KR100969583B1 - 심리스 항법기법을 이용한 위치 결정 방법 - Google Patents

심리스 항법기법을 이용한 위치 결정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 GPS 기지국의 경계를 넘는 경우에도 실시간으로 항체의 위치를 결정하는 방법으로서, 특히 현재 기지국에 인접하는 기지국이 있는지 탐지하는 제1단계와 인접하는 기지국이 탐지되는 경우 상기 인접하는 기지국에 대한 미지정수를 미리 결정한 후, 상기 인접하는 기지국의 영역에 진입한 경우 상기 결정된 미지정수를 이용하여 항체의 위치를 결정하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심리스 항법기법을 이용한 항체 위치 결정 방법에 관한 것이다.
심리스 항법기법, 미지정수

Description

심리스 항법기법을 이용한 위치 결정 방법{Method for determinatioin of position by seamless navigation}
본 발명은 GPS 기지국의 경계를 넘는 경우에도 실시간으로 항체의 위치를 결정하는 방법으로서, 특히 현재 기지국에 인접하는 기지국이 있는지 탐지하는 제1단계와 인접하는 기지국이 탐지되는 경우 상기 인접하는 기지국에 대한 미지정수를 미리 결정한 후, 상기 인접하는 기지국의 영역에 진입한 경우 상기 결정된 미지정수를 이용하여 항체의 위치를 결정하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심리스 항법기법을 이용한 항체 위치 결정 방법에 관한 것이다.
최근 위치정보 제공 분야에서는 GPS(Global Positioning System) 반송파를 이용한 항법 수행 방법이 널리 이용되고 있다.
이와 같은 GPS 반송파를 이용한 위치 결정 방법에서는 GPS 수신기가 수신한 위성신호의 반송파 위상과 수신기에서 생성된 신호의 위상의 차이를 이용하게 된다.
이때 상기 위상의 차이에는 미지정수가 포함되어 있는바, GPS 반송파를 이용하여 위치결정을 위해서는 이러한 미지정수의 값을 결정하는 것이 필수적인데, 종 래에는 이동중인 항체가 기준국의 서비스 범위로 진입하는 시점에 칼만필터를 수행하여 미지정수를 결정함이 일반적이었다.
도 1은 칼만필터를 이용한 종래의 미지정수 결정과정의 흐름도이다. 칼만필터를 이용하는 방법은 상태변수로서 미지정수 및 결정될 위치에 관련된 트랙킹 필터가 제공되며, 기준국에 대한 위치 결정측에서의 이중 위상차가 관측량이 되며, 각각의 시간에 상기 상태 변수들이 업데이트되는 관측이 이루어진다. 그러나 이러한 방법은 장시간의 수렴시간이 요구되는바 즉각적으로 미지정수를 결정할 수 없는 문제점이 있다.
다만, 미지정수의 결정을 위한 검색횟수를 줄이기 위하여 기저선 제한 조건을 이용하는 방법이 있으나, 이 방법에서는 기준국과 위치를 파악하고자 하는 목적물 사이의 정확한 거리를 알고 있어야 하는바 이동중인 항체에 대하여는 사용할 수 없는 한계가 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 인접하는 기지국이 탐지되는 경우 상기 인접하는 기지국에 대한 미지정수를 미리 결정하여 항체가 상기 인접하는 기지국으로 진입하는 경우에 실시간으로 상기 항체의 위치를 결정할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 GPS 기지국의 경계를 넘는 경우에도 실시간으로 항체의 위치를 결정하기 위해, 현재 기지국에 인접하는 기지국이 있는지 탐지하는 제1단계와, 인접하는 기지국이 탐지되는 경우 상기 인접하는 기지국에 대한 미지정수를 미리 결정한 후, 상기 인접하는 기지국의 영역에 진입한 경우 상기 결정된 미지정수를 이용하여 항체의 위치를 결정하는 제2단계를 포함하는 심리스 항법기법을 이용한 항체 위치 결정 방법에 특징이 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 방법에 의해 항체 예를 들어 인공위성이 기지국 경계를 넘는 경우에도 신속하고도 실시간으로 항체의 위치를 결정할 수 있는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
앞서 설명된 바와 같이 본 발명은 항체 예를 들어 인공위성이 기지국 경계를 넘어갈때 현재 기지국은 물론 인접하는 기지국에서도 미지정수를 미리 산출하여 상기 항체가 인접하는 기지국의 영역에 진입할때 상기 인접하는 기지국에서 실시간으로 상기 항체의 위치를 결정할 수 있도록 하는 것이다.
즉, 청구항 제 1 항과 도 2에 나타난 바와 같이 본 발명(S100)은 현재 기지국에 인접하는 기지국이 있는지 탐지하는 제1단계(S110)와, 인접하는 기지국이 탐지되는 경우 상기 인접하는 기지국에 대한 미지정수를 미리 결정한 후, 상기 인접하는 기지국의 영역에 진입한 경우 상기 결정된 미지정수를 이용하여 항체의 위치를 결정하는 제2단계(S120)를 포함한다.
다시 말해서 본 발명은 심리스 항법기법 즉, 인접하는 기지국들에서 각각 소정의 계산과정을 수행하여 제어 대상 항체(본 발명에서는 인공위성)가 기지국의 경계를 넘는 경우에도 끊김없이 실시간으로 위치를 파악할 수 있는 것이다.
한편 본 발명에서 사용되는 notation에 대해 설명하면 기지국에 대해 하첨자 b를 사용하며 항체에 대해서는 하첨자u를 사용한다.
상기 도 2에 나타난 바와 같이 우선
Figure 112007094206877-pat00001
를 계산한다. 상기
Figure 112007094206877-pat00002
는 항체에 대한 미지정수로서 i 번째 GPS 위성에 대한 값임을 나타낸다.
상기
