KR100676940B1 - Pseudo-time reference signal generating method and apparatus of automatic identification system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박 자동식별시스템에서 GPS 수신기의 오작동시에도 타선의 정보를 수신하고 자선의 정보를 전송할 수 있도록 하기 위한 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방법 및 장치를 제공한다. 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방법은 타선으로부터 전송된 수신신호를 연산처리하여 상관값을 획득하고, 이 상관값이 미리 설정된 신호 기준점 임계값보다 큰 경우 제 1 파형을 형성하는 단계와; 수신신호의 수신 전계 강도에 대응되는 RSSI 출력값을 획득하고, 이RSSI 출력값이 미리 설정된 RSSI 임계값보다 큰 경우 제 2 파형을 형성하는 단계와; 제 1 파형과 제 2 파형을 합성하여 제 3 파형을 출력하는 단계 및; 클럭시간 지연보상을 통해 제 1 파형의 시간지연값과 제 2 파형의 전파지연값을 보상하여 제 3 파형의 위상을 앞으로 돌려서 유사시간 기준신호를 형성하는 단계로 이루어진다.The present invention provides a method and apparatus for generating a similar time reference signal of an automatic vessel identification system for receiving vessel information and transmitting information of own ships even when a GPS receiver malfunctions in the vessel automatic identification system. A method for generating a similar time reference signal of an automatic ship identification system includes computing a received signal transmitted from another ship to obtain a correlation value, and when the correlation value is greater than a preset signal reference point threshold, forming a first waveform; Obtaining an RSSI output value corresponding to the received electric field strength of the received signal and forming a second waveform when the RSSI output value is larger than a preset RSSI threshold value; Synthesizing the first waveform and the second waveform and outputting a third waveform; Compensating the time delay value of the first waveform and the propagation delay value of the second waveform through clock time delay compensation, and rotating the phase of the third waveform forward to form a pseudo time reference signal.
Description
도 1은 본 발명에 따른 유사시간 기준신호 발생방법 및 장치가 적용되는 선박 자동식별시스템을 설명하기 위한 블록다이어그램;1 is a block diagram illustrating a ship automatic identification system to which the method and apparatus for generating a similar time reference signal according to the present invention are applied;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유사시간 기준신호 발생기를 설명하기 위한 블록다이어그램;2 is a block diagram illustrating a pseudo time reference signal generator according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유사시간 기준신호 발생방법을 설명하기 위한 플로우챠트;3 is a flowchart for explaining a method for generating a similar time reference signal according to a preferred embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 유사시간 기준신호 발생방법에서 RSSI 크기에 대한 RSSI 출력값을 대응시키는 테이블의 일례를 설명하기 위한 도면;4 is a view for explaining an example of a table corresponding to an RSSI output value for an RSSI size in a method for generating a pseudo-time reference signal according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 유사시간 기준신호 발생방법 및 장치를 사용하여 형성되는 파형의 형태를 설명하기 위한 타이밍 다이어그램을 보여주는 도면이다. 5 is a timing diagram for explaining the shape of the waveform formed using the method and apparatus for generating a pseudo-time reference signal according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 선박 자동식별시스템 20 : RF 모듈10: Ship automatic identification system 20: RF module
22 : GMSK 복조기 24 : HDLC 프로세서22: GMSK demodulator 24: HDLC processor
26 : (메인) 프로세서 28 : GPS 수신기26: (main) processor 28: GPS receiver
30 : 유사시간 기준신호 발생기 32 : 스위치30: pseudo-time reference signal generator 32: switch
34 : 상관기 36 : 제 1 비교기34: correlator 36: first comparator
38 : RSSI 변환기 40 : 제 2 비교기38: RSSI Converter 40: Second Comparator
42 : 파형합성기 44 : 클럭시간 지연보상기42: waveform synthesizer 44: clock time delay compensator
46 : 보상신호 발생기 48 : 판정부46: compensation signal generator 48: determination unit
본 발명은 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방법 및 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 선박 자동식별시스템에서 GPS 수신기의 오작동시에도 타선의 정보를 수신하고 자선의 정보를 전송할 수 있도록 하기 위한 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for generating a similar time reference signal of an automatic vessel identification system. More specifically, the vessel automatic identification system can receive information of other ships and transmit own vessel information even when a GPS receiver malfunctions. The present invention relates to a method and apparatus for generating a similar time reference signal of a ship automatic identification system.
선박 자동식별시스템(AIS : Automatic Identification System)은 자선의 항해 관련정보들을 일정한 시간마다 전송하고 타선의 항해 관련정보들을 수신하여 자선의 위치정보를 통해서 타선과의 충돌을 방지하고 안전한 항해를 목적으로 제공된다. The Automatic Identification System (AIS) of the ship transmits the navigational information of the ship at regular intervals and receives the navigational information of other ships to prevent collision with other ships through the location information of the ship and provide them for safe navigation. do.
