KR20020074267A - Half Cycle Ambiguity Resolution Method for GPS, and GPS Attitude Determination System and Method using the same - Google Patents

Half Cycle Ambiguity Resolution Method for GPS, and GPS Attitude Determination System and Method using the same Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A GPS(Global Positioning System) receiver system for attitude measurement is provided which comprises a unit capable of measuring a half cycle ambiguity of a GPS satellite signal phase for a short time, and a method is provided which measures the half cycle ambiguity rapidly by comparing GPS satellite data for attitude measurement received from at least two antennas in a bit unit. CONSTITUTION: The GPS receiver system for attitude measurement comprises at least two antennas, and a satellite signal tracking part receiving a signal from a satellite by tracking at least one GPS satellite, and a demodulator part demodulating the received satellite signal into digital data stream, and a measurement part determining a position and a speed and an attitude of a signal receiving body on the basis of the demodulated data. The GPS receiver system further comprises a half cycle ambiguity detection unit. According to the half cycle ambiguity detection unit, the first storing unit stores data bit above 1 received/demodulated from the first antenna temporarily. The second storing unit stores corresponding data bit above 1 temporarily which is received/demodulated from the second antenna and corresponds to the bits stored in the first storing unit, as to the same satellite as that received by the first antenna. A comparator unit compares the data bit stored in the first storing unit with the corresponding data bit stored in the second storing unit. And a judgement part judges a half cycle ambiguity of a received carrier wave according to the comparison result of the comparator unit.

Description

자세측정 지피에스에서의 반파장 모호성 검출방법과 그를 이용한 지피에스 자세측정 시스템 및 자세측정방법{Half Cycle Ambiguity Resolution Method for GPS, and GPS Attitude Determination System and Method using the same}Half Cycle Ambiguity Resolution Method for GPS, and GPS Attitude Determination System and Method using the same

본 발명은 자세측정용 GPS(Global Positioning System;이하 GPS라 한다) 수신기에서의 반파장 모호성(half-cycle ambiguity) 검출방법과, 그를 이용한 GPS 자세측정 시스템 및 방법, 더 상세하게는 두 개 이상의 GPS신호 수신 안테나를 구비하는 자세측정용 GPS시스템에서 수십 m초내에 반파장 모호성을 검출·해결할 수 있는 GPS수신 시스템 및 그 이용 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a half-cycle ambiguity detection method in a GPS (Global Positioning System) receiver, a GPS attitude measurement system and method using the same, and more particularly, two or more GPS. The present invention relates to a GPS receiving system capable of detecting and solving half-wave ambiguity within several tens of m seconds in a GPS system for attitude measurement having a signal receiving antenna, and a method of using the same.

GPS(Global Positioning System)는 항법위성을 이용하여 전세계 어디에서나 사용자의 위치, 속도, 시간 정보를 알아낼 수 있는 전파항법 시스템이다. 일반적으로 GPS가 사용되는 분야는 한대의 수신기에 한개의 안테나를 연결하여 C/A(Coarse/Acquistion) 혹은 P(Precision)코드를 이용하여 지구상의 절대위치를 구하는 위치결정에 주로 사용되며, C/A코드의 경우 미국방성에 의한 SA(SelectiveAvailability)의 영향으로 약 10Om(2dRMS(Root Mean Square))의 오차를 가진다.GPS (Global Positioning System) is a radio navigation system that can find out user's location, speed, and time information anywhere in the world using navigation satellite. In general, the field where GPS is used is mainly used to determine the absolute position of the earth using C / A (Coarse / Acquistion) or P (Precision) code by connecting one antenna to one receiver. The A code has an error of approximately 10m (2dRMS (Root Mean Square)) under the influence of SA (Selective Availability) by the US Department of Defense.

더 정밀한 위치결정을 위하여, 이미 알고있는 위치(기준국)에서 각 위성의 측정치에 포함된 오차를 추정하고 이를 주위의 다른 수신기에 전파함으로써 SA, 전리층지연, 대류권지연 및 위성궤도의 오차를 상쇄시켜 수m이하의 정확도를 얻을 수 있는 DGPS(Differential GPS)도 널리 사용되고 있다.For more precise positioning, it is possible to offset the errors in SA, ionospheric delay, tropospheric delay and satellite orbits by estimating the errors contained in the measurements of each satellite at known locations (reference stations) and propagating them to other receivers around them. Differential GPS (DGPS), which can achieve accuracy of several meters or less, is also widely used.

GPS를 이용하여 보다 정밀한 위치를 구하고자 하는 경우에는 코드신호가 아닌 반송파(carrier wave) 위상신호를 이용할 수 있다. C/A코드의 경우, 하나의 칩(Chip; 바이너리 펄스코드로 O 또는 1을 전송하는 간격:1㎲)의 길이가 300m이며, 이를 1%의 해상도로 측정한다면 약 3m의 해상도를 갖는다고 볼 수 있다. 그러나, 반송파 위상(L1 대역; 1575.42MHz 기준)의 한 파장은 19cm이며, 1%의 해상도로 측정한다면 1.9㎜의 해상도를 가지므로 반송파 위상을 사용함으로써 월등히 정확한 위치를 구할 수 있게 된다.In order to obtain a more precise position using GPS, a carrier wave phase signal may be used instead of a code signal. In the case of C / A code, the length of one chip (the interval of transmitting O or 1 in binary pulse code: 1㎲) is 300m, and if it is measured at 1% resolution, it is regarded as having a resolution of about 3m. Can be. However, one wavelength of the carrier phase (L1 band; based on 1575.42 MHz) is 19 cm, and when measured at a resolution of 1%, the wavelength is 1.9 mm, and thus the carrier phase can be used to obtain an extremely accurate position.

한편, 자세측정용 GPS수신기는 두 개 이상의 안테나를 이용함으로써, C/A코드를 이용한 위치측정치 등을 제공하는 것 이외에도 반송파 위상 측정치를 이용한 항체의 자세정보(attitude information)를 제공할 수 있다. 만일, 두 개의 안테나가 항체의 진행방향으로 설치되어 있는 경우에는 피치(pitch)와 요(yaw)에 의하여 자세를 결정할 수 있으며, 3개 이상의 안테나가 설치된 경우에는 항체의 3차원 자세를 결정할 수 있다. 이 때, 자세측정용 GPS수신기로부터 얻은 자세정보의 오차는 항체의 속도와는 무관하며, 단지 안테나 사이의 벡터인 기저선벡터의 길이, 수신기 잡음의 크기 등에 의하여 자세오차의 크기가 결정된다. 이러한 자세측정용 GPS수신기를 이용한 항체의 자세측정방법은 본 출원인이 보유한 제1997-057696 호 한국특허 명세서에 상세하게 설명되어 있다.On the other hand, by using two or more antennas for the attitude measurement GPS receiver, in addition to providing a position measurement value using the C / A code, etc., the attitude information of the antibody using the carrier phase measurement value can be provided. If two antennas are installed in the direction of the antibody, the posture may be determined by pitch and yaw, and when three or more antennas are installed, the three-dimensional posture of the antibody may be determined. . At this time, the error of the attitude information obtained from the GPS receiver for attitude measurement is independent of the speed of the antibody, and the magnitude of the attitude error is determined only by the length of the baseline vector, the vector between the antennas, and the size of the receiver noise. The posture measuring method of the antibody using the GPS receiver for posture measurement is described in detail in Korean Patent Specification No. 1997-057696.

자세측정용 GPS수신기에서는 자세를 계산하기 위하여 이중 차분(Double Differencing)된 반송파(Carrier wave) 정보에 포함되어 있는 미지정수(Integer Ambiguity)를 먼저 구해야 한다. 미지정수(Integer Ambuity)는 임의의 싸이클 수로 관측된 반송파 위상의 초기 바이어스로서, 초기의 위성 관측치는 GPS수신기가 GPS신호를 처음 잡았을 때 만들어지는데, 이 때 위성과 수신기사이에 정확한 싸이클 수를 알 수가 없으므로 싸이클 정수에 대한 모호성분이 생기며, 이를 미지정수라 한다. 즉, 미지정수는 위성과 수신기 사이에 존재하는 반송파의 정현파수(위상수)를 말하는 것으로, 이중차분에 의해서도 반송파 측정치에 존재하는 초기 미지정부가 소거되지 않으므로 이를 정확하게 계산해야만 높은 위치정확도를 높일 수 있다.In the GPS receiver for attitude measurement, the Integer Ambiguity included in the double-differencing carrier wave information must first be calculated to calculate the attitude. Integer Ambuity is the initial bias of the carrier phase observed with an arbitrary number of cycles. Initial satellite observations are made when the GPS receiver first picks up the GPS signal, where the exact number of cycles between the satellite and the receiver is unknown. As a result, there is an ambiguity component for cycle integers, which is called unknown. In other words, the unknown constant refers to the sine wave (phase constant) of the carrier existing between the satellite and the receiver, and even the double difference does not eliminate the initial unknown in the carrier measurement, so it is necessary to calculate it accurately to increase the high position accuracy. .

또한, 초기 미지정수는 처음 위성신호를 수신할 때 발생하며, 일단 값이 구해지면 위성신호를 계속해서 수신하는 동안에는 다시 구할 필요는 없다. 즉, 초기 미지정수는 시간에따라 변화하지 않는 상수값을 가지나, 위성신호를 처음 수신할 때마다 바뀌는 랜덤(random)상수로 취급할 수 있다. 따라서, 실시간으로 위치를 구해야 하는 요구가 적은 측지분야에서는 일찍부터 반송파 위상을 이용하는 방법이 연구되어 왔으며, GPS 시스템에서 항체의 자세를 결정하는데 반송파 위상을 사용하기 위해서는 그 속에 포함된 미지정수가 실시간으로 결정되어야 한다.In addition, an initial unknown constant occurs when a satellite signal is first received, and once a value is obtained, it is not necessary to obtain it again while continuously receiving a satellite signal. That is, the initial unknown may have a constant value that does not change with time, but may be treated as a random constant that changes each time a satellite signal is first received. Therefore, in the geodetic field where there is less demand to obtain the location in real time, the method of using the carrier phase has been studied early. In order to use the carrier phase to determine the pose of the antibody in the GPS system, the unknown constant included therein is determined in real time. Should be.

그러나, 구해야 하는 미지수가 측정치보다 많고, 정수의 제약을 가지므로 미지정수를 해석적으로 찾기는 불가능하다. 또한, 정수영역에서 볼록성(convexity)이 보장되지 않으므로 비선형 계획법으로도 해를 구할 수 없다. 따라서, 미지정수가존재하는 영역을 검색(search)하는 방법이 주로 사용된다. 자세측정에서의 미지정수결정문제는 정밀한 위치측정을 요구하는 측지분야와는 달리, 실시간 처리를 요구하므로 한번의 측정치로 미지정수를 구하는 연구에 관심을 둔다.However, it is impossible to find an unknown integer analytically because it has more unknowns than the measured value and has an integer constraint. In addition, since convexity is not guaranteed in the integer region, the solution cannot be solved by nonlinear programming. Therefore, a method of searching an area in which an unknown integer exists is mainly used. Unlike the geodetic field, which requires precise position measurement, the problem of determining the unknown constant in the attitude measurement requires attention to the study of finding the unknown constant with one measurement because it requires real-time processing.

