KR101178759B1 - Hybrid Differential GNSS RSIM System - Google Patents

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KR101178759B1
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서기열
박상현
조득재
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Abstract

본 발명은 사용자에게 DGNSS 보정정보를 제공하기 위하여, 기존 DGPS 기준국 시스템의 한계를 극복한 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GNSS 수신기의 원시정보를 파싱처리하고, 파싱처리정보에 대한 보정정보 생성 및 보정정보의 무결성 여부를 감시하며, 보정정보를 RTCM 국제표준 포맷으로 변환하여 변조한 후 송출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 DGNSS 기준국 시스템에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은 GNSS 수신기의 제조사와 관계없이 수신된 원시정보를 이용하여 해양용 보정정보 및 무결성 감시정보 생성 및 처리가 가능하다.
또한, DGPS, DGLONASS, DGalileo 등 DGNSS 서비스로의 확장이 용이하고, 해상 서비스를 위한 이용자의 측위 정확도 향상으로 해상 안전에 기여한다.The present invention relates to a system and a control method that overcomes the limitations of the existing DGPS reference station system in order to provide DGNSS correction information to a user. More particularly, the present invention relates to parsing raw information of a GNSS receiver, and to parsing processing information. The present invention relates to a hybrid DGNSS reference station system characterized by generating correction information and monitoring the integrity of the correction information, converting the correction information into an RTCM international standard format, modulating and transmitting the correction information.
As described above, the present invention enables generation and processing of marine correction information and integrity monitoring information using received raw information regardless of the manufacturer of the GNSS receiver.
In addition, it is easy to expand to DGNSS services such as DGPS, DGLONASS, DGalileo, and contributes to maritime safety by improving user's positioning accuracy for maritime services.

Description

하이브리드 ＤＧＮＳＳ 기준국 시스템{Hybrid Differential GNSS RSIM System}Hybrid DVSRS reference station system {Hybrid Differential GNSS RSIM System}

본 발명은 기존 하드웨어 기반의 기준국 시스템을 PC 플랫폼 기반의 소프트웨어 DGNSS RSIM 시스템으로 구성하여 기존 신호체계와의 호환성뿐만 아니라 신규 신호, 신규 서비스에 유연하게 대처하기 위한 차세대 하이브리드 DGNSS 기준국 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a next-generation hybrid DGNSS reference station system for flexibly coping with new signals and new services as well as compatibility with existing signaling systems by configuring an existing hardware-based reference station system as a software platform DGNSS RSIM system. .

<위성항법보정시스템(DGNSS)>Satellite Navigation Correction System (DGNSS)

미국의 GPS, 러시아의 GLONASS, 유럽연합의 Galileo, 중국의 COMPASS 등의 위성항법시스템(GNSS)의 위치 정확도를 개선하고 무결성 기능을 강화하기 위한 시스템을 총칭한 것이 위성항법보정시스템(DGNSS)이다.Satellite navigation correction system (DGNSS) collectively refers to systems for improving the positioning accuracy and enhancing the integrity of GPS navigation systems (GNSS) such as GPS in the US, GLONASS in Russia, Galileo in the European Union and COMPASS in China.

<Differential GPS(DGPS)><Differential GPS>

DGPS는 GPS의 오차정보를 주변의 다른 GPS 사용자에게 알려주면, 사용자는 그 오차정보를 이용하여 보다 정확한 위치를 계산할 수 있는 시스템이다.
DGPS informs other GPS users of the GPS error information, and the user can calculate a more accurate position using the error information.

일반적으로 현재 운영 중인 DGPS 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 기준국(RS; Reference Station), 무결성 감시국(IM; Integrity Monitor), 제어국(CS; Control Station)으로 구성된다.In general, the DGPS system currently in operation is composed of a reference station (RS), an integrity monitor (IM), and a control station (CS) as shown in FIG.

