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문제 정의
- 이처럼 무선인터넷과 DGPS결합은 LBS를 위한 정확한 위치정보 제공에 있어 중요한 핵심 사항이다. 따라서 본 연구에서는 DGPS 오차 요인 파악과 DGPS 요소 개발을 통해 무선인터넷 DGPS를 개발하고 위치정보 출력 모듈과 통합하여 LBS를 위한 무선인터넷 DGPS 통합시스템을 구현하여 시스템 평가를 하고자 한다.
- 그러나 좌표 보정 방법의 경우 동일 GPS 위성조합을 구성해야만 정밀한 보정이 가능하다는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 위에 언급한 두 가지 보정방법을 수행하고 그 차이를 비교함으로서 좌표보정방법의 활용 가능성을 알아보고자 하였다. 의사거리 보정 방법에 의한 미지측점의 결과 값과 좌표 보정 방법에 의한 미지측점의 결과 값을 산출하여 서로 비교해 봄으로써 두 보정방법의 특성을 파악하고자 하였다.
- 본 연구에서는 위에 언급한 두 가지 보정방법을 수행하고 그 차이를 비교함으로서 좌표보정방법의 활용 가능성을 알아보고자 하였다. 의사거리 보정 방법에 의한 미지측점의 결과 값과 좌표 보정 방법에 의한 미지측점의 결과 값을 산출하여 서로 비교해 봄으로써 두 보정방법의 특성을 파악하고자 하였다. 이를 위해 기지국 및 기지국과 약 55m 떨어진 측 점에서 약 10분간 정적 GPS관측을 수행하였다.
- 이에 본 연구에서는 LBS를 위해 활용되고 있는 위치정확도 문제를 해결하고자 이미 측 지분야에서 연구개발되어 그 정확도가 검증된 DGPS를 LBS와 접목하여 활용하고자 한다. 위치 정확도 향상을 통한 LBS 활용을 극대화하기 위해서는 이동 중 정확한 실시간 위치정보가 필요하며, 실시간 위치정보를 제공받기 위해서는 통신을 통한 무선인터넷 활용이 필요하게 된다.
제안 방법
- 2.재편집된 수치지도 파일을 그림 파일로 변환하고 이를 화면에 출력하기 위해 두 개의 PictureBox 컨트롤을 구성요소로 하는 위치정보 출력모듈을 개발하였다. 사용자 중심의 위치 출력을 위해 컨트롤 배열과 bitblt 함수를 이용하였으며, 클라이언트 시스템에서 사용자의 위치를 화면 중심에 출력하기 위해 수치 지도 좌표와 시스템 화면 좌표의 대응 관계를 명확하게 정립하였다.
- LBS의 활용을 다양화하고자 개발된 통합시스템은 기준국, 이동국과 제3이용자로 세분화하여 실험을 실시하였으며, 실험과 결과를 토대로 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- ScaleWidth, dp1(0).ScaleHeight로 설정하므로써 두 번째 컨트롤 배열인 dp1(1)의 크기에 맞도록 첫 번째 컨트롤 배열인 dp1(0) 그림 을 새로 그리도록 하였다.
- 따라서 기지국과 이동국 간 관측위성수가 다르다면 동일 조건이 성립하지 않기 때문에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 미지측점에 대한 라이넥스 파일을 편집하여 관측위성수를 줄인 후 단일차상대측위와 좌표 보정을 수행하였으며 그 결과의 일부분은 표7, 표8과 같다.
- 25장의 수치 지도가 하나로 통합되었기 때문에 PictureBox dp1에는 수치지도의 일부분밖에 나타나지 않는다. 따라서 픽쳐박스 컨트롤 배열을 이용하여 두 개의 픽쳐박스를 사용하도록 하였다.
- LBS활용의 다양화를 위해서는 위치 정확도 향상이 선행되어야 하며, 이는 무선인터넷 DGPS 개발과 사용자 중심의 자동 위치 출력 모듈의 개발 및 통합을 통해 이루어진다. 무선인터넷 DGPS 개발을 위해서는 현재 사용되고 있는 DGPS 보정방법인 의사거리 이용방법과 좌표변환 방법에 대해 각 방법의 특징을 파악한다. 최적의 DGPS 보정 방법의 결정을 위해 현재 운영 중인 국토지리정보원의 상시 관측 자료를 이용하여 점유위성과 기선거리에 따른 오차 특성을 파악하고 두 보정방법에 대한 성과를 비교하여 DGPS의 활용을 위한 최적의 보정방법을 결정한다.
