KR101182900B1 - 두 개의 송수신기 사이의 거리를 결정하는 대칭형 다중경로방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 체계적인 두 수신기 사이의 공간적 간격을 결정하기 위한 대칭적인 다중 방법을 다루고 있다. 두 수신기는 각각 최소 하나의 시그널 로테이션을 시작하고, 하나의 시그널 로테이션은 다음 단계를 포함한다:

a)최소 하나의 응답 데이터 프레임을 질의-송신시점에 제1 수신기가 제2 수신기로 송신한다(T_TA1, T_TB2),

b)질의-수신 시점에 제2 수신기는 질의 데이터 프레임을 수신한다(T_RB1, T_RA2).

c)제2 수신기에서 제1 수신기로 응답-송신 시점(T_TB1, T_TA2)에 응답 데이터 프레임이 송출되는데, 응답 데이터 프레임은 질의-수신시점(T_RB1, T_RA2)에서 그때마다 응답 시간 간격(T_replyB1, T_replyA2)을 포착한다,

d)시그널 로테이션이 시작되는 수신기에서 응답 데이터 프레임의 수신과 귀속된 응답-수신시점(T_RA1, T_RB2)이 포착된다.

시그널 로테이션은 응답 간격(T_{replyA2 ,} T_replyB1) 이 동일하거나 다르게 실행된다.

하나 이상의 수신기에서 시그널 로테이션이 실행될 경우, 평균 차이를 보이며 시그널 로테이션이 시작되고 그 값은 최대 200 마이크로초가 된다.

시그널 로테이션, 응답 데이터 프레임, 질의-수신 지점, 응답 시간 간격

Description

두 개의 송수신기 사이의 거리를 결정하는 대칭형 다중경로 방법 {SYMMETRICAL MULTIPATH METHOD FOR DETERMINING THE DISTANCE BETWEEN TWO TRANSCEIVERS}

본 발명은 도달 거리 10km 범위 이내에서 두 무선 통신용 수신기 사이의 공간적 거리를 측정하는 방법과 관련된 것이다. 또한 도달 거리 10km 범위 이내에서 수신기의 공간적 거리 측정을 목적으로 형성된 최소 둘 이상의 무선 통신용 송수신 시스템과 관련되며, 마지막으로 본 발명은 언급된 방법의 실행을 목적으로 하는 수신기와 관련된 것이다.

이동 대상이나 정지 대상의 거리 측정을 위해 세 가지 서로 다른 매체를 사용한다: 무선 전신, 적외선, 초음파. 이 때 주로 사용되는 방법은 임펄스 실행 시간 방법이다. 전달된 임펄스의 실행 시간은 도달 시간(Time of Arrival = TOA)을 측정하여 임펄스의 출발 시간과 비교하는 방법을 통해 결정된다. 즉 이미 확인된 매체의 확산 속도를 이용해 임펄스 실행 시간으로부터 거리를 역산한다. 임펄스 실행 시간은 신청 자료에 신호 실행 시간으로도 표현된다.

또 다른 거리 측정 방법은 수신된 임펄스의 신호 강도(수신 신호 강도=RSS)를 측정해 이를 근거로 거리를 산정하는 것이다. 신호 강도는 장애, 약화, 반사에 크게 영향을 받는다. 경험상 이 방법은 거리 측정 시 정확도와 신뢰도에 많은 문제점을 노출시킨다.

각도 판정(도래각=AOA)과 삼각 비교법을 이용한 위치 판정법도 거리를 계산할 수 있는 또 하나의 방법이다. 한 대상의 거리 판정을 위해 상호간의 거리가 파악된 두 개의 연동 설비가 필요하다. 각도 측정은 작업 특성상 비용(특수 안테나, 시간 비용) 부담이 많고 장애, 약화, 반사에 의해 정확도가 떨어진다. 각도 측정은 시계가 확보되지 못할 경우, 사용된 매체에 따라 사용 제한이 매우 크거나 더 이상 사용할 수 없게 된다. 경험에 비추어 보면 이 방법에 의한 거리 측정 역시 정확도와 신뢰도에서 아주 많은 문제점이 드러난다.

임펄스 실행 시간 방법에 의하면 적외선과 초음파를 이용한 방법에서도 많은 단점이 드러난다. 시스템의 도달 거리가 그리 멀지 않고, 햇빛, 소음 발생원, 반사와 같은 빈번한 환경 영향 요인이 시스템에 큰 장애가 된다. 예를 들어 심한 연기나 먼지로 인해 시스템에 광범위한 손상이 초래될 수 있다. 이상 언급한 단점으로 인해 이 방법은 정확하고 신뢰할 수 있는 거리 측정에 적합하지 않다.

무선 전신(영어로는, 라디오 통신 시그널)에 기초한 임펄스 실행 시간 방법은 환경 조건에 따른 장애에 그리 예민하지 않으며 경험상 가장 높은 정확도를 제시한다.

전파 방해를 극복하고 객체의 정체를 명확히 확인하는데 소요되는 비용이 기존 레이더 시스템의 단점으로 간주되고 있다. 정확성과 신뢰성은 측정 대상의 반사 특성과 레이더 파의 확산 조건에 매우 의존적이다. 이 외에도 이미 해당 단점이 지 적된 각도 판정 방법이 임펄스 실행 시간 방법에 적용되었으며, 기존의 레이더 시스템을 이용한 특정 데이터의 전송 또한 불가능하다.

위치 판정을 목적으로 임펄스 실행 시간 방법에 따른 거리 측정을 사용하는 세계적인 시스템은 위성을 이용한 위치 측정 시스템이다. 위성 위치 확인 시스템(GPS: 위성항법장치)으로 표현되는 위치 측정 시스템을 이러한 예로서 언급할 수 있다. 위성을 이용한 이 시스템은 많은 단점을 나타낸다. 인프라 구축과 운영에 비용이 많이 들고 매우 고가이다. 위성을 향한 시계가 제한되었을 경우 신호 약화로 인해 사용성이 매우 떨어지고(예: 좁은 협곡, 숲) 신호 차단으로 인해 더 이상 사용할 수 없게 된다(예: 건물 내부). 또한 자기위치 판정만 가능하며 떨어져 있는 대상의 위치 판정은 불가능하다. 위성을 이용한 신호 중계가 불가능하기 때문에 떨어져 있는 대상과의 거리 판정을 위해서 신호 중계를 목적으로 하는 또 하나의 추가적인 시스템이 필요하다. 거리 측정은 두 번째의 위치 판정과 위치 데이터의 교환을 통해서만 가능하다. 또한 거리 계산 시 두 번째 위치 판정과 관련된 오류(GPS에 따라 1-3m)가 추가될 수 있기 때문에 정확성 역시 불충분한 것으로 간주된다. 수 분까지 걸리는 위치 판정 장치의 긴 측정 시간으로 인해 움직이는 대상의 거리 판정은 매우 부정확하거나 불가능하다. 이미 지적한 바와 같이 위성을 이용한 시스템으로 특정 데이터를 전송하는 것은 불가능하다. 뿐만 아니라 운영자가 사용료를 인상하거나 정확성과 사용 규정을 제한하게 되므로 운영자에게 의존적이라 할 수 있다.

또 다른 거리 측정의 가능성은 이동식 단말기의 도움을 이용한 이동 통신 회 사의 위치 판정이다(예를 들면 GMS-표준식 운용을 위한 이동전화). 현실적으로 최대 60m 이내에서만 위치가 정확히 판정된다는 사실이 이 방법의 가장 큰 단점이다. 또한 상기에서 이미 언급한 사용료 인상 등으로 인해 운영자에게 의존적이라 할 수 있다.

이미 알려져 있는 또 하나의 방법과 시스템은 두 수신기 간 전파 임펄스 순서의 로테이션 시간을 측정하는(액티브 임펄스 레이더) 것으로 역시 여러 단점을 가지고 있다. TOA-원리(도달시간)에 의거하는 기존의 로테이션 시간 방법은 투-웨이 방법이라 명명되기도 하는데, 여기서는 위치 판정의 정확도가 시간 측정용 클록 제너레이터의 정확성에 따라 결정된다. 데이터의 동시 전송 시 매체의 순수 임펄스 실행 시간에 비해 비교적 긴 로테이션 시간 간격이 나타나고, 로테이션 시간 간격은 데이터 프레임의 전송 시간에 따라 제한된다. 전형적인 상태는 1:10,000이다. 높은 정확도를 확보하기 위해서 ±1ppm 이상의 정확도를 이용한 매우 정확한 클록 제너레이터 및 이에 필요한 고가의 부품이 필수적이다. 저가의 클록 제너레이터(저가의 클록 제너레이터(±50 ppm)를 이용하면 정확도가 낮아 진다(약 10m).

정확도의 향상은 이러한 근거에서 로테이션 시간 간격의 단축을 통해서 달성되는데, 결과적으로 추가적인 데이터를 약간 전송할 수 있거나, 전혀 전송할 수 없게 되고 특수한 통신 프로토콜을 사용해야 한다. 더구나 표준 통신 프로토콜을 사용할 수 없고, 이런 점들은 재사용 또는 표준방법의 확장성을 고려할 때 이 방법의 지속적이고 근본적인 단점으로 나타난다.

확인된 기존의 방법에서 확보할 수 있는 정확성은 시간 측정의 가장 작은 단 위에 의존적이다. 이런 이유로 정확도의 향상을 위해 아주 작은 시간 단위가 사용되어야 하며, 매우 빠른 펄스 발생기 및 시간 측정기가 필요하다(30cm의 거리에 1ns의 시간 단위 및 1GHz의 클록 주파수). 그러나 에너지 소비와 구현 비용이 증가하는 것이 이런 종류의 빠른 시간 측정기가 가지고 있는 큰 단점이다.

발명의 과제는 도달 거리 10km 이내의 범위에서 기존의 방법과 비교해 보다 향상된 거리 측정의 정확성을 나타내 주며 동시에 기존의 오류 범위 ±50ppm 이내인 쿼츠-클록 제너레이터를 이용해 이것을 가능하게 하는 거리 측정 방법을 제시하는 것이다.

추가적인 발명의 과제는 도달 거리 10km 이내의 범위에서 기존의 방법과 비교해 보다 향상된 거리 측정의 정확성을 나타내 주고 동시에 시간 측정을 위해 약 100MHz 범위의 비교적 작은 주파수를 이용한 펄스 발생기를 사용하여 수신기가 분배된 상황에서도 사용 가능한 거리 판정의 방법을 제시하는 것이다.

본 발명의 또 한 과제는 도달 거리 10km 이내의 범위에서 기존의 방법과 비교해 거리 측정의 정확성이 보다 향상되며 동시에 분배된 수신기에서 에너지 소비를 감소시키는 거리 판정의 방법을 제시하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 도달 거리 10km 이내의 범위에서 기존의 방법과 비교해 거리 측정의 정확도를 향상시키고, 동시에 이 방법을 위해 필요한 수신기를 저렴한 비용으로 생산할 수 있는 거리 판정 방법을 제시하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는 Bluetooth, WLAN 또는 ZigBee와 같이 일반화된 표준 통신 프로토콜에 연결할 수 있고 이 프로토콜(ISO/OSI 연관 모델에 의거한 규약 2)의 안전 규약을 변경하지 않는 거리 판정 방법을 제시하는 것이다.

본 발명의 첫 번째 주안점인 도달 거리 10km 범위 이내인 두 무선 통신용 수신기 간의 공간적 거리 판정 방법이 이미 수립되었다. 발명을 시험할 때 양 수신기가 모두 준비(set off) 되었으며 신호 로테이션은 다음에 기술된 단계를 포괄한다.

a)사전에 규정된 임펄스 시간 간격에 따라, 최소 2개의 신호 임펄스 시퀀스를 포함하고 있는, 최소 하나의 질의 데이터 프레임을, 신호 로테이션을 준비하는 제1 수신기에서 제2 수신기로 질의-송신 시점에 전송한다.

b)질의-수신 시점의 제2 수신기에서 질의 데이터 프레임을 수신한다.

c)미리 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 2개의 신호 임펄스 시퀀스를 포함하고 있는 하나의 응답 데이터 프레임을 제2 수신기로부터 제1 수신기로 응답-송신 시점에 송신한다. 응답-송신 시점은 질의-수신 시점에서 비롯된 모든 응답 시간 간격을 유지하고 모든 응답 시간 간격을 포착(detect)한다.

d)신호 로테이션을 준비하는 제1 수신기에서 응답 데이터 프레임을 수신하고, 질의 송신 시점과 비교하여 정렬된 응답-수신 시점에 응답 데이터 프레임의 수신을 포착한다.

계속해서 이 발명에 따른 방법은 다음 단계의 평가를 포괄한다:

e)각 신호 로테이션을 위한 모든 질의-송신 시점과 모든 응답-송신 시점 사이의 시간 간격을 확인(Ascertain)하고, 동시에 이 단계는 언제든 관련된 신호 로테이션에 따라 실행될 수 있다. 확인된 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격을 이용해 양 수신기 간의 신호 실행 시간을 확인하고,

f)이미 확인된 시그널 임펄스의 전파 속도를 신호 실행 시간과 곱해서 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 공간적 거리를 확인한다.

g)사전에 파악된 시그널 임펄스의 확산 속도와 신호 지속시간을 곱함으로 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 공간적 거리를 산출한다.

발명에 따른 방법에서는 신호 로테이션이 이렇게 실행됨으로 응답 시간 간격이 동일하게 되거나 차이를 나타내게 된다. 각 수신기에서 시작된 신호 로테이션보다 많이 실행되었을 경우 그 값이 최대 200 마이크로초 이하인 평균적인 차이를 보여준다.

발명에 따른 방법은 대칭형 다중 방법이라는 특성을 통해 구분된다. 이 때 양 대칭적 시점은 지금껏 알려지지 않은 긍정적인 방법으로 상호 작용한다. 발명 방법에 따른 첫 번째 대칭적 측면은, 제1 수신기의 시작점과 목표점인 첫 번째 신호 로테이션과 제2 수신기의 시작점과 목표점인 두 번째 신호 로테이션의 결합이다. 또한 양 수신기 모두 몇몇의 신호 로테이션을 시작할 수 있다. 발명에 따르는 대칭형 다중-방법은 거리 판정을 기존의 거리 판정 방법에 비해 주변 지역의 온도 변화에 근본적으로 덜 예민하게 만든다. 그 외에도 분배된 수신기에 사용된 회로에서 비롯된 작동 매개변수의 사소한 결함(소위 견본 편차)이 거리 측정의 정확성을 근본적으로 침해하지 못한다.

제1 수신기와 제2 수신기의 응답 시간 간격이 동일하거나 최대 200㎲ 이하의 값을 갖는 차이를 나타냄으로 발명에 의거한 방법은 두 번째의 대칭적 측면으로부터 이에 대한 우월한 특성을 보여준다. 응답 시간 간격은 한 수신기에서 질의 데이터 프레임의 수신 시점과 수신된 질의 데이터 프레임에 있는 응답 데이터 프레임 발송 사이의 시간 간격이다. 응답 시간 간격은 질의 데이터 프레임의 검사와 관계된 수신기의 가공 시간에 따라 달라진다. 이 밖에도 응답 시간 간격은 수신된 질의 데이터 프레임의 길이와 프로토콜 지침에 의존적이다. 예를 들면 프로토콜 지침은 최소, 최대 응답 시간 간격의 유지를 규정할 수 있다. 응답 시간 간격의 편차는 회로에 따라 수신기 현실화가 지연되어 발생된다.

문자적인 의미로 동일한 응답 시간 간격은 기술적으로 거의 불가능하다. 그것은 해당되는 측정 정확도에서 응답 시간 간격의 편차가 작더라도 항상 입증되기 때문이다. 이러한 측면에서 "동일한" 이란 말은 각각의 구체적인 구현 상황에 맞추어진 측정 정확도의 범주 내에서 응답 시간 간격의 동일한 값을 뜻한다. 예를 들면 발명에 의거한 방법의 구현에 있어서는 ±2m 영역 안에서 비교적 낮은 위치 판정의 정확도만 요구된다. 이와 같은 경우 응답 시간 간격을 비교하기 위해 필요한 정확도 ±50cm에서 낮은 정확도를 측정 정확도로 맞추게 된다. 이와 같이 제한된 정확도의 범주에서는 보다 높은 측정 정확도를 적용할 경우 미세한 차이로 지적될 수 있는 응답 시간 간격은 동일한 것으로 평가될 수 있다. 이와 같은 설명은 "동일시"라는 개념의 해석에만 적용되어야 하는 것에 유의하여야 한다. 발명에 따른 방법의 실행 시 응답 시간 간격의 비교는 필요하지 않다. 이러한 비교는 발명에 따른 방법의 사용을 증명하기 위한 목적에서 사용될 수 있다. 또한 하나의 실시예의 범주에서 이러한 비교가 수행되는 것도 고려할 수 있다.

간격 판정은 10km의 거리에서 쿼츠 허용공차로 발생한 ±150cm의 낮은 오차가 있을 때 발명에 따른 방법의 사용이 가능하다. 다른 오차 원인은 이 보고에서 고려되지 않았다.

응답 시간 간격이 최대 20 마이크로초의 차이를 갖는 제출된 실행 예의 경우, 쿼츠 오차한계에 결부된 오류와 함께 발명 방법의 정확도에 영향을 줄 수 있는 모든 오류 원인을 고려한 상태에서, 10km 거리의 간격 측정의 실행 시 약 ±100cm의 정확도가 달성될 수 있으며 1km 거리의 경우 ±50cm 또는 그 이상의 정확도가 달성될 수 있다.

발명에 의거한 방법이 목표로 하는 대단히 높은 정확도(정확도는 필요한 기술적 요소의 단순화를 위한 상황과 관련됨)를 위해 양 수신기에 의해 시작된 신호 로테이션의 특징 조합이 특징에 보다 더 일치하거나 또는 발생된 응답 시간 간격의 최대 200㎲(선호하는 실시예에서는 최대 20 마이크로초) 범위 내에서 보다 더 커진다. 이는 지금껏 해당 분야에서 알려지지 않은 중대한 의미를 내포하고 있다. 오차 계산과 실시예의 도움으로 이하에 더욱 자세히 기술된 것처럼, 전통적인 방법에 대한 간격 판정 오류의 특징을 통한 방법이 측정에 사용된 수신기의 거리 측정에서 시간 측정의 부정확성에 대해 민감하지 않다. 그런 이유로 시간 측정을 위해 비교적 부정확한 펄스 발생 장치가 사용될 수 있으며, 이로 인한 거리 측정의 정확도가 현저하게 저하되지는 않는다. 예를 들면 상업적으로 널리 이용되고 있으며 매우 가격이 저렴한 ±50ppm의 펄스 정확도를 갖는 진동 쿼츠와 이러한 정확도에서 비롯된 클록 제너레이터의 쿼츠 진동 펄스를 적용하면서도 해당 오류로 인해 중요한 정확도의 손실이 발생하지 않는다. 지금까지 이 같은 종류의 간단한 설비를 이용해 불가능이라 여길 정도의 정확도를 유지하는 거리 측정을 생각할 수 없었다.
발명에 의거한 방법으로 짧은 시간 내에 언급된 정확도의 거리 판정이 가능하다. 거리 판정을 위해 약 2ms의 시간이 필요하다.

삭제

발명에 따른 방법에서는 첫 번째와 두 번째 시그널 로테이션 사이에 정해진 순서를 규정하지 않는다. 발명이 제시하는 방법의 경우, 각 로테이션 시간 간격을 파악하는 단계(단계 e)와 f))가 각 신호 로테이션의 종료 후 즉시 실행될 수 있거나 또는 단계 e)와 f)의 평가가 시작되기 전, 양쪽 시그널 로테이션이 종료될 때까지 대기할 수 있다.

발명이 제시하는 방법은 이동 수신기와 고정 수신기 사이에서 모든 데이터의 실시간 전송에 적합하다. 여기서 하나의 데이터 프레임은 그것이 질의 데이터 프레임이든 응답 데이터 프레임든 간에 거리 측정을 위해 그 형태상 최소 한 개의 시그널 임펄스를 가지고 있어야 한다.

이 방법은 추가적인 인프라 구축을 필요로 하지 않는다. 또한 건물 내에서도 사용될 수 있다. 하나의 통합 회로 내에서 실현될 경우, 각 거리 판정마다 약 360μJ의 에너지 수요를 계산할 수 있는데 이것이 발명의 또 다른 뛰어난 장점이 된다. 이와 같이 적은 에너지 소비로 인해 긴 수명을 유지할 수 있기 때문에 배터리로 운영되는 송수신 설비에 적합하다.

