KR20190078554A - V2x 기반 차량 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성을 위한 방법 - Google Patents

V2x 기반 차량 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성을 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신장치를 이용하여 주행 중인 차량으로 교통정보를 송신하는 복수의 노변장치가 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성을 위한 네트워크를 형성하는 단계; 상기 복수의 노변장치 각각에서 상태정보를 생성하는 단계; 상기 복수의 노변장치 각각이 상기 상태정보를 이용하여 불량상태 여부를 자체적으로 판단하는 단계; 상기 복수의 노변장치 중에서 자신의 상태를 불량상태로 판단한 하나 이상의 노변장치가 상기 네트워크에서 제거되는 단계; 상기 복수의 노변장치 중에서 상기 하나 이상의 노변장치를 제외한 나머지 노변장치가 네트워크를 재형성하는 단계; 상기 재형성된 네트워크의 마스터 노변장치가 상기 위성항법신호에 대한 제1 오차보정정보를 생성하고, 상기 재형성된 네트워크에 포함된 다른 노변장치의 제2오차보정정보를 상기 제1오차보정정보에 결합시켜 상기 오차보정데이터를 생성하는 단계; 및 상기 마스터 노변장치가 상기 재형성된 네트워크의 서비스영역에 위치하는 상기 차량으로 상기 오차보정데이터를 방송(broadcasting)하는 단계를 포함하는 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성 방법을 제공한다.

Description

V2X 기반 차량 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성을 위한 방법{METHOD FOR GENERATING ERROR CORRECTION DATA FOR V2X BASED VEHICLE SATELLITE NAVIGATION SIGNAL}
본 발명은 위성항법신호에 대한 오차보정데이터를 생성하는 기술에 관한 것이다.
위치기반 교통안전강화 기술인 V2X(Vehicle To Everything) 서비스 구현 시 요구되는 측위 성능 향상을 위한 기술 개발이 활발이 진행되고 있다. 또한, 자율 주행 측위 요구 조건(수 cm)을 만족시키기 위한 측위 기술(예를 들어, 위성항법 + 센서융합) 개발이 활발이 진행되고 있으며, 공공 측량, 항공, 선박용 인프라 기반 GNSS(Global Navigation Satellite System) 성능강화 시스템(일명, 네트워크알티케이(NetworkRTK: Network Real Time Kinematic))을 차량에 적용하기 위한 개발이 진행되고 있다.
한편, 현재 개발되고 있는 기술은, 자율주행 구현을 위해 고가의 센서(예를 들어, DGPS(Differential Global Positioning System), 라이다, 레이져스캐너)를 차량에 장착하여 양산이 어려운 문제가 있다. 또한, 토지, 측량용 네트워크RTK 시스템은 컨셉별 통신방식과 시스템 구성에 따라 차량에 적용하기 힘든 단점이 있다. 그리고, 기존 네트워크RTK는 추가 인프라 구축시 중앙 서버에서 실시간 연산으로 인한 과부화 및 통신 대역폭 과부화가 발생한다. 또한, 기존 네트워크RTK는 도심과 같은 GPS(Global Positioning System) 음영지역에서는 네트워크RTK 시스템의 보정데이터를 적용하더라도 모호정수 결정 및 불연속성의 어려움으로 많은 오차가 발생하는 문제가 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 위성항법신호의 수신 상태가 불량한 도로를 주행하는 차량이, 고가의 센서를 사용하지 않고, 정밀한 측위가 가능하도록 하는 기술을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성 방법을 제공한다.
이러한 방법은, 무선통신장치를 이용하여 주행 중인 차량으로 교통정보를 송신하는 복수의 노변장치가 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성을 위한 네트워크를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 방법은, 네트워크를 형성하는 마스터 노변장치가 위성항법신호에 대한 제1오차보정정보를 생성하고 네트워크를 형성하는 다른 노변장치의 제2오차보정정보를 제1오차보정정보에 결합시켜 오차보정데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 방법은, 마스터 노변장치가 네트워크의 서비스영역에 위치하는 차량으로 오차보정데이터를 방송(broadcasting)하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 방법은, 복수의 노변장치가 상태정보를 생성하고 상태정보에 따라 불량상태로 판단되는 노변장치가 네트워크에서 제거되면서 네트워크가 재형성되는 단계 및 마스터 노변장치가 재형성된 네트워크에 대해 오차보정데이터를 생성하고 차량으로 오차보정데이터를 방송하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 방법에서, 복수의 노변장치는 위성항법신호에 대한 관측데이터를 상호 송수신하고, 마스터 노변장치는 네트워크를 형성하는 다른 노변장치로부터 수신되는 관측데이터를 이용하여 제2오차보정정보를 생성할 수 있다.
이러한 방법에서, 복수의 노변장치 및 차량에는 동일한 종류의 위성항법장치가 배치되고, 오차보정데이터에는 위성항법장치의 수신노이즈정보도 포함될 수 있다.
이러한 방법에서, 상태정보에는 위성항법신호에 대한 수신상태정보가 포함될 수 있다. 그리고, 전술한 네트워크가 재형성되는 단계에서, 수신상태정보가 일정 기준에 미달되는 노변장치는 네트워크에서 제거될 수 있다.