- 인터넷 구현시 앞의 루트 대신 bmp 파일이 위치한 주소를 명시해주면 된다. 변환에 사용된 수치지도는 1:5,000축척으로 25장의 수치지도를 조합하였으며 조합된 수치지도를 래스터 변환 프로그램을 이용하여 래스터 파일로 변환하였다. 25장의 수치 지도가 하나로 통합되었기 때문에 PictureBox dp1에는 수치지도의 일부분밖에 나타나지 않는다.
- 본 연구에서는 MS 비주얼 베이직을 이용하여 표9와 같이 서버와 클라이언트 통신 모듈을 구축하였다. 통신모듈에는 MS Comm 컨트롤, MS Winsock 컨트롤(TCP/IP), MS CommonDialog 컨트롤, MS Sysinfo 컨트롤 구성 요소를 사용하였다.
- 수치 지형도의 레이어코드 중 필요한 레이어만으로 재구성하고 다시 dxf 포맷을 이미지 파일로 변환하여 사용하였다.
- 실험시 고 정국에는 Trimble사의 5700 GPS 수신기를 사용하였으며 충남대학교 제2공학관 옥상에 안테나를 설치하고 실험실로 안테나선을 끌어들여 GPS 수신기와 연결하였으며, 다시 GPS 수신기와 PC를 연결하여 실시간 관측을 수행하였으며 그림 12와 같다.
- org’이다. 이 사이트는 자바스크립을 주로 이용하였으며 세로로 구성된 풀다운 메뉴 방식을 채택하였다.
- 후)1/5,000수치 지형도의">1/5,000수치지형도의 1도엽의 파일 크기는 지역에 따라 약간의 차이는 보이지만 대부분이 5MEGA Bite를 초과하므로 이는 시스템상의 원활한 실행에 있어 문제가 야기된다. 이러한 문제점을 최소화하고 사용자에게 필요한 레이어만을 재편집 했다.
- 의사거리 보정 방법에 의한 미지측점의 결과 값과 좌표 보정 방법에 의한 미지측점의 결과 값을 산출하여 서로 비교해 봄으로써 두 보정방법의 특성을 파악하고자 하였다. 이를 위해 기지국 및 기지국과 약 55m 떨어진 측 점에서 약 10분간 정적 GPS관측을 수행하였다.
- 시스템상의 위치 확인을 위한 출력은 웹에서 이루어지므로 사용자의 모니터에 따른 화면 출력과의 관계도 고려해야 한다. 이를 위해 비주얼 베이직의 구성요소인 MS Sysinfo 컨트롤을 이용하여 적절한 화면 출력 방안을 모색한다. 또한 웹에서의 수치 지도 활용을 원활히 하기 위해 수치지도에 필요한 부분만을 편집하여 사용하므로 데이터량에 의한 전송의 부하를 최소화하고자 각 수치 지도로부터 필요한 레이어만을 재편집하여 데이터 전송 문제를 해결한다.
- 이와 같이 구성된 시스템의 활용에 있어 문제점을 파악하고자 각기 선별 대상지역을 설정하여 시스템의 문제점을 파악하고 보완하여 수정된 시스템을 웹에게시하며, 실제 대상지역에 대해 이동실험을 수행하여 개발된 시스템의 안정성을 평가한다. 연구 내용에 대한 흐름도는 그림 1과 같다 (강준묵 등, 2004).
-
인터넷에 연결된 각각의 개인용 컴퓨터들은 동일한 모니터 해상도로 설정되어 있지 않기 때문에 본 시스템에서는 모니터의 가로해상도 800, 1024, 1152, 1280, 1600,
1920만을 지원하도록 자바스크립을 작성하였다. - 인터넷에 접속하여 서버를 선택하고 GPS 연결을 수행하였다. 기준국은 학내 망에 접속되어 있기 때문에 인터넷 접속에 별다른 어려움이 없었으며 대상지역의 지도는 쉽게 화면 출력되었으며 그림 13과 같다.
- 기준국 서버 시스템은 실시간으로 보정량을 계산하는 기능, 클라이언트들의 접속 현황을 보여주는 기능, 접속된 이동국 클라이언트로 보정량을 전송하는 기능, 접속된 이동국 클라이언트로부터 이동국의 최종 좌표를 전송받아 서버 화면에 출력하는 기능, 접속된 제3 이용자 클라이언트로 이동국의 최종 좌표값을 전송하는 기능을 필요로 한다. 접속 현황, 보정량 전송, 이동국 클라이언트로부터 최종 좌표 수신, 제3 이용자 클라이언트로의 최종 좌표값 전송은 MS Winsock 컨트롤을 이용하여 개발하고자 한다.
- 첫 번째 방법은 수치지도를 그대로 사용한다는 장점이 있으나, 수치 지도를 불러들이는 모듈 개발에 많은 노력과 시간이 투여되며 본 연구의 취지를 고려할 때 비효율적이므로 두 번째 방법을 사용하였다. 즉, 수치 지도 파일을 jpg나 bmp 또는 tiff 파일로 변환하여 픽쳐박스에서 불러오는 방법을 사용하였으며 지역이 선택되면 dp1.Picture = LoadPicture("c:\temp\대전25_ori_200.