대한민국 공개특허공보 공개번호 특2001-0104897 "선박 자동식별 시스템용 데이터 송수신 제어 장치 및 그방법" 및 특2002-0033064 "자동 식별 시스템용 선상유닛"에서 개시하고 있는 바와 같이 선박 자동식별시스템은 선박과 선박간(Ship to Ship) 그리고 선박과 육상의 센터간(Ship to Shore)에 선박의 명세, 위치, 침로, 속력 등의 선박 관련정보와 항해 안전정보 등을 자동으로 주고받도록 하여 선박의 안전하면서도 효율적인 운항에 공헌하고자 하는 시스템이다. As disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 2001-0104897 "A device for transmitting and receiving data for automatic identification system and method thereof" and 2002-0033064 "shipboard unit for automatic identification system", the automatic identification system for ships Ship-to-ship and ship-to-shore center-to-shore (Ship to Shore) information on the ship's specifications, location, course, speed, etc. It is a system to contribute to the operation.
한편 2004년 7월 1일부터 발효된 ISPS(International Ship and Port Facility Security) 협약은 500톤 이상의 선박에 선박 자동식별시스템을 의무적으로 설치하도록 하고 있다. Meanwhile, the International Ship and Port Facility Security (ISPS) Convention, which entered into force on 1 July 2004, mandates the installation of an automatic ship identification system on ships of 500 tons or more.
이와 같은 선박 자동식별시스템은 SOTDMA(Self-Organized Time Division Multiple Access)방식으로 자선의 항해정보를 전송하고 타선의 항해정보를 수신하도록 하고 있다. 이때 선박간 통신에 필요한 시간 기준신호는 국제전기통신연합(International Telecommunication Union; ITU)의 규정(Rec. ITU-R M.1371-1; Technical characteristics for a universal shipborne automatic identification system using time division multiple access in the VHF maritime mobile band)에 따라 선박 자동식별시스템에 내장된 GPS(Global Positioning System) 수신기의 1PPS(Pulse Per Second)신호를 사용한다. Such automatic vessel identification system is to transmit the navigation information of the own ship and receive the navigation information of other ships by the Self-Organized Time Division Multiple Access (SOTDMA) method. At this time, the time reference signal required for communication between ships is defined in the International Telecommunication Union (ITU) (Rec. ITU-R M.1371-1; Technical characteristics for a universal shipborne automatic identification system using time division multiple access in According to the VHF maritime mobile band, 1PPS (Pulse Per Second) signal of GPS (Global Positioning System) receiver embedded in ship automatic identification system is used.
그런데 이와 같은 규정은 GPS 수신기의 오작동으로 인하여 선박간의 항해정보를 송수신할 수 있도록 하는 시간 기준신호의 발생이 불가능한 경우에 대한 대비책으로 유사시간 기준신호를 발생할 수 있도록 하여 GPS 수신기의 오작동시에도 선박 자동식별시스템이 안정적으로 작동하도록 하므로써 타선의 정보를 수신하고 자선의 정보를 전송할 수 있도록 할 것을 요구하고 있다. However, this rule provides a countermeasure for the case where it is impossible to generate a time reference signal that can transmit and receive navigation information between ships due to a malfunction of the GPS receiver. By making the identification system operate stably, it is required to receive information of other ships and to transmit information of own ships.
따라서 본 발명은 이와 같은 규정을 만족시키고, 통상의 선박 자동식별시스 템에 용이하게 적용하여 GPS 수신기의 오작동시에도 타선의 정보를 수신하고 자선의 정보를 전송할 수 있도록 하기 위한 새로운 형태의 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention satisfies such a regulation, and is easily applied to a conventional ship automatic identification system, so that the ship's automatic identification can be used to receive other ship's information and transmit own ship's information even when the GPS receiver malfunctions. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for generating a pseudo-time reference signal of a system.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 선박 자동식별시스템에서 GPS 수신기의 오작동시에도 타선의 정보를 수신하고 자선의 정보를 전송할 수 있도록 하기 위한 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방법에 있어서, 타선으로부터 전송된 수신신호를 연산처리하여 상관값을 획득하고, 상기 상관값이 미리 설정된 신호 기준점 임계값보다 큰 경우 제 1 파형을 형성하는 단계와; 상기 수신신호의 수신 전계 강도에 대응되는 RSSI 출력값을 획득하고, 상기 RSSI 출력값이 미리 설정된 RSSI 임계값보다 큰 경우 제 2 파형을 형성하는 단계와; 상기 제 1 파형과 제 2 파형을 합성하여 제 3 파형을 출력하는 단계 및; 클럭시간 지연보상을 통해 상기 제 1 파형의 시간지연값과 상기 제 2 파형의 전파지연값을 보상하여 상기 제 3 파형의 위상을 앞으로 돌려서 유사시간 기준신호를 형성하는 단계를 포함한다. According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is a similar time of the automatic vessel identification system for receiving the information of other ships and transmitting the information of own ship even in the malfunction of the GPS receiver in the vessel automatic identification system A reference signal generation method, comprising: obtaining a correlation value by calculating a received signal transmitted from another line and forming a first waveform when the correlation value is larger than a preset signal reference point threshold value; Obtaining a RSSI output value corresponding to a received electric field strength of the received signal, and forming a second waveform when the RSSI output value is larger than a preset RSSI threshold value; Synthesizing the first waveform and the second waveform and outputting a third waveform; And compensating for the time delay value of the first waveform and the propagation delay value of the second waveform through clock time delay compensation to form a pseudo time reference signal by turning the phase of the third waveform forward.
