KR100951006B1 - 위성항법수신기에서 빠른 ｔｔｆｆ를 얻기 위한 장치 및방법 - Google Patents

위성항법수신기에서 빠른 ｔｔｆｆ를 얻기 위한 장치 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위성항법수신기에 전원이 인가된 후 항법위성으로부터 신호를 수신하여 최초의 항법정보를 계산할 때까지 걸리는 시간을 줄여 빠른 TTFF(Time To First Fix)를 얻기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 단일 안테나로부터 수신된 위성신호를 복수의 포트로 분기하여 전송하는 위성신호분배기; 위성신호분배기에서 분기되어 수신된 위성신호를 각각 저주파로 하향 변환 및 A/D변환하는 복수의 고주파수신단; 제한된 추적채널을 가지며, 기 저장된 코드신호와 수신된 위성신호 간의 상관값을 추적채널별로 연산하여 추적채널에 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지 판단하고, 추적채널마다 할당된 위성ID에 대응되는 위성신호를 추적하는 복수의 상관기; 및 추적채널마다 위성ID를 할당하여 추적채널을 설정하고, 상관기의 추적채널에서 추적에 성공한 위성신호의 위성ID를 다른 상관기의 추적채널에 할당하여 항법정보를 연산하는 마이크로컴퓨터를 포함하는 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치 및 방법이 제공된다.
개시된 본 발명에 따르면, 기존에 주로 사용되는 제한된 수의 채널을 갖는 상관기를 여러 개 사용하여 가용 추적채널수를 늘리며, 추적채널 설정을 통해 모든 위성신호를 동시에 추적할 수 있게 하여 빠른 TTFF 특성을 얻을 수 있다.

Description

위성항법수신기에서 빠른 ＴＴＦＦ를 얻기 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for fast TTFF in a GNSS Receiver}
본 발명은 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 위성항법수신기에 전원이 공급된 이후 위성신호를 수신하여 최초의 항법정보를 계산해 내는데 까지 걸리는 시간인 TTFF(Time To First Fix)를 빠르게 할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
위성항법시스템(GNSS;Global Navigation Satellite System)은 특정 궤도에서 운행되는 항법위성으로부터 송신된 신호를 항체에 탑재된 위성항법수신기와 연결된 안테나를 통하여 수신하여, 이를 바탕으로 항체의 위치, 속도, 시각 등과 같은 항법정보를 계산할 수 있도록 구성된 시스템이다.
이에 따르면, 기상상황에 관계없이 위성신호의 수신이 가능한 전 세계의 모든 곳에서 항법수행이 가능하며, 관성항법시스템(INS;Inertial Navigation System)과는 달리 시간에 따라 오차가 누적되지 않는 장점이 있어 그 사용이 계속 증가하고 있다.
대표적인 위성항법시스템으로는, 예컨대 GPS(Global Positioning System), GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System) 및 GALILEO 프로젝트 등이 있다.
위성항법수신기는 항법위성으로부터 전송된 신호를 수신한 후 이를 이용하여 항법정보를 계산할 수 있는 장치이다. 수신된 위성신호를 이용하여 항법정보를 계산하기 위해서는 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 송신한 신호인지를 알아야 하며, 각 위성신호에서 항법정보 계산에 필요한 위성의 항법메시지 신호를 추출해야 한다.
또한 3차원 위치 정보를 계산하기 위해서는 한 번에 4개 이상의 위성신호를 동시에 수신해야 한다. 그러므로 위성항법수신기는 전원이 공급된 이후 위성신호를 수신하여 항법정보를 계산해내기 위하여 다양한 작업을 수행한다.
여기서, 위성항법수신기에 전원이 공급된 이후 위성신호를 수신하여 최초의 항법정보를 계산해 내는데 까지 걸리는 시간을 위성항법수신기의 TTFF(Time To First Fix)라고 한다.
위성항법수신기의 TTFF는 위성항법수신기의 하드웨어 성능과 항법정보 계산을 위한 알고리즘에 따라 다소 차이가 있으나, 정지상태에서는 위성신호 수신이 정상적인 경우 대략 90초 이내에 첫 항법정보를 계산해 낸다. 그러나 위성항법수신기가 위성궤도추적과 같은 고속의 항체를 위하여 운용될 때에는 위성항법수신기의 TTFF가 매우 길어진다.
