KR100520235B1 - 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택장치 및 그 방법 - Google Patents

다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중 안테나를 통해 수신한 위성신호 중에서 신호대 잡음비가 가장 큰 위성신호를 선택하여 항법정보를 연산하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 비행 궤적과 자세가 변화하는 항체에 탑재되는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에 있어서, GPS(Global Positioning System) 위성신호를 수신하는 복수의 GPS 안테나, 상기 복수의 GPS 안테나로부터 위성신호를 수신하는 위성신호 수신부, 및 동일 GPS 위성으로부터 송신되어 상기 위성신호 수신부로 수신된 복수의 위성신호 중에서 신호대 잡음비(Signal to Noise ratio)가 가장 큰 위성신호를 주 신호로 선택하여 항법정보를 연산하는 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치를 포함하여 구성되고, 동일 GPS 위성으로부터 송신된 위성신호를 수신하는 제 1 단계와, 상기 수신된 위성신호 중에서 신호대 잡음비가 가장 큰 위성신호를 주 신호로 선택하는 제 2 단계와, 상기 선택된 주 신호를 기초로 항법정보를 연산하는 제 3 단계를 포함하여 구성된다. 상기와 같은 구성에 의하면, 항법정보의 연산 처리 시간과 처리량을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치 및 그 방법{Apparatus and Method of Satellite Signal Selection for the Satellite Navigation System with Multi-Antennas}
본 발명은 위성항법장치에 관한 것으로, 특히 다중 안테나를 통해 수신한 위성신호 중에서 신호대 잡음비(Signal to Noise ratio, S/N 비)가 가장 큰 위성신호를 선택하고 이를 기초로 항법정보를 연산함으로써, 항법정보의 연산 처리 시간과 처리량을 감소하도록 하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 위성항법장치(Satellite Navigation System)는 항체에 탑재되고 약 20,200km의 고도에서 운행되는 28개의 외부 위성으로부터 시각 및 위치 정보를 수신하여 항체의 항법정보, 예컨대 위치, 속도, 시간 등을 계산할 수 있는 장치로서, 전 세계적으로 기상 상황에 관계없이 항체의 위치, 속도 및 시간 측정이 가능하며 누적되는 오차가 없기 때문에 장시간 사용하는 경우에도 정확도가 매우 높다. 대표적인 위성항법장치로는, 예컨대 GPS 수신기(Global Positioning System Receiver)가 있다.
위성항법장치는 위치 추적 서비스를 위해 자동차, 휴대 전화기 등에 상용적으로 많이 응용되고 있으나, 항체의 비행 궤적(Flight Trajectory)이나 자세 (Attitude)가 급격히 변하는 미사일, 과학관측로켓, 위성 발사체, 인공 위성 등에의 응용은 가속도, 속도, 고도 등의 규격 제한으로 인해 그 응용 범위가 매우 좁다. 그러나, 전자산업의 발달로 위성항법장치의 구조가 간단해지고 빠른 연산이 가능해졌으며, 항체의 비행 궤적이나 자세가 급격히 변하는 환경에서도 정상적으로 항법을 수행할 수 있는 추적 알고리즘이 개발됨에 따라 이러한 환경의 항체에서도 위성항법장치의 사용이 가능해졌다.
도 1에는 비행 궤적이나 자세가 급격히 변하는 항체에 탑재된 위성항법장치가 GPS 위성으로부터 위성신호를 수신하는 상태를 도시한 설명도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 항체(100), 예컨대 위성 발사체 등에 탑재된 위성항법장치가 항체(100)의 항법정보를 연산하기 위해서는 최소 4개의 외부 GPS 위성(110)으로부터 위성신호를 수신하여야 하며, 정확도를 더욱 높이기 위해서는 5개 이상의 GPS 위성(110)으로부터 정보를 수신하여야 한다.
따라서, 위성항법장치에 구비되는 GPS 안테나는 항상 4개 이상의 GPS 위성(110)을 포함하고 있는 가시영역(Field of View)을 확보해야만 한다.
