KR100964938B1 - 원격 수신기에 의해 사용된 위성 추적 데이터의 무결성을모니터링하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

원격 수신기에 의해 사용된 위성 추적 데이터의 무결성을모니터링하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원격 수신기에 의해 사용된 위성 추적 데이터의 무결성을 모니터링하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 일 예에서, 제1 세트의 위성 추적 데이터가 서버에서 수신된다. 제2 세트의 위성 추적 데이터에 대한 무결성 데이터는 제1 세트의 위성 추적 데이터를 이용하여 생성된다. 무결성 데이터는 제2 세트의 위성 추적 데이터를 갖는 적어도 하나의 원격 수신기로 송신된다.

Description

원격 수신기에 의해 사용된 위성 추적 데이터의 무결성을 모니터링하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MONITORING THE INTEGRITY OF SATELLITE TRACKING DATA USED BY A REMOTE RECEIVER}
본 발명은 위성 위치 설정 시스템에 관한 것으로, 특히 원격 수신기에 의해 사용된 위성 추적 데이터의 무결성 모니터링에 관한 것이다.
GPS(위성 위치확인 시스템) 수신기는 위치를 계산하기 위해 몇몇 위성으로부터의 측정치를 이용한다. GPS는 수신기는 통상적으로 위성으로부터 송신되고 지구 표면상에 또는 그 부근의 수신기에 의해 수신된 송신 및 수신 신호 사이의 시간 지연을 계산하여 위치를 결정한다. 광속에 의해 곱해진 시간 지연은 수신기로부터 수신기의 시야에 있는 각각의 위성까지의 거리를 제공한다. GPS 위성은 위성 위치 데이터, 소위 "천체력(ephemeris)" 데이터를 수신기로 송신한다. 천체력 데이터 외에, 위성은 위성 신호와 관련한 절대 시간 정보를 수신기로 송신하는데, 절대 시간 신호는 미소 신호(week signal)의 초로서 전송된다. 이러한 절대 시간 신호는 수신기가 언제 각각 수신된 신호가 각각의 위성에 의해 송신되는지에 대한 타임 태그를 모호하지 않게 결정하게 한다. 각각의 신호의 송신의 정확한 시간을 앎으로써, 수신기는 각각의 위성이 신호를 송신할 때 어디에 있는지를 계산하기 위해 천 체력 데이터를 사용한다. 끝으로, 수신기는 수신기의 위치를 계산하기 위해 위성 위치의 정보를 위성에 대해 계산된 거리와 결합한다.
특히, GPS 수신기는 유일한 의사 랜덤 잡음(PN) 코드를 포함하는 궤도 선회 GPS 위성으로부터 송신된 GPS 신호를 수신한다. GPS 수신기는 수신된 PN 코드 신호 시퀀스와 내부적으로 생성된 PN 신호 시퀀스 사이의 시간 변화를 비교함으로써 신호의 송신 및 수신 사이의 시간 지연을 결정한다.
각각 송신된 GPS 신호는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호이다. 상업적인 사용을 위해 유용한 신호는 표준 위치 설정 서비스에 의해 제공된다. 이러한 신호는 1575.42MHz(L1 주파수)의 캐리어에 상의 1.023MHz 확산 레이트를 갖는 직접 시퀀스 확산 신호를 이용한다. 각각의 위성은 특정 위성을 식별하는 고유한 PN 코드(C/A 코드로 알려짐)를 송신하며, 몇몇 위성으로부터 동시에 송신되는 신호가 다른 신화와 매우 작은 간섭으로 수신기에 의해 동시에 수신되게 한다. PN 코드 시퀀스 길이는 1밀리초 시간 기간에 대응하는 1023 칩이다. 1023 칩의 한 사이클은 PN 프레임으로 불린다. 각각 수신된 GPS 신호는 1023 칩의 1023 MHz 반복 PN 패턴으로부터 구성된다. 매우 낮은 신호 레벨에서, PN 패턴이 여전히 관찰되어, 많은 PN 프레임을 프로세싱, 및 필수적으로 평균내어 모호하지 않은 시간 지연 측정을 제공한다. 이렇게 측정된 시간 지연은 "서브 밀리초 의사 거리"로 불리는데, 이는 이들이 1 밀리초 PN 프레임 경계인 알려진 모듈로이기 때문이다. 각각의 위성에 대해 각각의 지연과 관련한 밀리초의 정수를 분석함으로써, 정확하고 모호하지 않은 의사 거리를 얻는다. 모호하지 않은 의사 거리를 분석하는 프로세스는 "정수 밀리초 모호 해법"으로 알려져 있다.
GPS 신호의 송신의 절대 시간 및 이러한 절대 시간에서의 위성의 위치에 대한 정보와 함께 4개의 의사 거리의 세트는 GPS 수신기의 위치를 알아내기에 충분하다. 송신의 절대 시간은 송신의 시간에서 위성의 위치를 결정하여 GPS 수신기의 위치를 결정하기 위해 요구된다. GPS 위성은 대략 3.9km/s로 이동하며, 결국 지구로부터 관측되는 위성의 거리는 많아야 ±800m/s의 속도로 변화한다. 절대 시간 에러는 시간 에러의 각각의 밀리초에 대해 0.8m가지의 거리 에러를 초래한다. 이러한 거리 에러는 GPS 수신기 위치에서 유사한 크기의 에러를 생성한다. 따라서, 10ms의 절대 시간 정확도는 대략 10m의 위치 정확도에 대해 충분하다. 10ms 이상의 절대 시간 에러는 큰 위치 에러를 초래할 것이며, 따라서 통상의 GPS 수신기는 대략 10밀리초 정확도 또는 그 이상의 절대 시간을 필요로 한다.
