KR20190080021A - 위성정보를 이용한 위치 결정장치 및 그 방법 - Google Patents

위성정보를 이용한 위치 결정장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위성정보를 이용한 위치 결정장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 위성정보를 이용한 위치 결정장치는, 측위위성으로부터 측위정보를 수신하기 위한 GNSS 수신부; 위성정보 제공서버와 통신망을 통해 접속하여 위성정보를 송수신하는 네트워크 접속부; 및 GNSS 수신부로부터 수신된 측위정보를 기반으로 음영지역 조건을 비교하여 측위정보로부터 위성정보를 파싱하고, 네트워크 접속부를 통해 파싱된 위성정보를 위성정보 제공서버에 전송하며, 위성정보 제공서버로부터 주변의 위성정보를 제공받아 현재 위치를 추정하여 결정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

위성정보를 이용한 위치 결정장치 및 그 방법{APPARATUS FOR POSITIONING USING SATELLITE INFORMATION AND METHOD THEREOF}
본 발명은 위성정보를 이용한 위치 결정장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 글로벌 항법 위성 시스템을 기반으로 위치를 결정할 때, 음영지역에서 수신된 소수의 측위정보를 기반으로 위성정보 제공서버로부터 주변의 위성정보를 제공받아 위치를 결정하는, 위성정보를 이용한 위치 결정장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 글로벌 항법 위성 시스템(GNSS)은 두 가지가 있는데, 하나는 오래 전부터 널리 사용되어 왔던 미국의 GPS(Global Positioning System: 글로벌 위치결정 시스템)와 러시아의 글로내스(GLONASS)이며, 현재 추가로 사용이 시작된 두 개의 방식은 중국의 베이두 항법위성장치(Beidou Navigation Satellite System)와 유럽의 갈릴레오 시스템(European Galileo system)이 있다.
이들 글로벌 항법 위성 시스템은 동일한 원리에 의해 작동된다. 즉, 극초단파 무선 신호가 다수의 비고정 궤도를 순항하는 위성으로부터 발사되면, 이 신호를 수신기에서 로컬 복제본(local replica)과 상관되는 PRN(의사 랜덤 잡음:Pseudo Random Noise)코드를 반송하여 수신하고 트래킹할 수 있을 때, 상관 프로세스를 사용하는 코드를 변조함으로써 수신기와 위성 사이의 거리를 나타내는 의사거리를 계산한다. 이 의사거리는 위치, 속도와 시간 (PVT: Position, Velocity and Time)을 결정하도록 다른 위성(일반적으로 3개)으로부터 확보된 의사거리와 조합하여 결정될 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2017-0004900호(2017.01.11. 공개, 서브캐리어 트래킹 모호성을 해결하기 위해 비모호 판별기를 계산하는 GNSS 수신기)에 개시되어 있다.
위와 같이 위성정보를 이용하여 위치를 결정하기 위해서는 4개의 위성(GPS 3D Fix)이 필요하지만 지하 주차장이나 터널의 진입상황, 위가 막혀진 건물 및 양옆이 개방되어 소수의 위성신호가 들어오는 상황 등의 음영지역에서는, 수신되는 위성 수가 4개 미만이거나 낮은 CNR(Carrier to Noise ratio) 환경으로 위성정보를 이용하여 위치를 결정할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 글로벌 항법 위성 시스템을 기반으로 위치를 결정할 때, 음영지역에서 수신된 소수의 측위정보를 기반으로 위성정보 제공서버로부터 주변의 위성정보를 제공받아 위치를 결정하는, 위성정보를 이용한 위치 결정장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정장치는, 측위위성으로부터 측위정보를 수신하기 위한 GNSS 수신부; 위성정보 제공서버와 통신망을 통해 접속하여 위성정보를 송수신하는 네트워크 접속부; 및 GNSS 수신부로부터 수신된 측위정보를 기반으로 음영지역 조건을 비교하여 측위정보로부터 위성정보를 파싱하고, 네트워크 접속부를 통해 파싱된 위성정보를 위성정보 제공서버에 전송하며, 위성정보 제공서버로부터 주변의 위성정보를 제공받아 현재 위치를 추정하여 결정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 측위정보를 수신한 측위위성의 