기준국(RS)에서는 보정정보를 생성하여 RTCM 국제표준 포맷으로 변환한 다음 MSK 변조(Modulation)를 통해 방송한다.The RS generates the correction information, converts it into the RTCM international standard format, and broadcasts it through MSK modulation.

무결성 감시국(IM)은 기준국에서 방송하는 보정정보를 수신하여 복조(Demodulation)한 다음 RTCM 보정정보를 해석하여 무결성 여부를 감시하는 역할을 수행한다.The integrity monitoring station (IM) receives and demodulates the correction information broadcast from the reference station, and then analyzes the RTCM correction information to monitor integrity.

제어국(CS)은 국제표준인 RSIM 메세지를 이용하여 기준국 시스템(RS)과 무결성 감시국(IM) 시스템을 제어하고 모니터링 하는 역할을 수행한다.The control station (CS) controls and monitors the reference station system (RS) and the integrity monitoring station (IM) system by using the international standard RSIM message.

이와 같은 DGPS 기준국 시스템 및 그와 관련된 기술 즉, 보정정보 생성 및 무결성 감시 기술은 하드웨어 기반의 RSIM 시스템 자체에서 처리하고 있어서 다음과 같은 한계와 문제점을 가지고 있다.The DGPS reference station system and related technologies, that is, correction information generation and integrity monitoring technology are processed in the hardware-based RSIM system itself, and have the following limitations and problems.

<국제기구의 DGNSS 서비스 성능요구사항 증가에 대한 한계>Limitations on Increasing Performance Requirements of DGNSS Services by International Organizations

국제해사기구(IMO), 국제항로표지협회(IALA) 등 국제기구의 DGNSS 서비스를 위한 요구 성능이 높아지고 있으나 현재의 DGPS RSIM 기술은 그 성능을 만족시키지 못하고 있다(IMO Resolution A.953(23), IALA Rec. R-121).Although the required performance for DGNSS services by international organizations such as the International Maritime Organization (IMO) and the International Route Mark Association (IALA) is increasing, the current DGPS RSIM technology does not satisfy the performance (IMO Resolution A.953 (23), IALA Rec. R-121).

<GNSS 다원화에 따른 DGNSS 서비스 고도화><Advanced DGNSS Service by Diversifying GNSS>

GNSS 다원화, 즉 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS, 그리고 유럽연합의 Galileo 시스템의 GNSS 다원화에 따라 DGPS, DGLONASS, DGalileo 등의 DGNSS 서비스 또한 확대 요구되고 있는 시점이나 기존 DGPS RSIM 시스템만으로는 이러한 요구 증가를 충족시킬 수 없다.As GNSS diversification, ie, GPS in the US, GLONASS in Russia, and GNSS diversification in the Galileo system in the European Union, DGNSS services such as DGPS, DGLONASS, and DGalileo are also required to expand, but existing DGPS RSIM systems alone will meet this demand growth. Can't.

<장비교체의 편리성, 신규 신호 및 기능 추가, 신규 서비스에 대한 호환성 문제><Convenience of equipment replacement, addition of new signal and function, compatibility problem for new service>

기존 DGPS RSIM 장비의 한계였던 장비교체의 편리성, 새로운 신호 및 기능의 추가, 그리고 신규 추가 서비스에 대한 호환성 문제를 해결하기 어렵다.It is difficult to solve the problems of the convenience of equipment replacement, the addition of new signals and functions, and the compatibility of new additional services, which were limitations of the existing DGPS RSIM equipment.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 GNSS 수신기 제조사와 관계없이 수신된 원시정보를 이용하여 해양용 보정정보 및 무결성 감시정보를 생성할 수 있는 하이브리드 DGNSS 기준국 시스템 및 기준국 제어방법을 제공하는 데 있다. The present invention has been proposed to solve such a problem, and an object of the present invention is a hybrid DGNSS reference station system capable of generating marine correction information and integrity monitoring information using received raw information regardless of a GNSS receiver manufacturer. And a reference station control method.

