KR100557081B1 - 복합항법 시스템에서 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정방법 및 그 장치 - Google Patents

복합항법 시스템에서 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정방법 및 그 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100557081B1
KR100557081B1 KR1020030093275A KR20030093275A KR100557081B1 KR 100557081 B1 KR100557081 B1 KR 100557081B1 KR 1020030093275 A KR1020030093275 A KR 1020030093275A KR 20030093275 A KR20030093275 A KR 20030093275A KR 100557081 B1 KR100557081 B1 KR 100557081B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
speed
gps receiver
time delay
time
gps
Prior art date
Application number
KR1020030093275A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050061806A (ko
Inventor
홍현수
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020030093275A priority Critical patent/KR100557081B1/ko
Priority to US10/868,412 priority patent/US7124026B2/en
Publication of KR20050061806A publication Critical patent/KR20050061806A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100557081B1 publication Critical patent/KR100557081B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining 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
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/45—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement
    • G01S19/47—Determining position by combining measurements of signals from the satellite radio beacon positioning system with a supplementary measurement the supplementary measurement being an inertial measurement, e.g. tightly coupled inertial
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning
    • G01C21/16—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation
    • G01C21/165—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning by integrating acceleration or speed, i.e. inertial navigation combined with non-inertial navigation instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining 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
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G01S19/49—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system whereby the further system is an inertial position system, e.g. loosely-coupled
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining 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
    • G01S19/52—Determining velocity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

본 발명은 복합항법 시스템에서 GPS 수신기의 시간 지연 추정 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, GPS 수신기와 DR 시스템을 구비한 복합항법 시스템에서, DR 시스템에 의해 측정된 속력이 기준속력과 같아지는 시간과 GPS에 의해 측정된 속력이 상기 기준속력과 같아지는 시간의 시간차를 측정하여 GPS 수신기의 시간지연을 산출함으로써 그 시간지연을 고려한 약결합 방식의 GPS/DR 시스템의 구현이 가능하다. 그리고, 항체가 GPS 수신 지역에서 미수신 지역으로 이동하여 GPS/DR 시스템이 DR 시스템 모드로 전환될 때 DR 시스템을 위하여 속력의 초기치가 시간 지연이 고려되어 추정될 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 설계된 차량용 속력측정장치의 성능이 종래 기술에 의한 차량용 속력측정장치보다 우수한 성능을 가지게 되므로 궁극적으로는 차량용 위치측정장치의 위치 추정 정확도의 향상에 기여할 수 있다.
항법 시스템, DR, GPS 수신기, 시간지연

