휴대폰 GPS기반의 위치측정 방법

휴대폰 GPS기반의 위치측정 방법 dkseh1232007.06.1216:15	조회5,986

휴대폰 내장 GPS 기반의 측위

휴대폰 GPS 솔루션에서 해결되어야 할 두 가지 문제가 있다.

 

첫째는 전원이 꺼져있던 gps는 현재의 위치를 계산하기 위해서 위성으로부터 수신되는 신호를 검색하여 GPS 현재 수신 가능한 위성신호를 분석해서 첫 번째 위치를 계산하는데 1분 정도의 시간을 필요로 한다. 이것을 First Fix Time이라고 한다.

휴대폰 GPS를 이용할 경우 빠른 위치계산을 위해서는 이 First Fix Time을 줄이는 것이 필요하다.

 

 

둘째 문제는 수신된 GPS 신호를 이용하여 독자적으로 위치를 계산하기 위해서는 별도의 CPU 기능을 갖추고 있어야 할 뿐만 아니라 휴대폰에서 배터리 등의 전력사용 문제도 해결되어야 한다.
휴대폰 내장 GPS 솔루션들은 GPS 위성신호의 First Fix 시간을 최소화하거나 휴대폰 자체의 CPU 파워의 부족으로 인한 위치 계산시간을 최소화하기 위해 네트워크에 위치한 서버로부터 수신 가능한 위성의 현재 위치에 대한 보조 데이터를 수신하거나 수신된 GPS 신호를 통한 위치 계산 자체를 서버에 분담하여 처리할 수 있다. 이러한 기능을 네트워크 보조형 GPS 또는 Network-Assisted GPS(이하 A-GPS)라고 한다.

 

퀄컴의 gpsOne 솔루션이든 투칩 솔루션이든 휴대폰 내장형 GPS 솔루션들이 항상 A-GPS 모드로 동작되는 것은 아니다. 필요에 따라서 또는 제품에 따라서 휴대폰 내장형 GPS 솔루션들은 A-GPS 모드로 동작하지 않고 독자모드(Standalone mode)로 동작되도록 설정할 수 있다. 좀 더 자세하게 휴대폰 내장형 GPS에서 사용할 수 있는 네 가지 모드를 세부적으로 설명하면 다음과 같다.

 

o Standalone/Autonomous GPS 모드

 

GPS를 통해 자신의 위치를 측정하는 방식으로 기지국이나 다른 장치를 이용하지 않고 스스로 자기 위치를 파악할 수 있는 방식을 뜻한다. 여러 개의 위성신호를 직접 수신하면서 위치를 파악해 낸다. 휴대전화 GPS가 아닌 일반 GPS 들에서 일반적으로 사용되는 방식이다. 휴대폰 GPS의 경우 GPS를 켜고 초기 측정 시간이 1분정도의 시간이 걸리나, 1초당 1회 위치를 측정할 수 있어 네비게이션 응용에 적용될 수 있다.

 

o MS-based GPS 모드

 

Standalone GPS 모드가 First Fix와 실제 위치계산을 모두 휴대폰내에서 계산하므로 Cold Start에서 Fisrt Fix 시간이 1분 정도 걸린다. 그러므로 First Fix에 사용되는 보조 데이터를 네트워크의 위치결정 서버(Position Determination Entity; 이하 PDE)에서 수신하게 되면 First Fix 시간을 수초내에 수행할 수 있는데 이러한 기능을 지원하는 것이 MS-based(Mobile Station-based) GPS 모드이다.

 

 

GPS를 통해 자신의 위치를 찾을 때 휴대폰에서 스스로 위치를 찾아내는 방식으로 계속적으로 PDE와 통신해야하는 MS-Assisted 방식에 비해 위치 검색 속도가 2-5초 정도로 단축된 것이 특징이다. 네트워크의 PDE에서 송신되는 보조 정보는 휴대폰의 상당한 거리를 움직였을 경우 수신 가능한 GPS 위성도 바뀌게 되므로 이러한 정보를 갱신해주기 위해 일정 시간간격마다 보내진다.

