KR20190109830A - 공간좌표 측위 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공간좌표 측위 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 공간좌표를 알 수 없는 복수의 보조점 스테이션이 설치된 공간에서 지상 원점 스테이션의 공간좌표와 스테이션 간의 거리 정보에 근거하여 보조점 스테이션의 공간좌표를 실시간 산출함으로써 공간 내의 측위 대상 물체의 위치를 고정밀도로 측정할 수 있는 공간좌표 측위 시스템에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명에 따른 공간좌표 측위 시스템은 그 위치정보가 이미 결정되어 있으며 무선 거리 측정 기능을 구비한 지상 원점 스테이션과, 그 위치정보가 알려지지 않고 가변적이며 무선 거리 측정 기능을 구비한 복수의 보조점 스테이션과, 상기 지상 원점 스테이션과 상기 보조점 스테이션 간의 무선 거리정보 및 상기 보조점 스테이션 상호 간의 무선 거리정보를 일정 시간마다 수신하여, 복수의 거리정보 및 상기 지상 원점 스테이션의 위치정보에 근거하여 상기 보조점 스테이션의 위치정보를 일정 시간마다 산출하는 보조점 위치산출 서버를 포함한다.

Description

공간좌표 측위 시스템{coordinate positioning system}
본 발명은 공간좌표 측위 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 공간좌표를 알 수 없는 복수의 보조점 스테이션이 설치된 공간에서 지상 원점 스테이션의 공간좌표와 보조점 스테이션 간의 거리 정보에 근거하여 보조점 스테이션의 공간좌표를 일정 주기마다 산출함으로써 공간 내의 측위 대상 물체의 위치를 고정밀도로 측정할 수 있는 공간좌표 측위 시스템에 관한 것이다.
위성 항법 시스템은 위성을 이용하여 사용자에게 현재의 위치 및 사용자가 원하는 목적지까지의 경로를 제공하는 시스템을 말한다. 현재 널리 이용되고 있는 위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System)은 미국에서 제공하는 GPS(Global Positioning System)가 대표적이다.
이러한 위성 항법 시스템의 대표적인 사용례로서 차량 항법(Car Navigation) 시스템이 있다. 차량 항법 시스템은 운전자에게 차량의 현재 위치를 파악하여 사용자가 원하는 목적지까지 최적 경로를 제공하며 경로에 따라 운전자를 안내하는 시스템을 말한다. 이러한 차량 항법 시스템은 일반적으로 GPS(Global Positioning System) 센서를 이용하여 차량의 현재 위치를 계산하고 현재 위치로부터 목적지까지의 경로 안내를 수행한다.
한편, 최근에는 무인으로 차량을 주행하는 무인 주행 시스템이 개발되고 있다. 무인 주행 시스템에서 차량의 차선 이탈을 방지하기 위해 차량 위치의 측정 정밀도는 수 센티미터 이내로 매우 높아야 하는데, 현재 사용되는 GPS의 위치 산출 오차는 수 미터 내외로 크다는 문제점이 있다.
또한, 위성항법 시스템을 구성하고 있는 위성에 대한 수명 및 유지관리의 한계가 있어 이에 대한 보완방식이 요구되고 있다.
이에 대하여, 본 출원인의 특허출원 제10-2016-0122139호는 GPS 대비 위치 산출 정밀도를 높일 수 있도록 지상에 설치되어 있는 다수의 지상 원점 스테이션(ground base pont)과 보조점 스테이션(assistant point)을 이용하여 측위 대상의 위치를 측정할 수 있는 고정밀 공간정보 계측 지원 시스템을 개시하고 있다.
그러나 특허출원 제10-2016-0122139호의 고정밀 공간정보 계측 지원 시스템이 실제로 구현되기 위해서는 공간좌표를 알고 있는 국가 기준점으로부터 가시거리가 확보될 수 있는 거리 내에 다수의 지상 원점 스테이션을 일정 간격마다 설치해야 하는 문제점이 있다. 즉, 지상 원점 스테이션을 전국에 일정 간격마다 설치하는 경우, 큰 비용과 장기간의 공사 및 유지관리가 필요하므로 이를 구현하기에는 현실적으로 어려움이 있다.