Description

복합항법 시스템에서 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정 방법 및 그 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING TIME DELAY OF GPS RECEIVER FOR HYBRID NAVIGATION SYSTEM}
도 1은 통상적인 복합항법 시스템에 대한 개략적인 블록구성도,
도 2는 통상적인 복합항법 시스템에서 GPS 수신기의 시간지연을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 시간지연 추정장치가 복합항법 시스템에 적용된 예를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 시간지연 추정장치에 대한 내부 블록도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 GPS 시간지연 추정방법에 대한 순서도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 수신기의 시간 지연 추정 방법을 설명하기 위한 도면.
본 발명은 차량항법 시스템에 관한 것으로서, 특히 복합항법 시스템에서 지.피.에스 수신기의 시간 지연을 추정하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
통상적으로 이동체들(예컨대, 선박, 항공기, 차량 등)에는 이동체의 위치를 결정(positioning)하고 목적지까지의 경로를 탐색(routing)하여 그 결과를 제공하는 네비게이션 시스템(navigation system)이 탑재되어 사용된다. 한편, 이러한 네비게이션 시스템이 이동체의 위치를 결정하고 목적지까지의 경로를 제공하기 위해 네비게이션 시스템은 이동체의 정확한 위치를 알고 있어야 한다.
따라서 네비게이션 시스템에는 통상적으로 자신의 위치를 결정하기 위한 측위 장치가 탑재되어있다. 측위 장치는 외부의 도움으로 위치를 결정하는 형태와 내부의 센서를 이용하여 위치를 결정하는 형태로 구분된다. 전자의 대표적인 예로는 GPS(global positioning system)를 들 수 있으며, 후자의 대표적인 예로는 관성센서(inertial sensor)를 사용하는 DR(dead reckoning)을 들 수 있다.
관성센서로 구성된 DR 시스템(일명, 관성항법장치(INS: Inertial Navigation System)라고 함)은 1950년대 초 미국 MIT에서 처음 개발되어 1960년대 실용화된 항법 시스템이다. DR 시스템은 속도계나 가속도계(accelerometer)를 사용하여 속력을 구하고, 항체의 회전운동을 감지하는 자이로스코프(gyroscope: 이하 자이로)나 지구 자기장을 이용하여 방위각을 측정하는 자기 콤파스(magnetic compass)를 사용하여 운동 방향을 구한다. 즉, DR 시스템은 회전각속도를 측정하는 자이로스코프 출력을 적분하여 항체의 주행 방향각을 구하고, 가속도계의 출력으로부터 중력 가속 도를 보상한 후 적분을 취함으로써 현재의 속도와 위치를 자율적으로 계산한다.
이러한 DR 시스템은 짧은 기간 동안에는 항법 데이터가 정확하고 연속적인 항법 데이터를 제공하는 장점이 있다. 하지만 적분 과정으로 인하여 시간이 지남에 따라 오차가 누적되는 단점이 있다.
한편 GPS는 순간 정확도 측면에서는 DR 시스템 보다 크게 뒤지나 시간에 따른 누적 특성이 없다.
따라서 대부분의 DR 시스템은, 보다 높은 정확도와 장기간 안정성을 보장하기 위해서, 단독으로 사용하기 보다는 자기 콤파스(magnetic compass)나 GPS(Global Positioning System) 등과 같은 비관성 보조센서와 함께 사용된다. 이와 같이 관성센서와 비관성 보조센서를 함께 사용하는 항법 시스템을 복합항법 시스템(hybrid navigation system)이라 하며, 복합항법 시스템 중 DR 시스템과 GPS 수신기를 하나의 시스템에 포함시킴으로써 DR과 GPS의 장점을 갖도록 설계된 항법 시스템을 GPS/DR 시스템이라고 한다.