 

 

o MS-Assisted GPS 모드

MS-Assisted GPS 모드는 First Fix 시간을 줄이기 위해 보조정보를 서버로 부터 수신 받는 기능과 함께 GPS 위성정보에 기반 한 현재 위치계산까지 네트워크에 위치한 서버를 통해 계산하는 방법이다. GPS 위성에서 보내는 정보를 단말기에 내장된 칩이 수신해 다시 휴대전화 기지국에 알려주고 단말기는 기지국으로부터 다시 위치에 대한 데이터를 받아 최종적으로 위치를 확인하게 된다.

 

네트워크를 통해 위치를 확인하기 때문에 First Fix 보조 정보를 수신하고 GPS 위성신호를 수신하여 네트워크의 PDE로 보내는 통신 시간이 많은 부분을 차지한다. 통신 속도 등을 감안할 때 위치 측정 속도 역시 평균 20초 정도 걸리는 것으로 알려져 있으며 자체 GPS 위성신호의 연산이 어려운 저기능 GPS 내장 휴대폰이나 1회성 위치 검색 서비스에 주로 사용된다.

 

 

o MS-Assisted GPS/Hybrid 모드

건물이 많고 복잡한 도심이나 건물 내에서는 GPS의 위성 신호를 수신하지 못하여 위치를 찾지 못하는 경우가 많은데 이것을 보완하기 위해 기지국에 수신된 신호 정보를 이용하여 네트워크 기반 측위나 다른 측위 기법을 결합하여 사용하는 MS-assisted/Hybrid 모드이다.

 

 

[그림 12]는 MS-assisted GPS 모드와 휴대폰 신호 삼각측량 하는 네트워크 기반 측위의 결과 위치정보를 하이브리드 하여 계산하는 예를 보이고 있다. 이 모드에서 GPS 기반 측위와 네트워크 기반 측위를 항상 동시에 수행하는 것은 아니다. 필요에 따라 GPS위성신호에 기반해서 먼저 측위를 수행한 후 이것이 실패하면 네트워크 기반 측위를 할수도 있으며, 그 반대의 경우도 가능하다.

또한, 네트워크 기반 측위가 항상 삼각측량을 의미하는 것은 아니다. 경우에 따라 세개 이상의 기지국에서 휴대폰 신호를 수신하지 못할 수 있으며 삼각측량이 이 경우에는 Cell-ID 기반의 위치를 전달할 수 있다. 또 다른 예외의 경우는 위와 같이 네트워크 기반 측위를 이용하지 않고 MS-Assisted GPS와 단말 기반의 Finger Print 기법을 하이브리드 하여 사용할 수도 있다. 단말기반의 Finger Print 방식은 단말에 수신되는 기지국 신호의 전파강도와 수신되는 기지국의 위치
에 대한 정보에 기반하여 위치를 계산하게 된다.

 

표는  휴대폰 내장형 GPS에서 지원하는 Standalone GPS 모드, MS-assisted GPS 모드, MS-assisted/Hybrid GPS 모드, MS-based 모드의 특성을 비교한 표이다.

위에서 보이는 것과 같이 MS-assisted GPS에 기반 한 방법들은 단일 위치 계산에 기반한 지도 보기 등의 GIS 응용에서 주로 사용되는 것을 목적으로 하며 계속적인 위치계산을 필요로 하는 경우에는 MS-based 또는 Standalone 모드를 이용하게 된다.

 

국내 이동통신사에 의해 서비스되고 있는 휴대폰 네비게이션인 KTF의 K-ways에서도 MS-based 모드를 사용하고 있다.

출처 : [직접 서술] 블로그 집필 -위치추적 GPS,LBS 정보 그리고 TPAM(티팜