GPS 수신기가 위성으로부터 천체력 데이터를 다운로드하는 것은 언제나 늦고(18초 이하), 종종 어려우며, (매우 낮은 신호 강도를 갖는 환경에서) 때로는 불가능하다. 이러한 이유로 인해, 위성으로부터 송신을 대기하는 대신 소정의 다른 수단에 의해 GPS 수신기로 위성 궤도 및 클록 데이터를 전송하는 것이 유리하다는 것이 알려져 있다. 위성 궤도 및 클록 데이터, 또는 "지원 데이터"를 GPS 수신기로 제공하는 기술은 "지원된 GPS" 또는 A-GPS로 알려졌다.
A-GPS 시스템 내의 지원 데이터는 위성 신호 획득에서 지원하는 정보와 같은 단기간 데이터, 천체력과 같은 중기간 데이터, 또는 천체력의 그룹과 같은 장기간 데이터 또는 다른 타입의 장기간 위성 궤도 및 클록 모델(일반적으로 "위성 추적 데이터"로 불림)일 수도 있다. 예를 들어, 우선 신호 획득 지원 데이터는 통상적으로 몇 분 동안 유효하며; 위성 천체력 데이터는 통상적으로 몇 시간 동안 유효하며, 장기간 궤도 및 클록 데이터는 며칠 동안 유효할 수도 있다. 이어 원격 수신기는 위성 신호를 획득하고, 소정의 경우 위치를 계산하기 위해 지원 데이터를 이용할 수도 있다. 지원 데이터가 전달된 시간과 지원 데이터가 원격 수신기에 의해 사용된 시간 사이에, 지원 데이터가 기초로 하는 위성 궤도/클록 데이터는 유효하지 않게 되는 것이 가능하다. 예를 들어, 소정의 위성 내에 클록은 예정된 범위 밖으로 벗어날 수도 있으며, 또는 소정 위성의 궤도는 예정된 범위를 넘어서 변화할 수도 있다. 만일 원격 수신기가 유효하지 않은 위성 궤도/클록 데이터와 관련한 앞서 획득된 지원 데이터를 이용하면, 계산된 장치 위치는 현저한 양만큼 에러를 가질 수도 있다.
따라서, 보조 위치 설정 시스템에서 원격 수신기로 전달된 위성 지원 데이터의 무결성을 모니터링하는 방법 및 장치가 필요하다.
원격 수신기에 의해 사용되는 위성 추적 데이터의 무결성을 모니터링하는 방법 및 장치가 설명된다. 본 발명의 일 실시예에서, 위성 추적 데이터의 제1 세트가 서버에서 수신된다. 예를 들어, 위성 추적 데이터의 제1 세트는 기준국의 하나 이상의 네트워크, 위성 관제국, 또는 다른 타입의 통신 네트워크로부터 수신될 수도 있다. 위성 추적 데이터는 위성 궤도 데이터, 위성 클록 데이터, 또는 이들 모두를 포함할 수도 있다. 제2 세트의 위성 추적 데이터에 대한 무결성 데이터는 제1 세트의 위성 추적 데이터를 이용하여 생성된다. 이어 무결성 데이터는 제2 세트의 위성 추적 데이터를 갖는 적어도 하나의 원격 수신기로 송신된다. 예를 들어, 무결성 데이터는 하나 이상의 비건실 위성을 식별할 수도 있다.
전술한 본원 발명의 특징이 상세하게 이해되도록, 간략하게 전술된 본 발명의 특정한 설명이 도면과 실시예를 통해 제공된다. 그러나 첨부한 도면은 본 발명의 전형적인 실시예이며 본원 발명을 한정하지 않음을 알아야 한다.
도1은 위치 설정 시스템의 실시예를 나타낸 블록도이다.
도2는 도1의 위치 설정 시스템을 이용하기 위한 위성 위치 설정 시스템의 실시예를 나타낸 블록도이다.
도3은 도1의 위치 설정 시스템을 이용하기 위한 위성 위치 설정 시스템의 실시예를 나타낸 블록도이다.
도4는 본 발명에 따라 원격 수신기에 의해 사용된 위성 추적 데이터의 무결성을 모니터링하는 프로세스의 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도5는 본 발명에 따라 비건실 위성을 식별하는 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도이다.
도6은 본 발명에 따른 비건실 위성을 식별하는 프로세스의 또다른 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도7은 본 발명에 따른 비건실 위성을 식별하는 프로세스의 또다른 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도8은 본 발명에 따른 서버로부터 무결성 데이터를 요청하는 프로세스의 실시예를 나타낸 흐름도이다.
도9는 본 발명에 따른 비건실 위성을 식별하기 위한 프로세스의 또다른 실시예를 나타낸 흐름도이다.
