KR101165286B1 - Apparatus and method for portable time synchronization based on global positioning system - Google Patents

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허윤구
권재욱
윤영수
조승원
김영윤
최종연
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한국항공우주연구원
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Abstract

PURPOSE: A GPS(Global Positioning System) base mobile type time synchronizing apparatus and method are provided to synchronize time of a device which is driven within an independent closed network by using GPS standard time. CONSTITUTION: A mobile type time synchronizing apparatus comprises a GPS signal receiver(210), a controller(230), and a communication unit(250). The GPS signal receiver receives a GPS signal. The controller calculates GPS standard time from the GPS signal and establishes standard time. The communications unit transfers a time synchronization signal created based on the established standard time to a device which is connected with direct communications. The device is driven within a closed network or is connected to other devices with direct communications.

Description

ＧＰＳ 기반 이동형 시간 동기 장치 및 방법{Apparatus and Method for Portable Time Synchronization Based on Global Positioning System}Apparatus and Method for Portable Time Synchronization Based on Global Positioning System

본 발명은 시간 동기 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 보안 및 여러 가지 이유로 독립된 폐쇄망 내에서 운용되는 기기 또는 단독으로 사용되고 있는 기기의 시간을 GPS 표준 시간을 이용하여 동기 시킬 수 있는 GPS 기반 이동형 시간 동기 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a time synchronization device and method, and more particularly, to a GPS-based mobile type capable of synchronizing the time of a device operating in an independent closed network or a device used alone for a variety of reasons, such as security and GPS. A time synchronization device and method are disclosed.

가장 일반적으로 사용되는 시간 동기화 방법은 NTP(Network Time Protocol)를 이용하여 인터넷 상의 NTP 서버의 시간과 일치시키는 것이다. 하지만 이러한 NTP를 이용하여 시간을 동기화시키는 방법을 사용하기 위해서는 인터넷이라는 공중망에 해당 기기가 연결되어야 한다. 따라서 보안상 이유로 독립된 폐쇄망 내에서 운용되는 기기 또는 단독으로 사용되고 있는 기기에서는 적용이 불가능한 방법이다.The most commonly used method of time synchronization is to match the time of an NTP server on the Internet using the Network Time Protocol (NTP). However, in order to use the NTP to synchronize the time, the device must be connected to the public network called the Internet. Therefore, for security reasons, this method is not applicable to devices operated in independent closed networks or devices used alone.

이러한 이유로 인터넷의 NTP 방식이 아닌 GPS(Global Positioning System) 신호를 이용하여 시간 동기화 방법이 제시되고 있으며, 이미 GPS 수신기를 이용한 시간 동기화 관련 상용 제품들도 출시되고 있다. For this reason, a time synchronization method using a GPS (Global Positioning System) signal, rather than the NTP method of the Internet, has been proposed, and commercial products related to time synchronization using a GPS receiver have also been released.

하지만 GPS 신호를 수신하기 어려운 실내나 건물 지하 등에 설치된 기기들에 대해서 이러한 시간 동기화 상용 제품들을 이용하기 위해서는 GPS 안테나를 건물 외부에 장착하고 GPS 안테나와 시간 동기화 관련 제품을 긴 케이블을 이용하여 연결해야 하는 어려움 내지 불편함이 있었다.However, in order to use these time-synchronized commercial products for devices installed indoors or in the basement of buildings where it is difficult to receive GPS signals, it is necessary to mount the GPS antenna outside the building and connect the GPS antenna and time-synchronized products using a long cable. There was difficulty or discomfort.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 보안 및 여러 가지 이유로 독립된 폐쇄망 내에서 운용되는 기기 또는 단독으로 사용되고 있는 기기의 시간을 GPS 표준 시간을 이용하여 동기 시킬 수 있는 GPS 기반 이동형 시간 동기 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is a GPS-based mobile time synchronization device and method capable of synchronizing the time of a device operating in an independent closed network or a device used alone for security and various reasons using GPS standard time. To provide.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 기반 이동형 시간 동기 장치는 GPS(Global Positioning System) 신호를 수신하는 GPS 신호 수신부, 상기 수신된 GPS 신호로부터 GPS 표준 시각을 구하여 기준 시간을 설정하는 제어부, 그리고 상기 설정된 기준 시간을 기초로 생성되는 시간 동기 신호를 직접 통신으로 연결된 장치에 전달하는 통신부를 포함한다.GPS-based mobile time synchronization device according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, GPS signal receiving unit for receiving a Global Positioning System (GPS) signal, a reference time by obtaining a GPS standard time from the received GPS signal And a communication unit for transmitting a time synchronization signal generated based on the set reference time to a device directly connected through communication.