이와 같은 본 발명에 따른 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방법은 상기 제 3 파형을 클럭시간 지연보상하여 형성된 유사시간 기준신호를 RTC 클럭신호와 1PPS 신호가 합성되어 미리 발생된 백업용 시간기준 파형과 합성시켜서 최종 유사시간 기준신호를 형성하는 단계를 더 구비할 수 있다. In the method of generating a similar time reference signal of the automatic vessel identification system according to the present invention, the time reference waveform for backup is generated by combining the RTC clock signal and the 1PPS signal with the pseudo time reference signal formed by compensating the third waveform clock time delay. And synthesizing with each other to form a final pseudo-time reference signal.
이와 같은 본 발명에 따른 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방 법에서 상기 제 1 파형과 제 2 파형을 형성하는 단계는 각 파형을 "1"로 천이하여 출력할 수 있다. In the method of generating a similar time reference signal of the automatic vessel identification system according to the present invention, the forming of the first waveform and the second waveform may be output by shifting each waveform to "1".
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 선박 자동식별시스템에서 GPS 수신기의 오작동시에도 타선의 정보를 수신하고 자선의 정보를 전송할 수 있도록 하기 위한 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방법에 있어서, 프로세서에 상기 GPS 수신기의 1PPS 인터럽트 신호가 감지되지 않을 때 유사시간 기준신호발생 제어신호를 발생하여 유사시간 기준신호 발생기를 작동시키는 단계와; 타선으로부터 전송되어 복조된 신호가 상관기에 입력되도록 하여 연산처리된 후, 제 1 비교기를 통해 상기 프로세서에 이미 설정된 신호 기준점 임계값보다 큰 경우 파형을 "1"로 천이하여 제 1 파형을 출력하는 단계와; 타선으로부터 전송된 RF신호에서 RSSI 크기를 측정하고 RSSI 변환기를 통해 변환한 후, 제 2 비교기를 통해 상기 프로세서에 이미 설정된 RSSI 임계값보다 큰 경우 파형을 "1"로 천이하여 제 2 파형을 출력하는 단계와; 파형합성기를 통해 상기 제 1 파형과 제 2 파형을 합성하여 제 3 파형을 출력하는 단계 및; 클럭시간 지연보상기을 통해 상기 제 1 파형의 시간지연값과 상기 제 2 파형의 전파지연값을 보상하여 상기 제 3 파형의 위상을 앞으로 돌려서 유사시간 기준신호를 형성하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention for achieving the above object, the present invention is similar to the automatic vessel identification system for receiving the information of other ships and transmitting the information of own ship even when the GPS receiver malfunctions in the vessel automatic identification system A method of generating a time reference signal, the method comprising: generating a similar time reference signal generation control signal when a 1PPS interrupt signal of the GPS receiver is not detected by a processor to operate a similar time reference signal generator; Outputting the first waveform by translating the waveform to "1" when the signal transmitted from the other line is inputted to the correlator to be input to the correlator, and then being processed by a first comparator; Wow; After measuring the RSSI size from the RF signal transmitted from other lines and converting it through the RSSI converter, the second waveform is outputted by shifting the waveform to "1" when it is larger than the RSSI threshold already set in the processor through the second comparator. Steps; Synthesizing the first waveform and the second waveform through a waveform synthesizer and outputting a third waveform; Compensating for the time delay value of the first waveform and the propagation delay value of the second waveform through a clock time delay compensator to rotate the phase of the third waveform forward to form a pseudo time reference signal.
이와 같은 본 발명에 따른 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방법은 상기 프로세서에 상기 GPS 수신기의 1PPS 인터럽트 신호가 감지될 때 RTC 클럭신호와 상기 GPS 수신기의 1PPS 신호를 사용하여 백업용 시간기준 파형을 발생하 는 단계 및; 상기 클럭시간 지연보상기를 통해 상기 클럭시간 지연보상된 제 3 파형을 판정부에서 상기 백업용 시간기준 파형과 합성시켜서 최종 유사시간 기준신호를 형성하는 단계를 더 구비할 수 있다. The method for generating a similar time reference signal of the automatic vessel identification system according to the present invention uses the RTC clock signal and the 1PPS signal of the GPS receiver when the 1PPS interrupt signal of the GPS receiver is detected by the processor. Occurring; The method may further include synthesizing the third waveform of the clock time delay compensation through the clock time delay compensator with the backup time reference waveform to form a final pseudo time reference signal.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 본 발명은 선박 자동식별시스템에서 GPS 수신기의 오작동시에도 타선의 정보를 수신하고 자선의 정보를 전송할 수 있도록 하기 위한 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생장치에 있어서, 상기 GPS 수신기의 1PPS 인터럽트 신호가 감지되지 않을 때 유사시간 기준신호발생을 위한 제어신호를 발생하고, 타선으로부터 전송된 수신신호의 정해진 데이터 포맷에서 프리앰블에 해당하는 부분을 획득하여 수신신호의 기준점을 특정하기 위한 신호 기준점 임계값을 전송하며, 타선으로부터 전송된 수신신호의 전파 거리를 특정하기 위한 RSSI 임계값을 전송하기 위한 프로세서 및; 상기 프로세서에서 발생되는 제어신호에 의해 유사시간 기준신호 발생을 위한 작동을 시작하고, 상기 프로세서에서 전송되는 신호 기준점 임계값과 RSSI 임계값을 사용하여 타선으로부터 전송된 수신신호를 처리하므로써 유사시간 기준신호를 형성하여 발생하기 위한 유사시간 기준신호 발생기를 포함한다. According to another feature of the present invention for achieving the above object, the present invention provides an automatic vessel identification system for receiving the information of other ships and transmitting the information of own ships even when the GPS receiver malfunctions in the vessel automatic identification system. In the pseudo-time reference signal generator, a control signal for generating a pseudo-time reference signal when a 1PPS interrupt signal of the GPS receiver is not detected, and a portion corresponding to a preamble in a predetermined data format of a received signal transmitted from another line A processor for acquiring and transmitting a signal reference point threshold value for specifying a reference point of the received signal, and transmitting an RSSI threshold value for specifying a propagation distance of the received signal transmitted from another line; The operation for generating a similar time reference signal is started by a control signal generated by the processor, and the similar time reference signal is processed by processing a received signal transmitted from another line using the signal reference point threshold value and the RSSI threshold value transmitted from the processor. It includes a pseudo-time reference signal generator for generating by forming a.