종래기술에 의한 위성항법수신기는 도 1과 같이 안테나(101)로부터 수신된 위성신호를 위성신호수신부(201) 내의 상관기(221)의 각 추적채널에 할당하여 위성신호 탐색 및 추적을 수행한다.
이러한 종래기술에 의한 상관기(221)는 도 2와 같이, 대부분 12채널 이하의 추적채널(401, 402, …, 412)을 보유하고 있으므로 상관기(221)가 보유한 추적채널에 12개의 위성을 각각 할당하여 위성신호 탐색 및 추적을 수행하고 있다.
그런데, 이에 따라 발생하는 위성항법수신기의 TTFF 문제점은 다음과 같다.
첫째, 초기 추적채널에 설정된 위성 중에서 4개 이상의 위성신호가 안테나(101)를 통하여 수신되는 경우에는 본 발명과 동일한 TTFF를 얻을 수 있다. 그러나 초기 추적채널에 설정된 위성 중에서 4개 미만의 위성 신호가 안테나(101)를 통하여 수신되는 경우, 추적되지 않는 위성의 탐색이 종료된 이후 종료된 채널에 새로운 위성이 할당되어 위성신호의 추적이 이루어질 동안에는 항법정보를 계산할 수 없으므로 위성항법수신기의 TTFF가 매우 길어지는 문제점이 있다.
둘째, 1개의 안테나(101)를 이용함에 따라 충분한 가시영역을 확보하지 못할 수 있으며 그에 따라 항법정보를 계산하기에 충분한 위성신호를 수신할 수 없게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 제한된 수의 추적채널을 가진 기존의 상관기를 여러 개 이용하여 안테나를 통해 수신한 위성신호를 한꺼번에 처리할 수 있도록 위성ID 할당을 통한 추적채널 설정을 수행함으로써 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻을 수 있도록 하는 장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치는, 위성신호를 이용하여 항법정보를 계산하는 위성항법수신기에 있어서, 단일 안테나로부터 수신된 위성신호를 저주파의 신호로 하향 변환한 후 A/D변환하여 전송하는 고주파수신단; 제한된 다수의 추적채널을 가지며, 기 저장된 코드신호와 상기 고주파수신단으로부터 수신된 위성신호 간의 상관값을 추적채널별로 연산하여 각 추적채널에 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지 판단하며, 추적채널마다 할당된 위성ID에 대응되는 위성에 관한 위성신호를 추적하는 복수 개의 상관기; 및 상기 복수 개의 상관기별 구비된 각 추적채널마다 추적대상 위성에 관한 위성ID를 각각 할당하여 상기 추적채널을 설정하고, 상관기의 각 추적채널에서 추적에 성공한 위성신호에 대응되는 위성ID를 다른 상관기의 추적채널에 할당하여 추적된 위성정보를 각 상관기별로 공유하여 항법정보를 연산하며, 알마낙 정보가 모두 수신되어 가시위성의 정보가 계산되면, 아직 위성신호를 추적하지 못 한 추적채널의 위성ID를 상기 가시위성의 위성ID로 갱신하는 마이크로컴퓨터를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 위성신호를 이용하여 항법정보를 계산하는 위성항법수신기에 있어서, 단일 안테나로부터 수신된 위성신호를 복수 개의 포트로 분기하여 전송하는 위성신호분배기; 상기 위성신호분배기에서 분기되어 수신된 위성신호를 각각 저주파의 신호로 하향 변환한 후 A/D변환하여 전송하는 복수 개의 고주파수신단; 제한된 다수의 추적채널을 가지며, 기 저장된 코드신호와 상기 고주파수신단으로부터 수신된 위성신호 간의 상관값을 추적채널별로 연산하여 각 추적채널에 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지 판단하며, 추적채널마다 할당된 위성ID에 대응되는 위성에 관한 위성신호를 추적하는 복수 개의 상관기; 및 상기 복수 개의 상관기별 구비된 각 추적채널마다 추적대상 위성에 관한 위성ID를 각각 할당하여 상기 추적채널을 설정하고, 상관기의 각 추적채널에서 추적에 성공한 위성신호에 대응되는 위성ID를 다른 상관기의 추적채널에 할당하여 추적된 위성정보를 각 상관기별로 공유하여 항법정보를 연산하며, 알마낙 정보가 모두 수신되어 가시위성의 정보가 계산되면, 아직 위성신호를 추적하지 못한 추적채널의 위성ID를 상기 가시위성의 위성ID로 갱신하는 마이크로컴퓨터를 포함한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 위성신호를 이용하여 항법정보를 계산하는 위성항법수신기에 있어서, 복수 개의 안테나로부터 수신된 위성신호를 각각 저주파의 신호로 하향 변환한 후 A/D변환 하여 전송하는 복수 개의 고주파수신단; 제한된 다수의 추적채널을 