이러한 방법에서, 복수의 노변장치는 정책서버로 상태정보를 송신하고, 정책서버로부터 수신되는 네트워크 형성정보에 따라 네트워크를 형성할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은, 제1통신부, 위성항법신호 획득부, 제2통신부, 오차보정데이터 생성부 및 제3통신부를 포함하는 노변장치를 제공한다.
이러한 노변장치에서, 제1통신부는 주행 중인 차량으로 교통정보를 송신하고 위성항법신호에 대한 오차보정데이터를 송신할 수 있다.
이러한 노변장치에서, 위성항법신호 획득부는 위성항법신호에 대한 관측데이터를 획득할 수 있다.
이러한 노변장치에서, 제2통신부는 네트워크를 형성하는 다른 노변장치와 위성항법신호에 대한 관측데이터를 상호 송수신할 수 있다.
이러한 노변장치에서, 오차보정데이터 생성부는 위성항법신호에 대한 관측데이터를 이용하여, 위성항법신호에 대한 보정값을 포함하는 제1오차보정정보를 생성하고 다른 노변장치에서의 위성항법신호에 대한 보정 편차값을 포함하는 제2오차보정정보를 생성하며 제1오차보정정보 및 제2오차보정정보를 포함하는 오차보정데이터를 생성할 수 있다.
이러한 노변장치에서, 위성항법신호에 대한 수신상태정보를 포함하는 상태정보를 정책서버로 송신하고 정책서버로부터 네트워크에 대한 정보를 수신할 수 있다.
이러한 노변장치에서, 관측데이터는 RTCM(Radio Technical Commission for Maritime services) 포맷으로 수신되고, 제2통신부는 RTCM디코더모듈을 통해 관측데이터를 오차보정데이터 생성부로 전달할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은, 모니터링부, 네트워크 관리부 및 네트워크정보 전송부를 포함하는 정책서버를 제공한다.
이러한 정책서버에서, 모니터링부는 무선통신장치를 이용하여 주행 중인 차량으로 교통정보를 송신하는 노변장치들로부터 상태정보를 수신할 수 있다.
이러한 정책서버에서, 네트워크 관리부는 노변장치들을 복수의 네트워크로 그룹핑하고 상태정보에 따라 네트워크에서 불량상태로 판단되는 노변장치를 제거하여 네트워크를 수정할 수 있다.
이러한 정책서버에서, 네트워크정보 전송부는 네트워크에 대한 정보를 네트워크에 포함된 노변장치로 송신할 수 있다.
네트워크 관리부는, 불량상태로 판단되는 노변장치를 네트워크에서 제거하고 제거된 노변장치에 인접한 노변장치를 네트워크에 포함시켜 네트워크를 재형성할 수 있다.
네트워크 관리부는, 일부 노변장치가 둘 이상의 네트워크에 포함되도록 네트워크를 그룹핑할 수 있다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성 방법을 제공한다.
이러한 방법은, 무선통신장치를 이용하여 주행 중인 차량으로 교통정보를 송신하는 복수의 노변장치가 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성을 위한 네트워크를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 방법은, 복수의 노변장치 각각에서 상태정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 방법은, 복수의 노변장치 각각이 상태정보를 이용하여 불량상태 여부를 자체적으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 방법은, 복수의 노변장치 중에서 자신의 상태를 불량상태로 판단한 하나 이상의 노변장치가 네트워크에서 제거되는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 방법은, 복수의 노변장치 중에서 하나 이상의 노변장치를 제외한 나머지 노변장치가 네트워크를 재형성하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 방법은, 재형성된 네트워크의 마스터 노변장치가 위성항법신호에 대한 제1 오차보정정보를 생성하고, 재형성된 네트워크에 포함된 다른 노변장치의 제2오차보정정보를 제1오차보정정보에 결합시켜 오차보정데이터를 생성하는 단계; 및 마스터 노변장치가 재형성된 네트워크의 서비스영역에 위치하는 차량으로 오차보정데이터를 방송(broadcasting)하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 방법에서, 마스터 노변장치는 다른 노변장치로부터 위성항법신호에 대한 관측데이터를 수신하고, 관측데이터를 이용하여 제2오차보정정보를 생성할 수 있다.
이러한 방법에서, 마스터 노변장치는 다른 노변장치에 대해 시각 동기화를 수행한 후에 다른 노변장치로부터 관측데이터를 수신할 수 있다.
이러한 방법에서, 복수의 노변장치 및 차량에는 동일한 종류의 위성항법장치가 배치되고, 오차보정데이터에는 위성항법장치의 수신노이즈정보도 포함될 수 있다.
이러한 방법에서, 제2오차보정정보는 다른 노변장치를 기준으로 위성항법신호에 대한 보정 편차와 좌표 편차를 포함할 수 있다.
이러한 방법은, 마스터 노변장치가 교통정보 - 차량의 흐름에 대한 정보, 교통신호에 대한 정보를 포함 - 를 생성하여 차량으로 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 방법에서, 상태정보는 위성항법신호에 대한 수신상태정보를 포함하고, 하나 이상의 노변장치는 수신상태정보가 일정 기준에 미달되는 노변장치일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 위성항법신호의 수신 상태가 불량한 도로를 주행하는 차량이, 고가의 센서를 사용하지 않고, 정밀한 측위가 가능하게 된다.