상기 직접 통신은, 유무선 USB(Universal Serial Bus), 시리얼(Serial) 및 패러럴(Parallel) 통신 및 블루투스(Bluetooth) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The direct communication may include at least one of a wired / wireless universal serial bus (USB), serial (serial) and parallel (parallel) communication, and Bluetooth.

상기 직접 통신으로 연결된 장치는 폐쇄망 내에서 운용되거나 다른 기기와 직접 통신으로만 연결될 수 있다.The device connected by direct communication may be operated in a closed network or connected only by direct communication with other devices.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 기반 이동형 시간 동기 방법은, GPS(Global Positioning System) 신호를 수신하는 단계, 상기 수신된 GPS 신호로부터 GPS 표준 시각을 구하여 기준 시간을 설정하는 단계, 그리고 상기 설정된 기준 시간을 기초로 생성되는 시간 동기 신호를 직접 통신으로 연결된 장치에 전달하는 단계를 포함한다.In the GPS-based mobile time synchronization method according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, receiving a GPS (Global Positioning System) signal, obtaining a GPS standard time from the received GPS signal to obtain a reference time And setting a time synchronization signal generated based on the set reference time to a directly connected device.

본 발명에 의하면, 시간을 동기화시키려는 기기가 어디에 있든 무관하게 시간을 동기화시킬 수 있는 장점이 있다. 특히 폐쇄망에서 운용되는 장치나 다른 기기와 통신 없이 단독으로 사용되는 장치도 GPS 표준 시간을 이용한 표준화가 가능하다.According to the present invention, there is an advantage that the time can be synchronized regardless of where the device to synchronize the time. In particular, devices that operate in closed networks or devices that are used alone without communication with other devices can be standardized using GPS standard time.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 기반 이동형 시간 동기 시스템을 설명하기 위해 제공되는 블록도이다.
도 2는 도 1의 GPS 기반 이동형 시간 동기 장치를 보다 자세히 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 기반 이동형 시간 동기 시스템의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.1 is a block diagram provided to explain a GPS-based mobile time synchronization system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the GPS-based mobile time synchronizer of FIG. 1 in more detail.
3 is a flowchart provided to explain the operation of a GPS-based mobile time synchronization system according to an embodiment of the present invention.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 기반 이동형 시간 동기 시스템을 설명하기 위해 제공되는 블록도이다.1 is a block diagram provided to explain a GPS-based mobile time synchronization system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 기반 이동형 시간 동기 시스템은 GPS 위성(100), 이동형 시간 동기 장치(200), 시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the GPS-based mobile time synchronization system according to an embodiment of the present invention may include a GPS satellite 100, a mobile time synchronization device 200, and time synchronization target devices 300a and 300b.

GPS 위성(100)은 우주의 특정 궤도를 돌면서 지상의 GPS 수신기(도시하지 않음)가 자신의 위치를 계산하는데 필요한 정보를 포함하는 GPS 신호를 송신한다. 보다 자세하게는 GPS 위성의 상태 정보, 위성에 탑재된 시계의 시각 및 오차, 궤도 정보와 이력(almanac), 천체력(ephemeris), 오차 보정을 위한 계수 등이 포함된 항법메시지가 C/A 코드(Coarse/Acquisition code 또는 Standard code)와 P 코드(Precision code)와 함께 반송파에 실려 GPS 신호로 송신된다. 본 발명에서는 GPS 위성(100)에 탑재된 원자 시계에 의한 GPS 표준 시각이 GPS 신호에 포함되어 송신된다.The GPS satellite 100 transmits a GPS signal containing information necessary for a GPS receiver on the ground (not shown) to calculate its position while traveling through a specific orbit of space. More specifically, navigation messages including GPS satellite status information, time and error of the satellite clock, orbit information and history (almanac), ephemeris, and coefficients for error correction are included in the C / A code (Coarse). / Acquisition code or standard code and P code (Precision code) are carried on the carrier and transmitted as GPS signals. In the present invention, the GPS standard time by the atomic clock mounted on the GPS satellite 100 is included in the GPS signal and transmitted.