가지며, 기 저장된 코드신호와 상기 고주파수신단으로부터 수신된 위성신호 간의 상관값을 추적채널별로 연산하여 각 추적채널에 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지 판단하며, 추적채널마다 할당된 위성ID에 대응되는 위성에 관한 위성신호를 추적하는 복수 개의 상관기; 및 상기 복수 개의 상관기별 구비된 각 추적채널마다 추적대상 위성에 관한 위성ID를 각각 할당하여 상기 추적채널을 설정하고, 상관기의 각 추적채널에서 추적에 성공한 위성신호에 대응되는 위성ID를 다른 상관기의 추적채널에 할당하여 추적된 위성정보를 각 상관기별로 공유하여 항법정보를 연산하며, 알마낙 정보가 모두 수신되어 가시위성의 정보가 계산되면, 아직 위성신호를 추적하지 못한 추적채널의 위성ID를 상기 가시위성의 위성ID로 갱신하는 마이크로컴퓨터를 포함한다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 방법은, 복수 개의 상관기를 이용하여 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 복수 개의 상관기별 구비된 각 추적채널에 위성ID를 각각 할당하여 초기 추적채널을 설정하는 추적채널 설정 단계; 기 저장된 코드신호와 상기 위성으로부터 수신된 위성신호 간의 상관값을 상기 상관기가 추적채널별로 연산하여 각 추적채널에 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지 판단하고, 추적채널마다 할당된 위성ID에 대응되는 위성에 관한 위성신호를 추적하는 위성신호 탐색 단계; 상기 위성신호 탐색 결과, 위성신호의 추적에 성공한 추적채널이 경우, 해당 추적채널의 위성ID를 다른 상관기의 추적채 널에 할당하여 추적된 위성정보를 각 상관기별로 공유하는 위성정보 공유 단계; 및 상기 추적에 성공한 위성정보의 개수가 항법정보를 계산하기에 충분한 개수인 경우, 추적된 위성정보를 이용하여 항법정보를 계산하는 항법정보 계산 단계; 상기 위성항법수신기에 알마낙 정보가 모두 수신되어 가시위성의 정보가 계산되면, 아직 위성신호의 추적에 성공하지 못한 추적채널의 위성ID를 상기 가시위성의 위성ID로 갱신하여 상기 위성신호 탐색 단계 내지 항법정보 계산 단계를 재수행하는 가시위성 적용 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치 및 방법에 따르면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 기존의 제한된 채널을 갖는 위성항법수신기와 비교하여 주어진 항법위성을 한꺼번에 탐색할 수 있으므로 빠른 TTFF를 얻을 수 있는 효과가 있다.
둘째, 여러 개의 안테나를 사용하는 경우에는 단일 안테나를 사용하여 충분한 가시영역을 확보할 수 없는 경우에도 빠른 TTFF를 얻을 수 있고, 지속적으로 정상적인 항법정보를 계산할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있 다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예에 따른 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치의 구성도, 도 6은 도 3 내지 도 5의 복수 개의 상관기에 관한 추적채널 설정을 통한, 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 방법의 흐름도, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 추적채널 설정의 운용도이다.
도 3 내지 도 5의 실시예는, 위성으로부터 전송된 신호인 위성신호를 이용하여 항법정보를 계산하는 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치의 구성을 나타낸다. 각 도면에서 201, 202, …, 20N번 블럭은 위성신호수신부를 나타낸다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치는, 단일 안테나(101), 고주파수신단(211), 복수 개의 상관기(221, 222, …, 22N) 및 마이크로컴퓨터(300)를 포함하여 구성된다.
상기 단일 안테나(101)는 위성에서 송신된 신호를 수신하여 상기 고주파수신단(211)으로 전송하는 부분이다.
상기 고주파수신단(211)은 안테나(101)를 통하여 수신된 위성신호를 처리하기 쉬운 낮은 주파수의 신호로 하향 변환한 후, A/D(Analog to Digital) 변환하여 복수 개의 상관기(221, 222, …, 22N)로 전송한다.