미국 공개특허 제2008-0242310호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 설치 비용을 줄일 수 있고 장기간의 설치 공사를 하지 않아도 측위 대상에 대해 고정밀의 공간좌표를 계측할 수 있는 시스템을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 공간좌표 측위 시스템은 그 위치정보가 이미 결정되어 있으며 무선 거리 측정 기능을 구비한 지상 원점 스테이션과, 그 위치정보가 알려지지 않고 가변적이며 무선 거리 측정 기능을 구비한 복수의 보조점 스테이션과, 상기 지상 원점 스테이션과 상기 보조점 스테이션 간의 무선 거리정보 및 상기 보조점 스테이션 상호 간의 무선 거리정보를 일정 시간마다 수신하여, 복수의 거리정보 및 상기 지상 원점 스테이션의 위치정보에 근거하여 상기 보조점 스테이션의 위치정보를 일정 시간마다 산출하는 보조점 위치산출 서버를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 공간좌표 측위 시스템은 그 위치정보가 이미 결정되어 있으며 무선 거리 측정 기능을 구비한 지상 원점 스테이션과, 그 위치정보가 알려지지 않고 가변적이며 무선 거리 측정 기능을 구비한 복수의 보조점 스테이션을 포함하며, 상기 지상 원점 스테이션은 상기 보조점 스테이션 상호 간의 무선 거리정보를 일정 시간마다 수신하고, 복수의 무선 거리정보 및 자신의 위치정보에 근거하여 일정 시간마다 상기 보조점 스테이션의 위치정보를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 지상 원점 스테이션은 레이저를 출사하는 광원 및 반사된 레이저를 검출하는 수광부를 포함하는 레이저 모듈과, 레이저의 출사 및 검출과 관련된 시간정보에 근거하여 보조점 스테이션과의 절대 거리정보를 산출하는 거리 측정부와, 상기 보조점 스테이션과 무선신호를 송수신하고 보조점 위치 산출 서버로 절대 거리정보를 전송하는 무선 통신부와, 상기 레이저 모듈을 제어하고 상기 거리 측정부에서 산출한 절대 거리정보가 상기 무선통신부를 통해 전송되도록 하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 보조점 스테이션은 다른 보조점 스테이션과 무선신호를 송수신하며 다른 보조점 스테이션과의 무선 거리정보를 보조점 위치 산출 서버로 전송하고 보조점 위치 산출 서버로부터 보조점 스테이션의 위치정보를 수신하는 무선 통신부와, 무선신호에 근거하여 다른 보조점 스테이션과의 무선 거리정보를 산출하는 거리 측정부와, 상기 보조점 스테이션의 위치정보 및 시간정보로 구성된 방송정보를 생성하여 방송정보가 상기 무선 통신부를 통해 송출되도록 하는 제어부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 보조점 스테이션의 위치정보를 산출하는 방법은 공간좌표를 아는 지상 원점 스테이션과 공간좌표를 모르는 복수의 보조점 스테이션으로 구성된 공간좌표 측위 시스템의 보조점 위치 산출 장치가 보조점 스테이션의 공간좌표를 산출하는 방법으로서, 상기 지상 원점 스테이션과 특정 보조점 스테이션 간의 절대 거리정보를 수신하는 단계와, 상기 복수의 보조점 스테이션 간의 무선 거리정보를 수신하는 단계와, 상기 절대 거리정보와 복수의 무선 거리정보에 대하여 각각의 방정식을 구하고 각각의 방정식으로부터 연립 방정식을 생성하는 단계와, 상기 연립 방정식을 풀어 상기 복수의 보조점 스테이션의 공간좌표를 산출하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 공간좌표를 알 수 없는 복수의 보조점 스테이션이 설치된 공간에서 1개의 지상 원점 스테이션의 공간좌표와 스테이션 간의 거리 정보에 근거하여 보조점 스테이션의 공간좌표를 일정 시간마다 산출할 수 있어서 측위 대상의 위치를 고정밀도로 계측할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공간좌표 측위 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 지상 원점 스테이션과 보조점 스테이션에 의해 만들어진 측위 셀을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 지상 원점 스테이션과 보조점 스테이션의 내부 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 공간좌표 측위 시스템에서 위치 산출 단말이 자신의 위치를 계측할 수 있도록 사전 수행되는 프로세스를 나타낸 순서도.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 공간좌표 측위 시스템의 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 공간좌표 측위 시스템은 지상 원점 스테이션(100), 보조점 스테이션(110), 보조점 위치산출 서버(120), 위치 산출 단말(130) 등을 포함한다.