도 1은 일 실시예에 따른 네트워크RTK 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량이 위성항법신호의 오차를 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량이 네트워크의 서비스영역에서 위성항법신호의 오차를 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 노변장치의 구성도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 정책서버의 구성도이다.
도 6은 노변장치의 불량에 따라 네트워크가 재형성되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
한편, 현재 자율주행차량의 측위 성능 강화와 ITS(Intelligent Transport Systems) 서비스 요구 측위 성능 강화를 위하여 센서융합측위 혹은 인프라기반 위성항법 기술 개발이 활발하다.
인프라기반 위성항법 기술 중, 4개 이상의 위성으로부터 수신되는 반송파 파장의 길이를 계산하여 의사거리를 산출하는 고정밀 측량 기술인 RTK(Real Time Kinematic)는 기준국이 있어야 하며, 기준국과의 거리가 멀어지면 성능이 저하되는 한계를 가지고 있다. 이를 극복하기 위해, 기준국을 네트워크 연동하여 일종의 영역을 형성하고, 각 기준국으로부터 생성되는 위성데이터를 서버에서 수신하여 해당 영역에서 사용할 수 있는 오차보정데이터를 생성하여 사용자에게 전달함으로써, 기존 RTK의 성능을 유지하고 보다 넓은 범위에서 차량 정밀측위가 가능할 수 있다.
네트워크RTK에는 VRS(Virtual Reference Station)컨셉이 적용될 수 있다. VRS는 양방향 통신방식을 기반으로 차량의 위치에 따라 기준국을 가상으로 형성하여 오차보정데이터를 가공하기 때문에 통신회선의 한계에 따른 가용성 측면에서 다수의 차량이 사용하기엔 부적절할 수 있다.
다수의 차량이 서비스를 받기 위한 컨셉으로, FKP(Flachen Korrektur Parameter), MAC(Master Auxiliary Concept), PPP-RTK(Precise Point Positioning Real Time Kinematic) 등이 네트워크RTK에 적용될 수 있다. 특히, 기준국 간의 좌표와 대류권, 이온층의 오차를 추가 전송하는 MAC 방식은 차량의 위치를 기반으로 하는 VRS 방식의 장점과 가용성 측면에서 이득을 가져다 주는 FKP 방식이 적절히 혼합되어 있기 때문에 차량의 정밀 측위에 가장 적합한 방식일 수 있다.
한편, 종래 MAC 방식은 중앙서버가 기준국으로부터 관측데이터를 수신하여 오차보정데이터를 생성하였다. 기준국의 수가 적은 경우, 이러한 방식에 무리가 없지만, 차량 정밀 측위를 위해 전체 도로에 기준국을 추가 설치할 경우, 중앙서버의 연산량이 기준국 수에 비례하여 증가하기 때문에 중앙서버의 과부하가 야기될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 네트워크RTK 영역을 셀(Cell)화하여 운영할 수 있으나, 차량이 RTK 측량을 하는데 가장 큰 영향을 미치는 모호정수(Integer Ambiguity)를 추정함에 있어서 각 셀을 형성하는 기준국 조합이 변경되어 오차가 발생하기 때문에 차량이 서로 다른 네트워크RTK 영역을 연속으로 주행할 경우, 일정한 모호정수를 결정짓지 못하고 가용성이 떨어질 수 있다.
이러한 내용이 고려된 상황에서, 본 발명의 일 실시예는 V2X에서 사용하는 차량 고속통신 방식인 웨이브(WAVE) 통신을 이용한 V2I(Vehicle To Infrastructure)기반 네트워크RTK 시스템을 제공한다. 일 실시예에 따른 네트워크RTK 시스템은 노변장치(RSU: Road Side Unit)를 기준국으로 활용하여 오차보정데이터를 생성하고 방송(broadcasting)함으로써 자율주행과 ITS 서비스 구현 시 필요한 차량 정밀 측위가 가능하도록 한다.
일 실시예에 따른 네트워크RTK 시스템에서는 종래 MAC 방식에서의 중앙서버가 생략될 수 있다. 네트워크RTK 시스템에서는 종래의 중앙서버 대신 정책서버가 포함될 수 있는데, 이러한 정책서버는 네트워크RTK 영역을 설정하는 정책만 결정할 뿐 종래와 같이 오차보정데이터를 계산하지는 않을 수 있다.
네트워크RTK 시스템에서 노변장치는 육상교통로 주변에서 일정 거리-예를 들어, 1Km-마다 설치될 수 있고, DGPS(Differential Global Positioning System) 수신모듈을 내장하거나 DGPS 수신기와 연동되면서 위성항법신호의 관측데이터를 생성할 수 있다. 그리고, 노변장치들은 같은 네트워크를 형성하는 다른 노변장치들과 위성항법신호의 관측데이터를 공유하고, 이러한 관측데이터에 대한 연산-예를 들어, 이중차분, 보간 등-을 통해 모호정수를 레벨링할 수 있다.