상기 상관기(221, 222, …, 22N)는 고주파수신단(211)에서 변환된 신호를 이용하여, 도 2와 같은 각 추적채널별(401, 402, …, 412)로 상관값(Correlation Value)을 계산하여 추적채널에서 추적된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지를 판단할 수 있도록 한다.
더 상세하게는, 각 상관기(221, 222, …, 22N)는 도 2와 같이 제한된 다수(ex, 12개)의 추적채널(401, 402, …, 412)을 가진다.
이때 상관기(221, 222, …, 22N)는 기 저장된 코드신호와 고주파수신단(211)으로부터 수신된 위성신호 간의 상관값을 추적채널별로 연산하여 각 추적채널에 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지 판단한다. 상기 코드신호란, 수신된 위성신호가 어느 위성에서 전송된 신호인지를 구별하기 위한 고유값으로서, 해당 위성에 대한 위성신호의 구별이 가능한 정보라면 어떠한 정보라도 무관하다.
이러한 상관기(221, 222, …, 22N)는 마이크로컴퓨터(300)에 의해 각 추적채널마다 할당받게 되는 위성ID를 기초로 하여, 할당받은 위성ID에 대응되는 위성에 관한 위성신호를 각 추적채널별로 추적하게 된다.
상기 마이크로컴퓨터(300)는 상관기(221, 222, …, 22N)의 추적채널에 위성ID를 할당하고, 상관기(221, 222, …, 22N)에서 전달된 신호를 기초로 항법정보를 연산한다.
즉, 마이크로컴퓨터(300)는, 상관기(221, 222, …, 22N)별 구비된 각 추적채널마다 추적대상 위성에 관한 위성ID를 각각 할당하여 추적채널을 설정하고, 상관 기(221, 222, …, 22N)의 각 추적채널에서 추적에 성공한 위성신호에 대응되는 위성ID를 다른 상관기의 추적채널에 할당하여 추적된 위성정보를 각 상관기별로 공유하여 항법정보를 연산한다.
이에 부가적으로, 마이크로컴퓨터(300)는 안테나(101), 고주파수신단(211), 상관기(221, 222, …, 22N)를 통해 위성의 알마낙(Almanac) 정보가 모두 수신되어 가시위성의 정보가 계산된 경우, 아직 위성신호를 추적하지 못한 추적채널의 위성ID를 상기 가시위성의 위성ID로 갱신하여, 수신된 위성신호 중에서도 가시위성에 대한 위성신호의 추적이 이루어질 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치로서, 단일 안테나(101), 위성신호분배기(500), 복수 개의 고주파수신단(211, 212, …, 21N), 복수 개의 상관기(221, 222, …, 22N) 및 마이크로컴퓨터(300)를 포함하여 구성된다.
상기 위성신호분배기(500)는 단일 안테나(101)에서 수신된 위성신호를 복수 개의 포트로 분기하여 그에 대응되는 복수 개의 고주파수신단(211, 212, …, 21N)으로 나누어 전송할 수 있다.
이때, 복수 개의 고주파수신단(211, 212, …, 21N)은, 위성신호분배기(500)에서 분기되어 수신된 위성신호를 각각 저주파 신호로 하향 변환 및 A/D변환하여 그에 대응되는 복수 개의 상관기(221, 222, …, 22N)로 각각 전송하게 된다.
여기서, 위성신호분배기(500)를 사용할 수 없을 때에는 도 5에 도시된 제3실시예와 같이, 복수의 안테나(101, 102, …, 10N)를 이용하여 수신된 위성신호를 그 에 대응되는 복수의 고주파수신단(211, 212, …, 21N)으로 전달할 수도 있다.
즉, 도 5와 같은 본 발명의 제3실시예에 따른 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치는, 복수 개의 안테나(101, 102, …, 10N), 복수 개의 고주파수신단(211, 212, …, 21N), 복수 개의 상관기(221, 222, …, 22N) 및 마이크로컴퓨터(300)를 포함하여 구성된다.
이때, 복수 개의 고주파수신단(211, 212, …, 21N)은 복수 개의 안테나(101, 102, …, 10N)로부터 수신된 위성신호를 각각 저주파의 신호로 하향 변환한 후 A/D변환하여 그에 대응되는 복수 개의 상관기(221, 222, …, 22N)로 각각 전송한다.
위와 같이 복수 개의 안테나를 사용하는 경우에는 단일 안테나를 사용하여 충분한 가시영역을 확보할 수 없는 경우에도 빠른 TTFF를 얻을 수 있고, 지속적으로 정상적인 항법정보를 계산할 수 있다.
