliability information of the second coordinate in the generated NMEA format message .

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치에 있어서, 항법 위성으로부터 신호를 수신하는 수신부, 상기 수신된 신호를 이용하여 초기 좌표를 설정하는 제어부, 상기 초기 좌표로부터 기설정된 시간 동안 이동하는 상기 측위 장치의 가속도를 누적하여 상기 측위 장치의 상기 기설정된 시간 후의 제1 좌표를 계산하는 관성측위부 및 상기 초기 좌표를 설정한 때부터 상기 기설정된 시간 후에 상기 항법 위성으로부터 수신된 신호를 이용하여 상기 측위 장치의 제2 좌표를 계산하는 위성측위부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 측위 장치의 이동 속도 및 방향에 기초하여 기설정된 시간 후에 상기 측위 장치가 위치할 수 있는 예상 좌표를 설정하고, 상기 설정된 예상 좌표와 상기 계산된 제2 좌표를 비교하여 상기 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여하고, 상기 제2 좌표에 부여된 신뢰도에 따라 상대 가중 계수(relative weight coefficient)로 상기 제1 좌표와 상기 제2 좌표를 합산하여 상기 측위 장치의 기설정된 시간 후의 제3 좌표를 계산한다.Meanwhile, in the positioning apparatus according to an embodiment of the present invention, a positioning unit for receiving signals from a navigation satellite, a control unit for setting initial coordinates using the received signals, An inertial positioning unit for calculating a first coordinate after the predetermined time of the positioning apparatus by accumulating the acceleration of the apparatus and a positioning unit for positioning the positioning using the signal received from the navigation satellite after the preset time from the setting of the initial coordinate, Wherein the control unit sets an expected coordinate at which the positioning apparatus can be positioned after a predetermined time based on the traveling speed and direction of the positioning apparatus, And compares the calculated coordinates with the calculated coordinates to give reliability to the calculated second coordinates , Wherein the relative weighting factor by summing the first coordinates and the second coordinates as (relative weight coefficient) based on the confidence given to the two coordinates to calculate the third coordinate group after the set time of the positioning device.

이 경우, 상기 제어부는, 기저장된 지도에 기초하여 상기 기설정된 시간 동안 상기 측위 장치가 진행할 수 있는 예상 이동 경로, 상기 측위 장치의 상기 이동 속도 및 방향에 기초하여 기설정된 시간 후에 상기 측위 장치가 위치할 수 있는 예상 좌표를 설정할 수 있다.In this case, the control unit may be configured to determine, based on the pre-stored map, a predicted movement path that the positioning apparatus can proceed for the predetermined time, a predetermined time based on the traveling speed and direction of the positioning apparatus, You can set the expected coordinates to do.

한편, 상기 제어부는, 상기 예상 좌표를 중심으로 하는 복수개의 동심원의 서로 다른 반경의 길이를 설정하고, 상기 복수개의 동심원으로 구분된 서로 다른 영역에서 상기 계산된 제2 좌표가 포함되는 영역에 따라 상기 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여할 수 있다.The control unit may set the lengths of different radii of the plurality of concentric circles centering on the predicted coordinates and may calculate the length of each of the plurality of concentric circles in the different areas divided by the plurality of concentric circles, And the reliability of the calculated second coordinates can be given.

한편, 상기 위성측위부는, 상기 항법 위성으로부터 수신된 신호를 이용하여 계산한 상기 제2 좌표 정보를 NMEA 형식의 메시지로 생성하고, 상기 제어부는, 상기 계산된 제2 좌표의 신뢰도 정보를 상기 생성된 NMEA 형식의 메시지에 포함시킬 수 있다.Meanwhile, the satellite positioning unit generates the second coordinate information calculated by using the signal received from the navigation satellite as a message in NMEA format, and the control unit transmits the calculated reliability information of the second coordinate to the generated It can be included in the NMEA format message.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치의 간략한 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치의 구체적인 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치가 신뢰도를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 NMEA-0183 데이터를 설명하기 위한 코드 예시, 그리고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치의 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 shows a positioning system according to an embodiment of the present invention,
2 is a simplified block diagram of a positioning apparatus according to an embodiment of the present invention;
3 is a specific block diagram of a positioning apparatus according to an embodiment of the present invention;
4 is a diagram for explaining a method of calculating reliability by a positioning apparatus according to an embodiment of the present invention;
5 is a code example for explaining NMEA-0183 data according to an embodiment of the present invention,
6 is a flowchart for explaining a positioning method of a positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a positioning system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 측위 시스템은 복수의 인공 위성(10-1, 10-2, 10-3, 20), 위성 통신국(30-1, 30-2), 기준국(40-2) 및 측위 장치(100)를 포함한다.1, the positioning system includes a plurality of satellites 10-1, 10-2, 10-3 and 20, satellite communication stations 30-1 and 30-2, a reference station 40-2, (100).

복수의 인공 위성(10-1, 10-2, 10-3, 20)은 GNSS 위성(10-1, 10-2, 10-3) 및 SBAS 위성(20)을 포함할 수 있다.The plurality of satellites 10-1, 10-2, 10-3, and 20 may include GNSS satellites 10-1, 10-2, and 10-3 and SBAS satellites 20, respectively.

여기서 GNSS 위성은 GPS(Global Positioning System), 글로나스(GLONASS), 갈릴레오(Galileo)와 같은 위성항법시스템의 위치 측정을 위한 특수 목적의 위성일 수 있다. 또한, SBAS(Satellite Based Augmentation System)을 위한 SBAS 위성은 고정된 위치의 지구 궤도를 도는 정지 궤도 위성일 수 있다.Here, GNSS satellites may be special purpose satellites for positioning satellite navigation systems such as Global Positioning System (GPS), GLONASS, and Galileo. In addition, the SBAS satellite for the SBAS (Satellite Based Augmentation System) may be a geosynchronous orbiting satellite that orbit the earth in a fixed position.

또한, GNSS 위성(10-1, 10-2, 10-3)은 코드 메시지를 담고 있는 반송파(carrier wave)형태의 위성 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, GPS에 따른 측위의 경우, 1,575.42MHz의 L1파와 1,227.60MHz의 L2파를 전송하고, C/A 코드, P 코드, Orbital 데이터를 코드 메시지로 포함할 수 있다. Also, the GNSS satellites 10-1, 10-2, and 10-3 can transmit a satellite signal in the form of a carrier wave containing a code message. For example, in the case of positioning based on GPS, an L1 wave of 1,575.42 MHz and an L2 wave of 1,227.60 MHz can be transmitted, and a C / A code, a P code, and Orbital data can be included as a code message.

SBAS 위성(20)은 미국의 WAAS, 유럽의 EGNOS, 일본의 MSAS, 인도의 GAGAN 등의 GNSS에 의한 단독 측위 방식의 측위를 보강하기 위한 보정 정보를 담고 있는 위성 신호를 송신하는 정지궤도 위성일 수 있다.The SBAS satellite 20 is a geostationary satellite that transmits satellite signals containing correction information for enhancing positioning of a single positioning system by GNSS such as WAAS in the United States, EGNOS in Europe, MSAS in Japan, and GAGAN in India have.

또한, SBAS 위성(20)은 코드 메시지를 담고 있는 반송파(carrier wave)형태의 위성 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, SBAS 위성은, L1(1575.42MHz)/L5(1176.45MHz)파의 위성 신호를 전송할 수 있다.In addition, the SBAS satellite 20 can transmit a satellite signal in the form of a carrier wave containing a code message. For example, the SBAS satellite may transmit satellite signals of L1 (1575.42 MHz) / L5 (1176.45 MHz) waves.

또한, SBAS 위성(20)은 후술할 위성 통신부(30-1, 30-2)로부터 보정 신호를 수신하여 지상으로 방송(broadcast)할 수 있다.In addition, the SBAS satellite 20 can receive a correction signal from the satellite communication units 30-1 and 30-2 to be described later and broadcast it to the ground.

위성 통신국(30-1, 30-2)은 GNSS 위성(10-1, 10-2, 10-3)으로부터 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, 위성 통신국(30-1, 30-2)은, GNSS 위성(10-1, 10-2, 10-3)이 송신하는 측위를 위한 위성 신호를 수신하여 위성 기반 포지셔닝 보정 시스템(SBAS) 를 위한 보강 신호(Augmentation Singal)을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 지상의 기준국(미도시)이 GPS 위성신호를 감시 및 위성 신호에 포함된 측위 데이터를 수신하고, 이를 중앙 처리국(미도시)에 전달하여 기준국들(미도시)이 전송한 측위 데이터를 수집/처리하고 보정 메시지를 생성하면, 이를 위성 통신이 가능한 위성 통신국(30-1, 30-2)에 전달할 수 있다. 여기서 보정메시지는 GPS 신호의 상태 및 품질, 위성 신호가 지상으로 전파되는 경로상에 발생하는 오차 성분을 제거할 수 있는 보정 정보를 기초로 만들어질 수 있다. The satellite communication stations 30-1 and 30-2 can receive signals from the GNSS satellites 10-1, 10-2 and 10-3. Specifically, the satellite communication stations 30-1 and 30-2 receive the satellite signals for positioning transmitted by the GNSS satellites 10-1, 10-2 and 10-3 and transmit them to the satellite-based positioning correction system (SBAS) (Augmentation Singal) can be generated. More specifically, the reference station on the ground (not shown) monitors the GPS satellite signal and receives the positioning data included in the satellite signal and transmits it to a central processing station (not shown) so that reference stations When one positioning data is collected / processed and a correction message is generated, it can be transmitted to the satellite communication stations 30-1 and 30-2 capable of satellite communication. Here, the correction message can be made based on correction information that can remove an error component occurring on the path and the quality of the GPS signal and the satellite signal propagating to the ground.