발명 방법에서 신호 가공은 어느 것보다 간단하다. 주로 기본적인 계산 형태가 거리 측정과 관련되어 있다. 따라서 거리 계산은 마이크로 프로세서의 간단한 계산 장치 또는 작은 클록 사이클 내에서 실행될 수 있다. 이로 인해 속도가 매우 빠르며 무엇보다도 시그널 로테이션의 실행 후 곧바로 사용할 수 있다.

발명이 제시하는 방법은 이하에 더욱 자세히 설명되어 있는 속도 측정과 가속 측정을 목적으로 한 매우 정확하고 빠른 위치 판정에도 적합하다.

발명에 의한 방법은 통신 네트워크에 적용될 수 있다. 적합한 통신 프로토콜의 사용은 발명 방법의 신뢰성을 떨어뜨리지 않고 제한된 공간에 많은 기지국을 허용할 수 있다. 일반화된 통신 프로토콜의 사용은 이전의 방법에서는 필수적이었던 매개변수의 조율이 없는 “적정” 거리 측정을 실행하는 능력을 가능하게 한다.

검사 합계 계산, 연산 등과 같이 일반화된 표준적 통신 프로토콜의 규정은 이하에 자세히 설명한 바와 같이 발명이 제시하는 방법의 신뢰성과 안정성을 더욱 높여준다.

발명에 의거한 방법은 2개 이상의 수신기 사이에 놓인 하나 또는 여러 개의 수신기를 이용해 수행된 여러 거리 측정 조합을 통해 보다 높은 정확도로 보다 먼 거리의 거리 측정을 가능하게 한다.

발명에 의거한 방법은 거리나 위치 또는 사람, 동물, 고정 대상이나 이동 대상의 위치 변화에 대한 인식이 필요한 모든 곳에 적용될 수 있다. 예를 들면 무선 데이터 중계 네트워크 분야, 건물 자동화 분야, 산업 자동화 분야, 원료와 상품의 조달 분야, 차량 네비게이션과 대인 네비게이션 분야, 근거리 탐사와 원거리 탐사 분야에 적용할 수 있다. 또 다른 적용 실례는 제출된 실시예의 서술 범위에 명시하였다.

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로테이션 시간 간격의 개념과 함께 이 신청서에서는 로테이션 시간 개념이 동일한 의미로 표현된다. 또한 응답 시간 간격의 개념도 응답 시간의 개념과 동일한 의미로 사용되었다. 근본적으로 여기서의 주제는 시점이 아니라 시간차이다. 로테이션 시간 간격은 신호 로테이션의 연장선으로써 하나의 신호 로테이션 내에서의 질의 송신 시점과 응답 수신 시점 사이의 시간 간격(시간 차이)이다. 응답 시간 간격은 하나의 신호 로테이션 내에서의 질의-수신 시점과 응답-송신 시점 사이의 시간차이다.

발명이 제시하는 방법의 실시예의 특징이 이하에 추가적으로 기술되어 있다. 또한 발명이 제시하는 방법의 실시예가 청구항에 제시되어 있다. 설명부과 청구항에 직접적이고 분명하게 명시된 사항과 상반된 사항이 발생하지 않는 범위에서 실시예는 또한 여러 조합을 통해서도 실현될 수 있다.

제출된 실시예에서 제2 수신기에서 준비된 신호 로테이션은 언제나 시간적으로 제1 수신기에 의해 실행된 신호 로테이션 이후에 이루어진다. 근본적으로 제2 수신기는 응답 데이터 프레임을 제1 수신기에 전송한 후 신호 로테이션을 시작한다. 실시예에서 "제1" 및 "제2" 수신기라는 표현은 서로 바뀌어 사용될 수 있다. 이 방법에서는 신호 로테이션의 시간적 중복이 아주 미세하게 발생하거나 전혀 발생하지 않는 것으로 예상한다. 신호 로테이션의 아주 미세한 시간적 중복은 제1 수신기가 이전에 전송된 첫 번째 응답 데이터 프레임을 수신하기 이전에, 제2 수신기가 두 번째의 해당 질의 데이터 프레임을 전송함으로 신호 로테이션을 시작하여 발생할 수 있다. 그러나 10km의 거리는 30 마이크로초의 신호 로테이션에 해당하기 때문에 이러한 중복이 있을 때 본질적인 방법의 변화를 목표로 하지는 않는다.

실시예의 방법은 이 신청서의 범위에서 양면적 투-웨이 방법이라고 기술된다. 다수의 시그널 로테이션 실행 시에는 다중 양면적 투-웨이 방법이라 표현된다.

이 때 선택된 실시예에서 양 수신기에 의해 준비된 신호 로테이션은 서로 연결된다. 제2 수신기는 송신과 동시에 신호 로테이션을 준비하며, 제1 수신기에 의해 준비된 신호 로테이션에 부속된 응답 데이터 프레임은 제2 수신기에 의해 준비된 두 번째 시그널 로테이션의 질의 데이터 프레임을 형성한다. 이를 통하여 이 실시예에서는 제1 수신기가 준비한 신호 로테이션의 단계 c)가 형성됨과 동시에 제2 수신기가 준비한 신호 로테이션의 단계 a)가 형성된다. 이러한 방법의 사용은 예를 들면 표준 지침으로 협의될 수 있다. 이것은 또한 특별하게 조합된 질의-응답 데이터 프레임의 전송을 통해 식별되도록 제작될 수 있으며, 질의-응답 데이터 프레임은 수신 측면에서 적합하게 해석되거나 처리된다. 이런 종류의 데이터 프레임은 신청서에서 "조합된 질의-응답 데이터 프레임"이라고 표현이 되었는데, 이는 약어로 사용된 "질의-응답 데이터 프레임"이라는 용어와 혼동을 방지하기 위한 것이다. "질의-응답 데이터 프레임"이라는 용어는 "질의 데이터 프레임과 응답 데이터 프레임"이라는 말로 이해된다. 여기서 사용된 약어 "시작 데이터 프레임 또는 응답 데이터 프레임"은 "질의 데이터 프레임 또는 응답 데이터 프레임"으로 해석된다는 사실 또한 문서의 정확한 이해를 위하여 밝혀둔다.

제출한 실시예는 실행 방법의 경제성 측면에서 가장 높은 장점을 제공한다. 제1 수신기와 제2 수신기 간의 거리가 4회가 아닌 3회만으로 측정된다. 따라서 거리 측정을 하는 것보다 적은 단계가 필요하게 된다. 이러한 경제적인 방법의 사용은 측정 정확도에 아주 근소한 손상을 주게 된다. 또한 이를 위해 보다 작은 데이터 프레임이 전송되기 때문에 거리 측정을 위한 에너지 소비는 감소된다.

실시예의 두 신호 로테이션은 다음의 각 실행 단계를 포함한다.

첫 번째 신호 로테이션은 다음 단계를 거친다:

a1)사전에 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 2개의 신호 임펄스 시퀀스를 포함하고 있는 최소 하나의 첫 번째 질의 데이터 프레임을, 신호 로테이션을 준비하는 제1 수신기로부터 제2 수신기로 첫 번째 질의-송신 시점에 전송한다.

b1)첫 번째 질의-수신 시점에 제2 수신기에서 첫 번째 질의 데이터 프레임을 수신한다.

cl/a2)사전에 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 2개의 신호 임펄스 시퀀스를 포함하고 있는 하나의 첫 번째 응답 데이터 프레임을 제2 수신기로부터 제1 수신기로 첫 번째 응답-송신 시점에 송신한다. 이 때 첫 번째 응답-송신 시점은 첫 번째 질의-수신 시점에서 비롯된 모든 응답 시간 간격을 가지며 동시에 두 번째 질의-송신 시점을 형성한다.

dl/b2)그리고 신호 로테이션을 준비하는 제1 수신기에서 첫 번째 응답 데이터 프레임을 수신하고, 첫 번째 응답 데이터 프레임의 수신에 맞추어진 첫 번째 응답-수신 시점을 첫 번째 질의 송신 시점과 비교하여 포착한다.

이 때 단계 cl) 및 dl)은 함께 두 번째 신호 로테이션의 맨 처음 두 단계를 형성한다. 따라서 두 단계는 또한 단계 a2)와 b2)로도 표현될 수 있다. 두 번째 신호 로테이션의 종료를 위해 여기에 다음 단계가 연결된다:

c2)사전에 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 2개의 신호 임펄스 시퀀스를 포함하고 있는 두 번째 응답 데이터 프레임을 제1 수신기로부터 제2 수신기로 두 번째 응답-송신 시점에 송신한다. 이 때 두 번째 응답-송신 시점은 첫 번째 질의-수신 시점에서 비롯된 모든 응답 시간 간격을 가지며,

d2)시그널 로테이션을 준비하는 제2 수신기에서 두 번째 응답 데이터 프레임을 수신하고, 두 번째 응답 데이터 프레임의 수신에 맞추어진 두 번째 응답-수신 시점을 상기에 언급한 바와 같이 첫 번째 응답 송신 시점과 비교하여 포착하며, 동시에 이 실시예에서는 두 번째 질의-송신 시점을 형성한다.

제시된 실시예는 본 신청서의 범주 내에서 대칭형 쓰리-웨이 방법 또는 간단히 쓰리-웨이 방법으로 표현된다. 실시예의 보다 자세한 항목은 제출된 실시예의 세부적 서술과 연관되어 설명되어 있다. 또한 거리 측정의 보다 높은 정확도를 가능케 하는 것은 신호 로테이션의 실행을 통해서 확대될 수 있다.

제1 수신기와 제2 수신기에 의해 준비된 신호 로테이션이 실행된 경우, 제1 수신기와 제2 수신기 간의 신호 실행 시간은 다음 수학식에 따라 결정된다.

이 수학식은 첫 번째와 두 번째 신호 로테이션이 분리된 경우나, 마지막으로 기술된 실시예에서와 같이 연동된 경우에 적용된다. 이 수학식은 쓰리-웨이 방법에 서와 마찬가지로 양면적 투-웨이 방법에도 적용 가능하다.

발명을 통해 제시되는 방법에 따르면 제출된 또 다른 실시예에서 각 수신기는 첫 번째와 두 번째 수신기의 간격을 질의 데이터 프레임과 응답 데이터 프레임이 일정 수만큼 주파할 때까지 최소 2개의 시그널 로테이션을 준비한다. 이 때 주파수의 횟수는 최소 8회 또는 4의 배수이다. 이것은 두 질의 데이터 프레임이 최소 4와 그 배수만큼, 마찬가지로 두 응답 데이터 프레임이 최소 4와 그 배수만큼 전송된다는 것을 의미한다. 실시예에서 각 수신기는 2, 3, 4,..,n 회 신호 로테이션을 실행한다. 따라서 네 개의 질의 데이터 프레임과 네 개의 응답 데이터 프레임, 여섯 개의 질의 데이터 프레임과 여섯 개의 응답 데이터 프레임, 여덟 개의 질의 데이터 프레임과 여덟 개의 응답 데이터 프레임, 열 개의 질의 데이터 프레임과 열 개의 응답 데이터 프레임 등이 가능하며 모든 프레임의 합은 항상 4의 배수이다. 이 실시예에서,

-제1 수신기에 의해서 시작된 시그널 로테이션에 대하여 추가적인 로테이션 시간 간격T_{rou ndAi} i= 3, 5, 7,.., (n-2)일 때T_roundA3부터T_{roundA (n-2)}까지가 산출된다. 이 때 n>3은 홀수이다.

-제2 수신기로부터 시작된 신호 로테이션에 대한 추가적인 로테이션 시간T_roundBk k= 4, 6, 8,.., (n-1)일 때, T_roundB4부터T_{roundB (n-1)}까지가 산출된다.

-이 때 응답 시간 간격T_{replyAk ,} k⁼ 2, 4, 6, 8,...,(n-1)일 때, T_replyA2부터 T_replyA(n-1)까지와 T_replyBi i= 1, 3, 5, 7,...,(n-2)일 때. T_replyB1부터 T_{replyB (n-2)}까지가 발생한다.

응답 시간 간격은 수학식에 따라 평균적인 차이를 보여주는데,

제시되며 그 값은 최대 200 마이크로초이다. 그러나 제출된 것은 단 20 마이크로초가 된다. 이 수학식은 각 수신기에 의해 실행된 신호 로테이션의 경우에서 신호 로테이션 다수의 경우로 응답 시간 간격의 간단한 차이를 복사한다.

이 실시예에서는 양 수신기로 하나가 아니라 여러 개의 신호 로테이션이 실행된다. 따라서 여기서의 주제는 이미 앞에서 언급된 다중 양방 투-웨이 방법의 다양성이다. 따라서 신호 로테이션은 연동되는 것이 아니라 다른 수신기에 의존하지 않고 실행된다. 실시예에서 첫 번째와 두 번째 수신기 간의 신호 실행 시간은 여러 회에 걸쳐 측정된 로테이션 시간 간격과 파악된 응답 시간 간격 덕분에 보다 향상된 정확도로 판정될 수 있고 이것은 거리 측정의 정확도를 높여준다. 신호 지속 시간 계산의 세부 사항은 제출된 실시예의 세부 설명에 설명되어 있다.

제출한 실시예에서 최대 200 마이크로초(제출 20 마이크로초)에 달하는 응답 시간 간격의 차이에 준하여 발명에 따른 요구가 대치되는데, 이 때 대치되는 요구는 앞에 제시한 수학식에 따라 평균 차이가 최대 200 마이크로초(제출 20 마이크로초)에 이른다. 이 조건은 첫 번째와 두 번째의 신호 로테이션의 1회 실행 시에 요 구되는 최대 차이 200 마이크로초(제출 20 마이크로초)와 동일하다. 다양한 방법으로 양 조건은 동일하게 충족된다.

제출한 실시예에서 시그널 로테이션-쌍의 배수 안에 한 쌍의 응답 시간 간격의 차이가 발생할 수 있으며 그 차이는 200 마이크로초 이상으로, 제출한 실시예에서는 20 마이크로초 이상으로 제시된다는 사실을 인지해야 한다. 그러나 이것은 또 다른 신호 로테이션-쌍의 또 다른 응답 시간 간격의 미세한 차이와 비교되기 때문에 예외적인 사항이다. 제출한 응답 시간 간격들의 평균적 시간 차이는 근본적으로 거리 측정의 정확도를 위한 것이다.

한 실시예의 범위에서 신호 로테이션이 연동으로 실행될 경우, 이것은 대칭형 n-웨이 방법을 형성하고 신호 로테이션은 거리 측정의 정확성 향상을 위해 여러 번 실행될 수 있다. 이러한 실행 형태에서,

-제1 수신기와 제2 수신기 사이의 거리가 n>3인 홀수만큼(여기서 n>3인 홀수는 모든 전송 프레임의 합계를 의미함) 질의 데이터 프레임과 응답 데이터 프레임에 의해 실행될 때까지 각 수신기는 최소 2회의 신호 로테이션을 실행하며 동시에 모든 추가적인 로테이션 시간 간격이 측정되고 모든 추가적인 응답 시간 간격이 파악된다.

-첫 번째 신호 로테이션-단계 순서의 반복적 실행을 통해 추가적인 로테이션 시간 간격T_roundAi i= 3, 5, 7,...,(n-2)일 때, T_roundA3 부터 T_{roundA (n-2)} 까지가 측정되고,

-두 번째 시그널 로테이션-단계 순서의 반복적 실행을 통해 추가적인 로테이션 시간T_{roundBk ,} k = 4, 6, 8,..., (n-1)일 때, T_roundB4부터 T_{roundB (n-1)} 까지가 측정되며,

-이때 응답 시간 간격T_replyAk, k⁼ 2, 4, 6, 8,...,(n-1)일 때, T_replyA2부터T_replyA(n-1)까지와, T_replyBi, i= 1, 3, 5, 7,..., (n-2)일 때, T_replyB1 부터 T_{replyB (n-2)} 까지가 나타나고,

에 따라 평균 편차를 보이고 있으며 그 치수는 최대 200 마이크로초이고, 권장되는 것은 최대 20 마이크로초이다. 이러한 실시예는 앞의 신호 로테이션-쌍의 다중 비연동 실행의 경우에서, 다중-양면 투-웨이 방법의 범위 내에 이미 서술한 바와 같은 거리 측정의 정확도를 가능하게 한다. 또한 이하에 제출된 실시예 세부 설명에도 자세히 설명되어 있다. 질의 데이터 프레임은 동시에 응답 데이터 프레임(겹침) 이기도 하다. 따라서 실시예에서는 항상 홀수의 프레임이 전송된다.

첫 번째와 두 번째 시그널 로테이션의 다중 실행에 대해 예상하고 있는 언급된 실시예에서 신호 실행 시간T_prop는

로 측정된다.

또 다른 실시예에서는 신호 로테이션이 시간적으로 겹쳐져 실행되었으며, 이 때 제1 수신기에서 실행된 신호 로테이션의 질의-응답 데이터 프레임은 다른 전송 채널을 통해 제2 수신기에서 실행된 신호 로테이션의 질의-응답 데이터 프레임으로써 전송된다. 이러한 경우 발명에 의한 방법이 보다 빠르게 실행될 수 있다.

발명이 제시하는 방법의 다양한 실시예는 거리 측정의 범주 내에서 평가 모델과 관련된다. 아래에 서술된 모델은 어떤 경우든 이미 기술된 실시예와 결합될 수 있다. 첫 번째 모델에서 제1 수신기가 공간적 거리를, 두 번째 모델에서는 제2 수신기가 공간적 거리를 측정한다. 어떤 경우에 수신기들은 먼저 수신기 측면에서 측정된 로테이션 시간 간격과 그때 나타난 응답 시간 간격을 전달한다. 세 번째 모델에서는 양 수신기가 공간적 거리를 측정하고 먼저 각각 측정된 로테이션 시간 간격과 나타난 응답 시간 간격을 상대방에게 전송한다.

네 번째 모델에서는 제3 수신기가 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 공간적 거리를 측정하고, 제1 수신기와 제2 수신기는 측정된 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격을 사전에 선택적으로 또는 추가적으로 제3 수신기에 전송한다. 이 때 제3 수신기를 목표로 한 전송이 필수 사항은 아니다. 이 모델이 이런 방법으로 실행되기 때문에 제3 수신기는 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 시그널 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격의 전송을 "감청하고", 동시에 제3 수신기에 제1 수신기와 제2 수신기의 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격이 분배된다.

또한 이때 생각할 수 있는 것은 언급된 수신기 사이의 송-수신 시점이 독립적으로 전송되고 이어서 신호 로테이션과 응답 시간 간격이 측정된다는 점이다.

또 다른 실시예의 경우 전송된 질의-응답 데이터 프레임은 둘 이상의 신호 임펄스를 가지고 있으며 모든 수신기의 측면에서 수신 시점은 각 질의 또는 응답 데이터 프레임에 있는 둘 이상의 신호 임펄스에 의해 포착된다.

개별 데이터 프레임의 수신-송신 시점의 포착은 데이터 프레임 내에 일치된 기준 시점을 적용하고 관련된 해당 시점을 결정한다. 예를 들어 각 데이터 프레임 내의 첫 번째 신호 임펄스가, 다른 예에서는 최종 신호 임펄스가, 또 다른 예에서는 임의의 또 다른 신호 임펄스가 기준 시점으로 합의되거나 결정된다. 이 때 모든 데이터 프레임 내에 기준 시점이 존재하는 한 개별 데이터 프레임의 신호 임펄스 수는 항상 다를 수 있다.

또 다른 실시예에서 질의-응답 데이테 프레임의 각 송신기는 전송 시점에 데이터 프레임의 신호 임펄스를 전송한다. 전송 시점은 타임 페리오드와 비교하는 방법으로 연기되고, 타임 페이오드는 송신 측면에서 미리 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 전송되는 데이터 프레임 내에 규정된다. 그리고 신호 임펄스는 구조시점을 통해 결정된 구조시점의 중간에 전송된다. 이러한 결정 방법을 아래에서는 디더링으로 표현하고 있다. 이러한 방법에서는 이하에 세부적으로 설명된 바와 같이 거리 측정의 정확도가 더욱 높아진다.

디더링은 각 수신 측면에서 거리 측정의 정확성 향상을 위해 선택적으로 또는(특히 제출된 것에서) 추가적으로 사용될 수 있다. 이 때 질의 또는 응답 데이터 프레임은 수신된 데이터 프레임의 신호 임펄스를 타임 페리오드와 비교하여 연기하며 타임 페리오드는 수신된 신호 임펄스의 임펄스 시간 간격을 통해 규정된다. 이런 방법으로, 연기된 신호 임펄스는 송신 측면에서 미리 규정된 임펄스 시간 간격의 중간에 수신된다.