또한, 이상과 같은 다양한 실시예에서 본 발명은 기존의 제한된 채널을 갖는 위성항법수신기와 비교하여 상관기를 여러 개로 두어 주어진 항법위성을 한꺼번에 탐색할 수 있으므로 빠른 TTFF를 얻을 수 있다.
이상과 같은 도 3 내지 도 5에 개시된 복수 개의 상관기(221, 222, …, 22N)를 이용한 추적채널 설정을 통한, 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 방법을 도 6 내지 도 7을 참고로 하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 6은 복수의 상관기(221, 222, …, 22N)에 대한 추적채널 설정 과정의 플로우 차트이고, 도 7은 12개의 추적채널(401, 402, …, 412)을 갖는 3개의 상관기(221, 222, 223)를 사용한 위성항법수신기에서 도 6의 플로우 차트에 따른 채널 설정 및 변화과정을 나타낸다.
먼저, 위성항법수신기의 마이크로컴퓨터(300)는 상관기(221, 222 …, 22N)의 개수와 각 상관기의 추적채널수를 설정한다(F601).
예를 들면, 추적채널마다 할당될 위성ID에 대응되는 위성의 개수가 24개인 경우, 이러한 24개의 위성ID(#01~#24)를 12개의 추적채널을 갖는 2개의 상관기(총 24개의 추적채널을 가짐)에 각각 할당할 것인지, 또는 3개의 상관기(총 36개의 추적채널을 가짐)에서 여유 추적채널을 가지고 할당할 것인지를 설정할 수 있다. 뿐만 아니라, 상관기(221, 222, …, 22N)에서 이용할 추적채널수의 설정(ex, 12개 중에 몇 개를 이용할 것인지 등)도 가능하다.
이러한 상관기의 개수와 추적채널수의 설정 정보는 별도의 입력부(미도시)를 통해 사용자로부터 입력받는 정보일 수 있으며, 그 외에도 마이크로컴퓨터(300)에 기 저장된 명령에 의해 자동으로 설정가능한 정보일 수 있는데, 이는 본 발명의 기술범주 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 가능하다.
F601단계 이후, 마이크로컴퓨터(300)는 상관기(221, 222 …, 22N)의 각 추적채널에 추적대상 위성에 관한 위성ID를 각각 할당하여 초기 추적채널을 설정한다(F602).
일 실시예로 항법위성ID가 #01~#32가 있는 위성항법수신기의 경우, 초기 추적채널이 상술한 모든 위성 ID를 포함할 수 있도록 구성 가능한데, 도 7(a)는 3개의 상관기(221, 222, 223)를 이용한 경우에 대한 초기 추적채널 설정의 일 실시예로서, 각 상관기의 추적채널에 할당된 위성ID는 아래의 표 1과 같다.
[표 1]
Figure 112008002191959-pat00001
12개의 추적채널(401, 402, …, 412)을 갖는 3개의 상관기(221, 222, 223)를 이용하는 경우 위성ID #01~#32에 대하여 4개의 여유채널이 발생하게 된다.
여기서, 표 1의 위성ID 할당은 단지 일 실시예에 불과한 것이고, 보다 다양한 ID 할당 예가 존재할 수 있음은 자명하다.
이후, 위성항법수신기는 안테나(101)를 통하여 항법위성으로부터 위성신호를 수신하고, 상관기(221, 222, …, 22N)에서 위성신호 탐색을 수행한다(F603).
즉, 이러한 위성신호 탐색 단계(F603)는, 기 저장된 코드신호와 위성으로부터 수신된 위성신호 간의 상관값을 상관기(221, 222, …, 22N)가 추적채널별로 연산하여, 각 추적채널에 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지 판단하게 되며, 할당된 위성ID에 대응되는 위성에 관한 위성신호를 추적채널별로 추적한다.
표 1을 예를 들면, 상관기 #2에 대하여, 12개의 추적채널 중 CH#1(도 2의 401)의 추적채널은, 위성ID가 #12인 위성에서 수신된 위성신호의 추적을 시도한다.
다음으로, 상기 F603단계의 위성신호 탐색 결과, 위성신호의 추적에 성공한 추적채널인 경우(F604), 마이크로컴퓨터(300)는 해당 추적채널의 위성ID를 다른 상관기의 추적채널에 할당하여 추적된 위성정보를 각 상관기별로 공유한다(F605).
