KR101015890B1 - Signal acquisition method and apparatus of GNSS receiver - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위성항법시스템( GNSS : Global Navigation Satellite System) 수신기의 신호획득 방법 및 장치에 관한 것으로서, 항법신호에 대해 빠른 신호획득을 수행하기 위하여 입력 신호 속도 조절 기법(Rate Control), 의사 잡음(PRN :Pseudo-Random Noise) 코드의 고속푸리에 변환 (FFT :fast Fourier transform) 저장 기법(FFT Lookup Table), FFT 도플러 검색 기법(FFT Doppler Search) 및 최대값 검색 기법(Max Serial Search) 등을 사용하는 것을 특징으로 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for acquiring a signal of a global navigation satellite system (GNSS) receiver. In order to perform fast signal acquisition for a navigation signal, an input signal rate control technique and a pseudo noise (PRN) Fast Fourier transform (FFT) lookup table (FFT Lookup Table), FFT Doppler Search, Max Serial Search, etc. It features.

본 발명에 따른 위성항법시스템 수신기의 신호획득 방법 및 장치는 GNSS 수신기의 신호획득 시간을 단축시킬 수 있고, 또한 고속푸리에 변환 (FFT :fast Fourier transform) 연산을 줄임으로써 수신기를 구성하는 하드웨어 자원과 스펙을 효율적으로 만족시킬 수 있다.The signal acquisition method and apparatus of the satellite navigation system receiver according to the present invention can shorten the signal acquisition time of the GNSS receiver and reduce the fast Fourier transform (FFT) operation. Can be efficiently satisfied.

위성항법시스템( GNSS : Global Navigation Satellite System), 신호획득(Acquisition), Global Navigation Satellite System (GNSS), Acquisition,

Description

위성항법시스템 수신기의 신호획득 방법 및 장치{Signal acquisition method and apparatus of GNSS receiver}Signal acquisition method and apparatus of satellite navigation system receiver

본 발명은 GNSS (Global Navigation Satellite System) 수신기의 항법 수신 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 GNSS (Global Navigation Satellite System) 항법신호에 대해 빠른 신호획득을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a navigation receiving method and apparatus of a global navigation satellite system (GNSS) receiver, and more particularly, to a method and apparatus for fast signal acquisition for a global navigation satellite system (GNSS) navigation signal.

본 발명은 지식경제부의 위성항법지상국시스템 및 탐색구조단말기 기술개발의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[2006-S-021-03, 위성항법 지상국시스템 및 탐색구조 단말기 개발].The present invention is derived from a study conducted as part of the technology development of satellite navigation ground station system and search rescue terminal by the Ministry of Knowledge Economy [2006-S-021-03, Development of satellite navigation ground station system and search rescue terminal].

위성항법 시스템 (GNSS : Global Navigation Satellite System)은 다수의 인공위성과 지상의 수신장비를 이용하여 목표물의 위치를 파악하고 시각 정보를 제공하는 일련의 시스템이다.The Global Navigation Satellite System (GNSS) is a series of systems that locates targets and provides visual information using multiple satellites and terrestrial receivers.

위성항법 시스템은 지상.항공.해상 교통의 항법 및 측지 .측량. 지구과학등 다양한 분야에서 활용 범위가 확대되고 있으며, 탐색 및 구조 (search & rescue), 자연재해 대응시스템등 국가 차원의 위기관리에도 적용되고 있다.The satellite navigation system is used for navigation, geodetic and surveying of ground, air and sea traffic. The scope of application is expanding in various fields such as earth science, and is applied to national crisis management such as search & rescue and natural disaster response system.

세계 3대 위성항법 시스템은 미국의 GPS(Global Positioning System), 러시아의 GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System) 및 유럽연합(EU)의 GALILEO이다. The world's three largest satellite navigation systems are the Global Positioning System (GPS) in the United States, the Global NAvigation Satellite System (GLONASS) in Russia, and GALILEO in the European Union.

그러나 GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System)는 작동되는 위성수의 부족으로 전 세계적인 서비스의 제공은 어려운 상태이고, GALILEO는 이제 첫 시험위성을 발사한 단계에 머물고 있어 사실상 현시점에서 정상적인 시스템을 운용하고 있는 것은 미국의 GPS뿐이다. However, GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System) is difficult to provide global service due to the lack of the number of satellites to operate, and GALILEO is now in the stage of launching its first test satellite, so it is actually operating the system at this point. GPS only.

중국의 북두(Beidou)위성, 일본의 준천정위성(QZSS : Quasi-Zenith Satellite System)등은 위성기반의 신호보강시스템(SBAS : Space-Based Augmentation System)으로 국지위성항법시스템(RNSS : Regional Navigation Satellite System)이다.China's Beidou satellite and Japan's Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) are satellite-based signal reinforcement systems (SBAS) and regional navigation satellites (RNSS). System).

각국에서 위성항법시스템(GNSS) 개발을 서두르는 이유는 GNSS가 최첨단 핵심기술 인프라로서 산업전반에 미치는 파급효과가 엄청나고 군사,안보적인 측면에도 밀접하게 연계되어 있기 때문이다.The reason why countries are rushing to develop satellite navigation system (GNSS) is because GNSS is a cutting-edge core technology infrastruc- ture and its ripple effect on the industry is closely related to military and security aspects.

위성항법시스템(GNSS : Global Navigation Satellite System)는 일반적으로 지구 주위 중궤도에 위치한 인공위성 그룹( space segment)과 이들을 통제. 감시하고 서비스를 제공하는 지상관제소(ground control segment) 및 서비스 이용자의 수신기(user segment) 등 세부분으로 구성된다.The Global Navigation Satellite System (GNSS) controls space segments and satellites that are usually located in the mid-orbit around the Earth. It consists of subdivisions such as ground control segments that monitor and provide services, and user segments of service users.

GNSS 수신기는 초기화 과정, 신호 획득 및 추적 과정, 획득한 GNSS 신호로부터 위성 항법 정보를 추출하는 정보 추출 과정 및 추출된 위성 항법 정보를 이용하 여 위성 상태(위치, 속도, 가속도 등)를 계산하고 측정치에 대응하는 위성별 추정치를 계산하는 항법해 계산 과정 등을 거쳐 수신기의 위치 정보 및 시간 정보를 획득하게 된다.The GNSS receiver calculates satellite state (position, velocity, acceleration, etc.) using the initialization process, signal acquisition and tracking process, information extraction process of extracting satellite navigation information from the acquired GNSS signal, and extracted satellite navigation information. The receiver obtains position information and time information through a navigation solution calculation process that calculates corresponding satellite estimates.

여기서, 신호 획득 및 추적 과정은 GNSS 수신기가 수행하는 가장 기본적이고 중요한 기능이다. Here, the signal acquisition and tracking process is the most basic and important function that the GNSS receiver performs.

특히, 초기 동기라고도 불리는 신호 획득 과정은 GNSS 수신기의 정상적인 동작을 위해서 가장 먼저 필수적으로 수행하는 과정으로, GNSS 위성 신호의 반송파 주파수와 코드 위상을 알아내는 과정이다. In particular, the signal acquisition process, also called initial synchronization, is the first essential process for normal operation of the GNSS receiver, and is a process of finding the carrier frequency and code phase of the GNSS satellite signal.