*이러한 네트워크RTK 시스템에서 차량은 방송(broadcasting)되는 노변장치의 웨이브 메시지를 수신할 수 있기 때문에 주도적으로 마스터 기준국을 설정할 수 있다.
그리고, 이러한 네트워크RTK 시스템에서 차량은 서로 다른 네트워크RTK 영역을 주행할 때, 각 영역에서 생성되는 오차보정데이터를 수신하여 이온층의 오차와 대류권의 오차를 레벨링 및 보간하여 보다 안정적인 RTK 측위를 수행할 수 있다.
이하에서는 일 실시예에 따른 네트워크RTK 시스템을 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 네트워크RTK 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 차량(10)이 주행하는 도로의 주변에 노변장치(110)가 배치될 수 있다.
노변장치(110)는 웨이브 통신을 통해 차량(10)으로 교통정보를 제공할 수 있다. 노변장치(110)는 차량(10)으로 ITS 서비스 등을 제공하기 위해 노변에서 일정한 간격-예를 들어, 1Km-마다 배치될 수 있다.
*노변장치(110)는 네트워크RTK에서 기준국으로 기능할 수 있다. 기준국으로 기능하기 위해 노변장치(110)는 위성(20)으로부터 위성항법신호를 수신하거나 위성항법신호를 수신하는 장치-예를 들어, DGPS장치-로부터 위성항법신호 혹은 위성항법신호에 대한 관측데이트를 전달받을 수 있다.
노변장치(110)는 자신이 배치되는 위치에서의 위성항법신호를 분석하여 오차보정데이터를 생성하고 오차보정데이터를 차량(10)으로 방송(broadcasting)할 수 있다. 차량(10)은 이러한 오차보정데이터를 이용하여 차량(10)에서 수신되는 위성항법신호의 오차를 보정할 수 있다.
둘 이상의 노변장치(110)가 그룹핑되면서 네트워크를 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1노변장치(110a), 제2노변장치(110b), 제3노변장치(110c) 및 제4노변장치(110d)가 제1네트워크(네트워크 #1)를 형성하고, 제1노변장치(110a), 제4노변장치(110d), 제5노변장치(110e) 및 제6노변장치(110f)가 제2네트워크(네트워크 #2)를 형성할 수 있다.
네트워크를 형성하는 노변장치(110)들은 상호 위성항법신호에 대한 관측데이터를 교환하고, 각각 오차보정데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제1네트워크(네트워크 #1)를 형성하는 제1노변장치(110a), 제2노변장치(110b), 제3노변장치(110c) 및 제4노변장치(110d)는 상호 간에 위성항법신호에 대한 관측데이터를 교환하고, 각각 오차보정데이터를 생성할 수 있다.
그리고, 차량(10)은 제1네트워크(네트워크 #1)의 서비스영역을 주행할 때, 차량(10)과 근접한 노변장치(110) 혹은 최적의 오차보정데이터를 제공할 수 있는 노변장치(110)를 탐색하고 탐색된 노변장치(110)로부터 오차보정데이터를 수신할 수 있다.
네트워크를 형성하는 노변장치(110)들은 각각이 마스터 기준국으로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 제1노변장치(110a)는 자신을 마스터 기준국으로 설정하고 네트워크를 형성하는 다른 노변장치(110b, 110c, 110d)를 보조 기준국으로 설정할 수 있다. 같은 방식으로, 제2노변장치(110b)는 자신을 마스터 기준국으로 설정하고 네트워크를 형성하는 다른 노변장치(110c, 110d, 110a)를 보조 기준국으로 설정할 수 있다.
네트워크를 형성하는 노변장치(110)들은 각각이 마스터 기준국으로 기능하면서, 오차보정데이터를 직접 생성할 수 있다. 노변장치(110)들은 각각 위성항법신호에 대한 관측데이터를 이용하여 위성항법신호에 대한 보정값을 포함하는 제1오차보정정보를 생성한다. 그리고, 노변장치(110)는 네트워크를 형성하는 다른 노변장치(110)로부터 위성항법신호에 대한 관측데이터를 수신하고, 이러한 관측데이터를 이용하여 다른 노변장치(110)에서의 위성항법신호에 대한 보정 편차값을 포함하는 제2오차보정정보를 생성한다. 그리고, 노변장치(110)는 제1오차보정정보와 제2오차보정정보를 포함하는 오차보정데이터를 생성한다.
노변장치(110)의 위성항법신호의 수신상태는 주변 환경, 위성의 위치 등에 따라 수시로 바뀔 수 있는데, 노변장치(110)가 기준국으로서의 기능을 제대로 수행하지 못하게 될 때, 네트워크에서 제거되고 네트워크가 재형성될 수 있다.
네트워크의 형성을 관리하기 위해 네트워크RTK 시스템(100)에는 정책서버(120)가 포함될 수 있다.
노변장치(110)는 위성항법신호에 대한 수신상태정보를 포함하는 상태정보를 생성하고, 이러한 상태정보를 정책서버(120)로 송신할 수 있다.