공간좌표 측위 시스템의 각 구성을 설명하기에 앞서, 위치정보는 각 객체의 공간좌표(x, y, z)를 의미하고, 거리정보는 두 객체 간의 거리를 의미하며, 방송정보는 위치정보 및 시간정보를 포함하는 정보를 의미한다. 공간좌표와 위치정보는 혼용하여 사용하기로 한다.
지상 원점(global point) 스테이션(100)은 지상에 수 킬로미터 간격마다 설치되어 있으며, 무선 거리 측정 및 절대 거리 측정 기능을 구비하고 있다. 지상 원점 스테이션(100)의 공간좌표는 국가 기준점으로부터 정의되어 이미 알려졌다.
무선 거리 측정 기능은 Wi-Fi, UWB 등 무선신호에 근거하여 두 객체 간의 거리를 측정하여 무선 거리정보(점선 표시)를 산출하는 기능이고, 절대 거리 측정 기능은 레이저 또는 광을 이용하여 두 객체 간의 거리를 측정하여 절대 거리정보(실선 표시)를 산출하는 기능을 말한다.
지상 원점 스테이션(100)은 절대 거리정보를 보조점 위치산출 서버(120)로 전송하며, 인접하는 보조점 스테이션(110)과의 무선 거리정보를 보조점 위치산출 서버(120)로 전송할 수 있다.
또한, 지상 원점 스테이션(100)은 복수의 보조점 스테이션(110)으로부터 무선 거리정보를 수집하여 수집한 무선 거리정보를 보조점 위치산출 서버(120)로 전송할 수 있다.
보조점(assistant point) 스테이션(110)은 지상에 수백 미터 간격마다 설치될 수 있으며, 무선 거리 측정 기능을 구비하고 있다. 보조 스테이션(110)의 무선 거리 측정 기능을 통해 인접하는 두 보조점 스테이션(110) 간의 거리를 측정할 수 있다.
보조점 스테이션(110)의 공간좌표는 지상 원점 스테이션(100)과 같이 이미 알려져 있는 값이 아니며, 본 발명에서는 보조점 위치 산출 서버(120)가 보조점 스테이션(110)의 공간좌표를 실시간 산출할 수 있다.
보조점 스테이션(110)은 보조점 위치산출 서버(120)로부터 일정 주기마다 자신의 공간좌표를 수신하여 공간좌표 및 시간정보로 구성된 방송정보를 주변으로 송출한다.
보조점 스테이션(110)은 방송정보를 송출할 때 음영 지역을 최소화하기 위해 지표면으로 일정 높이로 높게 설치될 필요가 있다. 이러한 보조점 스테이션(110)은 송출 타워나 건물에 설치될 수 있는데, 진동이나 외풍 그 밖의 요인에 의해 송출 타워나 건물에 유동이 발생하여 보조점 스테이션(110)의 위치가 변경될 수 있다.
이에 따라 보조점 스테이션(110)은 보조점 위치산출 서버(120)로부터 자신의 공간좌표를 일정 주기마다 수신함으로써 외부 환경에 의해 자신의 위치가 변경되더도 실시간 산출된 공간좌표에 의해 정확한 위치를 보장받을 수 있다.
보조점 스테이션(110)은 각각 무선 거리정보를 보조점 위치산출 서버(120)로 전송할 수 있으나, 복수의 보조점 스테이션(110)이 메인 보조점 스테이션과 서브 보조점 스테이션으로 구성된 경우, 메인 보조점 스테이션이 서브 보조점 스테이션으로부터 무선 거리정보를 수집하여 수집한 무선 거리정보를 보조점 위치산출 서버(120)로 전송할 수 있다.