신호 획득을 위해 일정 범위의 코드 위상 및 반송파 주파수를 각각 일정 크기로 나눈 2차원 검색 격자를 탐색하는 과정을 거치게 된다.In order to acquire a signal, a process of searching for a two-dimensional search grid obtained by dividing a range of code phases and carrier frequencies by a predetermined size is performed.

또한 GNSS 항법 수신기의 성능을 향상시키기 위해서는 검색 격자를 빨리 검색하여 평균 신호 획득 시간을 줄일 필요가 있다.In addition, to improve the performance of the GNSS navigation receiver, it is necessary to quickly search the search grid to reduce the average signal acquisition time.

빠른 신호 획득을 위해 여러 검색 격자를 동시에 검색하는 방법이 제시되고 있다.A method of simultaneously searching multiple search grids for fast signal acquisition has been proposed.

여러 검색 격자를 동시에 검색하는 방법으로는 다중 상관기, 정합 필터, FFT(Fast Fourier Transform) 등을 이용하는 방법이 있다. Searching multiple search grids simultaneously includes multiple correlators, matched filters, and fast fourier transforms (FFTs).

다중 상관기는 동시에 여러 개의 코드 위상 탐색을 위해 여러 개의 상관기를 사용하는 방법이다.Multiple correlators are a method of using multiple correlators for searching multiple code phases simultaneously.

정합 필터는 다중 상관기와 수학적으로 등가인 방법이지만 구현 방법을 달리함으로써 다중 상관기에 비해 자원을 적게 소비하는 장점이 있다. The matched filter is a mathematically equivalent method to the multi-correlator, but it has the advantage of consuming less resources than the multi-correlator by different implementation methods.

FFT(Fast Fourier transform)를 이용한 상관기는 다중 상관기 또는 정합 필터와 주파수 영역에서 등가이며 연산은 복잡하지만 신호 처리 시간이 상당히 짧은 장점을 가진다. Correlators using fast fourier transform (FFT) are equivalent in the frequency domain to multiple correlators or matched filters, and have complex computations but considerably short signal processing time.

위에서 제시된 3가지 신호 획득 방법들 중 FFT(Fast Fourier transform) 방식이 신호획득에서는 가장 빠르다.The Fast Fourier transform (FFT) method is the fastest among the three signal acquisition methods presented above.

FFT(Fast Fourier Transform) 방식은 병렬주파수 검색 방식(Parallel Frequency Space Search)과 병렬코드 검색 방식(Parallel Code Phase Search)으로 나눌 수 있다. Fast Fourier Transform (FFT) can be divided into Parallel Frequency Space Search and Parallel Code Phase Search.

GNSS 수신기가 실시간으로 동작하기 위해서는 빠른 시간에 신호획득 과정을 수행해야 추적과정에 제공하게 되는 정보가 유용하게 된다.In order for the GNSS receiver to operate in real time, the information that is provided to the tracking process becomes useful when a signal acquisition process must be performed at a short time.

GNSS 수신기의 신호획득과정이 오랜 시간을 소비하게 된다면 획득의 정보가 추적루프과정을 동작시키기에 적절하지 않기 때문에 신호획득과 현재 데이터의 시간차이를 추정하여 추적루프에 전달해야 한다. If the signal acquisition process of the GNSS receiver consumes a long time, the information of acquisition is not appropriate to operate the tracking loop process. Therefore, the time difference between the signal acquisition and the current data should be estimated and transmitted to the tracking loop.

그러나, 시간차가 길어지면 추정오차가 증가하여 추적루프는 동작하지 않게 된다.However, if the time difference becomes longer, the estimation error increases and the tracking loop does not operate.