이와 같은 본 발명에 따른 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생장치에서 상기 유사시간 기준신호 발생기는 타선으로부터 전송된 수신신호를 연산처리하여 상관값을 획득하기 위한 상관기와; 상기 프로세서로부터 입력된 신호 기준점 임계값과 상기 상관기의 상관값을 비교하여 상기 상관값이 상기 신호 기준점 임계값보다 큰 경우 제 1 파형을 형성하기 위한 제 1 비교기와; 상기 수신신호의 수 신 전계 강도에 대응되는 RSSI 출력값을 획득하기 위한 RSSI 변환기와; 상기 프로세서로부터 입력된 RSSI 임계값과 상기 RSSI 변환기의 RSSI 출력값을 비교하여 상기 RSSI 출력값이 상기 RSSI 임계값보다 큰 경우 제 2 파형을 형성하기 위한 제 2 비교기와; 상기 제 1 파형과 제 2 파형을 합성하여 제 3 파형을 출력하기 위한 파형 합성기 및; 상기 제 1 파형의 시간지연값과 상기 제 2 파형의 전파지연값을 보상하기 위한 클럭시간지연 보상기를 구비할 수 있다. In the apparatus for generating a similar time reference signal of the automatic vessel identification system according to the present invention, the similar time reference signal generator includes a correlator for calculating a correlation value by processing a received signal transmitted from another ship; A first comparator for comparing a signal reference point threshold input from the processor with a correlation value of the correlator to form a first waveform when the correlation value is greater than the signal reference point threshold; An RSSI converter for obtaining an RSSI output value corresponding to a received electric field strength of the received signal; A second comparator for comparing a RSSI threshold value input from the processor with an RSSI output value of the RSSI converter to form a second waveform when the RSSI output value is larger than the RSSI threshold value; A waveform synthesizer for synthesizing the first waveform and the second waveform and outputting a third waveform; And a clock time delay compensator for compensating the time delay value of the first waveform and the propagation delay value of the second waveform.
이와 같은 본 발명에 따른 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생장치에서 상기 유사시간 기준신호 발생기는 상기 프로세서에 상기 GPS 수신기의 1PPS 인터럽트 신호가 감지될 때 상기 프로세서에서 사용하는 RTC 클럭신호와 상기 GPS 수신기의 1PPS 신호를 합성하여 백업용 시간기준 파형을 발생하고, 상기 프로세서에서 유사시간 기준신호발생을 위한 제어신호가 발생되었을 때 상기 백업용 시간기준 파형을 발생하기 위한 보상신호 발생기 및; 상기 클럭시간지연 보상기에서 출력된 유사시간 기준신호와 상기 보상신호 발생기에서 발생된 백업용 시간기준 파형을 합성하여 최종 유사시간 기준신호를 발생하기 위한 판정부를 더 구비할 수 있다.In the apparatus for generating a similar time reference signal of the automatic vessel identification system according to the present invention, the pseudo time reference signal generator is a RTC clock signal used by the processor and the GPS when a 1PPS interrupt signal of the GPS receiver is detected by the processor. A compensation signal generator for synthesizing a 1PPS signal of a receiver to generate a backup time reference waveform, and generating the backup time reference waveform when a control signal for generating a similar time reference signal is generated in the processor; The apparatus may further include a determiner configured to generate a final pseudo time reference signal by synthesizing the pseudo time reference signal output from the clock time delay compensator and the backup time reference waveform generated by the compensation signal generator.
본 발명에 따른 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호를 발생하는 방법은 기본적으로 타선(지상 송신국 포함)으로부터 수신되는 신호의 시간에 따른 오차와 거리에 따른 오차를 최대한 보정하므로써 GPS 수신기를 통한 1PPS신호와 일치되는 유사시간 기준신호를 발생하도록 한다. The method of generating a similar time reference signal of the automatic vessel identification system according to the present invention basically compensates the error according to time and distance of the signal received from other ship (including the ground transmitting station) to the maximum by 1PPS through the GPS receiver. Generate a pseudo-time reference signal that matches the signal.