그리고, 위성 통신국(30-1, 30-2)은 SBAS 위성(20)으로 신호를 송신할 수 있다. 구체적으로, 위성 통신국(30-1, 30-2)는 중앙 처리국(미도시)이 생성한 보정 메시지를 무선으로 SBAS 위성(20)으로 전송하기 위한 메시지 포멧팅 및 신호 생성과 변조를 수행하여 SBAS 위성(20)으로 무선 신호를 전송할 수 있다.Then, the satellite communication stations 30-1 and 30-2 can transmit signals to the SBAS satellite 20. Specifically, the satellite communication stations 30-1 and 30-2 perform message formatting, signal generation, and modulation for wirelessly transmitting the correction message generated by the central processing unit (not shown) to the SBAS satellite 20 And transmit the radio signal to the SBAS satellite 20.

기준국(40-1, 40-2, 40-3)은 측위 장치(100)에 지상 네트워크를 통해 보정 신호를 송신할 수 있다. 구체적으로, 기준국(40-1, 40-2, 40-3)은 실시간 이동 측위(RTK)를 위한 보정 신호를 측위 장치(100)에 지상 네트워크를 통해 무선으로 전송할 수 있다. The reference stations 40-1, 40-2, and 40-3 can transmit correction signals to the positioning apparatus 100 via the terrestrial network. Specifically, the reference stations 40-1, 40-2, and 40-3 can wirelessly transmit a correction signal for real-time mobile positioning (RTK) to the positioning apparatus 100 via the terrestrial network.

여기서 기준국(reference station)은 정확한 자신의 위치를 알고 있고, 위에 기술한 코드 측위 방식의 SBAS 와 달리, 서로 다른 파장의 개수를 측정하여 거리를 계산할 수 있다. 즉, 기준국은 하나의 위성에서 송신되는 상이한 주파수를 갖는 둘 이상의 정현파 신호의 위상차를 감지하여 정밀한 측위 오차 보정 정보를 생성할 수 있다.In this case, the reference station knows its exact position, and unlike the SBAS of the code positioning method described above, the distance can be calculated by measuring the number of different wavelengths. That is, the reference station can generate precise positioning error correction information by sensing the phase difference of two or more sinusoidal signals having different frequencies transmitted from one satellite.

한편, 기준국(40-1, 40-2, 40-3)은 보정정보를 포함하는 메시지를 생성하여 무선 네트워크를 통해 측위 장치(100)에 송신하는 무선 통신 기지국이 될 수 있다. 그리고, 기준국은 수신한 위성 신호인 반송파로 측위한 결과와 이미 알고 있는 자신의 위치로부터 오차를 계산해 내고, 이를 무선 통신이 가능한 모뎀을 통해 측위 장치(100)에 전송할 수 있다. Meanwhile, the reference stations 40-1, 40-2, and 40-3 may be wireless communication base stations that generate a message including correction information and transmit the generated message to the positioning apparatus 100 through the wireless network. Then, the reference station calculates the error from the result of positioning on the carrier wave, which is the received satellite signal, and its own known position, and transmits the error to the positioning apparatus 100 via the modem capable of wireless communication.

또한, 여기서 기준국(40-1, 40-2, 40-3)이 보정 신호를 측위 장치(100)에 전송할 수 있는 매체가 되는 지상 네트워크는 무선 이동통신 네트워크일 수 있으며, 예를 들어, CDMA, WCDMA, HSPA, LTE, LTE-A, WiBro 등이 사용될 수 있다.Also, the terrestrial network in which the reference stations 40-1, 40-2, and 40-3 can transmit the correction signals to the positioning apparatus 100 may be a wireless mobile communication network, for example, a CDMA , WCDMA, HSPA, LTE, LTE-A, WiBro, and the like.

측위 장치(100)는 위성 신호 및 무선 신호를 수신할 수 있다. 구체적으로, 측위 장치(100)는 GNSS 위성(10-1, 10-2, 10-3), SBAS 위성(20) 및 기준국(40-3)으로부터 송신되는 신호를 수신할 수 있다. 그리고, 측위 장치(100)는 위에 수신된 신호를 기초로 측위 장치(100)의 현재 위치를 산출할 수 있다.The positioning apparatus 100 can receive satellite signals and wireless signals. Specifically, the positioning apparatus 100 can receive signals transmitted from the GNSS satellites 10-1, 10-2, 10-3, the SBAS satellite 20, and the reference station 40-3. Then, the positioning apparatus 100 can calculate the current position of the positioning apparatus 100 based on the received signal.

여기서 측위 장치(100)는 지상이나 공중에서 위치가 가변하는 차량, 선박, 항공기 등의 교통수단에 탑재될 수 있으며, 측위 장치(100)의 정지된 위치 뿐만 아니라 실시간으로 가변하는 위치를 측위할 수 있다. 측위 장치(100)의 구체적인 구성 및 측위 방법은 후술한다.
Here, the positioning apparatus 100 can be mounted on a vehicle such as a vehicle, a ship, or an aircraft, which varies in position on the ground or in the air. The positioning apparatus 100 can position a position that varies in real time as well as a stationary position of the positioning apparatus 100 have. The specific configuration and positioning method of the positioning apparatus 100 will be described later.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치의 간략한 블록도이다.2 is a simplified block diagram of a positioning device according to an embodiment of the invention.

도 2를 참조하면, 측위 장치(100)는 수신부(210), 관성측위부(220), 위성측위부(230) 및 제어부(240)를 포함한다. 2, the positioning apparatus 100 includes a receiving unit 210, an inertial positioning unit 220, a satellite positioning unit 230, and a control unit 240.

수신부(210)는 항법 위성으로부터 신호를 수신한다. 구체적으로, 항법 위성은 GNSS 위성(10-1, 10-2, 10-3) 및 SBAS 위성(20) 중 적어도 하나가 될 수 있으며, 측위를 위한 항법 메시지 또는 코드를 포함하고 있는 위성 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 적어도 3개 내지 5개의 GPS 위성으로부터 L1/L2의 반송파를 수신할 수 있으며, GPS 신호에 의한 측위 결과를 보정할 수 있는 DGPS 방식을 이용한 위성 보강 신호를 수신할 수 있다. The receiving unit 210 receives a signal from the navigation satellite. Specifically, the navigation satellite may be at least one of the GNSS satellites 10-1, 10-2, 10-3, and SBAS satellites 20, and receives a satellite signal including a navigation message or code for positioning can do. For example, it is possible to receive a carrier of L1 / L2 from at least 3 to 5 GPS satellites, and receive a satellite reinforcement signal using the DGPS scheme which can correct the positioning result by the GPS signal.

또한, 수신부(210)는 RTK를 위한 RTCM 메시지를 담고 있는 무선 네트워크 신호를 수신할 수 있다. 이 경우, 수신부(210)는 RTCM 메시지 신호를 수신할 수 있는 안테나를 포함하는 무선 모뎀일 수 있다. 또한, 수신부(210)는 UHF, VHF, 대역확산 통신방식을 통해 위치 보정 신호를 수신할 수 있다.Also, the receiver 210 may receive a wireless network signal including an RTCM message for the RTK. In this case, the receiving unit 210 may be a wireless modem including an antenna capable of receiving an RTCM message signal. Also, the receiving unit 210 may receive the position correction signal through the UHF, VHF, and spread spectrum communication methods.

관성측위부(220)는 측위 장치(100)의 초기 좌표로부터 기설정된 시간 동안 이동하는 측위 장치(100)의 가속도를 누적하여 측위 장치(100)의 기설정된 시간 후의 제1 좌표를 계산한다. 구체적으로, 관성측위부(220)는 이동하거나 정지상태에 있는 측위 장치(100)의 관성력을 감지하여 가속도를 측정할 수 있으며, 측정된 가속도를 시간에 대하여 적분함으로써, 측위 장치(100)의 이동 거리 및 방향을 계산할 수 있다. 그리고, 관성측위부(220)는 주어진 측위 장치(100)의 초기 좌표로부터 계산된 측위 장치(100)의 이동 거리 및 방향을 가산함으로써, 측위 장치(100)의 현재 위치에 대한 제1 좌표를 계산할 수 있다. The inertial positioning unit 220 accumulates the acceleration of the positioning apparatus 100 moving for a predetermined time from the initial coordinates of the positioning apparatus 100 to calculate the first coordinate after the predetermined time of the positioning apparatus 100. [ Specifically, the inertial positioning unit 220 can measure the acceleration by sensing the inertial force of the positioning apparatus 100 in a moving or stationary state. By integrating the measured acceleration with respect to time, the movement of the positioning apparatus 100 Distance and direction can be calculated. The inertial positioning unit 220 calculates the first coordinate for the current position of the positioning apparatus 100 by adding the travel distance and the direction of the positioning apparatus 100 calculated from the initial coordinates of the given positioning apparatus 100 .