보조점 위치산출 서버(120)는 지상 원점 스테이션(100) 및 보조점 스테이션(110)으로부터 거리정보를 수신하고 지상 원점 스테이션(100)의 공간좌표 및 거리정보를 이용하여 각 보조점 스테이션(100)의 공간좌표를 산출한다. 보조점 위치산출 서버(120)는 보조점 스테이션(110)의 공간좌표를 보조점 스테이션(110)에 일정 주기마다 제공한다.
위치 산출 단말(130)은 지상 원점 스테이션(100) 또는 보조점 스테이션(110)으로부터 송출되는 방송정보를 수신하여 자신의 위치정보를 산출한다.
위치 산출 단말(130)은 지상 원점 스테이션(100) 또는 보조점 스테이션(110)으로부터 떨어진 거리를 구하고 그 거리를 반지름으로 하는 각각의 구가 교차하는 지점을 찾아 위치정보를 산출한다.
위치 산출 단말(130)은 지상 원점 스테이션(100) 또는 보조점 스테이션(100)과 무선신호를 송수신하고 그들로부터 방송정보를 수신할 수 있는 기능을 구비하고 있다면 어떠한 종류의 기기나 장치라도 가능하다. 예를 들어, 위치 산출 단말(130)은 스마트폰 등의 휴대단말이 될 수 있으며 자동차, 선박, 드론 등의 다양한 물체에 탑재될 수 있다.
도 1에서는 보조점 스테이션(110)의 공간좌표를 산출하기 위해 통신망에 연결된 보조점 위치산출 서버(120)가 독립적으로 존재하고 있으나, 별도의 보조점 위치산출 서버(120)를 두지 않고 보조점 스테이션(110)의 위치정보를 산출하는 기능이 지상 원점 스테이션(100)에 구비될 수 있다.
지상 원점 스테이션(100)에 보조점 스테이션(110)의 위치정보 산출 기능이 포함되어 있는 경우, 지상 원점 스테이션(100)이 보조점 스테이션(110)으로부터 무선 거리정보를 수집하여 자신과 특정의 보조점 스테이션 간의 절대 거리정보, 각 보조점 스테이션(110)으로부터 수집한 무선 거리정보 및 자신의 위치정보에 근거하여 각 보조점 스테이션(110)의 위치정보를 산출할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 지상 원점 스테이션과 보조점 스테이션에 의해 만들어진 측위 셀을 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 1개의 지상 원점 스테이션(100)과 5개의 보조점 스테이션(110)이 삼각형으로 연결되어 4개의 측위 셀을 구성하고 있으며 셀 안에 위치 산출 단말(130)이 존재하고 있다.
도 2에서는 1개의 지상 원점 스테이션(100)에 의해 구성된 4개의 측위 셀을 도시하고 있으나, 보조점 스테이션의 개수가 증가하면 측위 셀의 개수도 증가하며, 지상 원점 스테이션(100)이 수 킬로미터마다 존재하게 되면 지상 원점 스테이션(100)을 기준으로 인접하는 보조점 스테이션에 의해 다른 측위 셀이 연속하여 생성된다.
지상 원점 스테이션(100)은 절대 거리 측정 기능을 통해 특정의 보조점 스테이션(110)과의 절대 거리정보(실선 표시)를 산출하고, 무선 거리 측정 기능을 통해서도 주변의 보조점 스테이션(110)과의 무선 거리정보(점선 표시)를 산출한다.
또한, 보조점 스테이션(110)도 무선거리 측정 기능을 통해 주변의 다른 보조점 스테이션(110)과의 무선 거리정보(점선 표시)를 산출한다.
이와 같이 산출한 절대 거리정보 및 복수의 무선 거리정보와 함께 이미 알고 있는 지상 원점 스테이션(100)의 공간좌표를 이용하여 각 보조점 스테이션(110)의 위치정보를 산출할 수 있다.
보조점 스테이션(110)의 공간좌표는 (x, y, z)로 표시할 수 있는데, 보조점 스테이션(110)의 높이 즉, z 값은 보조점 스테이션(110)의 설치 시에 알 수 있고 쉽게 측정할 수 있는 값이므로 보조점 스테이션(110)의 공간좌표의 미지수는 (x, y) 2개로 줄어든다.