미지정수는 정수조건으로 검색에 의해 결정되며, 정수 최소자승법에 근거한 OTF(On-the-fly) 기법들은 반송파 위상만을 사용하며, 실수영역에서의 미지정수 추정치를 필요로 하므로 여러이포우크의 측정치를 모아서 사용해야 한다. 따라서, 측정치의 수집시간이 짧으면 미지정수의 검색범위가 커져 검색에 필요한 계산량이 증가하고, 반면에 측정시간이 길어지면 검색범위는 줄어들지만 각 검색점에서의 계산량이 증가한다. 또한,미지정수 검색도중의 위성변화에 대한 고려가 없어 실시간 적용에 어려움이 있으며, 특히 미지정수가 결정된 이후에도 위성 신호의 단절이 발생하면 모든 미지정수를 다시 구해야 하는 문제를 안고 있다.The unknown is determined by the search in integer condition. On-the-fly techniques based on the integer least squares method use only the carrier phase and require an estimate of the unknown in the real area. Collect and use Therefore, the shorter the collection time of the measurement value, the larger the search range of the unknown integer, and the calculation amount required for the search increases, while the longer the measurement time, the smaller the search range but the calculation amount at each search point increases. In addition, there is no consideration of satellite changes during the search for unknown integers, which makes it difficult to apply them in real time. In particular, even when the unknown signal is determined, if the satellite signal is disconnected, all unknown constants have to be obtained again.

만일, 기저선 벡터의 길이가 1m이고 L1 주파수를 사용하는 경우, 검색범위 내의 미지정수 후보는 수백개가 된다. 이와 같이 미지정수의 수가 많은 경우에는 많은 계산량을 필요로 하며, 잘못된 미지정수를 구할 확률도 높아진다.If the length of the baseline vector is 1m and the L1 frequency is used, there are hundreds of unknown integer candidates in the search range. In this case, when the number of unknowns is large, a large amount of computation is required, and the probability of finding an incorrect unknown is also increased.

또한, 위성신호 추적과정에서 위상반전에 의하여 파장의 절반 크기를 갖는 오차인 반파장 모호성(Half cycle ambiguity)도 해결해야 한다. 반파장 모호성 또한 한번 결정되면 그 위성신호를 잃을 때까지 다시 해결할 필요가 없지만, 후술할 바와 같이 위성 신호 획득 후 최대 약 12초를 기다려야 하는 문제를 안고 있다. 따라서, GPS를 이용하여 항체의 자세를 측정하고자 하는 경우 미지정수 결정 뿐만 아니라 반파장 모호성을 빠르게 해결하는 것이 시스템 성능을 높이는 관건이라고 하겠다.In addition, half cycle ambiguity, which is an error having half the wavelength due to phase inversion during satellite signal tracking, has to be solved. Once the half-wave ambiguity is also determined, it does not need to be solved again until the satellite signal is lost. However, as described below, the half-wave ambiguity has a problem of waiting up to about 12 seconds after the satellite signal is acquired. Therefore, in order to measure the pose of an antibody using GPS, it is a key to improve system performance not only to determine an unknown but also to solve half-wave ambiguity quickly.

종래 기술에 의한 GPS 시스템에서 반파장 모호성 해결방법은, 프레임 동기를 획득하는 과정에서 복조된 데이터를 알고 있는 데이터 시퀀스와 비교함으로써 수행된다.In the conventional GPS system, the half-wave ambiguity solution is performed by comparing demodulated data with a known data sequence in the process of obtaining frame synchronization.

도 1은 종래의 반파장 모호성 해결방법을 도시하는 것으로, 각 서브프레임의 시작점에 있는 기지(旣知)의 프리앰블(preamble)과 비교하는 프레임 동기 획득 과정이 필요하다. 즉, 복조된 데이터를 메모리에 저장하고 있다가 프리앰블 "0011001"또는 반전된 프리앰블 "1100110"과 비교한 후 반전된 경우는 비트 열도 반전시키고 마지막으로 패러티 검사(parity check)를 통하여 서브프레임 동기를 확인함과 동시에 반파장 모호성을 검출한다. 다시말해, 위성으로부터 한 서브프레임(6초 단위) 데이터를 수신하고 패러티 체크를 수행함으로써 프레임 동기화한 후, 수신 프레임의 프리앰블이 이미 알고 있는 프리앰블 시퀀스와 동일한 경우에는 반파장 모호성이 없다고 판단하고, 반전된 프리앰블 시퀀스와 동일한 경우에는 반파장 모호성이 있다고 판단한다. 이러한 과정에서 획득된 반파장 모호성 정보, 즉 데이터 반전 정보는 측정치 획득부에 전달되며, 측정치 획득부에서는 반파장 모호성을 고려하여 반송파 위상 측정치를 생성한다. GPS 수신기에서 반송파 위상 측정치를 생성하는 방법은 반송파를 추적하는 시점부터 도플러를 계산하여 적분하는 원리로 수식으로 표현하면 다음과 같다.FIG. 1 illustrates a conventional half-wave ambiguity solution and requires a frame synchronization acquisition process comparing with a known preamble at the start of each subframe. That is, when the demodulated data is stored in the memory and compared with the preamble "0011001" or the inverted preamble "1100110", the inverted bit sequence is also inverted and the subframe synchronization is finally confirmed through a parity check. At the same time, half-wave ambiguity is detected. In other words, after receiving one subframe (6 seconds) data from the satellite and performing a parity check to synchronize the frame, if the preamble of the received frame is the same as the known preamble sequence, it is determined that there is no half-wave ambiguity, and inverted. If it is the same as the preamble sequence, it is determined that there is half-wave ambiguity. The half-wave ambiguity information, that is, data inversion information obtained in this process, is transmitted to the measurement value obtaining unit, and the measurement obtaining unit generates the carrier phase measurement value in consideration of the half-wave ambiguity. A method of generating a carrier phase measurement value in a GPS receiver is expressed as an equation based on a principle that calculates and integrates Doppler from a time point of tracking a carrier.

여기서 t0는 반송파를 적분하기 시작하는 초기 시간이며, ICP(t0)는 적분 초기값을 나타낸다. 수학식 1에서 만약 수신되고 있는 위성 신호에 반파장 모호성이 없다면 ICP(t0)는 0이며, 반파장 모호성이 있다면 0.5값을 갖는다.Where t 0 is the initial time at which the carrier starts to be integrated and ICP (t 0 ) represents the initial value of integration. In Equation 1, if the received satellite signal has no half-wave ambiguity, ICP (t 0 ) is 0, and if there is half-wave ambiguity, it has a value of 0.5.

위상 모호성은 한번 결정되면 추적루프(PLL)가 위상을 잃거나 사이클슬립이 발생하지 않는 한 다시 검사할 필요가 없으며, 만약 이러한 현상이 발생하였을 경우 모호성은 다시 검사되어야 한다. 이 때, 반파장 모호성을 다시 검사할 경우 프레임 동기를 다시 맞추어야 하며, 따라서, 반송파를 획득한 후에도 비트 동기 그리고 프레임 동기까지 획득해야 비로소 반파장 모호성이 확인되고 그 반송파 위상 측정치를 측위에 사용할 수 있게 된다. 따라서, 반파장 모호성을 다시 판단해야 할 시점으로부터 최소 6초(서브프레임 동기에 필요한 시간)가 경과한 후에야 비로소 반파장 모호성을 검출할 수 있게 되는 것이다.Once the phase ambiguity is determined, there is no need to recheck unless the tracking loop (PLL) loses phase or a cycle slip occurs, and if this occurs, the ambiguity must be checked again. In this case, when the half-wave ambiguity is rechecked, frame synchronization must be realigned. Therefore, even after acquiring a carrier, bit synchronization and frame synchronization must be obtained before the half-wave ambiguity is confirmed and the carrier phase measurement can be used for positioning. do. Therefore, the half-wave ambiguity can only be detected after at least 6 seconds (time required for subframe synchronization) has elapsed from the time at which the half-wave ambiguity needs to be judged again.

특히, 사이클슬립이 발생하였을 경우 사이클 슬립을 검출하였더라도 사이클슬립에 의하여 위상이 반전되는 경우가 발생하여 완전한 하나의 프레임을 수신하여야만 비로소 측정치 사용이 가능해 진다. 도 2는 종래방법에 있어서 사이클 슬립이 발생한 경우(ts) 반파장 모호성 검출과정을 도시하는 것으로, 사이클슬립이 발생하였을 경우 수신기는 프레임 동기를 유지하고 있지만, 순간적인 신호 차단에 의하여위상을 반전하여 추적하는 경우가 발생할 수도 있다. 이 경우 반전 정보를 다시 획득하기 위해서는 다음 한 서브프레임 데이터를 모두 복조하여야 하며, 최대 12초의 시간이 걸린다(tr). 따라서, 사이클슬립을 검출 하였더라도 최대 12초 동안은 그 측정치를 정밀 측위나 자세측정에 사용할 수 없게 된다. In particular, when a cycle slip occurs, even if a cycle slip is detected, a phase inversion occurs due to the cycle slip, and the measurement value can be used only when a complete frame is received. 2 illustrates a half-wave ambiguity detection process when a cycle slip occurs (t s ) according to the conventional method. Tracking may occur. In this case, in order to obtain the inversion information again, all of the next subframe data must be demodulated, which takes a maximum time of 12 seconds (t r ). Therefore, even if the cycle slip is detected, the measured value cannot be used for precise positioning or posture measurement for up to 12 seconds.

이렇게 반파장 모호성을 해결하는데 10초 이상의 시간이 소요되는 문제는 실시간으로 자세를 결정하려는 응용에서는 성능이 저하되는 요인이 된다.This problem, which takes more than 10 seconds to solve the half-wave ambiguity, is a performance degrading factor in applications that determine attitude in real time.

본 발명은 종래의 반파장 모호성 해결방법의 단점을 극복하기 위하여 착안된 것으로, 두 개 이상의 안테나를 구비하는 자세측정용 GPS시스템에서, 각각의 안테나에서 같은 위성 신호를 획득할 경우 데이터 시퀀스가 같다는 원리를 이용하여, 각 안테나에서 수신된 위성 데이터를 비트단위로 비교하는 것을 기본 원리로 하고 있다. 이 방법을 이용하였을 경우 반파장 모호성은 위성신호 획득 후 20m초 내지 수백ms이내에 해결이 가능하게 된다.The present invention was conceived to overcome the shortcomings of the conventional half-wave ambiguity solution. In the GPS system for attitude measurement having two or more antennas, the same data sequence is obtained when the same satellite signal is obtained from each antenna. The basic principle is to compare the satellite data received from each antenna bit by bit using. Using this method, half-wave ambiguity can be solved within 20m seconds to hundreds of ms after satellite signal acquisition.