이 때 특히 각 송신기 또는 각 수신기에서 데이터 프레임의 신호 임펄스 시간 연기를 제어하는 것은 수신기에서의 시간 측정 정확도보다 높다. 각 송신기는 물론 각 수신기에 의해 발생된 디더링의 경우 각 송신기와 각 수신기에서 신호 임펄스 시간 지연의 총합을 제어하는 것은 수신기의 시간 측정 정확도보다 높다.

송신기에 디더링을 적용할 경우, 데이터 프레임이 각 수신기에서, 특히 다수의 수신 시점이 신호 임펄스를 포함하고 있는 수신된 질의 또는 응답 데이터 프레임 내에서 타임 페리오드와 비교를 통해서 파악되고 저장된다. 이 때 타임 페리오드는 수신된 신호 임펄스의 임펄스 시간 간격과 합의된 기준 시점에 의거해 질의 또는 응답 데이터 프레임 안에 규정된다.

이 때 각 수신 동작 중인 수신기는 파악된 수신 시점에 따라 해당 타임 페리오드의 중간 수신 시점을 측정한다.

또 다른 발명의 실시예에서 각 수신기는 신호 임펄스 수신 시점 측정 시 바로 그 시점을 측정하고, 이 때 탐지된 신호 임펄스는 최대 신호 획득값 또는 사전에 규정된 신호 모델과 관련된 최대값을 제시한다.

동시에 각 수신기는 데이터 프레임의 수신 시점 측정 후, 그리고 바로 이어지는 데이터 프레임의 수신 시점 측정 전에 송수신 시점의 측정을 목적으로 수신기에 사용된 클록 제너레이터 또는 오실레이터를 다시 가동시킨다.

데이터 프레임이 수신되는 동안 각 수신기는 선택적으로 송수신 시점의 측정을 위해 수신기에 사용된 클록 제너레이터 또는 오실레이터를 익명 무작위로 추출된 주파수를 수신기의 주파수 내에 변조한다.

또 다른 실시예에서는 신호 임펄스의 다중확장으로 유발된 오차가 저감되며, 수신기는 이 오차 내에서 개별 신호 임펄스의 다중 전파로 소급되는 임펄스 순서의 제출 시 수신 신호 내의 가장 빠른 시점을 미리 규정된 시간 범위 내에서 시그널 임펄스의 수신 시점으로 확정한다. 이 때 수신 신호는 시간 범위에서 최대값을 취한다.

또 다른 실시예에서 제1 수신기와 제2 수신기는 질의 데이터 프레임의 전송 전에 응답 시간 간격의 값을 일치시킨다.

제3 수신기용 거리 측정을 위한 다중 실행 시 거리 측정에 접근치 못하도록 하기 위하여 제1 수신기와 제2 수신기는 최초 실행된 질의 데이터 프레임의 전송 전에 응답 시간 간격의 서로 다른 값의 순서를 일치시키고, 연이은 실행 시 항상 순서 중의 가장 최근 것을 주어진 응답 시간 간격으로 준수한다. 여기서 첫 번째와 두 번째 수신기는 응답 시간 간격을 특히 익명 무작위로 추출된 숫자 순서에 따라 변화시킨다.

응답 시간 간격 또는 응답 시간 간격의 순서를 일치시키는 동안, 제1 수신기 와 제2 수신기는 상대방에게 암호화된 메시지를 전송하여 지속적인 보안유지가 달성된다.

특히 제1 수신기와 제2 수신기는 항상 스스로에게 적용된 응답 시간 간격을 측정한다. 측정된 응답 시간 간격은 거리 측정에 사용된다. 이로써 발명에 의한 방법의 정확성이 정확하게 이루어진다.

발명에 의한 방법의 또 다른 실시예에서 거리 측정을 목적으로 사용된 신호 임펄스는 동시에 정보 상징으로도 사용된다.

특히 제출된 발명에 따른 방법의 편입은 OSI-기준모델의 레벨 2의 전송 프로토콜에 있다.

특히 이 경우 국제적으로 표준화되어 세계적으로 널리 사용되고 있는 전송 프로토콜이 사용된다.

제출된 또 다른 실시예에서 신호 임펄스는 처프 임펄스를 통해 형성된다. 처프 임펄스는 상승하거나 하강하는 주파수와 함께 사용된다. 처프 임펄스의 두 보완적 타입이 사용되는 것은 거리 측정 정확도의 지속적 상승에 장점으로 작용한다. 처프 임펄스는 균등한 센터 주파수의 파장폭으로, 항상 역 방향성과 센터 주파수에 대칭적인 것으로, 임펄스 주기 동안 하나의 처프 임펄스 타입이 상승하는 주파수 일 때 다른 하나는 하강하는 주파수로 나타난다. 또한 거리 측정을 위해 보완적인 처프 임펄스 타입이 하나의 질의 또는 응답 데이터 프레임 내에서 항상 동일한 수로 사용된다. 여기서 센터 주파수를 둘러싼 대칭적 요구는 개별 처프 임펄스 타입이 아닌 보완적인 처프 임펄스 타입들의 비교와 연관되어 있다.

또 다른 실시예에서는 보정 작업이 실행된다. 여기서 제1 또는 제2 수신기 또는 양 수신기는 첫 번째 신호 로테이션 전에 거리 측정의 범주에서 매번 다른 수신기를 향해 각각 최소 일회의 신호 로테이션을 거리 측정을 위해 실행하며 이 신호 로테이션은 하나의 보정 수신기에 의해 실행되거나, 미리 파악된 거리와 함께 각 수신기에 대해 정렬된 보정 수신기로 실행된다. 부가적으로 보정 수신기는 각 수신기에 확인된 응답 시간 간격을 사용하거나, 각각 전달 받는 응답 시간 간격을 사용한다. 보정 수신기의 거리 측정은 발명이 제시하는 방법을 따른다. 따라서 실시예에서는 보정 수신기에 대해 산출된 공간적 거리와 미리 파악된 공간적 거리가 비교된다. 비교 결과는 이어지는 거리 측정의 범주 내에서 오류 교정을 위해 사용된다.

실시예에서는 특히 거리 측정의 실행 전 또는 1초 단위의 시간 간격 내에서, 그 전 후에 각 수신기가 위치한 장소의 현재 온도 또는 각 수신기의 현재 전압은 물론 온도와 전압까지도 조사된다.

이 때 보정의 실행 전이나 실행 중에 제1 수신기 또는 제2 수신기 또는 양 수신기는 비교 결과를 각 수신기의 특징적인 오류 데이터의 산출을 위해 각 수신기가 있는 장소의 온도 기능 또는 각 수신기의 현재 전압 기능으로 저장하거나, 언급된 양 매개변수의 기능으로 저장한다. 이어서 산출된 오류 데이터는 각 수신기 고유의 온도와 전압에 의존적인 오류 교정 기능의 결정을 위해 적용되거나 해당 오류 교정 도식의 결정을 위해 적용되며 각 수신기에 저장된다. 최종적으로 산출된 거리값은 이어지는 거리 측정의 범위에서 오류 교정 기능의 적용을 통해서 교정되거나, 오류 교정 도식에 포함된 교정값의 적용을 통해서 교정된다. 단지 단독 수신기 측면으로의 거리가 계산될 경우 교정값이 추가적으로 신호 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격에 전송되어야 한다. 신호 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격은 전송 전에 선택적으로 교정될 수 있다.

발명에 의거한 방법은 그 외 실시예에서 속도 측정과 가속 측정에도 사용될 수 있다. 속도 측정을 위해서는 미리 정해져 있거나 역동적으로 변하는 측정 시간에 따라 거리 측정을 반복하는 것이 좋다. 여기서 측정 시간의 역동적 변화성이 의미하는 것은 속도 측정 실행 중에 측정 시간 간격이 변할 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 방법으로 더 정확하게 두 수신기의 속도 변화를 상호 상대적으로 정하기 위해 자주 바뀌는 속도에서 거리 측정의 정확성이 높아질 수 있다. 속도값의 확정은 차례로 조사된 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 거리 간격값에 따른 거리차 형성과 거리 차이와 측정 시간 간격에서 비롯된 비율 형성을 통해서 수신기의 속도가 상호 비교되어 발생한다.

가속도 측정 시 사전에 규정될 수 있거나 역동적으로 변경될 수 있는 속도-측정 시간 간격을 이용해 두 개의 속도값이 산출된다.

산출된 상대방의 속도값에 따른 속도 차이의 형성 및 속도 차이와 측정 시간 간격에서 비롯된 비율 형성을 통해서 수신기의 가속도가 상대방과 비교되어 산출된다.

또 다른 실시예에서 각 수신기에 의해 실행된 신호 로테이션의 수는 미리 규정된 거리 측정의 정확도에 따라 선택된다.

또 다른 실시예에서 신호 로테이션 수는 거리 측정 실행에 소요되는 시간에 대해 미리 규정된 상부 한계에 의존하여 추가적으로 선택된다.

발명의 두 번째 측면에 의하면 발명이 제시하는 거리 측정의 또 다른 적용 방법으로서 제1 수신기의 위치 판정을 위한 방법이 최소 하나 이상인 제2 수신기의 비교에 따라 10km 범위 거리 영역 내에서 제공된다. 제1 수신기 및 제2 수신기 하나 또는 여러 개의 제2 수신기 사이의 간격 측정을 위해 앞서 서술한 요건에 따라 적용된다.

발명이 제시하는 위치 측정 방법의 장점은 발명의 첫 번째 측면의 거리 측정 방법으로부터 생긴다. 위치 측정 방법의 실시예는 본 신청서에 서술된 발명에 따른 거리 측정 방법(개별적 경우 및 결합하는 경우 모두)의 실시예의 추가적인 특징을 나타낸다.

여기서 한 수신기 위치의 측정은 거리 측정의 기초 위에서 일반적인 위치 측정의 방법에서와 같이 위치가 확인된 수신기를 이용한 삼변 측량법 또는 다변 측량법을 통해 이루어진다.

온도, 전압, 견본 편차, 다중 전파의 영향으로 인해 임펄스 실행 시간의 오차가 발생할 수 있으며 오차는 측량 시 상반된 위치 결과를 나타낼 수 있다. 발명에 의한 거리 측정 방법으로 이 오차를 줄일 수 있다. 위치가 파악된 추가적 여분의 수신기와 위치 측정의 정확성을 향상시킬 수 있는 기존의 다른 방법을 사용해서 정확한 위치 좌표를 산출할 수 있다.

이때 매체의 확산 특성이 균일하지 않게 분배되어서(불균질 다중 확산) 발생 하는 오차가 보정될 수 있다. 이는 위치 측정 시 거리 측정값에 주목하여 적절히 평가, 유의할 수 있기 때문이다. 이렇게 개선된 수신기 위치 좌표의 정확도는 두 수신기 간 거리에 대해 보다 정확한 계산을 위해 사용될 수 있다.

발명의 세 번째 관점에 따라 무선 통신용 수신기가 10km 범위의 거리 영역 내에서 두 번째 수신기에 대한 공간적 거리 측정을 목적으로 요구 1에 의거한 방법에 따라 표시되었다.

수신기는 이미 형성된 송신 일관성 가지고 있고, 미리 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 2개의 신호 임펄스 시퀀스를 포함한 첫 번째 질의 데이터 프레임을 송신함으로써 첫 번째 신호 로테이션을 확보하게 되며, 첫 번째 질의 송신 시점에 제2 수신기로 첫 번째 시그널 로테이션을 시작해야 한다.

또한 발명에 의거한 수신기는 이미 형성된 수신 일관성이 있으며, 첫 번째 질의 데이터 프레임에 대한 응답에서 두 번째 수신기에 의해 전송된 첫 번째 응답 데이터 프레임의 수신을 감시해야 하고, 첫 번째 응답 데이터 프레임의 수신에 맞추어진 첫 번째 응답-수신 시점을 첫 번째 질의-송신 시점과 비교하여 파악해야 한다.

발명에 따라 송신 일관성이 추가적으로 형성되었으며,

-두 번째 신호 로테이션을 실행하는 두 번째 질의 데이터 프레임의 수신 후에 제2 수신기로부터 사전에 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 2개의 신호 임펄스 시퀀스를 포함하고 있는 두 번째 응답 데이터 프레임을 두 번째 질의 데이터 프레임에서 맞추어진 두 번째 질의-수신 시점의 응답 시간 간격과 함께 두 번째 수 신기에 전송해야 한다. 첫 번째 신호 로테이션을 실행하는 첫 번째 질의-데이터 프레임의 수신 후에,

-제2 수신기로부터 사전에 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 2개의 신호 임펄스 수신기에 전송해야 한다. 첫 번째 신호 로테이션을 실행하는 첫 번째 질의-데이터 프레임에서 맞추어진 첫 번째 질의-수신 시점과 비교하여 응답 시간 간격과 함께 제2 수신기에 전송해야 한다.

-첫 번째 질의 데이터 프레임을 수신하는 동안 두 번째 수신기로부터 미리 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 2개의 신호 임펄스 시퀀스를 포함한 두 번째 질의 데이터 프레임을 송신함으로써, 두 번째 질의 송신 시점에 제2 수신기로 두 번째 신호 로테이션을 시작한다.

수신 일관성이 발명에 의거해 추가적으로 형성되며, 두 번째 질의 데이터 프레임에 대한 응답에서 제2 수신기에 의해 전송된 두 번째 응답 데이터 프레임의 수신을 감시해야 하고, 두 번째 응답 데이터 프레임의 수신에 맞추어진 두 번째 응답-수신 시점을 두 번째 질의-송신 시점과 비교하여 파악해야 한다.

발명이 제시하는 수신기는 첫 번째 응답 데이터 프레임과 두 번째 응답 데이터 프레임을 각각의 조사-응답 시점을 기준으로 미리 정해진 응답 시간 간격값과 비교해 시간적 정확성을 가지고 송신하기 위해 만들어진 것이다. 이때 제1 수신기와 제2 수신기의 응답 시간 거리 측정을 목적으로 실행된 신호 로테이션은 동일하거나 차이가 난다. 각 수신기에서 실행된 신호 로테이션이 최소 1회 이상일 경우 평균적 차이가 나타나는데, 그 값은 최대 200 마이크로초이고 제출한 실시예에서는 20 마이크로초이다.

미리 정해진 응답 시간 간격의 정확도를 유지하기 위해, 응답 시간 간격 생성을 위한 새로운 클록 제너레이터 또는 오실레이터는 필요하지 않다. 반대로 예를 들면 상업적으로 널리 이용되고 있으며 매우 가격이 저렴한 ±50ppm 또는 ±20ppm의 클록 정확도를 갖는 진동 쿼츠나 쿼츠 진동 펄스에서 유래한 클록 제너레이터를 사용하여도 해당 오류로 인해 중요한 정확도의 손실이 발생하지 않는다. 지금까지는 이런 종류의 간단한 설비를 이용해 불가능이라 여길 정도의 정확도를 유지하는 거리 측정을 생각할 수 없었다. 설명한 것과 같은 정확도를 유지하기 위해서는 거리를 측정할 때 앞서 기술한 발명에 의거한 수신기 2대를 사용해야 한다.

발명이 제시하는 방법은 진동 쿼츠로 인해 유발된 오류와 두 분배된 수신기에 의해 유발된 거리 측정의 오류를 보정하는 것에 의존적이다. 발명이 제시하는 방법에 따른 변화 중 특히 거리 측정에 필요한 에너지와 채널 대역폭의 감소와 관련해 발명의 방법은 개별 시그널 로테이션만 포괄하는 거리 측정 전에 실행된다. 이 방법에서는 추가적으로 양쪽 수신기의 클록 제너레이터 오차를 확인한다. 클록 제너레이터의 오차 확인을 위해서 발명 방법에 따른 로테이션 측정을 이용할 수 있다. 두 수신기 중 최소 하나의 수신기가 미리 거리 측정을 실행하는 후속 거리 측정에서는 발명에 의거한 방법의 실행과는 다르게 단 하나의 신호 로테이션을 실행한다. 이어서 이러한 개별적 신호 로테이션을 기준으로 한 거리 측정의 평가 단계가 실행된다. 이 후속 거리 측정의 평가 단계 때, 최종 간격값을 산출하기 위해 해당 수신기에서 이미 확인된 클록 제너레이터 오차를 근거로 임시 산출된 간격값과 단독 신호 로테이션에 기초한 변조를 계산하게 된다. 결과적으로 클록 드리프트는 미리 산출되어 저장된 값으로 제거될 수 있다. 이런 방법으로 일련의 거리 측정 시 양 수신기의 모든 거리 측정은 로테이션 측정이 시작된 신호 로테이션을 포함하지 않게 된다. 이로 인해 부수적인 에너지 절약은 물론 사용되는 채널의 대역폭 축소 효과도 가져온다.

이러한 실시예는 발명에 따른 방법의 일관적인 반복보다 정확성이 떨어진다. 그러나 감소된 정확성도 많은 분야에 적절하게 사용될 수 있다. 본 방법에서는 수신 스테이션(예: 중앙 거리 측정 스테이션)에 크리스탈 로더 클록 제너레이터 오차의 데이터 뱅크를 설치 관리하는 것이 필요하다. 대역폭과 배터리 수명이 중요한 다수의 허브 사용과 높은 네트워크 부하가 동반되는 사용법은 레인징 스테이션 기능을 전담하는 중앙 또는 통합 유닛을 포함하고 있다. 이러한 레인징 스테이션에는 보통 예를 들어 수신기 트랙킹과 같은 필요 정보 데이터 뱅크의 사용도 포함된다. 이런 종류의 스테이션은 모빌 장치와 다르게 비용에 대한 부담이 크지 않다.

크리스탈 오류를 온도 변화로 조절할 수 있으므로 통합 거리 측정 스테이션은 규칙적인 크리스탈 오류 데이터 뱅크 업데이트를 선호하여 실행한다. 대안으로 해당 업데이트는 모빌 장치에서 측정된 온도 변화를 통해서도 실행될 수 있다. 그러나 온도 변화가 일반적으로 느리게 이루어지며 전체 진동 쿼츠에 상응하는 -40℃에서 85℃까지를 짧은 시간 안에 통과할 수 없는 단점을 고려해야 한다. 그래서 발명에 따른 방법에 의한 크리스탈 오류 측정은 상대적으로 드물게 실행되며 데이터 뱅크에 저장된 오류 값은 일반적으로 장시간 동안 유효하다.

전형적으로 거리 측정 실행에 대한 프로토콜은 예를 들어 보안기능과 같은 다른 기능과 함께 상위 프로토콜 층에 위치한다. 이는 데이터 뱅크 관리 시 거리 측정 기능과 예를 들어 트랙킹 사용과 같은 사용 방법 사이의 협동 작업을 순조롭게 한다.

계속해서 방법에 따른 수신기의 실시예가 설명된다. 청구항에도 수신기의 실시예가 명시되어 있다. 거리 측정 및 위치 판정을 위한 발명에 따른 방법으로 상기 설명된 실시예의 부가적 특징 실현을 통해 수신기의 또 다른 실시예가 형성된다. 설명된 전기 회로 안에서 특징의 구현은 기존의 하드웨어 또는 소프트웨어 설계를 사용하는 방법으로 이루어질 수 있다. 또 주목해야 할 것은 설명된 실시예가 설명이나 요구의 상충이 없는 한 독립적으로는 물론 서로 조합을 통해서도 구현될 수 있다는 것이다.

권장되는 실시예에서는 수신기에 송수신부와 연결되어 있는 평가 유닛이 포함되어 있으며, 송신부로부터 송신된 첫 번째 또는 두 번째 질의 데이터 프레임의 질의-송신 시점과 두 번째 수신기에서 수신된 첫 번째 또는 두 번째 응답 데이터프레임의 응답-수신 시점 간의 로테이션 시간 간격 확인을 위해 구성되어 있다.

이러한 실시예에서 평가 유닛은 가급적 제2 수신기와 데이터가 연결되어 있고 부수적으로 송신부를 통해 포착된 응답 시간 간격과 확인된 로테이션 시간 간격을 제2 수신기로 전송한다. 또한 평가 유닛은 수신부를 통해 제2 수신기 측의 포착된 응답 시간 간격과 확인된 로테이션 시간 간격을 수신하고, 제1 수신기와 제2 수신기 간 의 신호 실행 시간T_prop를 확인된 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격을 이용해 확인한다. 평가 유닛은 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 공간적 거리를 이미 확인된 신호 임펄스의 전파 속도에 신호 실행 시간T_prop를 곱하여 측정하도록 구성되어 있다.

또 다른 발명에 따른 수신기의 실시예에서는 송신부가 제2 수신기의 첫 번째 응답 프레임 다음의 두 번째 신호 로테이션 시작을 위해 두 번째 질의 데이터 프레임을 송신하도록 구성되어 있다.