그런데, 자동차, 휴대전화기 등에 장착되어 있는 일반적인 위성항법장치의 경우에는 지표면과 수평인 상태로 안테나를 설치하여 지표면의 접선방향과 0°이상의 각도를 가지는 공간을 가시영역으로 확보하고 있으므로 4개 이상의 GPS 위성 (110)에서 전송되는 위성신호를 수신하여 위성항법을 수행할 수 있지만, 초기에 수직으로 발사되어 비행 중 비행 궤적과 기체의 자세가 계속 변화하는 과학관측로켓, 위성발사체 및 궤적에 따라 자세가 계속 변화하는 인공위성 등의 경우에는 1개의 GPS 안테나만을 이용하여 충분한 가시영역을 확보하는 것이 곤란하며, 항체가 회전하는 비행 구간을 갖는 경우에는 더욱 곤란하다.
따라서, 과학관측로켓, 위성발사체 및 인공위성 등의 항체에 탑재되어 항법정보를 연산하는 위성항법장치는 복수의 GPS 안테나, 즉, 다중 GPS 안테나를 구비하도록 설계된다.
도 2에는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치를 탑재한 항체의 정면도가 도시되어 있고, 도 3에는 항체에 탑재된 위성항법장치에 다중 안테나가 연결되어 있는 상태를 도시한 연결 상태도가 도시되어 있다.
도 2 및 도 3에는 항체(100), 예컨대 위성발사체 등에는 3개의 GPS 안테나(311, 312, 313)를 구비한 위성항법장치(300)가 탑재된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 위성항법장치(300)에 구비된 3개의 GPS 안테나(311, 312, 313)는 약 120°간격으로 기체의 표면에 설치되어서, 0°~ +360°의 방위각(Azimuth Angle)과 -90°∼ +90°의 고도각(Elevation Angle)을 갖는 모든 영역을 가시영역으로 확보할 수 있다.
따라서, 상기와 같이 위성발사체(100)에 탑재된 위성항법장치(300)가 3개의 GPS 안테나(311, 312, 313)를 구비하고 있기 때문에 항체(100)가 비행하거나 위치를 변경하는 경우에도 충분한 가시영역을 확보할 수 있게 된다.
그러나, 상기 종래 기술에 의한 비행 궤적이나 자세가 급격히 변하는 항체에 탑재된 위성항법장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 동일 GPS 위성으로부터 송신된 위성신호를 복수의 GPS 안테나(311, 312, 313)를 통해 수신하기 때문에, 수신된 위성신호를 모두 사용하는 경우, 동일 위성으로부터 수신된 위성신호가 중복되어 항법정보 연산에 이용되므로 연산량이 증가하여 처리 시간이 늦어지는 문제점이 있다.
둘째, 복수의 GPS 안테나(311, 312, 313)로부터 수신된 위성신호를 모두 사용하여 동일한 위성으로부터 수신된 위성신호가 중복되어 연산되는 경우 DOP (Dilution of Precision)를 개선시키지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로, 본 발명의 목적은, 다중 안테나를 통해 수신한 동일 GPS 위성에서 송신된 위성신호 중에서 신호대 잡음비가 가장 큰 위성신호를 선택하고 이를 기초로 항법정보를 연산함으로써, 항법정보의 연산 처리 시간과 처리량을 감소하도록 한 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 선택된 주 신호를 기초로 항법정보 연산 중에 위성신호의 신호대 잡음비 변경이 있는 경우 소정 스레드홀드(threshold) 값을 갖는 히스테리시스(Hysteresis) 방식을 이용하여 주 신호를 변경 선택함으로써, 항법정보 연산 오차를 최소로 한 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치는, 비행 궤적과 자세가 변화하는 항체에 탑재되는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에 있어서, GPS 위성신호를 수신하는 복수의 GPS 안테나, 상기 복수의 GPS 안테나로부터 위성신호를 수신하는 위성신호 수신부, 및 동일 GPS 위성으로부터 송신되어 상기 위성신호 수신부로 수신된 복수의 위성신호 중에서 신호대 잡음비가 가장 큰 위성신호를 주 신호로 선택하여 항법정보를 연산하는 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 방법은, 동일 GPS 위성으로부터 송신된 위성신호를 수신하는 제 1 단계와, 상기 수신된 위성신호 중에서 신호대 잡음비가 가장 큰 위성신호를 주 신호로 선택하는 제 2 단계와, 상기 선택된 주 신호를 기초로 항법정보를 연산하는 제 3 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
다음은 본 발명인 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치 및 방법의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 기초로 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 안테나를 구비한 위성항법장에서의 위성신호 선택 장치의 블록 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 위성항법장치(400)는 복수의 GPS 안테나(411, 412, 413)와, 위성신호 수신장치(500)와 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치(600)와 입출력 장치(700)와 전원 공급장치(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 위성신호 수신장치(500)는 상기 GPS 안테나(411, 412, 413)를 통해서 위성신호를 수신하여 중간 주파수 신호로 변환하고 A/D(Analog/Digital) 변환한 후 상관값(Correlation Value)을 계산한다.