따라서, 도 2와 같이 1개의 지상 원점 스테이션(100)과 5개의 보조점 스테이션(110)으로 구성된 측위 셀에서, 보조점 스테이션(110)의 공간좌표 미지수는 2*5=10개이고, 상기 산출한 거리정보는 절대 거리정보 1개와 무선 거리정보 9개를 합하여 총 10개이므로 10개의 거리정보로부터 10개의 방정식을 도출할 수 있다.
그러면 10개의 미지수는 10개의 방정식으로부터 만든 연립 방정식을 풀어 그 해를 구할 수 있으므로 결국 각 보조점 스테이션(110)의 공간좌표 (x, y)를 구할 수 있게 된다.
각 보조점 스테이션(110)이 자신의 위치정보인 공간좌표와 시간정보로 구성된 방송정보를 일정 주기마다 주변으로 송출하면, 측위 셀 내에 존재하는 위치 산출 단말(130)이 주변의 보조점 스테이션(110)으로부터 방송정보를 수신하여 방송정보를 이용하여 자신의 현재 위치를 산출할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 지상 원점 스테이션과 보조점 스테이션의 내부 구성을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 지상 원점 스테이션(100)은 무선통신부(101), 타이머(102), 레이저 모듈(103), 거리 측정부(104), 제어부(105) 등을 포함한다.
무선 통신부(101)는 주변의 보조점 스테이션(110)과 무선신호를 송수신하고 보조점 위치 산출 서버(120)로 특정 보조점 스테이션(110)과의 거리정보인 절대 거리 정보를 전송한다. 무선 통신부(101)는 와이파이(Wi-Fi), 초광대역통신(UWB) 등의 근거리 통신 모듈로 구성될 수 있다.
또한, 무선 통신부(101)는 보조점 스테이션(110)으로부터 무선 거리정보를 수신하여 무선 거리정보를 보조점 위치 산출 서버(120)로 전송하거나, 보조점 위치 산출 서버(120)로부터 보조점 스테이션(110)의 위치정보를 수신하여 그 위치정보를 보조점 스테이션(110)으로 전송할 수 있다.
타이머(102)는 보조점 스테이션(110)의 시간정보와 동기화되어 타임 클록 신호를 출력한다. 타이머(102)의 시간정보는 절대 거리정보 및 무선 거리정보를 산출하는데 필요한 정보이다.
도 3에서는 지상 원점 스테이션(100)이 타이머(102)를 통해 시간정보를 받고 있으나, GPS 수신기로부터 시간정보를 수신할 수 있다.
레이저 모듈(103)은 레이저를 출사하는 광원과 반사되어 돌아온 레이저를 검출하는 수광부를 포함한다. 레이저 모듈(103)은 레이저 광을 출사하고 주변의 보조점 스테이션(110)에 의해 반사되어 돌아온 레이저 광을 검출한다.
거리 측정부(104)는 레이저의 출사 및 검출과 관련된 시간정보를 이용하여 특정 보조점 스테이션(110)과의 레이저 절대 거리정보를 산출한다.
제어부(105)는 지상 원점 스테이션(100)의 각 구성요소를 전체적으로 제어하는 부분이다.
본 발명에 따른 제어부(105)는 동기화된 타이머(102)나 GPS 수신기로부터 시간정보를 입력받으며 레이저 모듈(103)의 구동을 제어하고, 거리 측정부(104)에서 산출된 레이저 절대 거리정보가 무선 통신부(101)를 통해 보조점 위치 산출 서버(120)로 전송되도록 한다.
보조점 스테이션(110)은 지상 원점 스테이션(100)의 내부 구성과 유사하게 무선 통신부(111), 타이머(112), 거리 측정부(113), 제어부(114) 등을 포함한다.
무선 통신부(111)는 지상 원점 스테이션(100)과 다른 보조점 스테이션(110)과 무선신호를 송수신하며, 다른 보조점 스테이션과의 무선 거리정보를 보조점 위치 산출 서버(120)로 전송하고, 보조점 위치 산출 서버(120)로부터 보조점 스테이션의 위치정보를 수신한다.
무선 통신부(111)는 보조점 스테이션의 위치정보 및 시간정보로 구성된 방송정보를 주기적으로 송출한다.
또한, 무선 통신부(111)는 무선 거리정보를 지상 원점 스테이션(100) 또는 다른 보조점 스테이션(110)으로 전송할 수 있다.