시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)는 크게 독립된 폐쇄망 내에서 운용되는 장치(300a)와 단독으로 사용되는 장치(300b)로 구분할 수 있다. 시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)는 보안 및 기타 이유로 직접 통신 방식으로만 다른 기기와 통신을 하도록 관리된다.The time synchronization target devices 300a and 300b may be classified into a device 300a that operates in an independent closed network and a device 300b that is used alone. The time synchronization target devices 300a and 300b are managed to communicate with other devices only by a direct communication method for security and other reasons.

이동형 시간 동기 장치(200)는 GPS 위성(100)으로부터 GPS 신호를 수신하고, GPS 표준 시각을 구하여 장치(200)의 기준 시간으로 설정할 수 있다. 그리고 이동형 시간 동기 장치(200)는 시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)의 요청에 따라 설정된 기준 시간을 기초로 생성되는 시간 동기 신호를 직접 통신 방식으로 제공할 수 있다.The mobile time synchronization device 200 may receive a GPS signal from the GPS satellite 100, obtain a GPS standard time, and set the reference time of the device 200. The mobile time synchronization device 200 may provide a time synchronization signal generated based on a reference time set according to a request of the time synchronization target devices 300a and 300b in a direct communication method.

도 2는 도 1의 GPS 기반 이동형 시간 동기 장치를 보다 자세히 나타낸 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating the GPS-based mobile time synchronizer of FIG. 1 in more detail.

도 1 및 도 2를 참고하면, 이동형 시간 동기 장치(200)는 GPS 신호 수신부(210), 제어부(230) 및 통신부(250)를 포함할 수 있다.1 and 2, the mobile time synchronization device 200 may include a GPS signal receiver 210, a controller 230, and a communicator 250.

GPS 신호 수신부(210)는 GPS 위성(100)에서 송신하는 주파수에 동조된 안테나를 포함하여, GPS 신호를 수신하는 기능을 수행한다.The GPS signal receiver 210 includes an antenna tuned to a frequency transmitted from the GPS satellite 100 to perform a function of receiving a GPS signal.

제어부(230)는 이동형 시간 동기 장치(200)의 전반적인 동작을 제어하며, 특히 본 발명에 따른 제어부(230)는 GPS 위성(100)에서 수신된 GPS 신호로부터 GPS 표준 시각을 구하여 장치(200)의 기준 시간으로 설정한다.The control unit 230 controls the overall operation of the mobile time synchronization device 200, and in particular, the control unit 230 according to the present invention obtains the GPS standard time from the GPS signal received from the GPS satellite 100 of the device 200 Set to the reference time.

설명의 편의상 도 1에서 1개의 GPS 위성(100) 만을 도시하였으나 실제 구현 시에는 복수 개의 GPS 위성(100)에서 GPS 신호를 수신하고 신호 지연 측정, 대기권 오차, 다중 경로 오차 등의 원인에 의한 오차를 보정한 후 기준 시간으로 설정하도록 구현하는 것이 바람직하다. For convenience of explanation, only one GPS satellite 100 is shown in FIG. 1, but in actual implementation, the GPS signals are received by the plurality of GPS satellites 100 and the error caused by the cause of signal delay measurement, atmosphere error, multipath error, etc. It is preferable to implement to set the reference time after the correction.

그리고 제어부(230)는 설정된 기준 시간을 기초로 시간 동기 신호를 생성하여 통신부(250)를 통해 직접 통신 방식으로 시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)에 전달할 수 있다.The controller 230 may generate a time synchronization signal based on the set reference time and transmit the time synchronization signal to the time synchronization target devices 300a and 300b through the communication unit 250 in a direct communication manner.