GPS/DR 시스템은 설계하는 방법에 따라 약결합(loosely-coupled) 구조와 강결합(tightly-coupled) 구조로 나눌 수 있다. 약결합 구조는 GPS 수신기와 DR 시스템을 독립적인 시스템으로 유지하고 각각의 출력을 융합하는 구조를 말하고, 강결합 구조는 GPS 수신기가 GPS 위성으로부터 제공받는 거리 측정치(pseudo-range) 등의 측정치와 관성센서로부터 얻는 각속도 및 가속도 측정치를 내부적으로 융합하는 구조를 말한다. GPS와 DR의 결합을 극대화하기 위해서는 강결합 구조가 적합하지만, 약결합 구조의 경우 설계가 간단하여 구현이 용이하며 약결합 구조 만으로도 충분한 성능을 얻을 수 있으므로 통상적으로 항법 시스템에는 약결합 구조가 보편적으로 사용되고 있다.
도 1은 통상적인 복합항법 시스템에 대한 개략적인 블록구성도이다. 도 1을 참조하면 복합항법 시스템(10)은 DR 시스템(12), GPS 수신기(14) 및 융합필터(16)를 포함한다. 이 때의 복합항법 시스템(10)은 DR 시스템(12)과 GPS 수신기(14)를 포함하므로 GPS/DR 시스템이라고도 한다. DR 시스템(12)과 GPS 수신기(14)는 각각 위치/속력/방향각 정보를 계산하여 융합필터(16)로 전달하고 융합필터(16)에서는 그 정보들을 융합하여 복합항법 시스템의 항법 해를 도출한다. 이 때 DR 시스템(12)은 융합필터(16)의 출력을 피드백 받아 사용한다.
이러한 GPS/DR 시스템에서 반드시 고려되어야 하는 것 중에 하나는 GPS가 제공하는 정보의 시간 지연이다. 즉, GPS 수신기는 특정 시간에서의 정보를 소정 시간 만큼 지연시켜 제공하는데 GPS/DR 시스템에서는 항체의 속력을 계산할 때 그 시간 지연을 고려해야 한다.
도 2는 통상적인 복합항법 시스템에서 GPS 수신기의 시간지연을 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면 GPS 수신기가 제공하는 속력(VG)은 가속도계로부터 구한 속력(VA) 보다 늦게 시작함을 알 수 있다. 즉, GPS 수신기가 제공하는 속력(VG)은 소정시간 지연됨을 알 수 있다.
GPS 수신기는 통상 약 1초 정도의 시간 지연을 나타내며, GPS 수신기 위치 해의 정확도를 향상시키기 위해 GPS 수신기에 트래킹(tracking loop)나 필터 등을 사용한 경우에는 1초 이상의 시간 지연을 나타낸다.
강결합 구조에서는 GPS 수신기를 독립적으로 유지하지 않으므로 시간 지연이 크게 발생하지 않도록 설계하는 것이 가능하지만 약결합 구조에서는 GPS 수신기의 시간 지연이 GPS/DR 시스템의 성능을 크게 저하 시킬 수 있다. 또한, 항체가 GPS 수신 지역에서 미수신 지역으로 이동하면 GPS/DR 시스템 모드에서 DR 시스템 모드로 전환하게 되는데 DR 시스템에서는 초기 속력치의 정확도가 매우 중요하므로 이러한 경우에는 시간 지연에 의한 효과가 더욱 크게 나타날 수 있다.
약결합 구조의 GPS/DR 시스템에서 GPS 수신기의 시간 지연에 의한 오차를 감소시키기 위해서는 시스템 설계 시에 시간 지연을 최소화하거나 시간 지연의 크기를 추정하여 시스템을 설계하여야 한다. 따라서, GPS 수신기의 시간 지연을 추정한 후 그 시간 지연을 최소화하는 방법이 요구된다.
따라서 종래에는 DR 시스템의 속력 데이터와 GPS 수신기가 제공하는 속력 데이터를 비교하여 GPS 수신기의 시간 지연을 구하는 방법을 사용하였다. 이와 같은 방법으로 GPS 수신기의 시간 지연을 정확하게 측정하기 위해서는 DR 시스템의 속력 데이터가 정확해야 한다. 하지만 가속도계를 사용하여 속력을 측정하는 DR 시스템은 가속도계의 특성상 정확한 속력을 측정하기가 어려운 문제가 있다. 즉 가속도계의 측정값에는 중력성분이 측정되어 순수한 가속도 성분을 얻기가 힘들고 가속도계로부터 구한 속력의 오차는 시간에 따라 누적되는 특성이 있다. 따라서 이러한 가속도계의 특성으로 인해 DR 시스템이 정확한 속력을 측정하기가 어렵다는 문제가 있다.
따라서 종래의 방법으로 GPS 수신기의 시간지연을 추정할 경우 그 결과가 부정확해질 수 있으며, 부정확한 시간지연의 크기를 사용하여 시스템을 설계하면 오히려 전체적인 복합항법시스템의 성능이 저하될 수도 있는 문제점이 있다.
본 발명의 제1 목적은 1~2개의 가속도계와 자이로 또는 1~2개의 가속도계와 자기 콤파스로 구성되는 저급의 복합항법시스템에서 GPS 수신기의 고유 특성을 유지하면서도 복합항법시스템을 구성할 수 있는 장치 및 방법을 제시함에 있다.