여기서, 해당 추적채널에서 위성신호 추적의 성공 여부는, 도 7과 같이 신호대잡음비(602;SNR)가 문턱값(Threshold Value)보다 큰지 그 이하인지의 여부에 따라 결정 가능하다. 본 발명의 실시예에서는 문턱값으로서 6.0의 값이 사용되고 있으나 문턱값의 설정은 언제든지 변경 가능하고 6.0 이하 또는 그 이상도 가능하다.
여기서 물론 더 상세하게는, 위성신호의 추적 성공의 여부는 신호대잡음비가 설정된 문턱값보다 크면서, 수신된 위성신호에서 위성정보를 정상적으로 얻을 수 있어야 최종적으로 추적에 성공하였다고 할 수 있다. 따라서, 신호대잡음비가 상기 설정된 문턱값보다 큰 조건은 추적 성공 여부를 결정하기 위한 최소 조건에 해당되며 이는 당업자에게 자명한 사실이다.
도 7(a) 및 표 1에서 초기 추적채널이 설정(F602)되고, 초기 추적채널에서 추적에 성공한 위성정보가 공유된 결과(F605)는 도 7(b) 및 표 2와 같다.
[표 2]
Figure 112008002191959-pat00002
즉, 추적에 성공하여 각 상관기(221,222,223)에 공유된 위성신호의 위성ID는 #03, #08, #11, #16, #19, #22, #25, #27, #28이다.
물론, 도 7(b)와 같이 동일한 위성ID라 하더라도 각 상관기(221,222,223)마다 수신된 위성신호의 SNR은 서로 상이할 수 있음은 자명하다. 이러한 위성신호의 SNR값은 항체의 움직임, 각 상관기의 고유 특성(규격), 안테나가 여러 개 설치된 제3실시예의 경우 각 안테나의 위치 등에 따라 시공간적으로 가변 가능한 값이다.
한편, 위성ID가 새로 할당되는 상관기의 추적채널은 위성신호의 추적에 성공한 추적채널은 제외된다.
이러한 위성정보 공유 단계(F605) 이후, 마이크로컴퓨터(300)는 추적에 성공한 위성정보의 개수가 항법정보를 계산하기에 충분한 개수(ex, 4개 또는 4개 이상)인지를 판단하여(F606), 충분한 개수인 경우 추적된 위성정보를 이용하여 항법정보를 계산하고(F607), 충분한 개수가 아니라면, 위성신호 탐색 단계(F603) 내지 위성정보 공유 단계(F605)를 계속 수행할 수 있다.
여기서, 항법정보가 계산(F607)된 이후 항법을 종료(F608)할 수 있다.
이와 다르게, 마이크로컴퓨터(300)에서 항법정보가 계산되고 위성의 알마낙 정보가 모두 수신되어 가시위성의 정보가 계산된 경우(F609), 아직 위성신호의 추적에 성공하지 못한 추적채널의 위성ID를 상기 가시위성의 위성ID로 갱신(F610)하여 상기 위성신호 탐색 단계(F603) 내지 항법정보 계산 단계(F607)를 재수행할 수 있다.
여기서 가시위성이란, 위성항법수신기에 위성정보가 수신될 수 있는 위성을 의미하는 것으로서 가시위성의 SNR값은 문턱값(ex:6.0)을 초과할 수도, 문턱값(ex:6.0) 이하일 수도 있다.
또한, F604단계에서 이미 추적에 성공한 위성신호(#03, #08, #11, #16, #19, #22, #25, #27, #28)는 시스템 오류, 항체의 급격한 이동 등과 같은 별다른 이유가 존재하지 않는다면, 위의 F609단계에서 가시위성으로 계산될 확률이 매우 높음은 자명하다.
도 7(c)와 같은 일 실시예에서 가시위성으로 계산된 위성ID는 총 9개(#03, #08, #11, #16, #19, #22, #25, #27, #28)로서, 각 채널에 할당된 위성 ID는 다음과 같다.