타이머(112)는 지상 원점 스테이션(100)과 다른 보조점 스테이션(110)의 타이머와 동기화되어 타임 클록 신호를 출력한다. 보조점 스테이션(110)은 내부의 타이머(112) 대신에 GPS 수신기에서 생성되는 시간정보를 사용할 수 있다.
거리 측정부(113)는 지상 원점 스테이션(100) 또는 다른 보조점 스테이션(110)과 송수신하는 무선신호 및 시간정보에 근거하여 다른 보조점 스테이션과의 무선 거리정보를 산출한다.
제어부(114)는 보조점 스테이션(110)의 각 구성요소를 전체적으로 제어하는 부분이다.
본 발명에 따른 제어부(114)는 거리 측정부(113)에서 산출한 무선 거리정보가 무선 통신부(110)를 통해 보조점 위치 산출 서버(120)로 주기적으로 전송되도록 제어하고, 무선 통신부(111)를 통해 수신한 보조점 스테이션(110)의 위치정보와 타이머(112)를 통해 입력받은 시간정보로부터 방송정보를 생성하여 방송정보가 무선 통신부(111)를 통해 주기적으로 전송되도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 공간좌표 측위 시스템에서 위치 산출 단말(130)이 자신의 위치를 계측할 수 있도록 사전 수행되는 프로세스를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 먼저 거리 측정 단계(S10)에서, 지상 원점 스테이션(100)이 특정 보조점 스테이션(110)과의 절대 거리정보를 산출하고, 각 보조점 스테이션(110)이 주변의 보조점 스테이션과의 무선 거리정보를 산출한다.
다음, 거리정보 전송 단계(S20)에서, 지상 원점 스테이션(100)은 절대 거리정보를 보조점 위치 산출 서버(120)로 전송하고, 각 보조점 스테이션(110)은 무선 거리정보를 보조점 위치 산출 서버(120)로 전송한다.
다른 실시예로서, 지상 원점 스테이션(100)이 보조점 스테이션(110)으로부터 무선 거리정보를 수집하여 수집한 무선 거리정보를 보조점 위치 산출 서버(120)로 전송할 수 있다.
다음, 위치정보 수신 단계(S30)에서, 각 보조점 스테이션(110)은 보조점 위치 산출 서버(120)로부터 자신의 위치정보를 수신한다. 다른 실시예로서, 각 보조점 스테이션(110)은 지상 원점 스테이션(100)로부터 자신의 위치정보를 수신할 수 있다.
마지막으로, 방송정보 송출 단계(S40)에서, 각 보조점 스테이션(110)은 수신한 자신의 위치정보와 함께 시간정보를 주기적으로 송출한다.
각 보조점 스테이션(110)에서 위치정보 및 시간정보로 구성된 방송정보를 송출하게 되면, 위치 산출 단말(130)이 방송정보를 수신하여 자신의 위치를 계측할 수 있다.
상술한 거리 측정 단계(S10), 거리정보 전송 단계(S20), 위치정보 수신 단계(S30), 방송정보 송출 단계(S40)는 일정한 주기마다 반복되어 각 보조점 스테이션(110)의 위치정보가 실시간 보정되기 때문에, 외부 환경이 변하더라도 위치 산출 단말(130)은 그 보정된 위치정보를 기반으로 자신의 위치를 정확하게 계측할 수 있게 된다.
상술한 실시 예에서 지상 원점 스테이션은 무선 거리 측정 및 절대 거리 측정 기능을 모두 구비하여 보조점 스테이션의 위치정보를 산출할 때 레이저나 광을 이용한 장거리 절대 거리정보를 이용하고 있다.
레이저나 광을 이용한 거리 측정 방식은 오차가 수 mm 이내로 매우 정확한데 반해 무선 거리 측정 방식은 그 오차가 비교적 크며 상호 간 거리가 증가할수록 오차는 더 커지게 된다. 따라서 지상 원점 스테이션의 절대 거리정보를 이용하면 오차율을 줄이고 보조점 스테이션의 위치정보를 좀 더 정확하게 구할 수 있다.