상기 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치(600)는 동일 GPS 위성(즉, 하나의 GPS 위성)으로부터 송신되어 상기 위성신호 수신장치(500)로 수신된 위성신호 중에서 신호대 잡음비가 가장 큰 위성신호를 ‘주 신호(Master Signal)’로 선택하고, 선택된 주 신호를 기초로 항법정보, 예컨대 위치, 속도, 시간 등을 연산한다.
상기 ‘주 신호’란, 동일 GPS 위성으로부터 송신되어 상기 복수 GPS 안테나(411, 412, 413)로 입력된 위성신호 중에서 항법해의 계산에 사용되는 위성신호를 의미하며, 주 신호가 수신되는 GPS 안테나를 ‘주 안테나(Master Antenna)’라고 한다.
그리고, 상기 입출력 장치(700)는 위성항법장치(400)와 외부 시스템, 예컨대 수신기 시험장치(미도시), 텔레메트리 시스템(Telemetry System)(미도시)과의 입출력 신호를 인터페이싱한다.
그리고, 미도시의 전원 공급장치는 외부로부터 전원을 공급받아 위성항법장치(400) 내의 각 구성요소로 필요 전원 예컨대 3.3V, 5V 등을 공급한다.
도 5에는 상기 위성신호 수신장치(500)의 상세 블록 구성도가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 위성신호 수신장치(500)는 고주파 수신단(511, 512, 513)과 상관기(521, 522, 523)를 포함하여 구성된다.
상기 고주파 수신단(511, 512, 513)은 GPS 위성(미도시)으로부터 고주파의 위성신호를 수신하여 수신된 위성신호를 상기 제어부(610)가 처리할 수 있도록 중간 주파수 대로 변환한 후 A/D 변환한다.
상기 상관기(521, 522, 523)는 상기 고주파 수신단(511, 512, 513)으로부터 변환된 신호와 상기 고주파 수신단(511, 512, 513)에서 생성된 신호와의 상관값을 계산하여 어느 GPS 위성으로부터 수신한 것인지를 판단할 수 있도록 해준다.
도 6에는 도 4의 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치의 제 1 실시예에 의한 블록 구성도가 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치(600)는, 저장부(620)와 제어부(610)와 입출력 인터페이스부(630)를 포함하여 구성된다.
상기 저장부(620)는 동일 GPS 위성으로부터 수신한 복수 위성신호의 신호대 잡음비를 추출 및 비교하여 가장 큰 신호대 잡음비를 갖는 위성신호를 주 신호로 선택한 후, 선택된 주 신호를 기초로 항법정보를 연산하는 프로그램을 저장하고 있다.
상기 제어부(610)는 상기 저장부(620)에 저장되어 있는 프로그램을 읽어들여 신호대 잡음비의 추출 및 비교, 주 신호의 선택 및 항법정보 연산을 실행 처리하며 위성항법장치(400)의 전체 구성을 제어한다.