본 발명의 목적은 수십 ms 의 짧은 시간동안 GPS위성 신호 위상의 반파장 모호성(Half cycle ambiguity)을 검출할 수 있는 수단을 구비하는 자세측정용 GPS수신 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a GPS reception system for posture measurement having means for detecting half cycle ambiguity of GPS satellite signal phase for a short time of several tens of ms.

본 발명의 다른 목적은 두 개 이상의 안테나에서 수신한 자세측정용 GPS위성 데이터를 비트 단위로 비교함으로써 반파장 모호성을 신속하게 검출할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for quickly detecting half-wave ambiguity by comparing bitwise GPS satellite data received from two or more antennas in units of bits.

본 발명의 또다른 목적은 하나 이상의 데이터 비트를 비교하는 반파장 모호성 검출방법을 이용함으로써, 신속하게 항체의 위치, 속도 및/또는 자세를 결정할 수 있는 자세측정용 GPS를 이용한 위치, 속도 및/또는 자세방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to employ a method for detecting half-wave ambiguities that compares one or more data bits, whereby the position, velocity and / or position using GPS for pose measurement can be quickly determined. It provides a posture method.

도 1은 종래의 반파장 모호성 해결방법을 도시한다.1 illustrates a conventional half-wave ambiguity solution.

도 2는 종래방법에 있어서 사이클 슬립이 발생한 경우(ts) 반파장 모호성 검출과정을 도시한다.2 illustrates a half-wave ambiguity detection process when a cycle slip occurs (t s ) in the conventional method.

도 3은 본 발명에 의한 반파장 모호성 검출수단을 구비하는 GPS수신 시스템의 전체 구성을 블록 단위로 도시하는 개략도이다.3 is a schematic diagram showing, in block units, the entire configuration of a GPS receiving system including a half-wave ambiguity detecting means according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 반파장 모호성 검출수단의 구성을 블록 단위로 도시한다.Fig. 4 shows the configuration of the half-wave ambiguity detecting means in block units according to the present invention.

도 5은 본 발명에 사용되는 구체적인 GPS수신기의 하드웨어 구성을 도시한다.5 shows a hardware configuration of a specific GPS receiver used in the present invention.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 반파장 모호성 검출방법의 흐름을 도시한다.6 shows the flow of the half-wave ambiguity detection method according to the first embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 반파장 모호성 검출방법의 흐름도이다.7 is a flowchart of a half-wave ambiguity detection method according to a second embodiment of the present invention.

도 8은 종래방법과 본 발명 방법에 있어서 사이클 슬립이 일어났을 경우 반파장 모호성과 미지정수를 다시 결정함으로써 자세측정을 하는데 걸리는 시간을 나타내는 도면이다.Fig. 8 is a diagram showing the time taken to perform attitude measurement by re-determining the half-wave ambiguity and the unknown constant when the cycle slip occurs in the conventional method and the method of the present invention.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반파장 모호성 검출가능 GPS시스템은 다음과 같은 구성을 하고 있다.The half-wave ambiguity-detectable GPS system according to the present invention for achieving the above object has the following configuration.

두 개 이상의 안테나와, 하나 이상의 GPS 위성을 추적하여 위성으로부터의 신호를 수신하는 위성신호 추적부와, 수신된 위성신호를 디지털 데이터 스트림으로 복조하는 복조부와, 복조된 데이터를 기초로 신호수신체의 위치, 속도, 자세(attitude)를 결정하는 측정부로 이루어진 자세측정용 GPS 수신 시스템으로서, 제 1 안테나에서 수신·복조된 1 이상의 데이터 비트를 임시로 저장하는 제 1 저장수단과; 제 1 안테나가 수신한 것과 동일한 위성에 대하여, 제 2 안테나에서 수신·복조되고 제 1 저장수단에 저장된 비트와 대응하는 1 이상의 대응 데이터 비트를 임시로 저장하는 제 2 저장수단과; 제 1 저장수단에 저장된 데이터 비트와, 제 2 저장수단에 저장된 대응 데이터 비트를 비교하는 비교수단과; 비교수단의 비교결과에 따라 수신된 반송파(carrier wave)의 반파장 모호성을 판단하는 판단수단;으로 이루어지는 반파장 모호성 검출수단을 추가로 구비한다.Two or more antennas, a satellite signal tracker for tracking one or more GPS satellites to receive signals from the satellites, a demodulator for demodulating the received satellite signals into a digital data stream, and a signal receiver based on the demodulated data. An attitude measuring GPS receiving system comprising a measuring unit for determining position, speed, and attitude, comprising: first storage means for temporarily storing one or more data bits received and demodulated by a first antenna; Second storage means for temporarily storing one or more corresponding data bits corresponding to the bits received and demodulated in the second antenna and stored in the first storage means for the same satellite as received by the first antenna; Comparison means for comparing the data bits stored in the first storage means with the corresponding data bits stored in the second storage means; And a half-wave ambiguity detecting means comprising: means for determining half-wave ambiguity of the received carrier wave according to the comparison result of the comparison means.

전술한 반파장 모호성 검출수단은 공간적으로 떨어져 있는 두 안테나에서 수신한 동일한 위성 데이터 스트림 중 대응하는 하나 이상의 비트를 비교함으로써 반파장 모호성이 없는지(대응 비트가 일치), 모호성이 있는지(대응비트가 반전) 확인하는 기능을 한다.The above-described half-wave ambiguity detecting means compares one or more corresponding bits of the same satellite data stream received from two spatially separated antennas to determine whether there is no half-wave ambiguity (corresponding bit matches) or ambiguity (the corresponding bit is inverted). ) Function to check.

측정부에서는 판단된 반파장 모호성 검출결과와 프레임 단위의 위성 데이터 스트림으로부터, 전술한 수학식 1과 같이 적분 초기치를 부여하여 적분하고, 후술할 수학식 3 내지 5를 이용함으로써, 반송파 위상 측정치를 정확하게 산출한다.The measurement unit gives the integral initial value as shown in Equation 1 above and integrates it from the determined half-wave ambiguity detection result and the frame-based satellite data stream, and accurately calculates the carrier phase measurement value by using Equations 3 to 5 to be described later. Calculate.

본 발명에 의한 GPS시스템에서의 반파장 모호성 검출방법은 전술한 시스템을 이용하는 것으로서, 다음과 같은 단계로 이루어진다.The half-wave ambiguity detection method in the GPS system according to the present invention uses the above-described system, and includes the following steps.

전술한 반파장 모호성 검출수단에 의하여, 제 1 안테나에 의하여 수신·복조된 데이터 비트를 제 1 저장수단에 저장하는 비트 저장 단계; 동일 위성으로부터 제 2 안테나에 의하여 수신·복조되고 제 1 저장수단에 저장된 데이터 비트에 대응하는 대응 데이터 비트를 제 2 저장수단에 저장하는 대응 비트 저장 단계; 반파장 모호성 검출이 필요한 시점에서, 비교수단이 제 1 저장수단에 저장되어 있는 데이터 비트와 제 2 저장수단에 저장되어 있는 대응 데이터 비트를 비교하여 비트가 일치하는지(반파장 모호성이 없는 경우) 반전이 있는지(반파장 모호성이 있는 경우) 확인하는 반파장 모호성 검출단계; 및, 반파장 모호성 검출결과를 측정부로 전송하는 결과전송단계;로 이루어진다.A bit storing step of storing, by the aforementioned half-wave ambiguity detecting means, data bits received and demodulated by the first antenna in the first storage means; A corresponding bit storing step of storing corresponding data bits corresponding to the data bits received and demodulated by the second antenna from the same satellite and stored in the first storage means in the second storage means; At the point where half-wave ambiguity detection is required, the comparing means compares the data bits stored in the first storage means with the corresponding data bits stored in the second storage means and inverts whether the bits match (if there is no half-wave ambiguity). A half-wave ambiguity detecting step of checking whether there is a half-wave ambiguity; And a result transmission step of transmitting the half-wave ambiguity detection result to the measurement unit.

또한, 좀 더 정밀한 반파장 모호성 검출을 위하여 본 발명의 변형된 형태에의한 방법은 다음과 같은 단계로 이루어진다.In addition, the method according to the modified form of the present invention for the more precise half-wave ambiguity detection consists of the following steps.

전술한 반파장 모호성 검출수단에 의하여, 제 1 안테나에 의하여 수신·복조된 데이터 비트를 제 1 저장수단에 저장하는 비트 저장 단계; 동일 위성으로부터제 2 안테나에 의하여 수신·복조되고 제 1 저장수단에 저장된 데이터 비트에 대응하는 대응 데이터 비트를 제 2 저장수단에 저장하는 대응 비트 저장 단계; 반파장 모호성 검출이 필요한 시점에서, 비교수단이 제 1 저장수단에 저장된 비트와 그 대응 비트를 비교하여 비트가 일치하는지 반전이 있는지 확인하고 그에 따른 결과(반파장 인덱스 값)를 저장하는 비트 비교 및 결과 저장단계; 비트 비교 및 결과저장 단계에서의 비교결과를 이전 비트에 대한 비교결과와 비교하여 결과가 일치하는 경우에는 카운트 숫자를 하나 증가시키고 앞에서 비교된 비트 다음에 있는 비트에 대하여 비트 저장단계 내지 비트 비교 및 결과저장단계를 반복수행하며, 다른 경우에는 카운트 숫자를 리셋하고 상기 비트 저장단계 이전으로 진행하는 결과 변화 검출단계; 카운트 숫자가 미리 정하여진 임계값을 초과하는 경우에 한하여, 반파장 모호성을 검출하는 반파장 모호성 검출단계; 및, 반파장 모호성 검출단계에서 검출된 반파장 모호성 검출 결과를 측정부로 전송하는 결과 전송단계;로 이루어진다.A bit storing step of storing, by the aforementioned half-wave ambiguity detecting means, data bits received and demodulated by the first antenna in the first storage means; A corresponding bit storing step of storing corresponding data bits in the second storage means corresponding to data bits received and demodulated by the second antenna from the same satellite and stored in the first storage means; At the point where half-wave ambiguity detection is needed, the comparison means compares the bits stored in the first storage means with the corresponding bits to see if the bits match or inverts and stores the result (half-wave index value) and A result storing step; Compare the comparison result in the bit comparison and result storage step with the comparison result for the previous bit, and if the result is identical, increase the count number by one and store the bit or the bit comparison and result for the bit following the previously compared bit. A result change detection step of repeating the storing step, otherwise resetting the count number and proceeding before the bit storing step; A half-wave ambiguity detecting step of detecting half-wave ambiguity only when the count number exceeds a predetermined threshold value; And a result transmission step of transmitting the half-wave ambiguity detection result detected in the half-wave ambiguity detection step to the measurement unit.