위성측위부(230)는 측위 장치(100)의 초기 좌표를 설정한 때부터 기설정된 시간 후에 항법 위성으로부터 수신된 신호를 이용하여 측위 장치의 제2 좌표를 계산한다. 구체적으로, 위성측위부(230)는 수신부(210)가 수신한 위성 신호 및/또는 무선 신호에 기초하여 측위 장치(100)의 현재 위치에 대한 제2 좌표를 계산할 수 있다. 예를 들어, GPS 위성에 의한 GPS 신호에 기초하여 단독 측위 방식으로 측위 장치(100)의 제2 좌표를 계산할 수 있다. The satellite positioning unit 230 calculates the second coordinate of the positioning apparatus using the signal received from the navigation satellite after a predetermined time from when the initial coordinate of the positioning apparatus 100 is set. Specifically, the satellite positioning unit 230 may calculate a second coordinate of the current position of the positioning apparatus 100 based on the satellite signal and / or the radio signal received by the receiving unit 210. [ For example, the second coordinate of the positioning apparatus 100 can be calculated in a stand-alone positioning manner based on the GPS signal by the GPS satellite.

또한, 위성측위부(230)는 SBAS 위성으로부터 위성 보강 신호가 수신부(210)로 수신되는 경우, DGPS를 이용하여 SBAS 측위 방식으로 측위 장치(100)의 제2 좌표를 계산할 수 있다. The satellite positioning unit 230 may calculate the second coordinate of the positioning apparatus 100 using the SBAS positioning method using the DGPS when the satellite reinforcement signal is received from the SBAS satellite by the receiving unit 210. [

또한, 위성측위부(230)는 기준국으로부터 무선 네트워크를 통한 RTCM 메시지를 담고 있는 무선 신호를 수신하는 경우, RTK 측위 방식으로 측위 장치(100)의 제2 좌표를 계산할 수 있다. 위의 각 세 가지 측위 방식은 각 신호가 수신부(210)에 수신되는지 여부에 따라 달리할 수 있으며, 또는 기설정된 기준에 따라 측위 방식을 선택적으로 적용하여 측위 장치(100)의 제2 좌표를 계산할 수 있다.The satellite positioning unit 230 may calculate a second coordinate of the positioning apparatus 100 in an RTK positioning method when receiving a radio signal containing an RTCM message over a wireless network from a reference station. Each of the above three positioning methods may be different depending on whether each signal is received by the receiving unit 210 or may be calculated by calculating a second coordinate of the positioning apparatus 100 by selectively applying the positioning method according to a predetermined reference .

한편, 위성측위부(230)는 항법 위성으로부터 수신된 신호를 이용하여 계산한 제1 위치 정보를 NMEA 형식의 메시지로 생성할 수 있다. 구체적으로, 위성측위부(230)는 측위 장치(100)의 현재 위치에 대한 제2 좌표의 산출 시간, 위치, 방위 등의 정보 중 적어도 하나를 포함하고 있는 NMEA 포멧의 표준 규격의 메시지로 생성할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 5를 참조하여 후술한다.Meanwhile, the satellite positioning unit 230 can generate the first location information calculated using the signal received from the navigation satellite as a NMEA format message. Specifically, the satellite positioning unit 230 generates a message of a standard standard of the NMEA format including at least one of the calculation time, the position, and the orientation of the second coordinate with respect to the current position of the positioning apparatus 100 . A detailed description thereof will be given later with reference to Fig.

제어부(240)는 측위 장치(100)의 각 구성을 제어한다. 구체적으로, 제어부(240)는 측위 장치(100)의 수신부(210), 관성측위부(220) 및 위성측위부(230)를 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(240)는 수신부(210)가 항법 위성으로부터 수신된 신호를 이용하여 측위 장치(100)의 초기 좌표를 설정할 수 있다. 구체적으로, 제어부(240)는 관성측위부(220)가 관성력을 감지하여 측위 장치(100)의 제1 좌표를 계산할 수 있도록, 기준이 되는 측위 장치(100)의 초기 좌표를 설정할 수 있다.The control unit 240 controls each configuration of the positioning apparatus 100. The control unit 240 may control the receiving unit 210, the inertial positioning unit 220, and the satellite positioning unit 230 of the positioning apparatus 100. [ The control unit 240 can set the initial coordinates of the positioning apparatus 100 using the signal received by the receiving unit 210 from the navigation satellite. The control unit 240 may set the initial coordinates of the reference pointing device 100 so that the inertial positioning unit 220 can sense the inertial force and calculate the first coordinates of the positioning apparatus 100. [

예를 들어, 제어부(240)는 측위 장치(100)에 전원이 온 되고 측위 장치(100)의 초기화 과정에서 수신부(210)가 수신하는 신호에 기초하여 측위 장치(100)에 전원이 들어왔을 때의 위치를 계산하여 이를 초기 좌표로 설정할 수 있다. 또는, 측위 장치(100)가 기설정된 시간 동안 정지 상태에서 그 기설정된 시간 동안 수신부(210)가 수신한 신호에 의한 복수의 측위 좌표를 RMS(Root Mean Square) 평균으로 계산해 높은 정확성의 측위 장치(100)의 초기 좌표를 설정할 수 있다. For example, when the power of the positioning apparatus 100 is turned on based on a signal received by the receiving unit 210 in the initialization process of the positioning apparatus 100, Can be calculated and set as the initial coordinates. Alternatively, the positioning apparatus 100 may calculate a plurality of positioning coordinates by a signal received by the receiving unit 210 during a predetermined period of time in a stationary state as a root mean square (RMS) average, 100) can be set.

그리고, 제어부(240)는 측위 장치(100)의 이동 속도 및 방향에 기초하여 기설정된 시간 후에 측위 장치(100)가 위치할 수 있는 예상 좌표를 설정하고, 설정된 예상 좌표와 위성측위부(230)에서 계산된 제2 좌표를 비교하여 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여하고, 제2 좌표에 부여된 신뢰도에 따라 상대 가중 계수(relative weight coefficient)로 관성측위부(220)에서 계산한 제1 좌표와 제2 좌표를 합산하여 측위 장치(100)의 기설정된 시간 후의 제3 좌표를 계산할 수 있다.The control unit 240 sets an expected coordinate at which the positioning apparatus 100 can be positioned after a predetermined time based on the moving speed and direction of the positioning apparatus 100 and transmits the predicted coordinates to the satellite positioning unit 230, The first coordinate calculated by the inertia-position determining unit 220 as a relative weight coefficient according to the reliability given to the second coordinate, The third coordinate after the predetermined time of the positioning apparatus 100 can be calculated by adding the coordinate and the second coordinate.

구체적으로, 제어부(240)는 초기 좌표를 설정하고 기설정된 시간 동안 측위 장치(100)의 관성력을 감지하고 이로부터 측위 장치(100)의 가속도를 누적하여 계산한 관성측위부(220)의 제1 좌표와, 기설정된 시간 이후에 항법 위성으로부터 수신한 신호에 기초하여 계산한 위성측위부(230)의 제2 좌표를 하나의 제3 좌표로 계산할 수 있다. 그리고, 이렇게 계산된 제3 좌표는 기설정된 시간 후의 측위 장치(100)의 현재 위치에 대한 측위 결과를 대표할 수 있다. Specifically, the controller 240 sets the initial coordinates, senses the inertial force of the positioning apparatus 100 for a predetermined time, and calculates the acceleration of the positioning apparatus 100 from the first coordinate of the inertial positioning unit 220 And the second coordinates of the satellite positioning unit 230 calculated based on the coordinates and signals received from the navigation satellite after a predetermined time can be calculated as one third coordinate. The third coordinate thus calculated can represent the positioning result for the current position of the positioning apparatus 100 after a predetermined time.

즉, 외부에서 수신된 신호에 담긴 정보로 현재 측위 장치(100)의 절대 위치를 산출해 내는 측위 방식과, 측위 장치(100)가 자체적으로 이동 거리 및 방향을 감지한 정보에 기초하여 기설정된 시간 후의 측위 장치(100)의 현재 위치를 계산하는 측위 방식의 상이한 두 측위 방식에 의한 측위 결과를 높은 정밀도를 갖는 하나의 측위 값으로 계산하기 위한 연산을 수행한다.That is, a positioning system that calculates the absolute position of the current positioning apparatus 100 based on information contained in an externally received signal, and a positioning system that calculates the absolute position of the current positioning apparatus 100 based on a predetermined time And performs calculation to calculate the positioning result by two different positioning methods of the positioning method for calculating the current position of the later positioning apparatus 100 as one positioning value with high precision.

그리고, 제어부(240)는 위 두 제1 좌표와 제2 좌표를 하나의 제3 좌표로 계산하는 파라미터로서 위성측위부(230)에서 계산된 제2 좌표의 신뢰도를 계산한다. 구체적으로, 제어부(240)는 측위 장치(100)의 이동 속도 및 방향 정보에 기초하여 기설정된 시간 이후의 측위 장치(100)가 위치할 것으로 예상되는 지점의 예상 좌표를 설정하고, 예상 좌표와 제2 좌표와의 비교를 통해 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여한다.The control unit 240 calculates the reliability of the second coordinate calculated by the satellite positioning unit 230 as a parameter for calculating the first and second coordinates as one third coordinate. Specifically, the control unit 240 sets an expected coordinate of a point at which the positioning apparatus 100 is expected to be located after a predetermined time based on the moving speed and direction information of the positioning apparatus 100, And the reliability of the second coordinate is given through comparison with the second coordinate.