용이한 이해를 위해, 도면에서 공통되는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 사용하였다.
도1은 위치 설정 시스템(100)의 실시예를 나타낸 블록도이다. 시스템(100)은 서버(102) 및 원격 수신기(104)를 포함한다. 예를 통한 명확화를 위해, 시스템(100)은 단지 하나의 원격 수신기(104)로 도시된다. 그러나 서버(102)는 하나 이상의 원격 수신기와 통신할 수도 있음을 이해해야 한다. 원격 수신기(104)는 무선 통신 시스템(106)(예를 들어, 셀룰러 전화 네트워크) 또는 인터넷과 같은 다른 타입의 통신 링크(108), 또는 이들 모두를 통해 서버(102)와 통신할 수도 있다. 원격 수신기(104)는 상공의 다수의 위성(105)에 의한 위성 신호 브로트캐스트를 획득하고 무지의 위치를 설정하기 위해 위성까지의 의사 거리를 측정한다. 예를 들어, 원격 수신기(104)는 GPS 성좌에서 다수의 GPS 위성까지의 의사 거리를 측정할 수도 있다. 위성 신호, 위치 계산, 또는 이 둘 모두의 획득을 보조하기 위해, 원격 수신기(104)는 서버(102)로부터 위성 추적 데이터(이후 "지원 데이터"로 불림)를 수신한다.
본 발명의 일 실시예에서, 원격 수신기(104)는 위선 신호의 획득에서 보조하 기 위해 서버(102)로부터 지원 데이터를 사용하며 측정된 의사 거리를 무선 통신 시스템(106)을 사용하여 서버(102)로 송신한다. 이어 서버(102)는 원격 수신기(104)의 미지의 위치를 찾기 위해 의사 거리를 이용한다. 위치는 무선 통신 시스템(106)을 통해 원격 수신기(104)로 송신될 수도 있으며, 또는 인터넷과 같은 다른 수단을 통해 제3자 요청(199)에 유용하게 될 수 있다. 다른 실시예에서, 원격 수신기(104)는 서버로 의사 거리를 송신하지 않고 자신 고유의 위치를 계산하기 위해 측정된 의사 거리를 이용할 수도 있다. 원격 수신기(104)는 위성 신호의 획득, 위치의 계산 또는 이 둘 모두를 획득하는데 보조하기 위해 서버(102)로부터 지원 데이터를 사용한다.
서버(102)는 원격 수신기(104)로 전달되는 지원 데이터를 생성하기 위해 성좌(이하 "위성 추적 정보"로 언급됨)와 관련한 다양한 측정치 및 정보를 사용한다. 서버(102)는 위성 신호 수신기의 네트워크(기준 네트워크(110)), 위성 관제국(112)(예를 들어, GPS에서 마스터 관제국), 또는 (예를 들어, 인터넷을 통한) 정보와 같은 다른 소스와 같은 외부 소스로부터 위성 추적 정보를 수신한다. 기준 네트워크(110)는 성좌의 모든 위성으로부터 위성 추적 정보를 수집하는 몇몇 추적국(tracking station), 소수의 추적국, 또는 지구의 특정 영역에 대한 위성 추적 정보를 단지 수집하는 단일 추적국을 포함할 수도 있다. 위성 추적 정보는 예를 들어, 적어도 하나의 위성 네비게이션 메시지(예를 들어, 천체력), 코드 위상 측정, 캐리어 위상 측정 및 도플러 측정을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 서버(102)는 적어도 다수의 위성(105)에 대해 위성 네비게이션 데이터의 천체력 부분을 수신한다. 천체력 데이터를 분산하기 위한 시스템의 예는 2002년 6월 25일 허여된 미국 특허 6,411,892에 개시되며, 이는 본 명세서에 참조된다. 위성 관제국으로부터 천체력 정보를 직접 획득하는 시스템의 예는 2002년 2월 22일 출원된 미국 특허 출원 시리즈 번호 10/081,164(대리인 도켓 번호 GLBL 020)에 개시되며, 이는 본 명세서에 참조된다.
위성 추적 정보를 사용하여 생성된 지원 데이터는 단기간, 중기간 또는 장기간 동안 유효할 수도 있으며, 위선 신호를 획득 및/또는 위치를 계산하는데 보조하는 정보를 포함한다. 예를 들어, 지원 데이터는 코드 위상 및 도플러 측정치 같은 획득 보조 데이터 또는 원격 수신기(104)("의사 거리 모델")에서 예상된 의사 거리의 모델을 포함할 수도 있다. 위성 신호를 획득하기 위해 의사 거리 모델을 분배 및 이용하는 시스템의 예는 2002년 9월 17일 허여된 미국 특허 6,453,237에 설명되며, 본 명세서에 참조된다. 다른 예에서, 지원 데이터는 천체력 정보 또는 장기간 궤도 모델을 포함할 수도 있다. 천체력 정보 또는 장기간 궤도 모델을 분배 및 이용하는 시스템의 예는 2003년 4월 1일 허여된 미국 특허 6,542,820에 개시되며, 본 명세서에 참조된다.