변형된 형태의 본 발명에서는 위성 신호가 작은 등의 이유로 비트 오차가 발생할 수 있는 경우에, 2 이상의 임계값을 부여하여 2 비트 이상의 비트에 대한 비교를 수행함으로써 반파장 모호성 검출결과에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.In the modified embodiment of the present invention, when a bit error may occur due to a small satellite signal or the like, a comparison of two or more bits is performed by giving a threshold value of two or more to improve the accuracy of the half-wave ambiguity detection result. You can.

또한, 본 발명에 의한 반파장 모호성 검출방법을 이용한 자세측정용 GPS 수신 시스템을 이용한 항체의 위치, 속도, 자세측정방법은, 대상 항체에 이격배치되는 두 개 이상의 안테나를 이용하여 3 이상의 GPS 위성으로부터 위성 신호를 수신하고 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 단계와, 특정된 두 안테나와 위성체의 신호를 이용하여 이중차분된 반송파 위상 측정치에 존재하는 반파장 모호성과 미지정수를 결정함으로써 하나 이상의 안테나간 기저선벡터를 산출하는 단계, 및 데이터 스트림 및 산출된 기저선 벡터를 이용하여 항체의 위치, 속도, 자세중 하나 이상에 대한 정보를 결정하는 단계를 포함하는 방법으로서, 반파장 모호성 결정은 동일한 위성체에 대하여 두 개 이상의 안테나에서 수신·복조되는 하나 이상의 대응 데이터 비트를 비교함으로써 수행되는 것을 특징으로 한다.In addition, the position, velocity, and pose measurement method of the antibody using the GPS receiver system for pose measurement using the half-wave ambiguity detection method according to the present invention, using two or more antennas spaced apart from the target antibody from three or more GPS satellites Receiving and demodulating satellite signals to generate a data stream, and determining the half-wave ambiguity and unknown constants in the dual-differential carrier phase measurements using the two specified antennas and satellite signals to determine baseline vectors between one or more antennas. And determining information about one or more of the position, velocity, and pose of the antibody using the data stream and the calculated baseline vector, wherein the half-wave ambiguity determination is determined for two identical satellites. By comparing one or more corresponding data bits received and demodulated by more than one antenna It is characterized by being performed.

이하에서는 첨부되는 도면을 근거로 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 의한 반파장 모호성 검출수단을 구비하는 GPS수신 시스템의 전체 구성을 블록 단위로 도시하는 개략도이다.3 is a schematic diagram showing, in block units, the entire configuration of a GPS receiving system including a half-wave ambiguity detecting means according to the present invention.

본 발명에 의한 GPS수신 시스템은 크게, 2 이상의 안테나(31,31')와, 각 안테나를 이용하여 1 이상의 특정 위성신호를 추적하고 신호를 수신하는 신호추적부(32,32')와, 수신된 신호를 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 복조부(33,33')와, 반파장 모호성 검출수단(40)과, 복조부에서 생성된 데이터 스트림과 반파장 모호성 검출수단에 의하여 검출된 반파장 모호성 판단결과에 따라 필요한 측정치를 결정·산출하는 측정부(34)로 이루어진다.The GPS receiving system according to the present invention is largely divided into two or more antennas 31 and 31 ', a signal tracking unit 32 and 32' for tracking one or more specific satellite signals using each antenna and receiving a signal. Half-wave ambiguity detected by demodulators 33 and 33 'for generating a data stream by demodulating the received signal, half-wave ambiguity detection means 40, and data streams and half-wave ambiguity detection means generated in the demodulator. It consists of the measuring part 34 which determines and calculates the required measurement value according to a judgment result.

자세측정용 GPS수신기는 이중차분을 이용하기 위하여, 항체에 이격 배치되는 2 이상의 수신 안테나를 포함하고 있어야 하며, 도시된 GPS수신 시스템은 2 개의 안테나(안테나 A(31); 안테나 B(31'))를 구비하고 있다.The GPS receiver for posture measurement should include two or more receiving antennas spaced apart from the antibody in order to use the dual difference, and the illustrated GPS receiving system includes two antennas (antenna A 31 and antenna B 31 '). ).

신호추적부(signal tracking part;32, 32')는 위성으로부터 송신되는 각각이 위성이 가지고 있는 고유한 C/A코드에 따라 특정 위성을 추적하는 기능을 하는 것이며, 복조부는 수신한 신호를 적절한 데이터 프로세싱 단계를 거쳐 해독가능한 디지털 데이터 스트림으로 만드는 기능을 한다.The signal tracking part (32, 32 ') is a function that tracks a particular satellite according to the unique C / A code of each satellite transmitted from the satellite, the demodulator is a proper data Through processing steps, it converts into a decipherable digital data stream.

측정부(34)는 복조된 데이터 스트림과 본 발명에 의하여 검출된 반파장 모호성 결과를 기초로 항체의 위치, 속도 및 자세를 결정하는 기능을 하는 것으로, 미지정수의 결정을 통한 자세측정부, 위치, 속도 및 시각을 산출하는 항법해 산출부 등으로 세분될 수 있다.The measuring unit 34 functions to determine the position, velocity, and posture of the antibody based on the demodulated data stream and the half-wave ambiguity result detected by the present invention. It can be subdivided into a navigation solution calculator for calculating speed and time.

GPS수신 시스템을 구성하는 전술한 각 부분은 하드웨어 및/또는 소프트웨어적으로 구현될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 아래에서 설명될 바와 같이 하드웨어와 소프트웨어가 결합되어 구현되어 있다.Each of the above-mentioned parts of the GPS receiving system may be implemented in hardware and / or software. However, in the embodiment of the present invention, hardware and software are combined and implemented as described below.

도 4는 본 발명에 의한 반파장 모호성 검출수단의 구성을 블록 단위로 도시하는 것으로, 제 1 안테나로부터 수신되고 복조된 1 이상의 데이터 비트를 임시로 저장하는 제 1 임시버퍼(저장수단; 41)와, 제 2 안테나로부터 수신되고 복조된 데이터 중에서 제 1 임시버퍼에 저장되어 있는 비트와 대응하는(동기된) 1 이상의 대응 비트를 저장하기 위한 제 2 임시버퍼(저장수단; 41')와, 저장수단에 저장되어 있는 두 비트를 비교하여 일치하는(즉, 반파장 모호성이 없는)지 아니면 일치하지 않는(즉, 반파장 모호성이 있는)지 확인하고 필요에 따라 그 결과를 저장하는 비트 비교·저장 수단(42)과, 비트 비교·저장 수단의 비교결과에 따라 반파장 모호성을 판단하는 반파장 모호성 판단수단(43)이 구비되어 있다.4 is a block-by-block configuration of the half-wave ambiguity detecting means according to the present invention, and includes: a first temporary buffer (storing means) 41 for temporarily storing one or more data bits received and demodulated from the first antenna; A second temporary buffer (storing means; 41 ') for storing one or more corresponding bits corresponding to (synchronized) with the bits stored in the first temporary buffer among the data received from the second antenna and demodulated; A bit comparison / storing means for comparing two bits stored in a string to see if they match (i.e., have no half-wave ambiguity) or not match (i.e., have half-wave ambiguity), and store the result as needed. (42) and the half-wave ambiguity determining means 43 for determining the half-wave ambiguity in accordance with the comparison result of the bit comparison / storing means.

반파장 모호성 검출수단을 구성하는 각 수단들은 후술할 GPS 수신기(도 5)에 설치되는 적절한 소프트웨어와, 중앙처리부 및 메모리등의 하드웨어를 이용하여 구현될 수 있다.Each means constituting the half-wave ambiguity detecting means may be implemented using appropriate software installed in a GPS receiver (FIG. 5) to be described later, and hardware such as a central processing unit and a memory.

도 5은 본 발명에 사용되는 구체적인 GPS수신기의 하드웨어 구성을 도시한다.5 shows a hardware configuration of a specific GPS receiver used in the present invention.

자세 측정용 GPS 수신기는 크게 하드웨어 부분과 소프트웨어 부분으로 나뉜다. 하드웨어 부분은 다시 RF부, 상관기부, 중앙 처리부 등으로 나뉘고 소프트웨어 부분은 위성추적부, 측정치 획득부, 항법해부, 자세 측정부 등으로 나뉠 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, GPS수신기의 하드웨어 부문은 자세 측정을 위하여 2 개 이상(도면에서는 4개)의 안테나와, (4개의) RF/IF부, (4개의) DSP로 구성된 상관기부, 중앙 처리부, 메모리부, 입/출력부로 나뉜다.Attitude GPS receiver is divided into hardware part and software part. The hardware part is divided into RF part, correlator part, central processing part and so on, and the software part can be divided into satellite tracking part, measurement acquisition part, navigation analysis part, and posture measuring part. As shown in Fig. 6, the hardware section of the GPS receiver includes a correlator section comprising two or more antennas (four in the figure), four RF / IF sections, four DSPs for attitude measurement, It is divided into central processing unit, memory unit and input / output unit.

각 RF/IF부에는 Mitel사의 GP2010이 사용되었다. 기준 클럭으로는 10MHz의 TCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator)를 사용하였다. RF/IF부는 상관기부(DSP1, DSP2, DSP3, DSP4)에 동작 주파수(40MHz)를 차분 형태로 제공하고, 네 개의 안테나로부터 GPS 위성신호를 받아 주파수를 3회에 걸쳐 체배하여 IF신호를 만든다. 또한 상관기부의 각 DSP에서 제공되는 샘플클락(5.714MHz)을 이용하여 이산화된 출력신호(MAG, SIGN)를 상관기부로 보낸다.Each RF / IF unit uses Mitel GP2010. 10 MHz of TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator) was used as a reference clock. The RF / IF unit provides an operating frequency (40 MHz) to the correlator units DSP1, DSP2, DSP3, and DSP4 in a differential form, receives the GPS satellite signals from four antennas, and multiplies the frequency three times to create an IF signal. Also, the discrete output signals (MAG, SIGN) are sent to the correlator by using the sample clock (5.714MHz) provided by each DSP of the correlator.

상관기부는 Mitel사의 GP2021 네 개로 구성된다. GP2021은 12채널의 추적모듈을 포함하고 있으며, 각각 RF/IF부에서 전달되는 이산 신호를 이용하여 추적모듈에서 상관값을 생성하고 위성신호를 추적한다. DSP를 4개 사용하므로 48채널에서 동시에 신호 추적이 가능하고 코드 및 반송파 측정치를 획득할 수 있다.The correlator base consists of four GP2021s from Mitel. GP2021 includes twelve channels of tracking modules, each of which uses a discrete signal from the RF / IF unit to generate correlation values and track satellite signals. The use of four DSPs enables signal tracking on 48 channels simultaneously and allows acquisition of code and carrier measurements.