개수가 설정개수 미만인 경우 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 측위정보로부터 계산한 HDOP(Horizontal Dilution of Precision)가 설정값을 초과하는 경우 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, 측위정보와 제공된 위성정보를 기반으로 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는, GNSS 수신부로부터 수신된 측위정보를 기반으로 현재 위치를 계산하여 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정방법은, 제어부가 GNSS 수신부를 통해 측위위성으로부터 측위정보를 수신하는 단계; 제어부가 측위정보를 기반으로 음영지역 조건을 비교하는 단계; 제어부가 음영지역 조건을 비교하여 측위정보로부터 위성정보를 파싱하여 위성정보 제공서버로 전송하는 단계; 제어부가 위성정보 제공서버로부터 주변의 위성정보를 제공받는 단계; 및 제어부가 측위정보와 제공된 주변의 위성정보를 기반으로 현재위치를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 음영지역 조건을 비교하는 단계는, 제어부가 측위정보를 수신한 측위위성의 개수가 설정개수 미만인 경우 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 음영지역 조건을 비교하는 단계는, 제어부가 측위정보로부터 계산한 HDOP(Horizontal Dilution of Precision)가 설정값을 초과하는 경우 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 음영지역 조건을 비교하여 음영지역 조건을 만족하지 않는 경우, 제어부가 GNSS 수신부로부터 수신된 측위정보를 기반으로 현재 위치를 계산하여 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정장치 및 그 방법은 글로벌 항법 위성 시스템을 기반으로 위치를 결정할 때 음영지역에서 수신된 소수의 측위정보를 기반으로 위성정보 제공서버로부터 주변의 위성정보를 제공받아 위치를 결정함으로써 음영지역에서도 정확한 위치정보를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정장치에서 위성정보 제공서버에서 제공된 위성정보를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정장치에서 위성정보 제공서버에서 제공된 위성정보를 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정장치는, GNSS 수신부(10), 네트워크 접속부(30) 및 제어부(20)를 포함한다.
GNSS 수신부(10)는 지구의 상공에 위치한 측위위성으로부터 측위정보를 수신하여 제어부(20)에 제공한다.
여기서, 측위정보에는 각 위성에 대한 위성ID, 궤도정보, 이력, 오차 방법 계산에 필요한 계수를 포함하는 항법 메시지를 포함할 수 있다.
네트워크 접속부(30)는 통신망(50)을 통해 위성정보 제공서버(40)와 접속하여 측위위성에 대한 위성정보를 송수신한다.
여기서, 위성정보 제공서버(40)는 지구 상공에 위치한 측위위성에 대한 각각의 항법 메시지를 데이터베이스를 구축하여 실시간으로 변하는 궤도정보를 반영하여 제공할 수 있다.
제어부(20)는 GNSS 수신부(10)로부터 수신된 측위정보를 기반으로 음영지역 조건을 비교하여 측위정보로부터 위성정보를 파싱하고, 네트워크 접속부(30)를 통해 파싱된 위성정보를 위성정보 제공서버(40)로 전송하며, 위성정보 제공서버(40)로부터 주변의 위성정보를 제공받아 현재 위치를 추정하여 결정할 수 있다.
여기서, 음영지역 조건을 비교할 때, 제어부(20)는 측위정보를 수신한 측위위성의 개수가 설정개수 예를 들어, 1개 이상 4개 미만인 경우 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(20)는 수신된 측위정보로부터 계산한 HDOP(Horizontal Dilution of Precision)가 설정값 예를 들어, 2.5를 초과하는 경우 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
한편, 위성정보 제공서버(40)는 제어부(20)로부터 파싱된 위성정보를 수신 받아 데이터베이스에 구축된 위성정보에서 수신 받은 위성정보를 검색하여 매칭되는 위성의 주변 위성들에 대한 도 2에 도시된 바와 같이 위성정보를 제공할 수 있다.