지원 데이터의 타입에 무관하게, 지원 데이터가 기초로 하는 위성 추적 정보가 유효하지 않게 되면, 원격 수신기(104)는 적절하게 위선 신호를 획득하거나 지원 데이터를 이용하여 위치를 계산할 수 없으며, 또는 현저히 저하된 정확도로 위치를 계산할 수도 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서, 서버(102)는 원격 수신기(104)에 의한 사용시 지원 데이터의 무결성을 모니터링한다. 이하에서 상세 히 설명되는 바와 같이, 서버(102)는 위성 추적 데이터를 획득하고 위성 추적 데이터를 이용하여 지원 데이터에 대해 무결성 데이터를 생성한다. 서버(102)에 의해 획득된 위성 추적 데이터는 지원 데이터보다 더욱 통용된다. 이어 서버(102)에 의해 생성된 무결성 데이터는 원격 장치(104)로 송신된다.
도2는 위성 위치 설정 시스템 수신기(200)의 일 실시예를 나타낸 블록도이다. 수신기(200)는 도1에 도시된 원격 수신기(104)로서 이용될 수도 있다. 수신기(104)는 위성 신호 수신기(202), 무선 송수신기(204), 마이크로 제어기(206), 메모리(208), 및 모뎀(210)(또는 다른 통신 포트)을 예로써 포함한다. 위성 신호 수신기(202)는 안테나(212)를 통해 위선 신호를 수신한다. 위성 신호 수신기(202)는 잘 알려진 방식으로 의사 거리를 형성하기 위해 위성 신호를 프로세싱한다. 본 발명에 사용될 수도 있는 보조 GPS 수신기의 예는 미국 특허 6,453,237에 개시되어 있다. 의사 거리는 마이크로 제어기(206)를 통해 무선 송수신기와 결합될 수도 있다. 무선 송수신기(204)는 안테나(214)를 사용하는 서버에서 위치 계산을 위해 의사 거리를 송신할 수도 있다. 택일적으로 의사 거리는 수신기(200)에 의한 위치 계산을 위해 메모리(208) 내에 저장될 수도 있다.
메모리(208)는 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 이동식 저장기, 하드 디스크 저장기, 또는 이러한 메모리 장치의 소정의 조합일 수 있다. 메모리(208)는 위선 신호의 획득 또는 위치의 계산 또는 이 둘 모두를 보조하기 위해 사용될 수 있는 서버에 의해 전달되는 지원 데이터(216)를 저장할 수도 있다. 지원 데이터(216)는 무선 송수신기(204)를 사용하는 무선 링크를 통해 또는 모뎀(210)(또는 장치를 컴퓨터 네트워크와 접속시키는 다른 통신 포트)을 사용하는 컴퓨터 네트워크(예를 들어, 인터넷)를 통해 수신될 수도 있다.
도3은 위선 위치 설정 시스템 서버(300)의 실시예를 나타낸 블록도이다. 서버(300)는 도1에 도시된 서버(102)처럼 사용될 수도 있다. 서버(300)는 중앙 처리 장치(CPU)(302), 입력/출력(I/O) 회로(304), 지원 회로(306), 메모리(308), 및 서버 클록(310)을 예로써 포함한다. 서버(300)는 장치 데이터베이스(312)를 포함하거나 이에 결합될 수도 있다. 지원 회로(306)는 클록 회로, 캐시, 파워 공급기 등과 같이, CPU(302)의 동작을 용이하게 하는 공지된 회로를 포함한다. 메모리(308)는 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 이동식 저장기, 하드 디스크 저장기, 또는 이들 메모리의 소정의 조합일 수도 있다. 서버 클록(310)은 원격 수신기에 의해 송신된 의사 거리의 도달 시간을 나타내기 위해 시간 태그를 제공하는데 사용될 수 있다.
위성 추적 정보(예를 들어, 천체력, 코드 위상 측정, 캐리어 위상 측정, 도플러 측정)는 I/0 회로(304)를 이용하여 이러한 정보의 외부 소스(예를 들어, 기준 네트워크, 위성 관제국, 인터넷)으로부터 수신된다. 서버(300)는 원격 장치에 의한 사용을 위해 지원 데이터를 계산하기 위해 위성 추적 정보를 이용한다. 원격 수신기로 전달된 지원 데이터의 무결성을 모니터링하기 위해, 서버(300)는 어떤 타입의 지원 데이터가 어느 원격 서버로, 몇 시에, 그리고 이러한 지원 데이터가 언제 만료하는 지를 기억하고 있다. 일 실시예에서, 테이블(350)은 원격 장치 ID, 지원 데이터가 원격 장치로 전달되는 하루 중 시간, 전달된 지원 데이터의 타입, 및 지원 데이터의 만료 시간에 의해 한정된 엔트리(예를 들어, 3개가 도시됨)를 갖는 장치 데이터 베이스(312) 내에 저장될 수도 있다. 예를 들어, 엔트리(351)는 획득 지원 데이터가 시간(t1)에서 "1"의 ID를 갖는 장치로 전달되고 획득 보조 데이터가 t1으로부터 10분의 만료 시간으로 설정됨을 나타낸다. 엔트리(354)는 천체력 데이터가 시간(t2)에서 "2"의 ID를 갖는 장치로 전달되고 천체력 데이터가 t2로부터 4시간의 만료 시간으로 설정되는 것을 나타낸다. 엔트리(356)는 장기간 궤도(LTO) 데이터가 시간(t3)에서 "3"의 ID를 갖는 장치로 전달되고 LTO 데이터가 t3으로부터 2일의 만료 시간으로 설정되는 것을 나타낸다. 서버(300)는 무결성 데이터(314)를 생성하기 위해 장치 데이터 베이스(312)에서 한정된 원격 장치에 의한 사용시 지원 데이터의 무결성을 모니터링한다. 무결성 데이터(314)는 이하에서 설명되듯이, 메모리(308)에 저장되고 원격 장치로 송신될 수도 있다.