따라서 연속적 데이터 처리를 하기 위해서는 블록데이터를 처리하는 시간을 줄여야 하며, 이것은 신호획득에 소비되는 소프트웨어의 계산량을 줄이는 문제가 된다.Therefore, in order to perform continuous data processing, it is necessary to shorten the processing time of the block data, which is a problem of reducing the amount of software required for signal acquisition.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 GNSS (Global Navigation Satellite System) 항법 수신 방법 및 장치에 관한 것으로 항법신호에 대해 빠른 신호획득을 수행하기 위하여 입력 신호 속도 조절 기법(Rate Control), 의사 잡음(PRN :Pseudo-Random Noise) 코드의 고속푸리에 변환 (FFT :fast Fourier transform) 저장 기법(FFT Lookup Table), FFT 도플러 검색 기법(FFT Doppler Search) 및 최대값 검색 기법(Max Serial Search) 등을 사용하여 빠른 신호획득을 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention relates to a method and device for receiving navigation navigation system Global Navigation Satellite System (GNSS), in order to perform a fast signal acquisition for the navigation signal, the input signal rate control (Rate Control), pseudo noise (PRN) Fast Signal Acquisition Using Fast Fourier Transform (FFT Lookup Table), FFT Doppler Search, and Max Serial Search It is to provide a method and apparatus for.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 위성항법 시스템 수신기의 신호획득 방법의 일 실시예는, 위성의 의사 잡음(PRN :Pseudo-Random Noise) 코드를 고속푸리에 변환 (FFT :fast Fourier transform)하여 얻은 결과값을 저장하는 PRN 코드 저장단계; 입력 신호의 속도를 상기 위성의 의사 잡음(PRN) 코드의 칩 속도를 근거로 조절하는 입력신호 조절단계; 상기 속도 조절된 입력 신호에 대해 FFT 연산을 수행하는 FFT 실행단계; 상기 저장된 PRN 코드의 FFT 수행 결과값과 상기 입력 신호에 대한 FFT 결과값을 곱하여 역고속 푸리에 변환(IFTF : inverse fast Fourier transform)을 실행하는 IFTF실행단계; 및 상기 IFTF 실행 결과값에서 입력신호의 각 도플러 주파수에 대한 최대값을 검색하는 최대값 검색단계;를 포함한다.One embodiment of a signal acquisition method of a satellite navigation system receiver according to the present invention for solving the above technical problem, Fast Fourier transform (FFT) code of the pseudo-random noise (PRN) code of the satellite A PRN code storing step of storing a result value obtained by the processing; An input signal adjusting step of adjusting the speed of an input signal based on a chip speed of a pseudo noise (PRN) code of the satellite; Performing an FFT operation on the speed-controlled input signal; An IFTF execution step of performing an inverse fast Fourier transform (IFTF) by multiplying the FFT result of the stored PRN code by the FFT result of the input signal; And a maximum value retrieving step of retrieving a maximum value for each Doppler frequency of an input signal from the IFTF execution result value.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템 수신기의 신호획득 방법은 상기 입력신호에 정현파 함수를 곱하여 기저대역신호로 출력하는 반송파 제거단계; 및 상기 입력 신호에 대한 FFT 결과값을 쉬프트하여 도플러 주파수 변화를 구현하는 FFT검색단계;를 더 포함한다.Preferably, the signal acquisition method of the satellite navigation system receiver includes a carrier removing step of multiplying the input signal by a sine wave function to output a baseband signal; And an FFT search step of shifting an FFT result value for the input signal to implement a Doppler frequency change.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템 수신기의 신호 획득 방법의 상기 입력신호 조절단계에서의 상기 의사 잡음 (PRN) 코드의 칩 속도는 검색 해상도에 따라 달라지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the chip speed of the pseudo noise (PRN) code in the input signal adjusting step of the signal acquisition method of the satellite navigation system receiver is dependent on the search resolution.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템 수신기의 신호 획득 방법의 상기 입력신호 조절단계에서의 입력신호는 중간주파수(IF : Intermediate Frequency) 신호에 정현파 함수를 곱한 결과함수인 것을 특징으로 한다.Preferably, the input signal in the input signal adjusting step of the signal acquisition method of the satellite navigation system receiver is a result function of multiplying an intermediate frequency (IF) signal by a sinusoidal wave function.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템 수신기의 신호 획득 방법의 상기 입력신호 조절단계에서 속도 조절된 입력신호에 대하여 주파수 조정(Frequency scaling)을 수행하는 단계;를 더 포함한다.Preferably, the method further includes performing frequency scaling on the input signal adjusted in the input signal adjusting step of the signal acquisition method of the satellite navigation system receiver.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치의 일 실시예는, 위성의 의사 잡음(PRN :Pseudo-Random Noise) 코드를 고속푸리에 변환 (FFT :fast Fourier transform)하여 얻은 결과값을 저장하는 FFT 저장부; 입력 신호의 속도를 상기 위성의 의사 잡음(PRN) 코드의 칩 속도를 근거로 조절하는 입력신호 조절부; 상기 속도 조절된 입력 신호에 대해 FFT를 수행하는 FFT 연산부; 상기 저장된 PRN 코드의 FFT 수행 결과값과 상기 입력 신호에 대한 FFT 결과값을 곱하여 역고속 푸리에 변환(IFTF : inverse fast Fourier transform)을 실행하는 IFTF연산부; 및 상기 IFTF 연산 결과값에서 입력신호의 각 도플러 주파수에 대한 최대값을 검색하는 최대값 검색부;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for acquiring a signal of a satellite navigation system (GNSS) receiver according to an embodiment of the present invention, wherein a pseudo-random noise (PRN) code of a satellite is fast Fourier transformed (FFT: fast). An FFT storage unit for storing a result obtained by Fourier transform; An input signal controller configured to adjust the speed of an input signal based on a chip speed of a pseudo noise (PRN) code of the satellite; An FFT calculator configured to perform FFT on the speed-controlled input signal; An IFTF operation unit for performing an inverse fast Fourier transform (IFTF) by multiplying the FFT result of the stored PRN code by the FFT result of the input signal; And a maximum value searching unit searching for a maximum value of each Doppler frequency of the input signal in the IFTF calculation result value.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치의 상기 입력신호 조절부는 상기 입력 신호의 속도를 상기 위성의 의사 잡음(PRN) 코드의 칩 속도를 근거로 조절하는 속도 조절부(Rate Controller); 및 상기 속도 조절된 입력신호에 대하여 주파수 조정(Frequency scaling)을 수행하는 주파수 조정부(scaling);를 포함한다.Preferably, the input signal controller of the signal acquisition device of the GNSS receiver adjusts the speed of the input signal based on a chip speed of a pseudo noise (PRN) code of the satellite. ); And a frequency scaling unit for performing frequency scaling on the speed-controlled input signal.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치의 상기 입력신호 조절부의 상기 의사 잡음 (PRN) 코드의 칩 속도는 검색 해상도에 따라 달라지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the chip speed of the pseudo noise (PRN) code of the input signal controller of the signal acquisition device of the satellite navigation system (GNSS) receiver depends on the search resolution.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치는 상기 입력신호에 정현파 함수를 곱하여 기저대역신호로 출력하는 반송파 제거부;를 더 포함한다.Preferably, the signal acquisition device of the satellite navigation system (GNSS) receiver further includes a carrier removing unit for multiplying the input signal by a sinusoidal wave function to output a baseband signal.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치는 상기 입력 신호에 대한 FFT 결과값을 쉬프트하여 도플러 주파수 변화를 구현하는 FFT검색부;를 더 포함한다. Preferably, the signal acquisition device of the satellite navigation system (GNSS) receiver further includes an FFT search unit for shifting the FFT result value for the input signal to implement a Doppler frequency change.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치의 상기 상기 FFT 검색부는 도플러 검색 수를 기초로 상기 입력 신호에 대한 FFT 결과의 쉬프트 값을 결정하는 도플러 이동 제어부; 상기 결정된 FFT 쉬프트 값에 따라 FFT 결과값을 쉬프트하는 도플러 쉬프트; 및 상기 쉬프트되는 FFT 결과값의 주파수 조 정(Frequency scaling)을 수행하는 조정부;를 포함한다.Preferably, the FFT search unit of the signal acquisition device of the GNSS receiver determines a shift value of the FFT result for the input signal based on the Doppler search number; A Doppler shift shifting an FFT result according to the determined FFT shift value; And an adjusting unit that performs frequency scaling of the shifted FFT result.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치의 상기 FFT 저장부는 검색 해상도에 기초하여 상기 위성 PRN 코드를 반복하여 샘플링하는 오버샘플링부; 상기 위성의 PRN 코드에 대하여 FFT 연산을 수행한 결과값을 저장하는 메모리;를 포함한다.Preferably, the FFT storage unit of the signal acquisition device of the GNSS receiver includes an oversampling unit for repeatedly sampling the satellite PRN code based on a search resolution; And a memory configured to store a result of performing an FFT operation on the PRN code of the satellite.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 위성항법 시스템 수신기의 신호획득 방법의 일 실시예는, 위성의 의사 잡음(PRN :Pseudo-Random Noise) 코드를 고속푸리에 변환 (FFT :fast Fourier transform)하여 얻은 결과값을 저장하는 PRN 코드 저장단계; 입력신호의 속도를 상기 의사 잡음코드의 칩 속도를 근거로 조절한 뒤 FFT 연산을 수행하는 FFT 수행단계; 및 상기 PRN코드의 FFT 결과값과 상기 입력신호의 FFT 결과의 상관값을 구하는 상관도 검사단계;를 포함한다.One embodiment of a signal acquisition method of a satellite navigation system receiver according to the present invention for solving the above technical problem, Fast Fourier transform (FFT) code of the pseudo-random noise (PRN) code of the satellite A PRN code storing step of storing a result value obtained by the processing; Performing an FFT operation after adjusting the speed of the input signal based on the chip speed of the pseudo noise code; And a correlation checking step of obtaining a correlation value between the FFT result value of the PRN code and the FFT result of the input signal.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템 수신기의 신호획득 방법의 상기 상관값은 상기 PRN코드의 FFT 결과값과 상기 입력신호의 FFT 결과를 곱하여 역고속 푸리에 변환(IFTF : inverse fast Fourier transform)을 수행하여 얻는 것을 특징으로 한다. Preferably, the correlation value of the signal acquisition method of the satellite navigation system receiver is obtained by performing an inverse fast Fourier transform (IFTF) by multiplying the FFT result of the PRN code by the FFT result of the input signal. It features.