그러나 다소 비용이 들더라도 보조점 스테이션의 설치 간격을 좁혀 더 많은 보조점 스테이션을 설치한다고 하면 지상 원점 스테이션의 절대 거리정보는 보조점 스테이션의 위치정보 산출 과정에서 생략할 수도 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당 업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정할 수 있다.
전술한 실시 예들은 본 발명을 실시함에 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당 업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 지상 원점 스테이션 110: 보조점 스테이션
120: 보조점 위치 산출 서버 130: 위치 산출 단말

Claims (15)

  1. 그 위치정보가 이미 결정되어 있으며 무선 거리 측정 기능을 구비한 지상 원점 스테이션과,
    그 위치정보가 알려지지 않고 가변적이며 무선 거리 측정 기능을 구비한 복수의 보조점 스테이션과,
    상기 지상 원점 스테이션과 상기 보조점 스테이션 간의 무선 거리정보 및 상기 보조점 스테이션 상호 간의 무선 거리정보를 일정 시간마다 수신하여, 복수의 무선 거리정보 및 상기 지상 원점 스테이션의 위치정보에 근거하여 상기 보조점 스테이션의 위치정보를 일정 시간마다 산출하는 보조점 위치산출 서버를 포함하는 공간좌표 측위 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조점 위치산출 서버는 상기 복수의 무선 거리정보에 대해 무선 거리정보마다 방정식을 구하고 구한 방정식으로부터 만든 연립 방정식을 풀어 상기 보조점 스테이션의 위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 공간좌표 측위 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 보조점 스테이션은 서브 보조점 스테이션과 메인 보조점 스테이션으로 구성되어, 메인 보조점 스테이션이 보조점 스테이션 간의 무선 거리정보를 수집하여 상기 보조점 위치산출 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 공간좌표 측위 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지상 원점 스테이션은 절대 거리 측정 기능을 더 구비하여, 자신과 특정의 보조점 스테이션 간의 절대 거리정보를 상기 보조점 위치산출 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 공간좌표 측위 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지상 원점 스테이션은 복수의 보조점 스테이션으로부터 무선 거리정보를 수집하여 상기 보조점 위치산출 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 공간좌표 측위 시스템.
  6. 그 위치정보가 이미 결정되어 있으며 무선 거리 측정 기능을 구비한 지상 원점 스테이션과,
    그 위치정보가 알려지지 않고 가변적이며 무선 거리 측정 기능을 구비한 복수의 보조점 스테이션을 포함하며,
    상기 지상 원점 스테이션은 상기 보조점 스테이션 상호 간의 무선 거리정보를 일정 시간마다 수신하고, 복수의 무선 거리정보 및 자신의 위치정보에 근거하여 일정 시간마다 상기 보조점 스테이션의 위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 공간좌표 측위 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지상 원점 스테이션은 복수의 무선 거리정보에 대해 무선 거리정보마다 방정식을 구하고 구한 방정식으로부터 만든 연립 방정식을 풀어 상기 보조점 스테이션의 위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 공간좌표 측위 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 보조점 스테이션은 서브 보조점 스테이션과 메인 보조점 스테이션으로 구성되어, 메인 보조점 스테이션이 보조점 스테이션 간의 무선 거리정보를 수집하여 상기 지상 원점 스테이션으로 전송하는 것을 특징으로 하는 공간좌표 측위 시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 지상 원점 스테이션은 절대 거리 측정 기능을 더 구비하여, 자신과 특정의 보조점 스테이션 간의 절대 거리 정보 및 복수의 무선 거리정보에 대해 거리정보마다 방정식을 구하고 구한 방정식으로부터 만든 연립 방정식을 풀어 상기 보조점 스테이션의 위치정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 공간좌표 측위 시스템.
  10. 레이저를 출사하는 광원 및 반사된 레이저를 검출하는 수광부를 포함하는 레이저 모듈과,
    레이저의 출사 및 검출과 관련된 시간정보에 근거하여 보조점 스테이션과의 절대 거리정보를 산출하는 거리 측정부와,
    상기 보조점 스테이션과 무선신호를 송수신하고 보조점 위치 산출 서버로 절대 거리정보를 전송하는 무선 통신부와,
    상기 레이저 모듈을 제어하고 상기 거리 측정부에서 산출한 절대 거리정보가 상기 무선통신부를 통해 전송되도록 하는 제어부를 포함하는 지상 원점 스테이션.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 무선 통신부는 상기 보조점 스테이션으로부터 무선 거리정보를 수신하며 수신한 무선 거리정보를 보조점 위치 산출 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 지상 원점 스테이션.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 무선 통신부는 상기 보조점 위치 산출 서버로부터 상기 보조점 스테이션의 위치정보를 수신하여 상기 보조점 스테이션으로 전송하는 것을 특징으로 하는 지상 원점 스테이션.
