WO2019143006A1 - Method and apparatus for estimating position on basis of position-domain hatch filter by using multiple gnss - Google Patents

Method and apparatus for estimating position on basis of position-domain hatch filter by using multiple gnss Download PDF

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WO2019143006A1
WO2019143006A1 PCT/KR2018/013409 KR2018013409W WO2019143006A1 WO 2019143006 A1 WO2019143006 A1 WO 2019143006A1 KR 2018013409 W KR2018013409 W KR 2018013409W WO 2019143006 A1 WO2019143006 A1 WO 2019143006A1
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WO
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gnss
satellites
measurement
point
time
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/013409
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김라우
최광호
이형근
임준후
유원재
이유담
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한국항공대학교산학협력단
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/14Adaptive cruise control
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42Determining position
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • the present invention relates to a location area Hatch filter-based location estimation method and apparatus using multiple GNSS.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide GNSS availability by utilizing multiple GNSSs including different kinds of satellites (for example, GPS, GLONASS, and BeiDou) Area Hatch filter based position estimation method and apparatus using multiple GNSS that can greatly improve the performance of the present invention.
  • GNSS including different kinds of satellites (for example, GPS, GLONASS, and BeiDou)
  • BeiDou BeiDou
  • the present invention provides a position-area Hatch filter-based position estimation method and apparatus using multiple GNSSs capable of precise and continuous positioning by designing a position-area Hatch filter combining a plurality of GNSSs .
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for providing multiple visible GNSS using multiple GNSSs, And to provide a method and an apparatus for estimating a location area based on a utilized hatch filter.
  • a position-area Hatch filter-based position estimation method using multiple GNSSs comprising the steps of: (a) (B) if the location-area Hatch filter is located at the (k-1) th time point, which is before the k-th point of time, using the indirect measurement for the tactical moon, Time propagation of the previous position estimate at the kth time point to the current position estimate at the kth time point, wherein the plurality of GNSS satellites comprise different types of satellites, wherein the current position estimate includes an estimated position of the GNSS receiver and an estimated clock error of the GNSS receiver for the plurality of GNSS satellites,
  • the indirect measurement for the tactic may include an actual measurement value generated in consideration of the GNSS source data and a virtual measurement value generated in consideration of the clock error condition and the dynamic condition condition of the GNSS receiver.
  • the clock error condition is based on the fact that the GNSS receiver is driven by a single oscillator, the clock error increment value of the GNSS receiver for each of the different kinds of satellites (K-1) th time point and the kth time point is an interval in seconds, the dynamic condition condition is a condition that the It may be a condition that the dynamic state of the GNSS receiver and the dynamic state of the GNSS receiver at the kth viewpoint are the same.
  • the actual measurements may be generated using increments of the carrier phase measurements for each of the different types of satellites obtained from the GNSS raw data.
  • the location area Hatch filter calculates the number of visible satellites at the kth viewpoint based on the acquired state of the GNSS raw data at the kth viewpoint, And (d) if the number of visible satellites is determined to be satisfied, updating the present position estimate at the k-th point of time using the indirect measurement for updating to generate an updated measurement value have.
  • the update measure may be generated using pseudorange measurements obtained via GNSS primitive data provided from the one or more visible satellites.
  • the different kinds of satellites may include a GPS satellite, a GLONASS satellite, and a BeiDou satellite.
  • the data processor identifies the GNSS primitive data as normal data or abnormal data using a Doppler comparison method among FDI (Fault Detection and Isolation) ) May be performed considering only normal data among the GNSS raw data.
  • FDI ault Detection and Isolation
  • the data processing unit may calculate a difference between a Doppler measurement included in GNSS raw data provided from any one of the one or more visible satellites and an increment of a pseudorange
  • the GNSS raw data provided from any one of the visible satellites can be identified as abnormal data when the difference between the Doppler measurement and the increment of the carrier phase measurement is larger than a predetermined second difference .
  • a location-area-based Hatch-filter-based position estimating apparatus using multiple GNSSs wherein when at least one of a plurality of GNSS satellites is present at a k- (K-1) th time point that is earlier than the kth time point by the present position estimate at the kth point, using the GNSS raw data receiving unit that receives the GNSS raw data from the kth point,
  • the plurality of GNSS satellites comprise different types of satellites
  • the previous position estimate and the current position estimate are derived from the estimated position of the GNSS receiver and the plurality of And an estimated clock error of the GNSS receiver for a GNSS satellite
  • the indirect measurement for the tactical moon includes: A it may include the actual measured values and the virtual measurement value is generated in consideration of the clock error conditions and dynamic conditions as the conditions of the GNSS receivers that are generated in consideration.
  • the clock error condition is based on the fact that the GNSS receiver is driven by a single oscillator, the clock error increment value of the GNSS receiver for each of the different kinds of satellites (K-1) th time point and the kth time point is an interval in seconds, the dynamic condition condition is a condition that the It may be a condition that the dynamic state of the GNSS receiver is equal to the dynamic state of the GNSS receiver at the kth time point.
  • the actual measurements may be generated using increments of the carrier phase measurements for each of the different types of satellites obtained from the GNSS raw data.
  • the location area Hatch filter may be configured to determine whether the number of visible satellites at the kth viewpoint satisfies a predetermined number or more based on the acquisition state of the GNSS raw data at the kth viewpoint And an update measurement value generation unit for updating the present position estimate at the kth time point using the indirect measurement value for update to generate an updated measurement value if it is determined that the number of visible satellites is satisfied.
  • the update measure may be generated using pseudorange measurements obtained via GNSS primitive data provided from the one or more visible satellites.
  • the different kinds of satellites may include a GPS satellite, a GLONASS satellite, and a BeiDou satellite.
  • a data processing unit for identifying the GNSS source data as normal data or abnormal data by using a Doppler comparison technique among FDI (Fault Detection and Isolation) techniques, GNSS can be performed considering only normal data among the source data.
  • FDI fault Detection and Isolation
  • the data processing unit may be configured such that when the difference between the Doppler measurement included in the GNSS raw data provided from the visible satellite of any one of the one or more visible satellites and the increment of the pseudorange is greater than a predetermined first difference , Or if the difference between the Doppler measurement and the increment of the carrier phase measurement is greater than a preset second difference, GNSS raw data provided from any one of the visible satellites can be identified as abnormal data.
  • the estimated precise position information can be applied and applied to various fields such as an autonomous navigation system, a spatial information system, a geodesic / surveying system, and a bridge monitoring system.
  • the position area Hatch filter can enable precise position estimation in real time by utilizing the incremental value of the carrier phase measurement.
  • a virtual measurement value is utilized in the casting process of the location area hatch filter, and a fault detection and isolation (FDI) algorithm using a visible satellite is added, The positioning error due to the path can be minimized.
  • FDI fault detection and isolation
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an entire area-area Hatch filter algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic flow diagram of a position estimation method according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a method and an apparatus for designing a location area hatch filter using multiple GNSSs, and a design of a location area hatch filter utilizing GLONASS, BeiDou, etc. in addition to GPS.
  • the present invention also relates to a multi-satellite navigation group.
  • the number of visible satellites is improved by utilizing a plurality of GNSS satellites, and a positional area Hatch filter is applied to obtain the number of unknown satellites It is possible to estimate the position information without the processing of FIG.
  • the FDI method using the Doppler measurement, we can detect the measurement value of the channel including the cycle slip or multipath error Can be separated.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the position estimation apparatus 100 may include, but is not limited to, a GNSS receiver 110, a data processing unit 120, and a location area Hatch filter 130.
  • the position estimation apparatus 100 may further include position information providing unit (not shown) for providing estimated position information.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GNSS Satellite Navigation System
  • the GNSS receiver determines the position of the satellite and the receiver based on the signal transmitted from the GNSS satellite.
  • the position estimating apparatus 100 can further increase the number of visible satellites by additionally using GLONASS and BeiDou in addition to GPS to form a more precise and continuous multi-satellite navigation group in a poor signal receiving environment in the urban area.
  • the position estimating apparatus 100 may apply the FDI (Fault Detection and Isolation) technique to all the measured values to enable continuous and precise positioning in the downtown area.
  • FDI ault Detection and Isolation
  • Typical pseudorange measurements and carrier phase measurements are used for GNSS-based positioning. The use of carrier phase measurements is very difficult but very accurate compared to pseudorange measurements.
  • the position estimation apparatus 100 can improve the positioning accuracy by using the position area Hatch filter together with the carrier phase measurement. Since the position estimating apparatus 100 utilizes the virtual measurement value in the casting process of the position area Hatch filter, continuous positioning is possible even when there is no visible satellite. The position estimating apparatus 100 can increase the scalability to incorporate other sensors by including the position area Hatch filter.
  • the GNSS receiver 110 may be provided with GNSS raw data from one or more visible satellites if there is more than one visible satellite of the plurality of GNSS satellites at the kth time point.
  • the plurality of GNSS satellites may comprise different types of satellites.
  • the plurality of GNSS satellites may include GPS satellites, GLONASS satellites, and BeiDou satellites. Each of the GPS satellite, GLONASS satellite, and BeiDou satellite can provide a GPS signal, a GLONASS signal, and a BeiDou signal to the GNSS receiver 110.
  • the GNSS receiver 110 may be provided with a GPS signal from a GPS satellite.
  • the GPS signal is composed of a carrier frequency, a PRN (Pseudo Random Noise) code modulated by a BPSK (Binary Phase Shift Keying) method, and a navigation message modulated by a BPSK method.
  • PRN Physical Random Noise
  • BPSK Binary Phase Shift Keying
  • the Institute of Electrical and Electronics Engineers Use the defined frequency band of 1 GHz to 2 GHz.
  • the GPS satellite network uses a Code Division Multiple Access (CDMA) scheme.
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • the GNSS receiver 110 may be provided with a GLONASS signal from the GLONASS satellite.
  • the GLONASS satellite network uses a frequency division multiple access (FDMA) scheme.
  • FDMA frequency division multiple access
  • the GNSS receiver 110 may be provided with a BeiDou signal from the BeiDou satellite.
  • the BeiDou satellite can estimate the user's location, speed, and time information as well as GPS satellites.
  • the BeiDou signal consists of the carrier frequency, code and navigation messages, and uses the L frequency band from 1 GHz to 2 GHz, similar to GPS.
  • the carrier frequency uses the specific frequencies B1, B1-2, B2, and B3 among the L bands, which are 1561.098 MHz, 1589.742 MHz, 1207.140 MHz, and 1268.520 MHz, respectively.
  • the B1, B1-2, B2, and B3 signals are composed of the sum of the I channel signal and the Q channel signal having 90 ° phase difference, and the code and the navigation message are modulated by the QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) method.
  • the BeiDou satellite network uses a Code Division Multiple Access (CDMA) scheme.
  • the GNSS receiver 110 may be provided GNSS raw data from each of the GPS satellites and the BeiDou satellites among GPS satellites, GLONASS satellites, and BeiDou satellites at the kth (eg, first) time point.
  • the GNSS receiver 110 may receive the GPS signal from the GPS satellite and receive the BeiDou signal from the BeiDou satellite.
  • the data processing unit 120 can identify GNSS raw data as normal data or abnormal data by using a Doppler comparison technique among FDI (Fault Detection and Isolation) techniques.
  • the data processing unit 120 may receive GNSS raw data from the GNSS receiver 110. [ The data processing unit 120 can identify normal data or abnormal data based on the GNSS raw data.
  • the channel of the GNSS receiver consists of a delay locked loop (DLL) and a phase locked loop (PLL).
  • the delay tracking circuit uses the code signal to generate a pseudorange measurement
  • the phase tracking circuit uses the phase signal to generate a carrier cumulative phase measurement.
  • the measured pseudorange and carrier accumulation phase in a single GNSS receiver includes various errors such as ionospheric delay, tropospheric delay, clock bias, cycle slip, and multipath error .
  • GNSS satellites transmit signals at very high altitudes, they are very low in strength when receiving signals at the receiver. Therefore, it is often the case that unreliable measurement values are obtained due to a cycle slip in which a signal is temporarily disconnected in a downtown area where many signals are interfered with signal propagation such as a high building or an overpass, or a multipath error can see.
  • the Doppler measurements can be obtained by the momentary satellite and receiver movements obtained at the GNSS receiver 110.
  • the data processing unit 120 can identify the GNSS raw data as normal data or abnormal data by using the FDI technique using Doppler measurements to identify such measurements.
  • the Doppler measure is integrated over time to yield a carrier measurement. Therefore, theoretically, the Doppler measurement at the current point is equal to the value obtained by subtracting the equivalent pseudorange using the pseudo distance or the carrier phase at the current point in the equivalent pseudo distance using the pseudo distance or the carrier phase at the previous point.
  • the data processing unit 120 can detect and separate measurement values of a channel including a cycle slip or a multipath error.
  • the data processing unit 120 may be configured to determine if the difference between the Doppler measurements included in the GNSS raw data provided from any one of the one or more visible satellites and the increment of the pseudoranges is greater than a predetermined first difference or if a Doppler measurement and a carrier phase measurement
  • the GNSS raw data provided from any one of the visible satellites can be identified as abnormal data if the difference is greater than a preset second difference.
  • the data processor 120 can detect an equivalent pseudo-range cycle slip using the carrier accumulation phase from Equation (1). In other words, when the difference between the Doppler measurement included in the GNSS raw data provided from the visible satellite of one of the one or more visible satellites and the increment of the pseudorange is greater than a predetermined first difference, Faults can be detected and isolated.
  • Equations (1) and (2) described below Is the wavelength of the carrier phase measurements, pseudorange measurements, Doppler measurements, and GNSS signals for channel j at each kth viewpoint and Is an arbitrary constant.
  • the data processing unit 120 may be based on Equation (1)
  • the value of The failure of the corresponding channel can be detected and separated. here, May be a predetermined constant so as to have a value suitable for the failure detection.
  • the data processing unit 120 can detect an unreliable pseudorange measurement by including an error such as a multipath error from the equation (2). In other words, the data processing unit 120 can identify the GNSS raw data provided from any one of the visible satellites as abnormal data when the difference between the Doppler measurement and the increment of the carrier phase measurement is larger than the preset second difference.
  • Equation 2 Is the increment of the pseudorange measurement from the ( k -1) th point to the k th point for the jth satellite, Is the Doppler measurement at the kth point for the jth satellite, i. E. Is an equivalent quantity. Is the difference value of the Doppler measurements in increments and k-th point in the pseudorange measurements of the k th point in the second point in time (k -1) for the j-th satellite.
  • the data processing unit 120 may be based on Equation (2)
  • the value of The failure of the corresponding channel can be detected and separated. here, May be a predetermined constant so as to have a value suitable for fault detection.
  • the data processing unit 120 may transmit the RINEX file format to the location area hatch filter 130.
  • the Receiver Independent Exchange Format (RINEX) file format is a universal format that allows users to efficiently utilize GNSS data that is handled differently by GNSS receiver manufacturers.
  • the location area Hatch filter 130 may include a determination unit 131 and an update measurement value generation unit 132.