통신부(250)는 직접 통신 방식으로 시간 동기 신호를 시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)에 전달하는 기능을 수행한다.The communication unit 250 transmits the time synchronization signal to the time synchronization target devices 300a and 300b in a direct communication manner.

이를 위해 통신부(250)는 유무선 USB(Universal Serial Bus), 시리얼(Serial) 및 패러럴(Parallel) 통신 포트 등을 포함할 수 있으며, 블루투스(Bluetooth) 모듈을 포함할 수도 있다.To this end, the communication unit 250 may include a wired / wireless universal serial bus (USB), serial (serial), and parallel (parallel) communication ports, and may include a Bluetooth module.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 기반 이동형 시간 동기 시스템의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.3 is a flowchart provided to explain the operation of a GPS-based mobile time synchronization system according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 먼저 시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)가 GPS 신호를 수신하기 어려운 실내 또는 지하에 설치된 경우, 장치(300a, 300b)의 운영자는 이동형 시간 동기 장치(200)를 가지고 GPS 신호를 수신하기 용이한 위치로 이동한다. 이에 의해 이동형 시간 동기 장치(200)는 GPS 위성(100)으로부터 GPS 신호를 수신할 수 있다(S310).1 to 3, when the time synchronization target devices 300a and 300b are installed indoors or underground where it is difficult to receive a GPS signal, the operator of the devices 300a and 300b may move the mobile time synchronization device 200. Move to a location that is easy to receive GPS signals. As a result, the mobile time synchronization device 200 may receive a GPS signal from the GPS satellite 100 (S310).

다음으로 이동형 시간 동기 장치(200)는 수신된 GPS 신호로부터 GPS 표준 시각을 구하여 장치(200)의 기준 시간을 설정할 수 있다(S320). 단계(S320)에서 필요한 경우 이동형 시간 동기 장치(200)는 수신된 GPS 신호로부터 구해진 GPS 표준 시각에 오차 보정 등을 수행할 수 있다.Next, the mobile time synchronization device 200 may obtain a GPS standard time from the received GPS signal and set the reference time of the device 200 (S320). If necessary in step S320, the mobile time synchronization device 200 may perform error correction or the like at a GPS standard time obtained from the received GPS signal.

다음으로 운영자는 이동형 시간 동기 장치(200)를 가지고 시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)가 위치한 곳으로 이동하여, 이동형 시간 동기 장치(200)와 시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)를 직접 통신 방식으로 연결한다.Next, the operator moves to the place where the time synchronization target devices 300a and 300b are located with the mobile time synchronization device 200, and directly communicates the mobile time synchronization device 200 with the time synchronization target devices 300a and 300b. Connect with

그러면 이동형 시간 동기 장치(200)는 자신에 설정된 기준 시간을 기초로 시간 동기 신호를 생성하고 직접 통신으로 연결된 장치에 전달한다(S330). 시간 동기 신호 전달은 시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)의 요청에 따라 이루어지거나, 직접 연결되면 바로 자동으로 전달되도록 구현할 수 있다.The mobile time synchronization device 200 generates a time synchronization signal based on the reference time set in the mobile device 200 and transmits the time synchronization signal to a device connected through direct communication (S330). The time synchronization signal transmission may be performed according to a request of the time synchronization target devices 300a and 300b or may be automatically transferred immediately when directly connected.

마지막으로 시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)는 직접 통신으로 수신한 시간 동기 신호를 이용하여 GPS 표준 시간에 대한 동기화를 수행할 수 있다(S340). 단계(S340)를 위해 시간 동기화 대상 장치(300a, 300b)에는 시간 동기 신호를 이용하여 GPS 표준 시간에 대한 동기화를 수행할 수 있는 프로그램이 미리 설치되는 것이 바람직하다.Finally, the time synchronization target devices 300a and 300b may perform synchronization with respect to the GPS standard time by using the time synchronization signal received through direct communication (S340). For step S340, it is preferable that a program capable of performing synchronization with respect to the GPS standard time by using the time synchronization signal is pre-installed in the time synchronization target devices 300a and 300b.