바람직하게, 상기 위성항법 시스템 수신기의 신호획득 방법의 상기 상관도 검사단계에서 상기 입력신호의 도플러 주파수 변화는 상기 입력신호의 FFT 결과값을 쉬프트하여 얻는 것을 특징으로 한다.Preferably, the Doppler frequency change of the input signal in the correlation checking step of the signal acquisition method of the satellite navigation system receiver is obtained by shifting the FFT result of the input signal.

이상에서 설명한바와 같이 본 발명에 따른 위성항법시스템의 신호획득 방법 및 장치는 GNSS 항법 수신기의 신호획득에서 빠른 시간내에 항법 신호를 획득할 수 있도록 FFT를 이용한 구현 방식을 제공하고 있다. As described above, the signal acquisition method and apparatus of the satellite navigation system according to the present invention provide an implementation method using an FFT to obtain a navigation signal within a short time in the signal acquisition of the GNSS navigation receiver.

본 발명에 따른 위성항법시스템의 신호획득 방법 및 장치를 통해 GNSS 수신기의 신호획득 시간을 단축시킬 수 있다.The signal acquisition time of the GNSS receiver can be shortened through the signal acquisition method and apparatus of the satellite navigation system according to the present invention.

또한 FFT 연산을 줄임으로써 수신기를 구성하는 하드웨어 자원과 스펙을 효율적으로 만족시킬 수 있다.In addition, by reducing the FFT operation, the hardware resources and specifications constituting the receiver can be efficiently satisfied.

이하에서는 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings that can be easily implemented by those skilled in the art.

위성항법시스템( GNSS : Global Navigation Satellite System) 수신기는 최초 아날로그 형태에서 시작해 현재에는 디지털 하드웨어를 이용하는 수신기들이 주류를 이루고 있다.Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers started in the first analog form and are now the mainstream receivers using digital hardware.

디지털 하드웨어를 이용하는 일반적인 GNSS 수신기는 안테나로 수신된 GNSS 신호를 중간 주파수 (IF : Intermediate Frequency)신호로 변환하여 A/D 변환하는 RF(Radio Frequency) Front-End 부와 IF 신호로부터 역 확산을 수행하는 디지털 신호처리기 및 수신기 동작을 제어하고 항법을 수행하는 마이크로 프로세서로 구성된다.A general GNSS receiver using digital hardware converts a GNSS signal received from an antenna into an intermediate frequency (IF) signal to perform A / D conversion to perform reverse spread from an RF (Radio Frequency) front-end part and an IF signal. It consists of a digital processor and a microprocessor that controls the receiver's operation and performs navigation.

반도체 산업의 발달과 더불어 하드웨어 기반 GNSS 수신기는 점점 더 소형, 저전력, 저가의 구조로 발전하고 있다.With the development of the semiconductor industry, hardware-based GNSS receivers are increasingly developing into smaller, lower power, lower cost structures.

최근 들어, 하드웨어 기반 GNSS 수신기의 단점을 보완하기 위하여 RF Front-End 이후 또는 RF Front-End 까지도 모두 소프트웨어로 처리하는 소프트웨어 기반 GNSS 수신기(Software-based GNSS Receiver : SGR) 기술에 대한 연구가 활발하다.Recently, in order to make up for the shortcomings of hardware-based GNSS receivers, studies on software-based GNSS receivers (SGR) technologies that process both the RF front-end and the RF front-end by software have been actively conducted.

소프트웨어 GNSS 수신기는 기존의 하드웨어 수신기에서 소프트웨어로 처리 가능한 하드웨어의 부분을 제거함으로써 간소화된 하드웨어로 수신기를 구성하는 것을 목표로 한다.Software GNSS receivers aim to configure receivers in simplified hardware by eliminating portions of hardware that can be processed by software from existing hardware receivers.

즉, 소프트웨어 GNSS 수신기는 RF Front-End 를 통하여 중간 주파수로 변환된 GNSS 신호를 A/D 변환한 후, 하드웨어 상관기(correlator)를 거치지 않고, 프로세서에 구현된 소프트웨어를 이용하여 처리한다.That is, the software GNSS receiver A / D converts the GNSS signal converted to the intermediate frequency through the RF front-end, and then processes the software using software implemented in the processor without going through a hardware correlator.

소프트 웨어 GNSS 수신기는 모의실험을 통하여 개발된 알고리즘을 직접 수신기에 구현하여 적용할 수 있기 때문에 시스템 개발 시간을 단축시킬 수 있으며, 알고리즘의 변화를 하드웨어의 수정없이 바로 적용할 수 있으므로 시스템의 성능 개전도 용이하게 할 수 있다.Software GNSS receiver can shorten the system development time because the algorithm developed through simulation can be applied directly to the receiver, and the change of algorithm can be applied immediately without modification of hardware. It can be done easily.

또한 다른 시스템과 결합하는 경우에도 중복 가능한 하드웨어 수를 줄이고 두 시스템의 가공되지 않는 순수한 A/D 변환된 값만을 이용하여 결합 알고리즘을 구현할 수 있기 때문에 보다 강력하고 안정된 형태의 결합을 이룰 수 있다.In addition, even when combined with other systems, the combination algorithm can be implemented using only the raw A / D converted values of the two systems and the combination of more powerful and stable forms can be achieved.

도 1은 소프트웨어 기반 GNSS 수신기의 일반적인 구조를 보여주는 도면이다.1 shows a general structure of a software-based GNSS receiver.

소프트웨어 기반 GNSS 수신기는 RF Front-End(110)와 프로세서 (120)로 구성된다.The software-based GNSS receiver consists of an RF front-end 110 and a processor 120.

GNSS 신호는 RF Front-End(110)에서 증폭 및 내림 변환을 거쳐 중간 주파수 로 변환되며, A/D 변환기를 통해 디지털 IF(Intermediate Frequency)신호로 이산화되어 디지털 신호처리기로 입력된다.The GNSS signal is converted to an intermediate frequency through an amplification and a down conversion in the RF front-end 110, and is discretized into a digital intermediate frequency (IF) signal through an A / D converter and input to a digital signal processor.

프로세서(120)는 RF Front-End로부터 얻어지는 이산화된 IF 신호를 이용하여 신호 획득과 추적, 항법 데이터 추출 및 수신기의 위치 계산의 기능을 수행한다.The processor 120 performs the functions of signal acquisition and tracking, navigation data extraction, and position calculation of the receiver using the discrete IF signals obtained from the RF front-end.

도 2는 GNSS 수신기의 RF Front-End로부터 얻어지는 이산화된 IF 신호를 이용하여 신호 획득과 추적, 항법 데이터 추출 및 수신기의 위치 계산의 기능 수행을 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating the performance of signal acquisition and tracking, navigation data extraction, and position calculation of a receiver using discrete IF signals obtained from the RF front-end of a GNSS receiver.

신호 획득 모듈(210)은 이산화된 IF신호에서 GNSS 신호의 존재 여부를 검출하여 연속적인 신호 추적이 가능하도록 신호 추적 모듈(220)에 해당신호의 정보를 제공하는 기능을 한다.The signal acquisition module 210 detects the presence or absence of a GNSS signal in the discrete IF signal and provides information of the corresponding signal to the signal tracking module 220 to enable continuous signal tracking.

신호 추적 모듈(220)은 반송파 및 코드 추적 루프를 통하여 수신된 GNSS 신호의 코드지연과 도플러 주파수를 추적하고 항법해 계산을 위한 원시 측정값을 생성한다.The signal tracking module 220 tracks the code delay and Doppler frequency of the received GNSS signal through the carrier and code tracking loops and generates raw measurements for the navigation calculation.

반송파 추적 루프로는 PPL(Phase Locked Loop) 또는 FLL(Frequency Locked Loop) Assisted PLL등의 기법이 이용되며, 코드 추적 루프로는 DLL(Delay Lock Loop)이 일반적으로 이용된다.As the carrier tracking loop, a technique such as a phase locked loop (PLL) or a frequency locked loop (FLL) assisted PLL is used, and a delay lock loop (DLL) is generally used as the code tracking loop.

항법 메시지 처리 모듈(240)은 수신된 GNSS 신호의 항법 메시지를 디코딩(decoding)하여 위성 궤도정보(Ephemeris)와 시각 및 지연오차를 보정하기 위한 항법 데이터를 추출한다.The navigation message processing module 240 decodes the navigation message of the received GNSS signal and extracts navigation data for correcting satellite orbit information and time and delay errors.

항법 모듈(230)은 위성의 궤도정보(Ephemeris)로부터 GNSS 위성의 위치를 계 산하고, 의사거리 및 의사 거리 변화율과 같은 측정값을 이용하여 수신기의 위치와 속도를 계산한다.The navigation module 230 calculates the position of the GNSS satellite from satellite orbit information (Ephemeris), and calculates the position and velocity of the receiver using measurements such as pseudo range and pseudo range change rate.

도 3은 FFT를 이용한 신호 획득 방식을 보여주는 도면이다.3 is a diagram illustrating a signal acquisition method using an FFT.

신호 획득 모듈(도2의 210)은 코드 지연과 도플러 주파수의 2차원 검색을 통해 수신된 GNSS 신호를 검출하는 기능을 수행하는 한다. The signal acquisition module 210 of FIG. 2 performs a function of detecting a received GNSS signal through a two-dimensional search of a code delay and a Doppler frequency.

신호 획득 모듈은 신호 검색에서는 일정간격의 검색구간을 설정하고, 순차적으로 검색구간을 이동하여 해당 도플러 주파수 및 코드에 대한 상관도 검사를 통해 신호 획득 여부를 결정한다.In the signal search, the signal acquisition module sets a search interval at a predetermined interval, and sequentially moves the search interval to determine whether to acquire a signal by checking a correlation between a corresponding Doppler frequency and a code.

도플러 주파수의 검색범위는 수신기의 사용 목적과 범위에 따라 다르게 설정된다.The search range of the Doppler frequency is set differently according to the purpose and range of the receiver.

일반적으로 소프트웨어 기반 GPS 수신기에서는 고속 신호 획득을 위하여 도 3와 같은 FFT (Fast Fourier transform)- IFFT(Inverse FFT)을 이용한 병렬 검색방법을 이용하고 있다.In general, a software-based GPS receiver uses a parallel search method using fast fourier transform (FFT) -inverse FFT (IFFT) as shown in FIG.

FFT-IFFT 기반의 신호 획득 기법은 2 차원 검색공간에 해당하는 주파수 영역의 순환상관함수를 정의하여 병렬화된 코드를 한번에 처리하는 기법으로서 고속 신호 획득과 소프트웨어 설계가 용이한 장점을 갖고 있다.The FFT-IFFT-based signal acquisition technique defines the cyclic correlation function of the frequency domain corresponding to the two-dimensional search space and processes parallelized code at once. It has the advantages of high-speed signal acquisition and software design.

도 4는 FFT-IFFT 기법을 이용하여 검출된 GPS 위성(PRN18) 에 대한 신호 획득 결과를 보여주는 도면이다.4 is a view showing a signal acquisition result for the GPS satellite (PRN18) detected using the FFT-IFFT technique.

도 5는 본 발명에 따른 GNSS 수신기의 신호획득부의 구조를 보여주는 도면이다.5 is a diagram illustrating a structure of a signal acquisition unit of a GNSS receiver according to the present invention.

본 발명에 따른 GNSS 수신기의 신호획득은 FFT방식의 병렬코드 검색 방식으로 동작된다.The signal acquisition of the GNSS receiver according to the present invention is operated by the parallel code search method of the FFT method.

본 발명에 따른 GNSS 수신기의 신호획득부는 반송파 제거부(501), 입력신호 조절부(502), FFT연산부(503), FFT 도플러 검색부(504), FFT 저장부(505), IFFT 연산부(506)및 최대값 검색부(507)를 포함하여 구성된다.The signal acquisition unit of the GNSS receiver according to the present invention includes a carrier removing unit 501, an input signal adjusting unit 502, an FFT operator 503, an FFT Doppler searcher 504, an FFT storage unit 505, and an IFFT operator 506. ) And a maximum value retrieval unit 507.

반송파 제거부(501)는 RF Front-End(도1의 110)의 ADC(A/D Converter)를 통해 입력되는 디지털화된 입력 샘플에 대하여 SIN,COS 반송파를 곱하여 기저대역으로 신호를 떨어뜨리는 역할을 수행한다.The carrier removing unit 501 serves to drop the signal to the baseband by multiplying the SIN and COS carriers with respect to the digitized input sample input through the ADC (A / D converter) of the RF front-end (110 of FIG. 1). To perform.

입력신호 조절부(502)는 500Mhz 이내의 해상도(Resolution)를 가지는 FFT 연산을 수행하기 위해 입력 샘플에 대한 속도를 PRN(Pseudo-Random Noise) 코드 칩 속도 (code chip rate)에 따라 조절한다.The input signal controller 502 adjusts the speed of the input sample according to PRN (Pseudo-Random Noise) code chip rate in order to perform an FFT operation having a resolution within 500 MHz.

PRN(Pseudo-Random Noise) 코드의 칩 속도는 검색 해상도에 따라 달라진다.The chip speed of PRN (Pseudo-Random Noise) code depends on the search resolution.

FFT 연산부 (503)는 속도조절된 입력 샘플에 대해 FFT 연산을 수행한다.The FFT calculator 503 performs an FFT operation on the rate-controlled input sample.

FFT 도플러 검색부(504)는 FFT 연산부의 결과에 대해 도플러 주파수를 변경한다.The FFT Doppler search unit 504 changes the Doppler frequency with respect to the result of the FFT calculator.