도4는 본 발명에 따른 원격 수신기에 의해 사용된 위성 추적 데이터의 무결성을 모니터링하기 위한 프로세스(400)의 실시예를 나타내는 흐름도이다. 프로세스(400)는 위성 위치 설정 시스템 수신기에 의해 사용시 지원 데이터의 무결성을 모니터링하도록 위성 위치 결정 시스템 서버에 의해 실행될 수도 있다. 프로세스(400)는 단계(402)에서 시작하는데, 여기서는 원격 수신기에 의해 사용된 지원 데이터의 하나 이상의 세트와 관련한 비건실 위성이 식별된다. 예를 들어, 이하 설명된 하나 이상의 프로세스(500, 600, 700 및 900)는 비건실 위성을 식별하기 위해 사용될 수도 있다.
선택적 단계(403)에서, 중지 기간은 각각의 식별된 비건실 위성에 대해 결정 된다. 예를 들어, 각각의 식별된 비건실 위성에 대한 중기 기간은 도9의 프로세스(900)와 관련하여 이하 설명된 위성 관제국에 의해 생성된 중지 통보 데이터로부터 획득될 수도 있다. 단계(404)에서, 각각의 비건실 위성의 식별 및 알고 있다면 대응하는 중지 기간을 포함하는 무결성 데이터가 생성된다. 만일 중기 기간이 알려지지 않으면, 무결성 데이터는 어떠한 중기 기간도 포함하지 않거나, 중지 기간은 예정된 값 또는 사용중인 지원 데이터의 특정 타입에 기초한 값(예를 들어, 지원 데이터가 4시간 동안 유효하면 4시간)으로 설정될 수도 있다.
이어 무결성 데이터는 지원 데이터의 세트를 이용하여 원격 수신기로 송신될 수도 있다. 본 발명의 일 실시예의 단계(406)에서, 무결성 데이터는 식별된 비건실 위성에 대한 응답으로 손상된 원격 수신기로 송신될 수도 있다. 즉, 만일 소정의 위성이 비건실한 것으로 식별되면, 무결성 데이터는 이러한 비건실 위성에 의해 손상된 지원 데이터를 갖는 원격 수신기로 송신된다. 따라서, 무결성 데이터는 비건실 위성이 식별되고, 상기 식별된 비건실 위성에 의해 손상된 원격 수신기로 전송될 때만 단지 전송된다. 다른 실시예의 단계(405)에서, 무결성 데이터는 식별된 비건실 위성에 응답하여 모든 원격 수신기로 송신될 수도 있다. 다른 실시예의 단계(408)에서, 무결성 데이터는 예정된 송신 스케줄에 따라 원격 수신기로 송신된다. 예를 들어, 무결성 데이터는 비건실 위성이 식별되었는 지의 여부를 지원 데이터의 세트를 이용하여 주기적으로 모든 원격 수신기로 방송할 수도 있다. 또다른 실시예의 단계(410)에서, 무결성 데이터는 원격 수신기로부터의 요청에 응답하여 원격 수신기로 송신될 수도 있다.
도5는 본 발명에 따른 비건실 위성을 식별하는 프로세스(500)의 실시예를 나타낸 흐름도이다. 프로세스(500)는 단계(502)에서 시작하는데, 여기서 위성 추적 데이터의 현재 세트가 획득된다. 위성 추적 데이터의 현재 세트는 기준 네트워크, 위성 관제국, 및/또는 인터넷을 통하는 것과 같은 정보의 다른 소스로부터 수신될 수도 있다. 단계(504)에서, 위성 궤도 데이터, 위성 클록 데이터, 또는 이들 모두(이하 통상적으로 궤도/클록 데이터로 칭함)는 위성 추적 데이터로부터 추출된다. 단계(506)에서, 궤도/클록 데이터는 불일치를 식별하도록 원격 수신기에 의해 사용되는 지원 데이터의 하나 이상의 세트의 궤도/클록 데이터와 비교된다. 예를 들어, 위성의 궤도는 변경될 수도 있으며, 또는 지원 데이터가 생성된 시간 이후 위성의 클록이 드리프팅될 수도 있다. 따라서, 위성 추적 데이터의 현재 세트로부터 추출된 궤도/클록 데이터와 지원 데이터에 기초하는 궤도/클록 데이터 사이의 불일치가 있을 수도 있다.