  • Determination unit 131 may determine whether or not based on the acquired status of the GNSS raw data in the k-th point in time to meet the number more than the number of visible satellites at the k th point set in advance.
  • the Number of Visible Satellite With respect to the Number of Visible Satellite, four or more satellites can be tracked as visible satellites in order to calculate the automatic three-dimensional location (latitude, longitude, height, time) . Although it is possible to calculate the three-dimensional position of the unknown using only four satellites, it is more desirable to obtain GNSS raw data from more than five satellites, since observing more satellites provides a mathematically stronger location.
  • redundant satellites provide surplus carrier-phase observations and provide a safety factor over time when a cycle slip occurs. In the case of real-time surveys, five satellites are required for automatic initialization.
  • the determination unit 131 can determine whether or not the number of visible satellites satisfies a predetermined number (for example, five) or more in order to perform accurate and continuous positioning in the urban area.
  • a predetermined number for example, five
  • the location area Hatch filter 130 may perform the casting month and measurement value updating process considering only the normal data among the GNSS raw data provided from the data processing unit 120.
  • the location area Hatch filter 130 can improve the positioning accuracy and the failure detection capability by performing the casting month and measurement value update process considering only the normal data among the GNSS raw data.
  • the location area hatch filter 130 utilizes the disparity value of the carrier phase measurements in the casting process and the pseudorange measurements in the process of updating the measurements.
  • the location domain hatch filter 130 may increment the carrier phase measurements of each of the GPS, GLONASS, and BeiDou.
  • the location area hatch filter 130 can utilize the incremental value without obtaining the unknown number. Since the carrier phase measurement includes unspecified number of components, it can not be used without complicated processing. However, if the increment value obtained by subtracting the measured value from the current point and the previous point is used, the number of unknowns can be canceled without any additional processing.
  • the location domain hatch filter 130 may estimate the true state from a total of six state variables including three 3D locations and receiver clock errors for each of GPS, GLONASS, and BeiDou.
  • the location area Hatch filter 130 may estimate the receiver error for each GNSS other than the 3D (X, Y, Z) location at the location utilizing the GNSS.
  • the position-area Hatch filter 130 utilizes three GNSSs such as GPS, GLONASS, and BeiDou, it is possible to estimate a total of six state variables including three receiver clock errors except for three 3D positions.
  • Equation (3) Is a true state variable that the filter estimates.
  • the three-dimensional position of the GNSS receiver And the receiver clock error for each GNSS Is the 3-axis coordinate of the ECEF coordinate system , And And Is the receiver clock error for GPS, the receiver clock error for GLONASS and the receiver clock error for BeiDou , And .
  • Location area Hatch filter 130 is cast dalyong using an indirect measurement of the k-th point in time than the previous (k -1) for the previous position estimate at the second point in geumbeon position estimate of the k th point be cast month (propagation time) .
  • the location area hatch filter 130 may perform the casting process based on Equation (4).
  • Equation 4 Is an indirect measure used in the casting process, Is the increment of each GNSS carrier phase measurement, D is the difference of each GNSS clock error increment, Is the dynamic state of the prior-point receiver. Also, Is the observation matrix of the casting process, Is the eye angle vector for each GNSS satellite.
  • Each of the previous and current position estimates may include an estimated position of the GNSS receiver and an estimated clock error of the GNSS receiver for a plurality of GNSS satellites.
  • the clock error condition may be a condition that assumes that the clock error increments of the GNSS receiver for each of the different kinds of satellites are equal, based on the fact that the GNSS receiver is driven by one oscillator.
  • the clock error condition is the difference between the absolute value of the receiver clock error for each of the GPS satellite, the GLONASS satellite and the BeiDou satellite in a GNSS receiver driven by the same oscillator, The value may be a condition that is assumed to be the same.
  • the clock error conditions are the same for the GNSS receiver driven by the same transducer, but the receiver clock error increments for each GNSS are the same for a short time, although there is a difference in the receiver clock error absolute value for each GNSS, While the dynamic state of the receiver may be assumed to be the same. For example, since the number of required measurement values is equal to or larger than the number of visible satellites, the position estimation can be performed even when the number of visible satellites is zero.
  • the indirect measurement for the tachometer may include a virtual measurement that is generated considering the GNSS raw data and the actual measurement value and the GNSS receiver clock error condition and dynamic condition condition.
  • the actual measurements may be generated using increments of the carrier phase measurements for each of the different kinds of satellites obtained from the GNSS raw data.
  • the actual measurements may be generated utilizing incremental values of the equivalent pseudoranges using the carrier phase measurements for each of GPS, GLONASS, and BeiDou.
  • the virtual measurement can be generated utilizing the receiver clock error constraint between each GNSS and the dynamic state at the previous time point.
  • the unit of seconds means a unit of one digit seconds within 10 seconds.
  • the interval between the ( k- 1) th point and the kth point may be set to an interval of 1 second, but the present invention is not limited thereto.
  • the unit of seconds does not mean only a unit of a natural number type, but can be understood as a concept including a unit of a positive real number type.
  • the location area hatch filter 130 may generate updated measurements from the update measurement generator 132 to overcome the limitations of the casting process. In other words, since the location area Hatch filter 130 utilizes the increment of the measurement, there is a limitation of relative position estimation, and since the virtual measurement is utilized, the error can be accumulated over time.
  • the update measurement value generation unit 132 can perform the measurement update only when it is determined that the visible satellite of the determination unit 131 is sufficiently secured.
  • GNSS pseudorange measurements can be performed to determine whether the number of visible satellites meets a predetermined number or more and to perform a measurement update because the position accuracy is lowered when the error is relatively large and the number of visible satellites is not sufficient .
  • the update measurement value generation unit 132 can update the current position estimate at the k- th time point using the update indirect measurement value to generate an updated measurement value.
  • the updated measure producing unit 132 around the estimate of the k th point Then, To perform a measurement update to update the measurement value Lt; / RTI >
  • the update measure may be generated using pseudorange measurements obtained via GNSS raw data provided from one or more visible satellites.
  • the update measure generation unit 132 may update the measurement based on equation (5).
  • Equation (5) Is an indirect measure used in the process of updating a measurement, and includes each GNSS pseudorange measurement.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an entire area-area Hatch filter algorithm according to an embodiment of the present invention.
  • the location area Hatch filter 130 may perform a time propagation process and a measurement update process repeatedly after an initialization process.
  • Satellite selection matrix Is composed of 1 and 0, and a value of 1 is given to channels of satellites which are both reliable at the ( k- 1) -th point and the k- th point.
  • the location area hatch filter 130 may perform an initialization procedure using GPS pseudorange measurements, GLONASS pseudorange measurements, and BeiDou pseudo range measurements.
  • the location area hatch filter 130 may perform an initialization process based on Equation (7).
  • H is the observation matrix
  • X is the state variable estimated by the filter
  • I is a satellite selection matrix
  • P is an error covariance matrix
  • a posteriori indicating a measure update.
  • the location area hatch filter 130 may perform the casting process based on Equation (8).
  • H is the observation matrix
  • X is the state variable estimated by the filter
  • P is an error covariance matrix
  • K is the Hatch-type gain (weighting) matrix
  • superscript Indicates a priori meaning a casting month, and a posteriori indicating a measure update.
  • the location area hatch filter 130 may perform an initialization process by applying GPS pseudorange measurements, GLONASS pseudorange measurements, and BeiDou pseudo range measurements.
  • the location domain hatch filter 130 may be implemented by applying the GPS carrier phase measurement increment, the GLONASS carrier phase measurement increment, the BeiDou carrier phase measurement increment, the difference between the GNSS time difference increments of the receiver, Can be performed.
  • the location area Hatch filter 130 may perform a process of updating a measurement value by applying a GPS pseudorange measurement, a pseudo range measurement of GLONASS, and a BeiDou pseudo range measurement. , It is possible to perform the update of the measurement month and the update of the measurement value repeatedly.
  • the position area hatch filter 130 is composed of a casting process and a measurement value updating process.
  • the parallax value of the carrier phase measurement value is used.
  • the pseudo range measurement value is used.
  • the measurement update procedure can be performed only when the GNSS satellite is sufficiently secured.
  • FIG. 3 is a table for comparing the results obtained by using the GPS snapshot algorithm, the GPS / GLONASS / BeiDou snapshot algorithm, the GPS position area Hatch filter, and the GPS / GLONASS / BeiDou location area Hatch filter .
  • FIGS. 4A to 4D show positioning results of four GPS / GLONASS / BeiDou snapshot algorithms, a GPS position area Hatch filter, and GPS / GLONASS / BeiDou position area Hatch filter for a single acquired data Fig.
  • 5 is a graph comparing the number of visible satellites utilizing GPS, GPS / GLONASS, and GPS / GLONASS / BeiDou.
  • the GPS snapshot algorithm has many locations that are not positional or inaccurate, and the GPS / GLONASS / BeiDou snapshot algorithm shows somewhat improved trajectory, though it is not smooth. It is confirmed that there are some inaccurate intervals when using the GPS location area hatch filter, but the GPS snapshot algorithm has improved much in comparison with the GPS snapshot algorithm. In addition, when the GPS / GLONASS / BeiDou location area Hatch filter is used, a smooth trajectory is calculated without a section that is not estimated.
  • GPS In terms of the number of visible satellites, GPS, GPS / GLONASS, and GPS / GLONASS / BeiDou are compared, and the number of visible satellites increases with GNSS added. As shown in FIG. 3, the availability of the location information of the GPS snapshot and the GPS / GLONASS / BeiDou algorithm was 78.5% and 96.4% based on the number of visible satellites. % Of location information availability.
  • a position area Hatch filter for integrating GPS, GLONASS, and BeiDou is proposed for accurate and continuous position estimation in urban areas.
  • GLONASS and BeiDou in addition to GPS, it is possible to mitigate the problem of failing to acquire visible satellite in downtown area.
  • the FDI technique using Doppler measurements was added to minimize errors caused by cycle slip and multipath in urban areas.
  • GPS and GPS / GLONASS / BeiDou integrated positioning using snapshot algorithm showed 78.5% and 96.4% location information availability, respectively.
  • GPS / GLONASS / BeiDou integration Positioning showed 100% availability of location information. Also, based on the smoothness of the trajectory, it is confirmed that the proposed filter can improve the accuracy of location estimation in urban areas. The number of visible satellites was also significantly increased when multiple GNSS were used than when using a single GNSS.
  • FIG. 6 is a schematic flow diagram of a position estimation method according to one embodiment of the present application. 6 may be performed by the position estimation apparatus 100 according to the embodiment of the present invention described above. Therefore, even if omitted in the following description, the description of the position estimating apparatus 100 through Figs. 1 to 5 also applies to Fig.
  • the position estimating apparatus 100 can receive GNSS raw data from one or more visible satellites when there is at least one visible satellite among a plurality of GNSS satellites at the kth time point.
  • the plurality of GNSS satellites may include different types of satellites.
  • the position estimation device 100 includes casting the previous position estimates of the second of the previous (k -1) point than the k th point, using an indirect measurement dalyong casting location area geumbeon position estimate of the k th point month (time propagation) process.
  • the previous position estimate and the current position estimate include the estimated position of the GNSS receiver and the estimated clock error of the GNSS receiver for the plurality of GNSS satellites
  • the indirect measurement value for the tactical maze includes the actual measurements generated in consideration of the GNSS raw data, And may include a virtual measurement that is generated in consideration of the clock error condition and the dynamic condition of the receiver.
  • step S630 the position estimation device 100, based on the acquired status of the GNSS raw data in the k th point it may determine whether it meets the number more than the number of visible satellites at the k th point set in advance.
  • step S640 if it is determined that the number of visible satellites is satisfied, the position estimating apparatus 100 can update the current position estimate at the kth time point using the indirect measurement value for update to generate the updated measurement value.
  • the position estimating apparatus 100 updates the position estimate to generate an updated measurement value, Information can be provided.
  • the position estimation apparatus 100 may provide the estimated position information without updating the position estimate, but the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 6 is only one of various embodiments of the present invention, and thus is not construed as being limited thereto, and various embodiments may exist.
  • the location estimation method may be implemented in the form of a program command or an application program that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium.
  • the computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software.
  • Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

Abstract

The present application relates to a method and an apparatus for estimating a position on the basis of a position-domain hatch filter by using multiple GNSS. The method for estimating a position comprises the steps of: (a) allowing a GNSS receiver to receive GNSS raw data from at least one visible satellite when the at least one visible satellite from among a plurality of GNSS satellites is present at a kth time; and (b) allowing a position-domain hatch filter to perform time propagation, as a current position estimate at the kth time, a previous position estimate at a (k-1)th time prior to the kth time by using an indirect measurement for time propagation. The plurality of GNSS satellites include different types of satellites. The previous position estimate and the current position estimate include an estimated position of the GNSS receiver and an estimated clock error of the GNSS receiver for the plurality of GNSS satellites, wherein the indirect measurement for time propagation includes an actual measurement generated in consideration of the GNSS raw data and a virtual measurement generated in consideration of a clock error condition and a dynamic condition of the GNSS receiver.

Description

다중 GNSS를 활용한 위치영역 HATCH 필터 기반 위치 추정 방법 및 장치Location-based HATCH filter-based location estimation method and apparatus using multiple GNSS
본원은 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a location area Hatch filter-based location estimation method and apparatus using multiple GNSS.
최근 자율주행 시스템의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 자율주행 시스템에 있어 안전성은 필수적으로 보장되어야 하는 요소 중 하나이며, 안전성은 정확한 위치정보로부터 시작된다. 정확한 위치 추정을 위하여 GNSS (Global Navigation Satellite System)를 기반으로 한 여러 가지 연구가 진행되어 왔다.Recently, autonomous navigation system is actively developed. Safety is one of the essential elements in an autonomous navigation system, and safety starts with accurate location information. Various studies based on the Global Navigation Satellite System (GNSS) have been carried out for precise location estimation.
그러나 도심지에서는 고층 빌딩 및 고가도로 등의 영향으로 GNSS 가시위성 확보에 어려움을 겪는 경우가 빈번하게 발생한다. 일반적으로, GNSS 가시위성의 수가 부족할 경우 위치 추정이 불가능하거나 큰 측위 오차가 발생한다.However, in urban areas, frequent occurrence of difficulty in securing the GNSS satellite due to the influence of high-rise buildings and overpasses occurs frequently. Generally, when the number of GNSS visible satellites is insufficient, the position estimation is impossible or a large positioning error occurs.
또한, 기존의 도심지 위치 추정에 대한 연구에서는 GPS에 INS, LiDAR, 영상 센서 등 다양한 센서의 결합을 통하여 단독 위성항법군인 GPS의 가시위성 부족 현상을 완화하려고 했다. 그러나, GPS의 가시위성 부족 현상 완화를 위해 결합하는 상기 하드웨어들은 비교적 고가이며 위치 추정 알고리즘 또한 복잡하다.In addition, in the study of existing urban location estimation, we tried to mitigate the shortage of visible satellite of GPS, which is a stand alone satellite navigation system, by combining various sensors such as INS, LiDAR and image sensor in GPS. However, the hardware that combines to mitigate visible satellite shortage of GPS is relatively expensive and the location estimation algorithm is also complex.