Figure 112007094206877-pat00003
를 계산하는 것은 항체의 위치를 결정하기 위한 것으로서 이를 위해 다음과 같이 정의되는 위상 축적값을 계산한다.
Figure 112007094206877-pat00004
(
Figure 112007094206877-pat00005
항체의 위상 축적값)
Figure 112007094206877-pat00006
(
Figure 112007094206877-pat00007
는 기지국의 위상 축적값)
단, t는 반송파 수신시의 시각,
Figure 112007094206877-pat00008
는 위상
Figure 112007094206877-pat00009
는 GPS 위성으로부터 기지국 및 항체에 대한 이동 시간
Figure 112007094206877-pat00010
기지국 및 항체에 대한 미지정수
이때 상기 GPS 신호를 수신함에 있어 위상차를 측정하게 되는데, 이때 상기 반송파의 위상을 정확하게 결정할 수 있으나, 현재 파장이 어떤 번호의 파장인지는 결정할 수 없다. 이러한 이유로 인해 상기 위상 축적값에서는 불확실성 계수 즉 미지정수가 존재하게 된다.
상기 미지정수를 결정하기 위해서는 다음과 같은 위상 축적값의 이중 위상차(
Figure 112007094206877-pat00011
)를 이용한다.
Figure 112007094206877-pat00012
상술한 바와 같이 미지정수 산출에 의한 항체 위치 결정에 대해서는 후술한다.
한편 상술한 바와 같이 항체에 대한 미지정수가 결정되면 기지국에 대한 미지정수를 결정하여 항체의 위치를 결정하게 되는데, 이때 기준국을 판단하게 된다.
즉, 기준국이 기지국A이면 기지국A에 대한 미지정수를 구한 후 그 차이에 의 해 항체의 위치를 결정하거나 기준국이 기지국B이면 그에 대한 미지정수를 구하는 방법에 의하게 된다.
즉, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이 기지국A를 대상으로 한 경우 미지정수를 산출한 후 시간의 흐름에 따른 update를 진행하게 되고 기지국B를 대상으로 하는 경우에도 동일한 방법으로 update를 진행하게 된다.
이상 설명된 바와 같이 미지정수 산정에 의한 항체 위치 결정 방법을 이용하게 되는데 이하 앞서 살펴본 도 2를 다시 참조하여 설명한다.
우선 제1단계(S110)로서 인접하는 기지국이 있는지 탐색한다. 만일 인접하는 기지국이 있는 경우 제2단계(S120)를 수행한다.
상기 제2단계(S120)는 상술된 바와 같이 상기 인접하는 기지국에 대한 미지정수를 미리 결정한 후, 상기 인접하는 기지국의 영역에 진입한 경우 상기 결정된 미지정수를 이용하여 항체의 위치를 결정하는 단계이다.
예를 들어 상기 도 2에서 현재 기지국이 A이고, 항체가 기지국B에 근접하는 경우 현재 기지국인 A에 대해 앞서 설명한 바와 같은 미지정수를 계산함은 물론 상기 기지국B에 대한 미지정수도 미리 계산하게 되는 것이다.
따라서 상기 항체가 상기 기지국B의 영역에 들어간 경우에도 상기 기지국B가 실시간으로 상기 항체의 위치를 결정할 수 있게 된다.
이는 마치 휴대전화와 기지국과의 관계에서 통화가 끊기지 않도록 하는 handover 기술과 유사한 개념이다.
한편 상기 기지국B에 대한 미지정수 결정과 이에 의한 항체 위치 결정에 대 해 설명한다.
즉 청구항 제2항에 나타난 바와 같이 상기 제2단계(S120)는 인접하는 기지국에 대한 미지정수를 결정하는 단계(S121)와 이에 의해 항체의 위치를 결정하는 단계(S122)를 포함한다.
상기 단계(S121)는 상술된 바와 같이 인접하는 기지국이 탐지되는 경우 수학식1에 의해 상기 항체 및 인접하는 기지국에 대한 미지정수 차이를 반송파 위상 축적값을 이용하여 미리 계산하는 단계이다.
[수학식1]
Figure 112007094206877-pat00013
단
Figure 112007094206877-pat00014
로 정의되는 항체의 위상 축적값
Figure 112007094206877-pat00015
로 정의되는 인접하는 기지국의 위상 축적값
t는 반송파 수신시의 시각
Figure 112007094206877-pat00016
는 위상
Figure 112007094206877-pat00017
는 GPS 위성으로부터 기지국 및 항체에 대한 이동 시간
Figure 112007094206877-pat00018
기지국 및 항체에 대한 미지정수
이때 상기 미지정수를 결정하기 위해서는 널리 알려진 바와 같이 칼만 필터에 의해 구할 수 있다.
한편 상기 단계(S121)에 의해 미지정수가 결정되면 수학식2에 의해 상기 항체의 위치를 결정하는 단계(S122)를 수행한다.
[수학식2]
Figure 112007094206877-pat00019
Figure 112007094206877-pat00020
단
Figure 112007094206877-pat00021
는 기지국의 위치
Figure 112007094206877-pat00022
는 항체의 위치
Figure 112007094206877-pat00023
는 GPS 위성의 위치
L은 반송파의 파장
Figure 112007094206877-pat00024
는 인접하는 기지국 및 항체에 대한 미지정수 차이
Figure 112007094206877-pat00025
즉, 상기 단계(S121)에 의해 항체가 인접하는 기지국에 진입하기 전에 미리 미지정수를 계산하고 있다가, 상기 항체가 인접하는 기지국에 진입한 경우 상기 단 계(S122)에 의해 실시간으로 항체의 위치를 결정할 수 있게 된다.
도 1은 인접하는 기지국의 경계를 넘는 항체의 위치 결정에 대한 개념도,
도 2 내지 도 4는 미지정수 결정에 의한 항체 결정 방법에 대한 흐름도이다.