단계(508)에서, 소정의 식별된 불일치가 예정된 임계값을 초과하는 지를 결정한다. 예를 들어, 위성의 궤도가 예정된 임계값을 넘어 변경될 수도 있으며, 위성의 클록은 예정된 임계값 밖으로 벗어날 수도 있다. 만일 그렇다면, 프로세스(500)는 단계(510)로 진행한다. 그렇지 않으면 프로세스(500)는 단계(512)에서 종료한다. 단계(510)에서, 식별된 불일치와 관련한 하나 이상의 손상된 위성이 비건실한 것으로 플래깅된다.
도6은 본 발명에 따라 비건실 위성을 식별하기 위한 프로세스(600)의 또다른 실시예를 나타낸 흐름도이다. 프로세스(600)는 단계(602)에서 시작하는데, 여기서 위성 추적 데이터의 현재 세트가 획득된다. 위성 추적 데이터의 현재 세트는 기준 네트워크, 위성 관제국, 및/또는 인터넷을 통한 것과 같은 정보의 다른 소스로부터 수신되리 수도 있다. 단계(604)에서, 위성 건실(health) 데이터가 위성 추적 데이터의 현재 세트로부터 추출된다. 전술한 바와 같이, 천체력은 특정 위성에 대해 정교한 위성 궤도 및 시간 모델 정보를 포함한다. 게다가, 천체력은 또한 위성 건실("건실 상태")의 표시자를 포함한다. GPS에서, 예를 들어, 천체력에서의 변화는 브로드캐스트 천체력에서 건실 상태를 변경함으로써 MCS에 의해 공지된다. 단계(606)에서, 위성 건실 데이터는 비건실 위성의 존재를 식별하도록 분석된다.
도7은 본 발명에 따른 비건실 위성을 식별하는 프로세스의 또다른 실시예를 도시한 흐름도이다. 프로세스(700)는 단계(702)에서 시작하는데, 여기서 위성 신호는 공지된 위치를 갖는 하나 이상의 기준국에서 수신된다. 단계(704)에서, 각각의 기준국의 위치는 원격 수신기에 의해 사용된 지원 데이터의 하나 이상의 세트를 사용하여 계산된다. 단계(706)에서, 계산된 위치는 기준국의 공지된 위치와 비교된다. 만일 기준국의 위치를 계산하기 위해 사용된 지원 데이터의 소정의 세트가 비건실 위성으로 인해 유효하지 않으면, 계산된 위치는 에러일 것이다. 따라서, 단계(708)에서, 계산된 위치가 각각의 공지된 위치를 예정된 임계값만큼 초과하는지의 여부를 결정한다. 만일 그렇다면, 프로세스(700)는 단계(710)로 진행한다. 그렇지 않으면, 프로세스(700)는 단계(712)에서 종료한다. 단계(710)에서, 식별된 불일치와 관련한 하나 이상의 손상된 위성이 비건실한 것으로 플래깅된다.
도8은 본 발명에 따른 서버로부터 무결성 데이터를 요청하기 위한 프로세스 의 실시예를 나타내는 흐름도이다. 프로세스(800)는 단계(802)에서 시작하는데, 의사 거리는 원격 수신기로부터 다수의 위성까지 측정된다. 단계(804)에서, 원격 수신기의 위치는 원격 수신기 내에 저장된 위치 추적 데이터 및 의사 거리를 이용하여 계산된다. 예를 들어, 위성 추적 데이터는 서버에 의해 운반된 지원 데이터이리 수도 있다. 단계(806)에서, 계산된 위치의 유효성이 평가된다. 계산된 위치의 유효성을 평가하는 많은 공지된 기술이 있다. 예를 들어, 측정된 의사 거리와 관련한 사후 오차(a-posteriori residual)가 형성될 수도 있다. 사후 오차는 소정의 잘못된 의사 거리를 식별하도록 분석될 수도 있다. 만일 소정의 의사 거리가 틀린 것으로 판명되면, 계산된 위치는 유효하지 않은 것으로 평가된다. 다른 기술이 유효성을 평가하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어, 예상된 의사 거리(원격 수신기에 저장된 앞선 위치 및 시간 및 위성 추적 데이터에 기초함)는 선험적 의사 거리 오차를 유도하기 위해 측정된 의사 거리와 비교될 수도 있다. 특정 임계값을 넘는 선험적 의사 거리 오차는 유효하지 않은 위성 추적 데이터를 나타낼 수도 있다. 유효성 평가의 다른 예는 계산된 위치를 선험적 위치와 비교하는 것이다. 특정 임계값을 넘는 위치 차는 유효하지 않은 위성 추적 데이터를 나타낼 수도 있다. 다른 예가 이러한 방법의 변형(계산되고 예상된 고도, 시간 등을 비교), 및 이러한 방법의 소정의 조합을 이용할 수도 있다.
단계(808)에서, 계산된 위치가 유효한지를 결정한다. 만일 그렇다면, 프로세스(800)는 단계(802)로 복귀하고 반복될 수도 있다. 그렇지 않다면, 프로세스(800)는 단계(810)로 진행하는데, 여기서 무결성 데이터가 서버로부터 요청된다. 무결성 데이터는 원격 수신기 내에 저장된 위성 추적 데이터가 여전히 유효한지의 여부를 결정하기 위해 사용될 수도 있다.