중앙처리부는 ARM계열의 CPU인 StrongARM(모델명 : SA-1100)을 사용하였다. StrongARM은 수신기 외부와의 통신을 위한 DUART부, MMU(Memory Management Unit)와 Cache를 내장하고 있으며 220MHz의 수정발진기 사용시 약 268 MIPS의 처리속도를 갖는다. 중앙처리부에서는 상관기부에서 획득한 측정치를 이용하여 항법해를 구하고 자세 측정을 수행한다.The central processor used StrongARM (model name: SA-1100), which is an ARM CPU. StrongARM has a built-in DUART, memory management unit (MMU) and cache for communication with the outside of the receiver, and has a processing speed of about 268 MIPS when using a 220MHz crystal oscillator. The central processing unit calculates the navigation solution and performs the posture measurement using the measured values obtained from the correlator.

메모리부는 ROM/RAM으로 구성되며, ROM은 1Mbit 4개를 사용하여 512KByte의 용량이며 RAM은 4Mbit 4개를 사용하여 2Mbyte의 용량을 갖는다.The memory part consists of ROM / RAM, and the ROM has a capacity of 512KByte using 4 1Mbits and the RAM has a capacity of 2Mbytes using 4 4Mbits.

입·출력부는 두 개의 비동기 통신 포트와 한 개의 동기 통신포트로 이루어졌다. 비동기 통신포트는 수신기 모니터 및 명령을 전달하기 위한 것과 DGPS 신호를 받기 위한 것이며, 동기 통신포트는 IMU와 같은 다른 센서와의 통신을 위한 것이다.The input / output section consists of two asynchronous communication ports and one synchronous communication port. The asynchronous communication port is for communicating with the receiver monitor and command and receiving DGPS signals, and the synchronous communication port is for communicating with other sensors such as IMU.

이러한 GPS 수신 시스템은 도시된 것과 다른 형태로 구현될 수도 있으며, 본 발명에 의한 반파장 모호성 검출방법을 이용할 수 있는 하드웨어 또는 소프트웨어를 구비하는 것이면 어떠한 것이라도 무방하다.Such a GPS reception system may be implemented in a form different from that shown, and may be any hardware provided with hardware or software capable of utilizing the half-wave ambiguity detection method according to the present invention.

이하에서는 본 발명에 의한 반파장 모호성 검출방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the half-wave ambiguity detection method according to the present invention will be described in detail.

자세 측정용 GPS 수신기에서는 항체에 이격 배치되는 두 개 이상의 안테나가 구비되어 있고, 각 안테나에서 동일한 위성신호를 추적할 수 있다. 이 경우 각 안테나로부터 수신되고 복조된 데이터는, 수신 및 복조에 에러가 없는 한 서로 동일할 것으로 예상되며, 서로에게 비트 정보를 제공할 수 있게 된다.The GPS receiver for attitude measurement is provided with two or more antennas spaced apart from the antibody, and each antenna can track the same satellite signal. In this case, data received and demodulated from each antenna is expected to be the same as long as there is no error in reception and demodulation, and thus it is possible to provide bit information to each other.

도 4에서 알 수 있듯이, 수m 내지 수십m 정도로 비교적 가까이 있는 두 안테나에서 수신되는 한 위성신호는 동일할 것이라는 전제하에, 제 1 안테나에서 수신된 데이터 신호를 기준 데이터로 사용하고, 제 2 안테나에서 수신된 데이터를 비트 단위로 비교하여 반파장 모호성을 판단하는 것을 기본원리로 한다.As can be seen in Figure 4, the data signal received at the first antenna is used as the reference data, provided that the satellite signal is received from two antennas that are relatively close to a few meters to several tens of meters, and at the second antenna The basic principle is to determine the half-wave ambiguity by comparing the received data bit by bit.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 반파장 모호성 검출방법의 흐름을 도시하는 것으로, 전술한 기본원리를 바탕으로 대응하는 하나의 비트만을 비교함으로써 반파장 모호성을 판단하도록 구현되어 있다.FIG. 6 illustrates a flow of the half-wave ambiguity detection method according to the first embodiment of the present invention, and is implemented to determine half-wave ambiguity by comparing only one corresponding bit based on the above-described basic principle.

제 1 안테나와 제 2 안테나에서 동일한 위성을 추적하여 위성신호를 수신·복조한 후(S61), 제 1 안테나로부터의 데이터 비트를 추출하여 제 1 임시버퍼에 저장하고, 제 2 안테나로부터의 데이터 중에서 대응하는 비트를 추출하여 제 2 임시버퍼에 저장한다(S62, S62').After receiving and demodulating satellite signals by tracking the same satellite in the first antenna and the second antenna (S61), data bits from the first antenna are extracted and stored in the first temporary buffer, and among the data from the second antenna. The corresponding bit is extracted and stored in the second temporary buffer (S62 and S62 ').

비트 비교수단에 의하여 두 비트를 비교한 후(S63), 두 비트가 동일한 경우에는 HC(Half Cycle) 인덱스를 0으로 설정하고(S65), 다른 경우에는 HC인덱스를 0.5로 설정한다(S66). 반파장 모호성 판단수단에서는 설정된 HC인덱스 값에 의하여 반파장 모호성이 있는지(데이터 반전이 있는 경우; HC인덱스=0.5), 반파장 모호성이 없는지(데이터 반전이 없는 경우; HC인덱스=0)를 검출한 후(S67), 그 결과를 측정부로 전송한다(S68).After comparing the two bits by the bit comparison means (S63), if the two bits are the same, the HC (Half Cycle) index is set to 0 (S65), otherwise, the HC index is set to 0.5 (S66). The half-wave ambiguity determining means detects whether there is half-wave ambiguity (with data inversion; HC index = 0.5) and whether there is no half-wave ambiguity (without data inversion; HC index = 0) according to the set HC index value. After that (S67), the result is transmitted to the measurement unit (S68).

이러한 방법을 이용할 경우 기준 데이터(제 1 안테나로부터의 데이터)에 대한 상대적인 데이터 반전 여부만을 알 수 있으며 반파장 모호성도 상대값만을 알게 되나, 이중 차분 반송파 위상 측정치를 이용하는 자세 측정에서는 문제가 되지 않는다. 이에 대해서는 본 발명의 테스트 결과에 대한 설명에서 상세하게 언급할 것이다.In this method, only the relative inversion of the reference data (data from the first antenna) can be known and only half-wave ambiguity is known, but this is not a problem in attitude measurement using the dual differential carrier phase measurement. This will be described in detail in the description of the test results of the present invention.

GPS를 이용한 자세측정에 사용되는 반송파 위상 측정식은 다음의 수학식 2로 표현된다. 이 반송파 위상 측정치에는 반파장 모호성 검출결과가 포함되어 있다.Carrier phase measurement equation used for the attitude measurement using GPS is represented by the following equation (2). This carrier phase measurement includes the half-wave ambiguity detection result.

여기서 r은 위성과 수신기 사이의 실제거리, B는 시계 오차, c는 광속, 는 GPS 반송파 파장의 크기, N은 미지정수(Integer Ambiguity), HC는 반파장 모호성 인덱스 값으로 0또는 0.5의 값을 갖으며,는 전리층 지연(ionospheric delay)에 의한 의사거리 측정오차,는 대류권 지연(troposhperic delay)에 의한 의사거리 측정오차,는 위성궤도 오차에 의한 의사거리 측정오차, δm는 다중경로(multipath)에 의한 의사거리 측정오차, ω는 측정잡음(measurement noise)을 나타낸다.Where r is the actual distance between the satellite and the receiver, B is the clock error, c is the speed of the GPS carrier, N is the magnitude of the GPS carrier wavelength, N is the integer ambiguity, and HC is the half-wave ambiguity index value. Have Is the pseudorange measurement error due to ionospheric delay, Is the pseudorange measurement error due to tropospheric delay, Denotes pseudorange measurement error due to satellite orbit error, δm represents pseudorange measurement error due to multipath, and ω denotes measurement noise.

반송파 위상 측정치의 이중 차분(Double Differencing)은 수신기간 차분과 위성간 차분이며 이들을 각각 수학식 3 내지 수학식 5에 나타내었다.Double difference of the carrier phase measurement (Double Differencing) is the difference between the receiver and the difference between the satellites are shown in equations (3) to (5), respectively.

여기서 아래 첨자는 안테나 식별자 이며, 위 첨자는 위성 식별자이다. 수학식 3 및 수학식 4에서그리고는 0, 0.5 또는 -0.5 중 하나의 값을 갖는다. 즉, 두 측정치에 위상 반전이 없거나 모두 일어났으면 0, 둘 중 하나에 위성반전이 일어났으면 0.5 또는 -0.5값을 갖게 되는 것이며, 수학식 3 및 수학식 4에서은 여전히 정수 값을 갖는다.Where the subscript is the antenna identifier and the superscript is the satellite identifier. In Equation 3 and Equation 4 And Has a value of 0, 0.5 or -0.5. That is, if the two measurements have no phase reversal or both occur, 0, or if one of the two satellites is reversed, it will have a value of 0.5 or -0.5. and Still has an integer value.

마찬가지로, 이중 차분 측정치에서는 -1, -0.5, 0 , 0.5 또는 1중 하나의 값을 갖게 되며는 여전히 정수 값을 갖게 된다. 따라서, 기준으로 사용되는 제 1 안테나에 대한 데이터 반전여부는 자세 측정용 GPS 수신기에서 반파장 모호성을 검출하는데 아무런 영향을 주지 않는다.Similarly, in double difference measurements Has the value -1, -0.5, 0, 0.5 or 1 Will still have an integer value. Therefore, whether the data is inverted with respect to the first antenna used as a reference has no effect on detecting the half-wave ambiguity in the GPS receiver for attitude measurement.