상기와 같은 본 발명의 목적은, GNSS 수신기의 원시정보를 파싱처리하고, 파싱처리정보에 대한 보정정보 생성 및 보정정보의 무결성 여부를 감시하며, 보정정보를 RTCM(Radio Technical Commission for Maritime) 국제표준 포맷으로 변환하여 변조한 후 송출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 DGNSS 기준국 시스템에 의해 달성된다.The object of the present invention as described above is to parse the raw information of the GNSS receiver, to generate correction information for the parsing information and to monitor the integrity of the correction information, and the correction information is RTCM (Radio Technical Commission for Maritime) international standard It is achieved by a hybrid DGNSS reference station system characterized by converting to a format, modulating and transmitting.

여기서, 상기 GNSS 수신기의 원시정보는 GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS 중 선택되는 어느 하나 이상의 GNSS로부터 송신되는 신호인 것을 특징으로 한다.Here, the raw information of the GNSS receiver may be a signal transmitted from at least one GNSS selected from GPS, GLONASS, Galileo, and COMPASS.

또한, 상기 송출되는 보정정보는 무결성 보정정보인 것을 특징으로 한다.In addition, the transmitted correction information is characterized in that the integrity correction information.

한편, 본 발명의 목적은, GNSS 수신기와; 상기 GNSS 수신기의 원시정보를 파싱처리하는 GNSS 제어기와, 상기 파싱처리정보를 수신받아 보정정보(PRC/RRC)를 생성하는 보정정보 생성기와, 상기 보정정보를 RTCM 국제표준 포맷에 맞게 변환하는 RTCM 엔코더와, 상기 변환된 보정정보를 최소편이변조(MSK:minimum shift keying) 후 송출하는 MSK 송신부와, 상기 GNSS 제어기, 보정정보 생성기, RTCM 엔코더, MSK 송신부와 연결되어 제어하는 RS 매니저로 구성되는 기준국과; 상기 기준국의 보정정보를 수신하여 보정정보의 무결성 여부를 판단하고 판단 자료를 RS 매니저에 RSIM 국제표준 메세지를 이용하여 피드백하는 무결성 감시국; 및 RSIM 국제표준 메세지를 이용하여 상기 기준국과, 무결성 감시국을 제어하고 모니터링 하는 제어국;으로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 DGNSS 기준국 시스템에 의해서도 달성된다.On the other hand, an object of the present invention, GNSS receiver; A GNSS controller for parsing the raw information of the GNSS receiver, a correction information generator for receiving the parsing processing information and generating correction information (PRC / RRC), and an RTCM encoder for converting the correction information to the RTCM international standard format. And a reference station comprising an MSK transmitter for transmitting the converted correction information after minimum shift keying (MSK), and an RS manager connected to the GNSS controller, a correction information generator, an RTCM encoder, and an MSK transmitter. and; An integrity monitoring station that receives the correction information of the reference station, determines whether the correction information is integrity, and feeds the determination data back to the RS manager using an RSIM international standard message; And a control station that controls and monitors the reference station and the integrity monitoring station using an RSIM international standard message.

또한, 본 발명의 목적은 다른 카테고리로서, (a) GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS 중 선택되는 어느 하나 이상의 GNSS로부터 송신되는 신호를 파싱처리하는 단계와, (b) 상기 파싱처리정보에 대한 보정정보를 생성하는 단계와, (c) 상기 보정정보의 무결성 여부를 판단하는 단계와, (d) 상기 무결성 보정정보를 RTCM 국제표준 포맷으로 변환하는 단계 및 (e) 상기 변환된 보정정보를 변조한 후 송출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하이브리드 DGNSS 기준국의 제어방법에 의해서도 달성된다.In addition, another object of the present invention is to (a) parsing a signal transmitted from at least one GNSS selected from GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS, and (b) correction information for the parsing processing information. (C) determining whether the correction information is integrity, (d) converting the integrity correction information into an RTCM international standard format, and (e) modulating the converted correction information. It is also achieved by a control method of a hybrid DGNSS reference station, characterized in that it comprises the step of transmitting.