또 다른 실시예에서는 송신부가 두 번째 질의 송신 시점에 미리 규정된 응답 시간 간격에 따라 첫 번째 질의 데이터 프레임과 관련된 수신 시점과 비교하여 조합된 질의-응답-데이터 프레임을 두 번째 수신기로 전송하도록 구성되어 있다. 질의-응답-데이터 프레임은 단독 데이터 프레임 내에서 첫 번째 응답 데이터 프레임 기능은 물론 두 번째 질의 데이터 프레임 기능까지 결합한다. 수신부는 조합된 질의-응답-데이터 프레임의 응답을 이용해 제2 수신기로부터 전송된 두 번째 응답 데이터 프레임의 수신을 감시하고 두 번째 응답 데이터 프레임 수신에 할당된 두 번째 질의 송신 시점과 비교하여 두 번째 응답-수신 시점을 포착하도록 구성되어 있다.

또 다른 실시예에서는 송신부가 질의 데이터 프레임과 응답 데이터 프레임을 각각 두 개 이상의 신호 임펄스와 함께 송신하도록 되어 있으며, 수신부는 각각의 질의 데이터 프레임 또는 응답 데이터 프레임에서 두 개 이상의 신호 임펄스의 수 신 시점을 포착하도록 구성되어 있다.

이러한 실시예에서 송신부는 가급적 데이터 프레임의 시그널 임펄스를 송신 시점에 송신하도록 구성되어 있다. 송신 시점은 타임 페리오드에 같은 방법으로 연기되며 타임 페이오드는 송신 측에서 미리 정해진 임펄스 시간 간격에 따라 전송되어야 할 데이터 프레임 안에 정의된다. 시그널 임펄스는 타임 페리오드에 의해 미리 주어진 구조 시점의 중앙에 전송된다.

이때 수신부는 수신된 데이터 프레임의 시그널 임펄스를 수신된 시그널 임펄스의 임펄스 시간 간격을 통해 정의된 타임 페리오드와 비교하여 같은 방법으로 연기하도록 구성되어 있다. 연기된 시그널 임펄스는 송신측면에서 미리 규정된 임펄스 시간 간격의 중앙에 수신된다. 수신기는 가급적 신호 임펄스의 수신 시점 포착 후 타임 페리오드와 연계하여 중간 수신 시점을 확인하도록 구성되어 있다.

수신 시점의 측정이 특히 정확한 실시예의 경우 수신부는 최대 신호취득 또는 미리 정해진 신호 패턴과 관련된 최대 값을 나타내는 검파된 신호 임펄스에서 그 시점을 확인하고 신호 임펄스의 응답 시점으로 포착하도록 구성되어 있다.

또 다른 실시예에서는, 수신부가 질의 또는 응답 데이터 프레임의 질의 또는 응답 수신 시점이 확정된 후와, 그 다음 질의 또는 응답 데이터 프레임의 질의 또는 응답 수신 시점이 확정되기 전에 송수신 시점의 확정을 위해 사용되는 클록 제너레이터와 오실레이터를 새로 시작하도록 구성되어 있다.

수신부는 가급적 수신 신호를 개별 신호 임펄스의 다중 전파로 전환되는 임펄스 순서의 제시로 검사하고 이러한 임펄스 순서가 신호 임펄스의 수신 시점으로 서 미리 정해진 시간 범위 내의 가장 빠른 시점을 확인하도록 구성되어 있다. 이때 수신 신호는 최대값을 갖는다.

또 다른 실시예에서는 수신기가 제2 수신기와 질의 데이터 프레임 전송 전에 응답 시간 간격 값을 협의하도록 구성되어 있다.

발명에 의거 특별히 권장되는 수신기의 실시예에서는 응답 시간 간격을 측정하도록 구성되어 있다.

또 다른 발명에 따른 수신기의 실시예는 제2 수신기로 일련의 다양한 응답 시간 간격 값을 협의하고 이어지는 모든 거리 측정 실행 시 각각의 순서에 따라 다음에 제시되는 응답 시간 간격을 유지하도록 구성되어 있다.

특히 권장되는 수신기는 송신부가 거리 측정을 위해 사용된 신호 임펄스를 동시에 정보 상징으로 사용하도록 구성되어 있는 수신기이다.

그 외에 생성된 신호 임펄스를 처프 임펄스의 형태로 송신하도록 구성된 송신부와 수신된 처프 임펄스에서 송신 측에서 생성한 신호 임펄스를 복구하도록 구성된 수신부가 특별히 권장된다.

그와 동시에 송신부가 동일한 평균 주파수와 임펄스 기간을 가지게 되지만 임펄스 기간 중에 역방향으로 작동하고 중앙 주파수에 대칭적이며, 한 처프 임펄스 타입에서는 상승하고 다른 처프 임펄스 타입에서는 하강하는 주파수 반응을 보이는 두 개의 보완적 처프 임펄스 타입을 송신하도록 구성되는 것이 유리하다. 이때 거리 측정을 위해 보완된 처프 임펄스 타입은 질의 또는 응답 데이터 프레임에서 각각 같은 수로 사용된다.

평가 유닛이 장착된 수신기의 권장할만한 실시예는 거리 측정을 미리 정해진 값이나 역동적으로 변화하는 측정 시간 간격에 따라 반복하도록 구성되어 있다. 여기서 응답 유닛은 제1 수신기와 제2 수신기 사이에서 순차적으로 확인된 거리 값으로 인한 거리 편차 형성과 이어지는 거리 편차와 측정 시간 간격의 비율 형성을 통해 수신기의 속력을 상호 상대적으로 확인하도록 구성되어 있다.

가속 측정을 위한 또 하나의 발명에 따른 수신기 실시예는 미리 정해지거나 역동적으로 변하는 속력-측정 시간 간격으로 두 속력 값을 확인하도록 구성되어 있고, 평가 유닛은 순차적으로 확인된 속력 값에 의한 속력 편차 형성과 이어지는 속력 편차와 측정 시간 간격의 비율 형성을 통해 수신기의 가속을 상호 상대적으로 확인하도록 구성되어 있다.

발명에 대한 네 번째 관점에 의하면 첫 번째 발명에 따른 수신기와 두 번째 발명에 따른 수신기 사이의 공간적 거리 측정을 위한 배치가 10km 이하의 거리 범위 내에서 준비되어 있다.

발명에 따른 배치의 장점은 위에 설명된 발명에 따른 방법의 장점에서 비롯된다. 발명에 따른 배치의 실시예가 추가로 설명되지 않고 특허 청구항에 자세히 설명되어 있으면 발명에 따른 수신기의 실시예에 부합된다.

아래에서 발명에 따른 배치의 또 다른 실행 사례의 부수적인 특징을 설명하고 있다.

발명에 의거한 배치에 의해 권장되는 실행 사례에서는 두 수신기에 각 수신기의 송신부와 수신부에 연결되어 있는 평가 유닛이 장착되어 있고 송신부로부터 송신된 첫 번째 또는 두 번째 질의 데이터 프레임의 송신 시점과 제2 수신기에서 수신된 첫 번째 또는 두 번째 응답 프레임의 응답 시점 사이 로테이션 시간 간격을 확인하도록 구성되어 있다.

또 다른 발명에 따른 배치의 실행 사례의 경우 제1 수신기와 제2 수신기로 데이터가 연결된 거리 측정 유닛이 달린 제3 수신기가 존재한다. 제3 수신기는 제3 수신기의 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격의 전송을 위해 제1 수신기 및 제2 수신기와 데이터가 연결되도록 구성되어 있다. 이 외에도 거리 측정 유닛은

-확인된 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격을 이용해 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 신호 실행 시간을 확인하도록 구성되어 있으며,

-이미 확인된 신호 임펄스의 전파 속도를 신호 실행 시간에 곱하여 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 공간적 거리를 확인하도록 구성되어 있다.

발명에 따른 배치의 또 다른 실시예에서는 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 거리에서 4의 배수인 일정 수의 질의, 응답 데이터 프레임이 교환될 때까지 첫 번째와 두 번째 신호 로테이션을 최소 두 번 실행하며 모든 추가 로테이션 간격을 확인하고 응답 시간 간격을 포착하도록 구성되어 있다. 이때 제1 수신기와 제2 수신기는 응답 시간 간격(T_replyAk, k⁼ 2, 4, 6, 8,..,(n-1)) 을T_replyA2에서 T_{replyA (n-1)}까지, T_replyBi, i = 1, 3, 5, 7, ...,(n-2)를T_replyB1에서T_{replyB (n-2)} 까지 사용하고, 수학식

에 의거한 평균 편차를 보여 주는데, 그 수치는 최대 200, 권장되는 것은 최대 20 마이크로초이다. 여기서 제1 수신기의 평가 유닛은 첫 번째 신호 로테이션 단계 순서의 반복 실행 후 부수적인 로테이션 시간(T_roundAi i= 3, 5, 7,...,(n-2))일 때, T_roundA3부터 T_{roundA (n-2)} 까지가 확인된다. 이때 n은 홀수이다.

이러한 실시예에서 제2 수신기의 평가 유닛은 계속 두 번째 신호 로테이션 단계 순서의 반복적 실행 후 부수적으로 로테이션 시간 간격(T_roundBk k= 4, 6, 8,..., (n-1))일 때, T_roundB4 부터 T_{roundB (n-1)} 까지가 확인되도록 구성되어 있다.

또 다른 발명에 따른 배치의 실시예의 경우, 대칭적 쓰리-웨이 방법을 위해 구성된 수신기에서 각 수신기는 가급적 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 거리에서 n>3인 홀수의 질의 데이터 프레임과 응답 데이터 프레임이 교환될 때까지 최소 2번의 신호 로테이션이 시작되며, 모든 부수적 로테이션 시간 간격을 확인하고 응답 시간 간격을 포착하도록 구성되어 있다.

이 배치에서는,

-첫 번째 신호 로테이션 프레임 단계 순서의 반복 실행 후 부수적으로 로테이션 시간 간격(T_roundAi i= 3, 5, 7,.., (n-2))일 때, T_roundA3부터 T_{roundA (n-2)}까지를 측정하고,

-두 번째 신호 로테이션 단계 순서의 반복 실행 후 부수적으로 로테이션 시간 간격(T_roundBk mit k= 4, 6, 8,.., (n-1))일 때 T_roundB4부터 T_{roundB (n-1)}까지를 조사한 다.

-이때 응답 시간 간격T_replyAk, k⁼ 2, 4, 6, 8,...,(n-1)가T_replyA2에서 T_{replyA (n-1)}까지, T_replyBi, i= 1, 3, 5, 7,..., (n-2)가T_replyB1 에서 T_{replyB (n-2)} 까지 나타나며 수학식

에 의거한 평균 편차를 보이고 있고 그 치수는 최대 200 마이크로초이며, 권장되는 값은 최대 20 마이크로초이다.

발명에 의거한 배치의 또 다른 실시예에는 부수적으로 평가 유닛이 달린 보정 수신기가 속해 있다. 보정 수신기는 제1 수신기와 제2 수신기에서부터 이미 확인된 거리에 배치되어 있으며 이미 확인된 값 또는 각각 전송된 응답 시간 간격을 사용한다.

이러한 실시예에서는 제1 수신기 또는 제2 수신기, 아니면 두 수신기가 모두 첫 번째 신호 로테이션 전에 거리 측정의 틀 안에서 각각 다른 수신기로 최소 한 쌍의 신호 로테이션을 보정 수신기로부터의 거리 측정을 위해 실행하도록 구성되어 있다.

제1 수신기 또는 제2 수신기는 이렇게 확인되고 미리 확인된 대응 수신기로의 공간적 거리를 비교하고 비교 결과를 다음의 거리 측정에서 오차 수정을 위해 사용하도록 구성되어 있다.

발명에 따른 배치의 권장되는 실시예에서는 제1 수신기 또는 제2 수신기, 또 는 두 수신기 모두 거리 측정이 수행되는 동안 또는 1초 단위의 시간 간격 전후로 각 수신기가 있는 장소의 현재 온도와 각 수신기의 현재 공급 전압 또는 현재 온도와 현재 공급 전압을 측정하도록 구성되어 있다.

특히 임펄스 검파를 위해 수신기에 적용된 온도에 민감한 부품 사용으로 인한 주위 온도와 생산 공차의 부정적 영향을 방지할 수 있다.

실제로 임펄스의 압축을 위해 온도에 매우 민감한 기계적 표면 웨이프 필터가 자주 사용된다. 이러한 부품은 제조 시 기계적 공차와 다양한 시간적 양상 때문에 제품에 서로 다른 특징이 있을 수 있다. 시간적 오차는 거리 측정 시 정확도를 크게 떨어뜨린다.

때문에 발명에 따른 수신기에서는 이러한 아날로그 부품의 실현원칙이 온도와 제조 허용 공차에 훨씬 덜 영향을 받는 디지털 전기 회로에서 구현된다. 예를 들어 정보 상징 전송을 위해 사용되는 처프 임펄스 압축은 수신기에서 디지털 연관자로 전기 회로를 통해 구현된다.

발명에 따른 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 공간적 거리 측정을 목적으로 하는 발명에 의거한 배치의 한 실시예에서는, 수신기 중 하나에 수신기에서 이전에 실행된 거리 측정을 사용해 클록 제너레이터 오차를 확인하고 저장하도록 구성된 데이터 뱅크 유닛이 장착되어 있다. 제1 수신기와 제2 수신기는 해당 클록 제너레이터 오차 확인 후 이어지는 거리 측정이 발명에 따른 방법의 실행과는 달리 한번의 신호 로테이션과 평가 단계를 실행하도록 구성되어 있다. 수신기의 평가 유닛은 평가 단계에서 한번의 신호 로테이션 후 임시로 확인된 간격 값의 변조 이전에 데 이터 뱅크 유닛에 저장된 수신기의 클록 제너레이터 오차를 고려하여 거리 값의 최종 확인을 산출해 내도록 구성되어 있다. 이 배치로 앞서 설명한 발명에 따른 방법이 일정한 간격으로 실행되고 중간에 좀 더 간단한 거리 측정 방법을 한번의 신호 로테이션으로 실행하는 방법이 실행된다.

도1은 발명에 따른 방법에 대한 쓰리-웨이 방법의 실시예를 도식으로 표시한 것이다.

도2는 도1에서 보여진 쓰리-웨이 방법의 순차적 진행을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램을 보여주고 있다.

도3은 두 개의 수신기 사이 거리에서 홀수의 데이터 프레임이 교환되는 일반화된 n-웨이 방법으로 발명에 대한 두 번째 실시예를 보여주고 있다.

도4는 도4의 n-웨이 방법의 순차적 진행을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램을 보여주고 있다.

도5는 양면 투-웨이 방법 형태로 된 거리 측정을 목적으로 하는 발명에 따른 방법의 세 번째 실시예를 보여주고 있다.

도6은 도6의 양면 투-웨이 방법의 순차적 진행을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램을 보여주고 있다.

도7은 신호 로테이션 반복을 통해 다중 양면 투-웨이 방법을 실행하는 네 번째 실시예에 대한 설명을 도식으로 표시한 것이다.

도8은 도8의 다중 양면 투-웨이 방법의 순차적 진행을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램을 보여주고 있다.

도9는 송신 측에서 디더링을 실행하는 다섯번째 실시예 설명을 위한 타이밍 다이어그램을 보여주고 있다.

도10은 도10에 따른 송신 측 디더링 실행 시 수신부 반응 설명을 위한 타이밍 다이어그램을 보여주고 있다.

도11은 블록 다이어그램을 사용하여 디더링이 이미 내장되어 있는 두 수신기의 배치 예를 보여주고 있다.

도12는 도11의 수신기 배치를 사용하였을 때 임펄스 전송의 순차적 진행 설명을 위한 타이밍 다이어그램을 보여주고 있다.

도13은 도11의 수신기 배치에 대해 좀 더 자세한 설명을 위해 개별적 측정의 측정 시간 간격 설명을 위한 타이밍 다이어그램을 보여주고 있다.

도14는 블록 다이어그램을 사용하여 집적 회로 소자에 구현되어 있는 외장 거리 측정 모듈과 응용 모듈이 장착된 발명에 따른 수신기의 실시예를 보여주고 있다

도15는 내장 거리 측정 모듈이 장착된 수신기의 실시예를 블록 다이어그램으로 보여주고 있다.

도16은 집적 거리 측정 모듈과 응용 모듈이 장착된 수신기의 실시예를 블록 다이어그램으로 보여주고 있다.

도17은 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격 측정 실행을 포함한 수신기의 실시예를 블록 다이어그램으로 보여주고 있다.

도18은 로테이션 시간 간격 측정과 추가로 로테이션 시간간격의 오차를 측정하는 수신기 실시예의 블록 다이어그램을 표시하고 있다.

도19는 응답 시간 간격 생성의 제어와 추가로 로테이션 시간 간격의 오차를 측정하는 수신기 실시예를 블록 다이어그램으로 표시하고 있다.

도20은 애버리징 방법을 실행하는 수신기의 블록 다이어그램을 보여주고 있다.

다음에서는 권장하는 실행 방법에 대한 일련의 예를 위에 명시된 도면을 이용하여 더욱 자세히 설명된다.

1. 거리 측정을 위한 쓰리-웨이 방법

아래에서 두 수신기 사이의 거리 측정용 쓰리-웨이 방법이 도1, 2를 이용해 발명의 첫 번째 실시예로 설명된다. 실시예에서는 위에서 설명한 첫 번째와 두 번째 신호 로테이션이 연동되고 있다. 먼저 신호 로테이션의 순차적인 진행에 대해 설명한 후 이러한 실시예에 따른 거리 측정의 정확성에 대해 자세하게 설명한다.

1.1 쓰리-웨이 방법의 신호 로테이션

도1에서는 제1 수신기 A와 제2 수신기 B사이의 거리 측정을 위한 쓰리-웨이 방법이 도식으로 설명된다. 쓰리-웨이 방법이라는 명칭은 거리 측정 과정 중 모두 세 번의 데이터 프레임 전송이 이루어지게 된다는 의미로 쓰여졌다.

수신기 A가 최초의 데이터 프레임 10을 제2 수신기 B에 전송한다. 데이터 프레임 10은 이미 확인된 임펄스 신호의 주파수가 포함된 임펄스 신호 시퀀스로 이루 어져 있다.

수신기 B는 데이터 프레임 10을 수신 및 검사하고 검사가 성공적으로 끝나면 두 번째 데이터 프레임 12를 제1 수신기 A에 전송하여 응답한다. 두 번째 데이터 프레임의 구조는 첫 번째 데이터 프레임 구조와 일치한다. 그러나 데이터 프레임 10과12가 동일하다는 의미는 아니다. 이는 이미 확인된 임펄스 주파수가 포함된 임펄스 신호 시퀀스를 거리 측정 용도로 사용하고 있다는 것을 보여두는 것이며 데이터 프레임으로 각각 다른 메시지를 전송할 수 있다.

제1 수신기 A는 수신한 두 번째 데이터 프레임 12를 검사하고 검사가 성공적으로 끝나면 세 번째 데이터 프레임 14를 제2 수신기 B에 송신한다. 아래에 도2를 사용하여 더욱 상세하게 설명한 바와 같이 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 이러한 3단계 송신 과정의 순차적인 진행을 통해 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 거리를 측정할 수 있다.

도2는 도1에 나와있는 쓰리-웨이 방법의 순차적인 진행을 설명하기 위한 타이밍 다이어그램을 보여준다. 도2의 다이어그램에는 시간 축 20과 22가 표시되어 있는데, 제1 수신기 A에서 수행된 송수신 작동의 순차적인 진행은 시간 축 20에, 제2 수신기 B에서 수행된 송수신 작동의 순차적인 진행은 시간 축 22에 표시되어 있다. 단순히 표시하기 위해서, 그림 1의 각 데이터 프레임과 그림 2에 시그널 임펄스가 단독으로 표시되어 있다. 이는 송수신 시점 확정을 위해 데이터 프레임 안에 한 기준점이 결정되어야 한다는 점에서 실제 상황과 부합한다. 적합한 기준점은 데이터 프레임 중 특정한 임펄스 신호, 예를 들어 첫 번째 임펄스 신호(프레임 시 작) 또는 마지막 임펄스 신호(프레임 끝)의 최대 진폭 시점이다. 또한 두 개의 수신기 A와 B 사이에 다른 기준점을 합의할 수도 있다.

T_TA1의 시점에 제1 수신기 A가 첫 번째 데이터 프레임 10을 제2 수신기 B에 송신한다. 수신기 B는 수신기 A와 B 사이의 거리에서 매체의 전파 속도로 결정되는 신호 실행 시간T_prop 경과 후 첫 번째 데이터 프레임 10을 수신 신호 10'의 형태로 수신한다. 이 설명에서 데이터 프레임 10'와 같은 수신 데이터 프레임에 '를 붙여 구별하는 이유는 이 데이터 프레임이 다중 전파, 신호 약화 및 이미 알려져 있는 이와 비슷한 다른 효과로 인해 송신되었을 당시의 각 데이터 프레임과 구별될 수 있는 수신 신호이기 때문이다. 이상적인 상황에서는 송신된 데이터 프레임과 수신된 데이터 프레임에 차이가 없다.