여기서, 신뢰도란, 외부로부터 수신된 위성 신호 등을 이용한 측위 방식으로 위성측위부(230)가 계산한 제2 좌표가 얼마나 믿을만한가를 나타내는 지표로서, 예상 좌표와 대조하여 그 편차 값이 얼마나 되는지 판단하여, 제2 좌표에 대한 신뢰도를 계산한다.Here, the reliability is an index indicating how reliable the second coordinate calculated by the satellite positioning unit 230 is in a positioning method using an externally received satellite signal or the like, and determines how much the deviation value is in contrast with the predicted coordinates , The reliability for the second coordinate is calculated.

그리고, 제어부(240)는 제2 좌표에 부여된 신뢰도에 따라 제1 좌표 및 제2 좌표에 가충치를 부여하여 제3 좌표를 계산할 수 있다. 예를 들어 다음과 같은 수식을 통해 제3 좌표가 계산될 수 있다.The control unit 240 may calculate the third coordinate by assigning the first and second coordinates to the first and second coordinates according to the reliability given to the second coordinate. For example, the third coordinate can be calculated through the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서 좌표를 나타내는 x 및 y 값은 위도와 경도를 나타낼 수 있다. 그리고, x1st, x2nd, x3rd 및 y1st, y2nd, y3rd는 각각 제1 좌표, 제2 좌표, 제3 좌표의 x값과 y값일 수 있다. 그리고, αr는 신뢰도에 따른 제2 좌표에 부여된 가중치를 나타낼 수 있다. αr은 0에서 1사이의 값을 가질 수 있다. 이러한, 제3 좌표를 계산하기 위한 제1 좌표 값과 제2 좌표 값에 상대적인 가중치의 비율로 계수를 부여하는 것을 상대 가중 계수(relative weight coefficient)라 한다.Where the x and y values representing the coordinates may represent latitude and longitude. And, x1st, x2nd, x3rd and y1st, y2nd, and y3rd may be the x value and the y value of the first coordinate, the second coordinate, and the third coordinate, respectively. And,? R can represent a weight given to the second coordinate according to the reliability. ? r may have a value between 0 and 1. The relative weight coefficient is defined as a ratio between a first coordinate value for calculating the third coordinate and a weight value relative to the second coordinate value.

또한, 제어부(240)는 제2 좌표에 부여하는 신뢰도를 제2 좌표와 설정된 예상 좌표와의 거리가 멀어질수록 제2 좌표에 부여하는 신뢰도를 작게할 수 있다. 즉, 측위 장치(100)의 현재 위치를 대표할 제3 좌표에, 제2 좌표가 합산되는 비중을 나타내는 가중치 αr를 작게 함으로써, 제2 좌표보다 더 높게 신뢰할 수 있는 제1 좌표의 결과를 제3 좌표에 더 반영하도록 할 수 있다.In addition, the control unit 240 can reduce the reliability of imparting the reliability to the second coordinate to the second coordinate as the distance between the second coordinate and the set predicted coordinate increases. That is, by reducing the weight? R indicating the specific gravity at which the second coordinates are added to the third coordinate to represent the current position of the positioning apparatus 100, the result of the first coordinate, which is higher than the second coordinate, It can be further reflected in the coordinates.

제어부(240)는 기저장된 지도에 기초하여 기설정된 시간 동안 측위 장치(100)가 진행할 수 있는 예상 이동 경로, 측위 장치(100)의 이동 속도 및 방향에 기초하여 기설정된 시간 후의 측위 장치(100)가 위치할 수 있는 예상 좌표를 설정할 수 있다. The control unit 240 determines the estimated travel route that the positioning apparatus 100 can travel for a predetermined time based on the stored map, the positioning apparatus 100 after a predetermined time based on the traveling speed and direction of the positioning apparatus 100, Can be set.

구체적으로, 제어부(240)는 예상 좌표를 계산할 때, 기저장된 지도의 도로 정보, 목적지, 최단 거리 이동 경로, 오르막 또는 내리막 지형 정보 등을 더 이용하여 측위 장치의 이동 속도 및 방향에 기초한 기설정된 시간 후의 예상 위치를 계산하고, 그 좌표를 예상 좌표로 설정할 수 있다.Specifically, when calculating the predicted coordinates, the control unit 240 further uses the road information, the destination, the shortest distance travel path, the uphill or downhill terrain information, etc. of the pre-stored map to calculate a predetermined time It is possible to calculate a predicted position after that, and set the coordinates as predicted coordinates.

또한, 제어부(240)는 예상 좌표를 중심으로 하는 복수개의 동심원의 서로 다른 반경의 길이를 설정하고, 복수개의 동심원으로 구분된 서로 다른 영역에서 계산된 제2 좌표가 포함되는 영역에 따라 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.In addition, the controller 240 may set the lengths of different radii of the plurality of concentric circles centering on the predicted coordinates, and may calculate the coordinates of the second coordinate, which is calculated according to the area including the second coordinates calculated in different areas divided into a plurality of concentric circles 2 < / RTI > A detailed description thereof will be given later with reference to Fig.

제어부(240)는 제2 좌표에 대한 신뢰도 정보를 제2 좌표에 대한 NMEA 메시지에 포함시킬 수 있다. 구체적으로, 위성측위부(230)에서 항법 위성으로부터 수신한 신호에 기초하여 측위한 제2 좌표의 정보를 NMEA 형식의 메시지로 생성하여 제어부(240)에 전달하는 경우, 제어부(240)는 NMEA 프로토콜에 따라 메시지에 신뢰도 정보를 포함시킬 수 있다. The control unit 240 may include the reliability information for the second coordinate in the NMEA message for the second coordinate. Specifically, when the satellite positioning unit 230 generates the information of the second coordinate positioned based on the signal received from the navigation satellite in the form of a NMEA format message and transfers it to the control unit 240, the control unit 240 controls the NMEA protocol The reliability information can be included in the message.

이상 설시한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치(100)의 구성에 의하여, 지구 전역의 절대 좌표를 측위하는 GPS를 이용한 측위 결과의 오차가 항상 일정하지 아니하고, 이동시 가변하는 환경에 따른 측위 결과의 오차가 불규칙적으로 변하기 때문에, 측위 결과의 신뢰도라는 지표를 GPS 측위 결과에 부여함으로써, INS에 따른 측위 결과와의 융합에 가중치를 달리할 수 있게 된다.According to the configuration of the positioning apparatus 100 according to an embodiment of the present invention as described above, the error of the positioning result using the GPS which measures the absolute coordinates of the entire region of the earth is not always constant, The error of the positioning result varies irregularly. Therefore, by assigning the index of reliability of the positioning result to the GPS positioning result, it is possible to change the weighting to the fusion with the positioning result according to the INS.

예를 들어, 높은 정확도를 가지고 - 낮은 오차 범위로 - GPS 측위 결과가 산출된 것으로 판명되면, GPS 측위 결과에 높은 신뢰도를 부여하여, GPS 신호를 이용한 측위 결과와 IMU의 감지된 관성력에 기초한 측위 결과와 융합할 때, GPS 측위 결과를 높은 가중치로 계산함으로써, 현재 위치에 대한 정밀한 측위 결과를 얻을 수 있으며, 반대로 높은 오차 범위로 GPS 측위 결과가 산출되어 IMU를 이용하여 계산된 측위 결과보다 신뢰할 수 없는 경우, GPS 측위 결과에 낮은 신뢰도를 부여함으로써, GPS 신호를 이용한 측위 결과와 IMU의 감지된 관성력에 기초한 측위 결과를 융합할 때, GPS 측위 결과를 낮은 가중치로 계산함으로써, 현재 위치에 대한 측위 결과의 오차를 줄일 수 있게 된다.For example, if it is determined that the GPS positioning result has been calculated with a high accuracy and a low error range, a high reliability is given to the GPS positioning result, and a positioning result based on the GPS positioning result and the IMU sensed inertial force result It is possible to obtain a precise positioning result for the current position by calculating the GPS positioning result with a high weighting value. On the contrary, when the GPS positioning result is calculated with a high error range, the positioning result calculated using the IMU is less reliable , It is possible to calculate the GPS positioning result with a low weight by combining positioning results based on the GPS signal and IMU sensed inertia forces by giving low reliability to the GPS positioning result, The error can be reduced.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치(100)는 관성 측위 결과와 함께 이동시 변화하는 환경에 따라 달리하는 위성 신호에 의한 측위의 신뢰도를 반영하여 현재 위치를 계산하는바, 더욱 정밀한 측위가 가능하게 된다.
That is, the positioning apparatus 100 according to an embodiment of the present invention calculates the current position by reflecting the reliability of the positioning by the satellite signal that varies according to the environment changing during the movement together with the inertial positioning result, .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치의 구체적인 블록도이다.3 is a specific block diagram of a positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 측위 장치(100)는 수신부(210), 관성측위부(220), 위성 측위부(230), 제어부(240), 관성센서부(310), 사용자 인터페이스부(320) 및 온보드 진단부(OBD: On-Board Diagnostics)를 포함할 수 있다. 도 3에서는 도 2의 수신부(210), 제어부(240)의 구체적인 구성을 예시하였으며, 각 세부 구성의 구체적인 동작에 대한 중복되는 설명은 생략한다.3, the positioning apparatus 100 includes a receiving unit 210, an inertial positioning unit 220, a satellite positioning unit 230, a control unit 240, an inertial sensor unit 310, a user interface unit 320, And on-board diagnostics (OBD). FIG. 3 illustrates a specific configuration of the receiving unit 210 and the control unit 240 of FIG. 2, and a detailed description of the detailed operation of each detailed configuration is omitted.