요약하면, 본 발명에서 제안하고 있는 방법에서는, 여러 개의 안테나를 사용하고 각 안테나에서 같은 위성을 추적하고 있을 경우, 두 개 이상의 안테나에서 수신하여 복조한 위성데이터를 비트단위로 비교함으로써 반파장 모호성을 검출하는 것을 기본 원리로 한다. 즉, 안테나 A 및 B가 위성 i의 신호를 수신한 경우, 복조된 데이터 스트림을 비트단위로 비교하여, 반파장 모호성 판단과정의 최초 비트가 일치하는 경우에는 HC인덱스를 0으로 설정하고, 서로 다른 경우에는 HC인덱스를 0.5로 설정한다. 따라서, 위성신호에 비트오차가 없다는 가정하에서는, 두 개 이상의 안테나에서 수신된 동일 위성의 데이터 스트림중에서 해당되는 하나의 비트만을비교하여 HC인덱스가 0이면 반파장 모호성이 없다고 판단하고, HC인덱스가 0.5이면 반파장 모호성이 존재한다고 판단할 수 있다.In summary, in the method proposed in the present invention, when multiple antennas are used and each antenna tracks the same satellite, the half-wave ambiguity is compared by comparing the demodulated satellite data received by two or more antennas in bit units. Detecting is the basic principle. That is, when the antennas A and B receive the signal of the satellite i, the demodulated data streams are compared bit by bit, and when the first bit of the half-wave ambiguity determination process is matched, the HC index is set to 0 and different from each other. In this case, the HC index is set to 0.5. Therefore, under the assumption that there is no bit error in the satellite signal, only one bit of the data stream of the same satellite received from two or more antennas is compared, and if the HC index is 0, it is determined that there is no half-wave ambiguity, and the HC index is 0.5. It can be judged that half-wave ambiguity exists.

일단 반파장 모호성(데이터 반전여부)이 검출되면, 그 모호성 검출결과와 함께 수신된 데이터를 측정부(mesurement part)로 넘겨주고, 측정부는 검출된 반파장 모호성 정보를 이용하여 반송파 위상 측정치를 산출하게 한다.Once the half-wave ambiguity (data inversion) is detected, the received data along with the ambiguity detection result is passed to the measurement part, and the measurement unit calculates the carrier phase measurement value using the detected half-wave ambiguity information. do.

하지만, 위성의 앙각이 작은 경우와 같이 특수한 경우에는, 신호의 세기가 작아져서 비트 오차가 발생할 수도 있으므로, 단 하나의 비트만을 비교하여 모호성을 판단하면 검출된 비트 정보에 오차가 있을 경우에는 모호성 결과에도 오차가 발생할 수 있다.However, in special cases, such as when the elevation angle of the satellite is small, a bit error may occur due to a small signal strength. Therefore, when ambiguity is determined by comparing only one bit, an ambiguity result is obtained when there is an error in the detected bit information. An error may occur.

이러한 문제를 해결하기 위해서 도 7에 도시된 바와 같은 본 발명의 제 2 실시예가 제공되며, 그 기본원리는 순차적으로 입력되는 2 이상의 데이터 비트를 계속 비교하여 검출된 반파장 모호성이 계속 유지되는지를 확인하는 것이다. 즉, 반파장 모호성은 한 번 해결되면 그 신호를 유지하는 동안은 변하지 않는 특성을 이용하는 것이다.In order to solve this problem, a second embodiment of the present invention as shown in Fig. 7 is provided, the basic principle of which is to compare two or more data bits sequentially input to confirm whether the detected half-wave ambiguity is maintained. It is. That is, the half-wave ambiguity, once solved, uses a characteristic that does not change while maintaining the signal.

도 7은 사용자가 정한 임계값(threshold value)인 T개 만큼의 데이터 비트를 비교함으로써, 반파장 모호성을 정확하게 검출하는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 방법의 흐름도이다.FIG. 7 is a flowchart of a method according to a second embodiment of the present invention for accurately detecting half-wave ambiguity by comparing T bits of data, the user-defined threshold value.

제 1 안테나와 제 2 안테나에서 동일한 위성을 추적하여 위성신호를 수신·복조한 후(S71), 제 1 안테나로부터의 데이터 비트를 추출하여 제 1 임시버퍼에 저장하고, 제 2 안테나로부터의 데이터 중에서 대응하는 비트를 추출하여 제 2 임시버퍼에 저장한다(S72, S72').After receiving and demodulating satellite signals by tracking the same satellite in the first antenna and the second antenna (S71), data bits from the first antenna are extracted and stored in the first temporary buffer, and among the data from the second antenna. The corresponding bit is extracted and stored in the second temporary buffer (S72 and S72 ').

비트 비교수단에 의하여 두 비트를 비교한 후(S73), 두 비트가 동일한 경우에는 현재 HC(Half Cycle) 인덱스를 0으로 설정·저장하고(S75), 다른 경우에는 현재 HC인덱스를 0.5로 설정·저장한다(S75').After comparing the two bits by the bit comparison means (S73), if the two bits are the same, the current HC (Half Cycle) index is set to 0 and stored (S75), otherwise, the current HC index is set to 0.5. Save (S75 ').

현재 HC인덱스를 이전 비트에 대한 HC인덱스(이전 HC인덱스)와 동일한 지 비교하고(S76), 동일한 경우에는 이전의 데이터 반전여부(즉, 반파장 모호성)가 계속 유지되고 있는 상태이므로, 카운트 숫자를 하나 증가시키며(S77), 다른 경우에는 카운트값을 리셋(0으로)시킨다(S82). 즉, 이전 HC인덱스와 현재 HC인덱스가 다른 경우에는 사이클 슬립이 일어났거나 비트 에러가 발생한 경우이므로, 일치된 반파장 모호성 검출결과를 도출할 수 없게 된다. 따라서, 다시 반파장 모호성 검출과정을 처음부터 밟도록 한다.Compare the current HC index with the HC index (previous HC index) for the previous bit (S76), and if it is the same, the previous data inversion (i.e. half-wave ambiguity) is still maintained. Increment one (S77), otherwise reset the count value to zero (S82). That is, when the previous HC index and the current HC index are different, the cycle slip or the bit error occurs, so that a matched half-wave ambiguity detection result cannot be derived. Therefore, the half-wave ambiguity detection process is performed again from the beginning.

이전 HC인덱스와 현재 HC인덱스가 동일한 경우에는 일단 2비트의 데이터 반전여부가 일치하는 경우이므로, 카운트값을 증가시킴과 동시에 이전 HC인덱스 값을 추출·저장된 현재 HC인덱스 값으로 갱신하고(S78), 카운트 값이 임계치(T)를 초과하는 지 판단한다(S79). 카운트값이 임계치 이하인 경우에는 추가적인 데이터 반전여부 확인이 필요하므로, 신호추적 전단계로 진행하여 후속하는 데이터 비트에 대한 비교를 계속한다.If the previous HC index and the current HC index are the same, since 2 bits of data inversion is coincident, the count value is increased and the previous HC index value is updated with the current HC index value extracted and stored (S78). It is determined whether the count value exceeds the threshold value T (S79). If the count value is less than or equal to the threshold value, additional data reversal confirmation is required. Therefore, the process proceeds to the previous signal tracking step and continues the comparison of subsequent data bits.

따라서, 반파장 모호성 검출은 위하여 최초로 비교되는 데이터 비트에 대해서는, 이전 HC인덱스와 비교하는 단계를 생략하고 바로 카운트를 증가시키고 난 후, 후속 데이터 비트에 대한 비교를 수행한다. 후속하는 제 2 비트에 대한 비교에서는 저장되어 있는 최초 비트에 대한 HC인덱스를 이전 HC인덱스로 하여 HC인덱스 비교단계(S76)를 거치도록 한다.Thus, for half-wave ambiguity detection, for the first bit of data to be compared, the comparison with the previous HC index is omitted, the count is increased immediately, and then the comparison is made for subsequent data bits. In the subsequent comparison of the second bit, the HC index comparison step S76 is performed by using the HC index for the first bit stored as the previous HC index.

카운트값이 미리 정해진 임계치를 초과하는 경우에는 데이터 반전여부가 충분히 확인된 것으로 판단하고(S80), 반파장 모호성 검출을 완료하며, 그 결과를 측정부로 전송한다(S81).If the count value exceeds a predetermined threshold, it is determined that data inversion is sufficiently confirmed (S80), the half-wave ambiguity detection is completed, and the result is transmitted to the measurement unit (S81).

즉, 하나의 데이터 비트에 오류가 있을 경우에 반파장 모호성 검출이 완벽하지 않기 때문에, 임계값(T) 및 카운트 초기값을 적당하게 설정함으로써, 2 개 이상의 비트에 대하여 데이터 반전여부를 확인하게 하는 것이 제 2 실시예의 특징이다.That is, since half-wave ambiguity detection is not perfect when there is an error in one data bit, by setting the threshold value T and the initial value of count appropriately, it is possible to confirm whether data is inverted for two or more bits. Is the feature of the second embodiment.

사용자가 임의로 정할 수 있는 임계값(T)은 비교할 데이터 비트의 개수를 정하는 값으로, 임계값이 작으면 반파장 모호성 검출에 소요되는 시간은 단축되나 비트오차에 의한 부정확성이 증가하며, 반대로 임계값이 크면 클수록 반파장 모호성 검출 시간은 늘어나지만 반파장 모호성 검출결과의 정확도는 높아진다. 따라서, 필요한 반파장 모호성 검출시간과 정확도에 따라 임계값을 적절히 조절할 수 있다.The threshold T, which can be arbitrarily determined by the user, is a value that determines the number of data bits to be compared. If the threshold value is small, the time required to detect half-wave ambiguity is shortened, but the inaccuracy due to bit error increases. The larger the value, the longer the half-wave ambiguity detection time is, but the accuracy of the half-wave ambiguity detection result is higher. Therefore, the threshold can be appropriately adjusted according to the required half-wave ambiguity detection time and accuracy.

본 발명에 의한 반파장 모호성 검출방법의 효과를 검증하기 위하여 종래의 방법과 본 발명에 의한 방법 두가지를 이용하여 각각 반파장 모호성 검출을 실시하고, 그 결과가 일치하는 지 확인하였다.In order to verify the effect of the half-wave ambiguity detection method according to the present invention, the half-wave ambiguity detection was carried out using the conventional method and the method according to the present invention, respectively, and the results were confirmed to be identical.

이를 위하여 6개의 위성(추적된 SV(Satellite Vechile)의 번호는 22, 29, 20, 30, 25, 6이다)에 대하여 반파장 모호성을 검출하였으며, 그 결과를 표 1 및 표 2에 나타내었다.To this end, half-wave ambiguity was detected for six satellites (the number of traced SV (Satellite Vechile) is 22, 29, 20, 30, 25, 6), and the results are shown in Tables 1 and 2.

아래의표 1은 종래 방법에 의하여 수행된 반파장 모호성 검출결과이고, 표 2는 동일한 위성체에 대하여 본 발명에 의한 방법에 의하여 수행된 결과이다.Table 1 below shows the half-wave ambiguity detection result performed by the conventional method, and Table 2 shows the result performed by the method according to the present invention with respect to the same satellite.