본 발명의 제2 목적은 가속도계와 GPS 수신기로 구성된 복합항법시스템에서 GPS 수신기의 시간 지연을 개략적으로 추정하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 제3 목적은 개략적으로 추정된 시간 지연의 크기로부터 시간 지연이 고려된 복합항법 시스템을 구현할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 제4 목적은 가속도계와 GPS 수신기로 구성된 차량용 속력 측정장치에 있어서 GPS 수신기의 시간지연을 보상한 차량용 속력 측정장치를 구현할 수 있는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 GPS 수신기의 시간지연 추정방법은 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정을 위한 기준속력을 설정하는 과정과, 지.피.에스 수신기 및 디.알 시스템의 속력 측정결과를 감지하는 과정과, 상기 감지 결과 디.알 시스템의 속력 측정결과가 상기 기준속력을 초과하는 순간을 제1 기준시간으로 설정하고 상기 감지 과정을 다시 수행하는 과정과, 상기 감지 결과 지.피.에스 수신기의 속력 측정결과가 상기 기준속력을 초과하는 순간을 제2 기준시간으로 설정하는 과정과, 상기 제2 기준시간에서 상기 제1 기준시간을 뺀 값을 지.피.에스 수신기의 시간지연으로 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 GPS 수신기의 시간지연 추정방법은 지.피.에스 수신기 및 디.알 시스템의 속력 측정결과를 감지하는 과정과, 상기 감지 결과 지.피.에스 수신기 및 디.알 시스템 중 적어도 어느 하나의 속력 측정결과가 '0'인 경우 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정을 위한 기준속력을 초기화하고 상기 감지 과정을 다시 수행하는 과정과, 상기 감지 결과 디.알 시스템의 속력 측정결과가 '0'을 초과하는 상태에서 지.피.에스 수신기의 속력 측정결과가 '0'을 초과하는 순간을 포착하여 그 순간을 제1 기준시간으로 설정하고 상기 제1 기준시간에서의 디.알 시스템에서의 속력 측정결과를 상기 기준속력으로 설정한 후 상기 감지 과정을 다시 수행하는 과정과, 상기 감지 결과 지.피.에스 수신기의 속력 측정결과가 상기 기준속력을 초과하는 순간을 포착하여 그 순간을 제2 기준시간으로 설정하는 과정과, 상기 제2 기준시간에서 상기 제1 기준시간을 뺀 값을 지.피.에스 수신기의 시간지연으로 설정하는 과정을 특징으로 한다.
한편 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 GPS 수신기의 시간지연 추정장치는 상기 지.피.에스 수신기 및 디.알 시스템에서 측정된 속력들을 각각 감지하는 속력감지부와, 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정을 위한 기준속력을 저장하고 상기 지.피.에스 수신기에서 측정된 속력 및 디.알 시스템에서 측정된 속력 각각이 상기 기준속력을 초과하는 순간들을 포착하는 속력비교부와, 상기 지.피.에스 수신기에서 측정된 속력이 상기 기준속력을 초과하는 순간과 상기 디.알 시스템에서 측정된 속력이 상기 기준속력을 초과하는 순간의 시간차를 산출하고 그 시간차를 지.피.에스 수신기의 시간 지연으로 추정하는 시간지연 산출부를 포함함을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 이동체의 속력 측정장치는 상기 지.피.에스 수신기 및 디.알 시스템에서 측정된 속력들을 각각 감지하는 속력감지부와, 상기 지.피.에스 수신기에서 측정된 속력이 '0'을 초과하는 순간을 포착하여 그 순간을 제1 기준시간으로 설정하고 상기 제1 기준시간에 디.알 시스템에서의 속력 측정결과를 상기 기준속력으로 설정한 후 상기 지.피.에스 수신기에서 측정된 속력이 상기 기준속력을 초과하는 순간을 포착하여 그 순간을 제2 기준시간으로 설정하는 속력 비교부와, 상기 제1 기준시간과 상기 제2 기준시간의 시간차를 산출하고 그 시간차를 지.피.