본원의 배경이 되는 기술은 H.K. Lee and C. Rizos, "Position-domain Hatch filter for kinematic differential GPS/GNSS," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 44(1), January 2008에 개시되어 있다.The background technology of this application is H.K. Lee and C. Rizos, "Position-domain Hatch filter for kinematic differential GPS / GNSS," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 44 (1), January 2008.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, GPS만을 활용하는 단일 GNSS가 아닌 서로 다른 종류의 위성(예를 들면, GPS, GLONASS, 및 BeiDou)을 포함하는 다중 GNSS를 활용하여 GNSS 가용성을 대폭 향상시킬 수 있는 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법 및 장치를 제공하고자 한다.The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide GNSS availability by utilizing multiple GNSSs including different kinds of satellites (for example, GPS, GLONASS, and BeiDou) Area Hatch filter based position estimation method and apparatus using multiple GNSS that can greatly improve the performance of the present invention.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복수의 GNSS를 결합하는 위치영역 Hatch 필터를 설계하여 정밀하고 연속적인 측위가 가능한 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법 및 장치를 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the conventional techniques described above, the present invention provides a position-area Hatch filter-based position estimation method and apparatus using multiple GNSSs capable of precise and continuous positioning by designing a position-area Hatch filter combining a plurality of GNSSs .
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다중GNSS를 활용하여 추가적인 가시위성을 확보하고, 위치영역 Hatch 필터를 통하여 상태변수와 연산량을 감소시키며 동시에 연속적이고 정확한 위치를 추정하는 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법 및 장치를 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the conventional art described above, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for providing multiple visible GNSS using multiple GNSSs, And to provide a method and an apparatus for estimating a location area based on a utilized hatch filter.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.It should be understood, however, that the technical scope of the embodiments of the present invention is not limited to the above-described technical problems, and other technical problems may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법은, (a) k번째 시점에서 복수의 GNSS 위성 중 하나 이상의 가시위성이 존재하는 경우, GNSS 수신기가 상기 하나 이상의 가시위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 제공받는 단계, (b) 위치영역 Hatch 필터가 시전달용 간접 측정치를 이용하여 상기 k번째 시점보다 이전인 (k-1)번째 시점에서의 이전 위치 추정치를 상기 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치로 시전달(time propagation)하는 단계를 포함하되, 상기 복수의 GNSS 위성은 서로 다른 종류의 위성을 포함하고, 상기 이전 위치 추정치 및 상기 금번 위치 추정치는, 상기 GNSS 수신기의 추정 위치 및 상기 복수의 GNSS 위성에 대한 상기 GNSS 수신기의 추정 시계오차를 포함하며, 상기 시전달용 간접 측정치는, 상기 GNSS 원시 데이터를 고려하여 생성되는 실제 측정치 및 상기 GNSS 수신기의 시계오차 조건과 동적 상태 조건을 고려하여 생성되는 가상 측정치를 포함할 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a position-area Hatch filter-based position estimation method using multiple GNSSs, comprising the steps of: (a) (B) if the location-area Hatch filter is located at the (k-1) th time point, which is before the k-th point of time, using the indirect measurement for the tactical moon, Time propagation of the previous position estimate at the kth time point to the current position estimate at the kth time point, wherein the plurality of GNSS satellites comprise different types of satellites, Wherein the current position estimate includes an estimated position of the GNSS receiver and an estimated clock error of the GNSS receiver for the plurality of GNSS satellites, The indirect measurement for the tactic may include an actual measurement value generated in consideration of the GNSS source data and a virtual measurement value generated in consideration of the clock error condition and the dynamic condition condition of the GNSS receiver.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 시계오차 조건은, 상기 GNSS 수신기가 하나의 진동자(Oscillator)에 의하여 구동된다는 점에 기반하여, 상기 서로 다른 종류의 위성 각각에 대한 상기 GNSS 수신기의 시계오차 증분치가 동일하다고 가정한 조건이고, 상기 동적 상태 조건은, 상기 (k-1)번째 시점과 상기 k번째 시점 사이의 간격이 초 단위의 간격이라는 점에 기반하여, 상기 (k-1)번째 시점에서의 상기 GNSS 수신기의 동적 상태와 상기 k번째 시점에서의 상기 GNSS 수신기의 동적 상태가 동일하다고 가정한 조건인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present application, the clock error condition is based on the fact that the GNSS receiver is driven by a single oscillator, the clock error increment value of the GNSS receiver for each of the different kinds of satellites (K-1) th time point and the kth time point is an interval in seconds, the dynamic condition condition is a condition that the It may be a condition that the dynamic state of the GNSS receiver and the dynamic state of the GNSS receiver at the kth viewpoint are the same.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 실제 측정치는, 상기 GNSS 원시 데이터로부터 획득되는 상기 서로 다른 종류의 위성 각각에 대한 반송파 위상 측정치의 증분을 이용하여 생성될 수 있다.According to one embodiment of the present application, the actual measurements may be generated using increments of the carrier phase measurements for each of the different types of satellites obtained from the GNSS raw data.
본원의 일 실시예에 따르면, (c) 위치영역 Hatch 필터가, 상기 k번째 시점에서의 상기 GNSS 원시 데이터의 획득 상태에 기반하여 상기 k번째 시점에서의 가시위성의 개수가 미리 설정된 개수 이 상을 충족하는지 판단하는 단계 및 (d) 상기 가시위성의 개수가 충족된다고 판단되면, 갱신용 간접 측정치를 이용하여 상기 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치를 갱신하여 갱신 측정치를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, (c) the location area Hatch filter calculates the number of visible satellites at the kth viewpoint based on the acquired state of the GNSS raw data at the kth viewpoint, And (d) if the number of visible satellites is determined to be satisfied, updating the present position estimate at the k-th point of time using the indirect measurement for updating to generate an updated measurement value have.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 갱신 측정치는, 상기 하나 이상의 가시위성으로부터 제공되는 GNSS 원시 데이터를 통해 획득되는 의사거리 측정치를 이용하여 생성될 수 있다.According to one embodiment of the present application, the update measure may be generated using pseudorange measurements obtained via GNSS primitive data provided from the one or more visible satellites.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 서로 다른 종류의 위성은, GPS 위성, GLONASS 위성 및 BeiDou 위성을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the different kinds of satellites may include a GPS satellite, a GLONASS satellite, and a BeiDou satellite.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계에서, 데이터 처리부가 FDI(Fault Detection and Isolation) 기법 중 도플러 비교 기법을 이용하여 상기 GNSS 원시 데이터를 정상 데이터 또는 비정상 데이터로 식별하고, 상기 (b) 단계는, 상기 GNSS 원시 데이터 중 정상 데이터만을 고려하여 수행될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the step (a), the data processor identifies the GNSS primitive data as normal data or abnormal data using a Doppler comparison method among FDI (Fault Detection and Isolation) ) May be performed considering only normal data among the GNSS raw data.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계에서, 상기 데이터 처리부는, 상기 하나 이상의 가시위성 중 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터에 포함된 도플러 측정치와 의사거리의 증분 사이의 차이 가 미리 설정된 제1 차이보다 큰 경우 또는 상기 도플러 측정치와 반송파 위상 측정치의 증분 사이의 차이가 미리 설정된 제2 차이보다 큰 경우, 상기 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터를 비정상 데이터로 식별할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the step (a), the data processing unit may calculate a difference between a Doppler measurement included in GNSS raw data provided from any one of the one or more visible satellites and an increment of a pseudorange The GNSS raw data provided from any one of the visible satellites can be identified as abnormal data when the difference between the Doppler measurement and the increment of the carrier phase measurement is larger than a predetermined second difference .
또한, 본원의 제2 측면에 따른 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 장치는, k번째 시점에서 복수의 GNSS 위성 중 하나 이상의 가시위성이 존재하는 경우, GNSS 수신기가 상기 하나 이상의 가시위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 제공받는 GNSS 원시 데이터 수신부, 시전달용 간접 측정치를 이용하여 상기 k번째 시점보다 이전인 (k-1)번째 시점에서의 이전 위치 추정치를 상기 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치로 시전달(time propagation)하는 위치영역 Hatch 필터부를 포함하되, 상기 복수의 GNSS 위성은 서로 다른 종류의 위성을 포함하고, 상기 이전 위치 추정치 및 상기 금번 위치 추정치는, 상기 GNSS 수신기의 추정 위치 및 상기 복수의 GNSS 위성에 대한 상기 GNSS 수신기의 추정 시계오차를 포함하며, 상기 시전달용 간접 측정치는, 상기 GNSS 원시 데이터를 고려하여 생성되는 실제 측정치 및 상기 GNSS 수신기의 시계오차 조건과 동적 상태 조건을 고려하여 생성되는 가상 측정치를 포함할 수 있다.In addition, according to a second aspect of the present invention, there is provided a location-area-based Hatch-filter-based position estimating apparatus using multiple GNSSs, wherein when at least one of a plurality of GNSS satellites is present at a k- (K-1) th time point that is earlier than the kth time point by the present position estimate at the kth point, using the GNSS raw data receiving unit that receives the GNSS raw data from the kth point, Wherein the plurality of GNSS satellites comprise different types of satellites, and wherein the previous position estimate and the current position estimate are derived from the estimated position of the GNSS receiver and the plurality of And an estimated clock error of the GNSS receiver for a GNSS satellite, wherein the indirect measurement for the tactical moon includes: A it may include the actual measured values and the virtual measurement value is generated in consideration of the clock error conditions and dynamic conditions as the conditions of the GNSS receivers that are generated in consideration.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 시계오차 조건은, 상기 GNSS 수신기가 하나의 진동자(Oscillator)에 의하여 구동된다는 점에 기반하여, 상기 서로 다른 종류의 위성 각각에 대한 상기 GNSS 수신기의 시계오차 증분치가 동일하다고 가정한 조건이고, 상기 동적 상태 조건은, 상기 (k-1)번째 시점과 상기 k번째 시점 사이의 간격이 초 단위의 간격이라는 점에 기반하여, 상기 (k-1)번째 시점에서의 상기 GNSS 수신기의 동적 상태와 상기 k번째 시점에서의 상기 GNSS 수신기의 동적 상태가 동일하다고 가정한 조건일 수 있다.According to one embodiment of the present application, the clock error condition is based on the fact that the GNSS receiver is driven by a single oscillator, the clock error increment value of the GNSS receiver for each of the different kinds of satellites (K-1) th time point and the kth time point is an interval in seconds, the dynamic condition condition is a condition that the It may be a condition that the dynamic state of the GNSS receiver is equal to the dynamic state of the GNSS receiver at the kth time point.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 실제 측정치는, 상기 GNSS 원시 데이터로부터 획득되는 상기 서로 다른 종류의 위성 각각에 대한 반송파 위상 측정치의 증분을 이용하여 생성될 수 있다.According to one embodiment of the present application, the actual measurements may be generated using increments of the carrier phase measurements for each of the different types of satellites obtained from the GNSS raw data.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 위치영역 Hatch 필터는, 상기 k번째 시점에서의 상기 GNSS 원시 데이터의 획득 상태에 기반하여 상기 k번째 시점에서의 가시위성의 개수가 미리 설정된 개수 이 상을 충족하는지 판단하는 판단부, 상기 가시위성의 개수가 충족된다고 판단되면, 갱신용 간접 측정치를 이용하여 상기 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치를 갱신하여 갱신 측정치를 생성하는 갱신 측정치 생성부를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the location area Hatch filter may be configured to determine whether the number of visible satellites at the kth viewpoint satisfies a predetermined number or more based on the acquisition state of the GNSS raw data at the kth viewpoint And an update measurement value generation unit for updating the present position estimate at the kth time point using the indirect measurement value for update to generate an updated measurement value if it is determined that the number of visible satellites is satisfied.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 갱신 측정치는, 상기 하나 이상의 가시위성으로부터 제공되는 GNSS 원시 데이터를 통해 획득되는 의사거리 측정치를 이용하여 생성될 수 있다.According to one embodiment of the present application, the update measure may be generated using pseudorange measurements obtained via GNSS primitive data provided from the one or more visible satellites.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 서로 다른 종류의 위성은, GPS 위성, GLONASS 위성 및 BeiDou 위성을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the different kinds of satellites may include a GPS satellite, a GLONASS satellite, and a BeiDou satellite.
본원의 일 실시예에 따르면, FDI(Fault Detection and Isolation) 기법 중 도플러 비교 기법을 이용하여 상기 GNSS 원시 데이터를 정상 데이터 또는 비정상 데이터로 식별하는 데이터 처리부를 더 포함하고, 상기 위치영역 Hatch 필터는 상기 GNSS 원시 데이터 중 정상 데이터만을 고려하여 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is further provided a data processing unit for identifying the GNSS source data as normal data or abnormal data by using a Doppler comparison technique among FDI (Fault Detection and Isolation) techniques, GNSS can be performed considering only normal data among the source data.
본원의 일 실시예에 따르면, 상기 데이터 처리부는, 상기 하나 이상의 가시위성 중 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터에 포함된 도플러 측정치와 의사거리의 증분 사이의 차이 가 미리 설정된 제1 차이보다 큰 경우 또는 상기 도플러 측정치와 반송파 위상 측정치의 증분 사이의 차이가 미리 설정된 제2 차이보다 큰 경우, 상기 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터를 비정상 데이터로 식별할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the data processing unit may be configured such that when the difference between the Doppler measurement included in the GNSS raw data provided from the visible satellite of any one of the one or more visible satellites and the increment of the pseudorange is greater than a predetermined first difference , Or if the difference between the Doppler measurement and the increment of the carrier phase measurement is greater than a preset second difference, GNSS raw data provided from any one of the visible satellites can be identified as abnormal data.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described task solution is merely exemplary and should not be construed as limiting the present disclosure. In addition to the exemplary embodiments described above, there may be additional embodiments in the drawings and the detailed description of the invention.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 추정된 정확한 위치 정보는 자율주행 시스템, 공간 정보 시스템, 측지/측량 시스템, 교량 감시 시스템 등 다양한 분야에 적용 및 응용이 가능할 수 있다.According to the present invention, the estimated precise position information can be applied and applied to various fields such as an autonomous navigation system, a spatial information system, a geodesic / surveying system, and a bridge monitoring system.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 위치영역 Hatch 필터는 반송파 위상 측정치의 증분값을 활용함으로써 실시간으로 정밀한 위치 추정이 가능할 수 있다.According to the above-described task solution of the present invention, the position area Hatch filter can enable precise position estimation in real time by utilizing the incremental value of the carrier phase measurement.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 위치영역 Hatch 필터의 시전달 과정에서 가상 측정치를 활용하며, 가시위성을 활용한 Fault Detection and Isolation (FDI) 알고리즘을 추가하여 도심지에서 발생할 수 있는 사이클 슬립이나 다중 경로에 의한 측위 오차를 최소화할 수 있다.According to the above-mentioned problem solving means, a virtual measurement value is utilized in the casting process of the location area hatch filter, and a fault detection and isolation (FDI) algorithm using a visible satellite is added, The positioning error due to the path can be minimized.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram of a position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 위치영역 Hatch 필터 전체 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining an entire area-area Hatch filter algorithm according to an embodiment of the present invention.