위성체 번호(SV)Satellite Number (SV) HC 인덱스(Half Cycle Index)Half Cycle Index 안테나 AAntenna A 안테나 BAntenna B 2222 0.50.5 0.50.5 2929 0.50.5 0,50,5 2020 0.50.5 00 3030 0.50.5 0.50.5 2525 0.50.5 0.50.5 66 00 0.50.5

위성체 번호(SV)Satellite Number (SV) HC 인덱스(Half Cycle Index)Half Cycle Index 안테나 AAntenna A 안테나 BAntenna B 2222 00 00 2929 00 00 2020 00 0.50.5 3030 00 00 2525 00 00 66 00 0.50.5

표 1에서와 같이, 안테나 A로 부터의 데이터에 대해서는 SV6을 제외하고는 모두 반전되어 있고, 안테나 B로부터의 데이터에 대해서는 SV20을 제외하고는 모두 반전되어 있다. 본 발명에 의한 방법에 의하여 수행된 HC인덱스값(표 2)은 종래의 방법에 의한 값(표 1)과 다른 것을 알 수 있는데, 이는 본 발명에서는 안테나 A로부터의 데이터를 기준 데이터로 하고 그 HC인덱스를 모두 0으로 설정하였기 때문이며, 결과적으로 SV6과 SV20에서만 위상 반전이 일어난 것으로 나타났다. 그리고, 종래의 방법에 의한 결과(표 1)에서도 안테나 A와 B사이에 반파장 모호성이 발생한 SV는 SV6과 SV20로서 본 발명에 의한 결과와 동일함을 알 수 있다.As shown in Table 1, the data from antenna A is inverted except for SV6, and the data from antenna B is inverted except for SV20. It can be seen that the HC index value (Table 2) performed by the method according to the present invention is different from the value according to the conventional method (Table 1). In the present invention, the data from the antenna A is referred to as reference data. This is because the indexes are all set to 0, and as a result, phase reversal occurs only in SV6 and SV20. In addition, even in the results according to the conventional method (Table 1), it can be seen that SV having half-wave ambiguity between antennas A and B is the same as the result according to the present invention as SV6 and SV20.

비록 종래 방법과 본 발명에 의한 방법에서 다른 결과를 보이지만, 아래에서 표 3 및 4와 관련하여 살펴볼 바와 같이, 이중 차분(Double Differencing)을 이용하는 자세측정용 GPS 시스템에서 미지 정수와 결합된 보정을 하는 경우 두 방법에서 동일한 결과를 낳게 된다.Although the results of the conventional method and the method according to the present invention show different results, as will be discussed in connection with Tables 3 and 4 below, a correction combined with an unknown integer in a posture GPS system using Double Differencing is performed. In both cases, the same result is achieved.

아래의 표 3은 이중차분에 의한 미지정수(Integer Ambiguity)를 나타낸다.Table 3 below shows Integer Ambiguity due to double difference.

위성체 번호(SV)Satellite Number (SV) 이중차분 미지정수(N)Double difference unknown (N) 종래 방법Conventional method 본 발명 방법Invention method 22,2922,29 -4-4 -4-4 29,2029,20 -3-3 -2-2 20,3020,30 1One 00 30,2530,25 1One 1One 25,625,6 33 33

표 3에 의하면, 본 발명에 의한 방법을 이용하여 얻어진 이중차분 미지정수의 값이 종래 방법에 의하여 얻어진 것과 다른 것을 알 수 있다. 그러나, 이러한 차이는 반파장 인덱스의 차이때문에 발생하는 것일 뿐이다. 따라서, 결과적인 보정치, 즉 반파장 모호성 결과와 미지정수의 합인 수학식 5의는 아래의 표 4에서와 같이, 종래 방법과 본 발명 방법에서 동일한 값을 가진다.According to Table 3, it can be seen that the value of the double difference unknown constant obtained using the method according to the present invention is different from that obtained by the conventional method. However, this difference is only caused by the difference in half-wavelength index. Therefore, the resulting correction, i.e., the sum of the half-wave ambiguity result and the unknown, Has the same value in the conventional method and the method of the present invention, as shown in Table 4 below.

위성체번호(SV)Satellite Number (SV) 종래 방법Conventional method 본 발명 방법Invention method N+HCN + HC NN HCHC NN HCHC 22,2922,29 -4-4 00 -4-4 00 -4-4 29,2029,20 -3-3 0.50.5 -2-2 -0.5-0.5 -2.5-2.5 20,3020,30 1One -0.5-0.5 00 0.50.5 0.50.5 30,2530,25 1One 00 1One 00 1One 25,625,6 33 -0.5-0.5 33 -0.5-0.5 2.52.5

다음의 테스트는 종래방법과 본 발명 방법에 있어서, 사이클 슬립이 일어났을 경우 반파장 모호성과 미지정수를 다시 결정함으로써 자세측정을 하는데 걸리는 시간을 알아보기 위한 것이다. 아래의 실험은 밴 테스트(Van test)에 의하여 수행되고, 자세측정은 후처리(post-processing)에 의하여 얻었다. 테스트 동안 6개 이상의 위성을 추적하였으며, 자세측정 정보중에서 요(yaw)정보를 기준으로 하였다.The following test is to determine the time taken to perform the posture measurement by re-determining the half-wave ambiguity and the unknown constant when the cycle slip occurs in the conventional method and the method of the present invention. The following experiments were carried out by Van test, and posture measurements were obtained by post-processing. Six or more satellites were tracked during the test and were based on yaw information from the attitude information.

도 8에서와 같이, 6번째 에포크(epoch)에서 사이클 슬립이 발생한 경우, 종래의 방법에 의하여 다시 자세측정된 시점은 25번째 에포크로서, 사이클 슬립 발생이후 반파장 모호성 및 미지정수 결정에 총 19에포크가 소요되는 반면, 본 발명에 의한 방법을 이용하면 12번째 에포크에서 자세측정이 종료되어, 총 6에포크만이 소요됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 8, when cycle slip occurs in the sixth epoch, the posture measured by the conventional method is the 25th epoch, and the total 19 epochs are determined for half-wave ambiguity and unknown constant after the cycle slip occurs. On the other hand, when the method according to the present invention is used, the posture measurement is completed at the 12th epoch, and it can be seen that only 6 epochs are required.

실제로, 본 발명의 방법을 이용한 경우, 반파장 모호성은 사이클 슬립이 발생한 바로 다음 에포크에서 검출·해결되며, 나머지 시간(5에포크)은 미지정수 결정에 소요된 것이다. 따라서, 위의 두 경우에 있어서, 동일한 미지정수 결정방법을 사용하였다면, 종래의 방법에 의한 반파장 모호성 검출에는 약 14에포크가 소요되는 반면, 본 발명에서는 1에포크만 소요됨으로써, 훨씬 신속하게 반파장 모호성을 검출·해결할 수 있었음을 알 수 있다.Indeed, when the method of the present invention is used, half-wave ambiguity is detected and resolved at the epoch immediately after the cycle slip has occurred, and the remaining time (5 epochs) is spent in determining an undefined integer. Therefore, in the above two cases, if the same unknown constant determination method is used, the half-wave ambiguity detection by the conventional method takes about 14 epochs, whereas in the present invention, only one epoch is required, so that the half-wave is much faster It can be seen that ambiguity could be detected and resolved.

Claims (7)