도9는 본 발명에 따른 비건실 위성을 식별하기 위해 프로세스(900)의 또다른 실시예를 도시한 흐름도이다. 프로세스(900)는 단계(902)에서 시작하는데, 위성 관제국에 의해 생성된 중지 통보 데이터가 수신된다. 예를 들어, 중지 통보 데이터는 위성 관제국으로부터 직접 또는 인터넷을 통하는 것과 같은 소정의 다른 소스를 통해 수신될 수도 있다. 예를 들어, GPS에서, 위성 성좌는 마스터 관제국(MCS)의 제어하에 지구 주변의 국에 의해 모니터링된다. MCS는 인터넷상에서 Navstar Users(NAUSs)를 제공함으로써 장래를 위해 예정되거나 예정되지 않고 즉각적인 위성 중지를 통보한다.
단계(904)에서, 중지 통보 데이터는 비건실 위성을 식별하기 위해 분석된다. 단계(906)에서, 각각의 식별된 비건실 위성에 대한 중지의 기간이 결정된다. 예를 들어, 식별된 비건실 위성에 대한 중지의 기간은 NANUs로부터 획득될 수도 있다. 중지 통보 데이터를 이용함으로써, 본 발명은 원격 수신기에 의해 사용중인 지원 데이터가, 무결성의 변화가 예정되었는지 또는 예정 없이 즉각적인지에 관계없이 언제나 GPS 성좌의 가장 현재의 무결성 상태를 반영하는 것을 보장한다.
비록 본 발명의 장치 및 방법이 GPS 위성에 관해 설명되었지만, 의사 위성 또는 위성 및 의사 위성의 조합을 이용하는 위치 설정 시스템에 동등하게 응용 가능하다는 것을 이해할 것이다. 의사 위성은 GPS 시간과 일반적으로 동기화되는 L-대역 캐리어 신호에 대해 변조될 수도 있는 PN 코드(GPS 신호와 유사)를 브로트캐 스트하는 지상 기반 송신기이다. 본 명세서에 사용된 "위성"이라는 용어는 의사 위성 또는 그 등가물을 포함하며, "GPS 신호"라는 용어는 의사 위성 또는 그 등가물로부터의 GPS형 신호를 포함한다.
더욱이, 앞선 설명에서, 본 발명은 미국 위치 확인 시스템(GPS)에 대한 응용을 참조하여 설명되었다. 그러나, 이러한 방법이 유사한 위성 시스템, 그리고 특히 Russian Glonass system, 및 European Galileo system에 용이하게 적용가능하다는 것이 명백하다. "GPS"라는 용어는 Russian Glonass system, 및 European Galileo system을 포함하는 택일적 위성 위치 설정 시스템을 포함한다.
전술한 내용이 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것이지만, 본 발명의 다른 추가의 실시예가 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 고안될 수 있다.

Claims (32)

  1. 서버에서 제1 세트의 위성 추적 데이터를 수신하는 단계;
    상기 제1 세트의 위성 추적 데이터를 이용하여 제2 세트의 위성 추적 데이터에 대한 무결성 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 세트의 위성 추적 데이터를 갖는 적어도 하나의 원격 수신기로 상기 무결성 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 세트의 위성 추적 데이터를 이용하여 추가 세트의 위성 추적 데이터에 대한 추가의 무결성 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 추가 세트의 위성 추적 데이터를 갖는 원격 수신기로 상기 추가의 무결성 데이터를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    시간의 기간 동안 상기 서버에서 추가 세트의 위성 추적 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 추가 세트의 위성 추적 데이터를 이용하여 상기 무결성 데이터를 업데이트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 무결성 데이터는 적어도 하나의 원격 수신기로 주기적으로 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 무결성 데이터는 상기 적어도 하나의 원격 수신기로부터의 요청에 응답하여 적어도 하나의 상기 원격 수신기로 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    기준국에서 위성 신호를 수신하는 단계;
    상기 위성 신호 및 상기 제2 세트의 위성 추적 데이터를 이용하여 상기 기준국의 위치를 계산하는 단계; 및
    상기 무결성 데이터를 증가시키기 위해 상기 위치를 상기 기준국의 기지의 위치와 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 무결성 데이터는 임계값을 초과하는, 상기 기지의 위치로부터의 상기 위치의 편차에 응답하여 상기 원격 수신기로 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 세트의 위성 추적 데이터는 적어도 하나의 제1 궤도 데이터 및 제1 클록 데이터를 포함하며, 상기 제2 세트의 위성 추적 데이터는 적어도 하나의 제2 궤도 데이터 및 제2 클록 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 생성 단계는,
    궤도 불일치를 식별하기 위해 상기 제1 궤도 데이터와 상기 제2 궤도 데이터를 비교하는 단계; 및