에스 수신기의 시간 지연으로 추정하는 시간지연 산출부를 포함함을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 때, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 시간지연 추정장치가 복합항법 시스템에 적용된 예를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 시간지연 추정장치(150)가 포함된 복합항법시스템(100)은 시간지연 추정장치(150)로 속력 측정결과를 전달하는 DR 시스템(120) 및 GPS 수신기(140)와, DR 시스템(120) 및 GPS 수신기(140)로부터 각각의 속력 측정결과를 전달받고 시간지연 추정장치(150)로부터 GPS 수신기(140)의 시간지연(dT)을 전달받아 복합항법시스템의 항법 해를 산출하는 융합필터(160)를 포함한다. 이 때 DR 시스템(120)은 융합필터(160)의 출력을 피드백 받아 속력 계산에 이용한다.
이와 같이 복합항법 시스템(100)에 적용될 본 발명의 시간지연 추정장치(150)에 대한 내부 블록이 도 4에 예시되어 있다. 도 3 및 도 4를 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 시간지연 추정장치(150)는 속력감지부(152)와, 속력비교부(154) 및 시간지연산출부(156)를 포함한다.
속력감지부(152)는 GPS 수신기(140) 및 DR 시스템(120)에서 측정된 속력들을 각각 감지하여 속력 비교부(154)로 전달한다.
속력비교부(154)는 GPS 수신기(140)의 시간 지연 추정을 위한 기준속력(VREF)을 저장하고 GPS 수신기(140)에서 측정된 속력 및 DR 시스템(120)에서 측정된 속력 각각이 상기 기준속력(VREF)을 초과하는 순간들을 포착한다. 예를 들어 DR 시스템(120)에서 측정된 속력이 기준속력(VREF)을 초과하는 순간을 제1 시간(t1)으로 설정하고, GPS 수신기(140)에서 측정된 속력이 기준속력(VREF)을 초과하는 순간을 제2 시간(t2)로 설정한다. 만일 기준속력(VREF)이 '0'으로 설정되었다면 DR 시스템(120)에서 측정된 속력이 '0'을 초과하는 순간을 제1 시간(t1)으로 설정하고, GPS 수신기(140)에서 측정된 속력이 '0'을 초과하는 순간을 제2 시간(t2)으로 설정한다.
시간지연 산출부(156)는 DR 시스템(120)에서 측정된 속력이 기준속력(VREF)을 초과하는 제1 시간(t1)과 GPS 수신기(140)에서 측정된 속력이 기준속력(VREF)을 초과하는 제2 시간(t2)의 시간차를 산출하고 그 시간차를 GPS 수신기의 시간지연(dT)으로 추정한다. 이러한 시간지연 산출부(156)의 동작을 수학식으로 표현하면 수학식 1과 같다.
Figure 112003048443370-pat00001
상기 예에서와 같이 속력 비교부(154)는 GPS 수신기 시간지연 추정을 위한 소정의 기준속력을 저장하는 것도 가능하지만, 속력 비교부(154) 자체적으로 기준속력을 설정하고 그 값을 이용하여 GPS 수신기 시간지연을 추정하는 것도 가능하다.
이를 위해 속력비교부(154)는 GPS 수신기(140)에서 측정된 속력이 '0'을 초과하는 순간을 포착하여 그 순간을 제1 기준시간(t1)으로 설정하고, 그 제1 기준시간(t1)에 DR 시스템(120)에서의 속력 측정결과를 기준속력(VREF)으로 설정한 후 GPS 수신기(140)에서 측정된 속력이 상기 기준속력(VREF)을 초과하는 순간을 포착하여 그 순간을 제2 기준시간(t2)으로 설정한다.
그리고 시간지연 산출부(156)는 그 제1 및 제2 기준시간(t1, t2)의 시간차를 산출하여 그 시간차를 GPS 수신기(140)의 시간 지연(dT)으로 추정한다. 시간지연 산출부(56)에서 시간지연(dT)을 산출하는 식은 수학식 1에 예시된 바와 같다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 GPS 시간지연 추정방법에 대한 순서도이다.
도 4 및 도 5a를 참조하면 본 발명의 제1 실시 예에 따른 GPS 시간지연 추정방법은 다음과 같다. 먼저 시간 지연 추정부(150)는 GPS 수신기의 시간 지연 추정을 위한 기준속력(VREF)을 설정한다(S110). 이는 DR 시스템과 GPS 수신기 각각에서 산출된 속력이 그 기준속력(VREF)에 도달한 시간차를 측정함으로써 GPS 수신기의 시간지연을 산출하도록 하기 위함이다. 이 때 상기 기준속력(VREF)은 '0'또는 그 '0'을 초과하는 어떤 값으로 설정함이 바람직하다.