수신부(210)는 GPS 수신부(211), DGPS 수신부(212) 및 RTK 수신부(213)로 구성될 수 있다. 구체적으로, GPS 수신부(211)는 GPS 위성으로부터 측위 장치(100)의 위치를 측위하기 위한 GPS 신호를 수신할 수 있다. 그리고, DGSP 수신부(212)는 SBAS 시스템에 따른 DGPS 측위를 위한 위성 보강 신호를 SBAS 위성으로부터 수신할 수 있다. 그리고, RTK 수신부(213)는 RTCM을 포함하고, 지상 네트워크를 통하여 이동통신에 사용되는 무선 통신 신호를 수신할 수 있다. 이렇게 수신된 신호의 정보는 위성측위부(230)로 전달될 수 있다.The receiving unit 210 may include a GPS receiving unit 211, a DGPS receiving unit 212, and an RTK receiving unit 213. Specifically, the GPS receiving unit 211 can receive a GPS signal for positioning the position of the positioning apparatus 100 from the GPS satellites. The DGSP receiver 212 can receive the satellite reinforcement signal for the DGPS positioning from the SBAS satellite according to the SBAS system. The RTK receiving unit 213 includes an RTCM and is capable of receiving a wireless communication signal used for mobile communication through a terrestrial network. The information of the received signal may be transmitted to the satellite positioning unit 230.

위성측위부(230)는 GPS 수신부(211), DGPS 수신부(212) 및 RTK 수신부(213)가 수신한 신호에 포함된 정보를 읽어내어 단독 측위 방식, DGPS 측위 방식, RTK 측위 방식 중 적어도 하나의 측위 방식에 따라 측위 장치(100)의 현재 위치를 측위할 수 있다. The satellite positioning unit 230 reads the information included in the signals received by the GPS receiving unit 211, the DGPS receiving unit 212 and the RTK receiving unit 213 to obtain at least one of the single positioning method, the DGPS positioning method, The current position of the positioning apparatus 100 can be determined according to the positioning method.

관성센서부(310)는 IMU(Intertial Measurement Unit)로 구현할 수 있다. 그리고, IMU는 측위 장치(100)의 가속도 및 각가속도를 감지할 수 있으며, 감지된 가속도 및 각가속도의 정보를 관성측위부(220)에 제공한다.The inertial sensor unit 310 may be implemented as an IMU (Interactive Measurement Unit). The IMU can sense the acceleration and the angular acceleration of the positioning apparatus 100, and provides information about the sensed acceleration and the angular acceleration to the inertial positioning unit 220.

관성측위부(220)는 IMU로부터 수신된 가속도 및 각가속도 정보를 이용하여, 측위 장치(100)의 이동 변위, 위치, 자세(roll. yaw, pitch), 정지 상태, 이동 상태 중 적어도 하나를 계산할 수 있다. 구체적으로, 관성측위부(220)에 초기 위치를 나타내는 좌표를 제공하는 경우, 초기 위치로부터 이동하는 위치를 IMU에서 제공되는 가속도 및 각가속도를 시간에 대해 적분하여 이동된 위치의 좌표를 계산할 수 있다.The inertial positioning unit 220 can calculate at least one of a moving displacement, a position, a roll, a pitch, a stop state, and a moving state of the positioning apparatus 100 using the acceleration and the angular acceleration information received from the IMU have. Specifically, when the inertial positioning unit 220 is provided with the coordinates indicating the initial position, the coordinates of the moved position can be calculated by integrating the acceleration and angular acceleration provided in the IMU with respect to the position moving from the initial position with respect to time.

사용자 인터페이스부(320)는 측위 장치(210)에서 지원하는 각종 기능을 사용자가 설정 또는 선택할 수 있는 다수의 기능키를 구비하며, 측위 장치(100)에서 제공하는 각종 정보를 표시할 수 있다. 구체적으로, 수신부(210)가 수신 가능한 복수의 신호에 대응하는 수신부(211, 212, 213) 중 어느 하나를 사용하지 않도록 끌 수 있으며, 한가지 측위 방식만을 사용하도록 복수의 측위 방식 중 하나를 선택받을 수 있다. 그리고, 관성측위부(220)를 이용하지 아니하고, 수신부(210)에 수신된 신호만을 이용한 측위를 수행하도록 제어부(240)를 제어하는 명령을 입력받을 수 있으며, 측위 장치(100)가 현재 위치를 산출한 측위 결과를 표시할 수 있다.The user interface unit 320 includes a plurality of function keys that a user can set or select various functions supported by the positioning apparatus 210 and can display various types of information provided by the positioning apparatus 100. [ Specifically, the receiving unit 210 can be prevented from using any one of the receiving units 211, 212, and 213 corresponding to a plurality of receivable signals, and can select one of a plurality of positioning methods to use only one positioning method . A command to control the controller 240 to perform positioning using only the signal received by the receiver 210 can be input without using the inertial positioning unit 220 and the positioning apparatus 100 can receive the current position And the calculated positioning result can be displayed.

그리고, 사용자 인터페이스부(210)는 모니터 및 마우스를 결합하여 구현할 수 있으며, 터치스크린 등과 같이 입출력이 동시에 구현되는 장치로도 구현할 수 있다.The user interface unit 210 may be realized by a combination of a monitor and a mouse, and may be implemented as a device that simultaneously implements input and output such as a touch screen.

온보드 진단부(OBD)(330)는 제어부(240)에 측위 장치(100)의 이동 속도 및 방향을 제공할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에 탑재되는 측위 장치(100)의 경우에 차량의 속도 및 방향 등의 여러 계측과 제어를 위한 센서로부터 획득된 정보를 OBD가 제어부(240)에 제공하도록 구성될 수 있다.The onboard diagnosis unit (OBD) 330 may provide the control unit 240 with the moving speed and direction of the positioning apparatus 100. Specifically, in the case of a positioning device 100 mounted on a vehicle according to an embodiment of the present invention, the OBD provides information obtained from sensors for various measurement and control such as the speed and direction of the vehicle to the control unit 240 .

제어부(240)는 CPU(241), 신뢰도 측정부(242), 가중 합 계산부(243) 및 저장부(244)를 포함할 수 있다. The control unit 240 may include a CPU 241, a reliability measurement unit 242, a weighted sum calculation unit 243, and a storage unit 244.

CPU(241)는 측위 장치(100)의 각 구성을 제어하는 동작의 연산을 위한 처리 장치로서, 싱글 코어 프로세서, 듀얼 코어 프로세서, 트리플 코어 프로세서 및 쿼드 코어 프로세서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The CPU 241 is a processing device for computing operations for controlling each configuration of the positioning apparatus 100 and may include at least one of a single-core processor, a dual-core processor, a triple-core processor, and a quad-core processor.

신뢰도 측정부(242)는 위성측위부(230)로부터 제공받은 제2 좌표의 신뢰도를 계산할 수 있다. 구체적으로, 신뢰도 측정부(242)는 OBD(330)으로부터 제공받은 측위 장치(100)의 이동 속도 및 방향에 기초하여 측위 장치(100)의 기설정된 시간 이후의 예상되는 지점의 예상 좌표를 설정하고, 예상 좌표와 제2 좌표와의 편차에 기초하여 제2 좌표의 신뢰도를 계산할 수 있다. The reliability measuring unit 242 may calculate the reliability of the second coordinates received from the satellite positioning unit 230. [ Specifically, the reliability measuring unit 242 sets an expected coordinate of an expected point after the predetermined time of the positioning apparatus 100 based on the moving speed and direction of the positioning apparatus 100 provided from the OBD 330 , The reliability of the second coordinate can be calculated based on the deviation between the predicted coordinate and the second coordinate.

가중 합 계산부(243)는 관성측위부(220)로부터 수신한 제1 좌표와 위성측위부(230)로부터 수신한 제2 좌표에 제2 좌표에 부여된 신뢰도에 따라 상대 가중 계수를 곱하여 합산함으로써 제3 좌표를 계산할 수 있다. 가중 합 계산부(243)가 산출하는 제3 좌표의 구체적인 예는 앞선 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.The weighted sum calculation section 243 multiplies the first coordinate received from the inertial positioning section 220 and the second coordinate received from the satellite positioning section 230 by the relative weighting coefficient according to the reliability given to the second coordinate and adds them The third coordinate can be calculated. A concrete example of the third coordinate calculated by the weighted sum calculation unit 243 may be calculated as shown in Equation (1).

저장부(244)는 측위 장치(100)의 구동에 필요한 각종 프로그램 및 데이터 등을 저장할 수 있다. 구체적으로, 저장부(244)는 제어부(240)의 신뢰도 측정부(242)에 필요한 기설정된 시간 및 지도 등을 저장할 수 있으며, 설정된 예상 좌표와 제2 좌표와의 편차에 따른 단계적인 신뢰도 구간 또는 예상 좌표를 중심으로 하는 동심원의 반경들을 저장할 수 있으며, 이동 측위 장치(100)가 정지상태인 경우에 측위 결과를 누적하는 기설정된 기간을 저장할 수 있다.The storage unit 244 may store various programs and data necessary for driving the positioning apparatus 100. Specifically, the storage unit 244 may store a predetermined time and map necessary for the reliability measurement unit 242 of the control unit 240, and may store a stepwise reliability interval corresponding to a deviation between the predicted coordinates set and the second coordinate, It is possible to store the radii of the concentric circles centering on the expected coordinates and to store a predetermined period of time in which the positioning results are accumulated when the mobile positioning device 100 is in the stopped state.