    클록 불일치를 식별하기 위해 상기 제1 클록 데이터와 상기 제2 클록 데이터를 비교하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 무결성 데이터는 임계값을 초과하는 식별된 궤도 불일치 및 다른 임계값을 초과하는 식별된 클록 불일치 중 적어도 하나에 응답하여 상기 원격 수신기로 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 세트의 위성 추적 데이터는 위성 건실 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 생성 단계는 비건실 위성을 식별하기 위해 상기 위성 건실 데이터를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 무결성 데이터는 식별된 비건실 위성에 응답하여 상 기 원격 수신기로 송신된 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 세트의 위성 추적 데이터는 기준국들의 네트워크 및 위성 관제국 중 적어도 하나로부터 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 세트의 위성 추적 데이터는 천체력 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제2 세트의 위성 추적 데이터는 의사 거리 모델, 천체력 데이터, 및 장기간 위성 궤도 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 무결성 데이터는 적어도 하나의 비건실 위성의 식별 및 적어도 하나의 비건실 위성의 중지 기간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 원격 수신기로부터 성좌의 다수의 위성까지의 의사 거리를 측정하는 단계;
    상기 의사 거리 및 상기 원격 수신기에 저장된 위성 추적 데이터를 이용하여 상기 원격 수신기의 위치를 계산하는 단계;
    상기 위치가 유효한지를 평가하는 단계; 및
    유효하지 않은 위치에 응답하여 서버로부터의 상기 위성 추적 데이터에 대한 무결성 데이터를 요청하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 무결성 데이터는 상기 서버에 의해 수신된 다른 세트의 위성 추적 데이터를 이용하여 생성된 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 평가 단계는,
    상기 의사 거리와 관련된 사후 오차를 형성하는 단계; 및
    에러 있는 의사 거리를 식별하기 위해 상기 사후 오차를 분석하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 무결성 데이터는 식별된 에러 있는 의사 거리에 응답하여 요청되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 위성 위치 설정 시스템 서버로서,
    제1 세트의 위성 추적 데이터를 수신하는 수단;
    제2 세트의 위성 추적 데이터 및 상기 제2 세트의 위성 추적 데이터를 갖는 적어도 하나의 원격 수신기의 식별을 저장하는 데이터베이스;
    상기 제1 세트의 위성 추적 데이터를 이용하여 상기 제2 세트의 위성 추적 데이터에 대한 무결성 데이터를 생성하는 프로세서; 및
    상기 무결성 데이터를 상기 적어도 하나의 원격 수신기로 송신하는 수단을 포함하는, 위성 위치 설정 시스템 서버.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1 세트의 위성 추적 데이터는 천체력 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 위치 설정 시스템 서버.
  24. 제22항에 있어서, 상기 제2 세트의 위성 추적 데이터는 의사 거리 모델, 천체력 데이터, 및 장기간 위성 궤도 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 위치 설정 시스템 서버.
  25. 제22항에 있어서, 상기 무결성 데이터는 적어도 하나의 비건실 위성의 식별 및 적어도 하나의 비건실 위성의 중지 기간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 위치 설정 시스템 서버.
  26. 위성 위치 설정 시스템 수신기로서,
    상기 위성 위치 설정 시스템 수신기로부터 성좌의 다수의 위성까지의 의사 거리를 측정하기 위한 위성 신호 수신기;
    위성 추적 데이터를 저장하는 메모리;
    상기 의사 거리 및 상기 위성 추적 데이터를 이용하여 상기 위성 위치 설정 시스템의 위치를 계산하고, 상기 위치가 유효한지를 평가하는 프로세서; 및
    유효하지 않은 위치에 응답하여 상기 위성 추적 데이터와 관련한 무결성 데이터에 대한 요청을 서버로 송신하는 무선 송수신기를 포함하는, 위성 위치 설정 시스템 수신기.
  27. 위치 설정 시스템으로서,
    무선 송수신기 및 제1 세트의 위성 추적 데이터를 저장하는 메모리를 갖는 원격 수신기; 및
    상기 원격 수신기와 무선 통신하는 서버를 포함하며,
    상기 서버는 제2 세트의 위성 추적 데이터를 수신하고, 상기 제2 세트의 위성 추적 데이터를 이용하여 상기 제1 세트의 위성 추적 데이터에 대한 무결성 데이터를 생성하고, 및 상기 무결성 데이터를 상기 원격 수신기로 송신하며,
    상기 원격 수신기는 상기 무선 송수신기를 이용하여 상기 무결성 데이터를 수신하는, 위치 설정 시스템.
  28. 위성 관제국에 의해 생성된 중지 통보 데이터를 수신하는 단계;
    비건실 위성 및 상기 비건실 위성에 대한 중지의 대응하는 기간을 식별하기 위해 상기 중지 통보 데이터를 분석하는 단계;
    상기 식별된 비건실 위성 및 상기 중지의 기간에 응답하여 제1 세트의 위성 추적 데이터에 대한 무결성 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 세트의 위성 추적 데이터를 갖는 적어도 하나의 원격 수신기로 상기 무 결성 데이터를 송신하는 단계를 포함하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 위성 관제국은 위성 위치 설정 시스템(GPS) 위성들에 대한 마스터 제어국(MCS)이며, 상기 중지 통보 데이터는 Navstar Users(NANUs)에 대한 하나 이상의 알림 권고(Notice Advisories)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 무결성 데이터는 상기 적어도 하나의 원격 수신기로 주기적으로 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 무결성 데이터는 상기 적어도 하나의 원격 수신기로부터의 요청에 응답하여 적어도 하나의 원격 수신기로 송신된 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제28항에 있어서, 상기 중지 통보 데이터는 인터넷을 통해 수신되는 것을 특징으로 하는 방법.
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