[표 3]
Figure 112008002191959-pat00003
표 3의 실시예에서는 가시위성이 9개이므로 3개의 상관기(221, 222, 223)에 주어진 12개의 추적채널 중 3개의 추적채널에는 각각 위성ID 할당을 하지 않는다. 물론, 여기서 가시위성이 11개로 계산된 경우에는 12개의 추적채널 중 1개의 추적채널에는 위성ID 할당을 하지 않게 된다. 또 다른 실시예로서 가시위성의 수가 12개를 초과하는 경우에는, 마이크로컴퓨터(300)에서 별도로 선택된 12개의 가시위성(ex, 현재 측정된 SNR값이 높은 순서대로 위성신호를 정렬하여 상위 12개의 선택된 가시위성)에 관한 위성ID만을 추적채널에 할당하는 것도 가능하다.
표 2(도 7(b))에서 표 3(도 7(c))의 단계로 전환되면서 위성ID에 관한 SNR값이 변하는 것은 앞서 상술한 바와 같이 항체의 이동 등에 의한 영향일 수 있다.
각 상관기에서 위성ID #16에 해당되는 위성신호를 예를 들면, 도 7(b)의 상태에서는 이미 추적에 성공한 위성신호(SNR>문턱값(ex:6.0) 조건)에 해당되나 도 7(c)의 상태에서는 추적에 성공하지 못한 위성신호(SNR≤문턱값(ex:6.0) 조건)로 감도가 하락되었다. 이렇게 감도가 떨어진 경우라도 F609 단계에서 가시위성으로 판단된다면, 해당 위성ID에 관한 위성신호의 계속적인 추적을 도 7(c)와 같이 수행할 수 있게 된다.
한편, F609 단계에서 가시위성 정보가 계산되어 아직 위성신호의 추적에 성공하지 못한 추적채널의 위성ID를 가시위성의 위성ID로 갱신하였거나(F610 단계), 가시위성 정보가 아직 계산되지 않았다면, 마이크로컴퓨터(300)는 위성신호의 추적에 성공하지 못한 추적채널에서 위성신호의 탐색이 종료되었는지를 판단한다(F611).
여기서, 위성신호의 추적에 성공하지 못한 추적채널에서 위성신호의 탐색이 종료되었다고 판단되면, 탐색이 종료된 추적채널의 위성ID를 갱신(F612)하고, 탐색이 종료되지 않았다고 판단되면, 위성신호 탐색 단계(F603)를 계속 수행한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 종래의 위성항법수신기의 구성도,
도 2는 12개의 추적채널을 갖는 도 1의 종래 상관기의 구성도,
도 3 내지 도 5는 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예에 따른 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치의 구성도,
도 6은 도 3 내지 도 5의 복수 개의 상관기에 관한 추적채널 설정을 통한, 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 방법의 흐름도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 추적채널 설정의 운용도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101, 102, …, 10N: 안테나 201, 202, …, 20N: 위성신호수신부
211, 212, …, 21N: 고주파수신단 221, 222, …, 22N: 상관기
300: 마이크로컴퓨터 401, 402, …, 412: 추적채널
500: 1× N 위성신호분배기 601...추적채널에 할당된 위성ID(x축)
602...위성신호의 SNR
701...첫 번째 상관기의 추적채널에 할당된 위성ID 및 위성신호의 SNR
702...두 번째 상관기의 추적채널에 할당된 위성ID 및 위성신호의 SNR
703...세 번째 상관기의 추적채널에 할당된 위성ID 및 위성신호의 SNR

Claims (4)

  1. 위성신호를 이용하여 항법정보를 계산하는 위성항법수신기에 있어서,
    단일 안테나로부터 수신된 위성신호를 저주파의 신호로 하향 변환한 후 A/D변환하여 전송하는 고주파수신단;
    제한된 다수의 추적채널을 가지며, 기 저장된 코드신호와 상기 고주파수신단으로부터 수신된 위성신호 간의 상관값을 추적채널별로 연산하여 각 추적채널에 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지 판단하며, 추적채널마다 할당된 위성ID에 대응되는 위성에 관한 위성신호를 추적하는 복수 개의 상관기; 및
    상기 복수 개의 상관기별 구비된 각 추적채널마다 추적대상 위성에 관한 위성ID를 각각 할당하여 상기 추적채널을 설정하고, 상관기의 각 추적채널에서 추적에 성공한 위성신호에 대응되는 위성ID를 다른 상관기의 추적채널에 할당하여 추적된 위성정보를 각 상관기별로 공유하여 항법정보를 연산하며, 알마낙 정보가 모두 수신되어 가시위성의 정보가 계산되면, 아직 위성신호를 추적하지 못한 추적채널의 위성ID를 상기 가시위성의 위성ID로 갱신하는 마이크로컴퓨터를 포함하는 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치.