본 발명에 의하면, GNSS 수신기의 제조사와 관계없이 수신된 원시정보를 이용하여 해양용 보정정보 및 무결성 감시정보 생성 및 처리가 가능하다.According to the present invention, it is possible to generate and process marine correction information and integrity monitoring information using received raw information regardless of the manufacturer of the GNSS receiver.

또한, DGPS, DGLONASS, DGalileo 등 DGNSS 서비스로의 확장이 가능하다.In addition, it can be extended to DGNSS services such as DGPS, DGLONASS, and DGalileo.

또한, 해상 서비스를 위한 이용자의 측위 정확도 향상으로 해상 안전에 기여한다.It also contributes to maritime safety by improving the positioning accuracy of users for maritime services.

도 1은 종래의 DGPS 기준국 시스템 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 기준국의 구성도 및 정보흐름을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 무결성 감시국 구성도 및 정보흐름을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 DGNSS 기준국 시스템 구성도 및 정보흐름을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a conventional DGPS reference station system configuration,
2 is a diagram showing the configuration and information flow of the reference station according to the present invention,
3 is a diagram showing the configuration and information flow of the integrity monitoring station according to the present invention,
4 is a diagram illustrating a configuration and information flow of a hybrid DGNSS reference station system according to the present invention.

본 발명에서의 RSIM 시스템이란 기준국(RS; Reference Station)과 무결성 감시국(IM; Integrity Monitor) 시스템을 의미하고, RSIM 메시지 및 RSIM 국제표준 메시지란 기준국(RS; Reference Station)과 무결성 감시국(IM; Integrity Monitor) 간에 주고 받는 메시지를 의미하며, 보정정보(PRC/RRC)란 의사거리 보정치(PRC; pseudorange correction)와 의사거리 변화율 보정치(RRC; pseudorange rate correction)의 보정정보를 의미한다.

본 발명은 하이브리드 DGNSS 기준국 시스템 및 기준국 제어방법에 관한 것으로, 먼저 하이브리드 DGNSS 기준국 시스템은 GNSS 수신기(11)의 원시정보를 파싱처리하고, 파싱처리정보에 대한 보정정보 생성 및 보정정보의 무결성 여부를 감시하며, 보정정보를 RTCM 국제표준 포맷으로 변환하여 변조한 후 송출하는 것을 특징으로 하는 구성이다.In the present invention, the RSIM system refers to a Reference Station (RS) and an Integrity Monitor (IM) system, and the RSIM message and the RSIM international standard message refer to a Reference Station (RS) and an integrity monitoring station (IM). A message transmitted and received between Integrity Monitors, and correction information (PRC / RRC) refers to correction information of a pseudorange correction (PRC) and a pseudorange rate correction (RRC).

The present invention relates to a hybrid DGNSS reference station system and a method for controlling a reference station. First, a hybrid DGNSS reference station system parses raw information of a GNSS receiver 11, generates correction information for parsing processing information, and integrity of correction information. It monitors whether or not, and converts the correction information into the RTCM international standard format, modulates it, and sends it.

구체적으로, 도 2에 도시한 바와 같이 GNSS 수신기(11)와, 기준국(20)과, 무결성 감시국(30)과, 제어국(40)으로 구성되는데,Specifically, as shown in FIG. 2, a GNSS receiver 11, a reference station 20, an integrity monitoring station 30, and a control station 40 are provided.

GNSS 수신기(11)는 GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS 중 선택되는 어느 하나 이상의 GNSS로부터 송신되는 원시정보(Raw measurement)를 수신한다.The GNSS receiver 11 receives raw information transmitted from at least one GNSS selected from GPS, GLONASS, Galileo, and COMPASS.