정책서버(120)는 수신되는 상태정보에 따라 불량상태의 노변장치(110)를 판단하고, 해당 노변장치(110)를 네트워크에서 제거하여 해당 네트워크를 재형성할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 차량이 위성항법신호의 오차를 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
위성항법신호에는 다양한 오차가 포함될 수 있다. 예를 들어, 위성궤도 및 위성시계에 대한 오차가 위성항법신호를 이용한 측위 연산 과정에 포함될 수 있다. 또한, 위성항법신호는 대류층 및 이온층을 통과하면서 신호의 왜곡이 발생할 수 있는데, 이러한 신호의 왜곡이 위성항법신호를 이용한 측위 연산 과정에 포함될 수 있다. 또한, 위성항법신호 수신장치에서의 수신노이즈가 위성항법신호를 이용한 측위 연산 과정에 포함될 수 있다. 이러한 오차가 제거되지 않으면, 차량(10)에서의 측위 정확도가 낮아질 수 있다.
한편, 위성항법신호를 이용한 측위 연산 과정에 포함되는 오차들은 근접한 두 수신장치(위성항법신호 수신장치)에서 유사하게 나타날 수 있다. 이에 따라, 두 수신장치 중 하나의 수신장치에서 오차를 정확히 연산해 내면, 그러한 오차를 다른 하나의 수신장치에서도 활용할 수 있게 된다.
도 2를 참조하면, 노변장치(110)는 자신이 설치된 자리의 좌표를 정확하게 알고 있으면서, 이러한 좌표와 위성항법신호를 이용하여 측위한 좌표의 차이를 이용하여 오차를 연산해 낼 수 있다. 그리고, 노변장치(110)는 이렇게 연산한 오차를 오차보정데이터에 포함시켜 차량(10)으로 송신하고, 차량(10)은 이러한 오차보정데이터를 측위 연산 과정에 포함시켜 정밀 측위를 수행할 수 있다.
네트워크를 형성하여 오차보정데이터를 생성하는 노변장치(110)는 오차보정데이터에 마스터 기준국 관측데이터, 기준국 정보, 안테나 및 수신기정보, 보조 기준국 동작 정보, 마스터 및 보조 기준국의 좌표정보와 오차정보를 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 오차보정데이터는 국제표준 메시지 프로토콜인 RTCM(Radio Technical Commission for Maritime services)으로 인코딩되고 웨이브 통신을 통해 방송될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 차량이 네트워크의 서비스영역에서 위성항법신호의 오차를 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
단일 기준국으로부터만 오차보정데이터를 수신하는 경우, 차량(10)이 기준국으로부터 멀어질 수록 차량(10)과 기준국이 수신하는 위성항법신호에 차이가 발생하기 때문에 오차보정데이터의 정확도가 낮아지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 복수의 기준국이 네트워크를 형성하고 네트워크 오차보정데이터를 생성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1노변장치(110a), 제2노변장치(110b), 제3노변장치(110c) 및 제4노변장치(110d)가 네트워크를 형성한다. 그리고, 차량(10)은 근접한 제1노변장치(110a)로부터 오차보정데이터를 수신한다.
이때, 제1노변장치(110a)가 마스터 기준국으로 기능하는데, 제1노변장치(110a)에서의 위성항법신호에 대한 관측데이터를 이용하여 위성항법신호에 대한 보정값을 포함하는 제1오차보정정보를 생성한다. 그리고, 제1노변장치(110a)는 네트워크를 형성하는 다른 노변장치(110b, 110c, 110d)로부터 수신되는 위성항법신호에 대한 관측데이터를 이용하여 다른 노변장치에서의 위성항법신호에 대한 보정값 혹은 보정 편차값을 포함하는 제2오차보정정보를 생성한다. 그리고, 제1노변장치(110a)는 이러한 제1오차보정정보 및 제2오차보정정보를 오차보정데이터에 포함시켜 차량(10)으로 방송할 수 있다.
차량(10)은 제1오차보정정보를 기준하되, 네트워크의 서비스영역에서의 위치에 따라 제2오차보정정보를 반영하여 측위를 수행할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 노변장치의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 노변장치(110)는 제1통신부(410), 위성항법신호 획득부(420), 제2통신부(430), 오차보정데이터 생성부(440) 및 제3통신부(450) 등을 포함할 수 있다.
제1통신부(410)는 주행 중인 차량으로 교통정보를 송신하고 위성항법신호에 대한 오차보정데이터를 송신할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았으나, 노변장치(110)는 교통정보 관리부(미도시)를 더 포함하고 있으면, 교통정보 관리부(미도시)를 통해 교통정보를 생성하고 생성된 교통정보를 차량으로 송신할 수 있다. 교통정보 관리부(미도시)는 차량의 흐름에 대한 정보, 교통신호에 대한 정보 등을 교통정보에 포함시켜 차량으로 송신할 수 있다. 이러한 교통정보는 웨이브 통신을 통해 전송될 수 있다.
교통정보는 제1통신부(410)의 하드웨어를 통해 전송될 수 있는데, 같은 하드웨어를 통해 위성항법신호에 대한 오차보정데이터도 송신될 수 있다.