이를 위해 본 발명에 따른 유사시간 기준신호 발생방법은 수신신호의 기준점 을 정확하게 찾기 위해서 특정한 크기의 신호 기준점 임계값(Cref)를 지정하고, 타선으로부터 수신되는 신호의 상관값과 비교하여 이 상관값보다 클 경우 수신된 신호의 파형을 유사시간 기준신호를 형성하기 위해 획득한다. 또한 수신신호의 거리에 따른 시간기준 설정에 필요한 오차를 최소화하기 위해 특정한 크기의 RSSI(Received Signal Strength Indication) 임계값(Rref)를 지정하고, 타선으로부터 수신된 RF신호의 RSSI 크기(측정값)와 대응되는 RSSI 변환값으로 변환하여 이 RSSI 변환값이 RSSI 임계값보다 클 경우 수신된 신호의 파형을 유사시간 기준신호를 위해 획득한다. 그리고 본 발명에 따른 유사시간 기준신호 발생방법은 이와 같이 획득된 두 파형을 합성하고 처리상의 시간지연 및 거리지연을 보상하여 유사시간 기준신호로 사용하는 것이다. To this end, the method for generating a pseudo-time reference signal according to the present invention designates a signal reference point threshold (Cref) of a specific size in order to accurately find the reference point of the received signal, and compares it with the correlation value of the signal received from other lines. If large, the waveform of the received signal is obtained to form a pseudo-time reference signal. Also, in order to minimize the error required for setting the time reference according to the distance of the received signal, a RSSI (Received Signal Strength Indication) threshold value (Rref) of a specific size is specified, and the RSSI size (measurement value) of the RF signal received from another line and By converting to the corresponding RSSI converted value, if the RSSI converted value is larger than the RSSI threshold, the waveform of the received signal is obtained for the pseudo-time reference signal. In the method for generating a similar time reference signal according to the present invention, the two waveforms thus obtained are synthesized and compensated for processing time delay and distance delay and used as the similar time reference signal.
한편 본 발명에 따른 유사시간 기준신호 발생방법은 유사시간 기준신호의 정확성을 더욱 높이기 위해 상술한 바와 같이 클럭시간 지연보상된 출력 파형을 백업용 제어파형과 합성시켜 최종의 유사시간 기준신호로 형성한다. 즉 상술한 바와 같이 형성된 유사시간 기준신호는 정확성을 갖고 있지만, 문제가 발생되기 전(유사시간 기준신호 발생이 진행되기 바로 전) GPS 수신지의 1PPS 신호와 RTC 클럭신호를 합성한 파형과 다시 합성시키는 검증과정을 통해 더욱 정확한 유사시간 기준신호를 형성하도록 하는 것이다. On the other hand, the method for generating a pseudo-time reference signal according to the present invention combines the output waveform of the clock time delay compensation as described above with the backup control waveform in order to further increase the accuracy of the pseudo-time reference signal to form a final pseudo-time reference signal. In other words, the pseudo-time reference signal formed as described above is accurate, but synthesized with a waveform obtained by synthesizing the 1PPS signal and the RTC clock signal of the GPS destination before the problem occurs (just before the generation of the pseudo-time reference signal). Through the verification process to form a more accurate similar time reference signal.
도 1은 본 발명에 따른 유사시간 기준신호 발생방법 및 장치가 적용되는 선박 자동식별시스템을 설명하기 위한 블록다이어그램이다. 1 is a block diagram illustrating a ship automatic identification system to which the method and apparatus for generating a similar time reference signal according to the present invention are applied.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유사시간 기준신호 발생방법 및 장치가 적 용되는 선박 자동식별시스템(10)은 통상적인 선박 자동식별시스템을 이루는 RF 모듈(20), GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying) 복조기(22, modem), HDLC(High-level Data Link Control) 프로세서(24), (메인) 프로세서(26), GPS 수신기(28)를 구비하여 이루어진다. 그리고 유사시간 기준신호 발생기(30)는 이와 같은 구성요소와 전기적으로 접속되어, 비상시 유사시간 기준신호를 발생하는 기능을 갖는 선박 자동식별시스템(10)을 구성하게 된다. Referring to FIG. 1, the vessel