기준국(20)은 상기 GNSS 수신기(11)의 원시정보를 파싱처리하고, 파싱처리정보에 대한 보정정보를 생성하고, 보정정보를 RTCM 국제표준 포맷으로 변환하여 MSK 변조한 후 송출하는 구성으로, GNSS 제어기(21)와, 보정정보 생성기(22)와, RTCM 엔코더(23)와, MSK 송신부(24) 및 RS 매니저(25)로 구성된다.The reference station 20 is configured to parse the raw information of the GNSS receiver 11, generate correction information for the parsing processing information, convert the correction information into an RTCM international standard format, perform MSK modulation, and send it. The GNSS controller 21, the correction information generator 22, the RTCM encoder 23, the MSK transmitter 24, and the RS manager 25 are comprised.

GNSS 제어기(21)는 소프트웨어 기반의 제어기로서 GNSS 수신기(11)로부터 수신된 원시정보를 파싱처리한다.The GNSS controller 21 parses the raw information received from the GNSS receiver 11 as a software-based controller.

보정정보 생성기(22)는 상기 GNSS 제어기(21)로부터 파싱처리된 정보를 RS 매니저(25)에서 수신하면 이를 수신받아 보정정보(PRC/RRC)를 생성한다. 이렇게 생성된 보정정보는 기존 DGPS 비컨 통신방식 혹은 신규통신 네트워크를 통해 전송하기 위하여 RTCM 엔코더(23)에서 RTCM 국제표준 포멧에 맞게 메세지(RTCM #1, #3, #5, #7, #9, #16)를 구성하고 MSK 송신부(24)의 변조제어기를 통해 MSK 변조 후 무결성 감시국(30), 제어국(40) 또는 사용자 시스템의 DGNSS 수신기로 방송한다.The correction information generator 22 receives the parsed information from the GNSS controller 21 at the RS manager 25 and generates the correction information PRC / RRC. The correction information generated in this way is transmitted from the RTCM encoder 23 according to the RTCM international standard format (RTCM # 1, # 3, # 5, # 7, # 9, # 16) and broadcasts to the integrity monitoring station 30, the control station 40, or the DGNSS receiver of the user system after the MSK modulation through the modulation controller of the MSK transmitter 24.

무결성 감시국(30)은 도 3에 도시한 바와 같이 기준국(20)의 보정정보(PRC/RRC)를 수신하여 보정정보의 무결성 여부를 판단하고 그 결과를 RS 매니저(25)에 RSIM 국제표준 메세지(RSIM #20, #33, #34)를 이용하여 피드백 한다.Integrity monitoring station 30 receives the correction information (PRC / RRC) of the reference station 20, as shown in Figure 3 to determine the integrity of the correction information and RSIM international standard message to the result of the RS manager 25 Feedback is made using (RSIM # 20, # 33, # 34).

제어국(40)은 국제표준인 RSIM 메세지를 이용하여 기준국(20)과, 무결성 감시국(30)을 제어하고 모니터링하는 역할을 수행하는 구성이다.
The control station 40 is configured to control and monitor the reference station 20 and the integrity monitoring station 30 using RSIM messages, which are international standards.

즉, 본 발명은 GNSS 수신기(11)를 통해 수신된 정보가 GNSS 제어기(21)를 통해서 RS 매니저(25)로 들어가고 다시 RS 매니저(25)에서는 보정정보 생성기((22)를 통해 보정정보를 생성한 다음 MSK 송신부(24)를 통해 방송한다. 다시 무선 비컨 수신기는 이 정보를 수신하여 해석한 다음 무결성 감시국(30)을 통해 보정정보의 무결성 여부를 판단하고 그 결과를 RS 매니저(25)에 피드백 한다.
That is, in the present invention, the information received through the GNSS receiver 11 enters the RS manager 25 through the GNSS controller 21, and the RS manager 25 generates the correction information through the correction information generator 22 again. It then broadcasts via the MSK transmitter 24. The radio beacon receiver receives and interprets this information, and then determines the integrity of the correction information through the integrity monitoring station 30 and feeds the result back to the RS manager 25. do.