제1통신부(410)는 다수의 차량에 대해 오차보정데이터를 송신하기 위해 오차보정데이터를 방송(broadcasting)할 수 있다.
위성항법신호 획득부(420)는 위성항법신호에 대한 관측데이터를 획득할 수 있다. 위성항법신호 획득부(420)는 자체적으로 DGPS(Differential Global Positioning System)장치를 내장하고 있으면서, 이러한 DGPS장치를 통해 위성항법신호를 수신하고 처리할 수 있다. 위성항법신호 획득부(420)는 외부에 배치되는 DGPS장치를 통해 위성항법신호에 대한 관측데이터를 전달받을 수 있다. 외부에 배치되는 DGPS장치와 위성항법신호 획득부(420)는 블루투스와 같은 근거리 통신 방법으로 데이터를 송수신할 수 있다.
위성항법신호 획득부(420)는 차량에 배치되는 위성항법장치-예를 들어, GPS장치-와 동일한 종류의 위성항법장치를 포함할 수 있다. 위성항법신호 획득부(420)가 차량에 배치되는 위성항법장치와 동일한 종류의 위성항법장치를 포함하는 경우, 이러한 위성항법장치를 통해 차량에서와 동일한 수신 노이즈를 오차를 감지할 수 있다. 위성항법장치는 하드웨어적으로 일정한 수신 노이즈 환경에 처해 있을 수 있는데, 위성항법신호 획득부(420)는 차량에 배치되는 위성항법장치와 동일한 종류의 위성항법장치를 포함하고 있으면서 차량에서 발생하는 수신 노이즈 오차를 감지하고 이를 수신 노이즈정보로 생성한 후 오차보정데이터에 포함시켜 차량으로 송신할 수 있다. 차량은 레퍼런스 값이 없기 때문에 수신 노이즈 오차를 확인할 수 없는데, 전술한 방법에 의해 노변장치(110)로부터 수신 노이즈 오차를 전달받으면 위성항법신호에서 이를 제거할 수 있게 된다.
제2통신부(430)는 네트워크를 형성하는 다른 노변장치와 위성항법신호에 대한 관측데이터를 상호 송수신할 수 있다. 예를 들어, 제2통신부(430)는 위성항법신호 획득부(420)에서 획득한 관측데이터를 다른 노변장치로 송신할 수 있고, 다른 노변장치로부터 각 노변장치가 획득한 관측데이터를 수신할 수 있다.
관측데이터는 인코딩되지 않은 상태이거나 특정 형태로 인코딩된 상태일 수 있다. 예를 들어, 관측데이터는 RTCM으로 인코딩되어 있을 수 있다.
제2통신부(430)는 인코딩된 데이터를 디코딩하는 모듈을 포함하고 있을 수 있다. 예를 들어, 제2통신부(430)는 RTCM디코더모듈을 더 포함하고 있으면서, RTCM으로 인코딩된 관측데이터를 디코딩할 수 있다.
제2통신부(430)는 직렬통신, TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 통신, NTRIP(Networked Transport of RTCM via Internet Protocol) 서버/클라이언트 통신 등은 다양한 형태로 다른 노변장치와 통신할 수 있다.
제2통신부(430)에서 수신하는 관측데이터는 스트리밍 형태로 송수신될 수 있는데, 제2통신부(430)는 스트리밍데이터 우선순위 선정모듈을 포함하고 있으면서, 스트리밍 형태의 관측데이터를 우선순위에 따라 처리할 수 있다. 혹은 제2통신부(430)는 우선순위에 따라 관측데이터를 선택적으로 수집할 수도 있다.
제2통신부(430)는 예를 들어, 관측데이터에 포함된 위성에 관련된 데이터 중 가장 많이 관측되는 위성에 관련된 데이터, 통신품질(3QM: SQM(Signal Quality Monitoring), DQM(Data QM), MQM(Measurement QM))이 좋은 위성에 관련된 데이터에 높은 우선순위를 부여하여 관측데이터를 선택적으로 수집할 수 있다.
다른 노변장치와의 통신에서 전송 지연 현상이 발생할 수 있는데, 제2통신부(430)는 이러한 전송 지연 문제를 해소하기 위해, 시각 동기화 모듈을 더 포함하고 있으면서, 각 노변장치에 대해 시각 동기화를 수행할 수 있다.
오차보정데이터 생성부(440)는 위성항법신호에 대한 오차보정데이터를 생성한다. 오차보정데이터 생성부(440)는 위성항법신호 획득부(420)를 통해 획득한 위성항법신호에 대한 관측데이터 및 다른 노변장치로부터 수신한 관측데이터를 이용하여 오차보정데이터를 생성한다.
오차보정데이터 생성부(440)는 MAC 방식에 따라, 마스터 노변장치-오차보정데이터를 생성하는 노변장치-를 기준으로 (위성항법신호에 대한) 완전한 보정값과 좌표정보를 포함하는 제1오차보정정보를 생성할 수 있다. 그리고, 오차보정데이터 생성부(440)는 네트워크를 형성하는 다른 노변장치-보조 노변장치-를 기준으로 (위성항법신호에 대한) 보정 편차와 좌표 편차를 포함하는 제2오차보정정보를 생성할 수 있다. 그리고, 오차보정데이터 생성부(440)는 제1오차보정정보 및 제2오차보정정보를 포함하는 오차보정데이터를 생성할 수 있다. 오차보정데이터 생성부(440)는 마스터 노변장치와 보조 노변장치 간의 관측데이터에 대한 단일차분 및 이중차분을 바탕으로 오차보정데이터를 생성할 수 있다.