  13. 다른 보조점 스테이션과 무선신호를 송수신하며 다른 보조점 스테이션과의 무선 거리정보를 보조점 위치 산출 서버로 전송하고 보조점 위치 산출 서버로부터 보조점 스테이션의 위치정보를 수신하는 무선 통신부와,
    무선신호에 근거하여 다른 보조점 스테이션과의 무선 거리정보를 산출하는 거리 측정부와,
    상기 보조점 스테이션의 위치정보 및 시간정보로 구성된 방송정보를 생성하여 방송정보가 상기 무선 통신부를 통해 송출되도록 하는 제어부를 포함하는 보조점 스테이션.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시간정보는 내부 타이머 또는 GPS 수신기로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 보조점 스테이션.
  15. 공간좌표를 아는 지상 원점 스테이션과 공간좌표를 모르는 복수의 보조점 스테이션으로 구성된 공간좌표 측위 시스템의 보조점 위치 산출 장치가 보조점 스테이션의 공간좌표를 산출하는 방법에 있어서,
    상기 지상 원점 스테이션과 특정 보조점 스테이션 간의 절대 거리정보를 수신하는 단계와,
    상기 복수의 보조점 스테이션 간의 무선 거리정보를 수신하는 단계와,
    상기 절대 거리정보와 복수의 무선 거리정보에 대하여 각각의 방정식을 구하고 각각의 방정식으로부터 연립 방정식을 생성하는 단계와,
    상기 연립 방정식을 풀어 상기 복수의 보조점 스테이션의 공간좌표를 산출하는 단계를 포함하는 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020213766A1 (ko) * 2019-04-18 2020-10-22 이호재 공간좌표 측위 시스템
KR20220148657A (ko) * 2021-04-29 2022-11-07 한국생산기술연구원 그물망 공간좌표 측위 시스템

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100571120B1 (ko) * 2005-09-29 2006-04-13 한진정보통신(주) 레이저 장치를 이용한 3차원 측위 시스템
US20080242310A1 (en) 2007-03-27 2008-10-02 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for determining location of access point
JP2009047457A (ja) * 2007-08-14 2009-03-05 Fujitsu Ltd 無線測位システム
JP2009204344A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Fujitsu Ltd 無線システム
KR100917940B1 (ko) * 2004-02-17 2009-09-21 자디 인코포레이티드 목표물 위치 판정 방법 및 수신기 위치 판정 시스템
KR101224984B1 (ko) * 2011-07-12 2013-01-22 전자부품연구원 Ｄｇｐｓ 시스템의 기준국의 절대 위치 보정 장치 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100917940B1 (ko) * 2004-02-17 2009-09-21 자디 인코포레이티드 목표물 위치 판정 방법 및 수신기 위치 판정 시스템
KR100571120B1 (ko) * 2005-09-29 2006-04-13 한진정보통신(주) 레이저 장치를 이용한 3차원 측위 시스템
US20080242310A1 (en) 2007-03-27 2008-10-02 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for determining location of access point
JP2009047457A (ja) * 2007-08-14 2009-03-05 Fujitsu Ltd 無線測位システム
JP2009204344A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Fujitsu Ltd 無線システム
KR101224984B1 (ko) * 2011-07-12 2013-01-22 전자부품연구원 Ｄｇｐｓ 시스템의 기준국의 절대 위치 보정 장치 및 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020213766A1 (ko) * 2019-04-18 2020-10-22 이호재 공간좌표 측위 시스템
US11960022B2 (en) 2019-04-18 2024-04-16 Korea Institute Of Industrial Technology Spatial coordinate positioning system
KR20220148657A (ko) * 2021-04-29 2022-11-07 한국생산기술연구원 그물망 공간좌표 측위 시스템

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