본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함한다. 이 매체는 지금까지 설명한 GPS 기반 이동형 시간 동기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 이 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 매체의 예에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 자기-광 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치 등이 있다. 또는 이러한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.Embodiments of the present invention include a computer-readable medium having program instructions for performing various computer-implemented operations. This medium records a program for executing the GPS-based mobile time synchronization method described so far. The medium may include program instructions, data files, data structures, etc., alone or in combination. Examples of such media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD and DVD, programmed instructions such as floptical disk and magneto-optical media, ROM, RAM, And a hardware device configured to store and execute the program. Or such medium may be a transmission medium, such as optical or metal lines, waveguides, etc., including a carrier wave that transmits a signal specifying a program command, data structure, or the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

100: GPS 위성 200: 이동형 시간 동기 장치
210: GPS 신호 수신부 230: 제어부
250: 통신부 300a, 300b: 시간 동기화 대상 장치100: GPS satellite 200: mobile time synchronizer
210: GPS signal receiving unit 230: control unit
250: communication unit 300a, 300b: time synchronization target device

Claims (6)

GPS(Global Positioning System) 신호를 수신하는 GPS 신호 수신부,
상기 수신된 GPS 신호로부터 GPS 표준 시각을 구하여 기준 시간을 설정하는 제어부, 그리고
상기 설정된 기준 시간을 기초로 생성되는 시간 동기 신호를 직접 통신으로 연결된 장치에 전달하는 통신부
를 포함하고,
상기 직접 통신으로 연결된 장치는 폐쇄망 내에서 운용되거나 다른 기기와 직접 통신으로만 연결되는 것을 특징으로 하는 GPS 기반 이동형 시간 동기 장치.GPS signal receiving unit for receiving a GPS (Global Positioning System) signal,
A control unit for setting a reference time by obtaining a GPS standard time from the received GPS signal, and
The communication unit for transmitting the time synchronization signal generated based on the set reference time to the directly connected device
Including,
The device connected by the direct communication is a GPS-based mobile time synchronization device, characterized in that operating in a closed network or connected only by direct communication with other devices. 제 1 항에서,
상기 직접 통신은,
유무선 USB(Universal Serial Bus), 시리얼(Serial) 및 패러럴(Parallel) 통신 및 블루투스(Bluetooth) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 기반 이동형 시간 동기 장치.The method of claim 1,
The direct communication,
GPS-based mobile time synchronizer comprising at least one of a wired / wireless universal serial bus (USB), serial and parallel communication, and Bluetooth. 삭제delete GPS(Global Positioning System) 신호를 수신하는 단계,
상기 수신된 GPS 신호로부터 GPS 표준 시각을 구하여 기준 시간을 설정하는 단계, 그리고
상기 설정된 기준 시간을 기초로 생성되는 시간 동기 신호를 직접 통신으로 연결된 장치에 전달하는 단계
를 포함하고,
상기 직접 통신으로 연결된 장치는 폐쇄망 내에서 운용되거나 다른 기기와 직접 통신으로만 연결되는 것을 특징으로 하는 GPS 기반 이동형 시간 동기 방법.Receiving a global positioning system (GPS) signal,
Setting a reference time by obtaining a GPS standard time from the received GPS signal, and
Transmitting a time synchronization signal generated based on the set reference time to a directly connected device;
Including,
The device connected by the direct communication is a GPS-based mobile time synchronization method characterized in that the operating within the closed network or connected only by direct communication with other devices. 제 4 항에서,
상기 직접 통신은,
유무선 USB(Universal Serial Bus), 시리얼(Serial) 및 패러럴(Parallel) 통신 및 블루투스(Bluetooth) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 기반 이동형 시간 동기 방법.In claim 4,
The direct communication,
GPS-based mobile time synchronization method comprising at least one of a wired and wireless USB (Universal Serial Bus), serial (Serial) and parallel (Parallel) communication and Bluetooth (Bluetooth). 삭제delete
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