- 수치지도를 지역별로 위치출력을 하는 방법 중 대표적인 두 가지 방법은 첫째 아스키파일 형식인 dxf 파일을 불러들여 화면에 출력하는 방법과 둘째 수치지도 파일을 래스터 파일로 변환하여 화면에 출력하는 방법이 있다. 첫 번째 방법은 수치지도를 그대로 사용한다는 장점이 있으나, 수치 지도를 불러들이는 모듈 개발에 많은 노력과 시간이 투여되며 본 연구의 취지를 고려할 때 비효율적이므로 두 번째 방법을 사용하였다. 즉, 수치 지도 파일을 jpg나 bmp 또는 tiff 파일로 변환하여 픽쳐박스에서 불러오는 방법을 사용하였으며 지역이 선택되면 dp1.
- 무선인터넷 DGPS 개발을 위해서는 현재 사용되고 있는 DGPS 보정방법인 의사거리 이용방법과 좌표변환 방법에 대해 각 방법의 특징을 파악한다. 최적의 DGPS 보정 방법의 결정을 위해 현재 운영 중인 국토지리정보원의 상시 관측 자료를 이용하여 점유위성과 기선거리에 따른 오차 특성을 파악하고 두 보정방법에 대한 성과를 비교하여 DGPS의 활용을 위한 최적의 보정방법을 결정한다. 또한 좌표 보정 방법 시에 발생하는 점유위성의 불일치에 따른 오차를 최소화하고자 점유위성 보정 알고리즘을 개발하여 활용한다.
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인터넷에서 구현되어야 하기 때문에 실시간 저장 부분과 GPS 수신기 연결 부분은 지도보기 버튼 이벤트가 수행되어야만 활성화되도록 작성하였다. 클라이언트 시스템은 서버 시스템과 거의 비슷하며 서버 시스템
접속 현황 대신 서버 접속으로 바꾸었으며, 클라이언트의 좌표를 알 수 있도록 좌표 표시 항목을 추가하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 인터넷 웹 사이트의 주소는 ‘http://www.itgps.org’이다.
- 본 연구에서는 MS 비주얼 베이직을 이용하여 표9와 같이 서버와 클라이언트 통신 모듈을 구축하였다. 통신모듈에는 MS Comm 컨트롤, MS Winsock 컨트롤(TCP/IP), MS CommonDialog 컨트롤, MS Sysinfo 컨트롤 구성 요소를 사용하였다. MS Comm 컨트롤은 서버와 클라이언트에 각각 GPS 수신기와 연결되어 자료를 실시간으로 수신하는 데 사용되며, MS Winsock 컨트롤(TCP/IP)은 클라이언트들의 서버 접속, 보정량 전송, 클라이언트의 최종 좌표 전송에 사용된다.
데이터처리
- 미지측 점에 대한 참값을 표 2의 값으로 가정할 때 표 6미지측점에 대한 좌표 보정 결과, 표 7관측 위성수 4대일 경우의 단일차상대측위 결과, 표 8관측 위성수 4대일 경우의 좌표 보정 결과에 대한 각각의 차이값을 계산한 후 차이값에 대한 표준편차 및 확률 오차를 구하였으며 표 9와 같다. 관측 위성수 6대와 4대일 경우 좌표 보정에 의한 결과 값과 단일차상대측위 결과값을 비교하면 보정방법에 영향을 받기보다는 관측되는 위성의 수에 의하여 보정된 결과 값의 정밀도가 증대됨을 알 수 있으며 각 성분별 편차 양상은 그림 2, 그림3, 그림 4와 같다.
이론/모형
- TCP/IP를 이용하기 위해서 winsock 컨트롤을 이용하였으며, 서버의 경우 winsock().LocalPort와, winsock().
- 이상의 결과에서 좌표 보정 방법이 의사거리 보정 방법에 비해 결코 정확도가 떨어지지 않음을 알 수 있으며 본 연구에서는 DGPS 보정방법으로 좌표 보정 방법을 사용하였다.
성능/효과
- 1. DGPS 요소 개발을 위해 GPS 관측 데이터를 이용해 의사거리 보정 방법과 좌표 보정 방법을 비교･ 분석한 결과, 관측위성의 최소치인 4대의 경우 50% 확률 오차는 좌표 보정방법에서 최대 4.9m와 의사거리 보정방법에서 최대 4.8m의 오차를 보였고 관측위성 6대인 경우는 좌표 보정 방법에서 최대 3.0m의 오차를 보였다. 이와 같은 결과를 통해 보정 방법에 영향을 받기보다는 관측되는 위성의 수에 의하여 보정된 결과 값의 정밀도가 향상됨을 알 수 있었으며, 좌표 보정 방법이 의사거리 보정 방법에 비해 결코 정확도가 떨어지지 않음을 알 수 있었다.