상기 입출력 인터페이스부(630)는 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치(600)와 위성항법장치(400) 내 구성과의 데이터 신호, 제어신호 등을 인터페이싱 한다.
도 7에는 도 6의 저장부(620)의 상세 블록 구성도가 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 저장부(620)는, 신호대 잡음비 추출 모듈(622)과 신호대 잡음비 비교 모듈(624)과 주 신호 선택 제어 모듈(626)과 항법정보 연산 모듈(628)을 포함하여 구성된다.
상기 신호대 잡음비 추출 모듈(622)은 동일 GPS 위성으로부터 송신되어 복수의 GPS 안테나(411, 412, 413)로 수신된 복수 위성신호의 신호대 잡음비를 추출한다.
상기 신호대 잡음비 비교 모듈(624)은 상기 신호대 잡음비 추출 모듈(622)에서 추출된 복수 위성신호의 신호대 잡음비의 크기를 비교한다.
상기 주 신호 선택 제어 모듈(626)은 상기 신호대 잡음비 비교 모듈(624)에서의 비교 결과 가장 큰 신호대 잡음비를 갖는 위성신호를 주 신호로 선택한다. 또한, 상기 주 신호 선택 제어 모듈(626)은 수신된 위성신호의 신호대 잡음비 변경이 있는지 여부를 판단하여, 신호대 잡음비의 변경이 있는 경우, 주 신호의 신호대 잡음비가 수신된 ‘다른 위성신호’(‘다른 위성신호’라 함은 동일 위성으로부터 송신되어 복수의 안테나를 통해 수신된 위성신호 중에서 ‘주 신호’를 제외한 위성신호이며, 이는 명세서 전체에 동일한 의미로 사용된다)의 소정 스레드홀드 값보다 작은 경우, 추출된 최대 신호대 잡음비를 갖는 위성신호를 주 신호로 변경 선택한다.
그리고, 상기 항법정보 연산 모듈(628)은 상기 주 신호 선택 제어 모듈(626)에서 선택된 주 신호를 기초로 항법정보를 연산한다.
도 8에는 도 4의 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치의 제 2 실시예에 의한 블록 구성도가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예에 의한 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치(600)는, 신호대 잡음비 추출부(652)와 신호대 잡음비 비교부(654)와 주 신호 선택 제어부(656)와 항법정보 연산부(658)와 입출력부(659)를 포함하여 구성된다.
상기 신호대 잡음비 추출부(652)는 상기 복수의 상관기(521, 522, 523)로부터 수신한 복수 위성신호의 신호대 잡음비를 추출한다.
상기 신호대 잡음비 비교부(654)는 상기 신호대 잡음비 추출부(652)에서 추출된 복수 위성신호의 신호대 잡음비의 크기를 비교한다.
상기 주 신호 선택 제어부(656)는 상기 신호대 잡음비 비교부(654)에서 수행된 비교의 결과 가장 큰 신호대 잡음비를 주 신호로 선택한다. 또한, 상기 주 신호 선택 제어부(656)는, 수신된 위성신호의 신호대 잡음비 변경이 있는지 여부를 판단하여, 신호대 잡음비의 변경이 있는 경우, 주 신호의 신호대 잡음비가 수신된 다른 위성신호의 소정 스레드홀드 값보다 작은 경우, 최대 신호대 잡음비를 갖는 위성신호를 주 신호로 변경 선택하며, 위성항법장치(400) 시스템 전체를 제어한다.
상기 항법정보 연산부(658)는 상기 주 신호 선택 제어부(656)에서 선택된 주 신호를 기초로 항법정보를 연산한다.
그리고, 입출력부(659)는 상기 복수의 상관기(521, 522, 523)에 연결되어 데이터 신호, 제어 신호를 인터페이싱 한다
다음은 도 6의 제 1 실시예에 의한 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치를 구비하는 위성신호 선택 장치에 의해서 위성신호를 선택하는 방법에 대하여 기술한다.
도 9에는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택을 위한 플로 차트가 도시되어 있다.