따라서, 제어부(20)는 수신된 측위정보와 제공된 위성정보를 기반으로 현재 위치를 추정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(20)는 수신된 측위정보가 측위위성인 GPS-24와 GPS-27로부터 수신된 경우, 현재 위치로부터 GPS-24와 GPS-27에 대해 각각 고도각과 의사거리를 산출할 수 있다. 그리고 위성정보 제공서버(40)로부터 제공된 주변의 위성정보로부터 GPS-18과 GPS-21을 선택하여 GPS-18과 GPS-21의 궤도정보와 GPS-24와 GPS-27의 궤도정보를 기반으로 측위위성 간 거리와 각도를 산출한 후 이를 기반으로 현재 위치로부터 GPS-18과 GPS-21에 대해 각각 고도각과 의사거리를 계산할 수 있다.
따라서, 제어부(20)는 4개의 위성인 GPS-24, GPS-27, GPS-18 및 GPS-21에 대해 각각 고도각과 의사거리를 계산한 결과를 기반으로 현재 위치를 추정하여 결정할 수 있다.
그리고 제어부(20)는 GNSS 수신부(10)로부터 4개 이상의 측위위성으로부터 수신된 측위정보를 기반으로 현재 위치를 계산하여 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 위성정보를 이용한 위치 결정장치에 따르면, 글로벌 항법 위성 시스템을 기반으로 위치를 결정할 때 음영지역에서 수신된 소수의 측위정보를 기반으로 위성정보 제공서버로부터 주변의 위성정보를 제공받아 위치를 결정함으로써 음영지역에서도 정확한 위치정보를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 위성정보를 이용한 위치 결정방법에서는 먼저, 제어부가 GNSS 수신부(10)를 통해 측위위성으로부터 측위정보를 수신한다(S10).
S10 단계에서 측정정보를 수신한 후 제어부(20)는 측위정보를 기반으로 음영지역 조건을 비교한다(S20).
여기서, 음영지역 조건을 비교할 때, 제어부(20)는 측위정보를 수신한 측위위성의 개수가 설정개수 예를 들어, 1개 이상 4개 미만인 경우 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(20)는 수신된 측위정보로부터 계산한 HDOP(Horizontal Dilution of Precision)가 설정값 예를 들어, 2.5를 초과하는 경우 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다.
S20 단계에서 음영지역 조건을 비교하여 음영지역 조건 만족하지 않는 경우, 제어부(20)는 GNSS 수신부(10)로부터 수신된 측위정보를 기반으로 현재 위치를 계산할 수 있다(S30).
S30 단계에서 현재 위치를 계산한 후 제어부(20)는 계산된 현재 위치를 결정한다(S80).
반면, S20 단계에서 음영지역 조건을 비교하여 음영조건인 경우, 제어부(20)는 수신된 측위정보로부터 위성정보를 파싱한다(S40).
수신된 측위정보에는 각 위성에 대한 위성ID, 궤도정보, 이력, 오차 방법 계산에 필요한 계수를 포함하는 항법 메시지를 포함할 수 있다.
따라서, 측위정보로부터 위성ID를 포함하는 위성정보를 파싱할 수 있다.
S40 단계에서 위성정보를 파싱한 후 제어부(20)는 위성정보 제공서버(40)로 파싱된 위성정보를 전송하여 파싱된 위성정보를 기반으로 주변의 위성정보를 요청할 수 있다(S50).
S50 단계에서 파싱된 위성정보를 위성정보 제공서버(40)에 전송한 후 제어부(20)는 위성정보 제공서버(40)로부터 주변의 위성정보를 제공받을 수 있다(S60).
여기서, 위성정보 제공서버(40)는 제어부(20)로부터 파싱된 위성정보를 수신 받아 데이터베이스에 구축된 위성정보에서 수신 받은 위성정보를 검색하여 매칭되는 위성의 주변 위성들에 대한 도 2에 도시된 바와 같이 위성정보를 제공할 수 있다.
S60 단계에서 위성정보 제공서버(40)로부터 주변의 위성정보를 제공받은 후 제어부(20)는 수신된 측위정보와 제공된 위성정보를 기반으로 현재 위치를 추정할 수 있다(S70).