- 3.서버와 클라이언트 간의 인터넷 DGPS 통신 모듈은 MS Comm 컨트롤, MS Winsock 컨트롤(TCP/IP), MS Common Dialog 컨트롤, MS Sysinfo 컨트롤 구성 요소를 사용하여 개발하여 모니터의 가로해상도가 800, 1024, 1152, 1280, 1600, 1920인 환경에서 지원되도록 웹에게시하였으며, 구축된 시스템을 이용하여 실시간 무선인터넷 DGPS를 수행한 결과, 서버 시스템상의 클라이언트 추적, 클라이언트 시스템에서의 항법, 제3 이용자의 클라이언트 추적이 근실시간 가능하였다.
- 이와 같은 결과를 통해 보정 방법에 영향을 받기보다는 관측되는 위성의 수에 의하여 보정된 결과 값의 정밀도가 향상됨을 알 수 있었으며, 좌표 보정 방법이 의사거리 보정 방법에 비해 결코 정확도가 떨어지지 않음을 알 수 있었다. 따라서 인터넷을 통한 보정량의 실시간 송수신 방법은 간편하고 손쉬운 좌표 보정 방법을 활용하는 것이 LBS를 위한 인터넷 DGPS 개발에 보다 효과적인 것을 알 수 있었다.
- 후)접속 시간">접속시간 이 상당히 오래 소요되는 어려움이 있었다. 본 실험에서 이동국의 클라이언트 접속 초기 지도 화면 출력의 로딩 시간은 1분에서 3분가량 소요되었다.
- 재편집된 수치지도 파일을 그림 파일로 변환하고 이를 화면에 출력하기 위해 두 개의 PictureBox 컨트롤을 구성요소로 하는 위치정보 출력모듈을 개발하였다. 사용자 중심의 위치 출력을 위해 컨트롤 배열과 bitblt 함수를 이용하였으며, 클라이언트 시스템에서 사용자의 위치를 화면 중심에 출력하기 위해 수치 지도 좌표와 시스템 화면 좌표의 대응 관계를 명확하게 정립하였다.
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시스템 로딩 시험은 PC의 운영체계에 따른 시스템의 작동 여부를 조사하는 방식으로 수행하였으며, 시스템의 평가를 위해서 대상지역을 대전 충남대학교 지역과 대전
유성 지역을 실험하였으며, 기선 한계의 문제를 고려하여 기준국에서 약 30km 떨어진 금산시내 지역도 평가하였으며, 성공적인 운영이 가능함을 알 수 있었다. - 우하단 부분은 기준국의 접속 현황을 나타내는 기능을 대신하여 실시간으로 이동체의 DGPS TM의 x,y좌표를 확인할 수 있도록 구성되어져 있으며, 이동체의 운영에 있어서는 지도상의 도로에서 주행함에 있어 도로의 이탈 없이 시스템이 운영되는 것을 확인할 수 있었다.
- 0m의 오차를 보였다. 이와 같은 결과를 통해 보정 방법에 영향을 받기보다는 관측되는 위성의 수에 의하여 보정된 결과 값의 정밀도가 향상됨을 알 수 있었으며, 좌표 보정 방법이 의사거리 보정 방법에 비해 결코 정확도가 떨어지지 않음을 알 수 있었다. 따라서 인터넷을 통한 보정량의 실시간 송수신 방법은 간편하고 손쉬운 좌표 보정 방법을 활용하는 것이 LBS를 위한 인터넷 DGPS 개발에 보다 효과적인 것을 알 수 있었다.
후속연구
- 최적의 DGPS 보정 방법의 결정을 위해 현재 운영 중인 국토지리정보원의 상시 관측 자료를 이용하여 점유위성과 기선거리에 따른 오차 특성을 파악하고 두 보정방법에 대한 성과를 비교하여 DGPS의 활용을 위한 최적의 보정방법을 결정한다. 또한 좌표 보정 방법 시에 발생하는 점유위성의 불일치에 따른 오차를 최소화하고자 점유위성 보정 알고리즘을 개발하여 활용한다.
- 실험중 기준국 서버 와 이동국 클라이언트는 모두 근실시간 이동체의 위치를 나타내었으며, 제3 이용자 클라이언트 역시 이동체의 위치를 모니터링할 수 있었으며 본 연구에서 구축한 시스템을 약간만 응용한다면 물류 추적시스템과 같이 제3 이용자들이 연계된 부분에 사용 가능하다 판단한다.
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