제2 수신기 B는 수신된 데이터 프레임 10'을 검사한 후 두 번째 데이터 프레임 12를 제1 수신기 A에 송신한다. 첫 번째 데이터 프레임 10'의 수신 시점T_RB1와 두 번째 데이터 프레임 12의 송신 시점T_TB1 사이의 시간 간격이 응답 시간 간격T_replyB이다. 제1 수신기 A가 두 번째 데이터 프레임 12를 신호 실행 시간T_prop가 지난 후 수신 신호 12'의 형태로 수신 시점T_RA1 에 수신된다. 수신기 A의 첫 번째 송신 시점T_TA1과 수신 시점T_RA1 사이의 시간 간격이 첫 번째 로테이션 시간 간격T_roundA1이다.

제1 수신기 A는 두 번째 데이터 프레임 수신에 대해 세 번째 데이터 프레임 14로 응답한다. 이때 수신 신호 12'의 수신 시점T_RA1와 세 번째 데이터 프레임 14의 송신 시점T_TA2 간에 시간 간격T_replyA2가 발생한다. 신호 실행 시간T_prop가 지난 후 제2 수신기 B는 세 번째 데이터 프레임 14를 수신 시점T_RB2에 수신한다.

제2 수신기 B에서 두 번째 데이터 프레임 12의 송신과 세 번째 데이터 프레임 14의 수신 사이에 두 번째 신호 로테이션이 발생한다. 이 신호 로테이션에는 모두 TroundB2의 시간이 필요하다.

위와 같은 방법의 기본적 특성은 제1 수신기 A에서 첫 번째 신호 로테이션의 시작과 종료가 제2 수신기 B에서 두 번째 신호 로테이션이 시작되고 종료되는 동안에 이루어지게 된다. 또한 여기 설명된 실시예들의 주목할만한 특징은 응답 시간 간격T_{rep lyB1}과 T_replyA2가 일치하거나 최대 20㎲의 편차가 있다는 것이다. 응답 시간 간격은 전송 프로토콜에 정해져 있는 응답 시간, 송신되는 데이터 프레임의 길이 또는 소요 시간 및 한쪽 수신기에서 발생되는 프레임 검사 또는 다른 프로세스로 인한 장비 내부적 지연에 영향을 받을 수 있다.

로테이션 시간 간격T_roundA1과 T_roundB2에서 이미 확인된 응답 시간을 차감하면 전송 매체의 중간 신호 실행 시간이 산출된다. 다음과 같은 수학식이 사용된다:

수학식(6)에 따라 산출된 중간 신호 실행 시간 Tprop에서 수신기 A와 B사이의 거리 d를 데이터 프레임 전송 매체의 이미 확인된 전파 속도를 이용하여 다음과 같이 산출한다:

상기 설명은 수신기 A와 B 사이의 거리가 측정 도중 변하지 않는 것을 전제로 한다. 이것은 약간의 오차를 감안한 상황에서 움직이는 수신기의 경우에도 수용 가능한 전제 조건이다. 또한 표시의 단순화를 위해 로테이션 시간 간격T_round와 응답 시간 간격T_reply에 오차가 없다는 것을 전제로 하고 있다. 실제 상황에서는 오차가 있는 값으로 계산을 하지만 발명에 따른 방법은 값에 오차가 있음에도 불구하고 위에 설명한 정확성으로 거리를 산출해 낸다. 자료에서 보고하는 정확성에 대한 근거는 오차가 있는 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격을 고려한 오류 분석이다.

1.2 거리 측정의 정확성

아래의 설명을 위해 상기 수학식(2)에 사용된 기호를 의미변화 없이 단순화한다. 단순화된 수학식(2')은 수학식 2와 동일한 의미이다:

로테이션 시간 간격 측정과 응답 시간 결정을 위해 사용되는 양 수신기 A와 B의 클록 제너레이터는 일반적으로 실제 설정 사양, 온도에 의한 영향, 제조상의 허용공차, 노화 등의 이유로 오차를 보인다.

그로 인해 클록 제너레이터의 클록 주파수는 표준 주파수에 대해 편차를 보인다. 두 수신기에 표준 주파수 편차가 발생함으로 인해 오차가 있는 로테이션 시간 간격(

,

)이 측정된다. 부수적으로 응답 시간₍

,

)에도 오차가 발생하며, 수학식 7에 의해 상대적 오차E_tAB의 산출된 임펄스 실행 시간 또는 산출된 거리가 계산된다.

표준 주파수 편차는 실제 시간 간격으로부터 측정되거나 발생한 상대적 편차 또는 시간 오차(E_tA 와E_tB)로서 수학식8에서 수학식 11까지에 의해 다음과 같이 표시된다:

임펄스 실행 시간 또는 거리(E_tAB)의 오차는 다음과 같이 정해진다:

임펄스 실행 시간 또는 거리에 따른 영향을 더욱 명확히 추정할 수 있도록 다음과 같은 표준 주파수 편차(시간오차)의 두 경우를 전제로 한다.

a)상대적 시간 오차는 양쪽이 동일하다(EtA = EtB).

b)상대적 시간 오차는 동일하나 서로 기호가 다르다(EtA = - EtB).

a)의 경우에서는 거리의 상대적 오차가 다음 수학식 13에 따르는 상대적 시간 오차의 산술적 수단에 해당된다:

실제로 마지막 사항에는 근소한 차이가 있다. 예를 들어 일상적으로 판매되고 있는 저가의 수정 진자는 -40~85 °C 사이의 온도에서 ±0,005% 이하의 오차를 보인다. 이로 인해 거리 측정에서는 매우 근소한 오차가 발생한다. 이 경우 거리 측정의 정확성은 절대적인 로테이션 시간 및 응답 시간과는 별개이다. 시간 오차는 임펄스 실행 시간에만 발생한다.

상황 b)의 경우는 상대적 오차가 4배인 임펄스 실행 시간(수학식 14 참조)에 대한 응답 시간 차이(T_replyA - T_replyB)의 관계에 따라 좌우된다.

여기에서 본 발명에 의거한 실행 방법의 근본적인 장점이 보인다. 발명을 통하여 매우 근소한 응답 시간 편차를 유지함으로 거리 측정의 정확성이 개선된다. 거리 측정의 정확성은 응답 시간 간격이 동일할 경우 절대적 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격에 영향을 받지 않는다. 응답 시간 간격의 최대 편차를 최대 20 마이크로초로 유지함으로써 시간 간격이 동일한 이상적인 상황에 충분할 정도로 정확히 접근된다. 현재 권장되는 실시예에서 발명에 의한 방법은 20 마이크로초를 응답 시간 간격의 상위 한계로 제한하지만, 편차를 최대 200 마이크로초로 유지하여도 여러 가지 실용례에서 정확한 거리 측정이 가능하다.

이 점의 사실성을 확실히 하기 위해 다양한 거리(d_AB)와 응답 시간 편차(△T_reply = T_replyA - T_replyB)의 구체적인 숫자 값을 사용한 예제 시스템으로 정확한 거리 측정에 대한 응답 시간 편차의 영향을 산출한다. 인터벌E_tA = -50..0..50 ppm과 E_tB = -50..0..50 ppm 내에서 상대적 시간 오차 값(E_tA, E_tB)을 가진 여러 쌍의 조합으로 이루어진 그룹에서 거리 측정 오차를 수학식 15에 따라 산출한다. 이어서 거리 측 정 △_{d AB}의 최대 오차의 한 쌍이 측정된다. 각각의 거리 △_{d AB}의 최대 오차는 다음 표에서 제1 수신기와 제2 수신기 사이의 거리에 관한 의존성 및 응답 시간차의 편차 △_{d AB} 로 표시된다.

상기의 표는 발명에 의한 방법의 응답 시간 간격까지의 편차△Treply가 20㎲이고 수신기 A와 B 사이의 거리가 10km인 상황에서 퀴츠 허용 공차에 의한 오차가 ±50cm에 불과한 정도로 정확한 거리 측정이 가능하다는 것을 보여주고 있다. 그렇지만 응답 시간 간격의 편차△Treply가 200㎲이고 수신기 A와 B사이의 거리가 10km 또는 그 이하인 많은 실용례에서도 충분한 정확성을 보여준다. 오차 ±150cm의 정확성은 일반적인 예로써 건물의 어느 방에 사람이 있는지를 알아내는데 충분하다. 예를 들어 프로토콜 규정 때문에 응답 시간차의 편차를 권장 값인 20마이크로초로 유지할 수 없는 경우, 거리 측정의 정확성을 높이기 위해서 상대적인 시간 오차 값(EtA,EtB)이 예를 들어 인터벌EtA = - 20..0..20 과 EtB = -20..0..20ppm에 위치한 허용공차의 범위가 적은 클록 제너레이터를 사용할 수 있다. 이런 클록 제너레이터는 전체 수신 시스템의 비용을 고려할 때 그다지 비싼 것이 아니다.

2. n-웨이 방법

다음은 두 번째 실시예로써 도3과 도4에 의하여 위에 기술된 쓰리-웨이 방법의 일반화를 설명한다. 여기에 기술된 n-웨이 방법에서 두 수신자 사이의 간격은 n 데이터 프레임의 홀수 개수에 의하여 주파된다.

아래에 진행 방법이 설명되어 있다. 마지막으로 n-웨이 방법의 정확도를 수학적으로 도출한다.

2.1 n-웨이 방법에서 신호 로테이션

n-웨이 방법은 본질적으로 1에서 기술된 쓰리-웨이 방법의 일반화를 의미한다.

데이터 프레임 30은 제1 수신기 A로부터 송신되고 제2 수신기 B에서 수신한다. 데이터 프레임은 이 곳에서 시험을 거쳐 응답 시간 간격에 의한 시험이 성공적으로 끝나면 두 번째 데이터 프레임 32는 제1 수신기 A로 송신된다.

제1 수신기 A는 두 번째 데이터 프레임 32를 시험하고 마찬가지로 응답 시간 간격이 지연된 세 번째 데이터 프레임을 제2 수신기 B로 송신한다. 예를 들면 도3의 데이터 프레임 34, 36, 38 등이 있는데 여기서 n 데이터 프레임들이 모두 전달된다. 앞에 있는 실시예들의 틀 내에서 어떤 데이터 프레임들이 여러 번 반복해서 전송될 수 있는 것을 상징화하기 위해서, 데이터 프레임 36과 38은 데이터 프레임 40으로서 휘어진 괄호에 의하여 n도3으로 집계되고 점선으로 표시된다. 응답 시간 간격T_{rep lyAk}, k⁼ 2,4,6,8,..,(n-1)는T_replyA2에서 T_{replyA (n-1)}까지, 그리고 응답 시간 간격T_{reply Bi}, i = 1,3,5,7,..,(n-2)는T_replyB1에서 T_{replyB (n-2)}까지 수학식에 적합한 중간 차이를 보여주는데,

최대 수치가 20 마이크로초임을 보여준다. 이 프로세스의 변동에서 부가적으로 응답 시간 간격T_replyA2와T_replyB1는 동일하거나 수치가 최대 20 마이크로초라는 차이를 보여준다.

통신 결과의 로테이션 시간을 측정하여 도출된 전달 매체에서의 전체적인 임펄스 실행 시간은 쓰리-웨이 방법과 유사하게 측정된다.

도4는 아날로그적인 설정에서 각각의 데이터 프레임에 단 하나의 임펄스라는 설정 하에 다시 실행 방법의 시간적인 경과에 따른 도2를 가리킨다.

신호 실행 시간T_prop의 산술 평균값의 계정은 다음 수학식을 따른다.

신호 실행 시간T_prop 에 따라서 다시 거리가 계산된다.

전체 로테이션 실행 시간T_round은 n-웨이 방법에서와 마찬가지로 직접적으로 측정되지 않기 때문에 직접 측정된 부분 로테이션 실행 시간(T_roundA1,T_roundB2,.., T_roundA(n-2), T_{roundB (n-1)})이 다시 사용된다. 수신기에서 응답 시간(T_replyA2, T_replyB1,.., T_replyA(n-1), T_{replyB (n-2)})은 반드시 동시에 알 수 있어야 한다.

2.2 n-웨이 방법의 정확성

응답 시간 차이의 합계(T_replyA2, T_replyB1, .., T_{replyA (n-1)}, T_{replyB (n-2)})가 발명에 적합하도록 매우 미세하게 유지되거나 0이라면 (

)은 대칭적인 n-웨이 방법을 통해서 위에 기술된 쓰리-웨이 방법의 경우와 같이 거리 측정의 정확성을 높게 설정할 수 있는 예상하지 못했던 장점이 나타난다. 이는 아래에서 더욱 상세히 설명된다.

수신기 A와 B에서 위의 1.2에 이미 설명된 상대적인 시간 오차를 통하여 측정된 임펄스 실행 시간 또는 측정된 임펄스 실행 시간으로 계산된 거리용으로 수학식 16에 따라 상대적인 오류E_tAB가 발생한다.

수학식 17에서 수학식 20에 따른 오차 E_tA 와 _EtB를 고려하면

신호 실행 시간 오차와 그에 따른 거리가 결정될 수 있다.

응답 시간 차이의 합계는

(

)

다음의 수학식 22에 따른 응답 시간의 수(

)로 나뉘어진 평균값

이 만들어진다:

그것을 통하여 신호 실행 시간의 오차는 다음과 같이 단순화되어 표시된다 (수학식 23):

오차의 속성에서 두 가지 경우의 시간 오차가 다시 관찰된다. 쓰리-웨이 방법과 동일하게 거리의 상대적 오차는 두 오차가 같은 크기(E_tA = E_tB) 일 경우, 상대적 오차 E_tA와E_tB (수학식 13 참조)의 산술적인 방법과 일치된다. 쓰리-웨이 방법과 유사하게 상이한 부호(E_tA　=　- E_tB)로 표시되는 동량의 오차들에서 오차는 본질적으로 수학식 24에 의한 4중의 신호 실행 시간에 응답하는 시간 차이에서 평균값들의 조건과 관련된다.

쓰리-웨이 방법과 비교되는 n-웨이 방법에서 거리 측정의 정밀도는 쓰리-웨이 방법과 마찬가지로 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격의 절대값에 종속되지 않는다. 오차는 증가하는 거리를 줄여준다.

수신기들의 실질적인 현실화에서 이미 언급한 바와 같이 응답 시간 차이는 매우 작게 유지될 수 있지만 방지할 수 없는 디지털 시스템 컴포넌트의 빈번한 탐색 오류로 제한된다. n-웨이 측정에 있어서 응답 시간이 일정하게 변하거나 흩어지면, 부정적인 차이가 나타날 수 있기 때문에 응답 시간 차이의 평균값은 매우 작아진다(

). 이러한 현상은 실질적으로 우연한 탐색 오류에 의하여 현실화가 가능하다. 응답 시간 간격 차이의 평균값은 본질적으로 쓰리-웨이 방법의 응답 시간 간격의 차이보다 작은 경향이 있다:

,

(비교 수학식과 수학식 23). 그것으로써 거리의 상대적 오차는 쓰리-웨이 방법에서보다 작고 n-웨이 방법도 그것을 통하여 거리 측정에 있어서도 동일하게 정확하다는 것이 증명된다.

3. 양면적 투-웨이 방법

도5와 도6에 의하면 양면적 투-웨이 방법은 거리 결정을 위한 발명에 적합한 세 번째 실시예로써 설명된다.

3.1 양면적 투-웨이 방법에서 신호 로테이션

첫 번째의 신호 로테이션을 수행하기 위하여 제1 수신기 A로부터 첫 번째 데이터 프레임 42가 송신되고 제2 수신기 B에 의하여 데이터 프레임 42`의 형태로 수신된다.

수신된 데이터 프레임 42`는 수신기 42 쪽에서 검사되고 첫 번째 데이터 프 레임 42`의 수신을 응답 시간 간격으로 성공할 경우, 첫 번째 시퀀스 데이터 프레임은 두 번째 데이터 프레임 44의 형태로 제1 수신기 A에 송신된다. 수신 신호 44`의 형태로 제1 수신기 A에 두 번째 데이터 프레임 44가 수신되면 첫 번째 신호 로테이션이 종료된다.

두 번째 신호 로테이션을 수행하기 위하여 제2 수신기 B는 세 번째 데이터 프레임 46을 제1 수신기 A로 보낸다. 수신기 A는 수신된 세 번째 데이터 프레임 46`을 검사하고 세 번째 데이터 프레임 46` 수신 때의 응답 시간 간격을 통하여 네 번째 데이터 프레임 48의 형태로, 두 번째 시퀀스 데이터 프레임을 제2 수신기(B)에 송신한다. 수신 신호 48`의 형태로 제2 수신기 B에 송신된 네 번째 데이터 프레임 48이 수신되면 두 번째 신호 로테이션이 종료된다.

제1 수신기와 제2 수신기 쪽에서 응답 시간 간격TreplyA2 및 TreplyB1이 동일하거나 두 합이 최대 20 마이크로초의 차이가 나면 이 방법은 종료된다.

두 가지 다른 신호 로테이션에서 거리 측정을 위해 두 수신기로부터 한 번씩 송신되는 투-웨이(양방향) 신호 교환은 양면적인 투-웨이 방법으로 표현된다. 그러므로 상기 두 신호 로테이션은 같은 전송 채널에서 차례로 실행되거나, 두 분리된 메시지 채널이 동시에 또는 순차적으로 겹쳐져 사용된다.

메시지 순서의 로테이션 시간 간격을 측정함으로써 확인된 응답 시간의 출력에 따라 전송 매체에서 임펄스 실행 시간이 측정된다.

매번 임펄스 실행 시간은 다음과 같이 산정된다(수학식 25와 26 참조):

이어서 산정된 임펄스 실행 시간(TpropA, TpropB)의 평균값이 도출되고(수학식 27 참조) 도출된 평균 임펄스 실행 시간에서 거리가 산출된다.

이 계산은 수학식 27에 수학식 25와 26를 대입함으로써 다음과 같이 정리된다 (수학식 28 참조).

수학식 28에 따른 계산은 쓰리-웨이 방법과 동일하다. 같은 방법으로 두 수신기 A와 B의 공간적인 거리는 임펄스 실행 시간에서 계산된다.

3.2 양면적 투-웨이 방법의 정확성

양면적 투-웨이 방법의 임펄스 실행 시간의 산출이 쓰리-웨이 방법과 동일하고(28과 비교), 쓰리-웨이 방법에서와 마찬가지로 같은 방법에 의한 오차가 나타날 수 있기 때문에 임펄스 실행 시간의 상대적인 오차와 그에 따른 거리에서 쓰리-웨이 방법과 동일한 기능이 나타나게 된다(수학식 12 참조). 이것을 통하여 양면적 투-웨이 방법은 이 방법의 본질적인 특성이 표시되는 동일한 오차 속성을 가진 쓰리-웨이 방법으로 대체될 수 있다.

4. 다중 양면적 투-웨이 방법

아래에서는 신호 로테이션의 반복 프로세스에서 다중 양면적 투-웨이 방법이 실행되는 발명에 따르는 방법의 네 번째 실시예가 도7과 8에 의거하여 기술된다.

4.1 신호 로테이션

첫 번째 신호 로테이션 50의 초기에 제1 수신기 A로부터 전송된 첫 번째 데이터 프레임 52는 제2 수신기 B에 의해서 수신된다. 수신된 데이터 프레임 52`는 제2 수신기 B에서 시험되고 첫 번째 데이터 프레임 52`의 수신에 대한 응답 시간 간격TreplyB1이 포함된 두 번째 데이터 프레임 54의 형식으로, 연속 데이터 프레임이 성공적일 경우 제1 수신기 A로 송신된다. 제1 수신기 A에서 두 번째 데이터 프레임 54가 수신되면 첫 번째 신호 로테이션 50이 종료된다.

두 번째 신호 로테이션 56의 초기에 제2 수신기 B는 세 번째 데이터 프레임 58을 제1 수신기 A로 송신한다. 수신된 데이터 프레임 58`은 제1 수신기 A에서 검사되고 세 번째 데이터 프레임 58`의 수신에 대한 응답 시간 간격TreplyA2이 포함된 네 번째 데이터 프레임 60의 형식으로, 연속 데이터 프레임이 성공될 경우 제2 수신기 B로 송신된다. 제2 수신기 B에서 네 번째 데이터 프레임 60이 수신되면 두 번째 신호 로테이션 56이 종료된다.