제3통신부(450)는 위성항법신호에 대한 수신상태정보를 포함하는 상태정보를 정책서버로 송신하고 정책서버로부터 네트워크에 대한 정보를 수신하여 다른 노변장치와 네트워크를 형성할 수 있다.
네트워크RTK 시스템은 오차보정데이터의 무결성을 확보하기 위하여 위성항법신호에 대한 수신상태가 양호하지 않은 노변장치를 배제하고, 수신상태가 양호한 노변장치들을 이용하여 네트워크를 형성할 수 있다.
네트워크를 구성하는 노변장치에 대한 결정은 정책서버에 의해 이루어질 수도 있으나, 실시예에 따라서는 노변장치가 자체적으로 자신의 상태정보를 생성하고 자신의 상태정보에 따라 자신이 불량상태로 판단되면 자신을 네트워크에서 제거하고 주변 노변장치로 자신의 역할을 넘겨줄 수 있다. 이렇게 상태정보에 따라 불량상태로 판단되는 노변장치가 네트워크에서 제거되면 네트워크는 나머지 노변장치들로 재형성된다. 추후 다른 노변장치가 네트워크에 추가되면 네트워크는 추가된 노변장치를 포함하여 재형성된다.
노변장치는 네트워크의 변경 상태를 알람을 통해 혹은 모니터링을 통해 확인하고 있으면서 재형성되는 네트워크에 대해 오차보정데이터를 생성하고 이를 방송하게 된다.
노변장치에 대한 상태관리 및 네트워크에 대한 정책(영역) 결정은 정책서버에 의해 수행될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 정책서버의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 정책서버(120)는 모니터링부(510), 네트워크 관리부(520), 네트워크정보 전송부(530) 등을 포함할 수 있다.
모니터링부(510)는 무선통신장치를 이용하여 주행 중인 차량으로 교통정보를 송신하는 노변장치들로부터 상태정보를 수신할 수 있다.
네트워크 관리부(520)는 노변장치들을 복수의 네트워크로 그룹핑할 수 있다. 그리고, 네트워크 관리부(520)는 노변장치들로부터 수신하는 상태정보에 따라 네트워크에서 불량상태로 판단되는 노변장치를 제거하거나 상태가 좋은 노변장치를 네트워크에 추가하여 네트워크를 수정할 수 있다.
네트워크정보 전송부(530)는 네트워크에 대한 정보를 네트워크에 포함된 노변장치로 송신하여 각각의 노변장치가 자신이 속한 네트워크를 인식하고 다른 노변장치들과 관측데이터를 교환하도록 할 수 있다.
네트워크 관리부(520)는 불량상태로 판단되는 노변장치를 네트워크에서 제거하고 제거된 노변장치에 인접한 노변장치를 네트워크에 포함시켜 네트워크를 재형성할 수 있다.
도 6은 노변장치의 불량에 따라 네트워크가 재형성되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제1시점에서, 제1노변장치(110a), 제2노변장치(110b), 제3노변장치(110c) 및 제4노변장치(110d)가 제1네트워크(610)를 형성하고 있다.
이때, 각각의 노변장치는 정책서버로 상태정보를 송신할 수 있고, 정책서버는 상태정보에 따라 불량상태로 판단되는 노변장치를 네트워크에서 제거할 수 있다. 예를 들어, 제1네트워크(610)에서 제2노변장치(110b)가 불량상태로 판단되는 경우, 정책서버는 제2노변장치를 제1네트워크(610)에서 제거하고 재형성된 네트워크정보를 노변장치들로 전송할 수 있다.
정책서버-예를 들어, 네트워크 관리부-는 불량상태로 판단되는 노변장치를 네트워크에서 제거하고 제거된 노변장치에 인접한 노변장치를 네트워크에 포함시켜 네트워크를 재형성할 수 있다.
예를 들어, 제1네트워크(610)에서 제2노변장치(110b)가 불량상태로 판단되는 경우, 제2노변장치(110b)를 제거하고 인접한 제5노변장치(110e)를 네트워크에 포함시켜 제1'네트워크(611)를 형성할 수 있다.
제1네트워크(610)와 제1'네트워크(611)는 구성하는 노변장치들이 상이하여 서비스영역이 다르게 형성되지만 네트워크 아이디는 연속성을 위해 동일하게 유지될 수 있다.
한편, 정책서버-예를 들어, 네트워크 관리부-는 불량상태로 판단되는 노변장치를 네트워크에서 제거하고 제거된 노변장치에 인접하지 않은 노변장치를 네트워크에 포함시켜 네트워크를 재형성할 수 있다. 이때, 재형성되는 되는 네트워크의 서비스영역은 다른 네트워크의 서비스영역과 중첩영역이 최소화되도록 제어될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1시점에서, 제2노변장치(110b), 제3노변장치(110c), 제5노변장치(110e) 및 제6노변장치(110f)가 제2네트워크(620)를 형성하고 있다.