이와 같은 선박 자동식별시스템(10)의 유사시간 기준신호 발생장치는 본 발명의 목적을 성취하기 위해 특별히 설계된 (메인) 프로세스(26)와 유사시간 기준신호 발생기(30)를 구비하여 이루어진다. 이때 프로세스(26)는 GPS 수신기의 1PPS 인터럽트 신호가 감지되지 않을 때 유사시간 기준신호발생을 위한 제어신호를 발생하고, 타선으로부터 전송된 수신신호의 정해진 데이터 포맷에서 프리앰블(preamble)에 해당하는 부분을 획득하여 수신신호의 기준점을 특정하기 위한 신호 기준점 임계값(Cref)을 전송하며, 타선으로부터 전송된 수신신호의 전파 거리를 특정하기 위한 RSSI 임계값(Rref)을 유사시간 기준신호 발생기(30)로 제공한다. 그리고 유사시간 기준신호 발생기(30)는 프로세서(26)에서 발생되는 제어신호에 의해 유사시간 기준신호 발생을 위한 작동을 시작하고, 프로세서(26)에서 전송되는 신호 기준점 임계값(Cref)과 RSSI 임계값(Rref)을 사용하여 타선으로부터 전송된 수신신호를 처리하므로써 유사시간 기준신호를 형성하여 필요한 단자로 발송하게 된다. The similar time reference signal generator of the automatic
이와 같은 본 발명에 따른 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방 법 및 장치에 의하면, 자동으로 외부에서 수신되는 정보와 선박 자동식별시스템 내부에서 사용하는 클럭 정보를 이용하여 보다 정확한 유사시간 기준신호를 발생하므로, 선박 자동식별시스템에 내장된 GPS 수신기의 오작동으로 인하여 시간기준(Time-Reference) 신호의 발생이 불가능할 때에도 자선의 정보를 전송할 수 있게 하여 타선의 정보 전송에 충돌이 일어나지 않도록 할 수 있고, 선박 자동식별시스템이 가지고 있는 4S(Ship-to-Ship, Ship-to-Shore)의 통신이 원활하게 이루어지도록 할 수 있어 선박 자동식별시스템에 대한 국제적 규정을 만족시킬 수 있다. According to the method and apparatus for generating a similar time reference signal of the automatic vessel identification system according to the present invention, a more accurate similar time reference signal using information automatically received from the outside and clock information used inside the vessel automatic identification system is provided. Since it is possible to transmit the information of own ship even when time-reference signal cannot be generated due to malfunction of GPS receiver embedded in ship automatic identification system, it is possible to prevent collision of information transmission of other ships. As a result, the 4S (Ship-to-Ship, Ship-to-Shore) of the ship automatic identification system can be smoothly communicated, thus satisfying the international regulations on the ship automatic identification system.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 선박 자동식별시스템의 규격에 대한 협약 및 규정, 종래 일반적인 선박 자동식별시스템의 구성 및 작용으로부터 용이하게 적용할 수 있는 기술적 내용에 대한 도시 및 상세한 설명은 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. On the other hand, in each drawing, the conventions and regulations for the standard of the ship automatic identification system, the city and the detailed description of the technical contents that can be easily applied from the configuration and operation of the conventional general vessel automatic identification system can be easily understood by those in this field. Since parts are to be understood, they are briefly or omitted, and are shown in terms of parts related to the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유사시간 기준신호 발생기를 설명하기 위한 블록다이어그램이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유사시간 기준신호 발생방법을 설명하기 위한 플로우챠트이며, 도 4는 본 발명에 따른 유사시간 기준신호 발생방법에서 RSSI 크기에 대한 RSSI 출력값을 대응시키는 테이블의 일례를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 2 is a block diagram illustrating a pseudo time reference signal generator according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of generating a similar time reference signal according to a preferred embodiment of the present invention. 4 is a view for explaining an example of a table corresponding to the RSSI output value for the RSSI size in the pseudo-time reference signal generation method according to the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유사시간 기준신호 발생기(30)는 스위치(32), 상관기(34, Correlator), 제 1 비교기(36), RSSI 변환기(38), 제 2 비교기(40), 파형합성기(42), 클럭시간 지연보상기(44), 보상신호 발생기(46), 판정부(48)를 구비하여 이루어진다. 1 and 2, a pseudo-time