이와 같이 기준속력을 설정하였으면 속력감지부(152)는 DR 시스템에서 측정된 속력(이하 'DR 속력'이라 함)과 GPS 수신기에서 측정된 속력(이하 'GPS 속력'이라 함)을 감지한다(S120). 그리고 상기 과정(S110)에서 설정된 기준속력과 상기 과정(S120)에서 감지된 DR 속력을 비교하여(S130) DR 속력이 기준속력보다 큰 경우 속력 비교부(154)에서는 DR 속력이 기준속력을 초과하는 순간을 제1 기준시간(t1)으로 설정한다(S140). 또한 상기 과정(S110)에서 설정된 기준속력과 상기 과정(S120)에서 감지된 GPS 속력을 비교하여(S150) GPS 속력이 기준속력보다 큰 경우 속력 비교부(154)에서는 GPS 속력이 기준속력을 초과하는 순간을 제2 기준시간(t2)으로 설정한다(S160).
이와 같이 제1 기준시간(t1) 및 제2 기준시간(t2)이 설정되었으면 시간지연 산출부(156)에서는 그 제1 기준시간(t1) 및 제2 기준시간(t2)의 시간차를 산출하여 그 시간차를 시간지연으로 설정한다(S170).
한편 도 4 및 도 5b를 참조하면 본 발명의 제2 실시 예에 따른 GPS 시간지연 추정방법은 다음과 같다.
먼저 속력 감지부(152)는 GPS 수신기 및 DR 시스템의 속력 측정결과를 감지한다(S205). 그리고 그 측정 결과 정지로 판단되면, 즉 GPS 수신기 및 DR 시스템의 속력 측정결과가 모두 '0'이면, GPS 수신기 시간지연 추정을 위한 기준속력(VREF)을 초기화한다(S215).
한편 GPS 수신기 및 DR 시스템의 속력 측정결과를 감지한 결과 GPS 속력이 '0'을 초과하게 되면 GPS 속력이 '0'을 초과하는 순간을 제1 기준시간(t1)으로 설정한후(S225) 그 때(t1)의 DR 속력을 기준속력(VREF)으로 설정한다(S230).
그리고 GPS 속력과 상기 기준속력(VREF)을 비교하여 GPS 속력이 기준속력(VREF)을 초과할 때까지 DR 속력 및 GPS 속력을 지속적으로 감시한다(S235 및 S240).
한편 상기 비교(S235) 결과 GPS 속력이 기준속력(VREF)을 초과하면 그 순간을 포착하여 제2 기준시간(t2)으로 설정한 후(S245) 상기 과정(S225)에서 설정된 제1 기준시간(t1)과의 시간차에 의해 시간지연을 산출한다(S250).
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 수신기의 시간 지연 추정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b의 예에서 본 발명의 제1 실시 예(기준속력이 '0'인 경우) 를 적용한다면 GPS 수신기의 시간지연은 t1 t0 가 될 것이고, 본 발명의 제2 실시 예를 적용한다면 GPS 수신기의 시간지연은 t2 - t1 이 될 것이다. 도 6a와 도 6b에서 GPS 수신기의 속력이 다르게 나타난 것은 GPS 수신기의 동작 특성 또는 환경적인 요인들이 서로 다르기 때문이다. 즉, GPS 수신기의 시간 지연은 GPS 수신기의 동작 특성 또는 환경적인 요인들에 의해 다르게 나타날 수가 있는 것이다.
따라서 본 발명의 제1 실시 예와 같이 일률적인 기준속력을 이용하는 방법 보다는 본 발명의 제2 실시 예를 적용하는 것이 GPS 수신기의 시간지연의 신뢰도면에서 바람직하다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상기와 같은 본 발명은 GPS 수신기에서 거리 측정치를 제공받지 않고도 GPS 수신기와 DR 시스템이 서로 독립적으로 결합하는 GPS/DR 시스템을 위한 GPS 수신기의 시간지연을 추정할 수 있으며 그 시간지연을 고려한 약결합 방식의 GPS/DR 시스템의 구현이 가능하다. 그리고, 항체가 GPS 수신 지역에서 미수신 지역으로 이동하여 GPS/DR 시스템이 DR 시스템 모드로 전환될 때 DR 시스템을 위하여 속력의 초기치가 시간 지연이 고려되어 추정될 수 있다. 또한, 본 발명에 의해 설계된 차량용 속력측정장치의 성능이 종래 기술에 의한 차량용 속력측정장치보다 우수한 성능을 가지게 되므로 궁극적으로는 차량용 위치측정장치의 위치 추정 정확도의 향상에 기여할 수 있다.