먼저, 위성항법장치(400)는 동일 GPS 위성, 즉 하나의 GPS 위성으로부터 위성신호를 수신한다(S810 단계).
상기 GPS 안테나(411, 412, 413), 고주파 수신단(511, 512, 513) 및 상관기(521, 522, 523)를 통해서 위성신호를 수신한 상기 제어부(610)는, 수신된 위성신호가 동일 GPS 위성에서 송신된 위성신호가 상기 3개의 GPS 안테나(411, 412, 413) 중 어느 하나의 GPS 안테나만으로부터 수신되었다고 판단한 경우(S820 단계), 수신된 위성신호를 주 신호로 선택한다(S830 단계).
한편, 상기 제어부(610)는 하나의 GPS 위성으로부터 송신된 위성신호가 상기 GPS 안테나(411, 412, 413) 중에서 2개 이상의 안테나에서 수신되었다고 판단한 경우(S820 단계), 상기 신호대 잡음비 추출 모듈(622)과 신호대 잡음비 비교 모듈(624)과 주 신호 선택 제어 모듈(626)에 저장된 데이터를 읽어들여서 수신된 복수의 위성신호 중에서 신호대 잡음비가 가장 큰 위성신호를 주 신호로 선택한다(S840 단계).
상기 S820 단계에서 2개 이상의 GPS 안테나에서 위성신호를 수신한다는 것은 동일 GPS 위성에서 송신된 위성신호가 2개 이상의 안테나에서 수신된다는 것을 의미한다. 그리고, S840 단계에서 신호대 잡음비가 가장 큰 위성신호를 선택한다는 것은 신호대 잡음비가 가장 큰 위성신호를 수신한 GPS 안테나(즉, 주 안테나)를 선택하는 것을 포함하는 개념이며, 이것은 본 명세서 전체에서 동일한 의미로 사용된다.
상기 S840 단계 수행 후 상기 제어부(610)는 상기 주 신호 선택 제어 모듈 (626)에 저장되어 있는 데이터를 읽어들여서, 수신된 위성신호의 신호대 잡음비가 변경이 있는지를 판단한다(S850).
상기 S850 단계에서 신호대 잡음비의 변경이 없다고 판단한 경우에는, 상기 제어부(610)는 상기 항법정보 연산 모듈(628)에 저장되어 있는 데이터를 읽어들여서, 상기 S840 단계에서 주 신호로 선택된 위성신호를 기초로 항법정보, 예컨대 위치, 속도, 시간 등을 연산 처리한다(S880 단계).
한편, 상기 주 신호 선택 제어 모듈(626)에 저장되어 있는 데이터를 읽어들인 상기 제어부(610)가 상기 S850 단계에서, 예컨대 위성항법장치(400)가 탑재된 항체의 비행 궤적이나 자세가 변경되어 신호대 잡음비의 변경이 있다고 판단한 경우에는, S860 단계 이하의 주 신호를 변경하는 단계를 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 주 신호 변경 제어는 히스테리시스 방식을 이용하는데, 본 실시예에서의 히스테리시스 방식이란, 예컨대 주 신호의 신호대 잡음비가 설정되어 있는 소정 스레드홀드 값 이하로 내려가기 전까지는 현재의 주 신호를 그대로 유지하는 주 신호 변경 제어 방식이다.
즉, 상기 S840 단계에서 선택된 주 신호와 수신된 다른 위성신호의 스레드홀드 값(주 신호를 제외한 다른 위성신호의 신호대 잡음비 값의 소정 비율로서 다른 위성 신호 신호대 잡음비의 0% ~ 100% 사이에 있는 값이다)의 크기를 비교하여(S860 단계), 주 신호의 신호대 잡음비가 수신된 다른 위성신호의 스레드홀드 값보다 작은 경우에 최대 신호대 잡음비를 갖는 다른 위성신호를 주 신호로 변경 선택한다(S870 단계).
예컨대, 현재 GPS 안테나(411)로부터 수신된 위성신호가 주 신호이고 스레드홀드 값이 ‘주 신호를 제외한 다른 위성신호 신호대 잡음비의 80%’로 설정되어 있다고 가정하는 경우(이를 ‘80% 히스테리시스 방식’이라고 칭한다), 주 신호의 신호대 잡음비가 다른 위성신호, 즉 GPS 안테나(412, 413)로부터 수신된 적어도 어느 하나의 위성신호의 신호대 잡음비의 80%보다 작은 경우에는 다른 위성신호 중에서 최대의 신호대 잡음비를 갖는 위성신호를 주 신호로 변경 선택된다.
따라서, 주 신호의 신호대 잡음비가 다른 위성신호의 신호대 잡음비 보다 작다고 하더라도 스레드홀드 값 예컨대 다른 위성신호 신호대 잡음비의 80% 값보다는 큰 경우에는 주 신호의 변경은 수행되지 않는다.
한편, 상기 S860 단계와 S870 단계에서 사용한 스레드홀드 값은 상대적 개념의 스레드홀드 값으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 히스테리시스 제어 방식을 이용한 주 신호 변경은 여기에 한정되지 않고 아래에서 설명하는 ‘절대적 개념의 스레드홀드 값’을 이용한 히스테리시스 방식을 이용할 수도 있다.
즉, 절대적 개념의 스레드홀드 값이, 예컨대 2dB로 설정되어 있는 경우, 상기 S840 단계에서 선택된 주 신호를 변경하기 위해서는 주 신호의 신호대 잡음비가 다른 위성신호보다, 설정된 절대적 개념의 스레드홀드 값 즉, 2dB 이상으로 작은 경우에는 주 신호를 변경하는 과정이 수행되고, 2dB 이하의 범위 내에서 작거나 또는 더 크면 주 신호를 변경하는 과정은 수행되지 않는다.
예컨대, T0 시점에서 GPS 안테나(411)로부터 수신된 위성신호의 신호대 잡음비가 가장 높아서 이를 주 신호로 선택한 경우, 시간이 경과하여 T1 시점에서는 GPS 안테나(411)로부터 수신된 위성신호의 신호대 잡음비가 다른 GPS 안테나(412, 413)로부터 수신된 위성신호의 신호대 잡음비보다 절대적 개념의 스레드홀드 값, 예컨대 2dB 이상으로 작은 경우에 한하여 주 신호와 주 안테나를 변경하는 과정이 수행되고, 이 때는 종전의 주 안테나를 제외한 다른 GPS 안테나(412, 413)에서 수신된 위성신호 중에서 신호대 잡음비 값이 가장 큰 위성신호를 주 신호로 변경 선택한다.
상기 과정에서와 같이 스레드홀드 값을 이용한 히스테리시스 제어 방식에 의하여 주 신호를 변경하지 않고 수신 신호의 절대적인 크기의 차이만에 의해 주 신호를 변경하는 경우에는, GPS 안테나 사이의 스위칭이 연속적으로 수행되고, 주 안테나의 잦은 변경으로 동일한 GPS 위성으로부터 수신한 위성신호를 주 신호로 사용하더라도 페이즈(phase)의 차이에 의해 오차가 발생할 수 있기 때문에 상기와 같이 스레드홀드 값을 설정하여 주 신호의 변경이 빈번해지는 것을 방지하는 것이다. 그 결과, 항법정보 연산의 오차를 줄일 수 있게 된다.
상기 제어부(610)는 상기 항법정보 연산 모듈(628)에 저장되어 있는 데이터를 읽어들여서, 상기 S870 단계 수행에 의해서 새로운 주 신호로 변경 선택된 위성신호를 기초로 항법정보 예컨대, 위치, 속도, 시간 정보를 연산한다(S880 단계).
상기에서는 도 6의 제 1 실시예에 의한 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치를 구비하는 위성신호 선택 장치에 의해서 위성신호를 선택하는 방법에 대하여 기술하였으나, 도 8의 제 2 실시예에 의한 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치를 구비하는 위성신호 선택 장치에 의해서도 위성신호를 선택함은 물론 가능하며, 그 방법은 상기 도 6의 제 1 실시예에 의한 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치를 구비하는 위성신호 선택 장치에 의해서 위성신호를 선택하는 방법과 동일하여 상세한 설명은 생략한다.
상기의 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 일실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.
상기와 같은 구성과 동작 과정을 가지는 본 발명인 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치 및 그 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서 외부 위성으로부터 수신되는 위성신호 중에서 항법정보 연산에 사용될 수 있는 위성신호를 선택하여 주 신호로 선택함으로써 연산 처리량과 처리 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
둘째, 신호대 잡음비의 변화가 있는 경우 히스테리시스 방식에 의해 주 신호를 선택함으로써 오차를 최소로 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 항체에 탑재된 위성항법장치가 GPS 위성으로부터 위성신호를 수신하는 상태를 도시한 설명도이다.
도 2는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치를 탑재한 항체의 정면도이다.
도 3은 항체에 탑재된 위성항법장치에 다중 안테나가 연결되어 있는 상태를 도시한 연결 상태도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치의 블록 구성도이다.
도 5는 도 4의 위성신호 수신장치의 상세 블록 구성도이다.
도 6은 도 4의 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치의 제 1 실시예에 의한 블록구성도 이다.
도 7은 도 6의 저장부의 상세 블록 구성도이다.
도 8은 도 4의 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치의 제 2 실시예에 의한 블록 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택을 위한 플로 차트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 ; 항체 110 ; GPS 위성
300, 400 ; 위성항법장치 500 ; 위성신호 수신장치
511, 512, 513 ; 고주파 수신단 521, 522, 523 ; 상관기
600 ; 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치
610 ; 제어부 620 ; 저장부
630 ; 입출력 인터페이스부 622 ; 신호대 잡음비 추출 모듈
624 ; 신호대 잡음비 비교 모듈 626 ; 주 신호 선택 제어 모듈
628 ; 항법정보 연산 모듈 652 ; 신호대 잡음비 추출부
654 ; 신호대 잡음비 비교부 656 ; 주 신호 선택 제어부
658 ; 항법정보 연산부 659 ; 입출력부
700 ; 입출력 장치
311, 312, 313, 411, 412, 413 ; GPS 안테나

Claims (10)

  1. 비행 궤적과 자세가 변화하는 항체에 탑재되는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에 있어서:
    GPS(Global Positioning System) 위성신호를 수신하는 복수의 GPS 안테나;
    상기 복수의 GPS 안테나로부터 위성신호를 수신하는 위성신호 수신부; 및
    동일 GPS 위성으로부터 송신되어 상기 위성신호 수신부로 수신된 복수의 위성신호 중에서 신호대 잡음비(Signal to Noise ratio)가 가장 큰 위성신호를 주 신호로 선택하여 항법정보를 연산하는 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치는,
    동일 GPS 위성으로부터 송신되어 상기 위성신호 수신부로 수신된 복수의 위성신호의 신호대 잡음비를 추출 후 비교하여 가장 큰 신호대 잡음비를 갖는 위성신호를 주 신호로 선택한 후, 선택된 주 신호를 기초로 항법정보를 연산하는 프로그램을 저장하고 있는 저장부;
    상기 저장부의 프로그램을 읽어들여 신호대 잡음비의 추출 및 비교, 주 신호의 선택 및 항법정보 연산을 실행하며 시스템 전체를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 저장부는,
    동일 GPS 위성으로부터 송신된 복수 위성신호의 신호대 잡음비를 추출하는 신호대 잡음비 추출 모듈;
    상기 신호대 잡음비 추출 모듈에서 추출된 복수 위성신호의 신호대 잡음비의 크기를 비교하는 신호대 잡음비 비교 모듈;
    상기 신호대 잡음비 비교 모듈에서의 비교 결과 가장 큰 신호대 잡음비를 주 신호로 선택하는 주 신호 선택 제어 모듈; 및,
    상기 주 신호 선택 제어 모듈에서 선택된 주 신호를 기초로 항법정보를 연산하는 항법정보 연산 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 주 신호 선택 제어 모듈은,
    수신된 위성신호의 신호대 잡음비 변경이 있는지 여부를 판단하여, 신호대 잡음비 변경이 있는 경우, 주 신호의 신호대 잡음비가 수신된 다른 위성신호의 소정 스레드홀드(threshold) 값보다 작은 경우 최대 신호대 잡음비를 갖는 위성신호로 주 신호를 변경 선택하는 모듈이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 주 신호 선택 및 항법정보 연산장치는,
    동일 GPS 위성으로부터 송신되어 상기 위성신호 수신부로 수신된 복수의 위성신호의 신호대 잡음비를 추출하는 신호대 잡음비 추출부;
    상기 신호대 잡음비 추출부에서 추출된 복수의 신호대 잡음비의 크기를 비교하는 신호대 잡음비 비교부;
    상기 신호대 잡음비 비교부에서 수행된 비교의 결과 가장 큰 신호대 잡음비를 갖는 위성신호를 주 신호로 선택하는 주 신호 선택 제어부;
    상기 주 신호 선택 제어부에서 선택된 주 신호를 기초로 항법정보를 연산하는 항법정보 연산부; 및,
    데이터 신호 및 제어 신호를 입출력하는 입출력부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 주 신호 선택 제어부는,
    수신된 위성신호의 신호대 잡음비 변경이 있는지 여부를 판단하여, 신호대 잡음비 변경이 있고, 주 신호의 신호대 잡음비가 수신된 다른 위성신호의 소정 스레드홀드 값보다 작은 경우 최대 신호대 잡음비를 갖는 위성신호를 주 신호로 변경 선택하는 기능을 더 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 장치.
  7. 동일 GPS 위성으로부터 송신된 위성신호를 수신하는 제 1 단계와;
    상기 수신된 위성신호 중에서 신호대 잡음비가 가장 큰 위성신호를 주 신호로 선택하는 제 2 단계와;
    상기 선택된 주 신호를 기초로 항법정보를 연산하는 제 3 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 단계 수행 후,
    수신되는 위성신호의 신호대 잡음비의 변경이 있고, 주 신호의 신호대 잡음비가 수신된 다른 위성신호의 소정 스레드홀드 값보다 작은 경우, 최대 신호대 잡음비를 갖는 위성신호를 주 신호로 변경 선택하는 단계가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 최대 신호대 잡음비를 갖는 위성신호로 변경 선택하는 단계는,
    수신되는 위성신호의 신호대 잡음비의 변경 여부를 판단하는 (a) 단계와;
    상기 (a) 단계에 의해서 변경이 있는 경우, 현재 주 신호의 신호대 잡음비와 수신된 다른 위성신호의 소정 스레드홀드 값의 크기를 비교 판단하는 (b) 단계와;
    상기 (b) 단계에서 주 신호의 신호대 잡음비가 수신된 다른 위성신호의 소정 스레드홀드 값보다 작은 경우, 최대 신호대 잡음비를 갖는 위성신호를 주 신호로 변경 선택하는 (c) 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 단계 수행 후,
    수신되는 위성신호의 신호대 잡음비의 변경이 있고, 주 신호의 신호대 잡음비가 수신된 다른 위성신호의 신호대 잡음비보다 소정 스레드홀드 값 이상으로 작은 경우에는, 최대 신호대 잡음비를 갖는 위성신호를 주 신호로 변경 선택하는 단계가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나를 구비한 위성항법장치에서의 위성신호 선택 방법.
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KR102558238B1 (ko) * 2022-12-16 2023-07-21 한화시스템 주식회사 다중 gps 수신기를 이용한 항공기의 gps 시간 동기화 시스템 및 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102248964B1 (ko) * 2020-11-30 2021-05-07 세종대학교산학협력단 항체 사이의 상대 측위 오차를 보상하는 위성항법 시스템

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