이제까지 기술된 양면적 투-웨이 메시지 교환은 모두 n-1배로 실행된다. 이 방법은TreplyA2부터 TreplyA(n-1)까지의 응답 시간 간격TreplyAk, k= 2,4,6,8.,,(n-1) 와TreplyB1부터 TreplyB(n-2)까지의 응답 시간 간격TreplyBi, i= 1,3,5,7..,(n-2)이 나타남으로써 실행되는데 이 응답 시간 간격들은 다음 수학식에 따라서 평균 차이를 보여준다.

신호 로테이션은 동일한 전송 채널에서 차례로 이루어진다. 둘 이상의 분리된 메시지 채널이 사용되는 경우 대안으로 둘 이상의 신호 로테이션은 동시에 실행되거나 시차적으로 겹쳐져 실행될 수 있다. 순차적 변화에 있어서 투-웨이 메시지 결과의 방향은 특정한 순서와 연관되어 있다. 개개의 메시지 결과들은 서로 독립적이다.

매번 측정되는 로테이션 시간 간격과 확인된 응답 시간 간격으로부터 양 쪽의(수학식 29와 수학식 30 참조) 임펄스 시행 시간이 산출된다.

이어서 임펄스 실행 시간(TpropAx, TpropBy)의 평균값이 도출되고(수학식 31 참조) 도출된 평균 임펄스 실행 시간에 의거 거리가 계산된다.

이 산출은 수학식 31에 수학식 29 및 수학식 26을 대입함으로써 다음과 같이 정리된다(수학식 32 참조).

따라서 이 산출은 위에 기술된 n-웨이 방법과 일치하는데 위에 기술된 쓰리-웨이 방법은 n-웨이 방법의 한가지 특수한 경우이다.

응답 시간 차이의 합계(TreplyA2, TreplyB1, .., TreplyA(n-1), TreplyB(n-2))는 이 방법의 실행 때 발명에 따르는 응답 시간 차이의 합계가 매우 작게 유지되고 경우에 따라서는 (

) 대칭적인 다중 양면 투-웨이 방법에 대한 논의는 완전히 사라진다.

4.2 다중 양면적 투-웨이 방법의 정확성

다중 양면적 투-웨이 방법의 임펄스 실행 시간의 산출이 n-웨이 방법과 동일하고 (수학식 32와 수학식 15 비교), n-웨이 방법과 마찬가지로 같은 방법에 의한 오차가 나타날 수 있기 때문에(수학식 17 - 수학식 20) 임펄스 실행 시간의 상대적인 오차가 경우에 따라서 거리가 n-웨이 방법과 같은 동일한 기능으로 나타나게 된 다(수학식 22 참조). 이것을 통해 다중 양면적 투-웨이 방법은 동일한 오차 속성을 가지며 이 방법의 본질적인 특성을 표시하는 n-웨이 방법으로 대체될 수 있다.

5. 디더링과 아베링

아래에서는 도9에서 도13에 따라 발명에 적합한 방법의 다섯 가지 실시예로서 앞서 기술된 실시예 중 사용 가능한 한 가지 방법을 기술한다. 해당 방법으로 응답 시간 차이의 정확성을 더욱 높일 수 있다.

전송 채널의 용량 C, 정해진 시간 내에 전송될 수 있는 정보량은 채널 용량의 섀넌 부호화 정리를 통해서 결정된다(수학식 33 참조).

수학식에서 B는 채널의 대역폭과 SNR[signal-to-noise ratio(신호 대 잡음 비)]를 표시한다. 이를 통하여 정해진 시간 T 안에 정보량 I가 전송될 수 있다(수학식 34 참조).

전송되는 정보의 양에서 수치의 정확성은 임의로 전송할 수 있는 수치의 정보량은, (예를 들면) 임의의 소수점 형태에 비례한다. 사용 가능한 대역폭 B와 SNR[signal-to-noise ratio(신호 대 잡음 비)]을 결정하는 출력지수가 제한되어 있기 때문에 정보량은 전송 시간 T가 증가하는 경우에(수학식 34와 비교) 증가한다. 그러므로 한 데이터 프레임의 도달 시간(ToA = Time of Arrival)을 정확하게 연구 하기 위하여 가능하면 많은 임펄스의 도달 시간이 기초가 되므로 정보량은 분명히 증가하게 된다.

도9와 관련해서 임펄스 하나의 시퀀스로부터 전송되는 데이터 프레임 a에는 a1, a2, a3에서 확인된 임펄스 시퀀스까지 있는데, 이는 확인된 임펄스 주기 T를 반영한다.

하지만 실시예에서 실행된 디더링은 임펄스 주기가 일정하지는 않다. 디더링 방법에 의해 전송된 데이터 프레임 b, b1에서 bn까지 하나 하나의 임펄스는 항상 시간적 편차△T_ij, j= 1, 2, ..., n을 보인다.

이상적인 경우에 편차△T_ij는 완전히 균등하게 나뉘어지고 그 편차의 합은 바로 0이다.

아래에서는 도10에 기초하여 실행된 아베링의 디더링으로 이루어진 조합을 설명한다. 아베링에 있어서 각각의 수신된 임펄스 b1', b2'까지 도달 시간△T_iRXi,의 차이는 확정된 타임 페리오드 R 다음에 오는 도트 매트릭스에 대해 상대적으로 측정된다. 타임 페리오드 R은 임펄스 기간과 일치되고, 수신기에서 수신 장치의 타임 페리오드(클록 제너레이터)와 고정된 연관 관계(동시적)를 갖는다.

데이터 프레임에서 임의로 검파되는 임펄스는 슬롯에서 기준점(tToA')으로 지정되고, 슬롯은 임펄스 시퀀스와 마찬가지로 정확하게 데이터 프레임당 한 번에 자리가 맞춰진다. 자리 맞추기에서 목표가 되는 정확성은 수신 장치의 타임 페리오드/클록 제너레이터에 종속되어있다.

디더링의 프레임 내에서 편차가 임펄스 주기 T_i 보다 현저하게 적게 측량되기 때문에 도트 매트릭스를 검증된 임펄스에 정확하게 지정할 수 있게 된다. 축적된 편차 측정₍△T_{iRXi )}은 이어서 산술적으로 나뉘어진다(수학식 36 참조). 디더링에서 이상적인 경우인 0에서 모든 편차의 합은 데이터 프레임의 정확한 도달 시간 차이의 평균△T_iRXAVG이 기준점(t_ToA)이 된다(t_ToA').

다음에 덧붙여서 기술되는 방법의 속성은 특히 발명 과정과 연결되는 디더링과 에버링 방법의 사용에 부합된다:

a)송신부에서 추가된 편차들은 임펄스 주기를 임의로 정할 수 있고, 이 방법에 따른 대역폭의 근소한 손실을 수반하기 때문에, 이 편차는 송신부의 임펄스 주기에서 비중이 크지 않다.

b)디더링은 송신할 때나 수신할 때 또는 두 프로세스에 동시에 추가 될 수 있다. 마지막 형태는 특히 디더링의 균등한 분배를 개선하는데 기여한다. 이 방법 에서는 수신회로와 마찬가지로 송신 네트워크에서 균등하게 배분된 잡음이 필요한데 이는 디더링에서 배분을 균등하게 개선하기 때문이다.

c)최소한 두 가지 상이한 양자화 단계(측정 해법)를 통한 분배를 완수하기 위해서 가장 큰 긍정적 편차와 가장 큰 부정적 편차의 차이가 수신부의 측정 해법보다 커야 한다. 그런 이유로 디더링은 가장 효율적인 해결책이며, 디더링에서 편차의 차이는 수신부의 측정해법 Tr보다 크지만 임펄스 주기 T보다는 현저하게 작다.

d)하나의 데이터 프레임에서 모든 임펄스 또는 임펄스의 한 부분은 디더링에 종속될 수 있다.

5.2 디더링/에버레이징이 포함된 수신기

실제 변동 사양(variation)에서 디더링은 수신기에 이미 내장되어 있다. 현실화를 위한 장점으로 부각되는 다양한 이유에서 상이한 클록 주파수에 의해 작동되는 디지털 모듈이 함께 작동된다. 예를 들면 낮은 클록 주파수는 그 주파수를 가진 시간적 상황이 충분한 곳에서 의미가 있는데, 저 전력 소비라는 이점을 가져온다. 높은 클록 주파수는 시간적 상황이 빠른 회로가 요구되는 곳에 사용된다. 낮은 클록 주파수는 일반적으로 메시지 프레임(코딩, 데코딩)에서 정보를 처리하기 위해 실행된다. 클록 주파수는 작고 다양한 정보율 또는 임펄스 주파수에서 작동된 다. 개개의 임펄스(메시지 상징)의 통합과 검파를 위해 클록 주파수가 투입되는데, 회로가 요구되는 속성에 도달하기 위하여 베이스 밴드 또는 중간 주파수에서 임펄스의 대역폭과 반드시 여러 차례 일치해야 한다. 클록이 여러 가지 소스에서 파생될 때, 다양한 클록 주파수는 동시에 발생하지 않는다. 주파수들은 가장 작은 형태가 함께 다중으로 끝없이 발생되는 것처럼 측정될 수 있다. 클록 도메인으로부터 하나의 신호가 다른 도메인으로 전이될 때 전이를 통한 우연적 분배로 인해 나타나는 탐색 오류가 생겨난다. 우연적 편차는 송신된 임펄스의 "떨림" 또는 "진동"을 만들어 내는데 일반적으로 원하지 않았던 효과로 간주된다.

발명에 따르는 수신기의 실시예와 거리 측정을 위한 발명에 따르는 체계의 구현에 있어서 이 효과는 특별한 이점을 충족시킨다. 이 효과는 추가적인 대책이 없이도 수신기의 수신 장치뿐 아니라 송신 장치에도 임펄스의 디더링을 실현할 수 있다.

디더링의 구현을 위한 추가적인 회로 체계는 필요하지 않지만, 이 발명의 틀에서 부가적으로 실현될 수는 있다.

도11은 디더링이 이미 내재되어 있는 두 수신기로부터의 체계를 구현하는 한 예를 보여주고 한 방향으로 하나의 메시지 프레임의 전송을 예시한다.

수신기 TRX1은 송신기로 기능하고, 수신기 TRX2는 수신기의 기능을 수행한다. 수신기 TRX1에서 하나의 프레임이 산출되고 코드화된다. 송신된 신호 임펄스(이하 임펄스로 축약 표시됨)는 모듈 TXDL로부터 임펄스 주파수가 만들어지고 송신된다. 송신된 임펄스 72는 모듈 TXDH로 탐색되고 디지털 베이스 밴드로 결합된다.

모듈 TX를 통하여 베이스 밴드 신호가 아날로그 신호로 바뀌어지고 증폭되어 연이어 안테나 74를 거쳐서 송출된다. 동시에 임펄스 주파수는 모듈 GL로 사용되는 시간 축에 근간을 두고 있다. 모듈 GL은 그 결과로 나타난 클록 신호 CKL 1을 모듈 TXDL로 유도한다.

그러나 모듈 TXDH는 클록 신호 CKH1을 공급하고 그것은 한 모듈 GH에서 생산되는데 그 모듈은 모듈 GL과 무관하고 모듈 GL에 대하여 동시성이 없는 시간 축을 근거로 한다. 그것을 통하여 체계적인 탐색 오류가 형성되는데, 탐색 오류는 통계적으로 CKH1 주기의 중간 지점에 나타난다.

수신기 TRX1의 수신관련 모듈은 점으로 표시되고 더 자세히 설명되지는 않는다. 해당 기능은 아래에서 제2 수신기 TRX2의 수신관련 모듈에 관한 설명에서 확인된다.

제2 수신기 TRX2에는 안테나 76을 통해서 복사(radiation)된 임펄스가 모듈 RX에서 증폭되고 베이스 밴드 신호 78로 디지털화된다. 모듈 RXDH1에서 클록 CKH2를 가진 베이스 밴드 신호 78이 검색되고, 예를 들면 디지털 상관관계에 의한 임펄스의 검파가 이루어진다.

모듈 RXDH1에서 디지털 검색을 통해 보다 체계적인 탐색 오류가 생기는데 이 탐색 오류는 통계적으로 클록 신호 CKH2 주기의 중간 지점에서 나타난다. 클록 CKL2를 가진 모듈 RXDL을 이용해 검파된 임펄스 80의 검색을 통해 탐색 오류가 다시 나타나는데, 탐색 오류는 낮은 클록 주파수로 제한된 CKL2로 측정된다. 이를 위해 모듈 RXH1에 의하여 작동되고 검색된 임펄스 82의 모듈 RXDL은 클록이 포함된 다른 모듈 RXDH2에 의하여 CKH2에서 다시 검색되고, 그것을 거처 수신된 임펄스의 또 다른 시간적인 탐색 오류가 생성된다. 모듈 RXDL의 탐색 오류는 모듈 CNTH로 계수된다.

클록 신호 CKL2의 클록 주파수는 클록 신호와 함께 모듈 RXDL을 공급하는 모듈 GL을 사용하는 시간 축에 기초가 된다. 모듈 RXDH, RXDH2, CNTH는 클록 신호 CKH2로 공급되는데 이것은 모듈 GH에서 생산되고 모듈 GL과는 상관없이 동시에 발생하지 않는 시간 축에 근간이 된다. 모듈 RXDH 및 CNTH는 클록 CKH2로 클록 주기 도달 시간의 정확성에 따라서 수신된 임펄스의 도달 시간을 측정한다.

모두 세 가지 탐색 오류의 전송을 통해 각각의 임펄스는 모두 체계적으로 시간 축에 지연된다. 주파수 CKH1에 대한 CKL1의 관계, 경우에 따라서는 CKH2에 대한 CKL2의 관계는 탐색 오류를 가능한 균등하게 배분되도록 함으로써 수신기가 구축되고 설치된다. 주파수 CKH1과 CKH2는 구조적인 단순화로 인해 동일하게 해석되는데, 이 단계와 주파수에서는 동시에 발생되지 않고 서로 조금씩 지연되고, 마찬가지로 탐색 오류는 가능한 한 균등하게 배분된다. 클록 주파수 CKL1 및 CKL2는 동일하게 해석되지만, 동시에 발생하지는 않으며 본 실험에서는 서로 근소한 편차(예: 쿼츠 허용공차)를 보이는데, 우연적으로 동시에 발생하기도 한다.

실제에 있어서 모든 클록 주파수는 체계적이지 않고 우연적 단계 오차를 보여준다. 이미 언급한 것처럼 수신기와 송신 네트워크에서의 잡음은 임펄스에서 또 다른 근소한 시간적 지연을 유도할 수 있다.

이 모든 방법과 효과는 체계적이고 우연한 효과로부터 겹쳐짐과 그로 인해 하나 하 나의 임펄스에 우연히 배분된 시간지연이 나타나게 된다. 또한 수학식 40에 따른 조건에 접근하는 디더링에도 겹쳐짐이 나타난다.

도12는 도11의 수신기 명령을 사용하는 임펄스의 시간적인 전송 과정을 보여준다. 시차 ATTX, ATRX1, LTRX2는 체계적인 탐색 오류와 일치한다. 별표로 표시되는 시간들은 다양한 클록의 단계 구성으로부터 독립적인 지연들인데 그 수치는 확인할 수 있다.

두 메시지 프레임이 서로 전송하는 중에 클록 제너레이터 GH가 새로 시작되거나, 익명 무작위로 추출된 시퀀스를 전송하는 동안 클록 제너레이터 주파수의 조절로 보다 개선된 디더링의 균등한 배분이 달성될 수 있다. 매우 협소한 영역에서도 주파수 조절이 가능하다. 또한 거리 측정을 하는 동안에 클록 제너레이터 GL이 새로 시작될 수 있다.

5.3 디더링과 에버링을 사용할 경우 거리 측정의 정확성

도13과 비교할 경우, 본 실험에서 AT, _R x을 하나씩 측정하는 방법은 임의로 조정할 수 있는 클록 주파수로 인해 기술적으로 제한되기 때문에, 각각의 임펄스 측정은 오차가 생길 위험이 있다.

이 한계는 현실적인 구현 가능성을 높이기 위한 필요성(예: 현실적인 생산 과정에서 독립적으로 최대로 생산이 가능한 클록 주파수를 통해), 현재의 소비를 줄이기 위한 필요성, 구성 요소(예: 저렴한 디자인의 사용)의 비용을 낮게 유지하기 위한 필요성에서 야기된다. 양자화의 불확실성이 통계적으로 Tr에 이르기 때문 에 측정치△T_iRXi에 합계가 가산된다.

측정치₍△T_{iRXi )}의 유한수에 있어서 측정된 도달 시간의 절대 오차E_ToA는 위에서 언급한 측정 오차에서 유발된다(수학식 39 참조).

똑같이 배분된 임펄스의 편차를 이상적으로 간주한다면, 이미 확인된 바와 같이, 오차 EToA는 다음 방법에서 실행된 측정 n 값과 단독 측정 해법 T_r에 달려있다(수학식 40 참조).

실제 상황에서, 검파된 임펄스 편차의 이상적인 균등 배분은 거의 실현 불가능하고, 많은 비용으로만 현실화가 가능하기 때문에 수학식 40에 대한 큰 오차E_ToA가 나타나게 된다.

아래에서는 다른 실시예들이 기술되었으며, 실시예의 부가적인 특징은 정확성, 확실성 또는 프로토콜 삽입 등을 개선하기 위하여 상기에 기술된 거리 측정 방법의 다양한 사양에 이용될 수 있다.

6. 피크-검파

수신 시점 결정의 정확성은 적합한 피크 검파 방법을 통해 개선될 수 있다. 아래에서는 디지털 상관관계 방법을 먼저 기술하고, 이어서 아날로그식 압축 방법을 기술한다.

6.1 상관 관계를 통한 피크 검파

이 방법에서 임펄스는, 이 임펄스로부터 도달시간이 측정되고, 디지털 관련자(소위 (sliding correlator)에 의해서 검파된다. 수신된 신호는 디지털로 그 진폭 영역이 세분화 되며 메시지 상징의 지속에 의한 법칙에 따라 저장된다. 저장된 값은 기준이 되는 견본과 계속적으로 비교된다. 비교 결과는 디지털 수치(numerical value)로 표현된다. 임펄스를 검파하기 위하여 수치는 한계치에 대응하여 비교되거나(고정 한계치), 시간 범위에서 가장 크게 접근한 수치가 선택된다. 마지막 가능성은 수신 시점의 측정을 위해 적용되는데, 이는 해당 가능성이 양질의 신호 획득을 위한 가장 정확한 시점을 전달하기 때문이다.

6.2 아날로그식 압축을 통한 피크 검파

전자 또는 기계 회로(기계적인 표면파 필터)의 수신 신호는 아날로그를 의미하는데 (압축된) 이는 정해진 시점에서 수신된 신호를 아날로그식 임펄스로 표시한다, 동시에 아날로그식 압축은 아날로그식 임펄스의 정점에서 신호 획득을 위한 최적의 시점(지속적인 지연도 포함될 수 있음)을 정확하게 측정하는 것을 의미한다. 아날로그 전압은 참조 전압과 비교될 수 있다(비교장치). 측정과 아날로그 비교기 한계치의 초과 시간과 미달 시간을 평균 내어 아날로그 임펄스의 정점은 시간적으로 가장 정확하게 검색될 수 있는데, 이 점에 있어서 아날로그 임펄스는 체계적인 형태를 가지고 있다.

7. 신호 임펄스의 품질 및 식별

아래에서는 거리 결정을 위해 수신기에서 검파된 신호 임펄스를 안정적으로 도출하는 방법을 기술한다. 이 방법들에는 게이팅 방법, 유효성 검사, 무결성 검사와 같이 수신된 신호 임펄스의 식별이 포함된다.

7.1 게이팅

하나의 데이터 프레임에서 검파된 임펄스는 단기 신호를 만들어내는데 그 신호는 다음 임펄스를 위해 확인된 임펄스 주기로 반복된다. 수신기에서 임펄스 주기가 알려지기 때문에 임의의 임펄스에서 동기화가 일어난 후 확인된 임펄스 주파수가 포함된 래스터가 결정될 수 있다. 매트릭스 도트(연이어 기대되는 임펄스 시점)에서 짧은 타임 페리오드는 슬롯 사이의 공간에서 검파된 임펄스가 막혀 여과되는 시간 동안 도달 시간에 검색된 임펄스는 측정 시스템을 통과하게 한다. 따라서 거리 측정의 확실성과 정확성을 보다 향상시키는 방해 요소, 잡음, 다중 전파를 통해서 검파된 임펄스가 가려질 수 있다. 더 많은 임펄스들이 시간 범위로 들어가면 항상 첫 번째 임펄스가 검파되는데 그 다음 임펄스들은 가려진다. 동시에 타임 페리오드는 언급된 방해 요소에 대한 필터 효과를 얻기 위하여 임펄스 주기에서 하나의 조각을 제공한다. 임펄스 동기화에서 확실한 오차가 생기고 각각의 임펄스 간격은 사용된 디더링 방법에서 지속되지 않기 때문에 타임 페리오드는 하나의 확정된 최소 기간을 보여주어야 한다.