그리고, 저장부(135)는 롬, 램, 탈부착 가능한 메모리 카드, 하드 디스크 드라이브 또는 솔리드 스테이트 드라이브를 포함할 수 있다.The storage unit 135 may include a ROM, a RAM, a detachable memory card, a hard disk drive, or a solid state drive.

이상과 같은 제어부(240)의 구성들은 별도의 구성으로 설명하였으나, 공통된 하드웨어의 구성을 공유하고 저장부(244)에 저장된 운영체제상에서 복수의 소프트웨어 프로그램을 통해 구현될 수 있으며, 이와 달리, 특수 목적 기능을 수행하는 독립적인 IC나 SoC와 같은 구성으로 구현될 수 있다.Although the above-described configurations of the control unit 240 are described as separate configurations, they may be implemented through a plurality of software programs on an operating system that share a common hardware configuration and are stored in the storage unit 244, Such as an independent IC or SoC, that performs the < RTI ID = 0.0 > IC < / RTI >

이상 설시한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치(100)의 구성을 통하여, 관성 측위 결과와 함께 이동시 변화하는 환경에 따라 달리하는 위성 신호에 의한 측위의 신뢰도를 반영하여 현재 위치를 계산하는바, 더욱 정밀한 측위가 가능하다.
Through the configuration of the positioning apparatus 100 according to an embodiment of the present invention as described above, the current position is calculated by reflecting the reliability of the positioning by the satellite signal that varies depending on the environment changing during the movement together with the inertial positioning result So that more accurate positioning is possible.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치가 신뢰도를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a method of calculating reliability by a positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 측위 장치(100)가 탑재된 차량(410)이 도로상에서 좌에서 우로 이동하고 있으며, 차량(410)이 이동하는 속도 및 방향 정보에 기초하여 기설정된 시간 후 측위 장치(100)가 위치할 것으로 예상되는 지점이 점(420)으로 표시되어 있고, 점(420)을 중심으로 하는 세 개의 동심원(430-1, 430-2, 430-3)이 점선으로 표시되어 있다. 4, the vehicle 410 on which the positioning apparatus 100 is mounted is moving from left to right on the road, and after a predetermined time based on the speed and direction information of the vehicle 410, Is indicated by a point 420 and three concentric circles 430-1, 430-2, and 430-3 centered on the point 420 are indicated by dotted lines.

측위 장치(100)는 차량(410)에 탑재되어 사용될 수 있다. 그리고, 측위 장치(100)는 차량(410)의 이동 속도 및 방향 정보를 제공받을 수 있다. 구체적으로, 차량(410)의 rmp, 가속, 배기, 조향 등의 차량 상태 및 움직임에 관한 정보를 담고 있는 ODB를 통해 제공받을 수 있다.The positioning apparatus 100 can be used by being mounted on the vehicle 410. [ The positioning device 100 may be provided with information on the moving speed and direction of the vehicle 410. [ Concretely, it can be provided through the ODB which contains the information about the vehicle state and motion of the vehicle 410 such as rmp, acceleration, exhaust, steering, and the like.

그리고, 측위 장치(100)는 제공받은 이동 속도 및 방향 정보를 기초로 기설정된 시간 후의 예상 좌표(420)를 계산할 수 있다. 나아가 측위 장치(100)는 기저장하고 있는 지도에 근거한 도로 정보, 실시간 교통 정보, 목적지까지 예상 이동 경로 및 지형 등에 근거하여 예상 좌표(420)를 계산할 수 있다.Then, the positioning apparatus 100 can calculate the predicted coordinates 420 after a predetermined time based on the provided moving speed and direction information. Furthermore, the positioning apparatus 100 can calculate the predicted coordinates 420 based on the road information based on the stored map, the real-time traffic information, the estimated travel route to the destination, and the terrain.

또한, 측위 장치(100)는 예상 좌표(420)로부터 서로 다른 반경을 가진 동심원(430-1, 430-2, 430-3)의 영역을 설정할 수 있다. 서로 다른 동심원(430-1, 430-2, 430-3)의 반경은 도 4에 도시된 바와 같이 일정한 간격으로 증가하거나 감소하는 형태가 될 수 있으며, 또는 반경이 점차 증가하는 형태가 될 수 있다.In addition, the positioning apparatus 100 can set the areas of the concentric circles 430-1, 430-2, and 430-3 having different radii from the predicted coordinates 420. [ The radii of the different concentric circles 430-1, 430-2, and 430-3 may be increased or decreased at regular intervals as shown in FIG. 4, or the radius may gradually increase .

여기서, 동심원의 반경이 바깥쪽의 동심원일수록 증가하는 형태는 위성 신호를 이용한 측위 결과값이 실제 위치를 중심으로 정규 분포 형태의 확률 밀도를 가지는 것을 전제하여, 정규 분포 곡선을 거리에 대하여 적분하였을 때, 동일한 확률값을 가지게 되는 구간을 동심원 반경의 길이로 할 수 있다.Here, assuming that the radii of the concentric circles increase with the outer concentric circles, assuming that the positioning results using the satellite signals have a probability density of the normal distribution type centering on the actual position, when the normal distribution curve is integrated with respect to the distance , The section having the same probability value can be set as the length of the concentric circle radius.

측위 장치(100)는 복수개의 동심원(430-1, 430-2, 430-3)이 구분하는 영역에 해당하는 신뢰도를 설정할 수 있다. 구체적으로, 측위 장치(100)는 430-1 안쪽 영역에 해당하는 제2 좌표에 대해서는 높은 신뢰도를 부여하고 430-1 바깥에서 430-2 안쪽 영역에 해당하는 제2 좌표에 대해서는 중간의 신뢰도를 부여하고 430-2 바깥에서 430-3 안쪽 영역에 해당하는 제2 좌표에 대해서는 낮은 신뢰도를 부여할 수 있다. The positioning apparatus 100 can set a reliability corresponding to an area divided by the plurality of concentric circles 430-1, 430-2, and 430-3. Specifically, the positioning apparatus 100 gives high reliability to the second coordinate corresponding to the inner area of 430-1 and gives intermediate reliability to the second coordinate corresponding to the inner area of 430-2 from 430-1 And a low reliability can be given to the second coordinates corresponding to the inside area of 430-3 from 430-2.

또한, 동심원은 도 4처럼 복수개가 아닌 하나일 수 있으며, 이 경우, 항법 위성에 의한 측위 방식으로 측위한 제2 좌표의 유효성만을 판단하는 것으로 이용될 수 있다. 다시 말하면, 동심원 안의 영역에 제2 좌표가 측위 되면, 제2 좌표를 유효한 값으로 취급하여 제1 좌표와의 기결정된 산술 연산에 의해 측위 장치(100)의 현재 위치를 나타내는 제3 좌표를 산출하는 데 사용하고, 동심원 밖의 영역에 제2 좌표가 측위 되면, 유효하지 않은 값으로 취급하여 측위 장치(100)의 현재 위치를 산출하는데 반영하지 않거나, 상대 가중 계수를 0으로 하여 제3 좌표를 계산할 수 있다.In addition, the concentric circle may be one of a plurality of concentric circles as shown in FIG. 4, and in this case, it may be used to determine only the effectiveness of the second coordinate positioned by the navigation satellite. In other words, if the second coordinate is located in the area in the concentric circle, the second coordinate is treated as a valid value, and a third coordinate indicating the current position of the positioning apparatus 100 is calculated by a predetermined arithmetic operation with the first coordinate If the second coordinate is located in an area outside the concentric circle, it is treated as an invalid value and is not reflected in the calculation of the current position of the positioning apparatus 100, or the third coordinate can be calculated by setting the relative weighting factor to 0. have.

이상 설시한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치(100)의 신뢰도 계산 방법을 통해 주행중인 차량에 탑재된 측위 장치(100)와 같이 주위 환경이 변화하는 조건에서 매번 다른 오차를 가질 수 있는 위성 측위 방식의 측위 결과에 대하여, 그에 부합하는 신뢰도를 부여할 수 있게 되므로, 보다 정확한 측위가 가능하게 된다.
In the reliability calculation method of the positioning apparatus 100 according to an embodiment of the present invention as described above, it is possible to obtain different errors each time under the condition that the surrounding environment changes, such as the positioning apparatus 100 mounted on the vehicle under running It is possible to give a reliability corresponding to the positioning result of the satellite positioning system of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 NMEA-0183 데이터를 설명하기 위한 코드 예시이다.5 is a code example for explaining NMEA-0183 data according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 문자, 숫자, 기호로 구성된 7줄의 NMEA(National Marine Electronics Association) 코드가 기술되어 있다. 구체적으로, $는 데이터 셋의 시작을 나타내고, *는 checksum 구분자, *뒤에 두 자리는 checksum을 나타내며, GPS 정보임을 나타내는 GP로 시작하여, GGA, GSA, GSV, RMC, VTG, ZDA 여섯가지 데이터 셋의 예시가 기술되어 있다. Referring to FIG. 5, seven lines of NMEA (National Marine Electronics Association) codes consisting of letters, numbers, and symbols are described. Specifically, $ represents the beginning of the dataset, * represents the checksum delimiter, and two digits after the * are the checksum. The six data sets, GGA, GSA, GSV, RMC, VTG and ZDA, Is described.