도 3, 도 4a 내지 도 4d, 및 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치의 성능을 평가하기 위해 수행된 실험예이다.3, 4A to 4D, and 5 are experimental examples performed to evaluate the performance of the position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention.
도6은 본원의 일 실시예에 따른 위치 추정 방법의 개략적은 흐름도이다.6 is a schematic flow diagram of a position estimation method according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.It will be appreciated that throughout the specification it will be understood that when a member is located on another member "top", "top", "under", "bottom" But also the case where there is another member between the two members as well as the case where they are in contact with each other.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
본원은 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 설계 방법 및 장치에 관한 것으로, GPS 이외에 GLONASS, BeiDou 등을 활용하는 위치영역 Hatch 필터의 설계에 관한 것이다. 또한, 본원은 다중위성항법군에 관한 것이다. 본원의 일 실시예에 의하면, 복수의 GNSS 위성을 활용하여 가시위성의 수를 향상시키고, 위치영역 Hatch 필터를 적용하여 현재 시점과 이전 시점의 측정치를 차분한 증분값을 활용하여 미지정수를 구하지 않고 별도의 처리과정 없이 위치 정보를 추정할 수 있다. 또한, 본원은 가시위성이 충분히 확보된 경우에만 측정치를 갱신함으로써, 위치 정확도를 향상시킬 수 있으며, 도플러 측정치를 활용한 FDI 기법을 적용하여 사이클 슬립이나 다중 경로 오차가 포함된 채널의 측정치를 검출하여 분리할 수 있다.The present invention relates to a method and an apparatus for designing a location area hatch filter using multiple GNSSs, and a design of a location area hatch filter utilizing GLONASS, BeiDou, etc. in addition to GPS. The present invention also relates to a multi-satellite navigation group. According to an embodiment of the present invention, the number of visible satellites is improved by utilizing a plurality of GNSS satellites, and a positional area Hatch filter is applied to obtain the number of unknown satellites It is possible to estimate the position information without the processing of FIG. In addition, we can improve the positional accuracy by updating the measured value only when the visible satellite is sufficiently secured. By applying the FDI method using the Doppler measurement, we can detect the measurement value of the channel including the cycle slip or multipath error Can be separated.
도 1 은 본원의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram of a position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 위치 추정 장치(100)는 GNSS 수신기(110), 데이터 처리부(120) 및 위치영역 Hatch 필터(130)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적으로, 위치 추정 장치(100)는 추정된 위치 정보를 제공하는 위치 정보 제공부(미도시)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the position estimation apparatus 100 may include, but is not limited to, a GNSS receiver 110, a data processing unit 120, and a location area Hatch filter 130. Illustratively, the position estimation apparatus 100 may further include position information providing unit (not shown) for providing estimated position information.
GNSS(위성항법시스템, Global Navigation Satellite System)는 다양한 사용자의 위치, 속도, 그리고 시간 등의 정보를 손쉽게 획득할 수 있는 가장 편리한 항법시스템 중의 하나이다. GNSS(위성항법시스템)은 인공위성을 이용하여 지상에 있는 목표물의 위치, 속도, 그리고 시각 등의 정보를 제공하는 시스템이다. GNSS 수신기는 GNSS 위성으로부터 송신된 신호를 기반으로 위성과 수신기의 위치를 결정한다.GNSS (Global Navigation Satellite System) is one of the most convenient navigation systems that can easily acquire information such as location, speed, and time of various users. GNSS (Satellite Navigation System) is a system that uses satellites to provide information such as location, speed, and time of a target on the ground. The GNSS receiver determines the position of the satellite and the receiver based on the signal transmitted from the GNSS satellite.
위치 추정 장치(100)는 도심 지역의 열악한 신호 수신 환경에서 보다 정밀하고 연속적인 다중위성항법군을 형성하기 위하여 GPS 이외에 GLONASS 및 BeiDou를 추가적으로 활용하여 가시위성의 수를 대폭 늘릴 수 있다. 또한 위치 추정 장치(100)는 수신된 모든 측정치에 대하여 FDI (Fault Detection and Isolation) 기법을 적용하여 도심지에서 연속적이고 정밀한 측위를 가능하도록 할 수 있다. GNSS를 활용한 측위에는 대표적으로 의사거리 측정치와 반송파 위상 측정치가 활용되며, 반송파 위상 측정치의 활용은 난이도가 높으나 의사거리 측정치에 비교하여 매우 정밀하다.The position estimating apparatus 100 can further increase the number of visible satellites by additionally using GLONASS and BeiDou in addition to GPS to form a more precise and continuous multi-satellite navigation group in a poor signal receiving environment in the urban area. In addition, the position estimating apparatus 100 may apply the FDI (Fault Detection and Isolation) technique to all the measured values to enable continuous and precise positioning in the downtown area. Typical pseudorange measurements and carrier phase measurements are used for GNSS-based positioning. The use of carrier phase measurements is very difficult but very accurate compared to pseudorange measurements.
의사거리 측정치만을 활용하는 기본 측위 기법과 달리 위치 추정 장치(100)는 위치영역 Hatch 필터를 반송파 위상 측정치와 함께 활용하여 측위 정밀도를 높일 수 있다. 위치 추정 장치(100)는 위치영역 Hatch 필터의 시전달 과정에서 가상측정치를 활용하기 때문에 가시위성이 없는 경우에도 연속적인 측위가 가능하다. 위치 추정 장치(100)는 위치영역 Hatch 필터를 포함함으로써 기타 센서를 결합할 수 있는 확장성을 증대시킬 수 있다.Unlike the basic positioning method using only the pseudo range measurement, the position estimation apparatus 100 can improve the positioning accuracy by using the position area Hatch filter together with the carrier phase measurement. Since the position estimating apparatus 100 utilizes the virtual measurement value in the casting process of the position area Hatch filter, continuous positioning is possible even when there is no visible satellite. The position estimating apparatus 100 can increase the scalability to incorporate other sensors by including the position area Hatch filter.
GNSS 수신기(110)는 k번째 시점에서 복수의 GNSS 위성 중 하나 이상의 가시위성이 존재하는 경우, 하나 이상의 가시위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 제공받을 수 있다. 복수의 GNSS 위성은 서로 다른 종류의 위성을 포함할 수 있다. 복수의 GNSS 위성은 GPS 위성, GLONASS 위성 및 BeiDou 위성을 포함할 수 있다. GPS 위성, GLONASS 위성 및 BeiDou 위성 각각은 GNSS 수신기(110)로 GPS 신호, GLONASS 신호, BeiDou신호를 제공할 수 있다.The GNSS receiver 110 may be provided with GNSS raw data from one or more visible satellites if there is more than one visible satellite of the plurality of GNSS satellites at the kth time point. The plurality of GNSS satellites may comprise different types of satellites. The plurality of GNSS satellites may include GPS satellites, GLONASS satellites, and BeiDou satellites. Each of the GPS satellite, GLONASS satellite, and BeiDou satellite can provide a GPS signal, a GLONASS signal, and a BeiDou signal to the GNSS receiver 110.
GNSS 수신기(110)는 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 제공받을 수 있다. GPS 신호는 반송 주파수, BPSK (Binary Phase Shift Keying) 방식으로 변조된 PRN (Pseudo Random Noise) 코드, 그리고 BPSK 방식으로 변조된 항법 메시지 (Navigation message)로 구성되며 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)가 정의한 1 GHz~2 GHz의 L 주파수 대역 (Frequency band)을 사용한다. GPS 위성 네트워크는 코드 분할 다중 접속 (CDMA, Code Division Multiple Access) 방식을 사용한다.The GNSS receiver 110 may be provided with a GPS signal from a GPS satellite. The GPS signal is composed of a carrier frequency, a PRN (Pseudo Random Noise) code modulated by a BPSK (Binary Phase Shift Keying) method, and a navigation message modulated by a BPSK method. The Institute of Electrical and Electronics Engineers Use the defined frequency band of 1 GHz to 2 GHz. The GPS satellite network uses a Code Division Multiple Access (CDMA) scheme.
또한, GNSS 수신기(110)는 GLONASS 위성으로부터 GLONASS 신호를 제공받을 수 있다. GLONASS 위성 네트워크는 주파수 분할 다중 접속 (FDMA, Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용한다.Also, the GNSS receiver 110 may be provided with a GLONASS signal from the GLONASS satellite. The GLONASS satellite network uses a frequency division multiple access (FDMA) scheme.
또한, GNSS 수신기(110)는 BeiDou 위성으로부터 BeiDou 신호를 제공받을 수 있다. BeiDou위성은 GPS위성과 같이 사용자의 위치, 속도, 그리고 시간 정보 등을 추정할 수 있다. BeiDou 신호는 반송 주파수, 코드, 그리고 항법 메시지로 구성되며 GPS와 마찬가지로 1 GHz~2 GHz의 L 주파수 대역을 사용한다. 반송 주파수는 L 대역 중에서도 특정 주파수인 B1, B1-2, B2, 그리고 B3을 사용하며 각각 1561.098 MHz, 1589.742 MHz, 1207.140 MHz, 그리고 1268.520 MHz이다. B1, B1-2, B2, 그리고 B3 신호는 위상이 90° 차이 나는 I 채널 신호와 Q 채널 신호의 합으로 구성되며 코드와 항법 메시지는 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 방식으로 변조된다. BeiDou 위성 네트워크는 코드 분할 다중 접속 (CDMA, Code Division Multiple Access) 방식을 사용한다.In addition, the GNSS receiver 110 may be provided with a BeiDou signal from the BeiDou satellite. The BeiDou satellite can estimate the user's location, speed, and time information as well as GPS satellites. The BeiDou signal consists of the carrier frequency, code and navigation messages, and uses the L frequency band from 1 GHz to 2 GHz, similar to GPS. The carrier frequency uses the specific frequencies B1, B1-2, B2, and B3 among the L bands, which are 1561.098 MHz, 1589.742 MHz, 1207.140 MHz, and 1268.520 MHz, respectively. The B1, B1-2, B2, and B3 signals are composed of the sum of the I channel signal and the Q channel signal having 90 ° phase difference, and the code and the navigation message are modulated by the QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) method. The BeiDou satellite network uses a Code Division Multiple Access (CDMA) scheme.
예시적으로, GNSS 수신기(110)는 k번째 (예를 들어, 1번째) 시점에서 GPS 위성, GLONASS 위성 및 BeiDou 위성 중 GPS위성 및 BeiDou 위성 각각으로부터 GNSS 원시 데이터를 제공받을 수 있다. GNSS 수신기(110)는 GPS위성으로부터 GPS 신호를 수신하고, BeiDou 위성으로부터 BeiDou 신호를 수신할 수 있다.Illustratively, the GNSS receiver 110 may be provided GNSS raw data from each of the GPS satellites and the BeiDou satellites among GPS satellites, GLONASS satellites, and BeiDou satellites at the kth (eg, first) time point. The GNSS receiver 110 may receive the GPS signal from the GPS satellite and receive the BeiDou signal from the BeiDou satellite.
본원의 일 실시예에 따르면, 데이터 처리부(120)는 FDI(Fault Detection and Isolation) 기법 중 도플러 비교 기법을 이용하여 GNSS 원시 데이터를 정상 데이터 또는 비정상 데이터로 식별할 수 있다. 데이터 처리부(120)는 GNSS수신기(110)로부터 GNSS 원시 데이터를 제공받을 수 있다. 데이터 처리부(120)는 GNSS 원시 데이터를 기반으로 정상 데이터 또는 비정상 데이터로 식별할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the data processing unit 120 can identify GNSS raw data as normal data or abnormal data by using a Doppler comparison technique among FDI (Fault Detection and Isolation) techniques. The data processing unit 120 may receive GNSS raw data from the GNSS receiver 110. [ The data processing unit 120 can identify normal data or abnormal data based on the GNSS raw data.
일반적으로 GNSS 수신기의 채널은 지연 추적 회로 (DLL, Delay Locked Loop)와 위상 추적 회로 (PLL, Phase Locked Loop)로 구성된다. 지연 추적 회로는 코드 신호를 이용하여 의사거리 측정치를 생성하고, 위상 추적 회로는 위상 신호를 이용하여 반송파 누적 위상 측정치를 생성한다. 단일 GNSS 수신기에서 측정된 의사거리와 반송파 누적 위상에는 전리층 지연 (Ionospheric delay), 대류권 지연 (Tropospheric delay), 시계오차 (Clock bias), 사이클 슬립, 다중경로 (Multipath) 오차 등 다양한 오차가 포함되어 있다.Generally, the channel of the GNSS receiver consists of a delay locked loop (DLL) and a phase locked loop (PLL). The delay tracking circuit uses the code signal to generate a pseudorange measurement, and the phase tracking circuit uses the phase signal to generate a carrier cumulative phase measurement. The measured pseudorange and carrier accumulation phase in a single GNSS receiver includes various errors such as ionospheric delay, tropospheric delay, clock bias, cycle slip, and multipath error .
또한, GNSS 위성은 매우 높은 고도에서 신호를 송신하기 때문에 수신기에서 신호를 수신할 때 그 세기가 매우 낮다. 따라서 높은 빌딩이나 고가도로 등 신호 전파에 방해 요소가 많은 도심지에서는 일시적으로 신호가 단절되는 사이클 슬립(Cycle slip)이 발생하거나, 다중 경로(Multipath) 오차 등에 의하여 신뢰할 수 없는 측정치가 획득되는 경우를 빈번하게 볼 수 있다. 도플러 측정치는GNSS 수신기(110)에서 얻어진 순간적인 위성과 수신기의 움직임에 의해 얻어질 수 있다.In addition, since GNSS satellites transmit signals at very high altitudes, they are very low in strength when receiving signals at the receiver. Therefore, it is often the case that unreliable measurement values are obtained due to a cycle slip in which a signal is temporarily disconnected in a downtown area where many signals are interfered with signal propagation such as a high building or an overpass, or a multipath error can see. The Doppler measurements can be obtained by the momentary satellite and receiver movements obtained at the GNSS receiver 110.
데이터 처리부(120)는 이와 같은 측정치들을 식별하기 위하여 도플러 측정치를 활용한 FDI 기법을 이용하여 GNSS 원시 데이터를 정상 데이터 또는 비정상 데이터로 식별할 수 있다.The data processing unit 120 can identify the GNSS raw data as normal data or abnormal data by using the FDI technique using Doppler measurements to identify such measurements.
일반적으로 도플러 측정치를 시간에 대하여 적산하면 반송파 측정치가 된다. 따라서 이론적으로 현재 시점의 도플러 측정치는 이전 시점의 의사거리 또는 반송파 위상을 이용한 등가 의사거리에서 현재 시점의 의사거리 또는 반송파 위상을 이용한 등가 의사거리를 각각 차분한 값과 동일하다. 이러한 원리를 이용하여 데이터 처리부(120)는 사이클 슬립이나 다중 경로 오차가 포함된 채널의 측정치를 검출하여 분리할 수 있다.Generally, the Doppler measure is integrated over time to yield a carrier measurement. Therefore, theoretically, the Doppler measurement at the current point is equal to the value obtained by subtracting the equivalent pseudorange using the pseudo distance or the carrier phase at the current point in the equivalent pseudo distance using the pseudo distance or the carrier phase at the previous point. Using this principle, the data processing unit 120 can detect and separate measurement values of a channel including a cycle slip or a multipath error.