Claims (6)

  1. 지.피.에스 수신기와 디.알 시스템을 구비한 복합항법 시스템의 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정방법에 있어서,
    지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정을 위한 기준속력을 설정하는 과정과,
    지.피.에스 수신기 및 디.알 시스템의 속력 측정결과를 감지하는 과정과,
    상기 감지 결과 디.알 시스템의 속력 측정결과가 상기 기준속력을 초과하는 순간을 제1 기준시간으로 설정하고 상기 감지 과정을 다시 수행하는 과정과,
    상기 감지 결과 지.피.에스 수신기의 속력 측정결과가 상기 기준속력을 초과하는 순간을 제2 기준시간으로 설정하는 과정과,
    상기 제2 기준시간에서 상기 제1 기준시간을 뺀 값을 지.피.에스 수신기의 시간지연으로 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준속력 설정 과정은
    상기 기준속력을 '0'으로 설정함을 특징으로 하는 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정 방법.
  3. 지.피.에스 수신기와 디.알 시스템을 구비한 복합항법 시스템의 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정방법에 있어서,
    지.피.에스 수신기 및 디.알 시스템의 속력 측정결과를 감지하는 과정과,
    상기 감지 결과 지.피.에스 수신기 및 디.알 시스템 중 적어도 어느 하나의 속력 측정결과가 '0'인 경우 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정을 위한 기준속력을 초기화하고 상기 감지 과정을 다시 수행하는 과정과,
    상기 감지 결과 디.알 시스템의 속력 측정결과가 '0'을 초과하는 상태에서 지.피.에스 수신기의 속력 측정결과가 '0'을 초과하는 순간을 포착하여 그 순간을 제1 기준시간으로 설정하고 상기 제1 기준시간에서의 디.알 시스템에서의 속력 측정결과를 상기 기준속력으로 설정한 후 상기 감지 과정을 다시 수행하는 과정과,
    상기 감지 결과 지.피.에스 수신기의 속력 측정결과가 상기 기준속력을 초과하는 순간을 포착하여 그 순간을 제2 기준시간으로 설정하는 과정과,
    상기 제2 기준시간에서 상기 제1 기준시간을 뺀 값을 지.피.에스 수신기의 시간지연으로 설정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정 방법.
  4. 지.피.에스 수신기와 디.알 시스템을 구비한 복합항법 시스템의 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정장치에 있어서,
    상기 지.피.에스 수신기 및 디.알 시스템에서 측정된 속력들을 각각 감지하는 속력감지부와,
    지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정을 위한 기준속력을 저장하고 상기 지.피.에스 수신기에서 측정된 속력 및 디.알 시스템에서 측정된 속력 각각이 상기 기준속력을 초과하는 순간들을 포착하는 속력비교부와,
    상기 지.피.에스 수신기에서 측정된 속력이 상기 기준속력을 초과하는 순간과 상기 디.알 시스템에서 측정된 속력이 상기 기준속력을 초과하는 순간의 시간차를 산출하고 그 시간차를 지.피.에스 수신기의 시간 지연으로 추정하는 시간지연 산출부를 포함함을 특징으로 하는 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 속력비교부는
    상기 기준속력을 '0'으로 저장함을 특징으로 하는 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정장치.
  6. 지.피.에스 수신기와 디.알 시스템을 구비한 복합항법 시스템의 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정장치에 있어서,
    상기 지.피.에스 수신기 및 디.알 시스템에서 측정된 속력들을 각각 감지하는 속력감지부와,
    상기 지.피.에스 수신기에서 측정된 속력이 '0'을 초과하는 순간을 포착하여 그 순간을 제1 기준시간으로 설정하고 상기 제1 기준시간에 디.알 시스템에서의 속력 측정결과를 상기 기준속력으로 설정한 후 상기 지.피.에스 수신기에서 측정된 속력이 상기 기준속력을 초과하는 순간을 포착하여 그 순간을 제2 기준시간으로 설정하는 속력 비교부와,
    상기 제1 기준시간과 상기 제2 기준시간의 시간차를 산출하고 그 시간차를 지.피.에스 수신기의 시간 지연으로 추정하는 시간지연 산출부를 포함함을 특징으로 하는 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정장치.
KR1020030093275A 2003-12-18 2003-12-18 복합항법 시스템에서 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정방법 및 그 장치 KR100557081B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030093275A KR100557081B1 (ko) 2003-12-18 2003-12-18 복합항법 시스템에서 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정방법 및 그 장치
US10/868,412 US7124026B2 (en) 2003-12-18 2004-06-15 Method and apparatus for estimating time delay of GPS receiver in hybrid navigation system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030093275A KR100557081B1 (ko) 2003-12-18 2003-12-18 복합항법 시스템에서 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정방법 및 그 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050061806A KR20050061806A (ko) 2005-06-23
KR100557081B1 true KR100557081B1 (ko) 2006-03-03