본 발명에 따른 GNSS 수신기의 신호획득에서 도플러 주파수 변경은 반송파 제거부(501)에서 수행되지 않고, FFT 연산 결과에 대해 이루어지는 것이 특징이다.The Doppler frequency change in the signal acquisition of the GNSS receiver according to the present invention is not performed by the carrier removing unit 501, but is performed on the result of the FFT operation.

FFT 저장부(505)는 PRN(Pseudo-Random Noise) 코드에 대한 FFT 결과를 미리 메모리에 저장하여 동작 속도를 향상시킨다.The FFT storage unit 505 improves the operation speed by storing the FFT result for PRN (Pseudo-Random Noise) code in memory in advance.

IFFT 연산부(506)는 FFT 도플러 검색부(504)의 결과와 FFT 저장부(504)의 결 과를 곱하여 역고속 푸리에 변환 ( IFFT : inverse fast Fourier transform) 연산을 수행한다.The IFFT operator 506 multiplies the result of the FFT Doppler searcher 504 by the result of the FFT storage 504 to perform an inverse fast Fourier transform (IFFT) operation.

최대값 검색부(507)는 각 도플러 주파수에 대한 최대값을 검색한다.The maximum value retrieval unit 507 retrieves a maximum value for each Doppler frequency.

도 6은 도 5에서의 입력신호 조절부의 상세 구조를 보여주는 도면이다.6 is a diagram illustrating a detailed structure of an input signal controller of FIG. 5.

GNSS 수신기가 초기화될때 외부 컨트롤러(611)에서는 GNSS 신호의 종류에 따라 요구되는 FFT Size와 PRN(Pseudo-Random Noise) 코드의 검색 해상도에 따른 Chip Rate를 계산한다.When the GNSS receiver is initialized, the external controller 611 calculates the chip rate according to the required FFT size and search resolution of PRN (Pseudo-Random Noise) code according to the type of the GNSS signal.

PRN 코드의 칩 검색 해상도는 일반적으로 0.5이다.The chip search resolution of the PRN code is typically 0.5.

Rate Controller(612)는 반송파 제거부를 통해 입력되는 샘플들의 속도를 PRN(Pseudo-Random Noise) 코드의 Chip Rate에 맞추어 바꾸는 기능을 수행한다.The rate controller 612 performs a function of changing the speed of samples input through the carrier removing unit to the chip rate of a pseudo-random noise (PRN) code.

scaling(613)부는 효율적인 FFT 연산을 위해 변화된 속도에 맞추어 누적된 입력 샘플값에 scaling을 한다.The scaling unit 613 scales input sample values accumulated at a changed speed for efficient FFT operation.

실제 하드웨어를 통하여 FFT 연산을 할 경우 계산할 수 있는 FFT 크기는 일반적으로 최대 65536=2^16이며 입력 샘플의 샘플링 속도가 높을 경우에는 이값을 넘어가게 된다.The maximum FFT size that can be calculated when performing FFT operation through real hardware is generally 65536 = 2 ^ 16, and this value is exceeded when the sampling rate of the input sample is high.

입력 신호 조절부(502)를 통해 입력샘플의 속도를 조절함으로써, 본 발명에 따른 GNSS 수신기는 여러 GNSS 신호에 대하여 FFT 연산을 수행할때 PRN 코드 chip 해상도에 맞추어 입력샘플에 대해 FFT를 수행할 수 있다.By adjusting the speed of the input sample through the input signal controller 502, the GNSS receiver according to the present invention can perform the FFT on the input sample according to the PRN code chip resolution when performing the FFT operation on several GNSS signals. have.

도 7은 도 5에서의 FFT 도플러 검색부의 상세 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 7 illustrates a detailed structure of the FFT Doppler search unit in FIG. 5.

GNSS 수신기가 초기화될때 외부 컨트롤러(721)는 GNSS 신호의 종류에 따라 결정되는 FFT 크기를 결정하고, 결정된 FFT 크기에 의해 가능한 도플러 검색수를 계산한다.When the GNSS receiver is initialized, the external controller 721 determines the FFT size determined according to the type of the GNSS signal, and calculates the number of possible Doppler searches based on the determined FFT size.

Doppler Bin Shift Controller(723)은 계산된 도플러 검색 수를 기초로 FFT의 쉬프트 값을 결정한다.The Doppler Bin Shift Controller 723 determines the shift value of the FFT based on the calculated Doppler search number.

Doppler shift(724)는 Doppler Bin Shift Controller(723)에서 결정된 FFT 쉬프트 값만큼 FFT 쉬프트를 수행한다.The Doppler shift 724 performs the FFT shift by the FFT shift value determined by the Doppler Bin Shift Controller 723.

Scaling부(722)는 도플러 주파수가 변화된 샘플 값들이 이동할때 IFFT 연산에 필요한 비트수를 만족시키기 위해 미리 scaling을 한다.The scaling unit 722 performs scaling in advance in order to satisfy the number of bits required for the IFFT operation when the sample values of which the Doppler frequency is changed are moved.

Scaling부를 통해 반송파 제거부(도5의 501)의 구조가 단순해진다.The structure of the carrier removing unit 501 of FIG. 5 is simplified through the scaling unit.

반송파 제거부는 도플러 주파수를 바꾸어가면서 여러 번 동작하지 않고 기본 주파수에서 한번의 동작으로 FFT 연산까지 이루어지므로 도플러 검색수 * FFT 연산 시간 만큼 시간을 절약할 수 있다.The carrier elimination unit does not operate several times while changing the Doppler frequency, and performs the FFT operation in one operation at the fundamental frequency, thereby saving time by the Doppler search number * FFT operation time.

도 8은 도 5에서의 FFT 저장부의 상세 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a detailed structure of the FFT storage unit in FIG. 5.

GNSS 수신기가 초기화될때 오버샘플링부(Oversamplig,832)는 Chip 해상도를 외부 컨트롤러(831)를 통해 전송받으며, Chip 해상도에 맞추어 모든 위성의 PRN코드를 반복하여 오버샘플링한다.When the GNSS receiver is initialized, the oversampling unit (Oversamplig, 832) receives the chip resolution through the external controller 831, and repeatedly oversamples the PRN codes of all satellites according to the chip resolution.

Scaling부(834)는 모든 위성의 PRN 코드에 대하여 FFT연산을 수행(833)한 결과를 입력신호의 FFT 스케일링에 맞추어 scaling한다.The scaling unit 834 scales the result of performing the FFT operation 833 on the PRN codes of all the satellites according to the FFT scaling of the input signal.

메모리(835)는 위성의 PRN 코드에 대하여 FFT 연산을 수행한 결과값을 저장(835)한다.The memory 835 stores 835 a result of performing an FFT operation on the PRN code of the satellite.

본원 발명에서의 FFT 저장부를 통해 GNSS 수신기는 신호획득시 PRN 코드에 대한 FFT연산을 따로 수행하지 않고 바로 메모리에서 불러옴으로써 수신기의 동작시간을 절감할 수 있다.Through the FFT storage unit in the present invention, the GNSS receiver can reduce the operating time of the receiver by directly importing from the memory without performing the FFT operation on the PRN code separately.

FFT 도플러 검색부(도5의 504)의 결과와 FFT 저장부(도5의 505)의 결과를 곱하여 IFFT 연산까지 수행하면 하나의 도플러 주파수에 대해 가능한 코드 위상에 대한 상관값을 구할 수 있다. By multiplying the result of the FFT Doppler searcher (504 of FIG. 5) with the result of the FFT storage unit (505 of FIG. 5) and performing an IFFT operation, a correlation value of possible code phases for one Doppler frequency can be obtained.

도 9는 도 5에서의 최대값 검색부에서의 최대값 검색을 위한 흐름도를 보여주는 도면이다.9 is a flowchart illustrating a maximum value search in the maximum value search unit of FIG. 5.

IFFT(도5의 506)연산을 수행하여 얻은 상관값들은 모든 도플러 주파수에 대하여 존재한다.Correlation values obtained by performing the IFFT (506 in FIG. 5) operation exist for all Doppler frequencies.

또한 IFFT(도5의 506)연산을 수행하여 얻은 상관값들은 Coherent, NonCoherent 기능을 수행하거나 Secondary Code에 대한 기능을 수행하면 기하급수적으로 늘어나게 된다.In addition, the correlation values obtained by performing the IFFT operation (506 of FIG. 5) are increased exponentially when the Coherent and NonCoherent functions or the Secondary Code functions are performed.

상관값의 증가는 이를 저장할 메모리 공간의 증가로 연결된다.An increase in correlation results in an increase in memory space to store it.

따라서, 메모리 공간을 효율적으로 활용하기 위해서 본 발명에서의 GNSS 수신기는 모든 주파수에 대해 상관값을 구한 후 최대값을 구하는 것이 아니라 각 도플러 주파수에 대하여 최대값을 취하여 업데이트해 나가는 방법을 이용한다.Therefore, in order to effectively utilize the memory space, the GNSS receiver according to the present invention uses a method of obtaining and updating a maximum value for each Doppler frequency instead of obtaining a maximum value after obtaining a correlation value for all frequencies.

도 10 은 본 발명에 따른 위성항법 시스템의 신호획득 방법에 대한 흐름도를 보여주는 도면이다.10 is a flowchart illustrating a signal acquisition method of the satellite navigation system according to the present invention.

위성의 의사 잡음(PRN :Pseudo-Random Noise) 코드를 고속푸리에 변환 (FFT :fast Fourier transform)하여 얻은 결과값을 FFT 저장부에 미리 저장한다(S1010).The result obtained by fast Fourier transform (FFT) of the pseudo-random noise (PRN) code of the satellite is stored in advance in the FFT storage unit (S1010).

입력 신호의 속도를 상기 위성의 의사 잡음(PRN) 코드의 칩 속도를 근거로 조절한다(S1020).The speed of the input signal is adjusted based on the chip speed of the pseudo noise (PRN) code of the satellite (S1020).

FFT연산부는 상기 속도 조절된 입력 신호에 대해 FFT를 수행한다(S1030).The FFT calculator performs an FFT on the speed adjusted input signal (S1030).

IFFT연산부는 상기 저장된 PRN 코드의 FFT 수행 결과값과 상기 입력 신호에 대한 FFT 결과값을 곱하여 IFFT를 실행한다(S1040).The IFFT operator performs an IFFT by multiplying the FFT result of the stored PRN code by the FFT result of the input signal (S1040).

상기 IFFT 실행 결과값에서 입력신호의 각 도플러 주파수에 대한 최대값을 검색한다(S1050).The maximum value for each Doppler frequency of the input signal is retrieved from the IFFT execution result value (S1050).

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

도 1은 소프트웨어 기반 GNSS 수신기의 일반적인 구조를 보여주는 도면이다.1 shows a general structure of a software-based GNSS receiver.

도 2는 GNSS 수신기의 RF Front-End로부터 얻어지는 이산화된 IF 신호를 이용하여 신호 획득과 추적, 항법 데이터 추출 및 수신기의 위치 계산의 기능 수행을 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating the performance of signal acquisition and tracking, navigation data extraction, and position calculation of a receiver using discrete IF signals obtained from the RF front-end of a GNSS receiver.

도 3은 FFT를 이용한 신호 획득 방식을 보여주는 도면이다.3 is a diagram illustrating a signal acquisition method using an FFT.

도 4는 FFT-IFFT 기법을 이용하여 검출된 GPS 위성(PRN18) 에 대한 신호 획득 결과를 보여주는 도면이다.4 is a view showing a signal acquisition result for the GPS satellite (PRN18) detected using the FFT-IFFT technique.

도 5는 본 발명에 다른 GNSS 수신기의 신호획득부의 구조를 보여주는 도면이다.5 is a diagram illustrating a structure of a signal acquisition unit of a GNSS receiver according to the present invention.

도 6은 도 5에서의 입력신호 조절부의 상세 구조를 보여주는 도면이다.6 is a diagram illustrating a detailed structure of an input signal controller of FIG. 5.

도 7은 도 5에서의 FFT 도플러 검색부의 상세 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 7 illustrates a detailed structure of the FFT Doppler search unit in FIG. 5.

도 8은 도 5에서의 FFT 저장부의 상세 구조를 보여주는 도면이다.FIG. 8 is a diagram illustrating a detailed structure of the FFT storage unit in FIG. 5.

도 9는 도 5에서의 최대값 검색부에서의 최대값 검색을 위한 흐름도를 보여주는 도면이다.9 is a flowchart illustrating a maximum value search in the maximum value search unit of FIG. 5.

도 10 은 본 발명에 따른 위성항법 시스템의 신호획득 방법에 대한 흐름도를 보여주는 도면이다.10 is a flowchart illustrating a signal acquisition method of the satellite navigation system according to the present invention.

Claims (15)