예를 들어, 제어부(20)는 수신된 측위정보가 측위위성인 GPS-24와 GPS-27로부터 수신된 경우, 현재 위치로부터 GPS-24와 GPS-27에 대해 각각 고도각과 의사거리를 산출할 수 있다. 그리고 위성정보 제공서버(40)로부터 제공된 주변의 위성정보로부터 GPS-18과 GPS-21을 선택하여 GPS-18과 GPS-21의 궤도정보와 GPS-24와 GPS-27의 궤도정보를 기반으로 측위위성 간 거리와 각도를 산출한 후 이를 기반으로 현재 위치로부터 GPS-18과 GPS-21에 대해 각각 고도각과 의사거리를 계산할 수 있다.
이와 같이 제어부(20)는 4개의 측위위성인 GPS-24, GPS-27, GPS-18 및 GPS-21에 대해 각각 고도각과 의사거리를 계산한 결과를 기반으로 현재 위치를 추정할 수 있다.
S70 단계에서 현재 위치를 추정한 후 제어부(20)는 계산된 현재 위치를 결정한다(S80).
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 위성정보를 이용한 위치 결정방법에 따르면, 글로벌 항법 위성 시스템을 기반으로 위치를 결정할 때 음영지역에서 수신된 소수의 측위정보를 기반으로 위성정보 제공서버로부터 주변의 위성정보를 제공받아 위치를 결정함으로써 음영지역에서도 정확한 위치정보를 제공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : GNSS 수신부 20 : 제어부
30 : 네트워크 접속부 40 : 위성정보 제공서버
50 : 통신망

Claims (9)

  1. 측위위성으로부터 측위정보를 수신하기 위한 GNSS 수신부;
    위성정보 제공서버와 통신망을 통해 접속하여 위성정보를 송수신하는 네트워크 접속부; 및
    상기 GNSS 수신부로부터 수신된 상기 측위정보를 기반으로 음영지역 조건을 비교하여 상기 측위정보로부터 위성정보를 파싱하고, 상기 네트워크 접속부를 통해 파싱된 위성정보를 상기 위성정보 제공서버에 전송하며, 상기 위성정보 제공서버로부터 주변의 위성정보를 제공받아 현재 위치를 추정하여 결정하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성정보를 이용한 위치 결정장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 측위정보를 수신한 상기 측위위성의 개수가 설정개수 미만인 경우 상기 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 위성정보를 이용한 위치 결정장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 측위정보로부터 계산한 HDOP(Horizontal Dilution of Precision)가 설정값을 초과하는 경우 상기 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 위성정보를 이용한 위치 결정장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 측위정보와 제공된 위성정보를 기반으로 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 위성정보를 이용한 위치 결정장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 GNSS 수신부로부터 수신된 상기 측위정보를 기반으로 현재 위치를 계산하여 결정하는 것을 특징으로 하는 위성정보를 이용한 위치 결정장치.
  6. 제어부가 GNSS 수신부를 통해 측위위성으로부터 측위정보를 수신하는 단계;
    상기 제어부가 상기 측위정보를 기반으로 음영지역 조건을 비교하는 단계;
    상기 제어부가 상기 음영지역 조건을 비교하여 상기 측위정보로부터 위성정보를 파싱하여 위성정보 제공서버로 전송하는 단계;
    상기 제어부가 상기 위성정보 제공서버로부터 주변의 위성정보를 제공받는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 측위정보와 제공된 주변의 위성정보를 기반으로 현재위치를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성정보를 이용한 위치 결정방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 음영지역 조건을 비교하는 단계는, 상기 제어부가 상기 측위정보를 수신한 상기 측위위성의 개수가 설정개수 미만인 경우 상기 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 위성정보를 이용한 위치 결정방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 음영지역 조건을 비교하는 단계는, 상기 제어부가 상기 측위정보로부터 계산한 HDOP(Horizontal Dilution of Precision)가 설정값을 초과하는 경우 상기 음영지역 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 위성정보를 이용한 위치 결정방법.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 음영지역 조건을 비교하여 상기 음영지역 조건을 만족하지 않는 경우, 상기 제어부가 상기 GNSS 수신부로부터 수신된 상기 측위정보를 기반으로 현재 위치를 계산하여 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성정보를 이용한 위치 결정방법.
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