Family

ID=34675826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030093275A KR100557081B1 (ko) 2003-12-18 2003-12-18 복합항법 시스템에서 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정방법 및 그 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7124026B2 (ko)
KR (1) KR100557081B1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8086405B2 (en) * 2007-06-28 2011-12-27 Sirf Technology Holdings, Inc. Compensation for mounting misalignment of a navigation device
US8566032B2 (en) * 2009-10-30 2013-10-22 CSR Technology Holdings Inc. Methods and applications for altitude measurement and fusion of user context detection with elevation motion for personal navigation systems
US8612146B2 (en) * 2010-02-15 2013-12-17 Texas Instruments Incorporated Accelerometer-aided gyroscope
KR20110134633A (ko) * 2010-06-09 2011-12-15 엠텍비젼 주식회사 속도 측정 장치 및 측정된 속도 보정 방법
JP6120166B2 (ja) * 2013-06-04 2017-04-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 車両停止判定結果提供方法、車両停止判定装置、および車両停止判定システム
US20150204901A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 Caterpillar Inc. System and method for determining ground speed of machine
KR101697645B1 (ko) * 2014-10-06 2017-01-18 현대모비스 주식회사 추측 항법과 gps를 이용한 복합 항법 시스템 및 그 방법
DE102016209805A1 (de) * 2016-06-03 2017-12-07 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Positionsbestimmungseinheit zur Ermittlung einer aktuellen Position eines Empfängers
CN107807374A (zh) * 2017-10-26 2018-03-16 慧众行知科技（北京）有限公司 一种时变参数估计方法及系统
KR102545188B1 (ko) * 2018-06-12 2023-06-20 한국전자통신연구원 통행 시간 예측 모델을 이용한 통행 시간 예측 방법 및 통행 시간 예측 장치
CN110208835B (zh) * 2019-05-21 2023-05-05 哈尔滨工程大学 一种基于消电离层组合的跨系统紧组合差分定位方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5311195A (en) * 1991-08-30 1994-05-10 Etak, Inc. Combined relative and absolute positioning method and apparatus
US5774829A (en) * 1995-12-12 1998-06-30 Pinterra Corporation Navigation and positioning system and method using uncoordinated beacon signals in conjunction with an absolute positioning system

Also Published As

Publication number Publication date
US20050137800A1 (en) 2005-06-23
US7124026B2 (en) 2006-10-17
KR20050061806A (ko) 2005-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7286933B2 (en) GPS/dead-reckoning combination system and operating method thereof
US9488480B2 (en) Method and apparatus for improved navigation of a moving platform
JP5270184B2 (ja) 衛星航法／推測航法統合測位装置
EP2503288A2 (en) Methods of Attitude and Misalignment Estimation for Constraint Free Portable Navigation
KR20060117810A (ko) 이동체의 속력 측정 장치 및 방법
JP3727489B2 (ja) ロケータ装置
KR100557081B1 (ko) 복합항법 시스템에서 지.피.에스 수신기의 시간 지연 추정방법 및 그 장치
US20230358541A1 (en) Inertial navigation system capable of dead reckoning in vehicles
TW200916730A (en) Augmented navigation system and method of a moving object
CN111854752B (zh) 确定移动方向与传感器行进方向间的失准角进行航位推算
KR100443550B1 (ko) 오차보정시스템을 구비하는 관성측정유닛-지피에스통합시스템과 미지정수 검색범위 축소방법 및 사이클 슬립검출방법, 및 그를 이용한 항체 위치, 속도,자세측정방법
CN107990901B (zh) 一种基于传感器的用户方向定位方法
KR100525517B1 (ko) 차량 항법 시스템 및 그 제어방법
KR100575933B1 (ko) 가속도계와 경로안내 데이터를 이용한 이동체의속력측정방법 및 그 장치
KR20020001257A (ko) Ｇｐｓ와 관성센서를 이용한 개인 위치측정장치 및 방법
KR20110114039A (ko) Ｄｒ／ｇｐｓ 데이터 융합 방법
Zhao et al. An economical and effective multi-sensor integration for portable navigation system
KR20090036325A (ko) 네비게이션 장치에서의 이동체의 이동 속도를 측정하는장치 및 방법
KR101013701B1 (ko) 방위각정보를 이용한 이동체의 위치 정합방법
KR20130012714A (ko) 보폭 추정 장치, 및 그 방법
CN116625359A (zh) 一种自适应融合单频rtk的视觉惯性定位方法和设备
CN117760461A (zh) 一种用于导航状态估计的卫星视觉惯性里程计紧耦合系统
Komori et al. Initial Study on Spoofing Detection Using IMU and GNSS Compass
KR20040035011A (ko) 후진 개선 추측항법 시스템 및 그 방법
CN118318167A (en) Method for estimating the speed of a rail vehicle and associated inertial measurement unit

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130130

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140128

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150129

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160128

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee