KR101081472B1 - 코쉬 분포를 이용한 의사거리 무결성 정보 제공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의사거리 무결성 정보 제공 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방법은 기준국 수신기에서 항법위성과의 의사 거리를 측정하는 단계, 상기 기준국 수신기에서 항법위성과의 실제 거리를 계산하는 단계, 상기 항법위성과의 의사 거리와 상기 항법위성과의 실제 거리의 차로 구해지는 의사거리 보정값의 실제 오차를 도식화하는 단계, 그리고 상기 의사거리 보정값 실제 오차가 도식화된 그래프 상에서 코쉬 분포가 상기 의사거리 보정값의 실제 오차를 반영할 수 있도록 스케일 파라미터를 조정하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 기준국 수신기에서 구해지는 의사거리 보정값과 코쉬 분포의 스케일 파라미터를 사용자에게 제공하면 되므로, 인플레이션 변수를 필요로 하는 종래 방법보다 간단해진다. 또한 의사거리 보정 오차의 실제 분포를 표준 편차보다 근접하게 묘사할 수 있는 코쉬 분포를 사용함으로써 정확도와 신뢰성을 높일 수 있다.

코쉬 분포, 의사거리, 항법위성, 보정, 오차, 무결성

Description

코쉬 분포를 이용한 의사거리 무결성 정보 제공 방법{Method To Generate Pseudorange Integrity Information Using Cauchy Distribution}

본 발명은 의사거리 무결성 정보 제공 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 코쉬 분포를 이용한 의사거리 무결성 정보 제공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 항법위성으로부터 위성 항법 신호로 반송파에 실려 보내진 C/A 코드를 GPS 수신기가 감지하면 똑같은 코드를 생성해 두 코드의 시간차를 측정한다. 측정된 두 코드의 시간차에 전파의 속도를 곱하면 GPS 위성과 수신기간의 거리가 구해진다. 그러나 실제 전파 경로로 인한 오차, GPS 위성과 GPS 수신기에 내장된 시계의 오차, 수신기 내부 회로에서 발생하는 오차 등으로 인해 이렇게 구한 거리는 실제의 거리가 아닌 의사거리(pseudorange)이다.

도 1은 종래의 위성항법 보강 시스템을 도시한 도면이다.

이러한 오차를 보정하기 위해서 도 1에서와 같이 자신의 정확한 위치를 아는 기준국(200)이 GPS 위성(100)으로부터 GPS 신호를 수신하고 보정정보(Pseudoragne Correction Information)를 구하여 사용자 단말(300)에 무결성 정보(Integrity Information)와 함께 전송하면, 사용자 단말(300)이 보정정보와 무결성 정보를 이 용하여 자신의 정확한 현재 위치를 구하는 위성항법 보강 시스템이 도입되었다. 여기서 보정정보와 무결성 정보로 사용되는 대표 파라미터는 의사거리 보정값(Pseudoragne Correction)과 의사거리 보정정보의 신뢰도를 나타낼 수 있는 표준편차이다.

아래 수학식은 기존의 의사거리 보정정보 계산방법과 그 표준편차 계산 방법을 나타낸다.

도 2는 종래의 정규분포를 이용할 때 실제 오차 분포를 반영하기 위해 사용되는 인플레이션(inflation) 변수를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

종래 방법에서 의사거리 보정정보와 무결성정보는 정규분포에 맞추도록 표현되어 실제 오차의 분포를 반영하기에 어려운 점이 있었다. 도 2에서 보는 바와 같이 실제 의사거리 오차는 파란 점으로 표시된 분포를 나타내며, 붉은 실선으로 나타내는 정규 분포의 범위에서 벗어난다. 따라서 이를 반영하기 위해 정규 분포에 인플레이션(Inflation) 변수를 도입하여 정규 분포를 분홍색 점선으로 나타나는 분포로 변형하여 사용할 수 있다. 이 경우 사용자는 의사거리 보정정보, 의사거리 보정정보의 신뢰도를 나타내는 무결성정보, 그리고 인플레이션(Inflation) 변수를 함께 사용하여 위치를 계산하고 그 위치계산의 신뢰도를 분석해야만 하는 번거로움이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 코쉬 분포를 이용한 의사거리 무결성 정보 제공 방법을 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 코쉬 분포를 이용한 의사거리 무결성 정보 제공 방법은 기준국 수신기에서 항법위성과의 의사 거리를 측정하는 단계, 상기 기준국 수신기에서 항법위성과의 실제 거리를 계산하는 단계, 상기 항법위성과의 의사 거리와 상기 항법위성과의 실제 거리의 차로 구해지는 의사거리 보정값의 실제 오차를 도식화하는 단계, 그리고 상기 의사거리 보정값 실제 오차가 도식화된 그래프 상에서 코쉬 분포가 상기 의사거리 보정값의 실제 오차를 반영할 수 있도록 스케일 파라미터를 조정하는 단계를 포함한다.

상기 코쉬 분포는 아래 수학식으로 표현될 수 있다.

γⁱ는 상기 코쉬 분포의 스케일 파라미터이다.

상기 코쉬 분포의 스케일 파라미터는 상기 코쉬 분포 곡선이 상기 의사거리 보정값 실제 오차를 상기 도식화된 그래프 상에서 포함하도록 조정될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다.

이와 같이 본 발명에 의하면, 기준국 수신기에서 구해지는 의사거리 보정값과 코쉬 분포의 스케일 파라미터를 사용자에게 제공하면 되므로, 인플레이션 변수를 필요로 하는 종래 방법보다 간단해진다. 또한 의사거리 보정 오차의 실제 분포를 표준 편차보다 근접하게 묘사할 수 있는 코쉬 분포를 사용함으로써 정확도와 신뢰성을 높일 수 있다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의사거리 무결성 정보 제공 시스템을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 의사거리 무결성 정보 제공 시스템(400)은 기준국(200)에서 구해지는 의사거리 보정값에 대한 무결성 정보로 이용될 보정정보 오차 분포를 생성한다. 본 발명에서 보정정보 오차 분포는 코쉬 분포를 이용하고 그에 대한 스케일 파라미터로 정의할 수 있다. 의사거리 무결성 정보 제공 시스 템(400)은 기준국(200)에 설치되거나 기준국(200)과 별도로 설치되고 각종 정보를 주고 받을 수 있도록 구현될 수도 있다.

기준국(200)은 자신의 정확한 위치를 알고 있으며, 항법위성(100)으로부터 GPS 신호를 수신하여 의사거리 보정값을 구하고 사용자 단말(300)에 제공한다. 기준국(300)은 의사거리 무결성 정보 제공 시스템(400)에서 제공되는 보정정보 오차 분포를 사용자 단말(300)에 제공한다.

사용자 단말(300)은 항법위성(100)으로부터 송신되는 GPS 신호와 기준국(200)에서 제공되는 의사거리 보정값과 보정정보 오차 분포를 이용하여 자신의 정확한 위치를 구한다.

그러면 도 4를 참고하여, 본 발명에 따른 코쉬 분포를 이용한 보정정보 오차 분포 생성 방법에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 코쉬 분포를 이용한 보정정보 오차 분포 생성 방법에 대한 흐름도이다.

도 4를 참고하면, 먼저 기준국(200)의 수신기(도시하지 않음)는 항법위성(100)으로부터 GPS 신호를 수신하여 항법위성(100)과 자신의 의사거리를 측정한다(S410). 또한 기준국(200)의 수신기는 항법위성(100)과 자신의 실제 거리를 계산한다(S420). 그 후 기준국(200)의 수신기는 계산된 실제 거리와 의사 거리의 차를 구함으로써 항법위성(100)과 자신의 의사거리 보정값을 구한다(S430).

다음 수학식 3은 기준국(200) 수신기가 항법위성(300)과 자신의 의사거리 보정값을 구하는 방법을 나타낸다.

다음으로 단계(S430)에서 구해지는 의사거리 보정값의 실제 오차를 구하고 도식화한다(S440). 의사거리 보정값에 대한 실제 오차를 구하는 방법은 당업자에게 이미 잘 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다. 단계(S440)는 기준국(200) 수신기에서 수행될 수 있으며, 의사거리 무결성 정보 제공 시스템(400)이 기준국(200) 수신기로부터 의사거리 보정값의 실제 오차를 제공받아 수행할 수도 있다.

다음으로 의사거리 무결성 정보 제공 시스템(400)은 의사거리 보정값의 실제 오차가 도식화된 그래프 상에서 코쉬 분포가 의사거리 보정값의 실제 오차를 반영할 수 있도록 스케일 파라미터를 조정한다(S450).

도 5를 참고하여 단계(S440) 및 단계(S450)를 보다 자세히 설명한다.

도 5는 의사거리 보정값의 실제 오차와 이를 반영한 코쉬 분포 곡선이 도시된 도면이다.

도 5에서 가로축은 의사거리 보정 오차이고, 세로축은 의사거리 보정 오차의 확률 밀도를 나타낸다. 의사거리 보정값의 실제 오차의 분포가 파란색 도형(◆)으 로 표시되어 있다. 굵은 곡선(500)은 코쉬 분포 곡선으로 다음 수학식 4와 같은 관계를 가진다.

의사거리 보정값의 실제 오차를 나타내는 파란색 도형(◆)을 코쉬 분포 곡선이 포함하도록 스케일 파라미터(γⁱ)를 조정한다.

마지막으로 기준국(200)은 기준국(200) 수신기에서 구해지는 의사거리 보정값을 의사거리 보정 정보로, 코쉬 분포의 스케일 파라미터(γⁱ)를 무결성 정보로 하여 사용자 단말(300)에 제공한다(S460).

본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함한다. 이 매체는 지금까지 설명한 의사거리 무결성 정보 제공 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 이 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 매체의 예에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프 와 같은 자기 매체, CD 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 자기-광 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치 등이 있다. 또는 이러한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 1은 종래의 위성항법 보강 시스템을 도시한 도면이다.

도 2는 종래의 정규분포를 이용할 때 실제 오차 분포를 반영하기 위해 사용되는 인플레이션(inflation) 변수를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 의사거리 무결성 정보 제공 시스템을 설명하기 위해 제공되는 도면이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 코쉬 분포를 이용한 보정정보 오차 분포 생성 방법에 대한 흐름도이다.

도 5는 의사거리 보정값의 실제 오차와 이를 반영한 코쉬 분포 곡선이 도시된 도면이다.

Claims (4)

1. 기준국 수신기에서 항법위성과의 의사 거리를 측정하는 단계,

   상기 기준국 수신기에서 항법위성과의 실제 거리를 계산하는 단계,

   상기 항법위성과의 의사 거리와 상기 항법위성과의 실제 거리의 차로 구해지는 의사거리 보정값의 실제 오차를 도식화하는 단계, 그리고

   상기 의사거리 보정값 실제 오차가 도식화된 그래프 상에서 코쉬 분포가 상기 의사거리 보정값의 실제 오차를 반영할 수 있도록 스케일 파라미터를 조정하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 코쉬 분포를 이용한 의사거리 무결성 정보 제공 방법.
2. 제 1 항에서,

   상기 코쉬 분포는 아래 수학식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 코쉬 분포를 이용한 의사거리 무결성 정보 제공 방법:

   

   

   

   

   γⁱ는 상기 코쉬 분포의 스케일 파라미터이다.
3. 제 2 항에서,

   상기 코쉬 분포의 스케일 파라미터는 상기 코쉬 분포가 상기 의사거리 보정값 실제 오차를 상기 도식화된 그래프 상에서 포함하도록 조정되는 것을 특징으로 하는 코쉬 분포를 이용한 의사거리 무결성 정보 제공 방법.
4. 컴퓨터에 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.

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