한편, 본 발명은 다른 카테고리로서, 하이브리드 DGNSS 기준국의 제어방법을 제공한다. On the other hand, the present invention provides a control method of a hybrid DGNSS reference station as another category.

하이브리드 DGNSS 기준국의 제어방법은 우선, GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS 중 선택되는 어느 하나 이상의 GNSS로부터 송신되는 신호를 파싱처리한다(a). 다음, 상기 파싱처리정보에 대한 보정정보를 생성한다(b). 그리고 상기 보정정보의 무결성 여부를 판단하며(c), 상기 무결성 보정정보를 RTCM 국제표준 포맷으로 변환하여(d) 상기 변환된 보정정보를 변조한 후 송출한다(e).
The control method of the hybrid DGNSS reference station first parses a signal transmitted from at least one GNSS selected from GPS, GLONASS, Galileo, and COMPASS (a). Next, correction information is generated for the parsing process information (b). The integrity information of the correction information is determined (c), and the integrity correction information is converted into an RTCM international standard format (d) after the modified correction information is modulated and transmitted (e).

이상 본 발명이 양호한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will readily occur to those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, it should be understood that the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense, and that the true scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof, .

11: GNSS 수신기(11) 20: 기준국
21: GNSS 제어기 22: 보정정보 생성기
23: RTCM 엔코더 24: MSK 송신부
25: RS 매니저 30: 무결성 감시국
40: 제어국11: GNSS receiver (11) 20: reference station
21: GNSS controller 22: correction information generator
23: RTCM encoder 24: MSK transmitter
25: RS Manager 30: Integrity Watch Station
40: control station

Claims (5)

GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS 중 선택되는 어느 하나 이상의 GNSS로부터 송신되는 원시정보를 수신하는 GNSS 수신기(11);
상기 GNSS 수신기(11)의 원시정보를 파싱처리하는 GNSS 제어기(21)와, 상기 파싱처리된 정보를 수신받아 보정정보(PRC/RRC)를 생성하는 보정정보 생성기(22)와, 상기 보정정보를 RTCM 국제표준 포맷에 맞게 변환하는 RTCM 엔코더(23)와, 상기 변환된 보정정보를 MSK 변조 후 송출하는 MSK 송신부(24)와, 상기 GNSS 제어기(21), 보정정보 생성기(22), RTCM 엔코더(23), MSK 송신부(24)와 연결되어 제어하는 RS 매니저(25)로 구성되는 기준국(20);
상기 기준국(20)의 보정정보를 수신하여 보정정보의 무결성 여부를 판단하고 판단 자료를 RS 매니저(25)에 RSIM 국제표준 메세지를 이용하여 피드백하는 무결성 감시국(30);
RSIM 국제표준 메세지를 이용하여 상기 기준국(20)과, 무결성 감시국(30)을 제어하고 모니터링 하는 제어국(40);
로 구성되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 DGNSS 기준국 시스템.

A GNSS receiver 11 for receiving raw information transmitted from at least one GNSS selected from GPS, GLONASS, Galileo, and COMPASS;
A GNSS controller 21 for parsing the raw information of the GNSS receiver 11, a correction information generator 22 for receiving the parsed information and generating correction information (PRC / RRC), and the correction information. RTCM encoder 23 for converting to the RTCM international standard format, MSK transmitter 24 for transmitting the converted correction information after MSK modulation, GNSS controller 21, correction information generator 22, RTCM encoder ( 23) a reference station 20 composed of an RS manager 25 connected to and controlled by the MSK transmitter 24;
An integrity monitoring station 30 which receives the correction information of the reference station 20 to determine the integrity of the correction information and feeds the judgment data back to the RS manager 25 using an RSIM international standard message;
A control station 40 for controlling and monitoring the reference station 20 and the integrity monitoring station 30 using an RSIM international standard message;
Hybrid DGNSS reference station system, characterized in that consisting of.

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