7.2 유효성 검사

수신된 데이터 프레임의 임펄스 도달시간에 대한 유효성 검사는, 현실적인 사용을 위해 기존의 메시지 프로토콜에서 알려진 장치와 실행 방법을 만들어내고, 그로 인해 큰 비용이 없이 그 장점을 살려 현실화될 수 있다. 데이터 프레임은 수신된 데이터 프레임의 검사를 위해 사용되는 특정 데이터 필드를 프로토콜에 제한하여 점유한다. 그러므로 특정 코드에 대한 검사는 데이터 프레임이 허용되고 유효하게 분류될 수 있는 것과 마찬가지로 구분될 수 있는 것을 통해 이루어진다. 대안적 또는 부가적으로 데이터 프레임의 사용 데이터 영역(페이로드)에서 신호를 통해 사용 단계에서의 유효성 검사(더 높은 프로토콜 계층 또는 응용계층)가 이루어진다. 데이터 프레임에 대한 유효성 검사가 성공하면 그것으로 메시지 상징으로 사용되는 각각의 임펄스의 도달시간도 유효하게 평가된다.

7.3 무결성 검사

검파된 임펄스가 실제로 송신기로부터 전송되었는지는 데이터 프레임의 무결성 검사로 검사가 이루어진다. 데이터 프레임의 특정 필드에 대한 기존의 메시지 프로토콜에서 검사 합이 만들어지고 데이터 프레임에 덧붙여진다. 수신기(CRC)의 프레임 디코더에서, 예를 들면 실제로 수신된 필드에 검사 합이 새로 계산되고 수신된 검사 합과 비교된다. 임펄스가 순수하게 수신되었는지에 대한 검사의 성공 여부는 매우 높은 통계적인 확실성(10¹⁰ 보다 높음)을 가지고 확정된다. 기존의 메시지 프로토콜에 대하여 충분히 확인된 설비의 사용으로 거리 측정의 확실성과 정확성이 효과적으로 개선될 수 있는데 이는 도달 시간을 결정하기 위하여 데이터 프레임에서 실제로 송신된 임펄스만 도출된다.

7.4 신호 임펄스의 식별

수신기에 대한 임펄스의 종속성과 그로 인한 특정 위치에 대한 임펄스의 종속성은 데이터 프레임의 명백한 식별 결과가 될 수 있다. 그러므로 기존의 메시지 프로토콜의 어드레스 필드(예를 들면 IEEE 스테이션 어드레스)가 함께 사용되는데 송신기 메시지의 정확한 배당(유도)이 보장된다. 임펄스의 도달 시간은 특정 수신기에서 분명하게 배당되고 그로 인해 거리 측정의 확실성은 부가적인 비용 없이 개선된다.

8. 거리 측정을 위한 측정 데이터의 교환

임펄스 실행 시간과 그로부터의 거리 계산을 위하여 협력 수신기 사이에서 확실한 측정값이 교환되어야 한다.

하나의 가능성은 메시지 프레임의 송신 시점과 수신 시점의 교환이다. 이를 통해서 로테이션 시간과 응답 시간이 계산될 수 있고, 이 계산으로부터 다시 임펄스 실행 시간과 거리가 계산될 수 있다. 대안으로는 수신기에서 이미 검색된 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격의 교환도 가능하다.

한 수신기에서 거리의 계산이 충분할 때, 두 협력 수신기에서 거리가 계산되거나, 일방적인 전송의 실행을 통해 시간 측정값이 체계적으로 교환될 수 있다. 측정값은 공개적으로(각각의 수신기에 의해 도달거리 내 수신 가능) 또는 비밀리에(두 협력 수신기에서 확실하게 이루어짐) 전송된다.

8.1 송신시점과 수신 시점의 교환 (ToA)

로테이션 시간과 응답 시간을 계산하기 위해, 임펄스 실행 시간과 그에 따른 거리가 계산되면 메시지 프레임에서 측정된 수신 시점과 송신 시점이 전해진다. 더불어 이전에 확정되었거나 이후에 결정된 포맷에서 시간 값이 전달된다. 전달에 따른 로테이션 시간과 해당 응답 시간의 계산을 위해 각각의 수신기에 장치를 장착할 필요가 없다는 장점이 부각된다. 거리 인식이 협력 수신기 사이에서만 의미 있는 것이 아니며, 측정된 수신 시점과 송신 시점의 전송은, 방송(브로드캐스트)과 같은 효과(메시지 채널 대역폭의 축소, 전기 소비 절약)를 나타낼 수 있다. 측정된 시간은 외부의 영향(예: 온도)에 의한 변조로 전송 전에 수정될 수 있다. 대안적으로 수정은 로테이션 시간과 응답 시간의 계산을 수행하는 수신기 내에서 실행된다. 추가적으로 수정치는 추가로 전송되거나 이미 알려져야 한다. "영구적" 시간 비율의 조건부 사용은 측정값이 각각의 메시지 프레임에 쉽고 분명하게 부가될 수 있는 장점을 가진다.

8.2 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격의 전송

임펄스 실행 시간과 그에 따른 거리의 계산을 위해 대안적으로 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격이 전송된다. 그 때 전에 확정되었거나 또는 나중에 결정된 포맷에서 시간값이 전달된다.

거리 인식이 협력 수신기 사이에서만 의미 있는 것이 아니며, 방송과 마찬가지로 로테이션 시간과 응답 시간의 전송이 이루어질 수 있다. 메시지 프레임에서 측정된 수신 시점과 송신 시점으로부터 로테이션 시간과 응답 시간의 계산은 이 사양에서 한 번만 실행되어야 한다. 측정된 시간은 마찬가지로 외부 영향에 의한 변조로 전송 전에 수정될 수 있다. 수정은 거리 계산을 수행하는 수신기 내에서 하나 의 대안으로 실행될 수 있다. 또한 수정 값이 추가로 전송되거나 이미 알려져 있어야 한다. 전송된 시간에 정해진 메시지 프레임을 배당하는 것이 필수적이며 시간 값에 (예: 메시지 프레임의 번호화를 통해서) 추가로 전송되어야 한다.

8.3 임펄스 실행 시간 또는 거리의 전송

임펄스 실행 시간과 해당 거리의 계산은 계산된 결과를 전송하기 위하여 두 협력 수신기 중 하나에서 실행된다. CPU-인텐시브는 상대적으로 용량은 적어도 한 번만 실행되는 장점이 있다. 그 외에 정해진 수신기가 해당 장비로 준비되어야 한다. 거리의 인식이 협력 수신기 사이에서만 의미 있는 것이 아니며, 방송이 가능한 거리에서도 전송이 성공될 수 있다. 외에 거리 계산은 한 번만 실행되어야 한다.

9. 방법에 대한 보안을 높이고 보호하기 위한 대책

9.1 거리 측정의 인증

거리 측정은 메시지 교환에 있어서 협력 수신기를 전제로 한다. 거리 측정은 정해진 상황에 따라 허가되거나 차단되기도 한다. 예를 들면, 특정한 사용자 그룹의 "사적 영역"을 보장하고 전송 채널의 통신 밀도(traffic density)를 통제하기 위해서 차단 기능은 반드시 필요하다. 거리 측정과 그에 따라 타 수신기와의 공조를 허가하는 수신기에서의 검사 방법은 이전에 조정되거나 처음부터 고정될 수 있다. 그러므로 검사 방법에서는 충분히 확인된 인증 방법이 사용된다. 인증은 스테이션 어드레스, 신호, 잠긴 신호나 잠긴 메시지 등을 통해 이루어질 수 있다. 실행 방법의 보안을 높이기 위하여 일회용 신호 및/또는 일회용 키가 사용될 수도 있다. 성공적인 일방 또는 쌍방 인증으로 수신기는 메시지 교환과 거리 측정(예: 로테이 션 시간 및 응답 시간)을 하며, 측정 데이터의 교환과 같은 각 단계에서 함께 작동한다. 거리 측정을 위한 메시지 교환에 검사 방법을 통합하기 위한 간단한 가능성은 보안이 되지만 쌍방에 모두 확인된 키를 사용하는 보안 처리된 메시지를 사용하게 된다. 수신기에서 최초의 데이터 프레임이 디코딩되면 두 번째(잠긴) 데이터 프레임 등에서 사용되는 다중 방법 중 하나에 따라 메시지 교환이 이루어진다.

9.2 거리 측정 프레임에서 보안 전송

사적 영역의 보호와 거리 측정 데이터의 도청 방지에 높은 보안 수준의 잠금 방법이 적용되는 장치가 사용된다. 이를 테면 충분히 확인된 치환 방법, 교차 방법, 및 두 방법이 결합된 방법이 사용될 수 있다. 비밀 번호 길이(최소 128 비트)와 일회용 비밀 번호의 사용은 보안 방법에 적합한 보호를 보장해 준다. 기존의 거리 측정 방법에 사용되는 메시지 프로토콜의 잠금 방법이 이 용도로 사용될 수 있다. 이때 거리 측정을 위해 다음 데이터들이 교환될 수 있다: 송신 시점과 수신 시점, 응답 시간 간격과 로테이션 시간 간격, 계산된 임펄스 지연 시간 또는 계산된 거리. 이 데이터들은 협력 수신기들 사이에서 보안 상태로 교환될 수 있으며, 임의의 수신기에서 다양한 다른 수신기 사이의 거리에 대한 정보를 수집하기 위한 가능성의 일환으로 정해진 용도 내에서 공개적으로 전송될 수도 있다. 이는 네트워크 수신기 사이의 거리 정보가 최대한 빠르고 효율적으로 전파되는 곳에서 의미가 있다. 보안이 유지되지만 공동의 비밀 번호를 사용함으로써, "연결된" 모든 수신기들이 정보를 획득할 수 있다. 정보가 보안이 전혀 필요 없는 경우, 정보는 보안되지 않은 상태로(옵션) 전송될 수도 있다.

9.3 보안이 유지된 응답 시간 간격

발명의 실행 방법에서 설명한 것처럼 거리 계산을 위한 응답 시간Treply이 사전에 반드시 파악되어야 한다. 따라서 이미 측정된 정확한 응답 시간 또는 확정된 응답 기간의 편차가 거리 계산을 위한 협력 수신기로 전송된다. 확정된 응답 시간의 편차는 실질적 현실화를 위해 피할 수 없는 부분이기 때문에 일정한 허용 한계가 허용된다. 응답 시간에서 허용 한계의 확정은 거리 측정에서 기대되는 정확성에 달려있으며, 이는 응답 시간 간격의 차이나 그 중간값에 종속된다. 그러므로 응답 시간 또는 그 편차는 보안 상태로 전송될 수 있고, 이로써 제3의 수신기에서 수신이 불가능하다. 이 기능이 거리 측정과 관련된 정보의 보호책이다. 응답 시간은 일정한 허용 한계에서 알려질 수 있기 때문에, 현실화 동안 일반적으로 확인된 방법이나, 아직 알려지지 않은 고정된 응답 시간(예를 들면 통합 회로의 동일한 타입)이나, 확인된 거리와 연결된 상관관계 또는 응답 시간의 계산 기능이 포함된 수신기의 메시지 탐지를 통해서 거리는 일정한 정확성을 가지고 결정이 된다(예: ±30m의 임펄스 거리를 극복하는 응답 시간에 상응하는 허용공차 ±100ns). 또한 편차가 균등하게 배분되었을 경우 긴 시간 간격을 이용한 메시지 교환의 감청과 시간적 측정의 평균치에 대한 메시지 교환의 감청을 통해서 거리가 높은 정확도와 함께 결정될 수 있게 된다(현실화에 대한 정보 또는 확인된 거리를 이용한 메시지 교환의 감청으로부터 응답 시간의 평균값이 균일하게 파악됨). 이러한 이유로 이 방법에 의한 허용공차를 통해 유도된 보다 많은 단계에서의 응답 시간은 사용자로 인해 응답 시간 편차가 균등하지 않게(평균값을 중심으로 비대칭적으로) 배분되도록 변 화된다. 배타적인 사용자 그룹 내에서 응답 시간이 비공개적으로 정해지고 논의될 수 있으며 언제든 변경될 수 있다. 이전에 합의된 계획에 따른 응답 시간의 변경은 옵션 기능을 통해 가능하다. 추가로 응답 시간은 우연하게 또는 익명 무작위로 추출된 표본에 따라 변경될 수 있고 협력 스테이션에서 보안화된 전송을 통해 알릴 수 있다. 이런 이유로 허용 한계 내에서 거리가 측정되는 동안 발생하는 응답 시간의 차이는 전혀 고려되지 않게 된다.

10. 온도 사양과 공급 전력 사양의 보정을 개선하기 위한 방법

10.1 보완적 신호 임펄스

수신기의 선택 주파수에 대한 송출기의 운반 주파수 편차는 정해진 모듈레이션 방법에서 검색된 상징의 도달 시간에 대한 편차를 유발한다. 수신기는 단계와 주파수에서 동기화가 되지 않고 본 발명의 방법을 위해서도 동기화가 되지 않으며, 상호간에 서로 검증되기 때문에 수신기(주파수 해제 효과)의 주파수의 편차는 제거되지 않는다. 특히 전송 주파수와 선택 주파수에서 도출된 혼합 주파수는 실제로는 정확히 지역적인 대표 주파수(쿼츠 발진기)로부터 도출되고 검증되는데 대표 주파수도 편차(예: 쿼츠 허용공차)의 일부가 된다. 이 발명의 장점은 쿼츠 허용 공차에 영향이 거의 없어서 산업적으로 이용할 수 있는 쿼츠 타입으로 사용될 수 있으며, 발명에서 기술된 효과로 인하여 중단되지 않는다는 점이다. 또 다른 장점은 회로를 실제화(예: 주변 온도의 변화 또는 자체 발열을 통해서)할 경우 온도 변화가 도출 또는 검증된 혼합 주파수에 미세한 변화를 야기하는데, 혼합 주파수는 검색된 상징의 도달 시간에 중요한 변화를 유발할 수 있다. 이 효과를 보정하기 위하여 보완적 임펄스가 사용된다. 보완적 임펄스는 동일한 합계로 검파된 임펄스의 시간적 편차라는 속성을 가지며 서로 반대되는 신호를 유도한다. 보완적 임펄스는 단일 신호로 상승 및 하강되고 동일한 중간 주파수와 동일한 진행 시간을 보여주는 처프 임펄스로 사용될 수도 있다. 검파된 보완 임펄스가 동일한 수일 때 시간적 편차의 합은 항상 0이 된다. 일반적으로 다양한 보완적 임펄스는 여러 정보 상징으로 사용되고 정보 상징으로 데이터가 표시되기 때문에, 배분과 보완 임펄스의 비율은 전송하게 될 데이터 정보에 종속적이다. 이런 이유로 임의의 데이터 프레임은 알려지지 않은 배분을 이용한 보완 임펄스의 불특정 비율에 따라 이루어진다. 이 발명의 에버리징 방법에서 검파된 임펄스에서 정해진 수의 도달 시간 평균이 도출된다. 보완적인 임펄스를 투입할 경우 보완적 임펄스의 동일한 평균 도달 시간의 도출이 추가로 보장된다. 본 발명에서 다양한 임펄스가 확인되며 도달 시간이 해당 임펄스에 정렬되어 구성된다. 각 도달 시간에 동일한 수를 더하고 측정된 도달 시간의 전체 개수로 나누어 필요한 균일 평균이 도출되고, 이를 이용해 주파수 해제 효과의 보정이 이루어진다. 이미 설명한 것처럼 보완적 임펄스의 분배와 비율은 정보에 종속되어 있기 때문에 균일 평균의 경우에는 비효율적으로 여겨질 수 있다. 그러나 이러한 점은 데이터를 송신 전에 익명 무작위로 추출된 샘플에 따라서 치환하고, 수신 후에는 이 치환이 다시 전환되기 때문에, 발명의 범위 안에서 옵션 사항으로 개선될 수 있다. 경험에 비추어 볼 때 이를 통해서 정보 상징의 향상된 균등 분배와 그에 따른 다양한 임펄스가 이루어진다. 일반적으로 기존의 메시지 프로토콜에서 스크램블링이 이미 사용되고 있고, 이러한 목적을 위해 함께 사용될 수 있다. 추가로 동일하 게 측정된 수신 시점의 수 역시 동일한 평균값의 높은 성공률에 도달하기 위하여 수신기가 작동하는 동안 맞춰질 수 있다.

이때 데이터 프레임의 수신 이후 필요한 개수의 도달 여부가 사용자에게 표시될 수 있다. 이를 통하여 다음 데이터 프레임의 수신을 위해 새로 요구되는 개수가 새로 설정될 수 있다.

10.2 특성 표시 도표 및 대표 기능

이미 확인된 바와 같이 전자 회로의 현실화는 외부 조건에 종속되어 전자 신호의 시간적인 양태에 영향을 주는 속성이 있다. 실제 회로(예: 통합 회로)가 구현되는 동안 회로의 속성에 미치는 영향뿐 아니라 실제화된 회로가 작동되는 동안 변경된 다른 영향도 고려된다. 작동 시 외부 영향은 온도와 공급 전압에 종속되어 영향을 미치는 반면, 회로가 제작되는 동안의 영향은 제품 편차의 한계에 따른 영향으로 알려져 있다. 이를 통해 특정 온도와 전압 상태에서 지속적이고 다양한 시간적 지연이 개별 제품에 나타날 수 있고, 이 지연으로 인해 임펄스 수신 시점 측정에 매우 중요한 편차를 유발하여 거리 측정의 정확성에 부정적인 영향이 미칠 수 있다.

본 발명의 디테일은 소위 말하는 특성 표시 도표 및/또는 대표 기능을 사용하여 표시하는데 이들은 시간적 양태에 대한 표본의 온도와 공급 전압의 영향을 측정하거나 다르게 규정한다. 특성 표시 도표 및/또는 대표 기능은 고정적으로 표본에 할당되고, 실제 회로(예: 각 장치의 통제 소프트웨어 또는 통합회로의 PROM/Flash 메모리)에 저장된다. 추가적으로 실제 회로에서 온도와 공급 전압이 측 정될 수 있고 저장된 특성 정보에 따라 임펄스 지연 시간과 여기서 비롯되는 거리의 계산 시 회로에 제한되는 정확한 지연 시간이 고려될 수 있다. 그러므로 특성 정보는 제작 시 또는 작동 중에 회로 실제화 및 그에 따른 도구의 교정 공급(예: 두 수신기의 확인된 거리를 통한)을 통해 획득되고 저장될 수 있다.

10.3 수신기 커플의 사용

본 발명의 디테일은 확인된 거리에 대한 영향력의 측정을 통해 온도와 공급 전압에 대한 영향을 보정하는데 있다. 여기에서 거리 측정용 도구에 분리된 안테나가 있는 두 수신기가 설치된다. 안테나 간격은 서로 알려져 있으며 두 수신기와 실제적인 거리 사이에 계산된 임펄스 실행 시간으로부터 회로에 제한된 지연 시간의 길이가 측정될 수 있다. 장치에서 두 수신기는 구조적으로 배치되고 도구는 공간상에 설치되며 동일한 주변 온도가 배제된다. 추가적으로 두 수신기는 동일한 공급 전압원(예: 배터리)으로 작동된다. 회로에 한정된 지연 시간의 평균을 통하여 송신기와 수신기에 수신기들 사이의 전송 라인이 나타나고, 한 쌍의 수신기 커플 또는 각 수신기의 미확인된 거리를 측정할 때 지연 시간을 고려해 온도와 공급 전압에 종속된 지연 시간이 보정될 수 있다. 그에 따라 거리 측정의 정확성이 보다 개선될 수 있다. 나아가 거리가 확인된 수신기 커플들 사이의 거리 측정에 대한 다중 전파의 영향은 거리가 확인되지 않은 다른 수신기와 동일하다는 가정하에, 다중 전파를 통해 효과를 보정하는 방법이 적합하다. 다중 전파의 보정 가능성은 임의의 위치에 있는 수신기 간 매체의 전파 속성이 거의 동일한 곳(예: 튜브, 터널, 홀, 창고와 같은 폐쇄 공간)에 우선적으로 적용된다.

11. 다중 측정

기술된 모든 방법은 연결되는 평균적 로테이션 시간 간격의 다중 측정에 대입될 수 있다. 이로서 검색된 임펄스 실행 시간 또는 거리가 모아지고 산술적인 평균이 도출된다.