이와 같은 구성은 순수 디지털 하드웨어로 설계되는 것이 바람직한데, RSSI 변환기(38)는 필요에 따라 별도로 설치하여 접속시킬 수 있을 것이다. 순수 디지털 하드웨어로 설계되는 경우 스위치(32), 제 1 비교기(36), RSSI 변환기(38), 제 2 비교기(40), 보상신호 발생기(46)에는 프로세서(26)로부터 신호가 입력되는 입력단자가 구성되고, 판정부(48)에는 출력단자가 구성된다. 이때 스위치(32)와 보상신호 발생기(46)에는 입력단자를 통해 프로세서(26)로부터 제어신호가 입력되고, 제 1 비교기(36)에는 입력단자를 통해 프로세서(26)로부터 신호 기준점 임계값(Cref)이 입력되며, 제 2 비교기(46)에는 프로세서(26)로부터 RSSI 임계값(Rref)이 입력되고, 스위치(32)의 입력단자를 통해 상관기(34)로 입력되는 수신신호는 GMSK 복조기(22)의 출력단에서 제공되는 타선이 전송한 신호이며, RSSI 변환기(38)에는 입력단자를 통해 RF(radio Frequency) 모듈(20)에서 측정된 수신신호의 세기값(RSSI 측정값)이 입력되어 도 4에서 도시한 바와 같은 대응변환에 의한 RSSI 변환값으로 제 2 비교기(40)로 제공된다. 그리고 보상신호 발생기(46)에는 GPS 수신기(28)의 정상적인 작동시 입력단자를 통해 GPS 수신기(28)에서 제공되는 절대시간 기준클럭과 프로세서(26)에서 사용되는 클럭이 입력된다. Such a configuration is preferably designed with pure digital hardware. The
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 스위치(32)는 프로세서(26)에서 발생된 제어 신호(1)에 의해서 개폐된다. 프로세서(40)는 GPS 수신기(28)의 1PPS 인터럽트 신호를 감시하고, 인터럽트 신호가 일정한 기간동안 발생되지 않으면, 제어신호를 발생시키게 되는데, 이 스위치(32)는 프로세서(40)의 제어신호에 의해 작동되어 유사시간 기준신호 발생기(30)가 활성화되도록 한다. 이 스위치(32)가 연결되면 GMSK 복조기(22)를 통해 복조된 데이터가 상관기(34)에 입력된다. Referring back to FIGS. 1 and 2, the
상관기(34)는 국제 규정(Rec. ITU-R M.1371-1)에 정해진 입력 데이터 패턴(Preamble)인 110011001100110011001100을 찾기 위한 정합필터(Matched Filter)의 기능을 한다. 이와 같은 상관기(34)는 동일한 데이터 패턴이 입력될 때 최대 출력값을 발생하는데, 수신된 신호가 에러가 없는 경우 최대 24의 상관값이 출력된다. 제 1 비교기(36)는 상관기(34)의 출력값(Co)과 설계된 신호 기준점 임계값(Cref)을 비교하여 (Co - Cref) > 0 의 조건을 만족하면 출력 파형을 "1"로 발생하는데, 이와 같은 파형의 형태는 도 5의 (a) 파형과 같다. RSSI 변환기(38)는 수신되는 신호의 세기(RSSI 측정값)를 RF 모듈(20)을 통해서 입력받아 도 4와 같이 RSSI 크기와 RSSI 변환값을 대응시켜 구성된 테이블로부터 추출하여 디지털처리하고, 그 RSSI 변환값(Ro)을 제 2 비교기(40)에 전송한다. 그리고 제 2 비교기(40)는 프로세서(26)로부터 RSSI임계값(Rref)을 입력받아 (Ro - Rref) > 0 의 조건을 만족하면 "1"의 파형을 발생하도록 한다. 여기서 RSSI 변환값(Ro)은 24비트 동안 이동평균(Moving Average)을 취해서 계산된다. The correlator 34 functions as a matched filter to find 110011001100110011001100, which is an input data pattern (Preamble) specified in the international regulation (Rec. ITU-R M.1371-1). The
파형합성기(42)는 제 1 비교기(36)와 제 2 비교기(40)의 출력파형을 입력받아 AND 논리회로 역할을 하여 두 파형을 합성하여 출력한다. 그리고 클럭시간 지 연보상기(44)는 가장 가까운 위치에서 전송되는 신호의 전송시작 시점을 찾기 위해서 발생된 파형 신호{도 5에서 (a) 파형}를 역산하여 상관기(34)에서 지연된 시간(t1)과 전파 지연시간(t2)에 대한 보상을 처리해 준다. 이와 같은 클럭시간 지연보상기(44)로부터 출력되는 파형의 형태는 도 5에서 (d) 파형과 같다. The
보상신호 발생기(46)는 GPS 수신기(28)가 정상적으로 동작할 경우에 프로세서(40)에서 사용하는 RTC CLK을 가지고 1PPS 신호와 합성하여 백업용 시간기준 파형을 발생하고 있다가 제어신호에 의해서 1PPS 신호의 상실시점부터 바로 이전까지 발생되었던 백업용 기준시간 파형을 판정부(48)로 출력한다. 여기서 백업용 시간기준의 펄스폭은 최대 312us로 되어 있다. 판정부(48)는 클럭시간 지연보상기(44)의 출력과 보상신호 발생기(46)에서 출력한 백업용 시간기준 파형과 합성하여 유사시간 기준신호를 발생한다. 이때 백업용 시간기준 파형의 특성은 장시간 주파수 흐름 현상인 주파수 표류(frequency Drift)의 허용 범위를 가질 수 있기 때문에 판정기준으로써 활용할 수 있다. 그리고 출력신호는 UTC-Indirect Mode에서 자선의 항해정보를 전송할 시간기준으로 사용하도록 필요한 단자로 보내진다.The
도 5는 본 발명에 따른 유사시간 기준신호 발생방법 및 장치를 사용하여 형성되는 파형의 형태를 설명하기 위한 타이밍 다이어그램을 보여주는 도면이다. 5 is a timing diagram for explaining the shape of the waveform formed using the method and apparatus for generating a pseudo-time reference signal according to the present invention.
도 1 내지 도 5를 참조하면, GPS 수신기(28)가 정상적으로 작동되어 UTC(Universal Time Co-ordinated)인 1PPS 신호가 발생되는 경우 프로세서(26)는 RTC 클럭신호와 GPS 수신기(28)의 1PPS 신호를 합성하여 백업용 시간기준 파형을 발생한다(S510). 그리고 GPS 수신기(28)의 오작동으로 인해 UTC(Universal Time Co-ordinated)인 1PPS 신호가 발생되지 않은 경우, 이를 항상 감지(S500)하고 있는 프로세서(26)는 1PPS 인터럽트 신호가 없으므로 유사시간 기준신호를 발생하기 위한 제어신호를 발생(S520)하게 된다. 1 to 5, when the