  2. 위성신호를 이용하여 항법정보를 계산하는 위성항법수신기에 있어서,
    단일 안테나로부터 수신된 위성신호를 복수 개의 포트로 분기하여 전송하는 위성신호분배기;
    상기 위성신호분배기에서 분기되어 수신된 위성신호를 각각 저주파의 신호로 하향 변환한 후 A/D변환하여 전송하는 복수 개의 고주파수신단;
    제한된 다수의 추적채널을 가지며, 기 저장된 코드신호와 상기 고주파수신단으로부터 수신된 위성신호 간의 상관값을 추적채널별로 연산하여 각 추적채널에 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지 판단하며, 추적채널마다 할당된 위성ID에 대응되는 위성에 관한 위성신호를 추적하는 복수 개의 상관기; 및
    상기 복수 개의 상관기별 구비된 각 추적채널마다 추적대상 위성에 관한 위성ID를 각각 할당하여 상기 추적채널을 설정하고, 상관기의 각 추적채널에서 추적에 성공한 위성신호에 대응되는 위성ID를 다른 상관기의 추적채널에 할당하여 추적된 위성정보를 각 상관기별로 공유하여 항법정보를 연산하며, 알마낙 정보가 모두 수신되어 가시위성의 정보가 계산되면, 아직 위성신호를 추적하지 못한 추적채널의 위성ID를 상기 가시위성의 위성ID로 갱신하는 마이크로컴퓨터를 포함하는 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치.
  3. 위성신호를 이용하여 항법정보를 계산하는 위성항법수신기에 있어서,
    복수 개의 안테나로부터 수신된 위성신호를 각각 저주파의 신호로 하향 변환한 후 A/D변환하여 전송하는 복수 개의 고주파수신단;
    제한된 다수의 추적채널을 가지며, 기 저장된 코드신호와 상기 고주파수신단으로부터 수신된 위성신호 간의 상관값을 추적채널별로 연산하여 각 추적채널에 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지 판단하며, 추적채널마다 할당된 위성ID에 대응되는 위성에 관한 위성신호를 추적하는 복수 개의 상관기; 및
    상기 복수 개의 상관기별 구비된 각 추적채널마다 추적대상 위성에 관한 위성ID를 각각 할당하여 상기 추적채널을 설정하고, 상관기의 각 추적채널에서 추적에 성공한 위성신호에 대응되는 위성ID를 다른 상관기의 추적채널에 할당하여 추적된 위성정보를 각 상관기별로 공유하여 항법정보를 연산하며, 알마낙 정보가 모두 수신되어 가시위성의 정보가 계산되면, 아직 위성신호를 추적하지 못한 추적채널의 위성ID를 상기 가시위성의 위성ID로 갱신하는 마이크로컴퓨터를 포함하는 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 장치.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 기재된 복수 개의 상관기를 이용하여 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 방법에 관한 것으로서,
    상기 복수 개의 상관기별 구비된 각 추적채널에 추적대상 위성에 관한 위성ID를 각각 할당하여 초기 추적채널을 설정하는 추적채널 설정 단계;
    기 저장된 코드신호와 상기 위성으로부터 수신된 위성신호 간의 상관값을 상기 상관기가 추적채널별로 연산하여 각 추적채널에 수신된 위성신호가 어떤 위성에서 전송된 정보인지 판단하고, 추적채널마다 할당된 위성ID에 대응되는 위성에 관한 위성신호를 추적하는 위성신호 탐색 단계;
    상기 위성신호 탐색 결과, 위성신호의 추적에 성공한 추적채널이 경우, 해당 추적채널의 위성ID를 다른 상관기의 추적채널에 할당하여 추적된 위성정보를 각 상관기별로 공유하는 위성정보 공유 단계; 및
    상기 추적에 성공한 위성정보의 개수가 항법정보를 계산하기에 충분한 개수인 경우, 추적된 위성정보를 이용하여 항법정보를 계산하는 항법정보 계산 단계;
    상기 위성항법수신기에 알마낙 정보가 모두 수신되어 가시위성의 정보가 계산되면, 아직 위성신호의 추적에 성공하지 못한 추적채널의 위성ID를 상기 가시위성의 위성ID로 갱신하여 상기 위성신호 탐색 단계 내지 항법정보 계산 단계를 재수행하는 가시위성 적용 단계를 포함하는 위성항법수신기에서 빠른 TTFF를 얻기 위한 방법.
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