데이터 처리부(120)는 하나 이상의 가시위성 중 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터에 포함된 도플러 측정치와 의사거리의 증분 사이의 차이 가 미리 설정된 제1 차이보다 큰 경우 또는 도플러 측정치와 반송파 위상 측정치의 증분 사이의 차이가 미리 설정된 제2 차이보다 큰 경우, 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터를 비정상 데이터로 식별할 수 있다.The data processing unit 120 may be configured to determine if the difference between the Doppler measurements included in the GNSS raw data provided from any one of the one or more visible satellites and the increment of the pseudoranges is greater than a predetermined first difference or if a Doppler measurement and a carrier phase measurement The GNSS raw data provided from any one of the visible satellites can be identified as abnormal data if the difference is greater than a preset second difference.
본원의 일 실시예에 따르면, 데이터 처리부(120)는 수학식1로부터 반송파 누적 위상을 이용한 등가 의사거리의 사이클 슬립(Cycle Slip)을 검출할 수 있다. 달리 말해, 데이터 처리부(120)는 하나 이상의 가시위성 중 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터에 포함된 도플러 측정치와 의사거리의 증분 사이의 차이가 미리 설정된 제1 차이보다 큰 경우 해당 채널에서의 고장을 검출하고 분리할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the data processor 120 can detect an equivalent pseudo-range cycle slip using the carrier accumulation phase from Equation (1). In other words, when the difference between the Doppler measurement included in the GNSS raw data provided from the visible satellite of one of the one or more visible satellites and the increment of the pseudorange is greater than a predetermined first difference, Faults can be detected and isolated.
이하에서 설명되는 수학식 1 및 수학식 2에서,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000001
,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000002
,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000003
,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000004
는 각각 k번째 시점에서 채널 j에 대한 반송파 위상 측정치, 의사거리 측정치, 도플러 측정치, 그리고 GNSS 신호의 파장 이며
Figure PCTKR2018013409-appb-I000005
Figure PCTKR2018013409-appb-I000006
는 임의의 상수이다.
In Equations (1) and (2) described below,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000001
,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000002
,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000003
,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000004
Is the wavelength of the carrier phase measurements, pseudorange measurements, Doppler measurements, and GNSS signals for channel j at each kth viewpoint
Figure PCTKR2018013409-appb-I000005
and
Figure PCTKR2018013409-appb-I000006
Is an arbitrary constant.
[수학식 1][Equation 1]
Figure PCTKR2018013409-appb-I000007
Figure PCTKR2018013409-appb-I000007
수학식 1 에서
Figure PCTKR2018013409-appb-I000008
는 j번째 위성에 대한 (k-1)번째 시점에서 k번째 시점으로의 반송파 누적 위상 측정치의 증분이고,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000009
는 j번째 위성에 대한 k번째 시점에서의 도플러 측정치, 즉
Figure PCTKR2018013409-appb-I000010
의 등가량 (Equivalent quantity)이고,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000011
는, j번째 위성에 대한 (k-1)번째 시점에서 k번째 시점으로의 반송파 누적 위상 측정치의 증분과 k번째 시점에서의 도플러 측정치와의 차분값이다.
In Equation (1)
Figure PCTKR2018013409-appb-I000008
Is the increment of the carrier cumulative phase measurement from the ( k -1) th point to the k th point for the jth satellite,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000009
Is the Doppler measurement at the kth point for the jth satellite, i. E.
Figure PCTKR2018013409-appb-I000010
Equivalent quantity of < RTI ID = 0.0 >
Figure PCTKR2018013409-appb-I000011
Is the difference between the increment of the carrier cumulative phase measurement from the ( k- 1) th point to the k- th point of time for the j-th satellite and the Doppler measurement at the k- th point of time.
데이터 처리부(120)는 수학식 1을 기반으로
Figure PCTKR2018013409-appb-I000012
의 값이
Figure PCTKR2018013409-appb-I000013
의 값보다 클 경우 해당 채널의 고장을 검출하고 분리할 수 있다. 여기서,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000014
은 고장 검출에 적합한 값을 가지도록 미리 설정된 상수일 수 있다.
The data processing unit 120 may be based on Equation (1)
Figure PCTKR2018013409-appb-I000012
The value of
Figure PCTKR2018013409-appb-I000013
The failure of the corresponding channel can be detected and separated. here,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000014
May be a predetermined constant so as to have a value suitable for the failure detection.
또한, 데이터 처리부(120)는 수학식 2로부터 다중경로오차 등의 오차가 포함되어 신뢰할 수 없는 의사거리 측정치를 검출할 수 있다. 달리 말해, 데이터 처리부(120)는 도플러 측정치와 반송파 위상 측정치의 증분 사이의 차이가 미리 설정된 제2 차이보다 큰 경우, 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터를 비정상 데이터로 식별할 수 있다.Also, the data processing unit 120 can detect an unreliable pseudorange measurement by including an error such as a multipath error from the equation (2). In other words, the data processing unit 120 can identify the GNSS raw data provided from any one of the visible satellites as abnormal data when the difference between the Doppler measurement and the increment of the carrier phase measurement is larger than the preset second difference.
[수학식 2]&Quot; (2) "
Figure PCTKR2018013409-appb-I000015
Figure PCTKR2018013409-appb-I000015
수학식 2에서
Figure PCTKR2018013409-appb-I000016
는 j번째 위성에 대한 (k-1)번째 시점에서 k번째 시점으로의 의사거리 측정치의 증분이고,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000017
는 j번째 위성에 대한 k번째 시점에서의 도플러 측정치, 즉
Figure PCTKR2018013409-appb-I000018
의 등가량(Equivalent quantity)이다.
Figure PCTKR2018013409-appb-I000019
는 j번째 위성에 대한 (k-1)번째 시점에서 k번째 시점으로의 의사거리 측정치의 증분과 k번째 시점에서의 도플러 측정치와의 차분값이다.
In Equation 2,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000016
Is the increment of the pseudorange measurement from the ( k -1) th point to the k th point for the jth satellite,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000017
Is the Doppler measurement at the kth point for the jth satellite, i. E.
Figure PCTKR2018013409-appb-I000018
Is an equivalent quantity.
Figure PCTKR2018013409-appb-I000019
Is the difference value of the Doppler measurements in increments and k-th point in the pseudorange measurements of the k th point in the second point in time (k -1) for the j-th satellite.
데이터 처리부(120)는 수학식 2를 기반으로
Figure PCTKR2018013409-appb-I000020
의 값이
Figure PCTKR2018013409-appb-I000021
의 값보다 클 경우 해당 채널의 고장을 검출하고 분리할 수 있다. 여기서,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000022
는 고장 검출에 적합한 값을 가지도록 미리 설정된 상수일 수 있다.
The data processing unit 120 may be based on Equation (2)
Figure PCTKR2018013409-appb-I000020
The value of
Figure PCTKR2018013409-appb-I000021
The failure of the corresponding channel can be detected and separated. here,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000022
May be a predetermined constant so as to have a value suitable for fault detection.
데이터 처리부(120) RINEX 파일 형식을 위치영역 Hatch 필터(130)로 전달할 수 있다. RINEX(Receiver Independent Exchange Format) 파일 형식은 GNSS 수신기 제조사마다 다르게 처리되는 GNSS 데이터를 사용자가 효율적으로 활용할 수 있도록 만들어진 세계적인 공통 형식이다.The data processing unit 120 may transmit the RINEX file format to the location area hatch filter 130. The Receiver Independent Exchange Format (RINEX) file format is a universal format that allows users to efficiently utilize GNSS data that is handled differently by GNSS receiver manufacturers.
본원의 일 실시예에 따르면, 위치영역 Hatch 필터(130)는 판단부(131) 및 갱신 측정치 생성부(132)를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the location area Hatch filter 130 may include a determination unit 131 and an update measurement value generation unit 132. [
판단부(131)는 k번째 시점에서의 GNSS 원시 데이터의 획득 상태에 기반하여 k번째 시점에서의 가시위성의 개수가 미리 설정된 개수 이상을 충족하는지 여부를 판단할 수 있다. Determination unit 131 may determine whether or not based on the acquired status of the GNSS raw data in the k-th point in time to meet the number more than the number of visible satellites at the k th point set in advance.
가시위성수(Number of Visible Satellite)와 관련하여, 의사거리를 이용하여 미지점의 자동적인 3차원 위치(위도, 경도, 높이, 시간)를 계산하기 위해서는 4대 이상의 위성이 가시위성으로서 추적될 수 있어야 한다. 4대의 위성만을 이용하여 미지점의 3차원 위치를 계산할 수 있을지라도, 더 많은 위성을 관측하는 것이 수학적으로 더 강력한 위치해를 제공하기 때문에 5대 이상의 위성에서 GNSS 원시 데이터를 획득함이 보다 바람직하다. GPS 측량을 실시할 경우에, 여분의 위성들은 잉여의 반송파-위상 관측값을 제공하며, 신호 단절(Cycle Slip)이 발생할 때 시간에 대한 안전요소를 제공한다. 실시간 측량의 경우에 자동적인 초기화를 위해 5대의 위성이 필요하다.With respect to the Number of Visible Satellite, four or more satellites can be tracked as visible satellites in order to calculate the automatic three-dimensional location (latitude, longitude, height, time) . Although it is possible to calculate the three-dimensional position of the unknown using only four satellites, it is more desirable to obtain GNSS raw data from more than five satellites, since observing more satellites provides a mathematically stronger location. When performing a GPS survey, redundant satellites provide surplus carrier-phase observations and provide a safety factor over time when a cycle slip occurs. In the case of real-time surveys, five satellites are required for automatic initialization.
예시적으로, 판단부(131)는 도심지에서 정밀하고 연속적인 측위를 하기 위해서 가시위성의 개수가 미리 설정된 개수(예를 들어, 5대) 이상을 충족하는지 여부를 판단할 수 있다.Illustratively, the determination unit 131 can determine whether or not the number of visible satellites satisfies a predetermined number (for example, five) or more in order to perform accurate and continuous positioning in the urban area.
위치영역 Hatch 필터(130)는 데이터 처리부(120)로부터 제공받은 GNSS 원시 데이터 중 정상 데이터만을 고려하여 시전달 및 측정치 갱신 과정을 수행할 수 있다. 위치영역 Hatch 필터(130)는 GNSS 원시 데이터 중 정상 데이터만 고려하여 시전달 및 측정치 갱신 과정을 수행함으로써 측위 정확도 및 고장 검출 능력을 향상시킬 수 있다. 예시적으로, 위치영역 Hatch 필터(130)는 시전달 과정에서 반송파 위상 측정치의 시차분 값을 활용하고, 측정치 갱신 과정에서는 의사거리 측정치를 활용할 수 있다.The location area Hatch filter 130 may perform the casting month and measurement value updating process considering only the normal data among the GNSS raw data provided from the data processing unit 120. [ The location area Hatch filter 130 can improve the positioning accuracy and the failure detection capability by performing the casting month and measurement value update process considering only the normal data among the GNSS raw data. Illustratively, the location area hatch filter 130 utilizes the disparity value of the carrier phase measurements in the casting process and the pseudorange measurements in the process of updating the measurements.
위치영역 Hatch 필터(130)는 GPS, GLONASS, BeiDou 각각의 반송파 위상 측정치를 증분할 수 있다. 위치영역 Hatch 필터(130)는 증분값을 사용함으로써 미지정수를 구하지 않고 활용할 수 있다. 반송파 위상 측정치에는 미지정수 성분이 포함되어 있기 때문에 복잡한 처리과정을 거치지 않으면 활용할 수 없으나, 현재 시점과 이전 시점의 측정치를 차분한 증분값을 활용하면 미지정수가 상쇄되어 별도의 처리과정 없이 활용이 가능하다.The location domain hatch filter 130 may increment the carrier phase measurements of each of the GPS, GLONASS, and BeiDou. The location area hatch filter 130 can utilize the incremental value without obtaining the unknown number. Since the carrier phase measurement includes unspecified number of components, it can not be used without complicated processing. However, if the increment value obtained by subtracting the measured value from the current point and the previous point is used, the number of unknowns can be canceled without any additional processing.
위치영역 Hatch 필터(130)는 3D 위치 3개와 GPS, GLONASS, BeiDou 각각에 대한 수신기 시계오차를 포함하여 총 6개의 상태변수로부터 참 상태(True state)를 추정할 수 있다. 달리 말해, 위치영역 Hatch 필터(130)는 GNSS를 활용한 측위에서의 3D(X,Y,Z) 위치 이외의 각각의 GNSS에 대한 수신기 오차를 추정할 수 있다. 또한, 위치영역 Hatch 필터(130)는 GPS, GLONASS, BeiDou 총 세 개의 GNSS를 활용하기 때문에 3D 위치 3개 이외의 3개의 수신기 시계오차를 포함하여 총 6개의 상태 변수를 추정할 수 있다.The location domain hatch filter 130 may estimate the true state from a total of six state variables including three 3D locations and receiver clock errors for each of GPS, GLONASS, and BeiDou. In other words, the location area Hatch filter 130 may estimate the receiver error for each GNSS other than the 3D (X, Y, Z) location at the location utilizing the GNSS. In addition, since the position-area Hatch filter 130 utilizes three GNSSs such as GPS, GLONASS, and BeiDou, it is possible to estimate a total of six state variables including three receiver clock errors except for three 3D positions.
[수학식 3] &Quot; (3) "
Figure PCTKR2018013409-appb-I000023
Figure PCTKR2018013409-appb-I000023
수학식 3의
Figure PCTKR2018013409-appb-I000024
는 필터가 추정하는 참 상태(True state) 변수로, k번째 시점에서 GNSS 수신기의 3차원 위치인
Figure PCTKR2018013409-appb-I000025
와 각각의 GNSS에 대한 수신기 시계오차인
Figure PCTKR2018013409-appb-I000026
로 구성된다.
Figure PCTKR2018013409-appb-I000027
는 ECEF 좌표계의 3축 좌표인
Figure PCTKR2018013409-appb-I000028
,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000029
Figure PCTKR2018013409-appb-I000030
로 구성되며
Figure PCTKR2018013409-appb-I000031
는 GPS에 대한 수신기 시계오차와GLONASS에 대한 수신기 시계오차 및 BeiDou에 대한 수신기 시계 오차인
Figure PCTKR2018013409-appb-I000032
,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000033
Figure PCTKR2018013409-appb-I000034
로 구성된다.
In Equation (3)
Figure PCTKR2018013409-appb-I000024
Is a true state variable that the filter estimates. At the kth time point, the three-dimensional position of the GNSS receiver
Figure PCTKR2018013409-appb-I000025
And the receiver clock error for each GNSS
Figure PCTKR2018013409-appb-I000026
.
Figure PCTKR2018013409-appb-I000027
Is the 3-axis coordinate of the ECEF coordinate system
Figure PCTKR2018013409-appb-I000028
,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000029
And
Figure PCTKR2018013409-appb-I000030
And
Figure PCTKR2018013409-appb-I000031
Is the receiver clock error for GPS, the receiver clock error for GLONASS and the receiver clock error for BeiDou
Figure PCTKR2018013409-appb-I000032
,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000033
And
Figure PCTKR2018013409-appb-I000034
.
위치영역 Hatch 필터(130)는 시전달용 간접 측정치를 이용하여k번째 시점보다 이전인 (k-1)번째 시점에서의 이전 위치 추정치를 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치로 시전달(time propagation)할 수 있다. 달리 말해, 위치영역 Hatch 필터(130)는 (k-1)번째 시점의 후 추정치
Figure PCTKR2018013409-appb-I000035
k번째 시점의 전 추정치
Figure PCTKR2018013409-appb-I000036
로 전달하는 시전달(Time propagation)을 하기 위하여 간접 측정치
Figure PCTKR2018013409-appb-I000037
를 생성할 수 있다. 간접 측정치
Figure PCTKR2018013409-appb-I000038
는 실제 측정치와 가상 측정치를 포함할 수 있다.
Location area Hatch filter 130 is cast dalyong using an indirect measurement of the k-th point in time than the previous (k -1) for the previous position estimate at the second point in geumbeon position estimate of the k th point be cast month (propagation time) . In other words, the position area Hatch filter 130 calculates the posterior estimation value < RTI ID = 0.0 >
Figure PCTKR2018013409-appb-I000035
An estimate of the k-th viewpoint before
Figure PCTKR2018013409-appb-I000036
To make time propagation,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000037
Lt; / RTI > Indirect measurement
Figure PCTKR2018013409-appb-I000038
May include actual measurements and virtual measurements.
위치영역 Hatch 필터(130)는 수학식 4를 기반으로 시전달 과정을 수행할 수 있다.The location area hatch filter 130 may perform the casting process based on Equation (4).
[수학식 4]&Quot; (4) "
Figure PCTKR2018013409-appb-I000039
Figure PCTKR2018013409-appb-I000039
수학식 4에서
Figure PCTKR2018013409-appb-I000040
는 시전달 과정에서 활용되는 간접 측정치,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000041
는 각 GNSS 반송파 위상 측정치의 증분값, D는 각 GNSS 시계오차 증분의 차,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000042
은 이전 시점 수신기의 동적 상태이다. 또한,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000043
는 시전달 과정의 관측행렬이고,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000044
는 각 GNSS 위성에 대한 시선각 벡터이다.
In Equation 4,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000040
Is an indirect measure used in the casting process,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000041
Is the increment of each GNSS carrier phase measurement, D is the difference of each GNSS clock error increment,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000042
Is the dynamic state of the prior-point receiver. Also,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000043
Is the observation matrix of the casting process,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000044
Is the eye angle vector for each GNSS satellite.
이전 위치 추정치 및 금번 위치 추정치 각각은, GNSS 수신기의 추정 위치 및 복수의 GNSS 위성에 대한 GNSS 수신기의 추정 시계오차를 포함할 수 있다.Each of the previous and current position estimates may include an estimated position of the GNSS receiver and an estimated clock error of the GNSS receiver for a plurality of GNSS satellites.
시계오차 조건은, GNSS 수신기가 하나의 진동자(Oscillator)에 의하여 구동된다는 점에 기반하여, 서로 다른 종류의 위성 각각에 대한 GNSS 수신기의 시계오차 증분치가 동일하다고 가정한 조건일 수 있다. 예시적으로, 시계오차 조건은, 동일한 진동자 (Oscillator)에 의하여 구동되는 GNSS 수신기에 있어서 GPS 위성, GLONASS 위성 및 BeiDou 위성 각각에 대한 수신기 시계오차의 절대값에는 차이가 있지만 짧은 시간 사이의 시계오차 증분치는 동일하다고 가정한 조건일 수 있다. 달리 말해, 시계오차 조건은, 동일한 진동자에 의하여 구동되는 GNSS 수신기에 있어 각각의 GNSS에 대한 수신기 시계오차 절대값에는 차이가 있지만 짧은 시간 동안 각각의 GNSS에 대한 수신기 시계오차 증분치는 동일하며, 짧은 시간 동안 수신기의 동적 상태는 동일하다고 가정한 조건일 수 있다. 일예로, 이와 같이 생성된 가상 측정치는 항상 요구되는 측정치의 개수가 같거나 많기 때문에 가시위성의 수가 0개인 경우에도 위치 추정이 가능할 수 있다.The clock error condition may be a condition that assumes that the clock error increments of the GNSS receiver for each of the different kinds of satellites are equal, based on the fact that the GNSS receiver is driven by one oscillator. Illustratively, the clock error condition is the difference between the absolute value of the receiver clock error for each of the GPS satellite, the GLONASS satellite and the BeiDou satellite in a GNSS receiver driven by the same oscillator, The value may be a condition that is assumed to be the same. In other words, the clock error conditions are the same for the GNSS receiver driven by the same transducer, but the receiver clock error increments for each GNSS are the same for a short time, although there is a difference in the receiver clock error absolute value for each GNSS, While the dynamic state of the receiver may be assumed to be the same. For example, since the number of required measurement values is equal to or larger than the number of visible satellites, the position estimation can be performed even when the number of visible satellites is zero.
시전달용 간접 측정치는 GNSS 원시 데이터를 고려하여 생성되는 실제 측정치 및 GNSS 수신기의 시계오차 조건과 동적 상태 조건을 고려하여 생성되는 가상 측정치를 포함할 수 있다. 실제 측정치는 GNSS 원시 데이터로부터 획득되는 서로 다른 종류의 위성 각각에 대한 반송파 위상 측정치의 증분을 이용하여 생성되는 것일 수 있다. 예시적으로, 실제 측정치는 GPS, GLONASS, 그리고 BeiDou 각각에 대한 반송파 위상 측정치를 이용한 등가 의사거리의 증분값을 활용하여 생성될 수 있다. 또한, 가상 측정치는 각 GNSS 사이의 수신기 시계오차 제약조건과 이전 시점의 동적 상태를 활용하여 생성될 수 있다.The indirect measurement for the tachometer may include a virtual measurement that is generated considering the GNSS raw data and the actual measurement value and the GNSS receiver clock error condition and dynamic condition condition. The actual measurements may be generated using increments of the carrier phase measurements for each of the different kinds of satellites obtained from the GNSS raw data. Illustratively, the actual measurements may be generated utilizing incremental values of the equivalent pseudoranges using the carrier phase measurements for each of GPS, GLONASS, and BeiDou. In addition, the virtual measurement can be generated utilizing the receiver clock error constraint between each GNSS and the dynamic state at the previous time point.
동적 상태 조건은 (k-1)번째 시점과 k번째 시점 사이의 간격이 초 단위의 간격이라는 점에 기반하여 (k-1)번째 시점에서의 GNSS 수신기의 동적 상태와 k번째 시점에서의 GNSS 수신기의 동적 상태가 동일하다고 가정한 조건일 수 있다. 예시적으로, 1초와 같이 짧은 초 단위의 간격으로 상태 변수를 추정하기 때문에 이전 시점((k-1)번째)과 현재 시점(k번째) 시점의 GNSS 수신기의 동적 상태가 동일하다고 가정할 수 있다.Dynamic state condition (k -1) th time point on the basis of the fact that the interval spacing in seconds between the k-th point (k -1) GNSS receiver in a dynamic state and the k-th point of a GNSS receiver in a second time Lt; RTI ID = 0.0 > the < / RTI > As an example, since the state variable is estimated at intervals of a short second such as 1 second, it can be assumed that the dynamic states of the GNSS receiver at the previous time point (( k -1)) and at the current time point ( kth ) have.
여기서, 초 단위란, 10초 이내의 한 자리수 초 단위를 의미한다. 예를 들어, (k-1)번째 시점과 k번째 시점 사이의 간격은 1초 간격으로 설정될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 초 단위는 자연수 형태의 단위만을 의미하는 것은 아니며, 양의 실수 형태의 단위를 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.Here, the unit of seconds means a unit of one digit seconds within 10 seconds. For example, the interval between the ( k- 1) th point and the kth point may be set to an interval of 1 second, but the present invention is not limited thereto. Also, the unit of seconds does not mean only a unit of a natural number type, but can be understood as a concept including a unit of a positive real number type.
위치영역 Hatch 필터(130)는 시전달 과정의 한계를 극복하기 위해 갱신 측정치 생성부(132)로부터 갱신 측정치를 생성할 수 있다. 달리 말해, 위치영역 Hatch 필터(130)는 측정치의 증분을 활용하기 때문에 상대적인 위치 추정이라는 한계가 존재하고, 가상 측정치를 활용하기 때문에 시간이 지남에 따라 오차가 누적될 수 있다.The location area hatch filter 130 may generate updated measurements from the update measurement generator 132 to overcome the limitations of the casting process. In other words, since the location area Hatch filter 130 utilizes the increment of the measurement, there is a limitation of relative position estimation, and since the virtual measurement is utilized, the error can be accumulated over time.
갱신 측정치 생성부(132)는 판단부(131)의 가시위성이 충분히 확보되었다고 판단하는 경우에만 측정치 갱신을 수행할 수 있다. GNSS 의사거리 측정치는 상대적으로 오차가 크고, 가시위성의 수가 충분하지 않을 경우, 오히려 위치 정확도가 저하되기 때문에 가시위성의 개수가 미리 설정된 개수 이상을 충족하는지 여부를 판단하고 측정치 갱신을 수행할 수 있다. The update measurement value generation unit 132 can perform the measurement update only when it is determined that the visible satellite of the determination unit 131 is sufficiently secured. GNSS pseudorange measurements can be performed to determine whether the number of visible satellites meets a predetermined number or more and to perform a measurement update because the position accuracy is lowered when the error is relatively large and the number of visible satellites is not sufficient .
갱신 측정치 생성부(132)는 가시위성의 개수가 충족된다고 판단되면, 갱신용 간접 측정치를 이용하여 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치를 갱신하여 갱신 측정치를 생성할 수 있다. 달리 말해, 갱신 측정치 생성부(132)는 k번째 시점의 전 추정치
Figure PCTKR2018013409-appb-I000045
를 후 추정치
Figure PCTKR2018013409-appb-I000046
로 갱신하는 측정치 갱신(Measurement update)을 하기 위하여 간접 측정치
Figure PCTKR2018013409-appb-I000047
를 생성할 수 있다.
When it is determined that the number of visible satellites is satisfied, the update measurement value generation unit 132 can update the current position estimate at the k- th time point using the update indirect measurement value to generate an updated measurement value. In other words, the updated measure producing unit 132 around the estimate of the k th point
Figure PCTKR2018013409-appb-I000045
Then,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000046
To perform a measurement update to update the measurement value
Figure PCTKR2018013409-appb-I000047
Lt; / RTI >
갱신 측정치는, 하나 이상의 가시위성으로부터 제공되는 GNSS 원시 데이터를 통해 획득되는 의사거리 측정치를 이용하여 생성되는 것일 수 있다.The update measure may be generated using pseudorange measurements obtained via GNSS raw data provided from one or more visible satellites.
갱신 측정치 생성부(132)는 수학식 5에 기반하여 측정치를 갱신할 수 있다. The update measure generation unit 132 may update the measurement based on equation (5).
[수학식 5]&Quot; (5) "
Figure PCTKR2018013409-appb-I000048
Figure PCTKR2018013409-appb-I000048
수학식 5에서
Figure PCTKR2018013409-appb-I000049
는 측정치 갱신 과정에서 활용되는 간접 측정치로, 각 GNSS 의사거리 측정치를 포함한다.
Figure PCTKR2018013409-appb-I000050
는 측정치 갱신 과정의 관측 행렬,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000051
는 각 GNSS 위성에 대한 시선각 벡터를 나타낸다.
In Equation (5)
Figure PCTKR2018013409-appb-I000049
Is an indirect measure used in the process of updating a measurement, and includes each GNSS pseudorange measurement.
Figure PCTKR2018013409-appb-I000050
Is the observation matrix of the measurement update process,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000051
Represents the eye angle vector for each GNSS satellite.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 위치영역 Hatch 필터 전체 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다. 도2를 참조하면, 위치영역 Hatch 필터(130)는 초기화(Initialization) 과정 후에 시전달(Time propagation) 과정 및 측정치 갱신(Measurement update) 과정을 반복하여 수행할 수 있다.FIG. 2 is a diagram for explaining an entire area-area Hatch filter algorithm according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the location area Hatch filter 130 may perform a time propagation process and a measurement update process repeatedly after an initialization process.
본원의 일 실시예에 따르면, 위치영역 Hatch 필터(130)는 수학식 4 및 수학식 5로부터 정리된 두 가지 간접 측정치
Figure PCTKR2018013409-appb-I000052
Figure PCTKR2018013409-appb-I000053
를 활용하여 위치 추정 방법을 재귀적으로 형성할 수 있다.
According to one embodiment of the present application, the location domain Hatch filter 130 is configured to use two indirect measurements < RTI ID = 0.0 >
Figure PCTKR2018013409-appb-I000052
Wow
Figure PCTKR2018013409-appb-I000053
It is possible to recursively form a position estimation method.
도2를 참조하면, 위성의 출몰이 빈번한 도심지의 특성을 반영하기 위하여 위성 선택 행렬
Figure PCTKR2018013409-appb-I000054
를 추가하여 초기화 과정 후에 시전달 과정 및 측정치 갱신 과정을 반복하여 수행하는 위치영역 Hatch 필터(130)를 설명하고자 한다. 위성 선택 행렬
Figure PCTKR2018013409-appb-I000055
는 1과 0으로 구성되며 (k-1)번째 시점과 k번째 시점에서 모두 신뢰할 수 있는 위성의 채널에 대하여 1 값이 주어진다.
Referring to FIG. 2, in order to reflect characteristics of the downtown area where frequent appearance of the satellite occurs,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000054
Area Hatch filter 130 that performs the casting process and the measurement value update process repeatedly after the initialization process. Satellite selection matrix
Figure PCTKR2018013409-appb-I000055
Is composed of 1 and 0, and a value of 1 is given to channels of satellites which are both reliable at the ( k- 1) -th point and the k- th point.
위치영역 Hatch 필터(130)는 GPS 의사거리 측정치, GLONASS 의사거리 측정치, BeiDou 의사거리 측정치를 이용하여 초기화 과정을 수행할 수 있다.The location area hatch filter 130 may perform an initialization procedure using GPS pseudorange measurements, GLONASS pseudorange measurements, and BeiDou pseudo range measurements.
위치영역 Hatch 필터(130)는 수학식7를 기반으로 초기화 과정을 수행할 수 있다.The location area hatch filter 130 may perform an initialization process based on Equation (7).
[수학식 7]&Quot; (7) "
Figure PCTKR2018013409-appb-I000056
Figure PCTKR2018013409-appb-I000056
수학식 7에서 H는 관측 행렬이고, X는 필터에서 추정하는 상태변수이고,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000057
는 위성 선택 행렬이고, P는 오차 공분산 행렬이고, 윗첨자
Figure PCTKR2018013409-appb-I000058
는 각각 시전달을 의미하는 전(priori), 측정치 갱신을 의미하는 후(posteriori)를 나타낸다.
In Equation (7), H is the observation matrix, X is the state variable estimated by the filter,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000057
Is a satellite selection matrix, P is an error covariance matrix,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000058
Indicates a priori meaning a casting month, and a posteriori indicating a measure update.
또한, 위치영역 Hatch 필터(130)는 수학식 8을 기반으로 시전달 과정을 수행할 수 있다.Also, the location area hatch filter 130 may perform the casting process based on Equation (8).
[수학식 8]&Quot; (8) "
Figure PCTKR2018013409-appb-I000059
Figure PCTKR2018013409-appb-I000059
수학식 8에서 H는 관측 행렬이고, X는 필터에서 추정하는 상태변수이고,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000060
는 위성 선택 행렬이고, P는 오차 공분산 행렬이고,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000061
는 시전달 간접 측정치이고,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000062
은 측정치 잡음이고, K는 Hatch 형 이득(가중치)행렬이고, 윗첨자
Figure PCTKR2018013409-appb-I000063
는 각각 시전달을 의미하는 전(priori), 측정치 갱신을 의미하는 후(posteriori)를 나타낸다.
H is the observation matrix, X is the state variable estimated by the filter,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000060
Is a satellite selection matrix, P is an error covariance matrix,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000061
Is the moon indirect measurement,
Figure PCTKR2018013409-appb-I000062
K is the Hatch-type gain (weighting) matrix, and superscript
Figure PCTKR2018013409-appb-I000063
Indicates a priori meaning a casting month, and a posteriori indicating a measure update.
가중치 행렬인
Figure PCTKR2018013409-appb-I000064
와 간접 측정치에 대하여 발생하는 오차
Figure PCTKR2018013409-appb-I000065
Figure PCTKR2018013409-appb-I000066
는 다음과 같다.
Figure PCTKR2018013409-appb-I000067
는 이전 시점과 상관관계를 가지는 간접측정치에 대한 오차이며
Figure PCTKR2018013409-appb-I000068
는 이전 시점과 상관관계를 가지지 않는 간접측정치에 대한 오차이다.
Weight matrix
Figure PCTKR2018013409-appb-I000064
And errors that occur with indirect measurements
Figure PCTKR2018013409-appb-I000065
Wow
Figure PCTKR2018013409-appb-I000066
Is as follows.
Figure PCTKR2018013409-appb-I000067
Is the error of the indirect measure correlated to the previous point
Figure PCTKR2018013409-appb-I000068
Is an error to an indirect measure that does not correlate to the previous point.
위치영역 Hatch 필터(130)는 GPS 의사거리 측정치, GLONASS 의사거리 측정치, BeiDou 의사거리 측정치를 적용하여 초기화 과정을 수행할 수 있다. 또한, 위치영역 Hatch 필터(130)는 GPS 반송파 위상 측정치 증분, GLONASS 반송파 위상 측정치 증분, BeiDou 반송파 위상 측정치 증분, 수신기의 GNSS간 시계오차 증분의 차, 이전 시점 수신기 동적 특성을 적용하여 시전달 과정을 수행할 수 있다. 또한, 위치영역 Hatch 필터(130는 GPS 의사거리 측정치, GLONASS의 의사거리 측정치 및 BeiDou 의사거리 측정치를 적용하여 측정치 갱신 과정을 수행할 수 있다. 위치영역 Hatch 필터(130)는 가시위성이 충분히 확보된 경우에만 측정치 갱신을 수행하며, 시전달 및 측정치 갱신 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.The location area hatch filter 130 may perform an initialization process by applying GPS pseudorange measurements, GLONASS pseudorange measurements, and BeiDou pseudo range measurements. In addition, the location domain hatch filter 130 may be implemented by applying the GPS carrier phase measurement increment, the GLONASS carrier phase measurement increment, the BeiDou carrier phase measurement increment, the difference between the GNSS time difference increments of the receiver, Can be performed. The location area Hatch filter 130 may perform a process of updating a measurement value by applying a GPS pseudorange measurement, a pseudo range measurement of GLONASS, and a BeiDou pseudo range measurement. , It is possible to perform the update of the measurement month and the update of the measurement value repeatedly.
즉, 위치영역 Hatch필터(130)는 시전달 과정과 측정치 갱신 과정으로 이루어지며, 시전달 과정에서는 반송파 위상 측정치의 시차분 값, 측정치 갱신 과정에서는 의사거리 측정치가 활용된다. 측정치 갱신 과정은 GNSS 가시위성이 충분히 확보되었을 경우에만 수행될 수 있다.That is, the position area hatch filter 130 is composed of a casting process and a measurement value updating process. In the casting process, the parallax value of the carrier phase measurement value is used. In the process of updating the measurement value, the pseudo range measurement value is used. The measurement update procedure can be performed only when the GNSS satellite is sufficiently secured.
도 3, 도 4a 내지 도 4d, 및 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치(100)의 성능을 평가하기 위해 수행된 실험예이다.3, 4A to 4D, and 5 are experimental examples performed to evaluate the performance of the position estimation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
위치 추정 장치(100)의 성능을 평가하기 위해, 한국에서 가장 신호 수신 환경이 좋지 않은 곳 중 하나인 강남 테헤란로에서 도심지 차량 실험이 수행되었으며, GNSS 수신기는 NovAtel사의 ProPak6가 사용되었다. 실험에서 획득된 하나의 데이터에 대하여 GPS snapshot 알고리즘, GPS/GLONASS/BeiDou snapshot 알고리즘, GPS 위치영역 Hatch 필터, 그리고 GPS/GLONASS/BeiDou 위치영역 Hatch 필터 총 네 가지 측위 알고리즘을 활용하여 결과를 산출하였다.In order to evaluate the performance of the position estimating apparatus 100, an urban vehicle test was performed in Gangnam Teheranro, which is one of the poorest signal receiving environments in Korea, and the GNSS receiver was a ProPak6 of NovAtel. We obtained the results by using GPS snapshot algorithm, GPS / GLONASS / BeiDou snapshot algorithm, GPS location area Hatch filter, and GPS / GLONASS / BeiDou location area Hatch filter.
도 3은 GPS snapshot 알고리즘, GPS/GLONASS/BeiDou snapshot 알고리즘, GPS 위치영역 Hatch 필터, 그리고 GPS/GLONASS/BeiDou 위치영역 Hatch 필터 총 네 가지 측위 알고리즘을 활용한 결과를 산출한 결과를 비교하기 위한 표이다.FIG. 3 is a table for comparing the results obtained by using the GPS snapshot algorithm, the GPS / GLONASS / BeiDou snapshot algorithm, the GPS position area Hatch filter, and the GPS / GLONASS / BeiDou location area Hatch filter .
도 4a 내지 도4d는 획득한 하나의 데이터에 대하여 GPS snapshot 알고리즘, GPS/GLONASS/BeiDou snapshot 알고리즘, GPS 위치영역 Hatch 필터, 그리고 GPS/GLONASS/BeiDou 위치영역 Hatch 필터 총 네 가지 측위 알고리즘의 위치 결정 결과를 나타낸 도면이다.FIGS. 4A to 4D show positioning results of four GPS / GLONASS / BeiDou snapshot algorithms, a GPS position area Hatch filter, and GPS / GLONASS / BeiDou position area Hatch filter for a single acquired data Fig.
도5는 GPS, GPS/GLONASS, 그리고 GPS/GLONASS/BeiDou를 활용한 가시위성의 수를 비교한 그래프이다.5 is a graph comparing the number of visible satellites utilizing GPS, GPS / GLONASS, and GPS / GLONASS / BeiDou.
GPS snapshot 알고리즘은 측위가 되지 않거나 부정확한 구간이 많았으며 GPS/GLONASS/BeiDou snapshot 알고리즘에서는 다소 궤적이 원만하지 않지만 개선된 것을 확인할 수 있다. GPS 위치영역 Hatch 필터를 활용하였을 경우 다소 부정확한 구간이 있지만 GPS snapshot 알고리즘과 비교하여 많은 부분이 개선되었음이 확인되었다. 또한 GPS/GLONASS/BeiDou 위치영역 Hatch 필터를 활용하였을 경우 추정되지 않는 구간 없이 원만한 궤적을 산출한다.The GPS snapshot algorithm has many locations that are not positional or inaccurate, and the GPS / GLONASS / BeiDou snapshot algorithm shows somewhat improved trajectory, though it is not smooth. It is confirmed that there are some inaccurate intervals when using the GPS location area hatch filter, but the GPS snapshot algorithm has improved much in comparison with the GPS snapshot algorithm. In addition, when the GPS / GLONASS / BeiDou location area Hatch filter is used, a smooth trajectory is calculated without a section that is not estimated.
가시위성의 수와 관련하여, GPS, GPS/GLONASS, 그리고 GPS/GLONASS/BeiDou를 활용한 경우를 비교하였으며 활용되는 GNSS를 추가할수록 가시위성의 수가 대폭 증가하는 것을 확인할 수 있다. 도3에서 확인할 수 있듯이 가시위성의 수에 기반하여 GPS snapshot과 GPS/GLONASS/BeiDou 알고리즘의 위치정보 가용성은 78.5%, 96.4%을 나타내었으며 위치영역 Hatch 필터를 활용하였을 경우 가상 측정치를 설정하였기 때문에 100%의 위치정보 가용성을 나타내었다.In terms of the number of visible satellites, GPS, GPS / GLONASS, and GPS / GLONASS / BeiDou are compared, and the number of visible satellites increases with GNSS added. As shown in FIG. 3, the availability of the location information of the GPS snapshot and the GPS / GLONASS / BeiDou algorithm was 78.5% and 96.4% based on the number of visible satellites. % Of location information availability.
위치 추정 장치(100)의 실험 예에서는 도심지에서 정밀하고 연속적인 위치 추정을 위하여 GPS, GLONASS, 그리고 BeiDou를 통합하는 위치영역 Hatch 필터가 제안되었다. GPS 이외에 GLONASS와 BeiDou를 추가적으로 활용하여 도심지에서 가시위성을 확보하지 못하는 문제점을 완화시켰으며 위치영역 Hatch 필터를 통하여 정밀하고 연속적인 위치 추정을 가능하도록 하였다. 또한 도플러 측정치를 활용한 FDI 기법을 추가하여 도심지에서 발생할 수 있는 사이클 슬립 및 다중 경로에 의한 오차를 최소화 하였다.In the experimental example of the position estimating apparatus 100, a position area Hatch filter for integrating GPS, GLONASS, and BeiDou is proposed for accurate and continuous position estimation in urban areas. By using GLONASS and BeiDou in addition to GPS, it is possible to mitigate the problem of failing to acquire visible satellite in downtown area. In addition, the FDI technique using Doppler measurements was added to minimize errors caused by cycle slip and multipath in urban areas.
차량 실험 결과 snapshot 알고리즘을 활용한 GPS 단독 측위와 GPS/GLONASS/BeiDou 통합 측위는 각각 78.5%, 96.4%의 위치정보 가용성을 나타내었으며 위치영역 Hatch 필터를 활용한 GPS 단독 측위와 GPS/GLONASS/BeiDou 통합 측위는 모두 100%의 위치정보 가용성을 나타내었다. 또한 궤적의 원만함을 근거로 제안된 필터가 도심지에서 위치 추정 정확도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 가시위성의 수 또한 단일 GNSS를 활용하였을 때 보다 다중 GNSS를 활용하였을 때 대폭 증가함을 확인하였다.As a result of the experiment, GPS and GPS / GLONASS / BeiDou integrated positioning using snapshot algorithm showed 78.5% and 96.4% location information availability, respectively. GPS / GLONASS / BeiDou integration Positioning showed 100% availability of location information. Also, based on the smoothness of the trajectory, it is confirmed that the proposed filter can improve the accuracy of location estimation in urban areas. The number of visible satellites was also significantly increased when multiple GNSS were used than when using a single GNSS.
도6는 본원의 일 실시예에 따른 위치 추정 방법의 개략적은 흐름도이다. 이하 도 6에 도시된 방법은 앞서 설명된 본원의 일 실시예에 따른 위치 추정 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 1 내지 도 5를 통해 위치 추정 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 도6에도 적용된다.6 is a schematic flow diagram of a position estimation method according to one embodiment of the present application. 6 may be performed by the position estimation apparatus 100 according to the embodiment of the present invention described above. Therefore, even if omitted in the following description, the description of the position estimating apparatus 100 through Figs. 1 to 5 also applies to Fig.
단계 S610에서, 위치 추정 장치(100)는 k번째 시점에서 복수의 GNSS 위성 중 하나 이상의 가시위성이 존재하는 경우, GNSS 수신기가 하나 이상의 가시위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 제공받을 수 있다. 이때, 복수의 GNSS 위성은 서로 다른 종류의 위성을 포함할 수 있다.In step S610, the position estimating apparatus 100 can receive GNSS raw data from one or more visible satellites when there is at least one visible satellite among a plurality of GNSS satellites at the kth time point. At this time, the plurality of GNSS satellites may include different types of satellites.
단계 S620에서, 위치 추정 장치(100)는 위치영역 시전달용 간접 측정치를 이용하여 k번째 시점보다 이전인 (k-1)번째 시점에서의 이전 위치 추정치를 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치로 시전달(time propagation)하는 과정을 수행할 수 있다. 이때, 이전 위치 추정치 및 금번 위치 추정치는 GNSS 수신기의 추정 위치 및 복수의 GNSS 위성에 대한 GNSS 수신기의 추정 시계오차를 포함하며, 시전달용 간접 측정치는, GNSS 원시 데이터를 고려하여 생성되는 실제 측정치 및 GNSS 수신기의 시계오차 조건과 동적 상태 조건을 고려하여 생성되는 가상 측정치를 포함할 수 있다.In step S620, the position estimation device 100 includes casting the previous position estimates of the second of the previous (k -1) point than the k th point, using an indirect measurement dalyong casting location area geumbeon position estimate of the k th point month (time propagation) process. Herein, the previous position estimate and the current position estimate include the estimated position of the GNSS receiver and the estimated clock error of the GNSS receiver for the plurality of GNSS satellites, and the indirect measurement value for the tactical maze includes the actual measurements generated in consideration of the GNSS raw data, And may include a virtual measurement that is generated in consideration of the clock error condition and the dynamic condition of the receiver.
단계 S630에서, 위치 추정 장치(100)는, k번째 시점에서의 GNSS 원시 데이터의 획득 상태에 기반하여 k번째 시점에서의 가시위성의 개수가 미리 설정된 개수 이상을 충족하는지 여부를 판단할 수 있다.In step S630, the position estimation device 100, based on the acquired status of the GNSS raw data in the k th point it may determine whether it meets the number more than the number of visible satellites at the k th point set in advance.
단계 S640에서, 위치 추정 장치(100)는 가시위성의 개수가 충족된다고 판단되면, 갱신용 간접 측정치를 이용하여 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치를 갱신하여 갱신 측정치를 생성할 수 있다. In step S640, if it is determined that the number of visible satellites is satisfied, the position estimating apparatus 100 can update the current position estimate at the kth time point using the indirect measurement value for update to generate the updated measurement value.
도시하진 않았으나, 위치 추정 장치(100)는 미리 설정된 개수 이상을 충족하는 여부의 판단 결과에 기반하여, 가시위성의 개수가 충족된다고 판단되면, 위치 추정치를 갱신하여 갱신 측정치를 생성한 후 추정된 위치 정보를 제공할 수 있다. 반면, 위치 추정 장치(100)는 가시위성의 개수가 충족되지 않는다고 판단되면, 위치 추정치를 갱신하지 않고 추정된 위치 정보를 제공할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Although not shown, if it is determined that the number of visible satellites is satisfied based on the determination result of whether or not the number of visible satellites satisfies a predetermined number or more, the position estimating apparatus 100 updates the position estimate to generate an updated measurement value, Information can be provided. On the other hand, if it is determined that the number of visible satellites is not satisfied, the position estimation apparatus 100 may provide the estimated position information without updating the position estimate, but the present invention is not limited thereto.
다만, 도 6을 통해 설명되는 실시예는 본 발명의 다양한 실시예 중 하나에 불과하므로, 이에 한정되어 해석되는 것은 아니며, 다양한 실시예가 더 존재할 수 있다. However, the embodiment described with reference to FIG. 6 is only one of various embodiments of the present invention, and thus is not construed as being limited thereto, and various embodiments may exist.
본원의 일 실시예에 따른 위치 추정 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 또는 어플리케이션의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. The location estimation method according to one embodiment of the present invention may be implemented in the form of a program command or an application program that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

Claims (17)

  1. 위치 추정 방법에 있어서,In the position estimation method,
    (a) k번째 시점에서 복수의 GNSS 위성 중 하나 이상의 가시위성이 존재하는 경우, GNSS 수신기가 상기 하나 이상의 가시위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 제공받는 단계;(a) receiving GNSS raw data from the one or more visible satellites when the GNSS receiver has at least one visible satellite of the plurality of GNSS satellites at the kth time point;
    (b) 위치영역 Hatch 필터가 시전달용 간접 측정치를 이용하여 상기 k번째 시점보다 이전인 (k-1)번째 시점에서의 이전 위치 추정치를 상기 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치로 시전달(time propagation)하는 단계를 포함하되,(b) a location area Hatch filter dalyong the casting by using an indirect measurement of k prior to the second time point (k -1) for the previous month casting position estimate at the second point in geumbeon position estimate at the k-th time (propagation time ),
    상기 복수의 GNSS 위성은 서로 다른 종류의 위성을 포함하고,Wherein the plurality of GNSS satellites comprise different types of satellites,
    상기 이전 위치 추정치 및 상기 금번 위치 추정치는, 상기 GNSS 수신기의 추정 위치 및 상기 복수의 GNSS 위성에 대한 상기 GNSS 수신기의 추정 시계오차를 포함하며,Wherein the previous position estimate and the current position estimate comprise an estimated position of the GNSS receiver and an estimated clock error of the GNSS receiver for the plurality of GNSS satellites,
    상기 시전달용 간접 측정치는, 상기 GNSS 원시 데이터를 고려하여 생성되는 실제 측정치 및 상기 GNSS 수신기의 시계오차 조건과 동적 상태 조건을 고려하여 생성되는 가상 측정치를 포함하는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법.Wherein the indirect measurement for the tactical cast includes a virtual measurement that is generated in consideration of an actual measurement value generated in consideration of the GNSS source data and a clock error condition and a dynamic condition condition of the GNSS receiver, Hatch filter based location estimation method.
  2. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 시계오차 조건은, 상기 GNSS 수신기가 하나의 진동자(Oscillator)에 의하여 구동된다는 점에 기반하여, 상기 서로 다른 종류의 위성 각각에 대한 상기 GNSS 수신기의 시계오차 증분치가 동일하다고 가정한 조건이고,Wherein the clock error condition is a condition that assumes that the clock error increment value of the GNSS receiver for each of the different kinds of satellites is the same based on that the GNSS receiver is driven by one oscillator,
    상기 동적 상태 조건은, 상기 (k-1)번째 시점과 상기 k번째 시점 사이의 간격이 초 단위의 간격이라는 점에 기반하여, 상기 (k-1)번째 시점에서의 상기 GNSS 수신기의 동적 상태와 상기 k번째 시점에서의 상기 GNSS 수신기의 동적 상태가 동일하다고 가정한 조건인 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법.The dynamic status conditions, and the dynamic state of the (k-1) th point and the k based on the fact that the interval spacing in seconds between the first time point, wherein the (k -1) the GNSS receiver in a second time Is a condition assuming that the dynamic state of the GNSS receiver at the kth time point is the same.
  3. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 실제 측정치는, 상기 GNSS 원시 데이터로부터 획득되는 상기 서로 다른 종류의 위성 각각에 대한 반송파 위상 측정치의 증분을 이용하여 생성되는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법.Wherein the actual measurements are generated using an increment of the carrier phase measurements for each of the different types of satellites obtained from the GNSS raw data.
  4. 제3항에 있어서,The method of claim 3,
    (c) 위치영역 Hatch 필터가, 상기 k번째 시점에서의 상기 GNSS 원시 데이터의 획득 상태에 기반하여 상기 k번째 시점에서의 가시위성의 개수가 미리 설정된 개수 이 상을 충족하는지 판단하는 단계; 및(c) a location area Hatch filter, determining whether the number of the number of satellites in the predetermined k-th point in time based on the acquired status of the GNSS raw data in the k-th point in time to meet the phase; And
    (d) 상기 가시위성의 개수가 충족된다고 판단되면, 갱신용 간접 측정치를 이용하여 상기 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치를 갱신하여 갱신 측정치를 생성하는 단계를 더 포함하는, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법.(d) updating the current position estimate at the k- th time point using the indirect measurement for update and generating an updated measurement if the number of visible satellites is determined to be satisfied, Area Hatch Filter Based Position Estimation Method.
  5. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4,
    상기 갱신 측정치는, 상기 하나 이상의 가시위성으로부터 제공되는 GNSS 원시 데이터를 통해 획득되는 의사거리 측정치를 이용하여 생성되는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법.Wherein the update measurements are generated using pseudorange measurements obtained via GNSS raw data provided from the one or more visible satellites.
  6. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 서로 다른 종류의 위성은, GPS 위성, GLONASS 위성 및 BeiDou 위성을 포함하는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법.Wherein the different types of satellites include GPS satellites, GLONASS satellites, and BeiDou satellites.
  7. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 (a) 단계에서, 데이터 처리부가 FDI(Fault Detection and Isolation) 기법 중 도플러 비교 기법을 이용하여 상기 GNSS 원시 데이터를 정상 데이터 또는 비정상 데이터로 식별하고,In the step (a), the data processor identifies the GNSS primitive data as normal data or abnormal data using a Doppler comparison technique among FDI (Fault Detection and Isolation) techniques,
    상기 (b) 단계는, 상기 GNSS 원시 데이터 중 정상 데이터만을 고려하여 수행되는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법.Wherein the step (b) is performed in consideration of only normal data among the GNSS primitive data.
  8. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7,
    상기 (a) 단계에서, 상기 데이터 처리부는, 상기 하나 이상의 가시위성 중 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터에 포함된 도플러 측정치와 의사거리의 증분 사이의 차이가 미리 설정된 제1 차이보다 큰 경우 또는 상기 도플러 측정치와 반송파 위상 측정치의 증분 사이의 차이가 미리 설정된 제2 차이보다 큰 경우, 상기 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터를 비정상 데이터로 식별하는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 방법.In the step (a), if the difference between the Doppler measurement included in the GNSS raw data provided from any one of the visible satellites of the one or more visible satellites and the increment of the pseudorange is greater than a preset first difference Or if the difference between the Doppler measurement and the increment of the carrier phase measurement is greater than a preset second difference, identifying the GNSS raw data provided from either of the visible satellites as abnormal data. Hatch filter based location estimation method.
  9. 위치 추정 장치에 있어서,In the position estimating apparatus,
    k번째 시점에서 복수의 GNSS 위성 중 하나 이상의 가시위성이 존재하는 경우, 상기 하나 이상의 가시위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 제공받는 GNSS 수신기;a GNSS receiver receiving GNSS raw data from the at least one visible satellite if at least one of the plurality of GNSS satellites is present at a kth time point;
    시전달용 간접 측정치를 이용하여 상기 k번째 시점보다 이전인 (k-1)번째 시점에서의 이전 위치 추정치를 상기 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치로 시전달(time propagation)하는 위치영역 Hatch 필터를 포함하되,Casting the dalyong older than the k-th point in time using the indirect measurement (k-1) th casting a previous position estimate of the time to geumbeon position estimate at the k th point month including the location area Hatch filter (time propagation) However,
    상기 복수의 GNSS 위성은 서로 다른 종류의 위성을 포함하고,Wherein the plurality of GNSS satellites comprise different types of satellites,
    상기 이전 위치 추정치 및 상기 금번 위치 추정치는, 상기 GNSS 수신기의 추정 위치 및 상기 복수의 GNSS 위성에 대한 상기 GNSS 수신기의 추정 시계오차를 포함하며,Wherein the previous position estimate and the current position estimate comprise an estimated position of the GNSS receiver and an estimated clock error of the GNSS receiver for the plurality of GNSS satellites,
    상기 시전달용 간접 측정치는, 상기 GNSS 원시 데이터를 고려하여 생성되는 실제 측정치 및 상기 GNSS 수신기의 시계오차 조건과 동적 상태 조건을 고려하여 생성되는 가상 측정치를 포함하는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 장치.Wherein the indirect measurement for the tactical cast includes a virtual measurement that is generated in consideration of an actual measurement value generated in consideration of the GNSS source data and a clock error condition and a dynamic condition condition of the GNSS receiver, Hatch filter based position estimator.
  10. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9,
    상기 시계오차 조건은, 상기 GNSS 수신기가 하나의 진동자(Oscillator)에 의하여 구동된다는 점에 기반하여, 상기 서로 다른 종류의 위성 각각에 대한 상기 GPS 수신기의 시계오차 증분치가 동일하다고 가정한 조건이고,The clock error condition is a condition that assumes that the clock error increment value of the GPS receiver for each of the different kinds of satellites is the same based on that the GNSS receiver is driven by one oscillator,
    상기 동적 상태 조건은, 상기 (k-1)번째 시점과 상기 k번째 시점 사이의 간격이 초 단위의 간격이라는 점에 기반하여, 상기 (k-1)번째 시점에서의 상기 GPS 수신기의 동적 상태와 상기 k번째 시점에서의 상기 GPS 수신기의 동적 상태가 동일하다고 가정한 조건인 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 장치.The dynamic state conditions, dynamic state of the (k -1) th point and the k based on the fact that the interval spacing in seconds between the first time point, wherein the (k -1) of the GPS receiver at the second point in time and Is a condition that the dynamic state of the GPS receiver at the k- th time point is assumed to be the same.
  11. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9,
    상기 실제 측정치는, 상기 GNSS 원시 데이터로부터 획득되는 상기 서로 다른 종류의 위성 각각에 대한 반송파 위상 측정치의 증분을 이용하여 생성되는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 장치.Wherein the actual measurements are generated using an increment of carrier phase measurements for each of the different types of satellites obtained from the GNSS raw data.
  12. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11,
    상기 위치영역 Hatch 필터는, The location-area Hatch filter comprises:
    상기 k번째 시점에서의 상기 GNSS 원시 데이터의 획득 상태에 기반하여 상기 k번째 시점에서의 가시위성의 개수가 미리 설정된 개수 이 상을 충족하는지 판단하는 판단부; 및Judging unit for judging whether the number obtained on the basis of the state of the raw GNSS data, the number of visible satellites at the k th point previously set in the k-th point in time to meet the phase; And
    상기 가시위성의 개수가 충족된다고 판단되면, 갱신용 간접 측정치를 이용하여 상기 k번째 시점에서의 금번 위치 추정치를 갱신하여 갱신 측정치를 생성하는 갱신 측정치 생성부를 포함하는, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 장치.And an update measurement value generation unit for updating the current position estimate at the k- th time point using the indirect measurement value for update and generating an update measurement value when it is determined that the number of visible satellites is satisfied, Filter based position estimator.
  13. 제12항에 있어서,13. The method of claim 12,
    상기 갱신 측정치는, 상기 하나 이상의 가시위성으로부터 제공되는 GNSS 원시 데이터를 통해 획득되는 의사거리 측정치를 이용하여 생성되는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 장치.Wherein the updated measurements are generated using pseudorange measurements obtained via GNSS raw data provided from the one or more visible satellites.
  14. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9,
    상기 서로 다른 종류의 위성은, GPS 위성, GLONASS 위성 및 BeiDou 위성을 포함하는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 장치.Wherein the different types of satellites include GPS satellites, GLONASS satellites, and BeiDou satellites.
  15. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9,
    FDI(Fault Detection and Isolation) 기법 중 도플러 비교 기법을 이용하여 상기 GNSS 원시 데이터를 정상 데이터 또는 비정상 데이터로 식별하는 데이터 처리부를 더 포함하고,Further comprising a data processing unit for identifying the GNSS raw data as normal data or abnormal data by using a Doppler comparison technique among FDI (Fault Detection and Isolation) techniques,
    상기 위치영역 Hatch 필터는 상기 GNSS 원시 데이터 중 정상 데이터만을 고려하여 수행하는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 장치.Wherein the location area Hatch filter is performed considering only normal data among the GNSS raw data.
  16. 제15항에 있어서,16. The method of claim 15,
    상기 데이터 처리부는, 상기 하나 이상의 가시위성 중 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터에 포함된 도플러 측정치와 의사거리의 증분 사이의 차이 가 미리 설정된 제1 차이보다 큰 경우 또는 상기 도플러 측정치와 반송파 위상 측정치의 증분 사이의 차이가 미리 설정된 제2 차이보다 큰 경우, 상기 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터를 비정상 데이터로 식별하는 것인, 다중 GNSS를 활용한 위치영역 Hatch 필터 기반 위치 추정 장치.Wherein the data processing unit is operable when the difference between the Doppler measurement included in the GNSS raw data provided from any one of the one or more visible satellites and the increment of the pseudorange is greater than a predetermined first difference or the Doppler measurement and the carrier phase And identifying the GNSS raw data provided from any one of the visible satellites as abnormal data when the difference between the measured values is greater than a predetermined second difference.
  17. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.A computer-readable recording medium on which a program for executing the method of any one of claims 1 to 8 is recorded.
PCT/KR2018/013409 2018-01-17 2018-11-06 Method and apparatus for estimating position on basis of position-domain hatch filter by using multiple gnss WO2019143006A1 (en)

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