두 개 이상의 안테나와, 하나 이상의 GPS 위성을 추적하여 위성으로부터의 신호를 수신하는 위성신호 추적부와, 수신된 위성신호를 디지털 데이터 스트림으로 복조하는 복조부와, 복조된 데이터를 기초로 신호수신체의 위치, 속도, 자세(attitude)를 결정하는 측정부로 이루어진 자세측정용 GPS 수신 시스템으로서,Two or more antennas, a satellite signal tracker for tracking one or more GPS satellites to receive signals from the satellites, a demodulator for demodulating the received satellite signals into a digital data stream, and a signal receiver based on the demodulated data. A GPS reception system for attitude measurement, comprising a measurement unit for determining position, speed, and attitude, 제 1 안테나에서 수신·복조된 1 이상의 데이터 비트를 임시로 저장하는 제 1 저장수단;First storage means for temporarily storing one or more data bits received and demodulated by the first antenna; 제 1 안테나가 수신한 것과 동일한 위성에 대하여, 제 2 안테나에서 수신·복조되고 제 1 저장수단에 저장된 비트와 대응하는 1 이상의 대응 데이터 비트를 임시로 저장하는 제 2 저장수단;Second storage means for temporarily storing one or more corresponding data bits corresponding to the bits received and demodulated in the second antenna and stored in the first storage means for the same satellite as received by the first antenna; 제 1 저장수단에 저장된 데이터 비트와, 제 2 저장수단에 저장된 대응 데이터 비트를 비교하는 비교수단;Comparison means for comparing the data bits stored in the first storage means with the corresponding data bits stored in the second storage means; 비교수단의 비교결과에 따라 수신된 반송파(carrier wave)의 반파장 모호성을 판단하는 판단수단;으로 이루어지는 반파장 모호성 검출수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 자세측정용 GPS수신 시스템.Determination means for determining the half-wave ambiguity of the received carrier wave (carrier wave) according to the comparison result of the comparison means; GPS receiving system for attitude measurement, further comprising a half-wave ambiguity detection means. 두 개 이상의 안테나; 하나 이상의 GPS 위성을 추적하여 위성으로부터의 신호를 수신하는 위성신호 추적부; 수신된 위성신호를 디지털 데이터 스트림으로 복조하는 복조부; 복조된 데이터를 기초로 신호수신체의 위치, 속도, 자세(attitude)를 결정하는 측정부; 및 제 1 및 제 2 데이터 비트 저장수단과, 데이터비트 비교수단과, 반파장 모호성 판단수단으로 이루어지는 반파장 모호성 검출수단;을 구비하는 자세측정용 GPS 수신 시스템을 이용한 반파장 모호성 검출방법으로서,Two or more antennas; A satellite signal tracking unit for tracking one or more GPS satellites and receiving a signal from the satellites; A demodulator for demodulating the received satellite signal into a digital data stream; A measuring unit determining a position, a speed, and an attitude of the signal receiver based on the demodulated data; And a half-wave ambiguity detecting means comprising first and second data bit storing means, a data bit comparing means, and a half-wave ambiguity determining means, comprising: a half-wave ambiguity detecting method using a GPS receiver system for posture measurement; 상기 반파장 모호성 검출수단에 의하여,By the half-wave ambiguity detecting means, 제 1 안테나에 의하여 수신·복조된 데이터 비트를 제 1 저장수단에 저장하는 비트 저장 단계;A bit storing step of storing the data bits received and demodulated by the first antenna in the first storage means; 동일 위성으로부터 제 2 안테나에 의하여 수신·복조되고 제 1 저장수단에 저장된 데이터 비트에 대응하는 대응 데이터 비트를 제 2 저장수단에 저장하는 대응 비트 저장 단계;A corresponding bit storing step of storing corresponding data bits corresponding to the data bits received and demodulated by the second antenna from the same satellite and stored in the first storage means in the second storage means; 반파장 모호성 검출이 필요한 시점에서, 상기 비교수단이 제 1 저장수단에 저장되어 있는 데이터 비트와 제 2 저장수단에 저장되어 있는 대응 데이터 비트를 비교하여 비트가 일치하는지(반파장 모호성이 없는 경우) 반전이 있는지(반파장 모호성이 있는 경우) 확인하는 반파장 모호성 검출단계; 및,At the point where half-wave ambiguity detection is required, the comparing means compares the data bits stored in the first storage means with the corresponding data bits stored in the second storage means to see if the bits match (if there is no half-wave ambiguity). A half-wave ambiguity detecting step of checking whether there is inversion (if there is half-wave ambiguity); And, 반파장 모호성 검출결과를 상기 측정부로 전송하는 결과전송단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자세측정용 GPS 수신 시스템의 반파장 모호성 검출방법.And a result transmission step of transmitting a half-wave ambiguity detection result to the measurement unit. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 반파장 모호성 검출단계에서 비트가 일치하는 경우에는 반파장 모호성 인덱스를 0으로 설정하고, 일치하지 않는 경우에는를 -0.5 또는0.5로 설정하며,If the bits match in the half-wave ambiguity detection step, the half-wave ambiguity index Is set to 0, and if it does not match Set to -0.5 or 0.5, 상기 측정부에서는 이중 차분(Double Differencing)된 반송파 위상 측정치()를 아래의 식에 의하여 구하는 것을 특징으로 하는 자세측정용 GPS 수신 시스템의 반파장 모호성 검출방법.In the measurement unit, a double-differencing carrier phase measurement value ( ) Is a half-wave ambiguity detection method of the GPS system for posture measurement, characterized by obtaining the following equation. 아래 첨자는 안테나 식별자, 위 첨자는 위성 식별자, r은 위성과 수신기 사이의 실제거리, B는 시계 오차, c는 광속, 는 GPS 반송파 파장의 크기, N은 미지정수(Integer Ambiguity), HC는 반파장 모호성 인덱스값, δm는 다중경로(multipath)에 의한 의사거리 측정오차, ω는 측정잡음(measurement noise).The subscript is the antenna identifier, the superscript is the satellite identifier, r is the actual distance between the satellite and the receiver, B is the clock error, c is the speed of light, GPS is the magnitude of the GPS carrier wavelength, N is Integer Ambiguity, and HC is half The wavelength ambiguity index value, δm, is pseudorange measurement error due to multipath, and ω is measurement noise. 두 개 이상의 안테나; 하나 이상의 GPS 위성을 추적하여 위성으로부터의 신호를 수신하는 위성신호 추적부; 수신된 위성신호를 디지털 데이터 스트림으로 복조하는 복조부; 복조된 데이터를 기초로 신호수신체의 위치, 속도, 자세(attitude)를 결정하는 측정부; 및 제 1 및 제 2 데이터 비트 저장수단과, 데이터비트 비교수단과, 반파장 모호성 판단수단으로 이루어지는 반파장 모호성 검출수단;을 구비하는 자세측정용 GPS 수신 시스템을 이용한 반파장 모호성 검출방법으로서,Two or more antennas; A satellite signal tracking unit for tracking one or more GPS satellites and receiving a signal from the satellites; A demodulator for demodulating the received satellite signal into a digital data stream; A measuring unit determining a position, a speed, and an attitude of the signal receiver based on the demodulated data; And a half-wave ambiguity detecting means comprising first and second data bit storing means, a data bit comparing means, and a half-wave ambiguity determining means, comprising: a half-wave ambiguity detecting method using a GPS receiver system for posture measurement; 상기 반파장 모호성 검출수단에 의하여,By the half-wave ambiguity detecting means, 제 1 안테나에 의하여 수신·복조된 데이터 비트를 제 1 저장수단에 저장하는 비트 저장 단계;A bit storing step of storing the data bits received and demodulated by the first antenna in the first storage means; 동일 위성으로부터 제 2 안테나에 의하여 수신·복조되고 제 1 저장수단에 저장된 데이터 비트에 대응하는 대응 데이터 비트를 제 2 저장수단에 저장하는 대응 비트 저장 단계;A corresponding bit storing step of storing corresponding data bits corresponding to the data bits received and demodulated by the second antenna from the same satellite and stored in the first storage means in the second storage means; 반파장 모호성 검출이 필요한 시점에서, 상기 비교수단이 제 1 저장수단에 저장된 비트와 그 대응 비트를 비교하여 비트가 일치하는지 반전이 있는지 확인하고 그에 따른 결과(반파장 인덱스 값)를 저장하는 비트 비교 및 결과 저장단계;At the point where half-wave ambiguity detection is needed, the comparison means compares the bits stored in the first storage means with the corresponding bits to check whether the bits match or invert and store the result (half-wave index value) accordingly. And storing the result; 상기 비트 비교 및 결과저장 단계에서의 비교결과를 이전 비트에 대한 비교결과와 비교하여 결과가 일치하는 경우에는 카운트 숫자를 하나 증가시키고 상기 비교된 비트 다음에 있는 비트에 대하여 비트 저장단계 내지 비트 비교 및 결과저장단계를 반복수행하며, 다른 경우에는 카운트 숫자를 리셋하고 상기 비트 저장단계 이전으로 진행하는 결과 변화 검출단계;Compare the comparison result in the bit comparison and result storage step with the comparison result for the previous bit, and if the result matches, increase the count number by one, and store the bit to the bit comparison step for the bit following the compared bit. A result change detecting step of repeating the result storing step, otherwise resetting the count number and proceeding before the bit storing step; 상기 카운트 숫자가 미리 정하여진 임계값을 초과하는 경우에 한하여, 반파장 모호성을 검출하는 반파장 모호성 검출단계;A half-wave ambiguity detecting step of detecting half-wave ambiguity only when the count number exceeds a predetermined threshold value; 상기 반파장 모호성 검출단계에서 검출된 반파장 모호성 검출 결과를 측정부로 전송하는 결과 전송단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자세측정용 GPS 수신 시스템의 반파장 모호성 검출방법.And a result transmission step of transmitting the half-wave ambiguity detection result detected in the half-wave ambiguity detection step to a measurement unit. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 비트 비교 및 결과 저장단계에서 비트가 일치하는 경우에는 반파장 모호성 인덱스를 0으로 설정하고, 일치하지 않는 경우에는를 -0.5 또는 0.5로 설정하며,Half-wave ambiguity index when the bits match in the bit comparison and result storage Is set to 0, and if it does not match Set to -0.5 or 0.5, 상기 측정부에서는 이중 차분(Double Differencing)된 반송파 위상 측정치()를 아래의 식에 의하여 구하는 것을 특징으로 하는 자세측정용 GPS 수신 시스템의 반파장 모호성 검출방법.In the measurement unit, a double-differencing carrier phase measurement value ( ) Is a half-wave ambiguity detection method of the GPS system for posture measurement, characterized by obtaining the following equation. 아래 첨자는 안테나 식별자, 위 첨자는 위성 식별자, r은 위성과 수신기 사이의 실제거리, B는 시계 오차, c는 광속, 는 GPS 반송파 파장의 크기, N은 미지정수(Integer Ambiguity), HC는 반파장 모호성 인덱스값, δm는 다중경로(multipath)에 의한 의사거리 측정오차, ω는 측정잡음(measurement noise).The subscript is the antenna identifier, the superscript is the satellite identifier, r is the actual distance between the satellite and the receiver, B is the clock error, c is the speed of light, GPS is the magnitude of the GPS carrier wavelength, N is Integer Ambiguity, and HC is half The wavelength ambiguity index value, δm, is pseudorange measurement error due to multipath, and ω is measurement noise. 대상 항체에 이격배치되는 두 개 이상의 안테나를 이용하여 3 이상의 GPS 위성으로부터 위성 신호를 수신하고 복조하여 데이터 스트림을 생성하는 단계;Receiving and demodulating satellite signals from three or more GPS satellites using two or more antennas spaced apart from the subject antibody to generate a data stream; 특정된 두 안테나와 위성체의 신호를 이용하여 이중차분된 반송파 위상 측정치에 존재하는 반파장 모호성과 미지정수를 결정함으로써 하나 이상의 안테나간 기저선벡터를 산출하는 단계;Calculating baseline vectors between one or more antennas by determining half-wave ambiguities and unknown constants in the dual differential carrier phase measurements using the signals of the two specified antennas and satellites; 상기 데이터 스트림 및 산출된 기저선 벡터를 이용하여 항체의 위치, 속도, 자세중 하나 이상에 대한 정보를 결정하는 단계;를 포함하는 자세측정용 GPS 수신시스템을 이용한 항체의 위치, 속도, 자세측정방법에 있어서,Determining information on at least one of the position, velocity, and position of the antibody using the data stream and the calculated baseline vector; In 상기 반파장 모호성 결정은 동일한 위성체에 대하여 두 개 이상의 안테나에서 수신·복조되는 하나 이상의 대응 데이터 비트를 비교함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 자세측정용 GPS 수신 시스템을 이용한 항체의 위치, 속도, 자세측정방법.The half-wave ambiguity determination is performed by comparing one or more corresponding data bits received and demodulated by two or more antennas with respect to the same satellite, and the position, velocity, and attitude measuring method of the antibody using the GPS receiver system for attitude measurement. . 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 하나 이상의 대응 데이터 비트 비교결과, 비트가 일치하는 경우에는 반파장 모호성 인덱스를 0으로 설정하고, 일치하지 않는 경우에는를 -0.5 또는 0.5로 설정하며,A half-wave ambiguity index if the bits match, as a result of comparing the one or more corresponding data bits Is set to 0, and if it does not match Set to -0.5 or 0.5, 상기 이중 차분(Double Differencing)된 반송파 위상 측정치()를 아래의 식에 의하여 구하는 것을 특징으로 하는 자세측정용 GPS 수신 시스템을 이용한 항체의 위치, 속도, 자세측정방법.The double-differencing carrier phase measurement ( ), The position, velocity, and posture measuring method of an antibody using a GPS receiver system for posture measurement, characterized by obtaining the following equation. 아래 첨자는 안테나 식별자, 위 첨자는 위성 식별자, r은 위성과 수신기 사이의 실제거리, B는 시계 오차, c는 광속, 는 GPS 반송파 파장의 크기, N은 미지정수(Integer Ambiguity), HC는 반파장 모호성 인덱스값, δm는 다중경로(multipath)에 의한 의사거리 측정오차, ω는 측정잡음(measurement noise).The subscript is the antenna identifier, the superscript is the satellite identifier, r is the actual distance between the satellite and the receiver, B is the clock error, c is the speed of light, GPS is the magnitude of the GPS carrier wavelength, N is Integer Ambiguity, and HC is half The wavelength ambiguity index value, δm, is pseudorange measurement error due to multipath, and ω is measurement noise.
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