위성의 의사 잡음(PRN :Pseudo-Random Noise) 코드를 고속푸리에 변환 (FFT :fast Fourier transform)하여 얻은 결과값을 저장하는 PRN 코드 저장단계;A PRN code storing step of storing a result obtained by fast Fourier transform (FFT) of a pseudo-random noise (PRN) code of a satellite; 입력 신호의 속도를 상기 위성의 의사 잡음(PRN) 코드의 칩 속도를 기초로 조절하는 입력신호 조절단계;An input signal adjusting step of adjusting the speed of an input signal based on a chip speed of a pseudo noise (PRN) code of the satellite; 상기 속도 조절된 입력 신호에 대해 FFT 연산을 수행하는 FFT 실행단계;Performing an FFT operation on the speed-controlled input signal; 상기 저장된 PRN 코드의 FFT 수행 결과값과 상기 입력 신호에 대한 FFT 결과값을 곱하여 역고속 푸리에 변환(IFFT : inverse fast Fourier transform)을 실행하는 IFFT실행단계; 및An IFFT execution step of performing an inverse fast Fourier transform (IFFT) by multiplying an FFT result of the stored PRN code by an FFT result of the input signal; And 상기 IFFT 실행 결과값에서 입력신호의 각 도플러 주파수에 대한 최대값을 검색하는 최대값 검색단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 방법.And a maximum value retrieval step of retrieving a maximum value of each Doppler frequency of an input signal from the IFFT execution result value. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력신호에 정현파 함수를 곱하여 기저대역신호로 출력하는 반송파 제거단계; 및Removing a carrier by multiplying the input signal by a sinusoidal function and outputting a baseband signal; And 상기 입력 신호에 대한 FFT 결과값을 쉬프트하여 도플러 주파수 변화를 구현하는 FFT검색단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 방법.And a FFT search step of shifting an FFT result value for the input signal to implement a Doppler frequency change. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 입력신호 조절단계에서의 상기 의사 잡음 (PRN) 코드의 칩 속도는 검색 해상도에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 방법.The chip speed of the pseudo noise (PRN) code in the step of adjusting the input signal is a signal acquisition method of a satellite navigation system (GNSS) receiver, characterized in that it depends on the search resolution. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 입력신호 조절단계에서의 입력신호는 중간주파수(IF : Intermediate Frequency) 신호에 정현파 함수를 곱한 결과함수인 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 방법.The input signal in the input signal control step is a signal acquisition method of a satellite navigation system (GNSS) receiver, characterized in that the result of multiplying an intermediate frequency (IF) signal by a sinusoidal function. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 입력신호 조절단계에서 속도 조절된 입력신호에 대하여 주파수 조정(Frequency scaling)을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 방법.And performing frequency scaling on the input signal of which the speed is adjusted in the input signal adjusting step. 위성의 의사 잡음(PRN :Pseudo-Random Noise) 코드를 고속푸리에 변환 (FFT :fast Fourier transform)하여 얻은 결과값을 저장하는 FFT 저장부;An FFT storage unit for storing a result obtained by fast Fourier transform (FFT) of a pseudo-random noise (PRN) code of a satellite; 입력 신호의 속도를 상기 의사 잡음(PRN) 코드의 칩 속도를 기초로 조절하는 입력신호 조절부;An input signal controller configured to adjust a speed of an input signal based on a chip speed of the pseudo noise (PRN) code; 상기 속도 조절된 입력 신호에 대해 FFT를 수행하는 FFT 연산부;An FFT calculator configured to perform FFT on the speed-controlled input signal; 상기 의사 잡음(PRN) 코드의 FFT 수행 결과값과 상기 입력 신호에 대한 FFT 결과값을 곱하여 역고속 푸리에 변환(IFFT : inverse fast Fourier transform)을 실행하는 IFFT연산부; 및An IFFT operation unit performing an inverse fast Fourier transform (IFFT) by multiplying an FFT result of the pseudo noise (PRN) code by an FFT result of the input signal; And 상기 IFFT 연산 결과값에서 입력신호의 각 도플러 주파수에 대한 최대값을 검색하는 최대값 검색부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치.And a maximum value searcher for searching for a maximum value of each Doppler frequency of an input signal in the IFFT calculation result value. 제 6 항에 있어서, 상기 입력신호 조절부는The method of claim 6, wherein the input signal adjusting unit 상기 입력 신호의 속도를 상기 의사 잡음(PRN) 코드의 칩 속도를 근거로 조절하는 속도 조절부(Rate Controller); 및A rate controller for adjusting the speed of the input signal based on a chip speed of the pseudo noise (PRN) code; And 상기 속도 조절된 입력신호에 대하여 주파수 조정(Frequency scaling)을 수행하는 주파수 조정부(scaling);를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치.And a frequency scaling unit configured to perform frequency scaling on the speed-controlled input signal. 2. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 입력신호 조절부의 상기 의사 잡음 (PRN) 코드의 칩 속도는 검색 해상도에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치.And a chip speed of the pseudo noise (PRN) code of the input signal controller is changed according to a search resolution. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 입력신호에 정현파 함수를 곱하여 기저대역신호로 출력하는 반송파 제거부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치.And a carrier removal unit for multiplying the input signal by a sinusoidal function and outputting the baseband signal as a baseband signal. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 입력 신호에 대한 FFT 결과값을 쉬프트하여 도플러 주파수 변화를 구현하는 FFT검색부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템(GNSS) 수신기의 신호획득 장치.And a FFT searcher for shifting the FFT result of the input signal to implement a Doppler frequency change. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 FFT 검색부는 The FFT search unit 도플러 검색 수를 기초로 상기 입력 신호에 대한 FFT 결과의 쉬프트 값을 결정하는 도플러 이동 제어부;A Doppler movement control unit determining a shift value of an FFT result for the input signal based on a Doppler search number; 상기 결정된 FFT 쉬프트 값에 따라 FFT 결과값을 쉬프트하는 도플러 쉬프트; 및A Doppler shift shifting an FFT result according to the determined FFT shift value; And 상기 쉬프트되는 FFT 결과값의 주파수 조정(Frequency scaling)을 수행하는 조정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템 수신기의 신호획득 장치.And an adjusting unit configured to perform frequency scaling of the shifted FFT result value. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 FFT 저장부는The FFT storage unit 검색 해상도에 기초하여 상기 의사 잡음(PRN) 코드를 반복하여 샘플링하는 오버샘플링부;An oversampling unit for repeatedly sampling the pseudo noise (PRN) code based on a search resolution; 상기 의사 잡음(PRN) 코드에 대하여 FFT 연산을 수행한 결과값을 저장하는 메모리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템 수신기의 신호획득 장치.And a memory storing a result value of performing an FFT operation on the pseudo noise (PRN) code. 위성의 의사 잡음(PRN :Pseudo-Random Noise) 코드를 고속푸리에 변환 (FFT :fast Fourier transform)하여 얻은 결과값을 저장하는 PRN 코드 저장단계;A PRN code storing step of storing a result obtained by fast Fourier transform (FFT) of a pseudo-random noise (PRN) code of a satellite; 입력신호의 속도를 상기 의사 잡음코드의 칩 속도를 근거로 조절한 뒤 FFT 연산을 수행하는 FFT 수행단계; 및Performing an FFT operation after adjusting the speed of the input signal based on the chip speed of the pseudo noise code; And 상기 PRN코드의 FFT 결과값과 상기 입력신호의 FFT 결과을 기초로 상관값을 구하는 상관도 검사단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통해 위성항법 시스템 수신기의 신호 획득 방법.And a correlation test step of obtaining a correlation value based on the FFT result value of the PRN code and the FFT result of the input signal. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 상관값은 상기 PRN코드의 FFT 결과값과 상기 입력신호의 FFT 결과를 곱하여 역고속 푸리에 변환(IFFT : inverse fast Fourier transform)을 수행하여 얻는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템 수신기의 신호 획득 방법.The correlation value is obtained by performing an inverse fast Fourier transform (IFFT) by multiplying the FFT result of the PRN code by the FFT result of the input signal. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 상관도 검사단계에서 상기 입력신호의 도플러 주파수 변화는 상기 입력신호의 FFT 결과값을 쉬프트하여 얻는 것을 특징으로 하는 위성항법 시스템 수신기의 신호 획득 방법.The Doppler frequency change of the input signal in the correlation checking step is obtained by shifting the FFT result value of the input signal.
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