프로세서(26)에서 제어신호가 발생되면, 스위치(32)는 유사시간 기준신호 발생기(30)가 외부정보를 받을 수 있도록 도통 상태인 "ON"상태로 천이된다. 이때부터 GMSK 복조기(22)로부터 타선에서 전송되어 복조된 신호가 상관기(34)에 입력되어 상관값을 획득하기 위한 연산처리가 진행된다(S560). 상관기(34)에서 획득된 상관값은 국제 규정에 따라 정해진 데이터 포맷에서 프리앰블에 해당하는 부분을 찾아 내는 것으로 유사시간 기준신호를 발생하기 위한 요소가 된다. 상관기(34)에 입력되는 신호는 비트단위로 연속적으로 수신되므로, 상관기(34)의 출력은 찾고자 하는 입력 데이터 패턴인 '110011001100110011001100' 신호가 입력될 때에만 상관기(34)의 출력값이 최대 24가 출력된다. 물론 타선의 수신신호의 에러 유무에 따라 그 값은 달라질 수도 있다. 신호의 기준점을 정확하게 찾기 위해 상관기(34)를 통해 출력되는 상관값은 제 1 비교기(36)에 입력되어 주어진 특정한 크기의 신호 기준점 임계값(Cref)과 비교되어 상관값(Cv)이 클 경우에만 제 1 비교기(36)의 출력이 "1"의 상태로 유지하도록 한다(S570, S580). 이와 같은 조건이 맞는 경우 발생되는 파형은 도 5의 (a)와 같은 형태로 를 가질 것이다. 다면 도면 3 (Timing Table)의 (a)와 같은 파형이 발생될 수 있다. When the control signal is generated in the
한편 RSSI 변환기(38)를 통해 RF 모듈(20)에서 측정된 RSSI 크기는 4에서 보는 바와 같이 RSSI 크기에 대응되도록 획득되는 RSSI 변환값(Ro)으로 제 2 비교기 (40)에 입력된다(S530). 전파가 안테나를 통해 방사되는 순간부터 전파의 세기는 감쇄가 일어나는데, 거리에 지수승으로 반비례하는 특성을 가지고 있다. 통상 수신 안테나의 RF신호의 크기를 측정하면, 전파거리를 유추해 낼 수 있는 것이다. 프로세서(26)에는 전파거리를 특정하기 위한 RSSI 임계값(Rref)이 설정되는데, 측정 변환된 RSSI 변환값(Ro)과 RSSI 임계값(Rref)을 비교하여 RSSI 변환값(Ro)의 신호 크기가 RSSI 임계값(Rref)보다 클 경우(S540), 전파지연의 크기가 짧은 것으로 판단할 수 있게 되므로 시간기준 설정에 필요한 오차를 최소화 할 수 있다. 따라서 제 2 비교기(40)의 출력은 상기 조건을 만족할 경우에 "1"로 그 출력 파형이 천이한다(S550). 이때 신호 기준점 임계값(Cref)과 RSSI 임계값(Rref)은 프로세서(26)에서 설정해 주는 값이다. Meanwhile, the RSSI size measured by the
이와 같은 과정이 완료된 후 파형합성기(42)는 제 1 비교기(36)와 제 2 비교기(40)에서 동시에 만족하는 조건일 경우에만 "1"의 상태를 유지하게 되는데(S590), 이를 만족하는 경우 도 5의 (a)와 동일한 파형을 발생한다. 클럭시간 지연보상기(44)는 상관기(34)에서 상관연산시 발생되는 시간지연값과 제 2 비교기(40)의 전파지연값을 보상하기 위한 클럭시간 지연을 보상하기 위해서 도면 5의 (b) 파형과 같이 파형합성기(42)로부터 출력된 신호의 위상을 앞으로 돌려놓는 역할을 한다(S600). After the process is completed, the
이와 같은 클럭시간 지연보상기(44)를 통해 획득된 신호는 유사시간 기준신호로 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 시간 기준점 선정에 대한 정확도를 높이기 위하여 프로세서(26) 내부에서 사용하고 있는 RTC CLK 신호와 1PPS 신호를 사용하 여 제어신호가 발생되지 않은 정상 동작시점에 백업용 시간기준 파형{도면 5의 (c) 파형과 같다}을 발생하고 있도록 한다(S510). 그리고 이와 같은 상태에서 프로세서(26)로부터 제어신호가 인가되는 시점부터 보상신호 발생기(46)는 백업용 시간기준 파형을 판정부(48)에 인가되도록 한다. 판정부(48)는 클럭시간 지연보상기(44)의 출력과 보상신호 발생기(46) 출력단에서 인가된 신호를 재차 합성하여 최종 유사시간 기준신호{도 5의 (d) 파형}를 발생하여 필요한 부분으로 인가하여, 자선의 정보를 전송할 수 있도록 한다. The signal obtained through the clock
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방법 및 장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.As described above, the method and apparatus for generating a similar time reference signal of the automatic vessel identification system according to the preferred embodiment of the present invention are shown in accordance with the above description and drawings, but this is merely an example and the technical spirit of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the invention.
본 발명에 의한 선박 자동식별시스템의 유사시간 기준신호 발생방법 및 장치에 의하면, 자동으로 외부에서 수신되는 정보와 선박 자동식별시스템 내부에서 사용하는 클럭 정보를 이용하여 보다 정확한 유사시간 기준신호를 발생하므로, 선박 자동식별시스템에 내장된 GPS 수신기의 오작동으로 인하여 시간기준(Time-Reference) 신호의 발생이 불가능할 때에도 자선의 정보를 전송할 수 있게 하여 타선의 정보 전송에 충돌이 일어나지 않도록 할 수 있고, 선박 자동식별시스템이 가지고 있는 4S(Ship-to-Ship, Ship-to-Shore)의 통신이 원활하게 이루어지도록 할 수 있어 선박 자동식별시스템에 대한 국제적 규정을 만족시킬 수 있다. According to the method and apparatus for generating a similar time reference signal of an automatic vessel identification system according to the present invention, since a more accurate similar time reference signal is generated using information automatically received from the outside and clock information used inside the vessel automatic identification system. In addition, it is possible to transmit the information of own ship even when time-reference signal cannot be generated due to malfunction of GPS receiver embedded in ship automatic identification system, so that the collision of other ship's information can be prevented. 4S (Ship-to-Ship, Ship-to-Shore) of the identification system can be facilitated to meet the international regulations on ship automatic identification system.
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