GGA(510)는 시간, 경도, 위도, 시스템 품질, 위성 수, 고도에 대한 정보를 가질 수 있고, GSA(520)는 측정 모드, 위치 결정에 사용된 위성의 수, DOP(Dilution Of Pecision)등의 정보를 가질 수 있다. GSV(530, 540)는 관측되는 위성의 수와 각 위성의 식별번호, 고도, 방위각, SNR 정보를 포함할 수 있다. RMC(550)는 시간, GPS신호의 유효성, 위경도, 북위, 남위, 동경, 서경, 속도, 진행방향, 날짜, 방위 정보를 포함할 수 있다. VTG(560)는 지상 경로와 속도 정보를 포함할 수 있다. ZDA(570)는 시간 정포를 포함할 수 있다.GGA 510 may have information on time, latitude, latitude, system quality, number of satellites, and altitude, and GSA 520 may include information such as measurement mode, number of satellites used for positioning, DOP (Dilution Of Pecision) And the like. The GSVs 530 and 540 may include the number of observed satellites, the identification number of each satellite, altitude, azimuth angle, and SNR information. The RMC 550 may include time, validity of the GPS signal, latitude, latitude, latitude, longitude, east, west, speed, direction, date, and bearing information. VTG 560 may include ground path and velocity information. ZDA 570 may include a time stamp.

콤마로 구분되는 각 필드 값의 해석은 표준화된 NMEA 프로토콜에 따른 것으로 이에 대한 설명은 생략한다.The interpretation of each field value separated by a comma is according to the standardized NMEA protocol, and a description thereof will be omitted.

측위 장치(100)는 NMEA 포멧으로 기술된 측위 데이터에 해당 측위 값에 대해 부여되는 신뢰도 정보를 포함시킬 수 있다. 구체적으로, GPS 신호를 수신하여 분석된 데이터의 코드 영역에 신뢰도를 나타내는 식별자를 정의하여, 이를 현재 위치를 계산하는 프로그램 코드에 해당 식별자의 값을 지시하는 형태로 구현할 수 있다.The positioning apparatus 100 may include reliability information given to the positioning value in the positioning data described in the NMEA format. Specifically, an identifier indicating reliability may be defined in a code area of the analyzed data by receiving the GPS signal, and the identifier may be indicated in the program code for calculating the current position.

이상 상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 측위 결과의 신뢰도 부여 방식에 따르면, 부가적인 프로그램이나 별도의 데이터 신호의 추가 없이 NMEA 데이터에 신뢰도를 기록하여 구현할 수 있다.
As described above, according to the reliability granting method of the satellite positioning result according to the embodiment of the present invention, reliability can be recorded and implemented in the NMEA data without adding an additional program or a separate data signal.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치의 측위 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart for explaining a positioning method of a positioning apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 우선 측위 장치(100)가 항법 위성으로부터 신호를 수신하여 초기 좌표를 설정한다(S610). 항법 위성은 GPS, 글로나스, 갈릴레오와 같은 GNSS위성 뿐만 아니라, SBAS 위성을 포함할 수 있으며, RTK에 의한 지상 네트워크로 보정 신호를 수신하여 초기 좌표를 설정하는 데 반영할 수 있다. Referring to FIG. 6, first, the positioning apparatus 100 receives signals from the navigation satellite and sets initial coordinates (S610). Navigation satellites can include GNSS satellites such as GPS, Glonass, and Galileo, as well as SBAS satellites, and can be used to receive calibration signals from terrestrial networks by RTKs and set initial coordinates.

다음으로, 측위 장치(100)의 이동 속도 및 방향을 제공 받는다(S620). 이동 속도 및 방향 정보는, 예를 들어, 차량에 탑재되는 측위 장치(100)의 경우, OBD(온 보드 진단부, 330)으로부터 제공 받을 수 있다. Next, the moving speed and direction of the positioning apparatus 100 are provided (S620). The moving speed and the direction information can be provided from the OBD (on-board diagnosis unit 330) in the case of the positioning apparatus 100 mounted on the vehicle, for example.

그리고, 획득한 이동 속도 및 방향에 기초하여 기설정된 시간 후에 측위 장치(100)가 위치할 수 있는 예상 좌표를 설정한다(S630). 이 경우, 측위 장치(100)에 기저장된 지도를 이용하여 측위 장치(100)가 진행할 예상 경로를 더 고려하여 예상 좌표를 설정할 수 있다. Then, based on the obtained travel speed and direction, the predicted coordinates at which the positioning apparatus 100 can be located after a predetermined time is set (S630). In this case, it is possible to set the predicted coordinates by considering the estimated route to be traveled by the positioning apparatus 100 using the map stored in the positioning apparatus 100 in advance.

다음으로, 설정된 초기 좌표로부터 기설정된 시간 동안 이동하는 측위 장치(100)의 가속도를 누적하여 측위 장치(100)의 기설정된 시간 후의 제1 좌표를 계산한다. 구체적으로, 측위 장치(100)가 포함하는 IMU로 구현된 관성센서부(310)로 측위 장치(100)의 가속도를 감지하고, 기설정된 시간 동안 감지된 가속도를 적분하여 설정된 초기 좌표로부터 기설정된 시간 후 측위 장치(100)가 위치하는 제1 좌표를 계산할 수 있다. Next, the first coordinate after the predetermined time of the positioning apparatus 100 is calculated by accumulating the acceleration of the positioning apparatus 100 moving for a preset time from the set initial coordinates. Specifically, the inertial sensor unit 310 implemented by the IMU included in the positioning apparatus 100 senses the acceleration of the positioning apparatus 100, integrates the sensed acceleration for a preset time, The first coordinate at which the back-end positioning device 100 is located can be calculated.

그리고, 초기 좌표를 설정한 때부터 기설정된 시간 후에 항법 위성으로부터 신호를 수신하여 측위 장치의 제2 좌표를 계산한다(S650). 이 경우에도, GNSS 위성 뿐만 아니라 SBAS 위성의 위성 보강 신호를 포함할 수 있으며, 지상 네트워크로 RTCM 메시지를 수신하여 RTK 측위 방식을 더 사용할 수 있다. Then, after receiving the signal from the navigation satellite a predetermined time after the initial coordinate is set, the second coordinate of the positioning apparatus is calculated (S650). In this case, it is possible to include the satellite reinforcement signal of the SBAS satellite as well as the GNSS satellite, and the RTK positioning method can be further used by receiving the RTCM message through the terrestrial network.

다음으로, 설정된 예상 좌표와 계산된 제2 좌표를 비교하여 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여한다(S660). 구체적으로 측위 장치(100)가 기설정된 시간 후에 진행할 것으로 예상되는 예상 좌표에서 동 시간에 항법 위성으로부터 수신한 신호로 계산된 제2 좌표와의 편차를 계산하여, 측위된 제2 좌표가 얼마나 믿을만한 결과인지를 신뢰도를 통해 나타낼 수 있다. Next, the calculated predicted coordinates are compared with the calculated second coordinates to provide reliability for the calculated second coordinates (S660). Specifically, the deviation of the second coordinate calculated by the signal received from the navigation satellite at the same time from the predicted coordinate expected to proceed after the predetermined time is calculated by the positioning apparatus 100, The perception can be expressed through reliability.

이 경우, 예상 좌표를 중심으로 하는 복수개의 동심원의 서로 다른 반경의 길이를 설정할 수 있으며, 복수개의 동심원으로 구분된 서로 다른 영역에서, 계산된 제2 좌표가 포함되는 영역에 따라, 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여할 수 있다. 여기서 서로 다른 동심원의 반경의 길이는 일정한 간격을 가질 수 있으며 또는 점점 증가하는 반경을 가질 수 있다. In this case, the lengths of different radii of the plurality of concentric circles centering on the predicted coordinates can be set, and in the different regions divided into the plurality of concentric circles, according to the region including the calculated second coordinates, The reliability of the coordinates can be given. Here, the lengths of the radii of the different concentric circles may have a constant spacing or may have increasing radii.

또한, 수신된 위성 신호를 이용하여 계산한 제2 좌표 정보를 NMEA 형식의 메시지로 생성할 수 있으며, 계산된 제2 좌표의 신뢰도 정보를, 생성된 NMEA 형식의 메시지에 포함시킬 수 있다.Also, the second coordinate information calculated using the received satellite signal can be generated as a message of the NMEA format, and the calculated reliability information of the second coordinate can be included in the generated NMEA format message.

다음으로, 제2 좌표에 부여된 신뢰도에 따라 상대 가중 계수(relative weight coefficient)로 제1 좌표와 제2 좌표를 합산하여 측위 장치의 기설정된 시간 후의 제3 좌표를 계산한다(S670). 구체적으로, 제2 좌표에 부여된 신뢰도에 따라, 상대적인 가중치를 계수로 각 좌표에 곱한 값을 합산하여 제3 좌표를 구할 수 있다. Next, the first coordinate and the second coordinate are added to the relative weight coefficient according to the reliability given to the second coordinate, and the third coordinate after the predetermined time of the positioning apparatus is calculated (S670). Specifically, in accordance with the reliability given to the second coordinate, the third coordinate can be obtained by summing the values obtained by multiplying the respective coordinates by the relative weights.

그리고, 계산된 제3 좌표는 측위 장치(100)의 기설정된 시간 후의 현재 위치를 나타내는 값으로 사용될 수 있으며, 또한 제3 좌표는 다시 S610 단계의 초기 좌표로 사용되어 이하의 절차를 반복할 수 있다.The calculated third coordinate may be used as a value indicating a current position after a predetermined time of the positioning apparatus 100, and the third coordinate may be used again as an initial coordinate in step S610, and the following procedure may be repeated .