이때, 제2노변장치(110b)가 불량상태로 판단되는 경우, 정책서버는 제2노변장치(110b)를 제거하고 인접하지 않은 제7노변장치(110g)를 네트워크에 포함시켜 제2'네트워크(621)를 형성할 수 있다.
정책서버는 제2노변장치(110b)가 제거되고 재형성되는 네트워크들(611, 621)의 서비스영역의 중첩이 최소화되도록 제2노변장치(110b)를 대체하여 제7노변장치(110g)를 제2'네트워크(621)에 포함시킬 수 있다.
전술한 내용에서 살펴본 것과 같이, 정책서버-네트워크 관리부-는 일부 노변자치가 둘 이상의 네트워크에 포함되도록 네트워크를 그룹핑할 수 있다. 예를 들어, 제3노변장치(110c)는 제1네트워크(610) 및 제2네트워크(620)에 모두 포함되도록 할 수 있다. 이렇게 일부 노변장치가 둘 이상의 네트워크에 포함되는 경우, 주행차량이 네트워크의 경계를 주행할 때, 핸드오버에 의한 모호정수의 점프가 발생하지 않거나 최소화될 수 있다.
한편, 전술한 실시예에서 노변장치에 DGPS장치가 내장되지 않는 경우에 대해서도 설명하였는데, 노변장치에 DGPS장치가 내장되지 않는 경우, 위성항법신호의 수신 위치와 오차보정데이터의 방송 위치에서 차이가 날 수 있는데, 이때, 노변장치는 오차보정데이터를 자기 위치에 맞도록 추가 보정할 수 있다. 노변장치는, 일종의 가상 기지국 방식(VRS 방식)과 같이 노변장치가 위치한 지점에서 위성항법신호가 수신된 것과 같이 보정하여 오차보정데이터를 생성할 수 있다.
한편, 차량에 탑재되는 OBU(On Board Unit)는 노변장치와 동일한 종류의 위성항법장치를 포함할 수 있고, 노변장치에서 전송하는 스트리밍 형태의 오차보정데이터를 활용하여 모호정수를 결정할 수 있다. 또한, 차량은 다중 스트리밍 데이터(네트워크에 있는 노변장치들의 관측데이터)를 직접 수신하여 모호정수를 결정할 수도 있다. 또한, 차량은 인접한 네트워크에서 각각 방송되는 오차보정데이터를 이용하여 영역 간의 모호 정수를 차이를 계산하여 영역 간의 주행에서도 연속적으로 측위가 이루어지도록 할 수 있다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 무선통신장치를 이용하여 주행 중인 차량으로 교통정보를 송신하는 복수의 노변장치가 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성을 위한 네트워크를 형성하는 단계;
    상기 복수의 노변장치 각각에서 상태정보를 생성하는 단계;
    상기 복수의 노변장치 각각이 상기 상태정보를 이용하여 불량상태 여부를 자체적으로 판단하는 단계;
    상기 복수의 노변장치 중에서 자신의 상태를 불량상태로 판단한 하나 이상의 노변장치가 상기 네트워크에서 제거되는 단계;
    상기 복수의 노변장치 중에서 상기 하나 이상의 노변장치를 제외한 나머지 노변장치가 네트워크를 재형성하는 단계;
    상기 재형성된 네트워크의 마스터 노변장치가 상기 위성항법신호에 대한 제1 오차보정정보를 생성하고, 상기 재형성된 네트워크에 포함된 다른 노변장치의 제2오차보정정보를 상기 제1오차보정정보에 결합시켜 상기 오차보정데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 마스터 노변장치가 상기 재형성된 네트워크의 서비스영역에 위치하는 상기 차량으로 상기 오차보정데이터를 방송(broadcasting)하는 단계
    를 포함하는 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 노변장치는 상기 다른 노변장치로부터 상기 위성항법신호에 대한 관측데이터를 수신하고, 상기 관측데이터를 이용하여 상기 제2오차보정정보를 생성하는 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마스터 노변장치는 상기 다른 노변장치에 대해 시각 동기화를 수행한 후에 상기 다른 노변장치로부터 상기 관측데이터를 수신하는 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 노변장치 및 상기 차량에는 동일한 종류의 위성항법장치가 배치되고, 상기 오차보정데이터에는 상기 위성항법장치의 수신노이즈정보도 포함되는 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2오차보정정보는 상기 다른 노변장치를 기준으로 상기 위성항법신호에 대한 보정 편차와 좌표 편차를 포함하는 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 노변장치가 교통정보 - 차량의 흐름에 대한 정보, 교통신호에 대한 정보를 포함 - 를 생성하여 상기 차량으로 송신하는 단계
    를 더 포함하는 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태정보는 상기 위성항법신호에 대한 수신상태정보를 포함하고,
    상기 하나 이상의 노변장치는 상기 수신상태정보가 일정 기준에 미달되는 노변장치인 위성항법신호에 대한 오차보정데이터 생성 방법.
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