Claims (3)

  1. GPS 기지국의 경계를 넘는 경우에도 실시간으로 항체의 위치를 결정하는 방법으로서,
    (1)현재 기지국에 인접하는 기지국이 있는지 탐지하는 제1단계,
    (2)인접하는 기지국이 탐지되는 경우 상기 인접하는 기지국에 대한 미지정수를 미리 결정한 후, 상기 인접하는 기지국의 영역에 진입한 경우 상기 결정된 미지정수를 이용하여 항체의 위치를 결정하는 제2단계를 포함하되,
    상기 제2단계는
    (1) 인접하는 기지국이 탐지되는 경우 수학식1에 의해 상기 항체 및 인접하는 기지국에 대한 미지정수 차이를 반송파 위상 축적값을 이용하여 미리 계산하는 단계,
    [수학식1]
    Figure 712010002183229-pat00043
    단
    Figure 712010002183229-pat00044
    로 정의되는 항체의 위상 축적값
    Figure 712010002183229-pat00045
    로 정의되는 인접하는 기지국의 위상 축적값
    t는 반송파 수신시의 시각
    Figure 712010002183229-pat00046
    는 위상
    Figure 712010002183229-pat00047
    는 GPS 위성으로부터 기지국 및 항체에 대한 이동 시간
    Figure 712010002183229-pat00048
    기지국 및 항체에 대한 미지정수
    (2) 상기 항체가 인접하는 기지국의 영역에 진입한 경우 수학식2에 의해 상기 항체의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심리스 항법기법을 이용한 항체 위치 결정 방법
    [수학식2]
    Figure 712010002183229-pat00049
    Figure 712010002183229-pat00050
    단
    Figure 712010002183229-pat00051
    는 기지국의 위치
    Figure 712010002183229-pat00052
    는 항체의 위치
    Figure 712010002183229-pat00053
    는 GPS 위성의 위치
    L은 반송파의 파장
    Figure 712010002183229-pat00054
    는 인접하는 기지국 및 항체에 대한 미지정수 차이
    Figure 712010002183229-pat00055
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미지정수는 칼만 필터를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 심리스 항법기법을 이용한 항체 위치 결정 방법
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5359332A (en) 1992-12-31 1994-10-25 Trimble Navigation Limited Determination of phase ambiguities in satellite ranges
US5451964A (en) 1994-07-29 1995-09-19 Del Norte Technology, Inc. Method and system for resolving double difference GPS carrier phase integer ambiguity utilizing decentralized Kalman filters
US5477458A (en) 1994-01-03 1995-12-19 Trimble Navigation Limited Network for carrier phase differential GPS corrections
JPH10253734A (ja) 1997-03-12 1998-09-25 Japan Radio Co Ltd 測位装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5359332A (en) 1992-12-31 1994-10-25 Trimble Navigation Limited Determination of phase ambiguities in satellite ranges
US5477458A (en) 1994-01-03 1995-12-19 Trimble Navigation Limited Network for carrier phase differential GPS corrections
US5451964A (en) 1994-07-29 1995-09-19 Del Norte Technology, Inc. Method and system for resolving double difference GPS carrier phase integer ambiguity utilizing decentralized Kalman filters
JPH10253734A (ja) 1997-03-12 1998-09-25 Japan Radio Co Ltd 測位装置

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