이상 설시한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 측위 장치(100)의 측위 방법을 통하여, 관성 측위 결과와 함께 이동시 변화하는 환경에 따라 달리하는 위성 신호에 의한 측위의 신뢰도를 반영하여 현재 위치를 계산하는바, 더욱 정밀한 측위가 가능하다.
In addition to the inertial positioning result, the current position is reflected by the positioning method of the positioning apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, As a result, more accurate positioning is possible.

한편, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 비일시적 저장매체(non-transitory computer readable media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. That is, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively coupled to one or more of them. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. The codes and code segments constituting the computer program may be easily deduced by those skilled in the art. Such a computer program may be stored in a non-transitory computer readable medium readable by a computer, readable and executed by a computer, thereby implementing an embodiment of the present invention.

여기서 비일시적 판독 가능 기록매체란, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라, 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로, 상술한 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리 카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독가능 기록매체에 저장되어 제공될 수 있다.
Here, the non-transitory readable recording medium is not a medium for storing data for a short time such as a register, a cache, a memory, etc., but means a medium that semi-permanently stores data and can be read by a device. Specifically, the above-described programs may be stored in non-volatile readable recording media such as CD, DVD, hard disk, Blu-ray disk, USB, memory card, ROM,

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고, 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

100: 측위 장치 210: 수신부
220: 관성측위부 230: 위성측위부
240: 제어부 310: 관성센서부
320: 사용자 인터페이스부 330: 온-보드 진단부100: Positioning device 210: Receiver
220: inertial positioning unit 230: satellite positioning unit
240: control unit 310: inertia sensor unit
320: user interface unit 330: on-board diagnosis unit

Claims (8)

측위 장치의 측위 방법에 있어서,
항법 위성으로부터 신호를 수신하여 초기 좌표를 설정하는 단계;
상기 측위 장치의 이동 속도 및 방향을 제공받는 단계;
상기 이동 속도 및 방향에 기초하여 기설정된 시간 후에 상기 측위 장치가 위치할 수 있는 예상 좌표를 설정하는 단계;
상기 초기 좌표로부터 기설정된 시간 동안 이동하는 상기 측위 장치의 가속도를 누적하여 상기 측위 장치의 상기 기설정된 시간 후의 제1 좌표를 계산하는 단계;
상기 초기 좌표를 설정한 때부터 상기 기설정된 시간 후에 상기 항법 위성으로부터 신호를 수신하여 상기 측위 장치의 제2 좌표를 계산하는 단계;
상기 설정된 예상 좌표와 상기 계산된 제2 좌표를 비교하여 상기 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여하는 단계; 및
상기 제2 좌표에 부여된 신뢰도에 따라 상대 가중 계수(relative weight coefficient)로 상기 제1 좌표와 상기 제2 좌표를 합산하여 상기 측위 장치의 기설정된 시간 후의 제3 좌표를 계산하는 단계;를 포함하는 측위 장치의 측위 방법.A positioning method of a positioning apparatus,
Receiving a signal from the navigation satellite to set initial coordinates;
Receiving the moving speed and direction of the positioning device;
Setting an expected coordinate at which the positioning apparatus can be located after a predetermined time based on the traveling speed and direction;
Accumulating the acceleration of the positioning apparatus moving from the initial coordinate for a preset time to calculate a first coordinate after the predetermined time of the positioning apparatus;
Receiving a signal from the navigation satellite after the preset time from the setting of the initial coordinate to calculate a second coordinate of the positioning apparatus;
Comparing the calculated predicted coordinate with the calculated second coordinate to give reliability to the calculated second coordinate; And
Calculating a third coordinate after a predetermined time of the positioning apparatus by summing the first coordinate and the second coordinate with a relative weight coefficient according to the reliability given to the second coordinate, A positioning method of a positioning apparatus. 제1항에 있어서,
상기 예상 좌표를 설정하는 단계는,
기저장된 지도에 기초하여 상기 기설정된 시간 동안 상기 측위 장치가 진행할 수 있는 예상 이동 경로, 상기 측위 장치의 상기 이동 속도 및 방향에 기초하여 기설정된 시간 후에 상기 측위 장치가 위치할 수 있는 예상 좌표를 설정하는 것을 특징으로 하는 측위 장치의 측위 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of setting the predicted coordinates comprises:
An estimated travel route that the positioning apparatus can travel for the predetermined time based on the pre-stored map, an expected coordinate that the positioning apparatus can be located after a predetermined time based on the traveling speed and direction of the positioning apparatus The positioning method comprising the steps of: 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 예상 좌표를 중심으로 하는 복수개의 동심원의 서로 다른 반경의 길이를 설정하는 단계;를 더 포함하고,
상기 신뢰도를 부여하는 단계는,
상기 복수개의 동심원으로 구분된 서로 다른 영역에서 상기 계산된 제2 좌표가 포함되는 영역에 따라 상기 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여하는 것을 특징으로 하는 측위 장치의 측위 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Setting a length of a different radius of a plurality of concentric circles centering on the predicted coordinate,
The step of imparting reliability includes:
Wherein reliability of the calculated second coordinates is given according to an area including the calculated second coordinates in different areas divided by the plurality of concentric circles. 제1항에 있어서,
상기 수신된 위성 신호를 이용하여 계산한 상기 제2 좌표 정보를 NMEA 형식의 메시지로 생성하는 단계; 및
상기 계산된 제2 좌표의 신뢰도 정보를 상기 생성된 NMEA 형식의 메시지에 포함시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 장치의 측위 방법.The method according to claim 1,
Generating the second coordinate information calculated using the received satellite signal as a message of NMEA format; And
And including the calculated reliability information of the second coordinate in the generated NMEA-formatted message. 측위 장치에 있어서,
항법 위성으로부터 신호를 수신하는 수신부;
상기 수신된 신호를 이용하여 초기 좌표를 설정하는 제어부;
상기 초기 좌표로부터 기설정된 시간 동안 이동하는 상기 측위 장치의 가속도를 누적하여 상기 측위 장치의 상기 기설정된 시간 후의 제1 좌표를 계산하는 관성측위부; 및
상기 초기 좌표를 설정한 때부터 상기 기설정된 시간 후에 상기 항법 위성으로부터 수신된 신호를 이용하여 상기 측위 장치의 제2 좌표를 계산하는 위성측위부;를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 측위 장치의 이동 속도 및 방향에 기초하여 기설정된 시간 후에 상기 측위 장치가 위치할 수 있는 예상 좌표를 설정하고, 상기 설정된 예상 좌표와 상기 계산된 제2 좌표를 비교하여 상기 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여하고, 상기 제2 좌표에 부여된 신뢰도에 따라 상대 가중 계수(relative weight coefficient)로 상기 제1 좌표와 상기 제2 좌표를 합산하여 상기 측위 장치의 기설정된 시간 후의 제3 좌표를 계산하는 측위 장치.In the positioning apparatus,
A receiver for receiving a signal from the navigation satellite;
A controller for setting initial coordinates using the received signal;
An inertial positioning unit for calculating a first coordinate after the predetermined time of the positioning apparatus by accumulating the acceleration of the positioning apparatus moving from the initial coordinate for a preset time; And
And a satellite positioning unit for calculating a second coordinate of the positioning apparatus using the signal received from the navigation satellite after the predetermined time from the setting of the initial coordinate,
Wherein,
Setting an expected coordinate at which the positioning apparatus can be located after a predetermined time based on the moving speed and direction of the positioning apparatus, comparing the predicted coordinate set with the calculated second coordinate, Calculates a third coordinate after a predetermined time of the positioning apparatus by summing the first coordinate and the second coordinate with a relative weight coefficient according to the reliability given to the second coordinate, . 제5항에 있어서,
상기 제어부는,
기저장된 지도에 기초하여 상기 기설정된 시간 동안 상기 측위 장치가 진행할 수 있는 예상 이동 경로, 상기 측위 장치의 상기 이동 속도 및 방향에 기초하여 기설정된 시간 후에 상기 측위 장치가 위치할 수 있는 예상 좌표를 설정하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.6. The method of claim 5,
Wherein,
An estimated travel route that the positioning apparatus can travel for the predetermined time based on the pre-stored map, an expected coordinate that the positioning apparatus can be located after a predetermined time based on the traveling speed and direction of the positioning apparatus And the positioning device. 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 예상 좌표를 중심으로 하는 복수개의 동심원의 서로 다른 반경의 길이를 설정하고,
상기 복수개의 동심원으로 구분된 서로 다른 영역에서 상기 계산된 제2 좌표가 포함되는 영역에 따라 상기 계산된 제2 좌표에 대한 신뢰도를 부여하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.The method according to claim 5 or 6,
Wherein,
Setting the lengths of different radii of the plurality of concentric circles centering on the predicted coordinates,
Wherein reliability is given to the calculated second coordinates according to an area including the calculated second coordinates in different areas divided by the plurality of concentric circles. 제5항에 있어서,
상기 위성측위부는,
상기 항법 위성으로부터 수신된 신호를 이용하여 계산한 상기 제2 좌표 정보를 NMEA 형식의 메시지로 생성하고,
상기 제어부는,
상기 계산된 제2 좌표의 신뢰도 정보를 상기 생성된 NMEA 형식의 메시지에 포함시키는 것을 특징으로 하는 측위 장치.6. The method of claim 5,
The satellite positioning unit includes:
Generating the second coordinate information calculated using the signal received from the navigation satellite as a message of NMEA format,
Wherein,
And the reliability information of the calculated second coordinate is included in the generated NMEA format message.
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