이에 대안적으로 로테이션 시간과 응답 시간이 집적되어 측정값으로 나뉘어지게 된다. 수학식 43은 집적된 로테이션 시간과 응답 시간을 보여주며 산술적 평균에 따른 임펄스 실행 시간을 쓰리-웨이 방법으로 설명한다.

12. 장거리 측정에 사용

발명에 의한 방법은 10km 이내 범위의 거리 측정을 목표로 하고 있다. 그러나 이 방법은 보다 먼 거리의 측정에도 사용할 수 있다.

메시지 통신의 도달 거리 및 두 수신기 사이의 최대 거리는 여러 가지 이유로 인해 한정되며, 이로 인해 거리는 특정 한계까지만 직접 측정할 수 있다. 도달 거리의 한계는 보통 법적 규정(예: 송신기의 최대 송신 출력)과 기술적, 경제적 이유(값이 적절한 수신기)로 인해 생겨난다. 수신기로 이루어진 네트워크에서 양 끝점에 위치한 수신기 사이의 직접적인 메시지 통신이 불가능할 만큼 먼 장거리를 측정할 때, 한 끝점에 위치한 수신기의 확인 가능한 중간 거리를 먼저 측정한 후 그 중간 결과에 따른 기능을 사용하여 전체 거리를 산출함으로 거리 측정 기능의 도달 거리 확장이 이루어진다.

이때 다양한 방법이 이 기능의 응용을 위해 사용된다. 첫 번째 가장 단순한 방법은 모든 수신기가 일직선상에 있다는 것을 전제로 중간 결과의 총계를 전체 거리로 산정하는 것이다.

이 방법을 확대한 것이 양 끝점 사이의 서로 다른 거리로 인해 생길 수 있는 몇 개의 총계로 산출하는 것이다. 덧붙여 총계를 비교함으로써 가장 짧은 거리를 가장 정확한 추정 가능 값으로 선택할 수 있다. 모든 수신기가 일직선상에 위치하는 일은 거의 불가능하므로 이 방법이 현실적으로 더욱 적합하다.

여러 수신기를 이용한 거리 측정의 가장 정확한 방법은 이미 확인된 래터레이션(절대 위치를 알고 있는 여러 지점들 간의 거리 측정)과 앵귤레이션(상대적인 각도를 측정하여 거리를 알아내는 방법)을 산출에 사용하는 방법이다. 이때 끝점과 필요한 중간 지점의 공간적 배치에 일대일로 대응하는 기하학적 도면을 통해 수신기 사이의 거리가 측정된다. 그런 다음 래터레이션과 앵귤레이션을 이용하여 두 끝점 사이의 직선 거리를 산출할 수 있다. 이 방법은 수신기가 평면적(이차원)으로 배치된 경우뿐 아니라 공간적(삼차원)으로 배치된 경우에서 사용할 수 있다.

13. 표준화된 메시지 프로토콜 활용

본 발명에서는 기존의 메시지 프로토콜을 거리 측정의 정확성, 신뢰성, 보안성을 목적으로 활용할 수 있다. 발명에 의한 방법은 임의의 응용 데이터 전송과 동시에 두 수신기 사이의 거리 측정을 가능하게 한다. 다른 한편으로 메시지 프로토콜에 지정되어 있는 데이터 전송 방법과 매커니즘은 동시에 거리 측정의 정확성, 신뢰성, 보안성 개선에 도움을 준다.

본 방법에 사용될 수 있는 메시지 프로토콜은 예를 들어 국제기구(예: IEEE), 상업적 이익집단(예: 블루투스)의 수학식 표준 또는 민간 산업 표준(예: NanoNET)으로 지정되어 있는 프로토콜이다. 기존의 메시지 프로토콜에 이미 검증된 성능이 뛰어난 방법과 매커니즘이 탑재되어 있다는 일반적인 인식은 도입된 거리 측정 방법에 대한 호응을 높여주고 현실화(수신기)의 이행을 대체로 용이하게 한다. 부분적으로 특정한 사용목적을 가진 단체의 노력을 통해 특정 메시지 프로토콜 표준이 규정되었다. 이 발명으로 거리 측정은 이와 같은 사용 목적에 더욱 쉽게 융합될 수 있다.

표준에 지정된 ISO/OSI-1 계층(정보단위 전송 계층, 물리 계층)의 일치는 적합한 경우 계속 사용할 수 있다. ISO/OSI-2 계층(보안 계층, MAC/데이터 링크 계층)은 이 방법에 매우 유용하며 변환되지 않고도 도입된 거리 측정 기능을 가능하게 하는 많은 메시지 프로토콜이 있다. ISO/OSI 모델의 모든 상위 계층에 이 방법을 사용할 수 있으며, 특히 ISO/OSI 6 계층(표시계층, Presentation Layer)에 유용하다. 이를 통해 거리 측정을 위한 별도의 전송 채널 대역을 필요로 하지 않는 효 과적이고 융화된 방법이 가능해 진다. 부수적으로 실제 제품에 이미 존재하는 데이터 전송에 필수적인 회로 부분을 거리 측정에도 사용하여 저가의 절전형 수신기 생산이 가능하다.

ISO/OSI-2 계층의 재사용을 통해 기존의 표준을 쉽게 확장할 수 있다. 이로 인해 경우에 따라 물리 계층만 다시 지정하면 되는 효과적인 표준화 프로세스가 가능하다. 이는 부수적으로 기술과 디자인이 이미 있으므로, 본 방법의 구현에 비용과 시간을 절약하게 해준다. 디자인 재사용 방법의 최적화를 위해 기존의 메시지 프로토콜의 특정 계층을 지금까지의 표준에 어긋나지 않는 한도 내에서 확장할 수 있다(예: ISO/OSI-2 계층의 링크 프로토콜 매니저의 명령 집합 확대). 이미 존재하고 있는 메시지 프로토콜에 대한 하위 호환성은 유지된다.

물리 계층(예: 민간 산업 표준 nanoNET)을 포함한 표준의 재사용이 한정되어 있지 않은 경우 실제 제품(예: 내장 회로)의 확장만이 필요하다. 이미 존재하는 실제 제품은 계속해서 데이터 통신용으로 사용이 가능하다.

13.1 2 계층 프로토콜 활용

쓰리-웨이 또는 다중 방법에 의한 메시지 교환은 ISO/OSI 참조 모델의 제2 계층인 보안 계층의 시간분할 방법(Time Division Multiple Access, TDMA)을 사용하여 실행이 가능하다. 이때 등거리 시간 간격 안에 상호 통신하는 두 수신기 사이에서 메시지 프레임이 교환되고 각각의 송신 시점과 수신 시점을 측정하여 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격이 정해진다. 등거리 시간 간격은 발명에 의한 방법에서 대칭성 요구의 충족을 위해 응답 시간 간격과 연관되어 활용될 수 있다.

메시지 프레임 사이에, 이 방법에 사용되는 메시지 프레임에 대해 데이터 패킷으로 확인 패킷(승인 패킷)을 전송하는 것과 같은 추가적 메시지 통신이 허용될 수 있다.

양방 및 다중 양방 투-웨이 방법에 의한 메시지 교환은 널리 보급되어 있는 오류 수정 프로토콜을 사용하여 구현될 수 있다. 이때 정확하게 수신된 데이터 패킷의 수신 확인으로 일정한 간격을 두고 확인 패킷이 송신된다. 두 패킷은 본 발명에 의한 방법에서 메시지 프레임 쌍으로 작동된다. 측정 중 패키지 간격이 일정하게 유지되면 방법의 대칭성 요구 또한 충족된다.

13.2 측정값 교환을 위한 메시지 프로토콜 사용

거리 산출을 위해 통신하는 수신기와의 물리 계층(예: 확인된 로테이션 시간 및 지연 시간)의 시간 측정값 교환이 필요하다. 부수적으로 산출된 거리를 다른 수신기와 교환할 수 있다.

이때 수신기 보안 계층 사이의 데이터 교환이 이루어 지거나 시간 값이 응용 계층의 데이터로 전달된다.

첫 번째 모델에서는 보안 계층의 링크 프로토콜 매니저 확장이나 도입이 필요하다. 링크 프로토콜 매니저는 보안 계층상의 응용 데이터의 데이터 흐름 제어 또는 코딩 된 데이터 통신 등에 사용된 키의 처리를 가능하게 한다. 새로운 명령의 정의를 통해 시간 측정값 전송이 처리될 수 있으며 시간 값 전송 자체도 이루질 수 있다.

링크 프로토콜 매니저는 상황에 따라 기존의 명령 집합에 하위 호환이 되도 록 명령 집합을 확장할 수 있다. 이를 통해 확장되지 않은 링크 프로토콜 매니저를 장착한 수신기는 거리 측정 기능이 없이 계속 데이터 통신용으로 사용하는 것이 가능하다.

응용 계층의 데이터로 시간 값을 조사하는 모델은 보안 계층을 변경하지 않고 사용 할 수 있으나, 물리 계층의 시간 값에 대한 보안 계층의 메시지 프레임 배치는 응용 계층까지 동일하게 유지해야 한다. ISO/OSI 모델에서는 응용 계층과 보안 계층 사이에 추가 계층이 존재하여 이 계층에서 메시지 프레임의 버퍼링과 조각 모음이 실행될 수 있기 때문에 응용 계층의 메시지 프레임 시간 값 배치는 언제나 일대일로 대응한다. 이 문제는 응용 계층이 보안 계층 바로 위에 상존하고, 그를 통해 일대일 대응이 유지됨으로써 처리할 수 있다. 이러한 방법은 특히 네트워크 계층(!SO/OSI-3, Network Layer) 및 전송 계층(ISO/OSI-4, Transport Layer) 등을 사용하지 않거나, 이러한 계층의 특징이 150/05I 등각의 보안 계층에 포함되지 않는 매우 단순한 시스템에 유용하다.

대안으로 응용 계층과 보안 계층 사이를 직접적, 시간적으로 일대일 대응 연결시키는 소위 서비스 인터페이스를 이용한 배치가 이루어질 수 있다.

13.3 거리 측정기능의 보호와 안전을 위한 메시지 프로토콜의 활용

이 방법의 보호와 안전을 위해 암호화를 기존의 메시지 프로토콜의 지원 메커니즘(예: 보안키 처리)으로 사용할 수 있다. 이는 거리 측정을 위해 수신기 사이에서 교환되는 암호화된 데이터의 감청 방지와 거리 측정의 무단 사용 방지가 포함된다. 거리 측정 사용의 권한 부여는 사용된 메시지 프레임의 권한 부여 및 인증 메커니즘을 통해 가능하게 된다.

암호화는 ISO/OSI-Modell의 여러 계층에서 실행이 가능하다. 실제에서 암호화는 주로 보안 계층, 표시 계층 또는 두 계층에서 동시에 이루어진다. 기존의 대부분의 메시지 프로토콜에서는 보안 계층(예: IEEE 802.11, WEP)에서 암호화가 사용되고 있다. 기존의 표준 방법은 일반적으로 매우 성능이 뛰어난 암호화 방법을 가지고 있다.

권한 부여 메커니즘과 인증 메커니즘은 보통 표시 계층 또는 보안 계층에 있게 된다. 메시지 프로토콜은 추가적 또는 대안적으로 사용되는 모든 다른 계층과 응용 계층에 있을 수 있다.

거리 측정을 위한 암호화 및 권한 부여 메커니즘 사용에는 일반적으로 통신 채널의 추가 대역폭이 필요하지 않다. 추가 대역폭은 실제 제품에 이미 응용 데이터의 통신을 위해 설치되어 있으므로 장치의 현실화에서 추가 장치가 필요하지 않다.

14. 수신기의 실용례

아래에 설명하는 도면으로 발명에 의거한 수신기 및 그 부속품의 다양한 실시예를 설명한다.

14.1 외부적 거리 측정 모듈과 응용 모듈이 포함된 부품

도14에 표시된 발명에 의거한 수신기의 첫 번째 실용 모델은 집적회로 부품 100(Integrated Circuit Device), 줄여서 부품으로 칭해지는 다수의 모듈을 통합하 여 집적회로를 구현한 것이다. 외부적 CALC/APP 모듈 102는 논리적 연결부T_reply', T_round, 및 CTRL/DATA 104, 106, 108을 통해 집적회로 부품 100과 연결되어 있다. 이때 논리적 연결부는 공동 직렬 또는 병렬 사용자 인터페이스로 통합될 수 있다.

아날로그 송신기 110(TX)은 송신되는 신호 임펄스를 전송 주파수로 변조하고, 해당 주파수를 강화하여 외부적 안테나 112에 송신한다. 아날로그 수신기 114는 안테나 112에 수신된 무선 임펄스의 강화, 복조, 검파를 실시한다.

기저대역/MAC 모듈 116(MAC= Medium Access Controller 매체 액세스 제어기)은 송신된 데이터 프레임의 코딩과 수신되는 데이터 프레임의 디코딩을 실시한다. 데이터 프레임은 무선 신호 임펄스의 시퀀스로 이루어져 있다.

기저대역/MAC 모듈 116은 또한 수신된 데이터 프레임을 검사하기도 한다. 기저대역/MAC 모듈 116에서 데이터 프레임을 검사하여 수신한 임펄스를 특정 수신기에 물리적으로 할당하는 것이 보증되고 로테이션 시간 간격 측정과 응답 시간 생성을 위한 기준점이 정해진다 (예: 프레임 마지막의 임펄스). 그 밖에 임펄스로 표시된 데이터를 기초로 검사가 이루어지고, 거기에서 다시 서명을 기초로 타당성 검증을 받게 된다. 데이터의 무결성은 검사총합으로 보증되고 일대일 대응 수신기 주소를 기초로 식별(ID)된다.

프로토콜 데이터와 활용 데이터의 확실한 전송을 위해 수신기 사이의 거리 측정에 대한 교환 정보를 포함하여 기저대역/MAC 모듈 116의 데이터를 코딩하거나 디코딩하는 것이 이상적이다. 기저대역/MAC 모듈 116은 부수적으로 사용된 메시지 채널의 액세스를 협정된 패턴에 따라 제어한다. 이때 수학식적 또는 민간 표준과 같은 기존의 메시지 프로토콜을 사용할 수 있다.

기저대역/MAC 모듈 116에서 수신된 첫 번째 데이터 프레임을 성공적으로 검사한 후 계속해서 후속 데이터 프레임이라고도 칭해지는 송신용 두 번째 데이터 프레임의 생성도 이루어진다. 이때 후속 데이터 프레임은 정확하게 규정된 시간적 지연, 즉 응답 시간 간격 후 첫 번째 데이터 프레임의 수신 시점에 연계되어 송신된다. 응답 시간 간격은 연결부T_reply'104를 통해 근사값 설정 변경이 가능하다.

그 밖에 첫 번째 데이터 프레임의 송신 시점과 후속 데이터 프레임의 수신 시점 사이의 로테이션 시간 간격이 측정되고, 시간에 대한 값이T_round'106 연결부를 통해 출력된다.

외장 CALC/APP-Modul 102는 CTRL/DATA 108 연결부를 통해 제어 정보를 기저대역/MAC 모듈 116과 교환하고 송수신된 프로토콜 데이터와 활용 데이터를 전송하며 로테이션 시간 간격₍T_round')과 응답 시간(T_reply') 값에서 임펄스 실행 시간을 산출한다. 여기에서 다시 상호 통신하는 두 수신기 사이의 거리를 산출할 수 있게 된다. 이러한 모듈 102에는 부수적으로 무선 데이터 통신과 거리 측정 어플리케이션이 집적될 수 있다.

14.2 집적 거리 측정 모듈

도15는 집적 거리 측정 모듈이 장착된 또 다른 수신기의 실용례이다. 아래의 설명은 도15에 있는 수신기와 도14에 있는 수신기의 차이에 중점을 두고 있으며, 이때 도14의 실용례에서 나왔던 기능적으로 동일한 모듈은 동일한 관련표시가 사용된다. 도15에 표시된 실용 모델에는 집적회로 소자 120에 기저대역/MAC 모듈 116, 아날로그 송신기 110, 아날로그 수신기 114에 부가적으로 거리 측정용 CALC 모듈 122가 장착되어 있다. 첫 번째 실용 모델과의 차이점은 상기에 설명한 모델에서는 거리 측정 어플리케이션이 소자 120에 집적되어 있는 점이다.

아날로그 송수신 모듈과 기저대역/MAC 모듈의 기능은 첫 번째 실용 모델과 동일하다. 아래에서 첫 번째 실용 모델과의 차이를 더욱 자세히 설명한다.

CALC 모듈 122에서 거리를 산출한 값은 연결부 d' 124를 통해 외부적 응용(APP) 모듈 126으로 전송된다. APP 모듈 126은 CTRL/DATA 108 연결부를 통해 제어정보 및 프로토콜 데이터와 활용 데이터를 기저대역/MAC 모듈과 교환한다. 부수적으로 APP 모듈 126은 CTRL/DATA 108 연결부를 통해 CALC 모듈 122에서 거리 측정을 시작할 수 있다. 또한 내장 CTRL/DATA 128 버스를 통해 거리 측정을 내장 기저대역/MAC 모듈 116과 동기화시킬 수 있다.

APP 모듈 126에는 다시 부수적으로 무선 데이터 통신과 거리 측정 어플리케이션이 집적될 수 있다. 앞서 기술한 모델의 두 번째 실용 모델에서도 논리적 연결부 d' 124와 CTRL/DATA 108은 공동 직렬 또는 병렬 사용자 인터페이스에 통합될 수 있다.

14.3 집적 거리 측정 모듈과 활용 모듈

도16은 집적 거리 측정 모듈과 응용 모듈이 장착된 또 다른 수신기의 실용례이다. 아래의 설명에서는 도16의 수신기와 도14 및 도15의 수신기 차이에 중점을 두고 있다. 이때 도14와 도15의 실시예에서 나왔던 기능적으로 동일한 모듈은 동일한 관련표시를 사용했다.

도16의 실용 모델에는 CALC/APP 모듈 102 (도14)가 기저대역/MAC 모듈 116, 아날로그 송신기 110, 아날로그 수신기 114에 부수적으로 집적 회로 130이 부품으로 구성되어 있다.

응용 제어와 응용 데이터용 외장 연결부 132의 설치는 옵션이다. 아날로그 송수신 모듈 110과 114, 기저대역/MAC 모듈의 기능은 이 모델에서도 첫 번째 실용 모델과 동일하다. 집적 CALC/APP 모듈 102의 기능 또한 마찬가지로 첫 번째 실용 모델과 동일하다.

15. 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격 측정 실행

도17에 표시된 수신기의 일반적 실용모델에서는 제어 입력 커맨드 140을 통해 기저대역/MAC 모듈의 프로토콜 데이터와 활용 데이터를 디지털 임펄스 144의 시퀀스로 코딩하여 메시지 패킷 생성을 시작한다. 송신 모듈 146에서는 임펄스가 모듈화로 강화되어 안테나 148을 통해 전송된다.

마찬가지로 안테나 148을 통해 수신된 임펄스가 수신 모듈 150으로 전달되고 거기에서 강화, 복조되어 임펄스 신호가 가장 강한 시점에서 검파된다.

디지털 임펄스 144의 시퀀스는 기저대역/MAC 모듈 142에서 데이터 프레임으로서 프로토콜 데이터와 활용 데이터 디코딩을 통해 검파된다. 이때 기저대역/MAC 모듈 142에서는 개별 송신된 첫 번째 데이터 프레임에서 개별 수신된 후속 데이터 프레임까지의 로테이션 시간 간격을 측정하고T_round'152 연결부를 통해 해당 시간에 대한 값을 출력한다.

상태 제어 출력 154는T_round'연결부 152 값의 유효성을 표시한다.

첫 번째 데이터 프레임의 수신 시점에서 후속 데이터 프레임의 송신 시점까지의 응답 시간 간격은T_reply'연결부 156을 통해 수치로 확정된다.

특수한 실용 모델에서는 추가로 실제적 응답 시간 간격과 설정된 응답 시간 간격 사이의 시간차가T_reply'연결부 154의 근사값을 통해 측정된다. 이러한 시간차는 특수한 모델에서 수신 모듈 150과 기저대역/MAC 모듈 142 사이의 검파된 임펄스의 탐색 오류로 인한 것이다. 이러한 특수 실용 모델 중 하나에서 시간차 값은 추가로 설치된△T_reply'연결부 158에서 출력되고, 유효성은 상태 제어 출력부 134를 통해 표시된다.

16. 로테이션 시간 측정 제어의 실행

도18은 로테이션 시간 측정을 실행하는 수신기를 단순화된 블록 다이어그램으로 표시하고 있다. 도18의 수신기 송신부는 모듈 프레임 코덱 162와 일대일 대응하고 출력부는 안테나 173과 연결되어 있는 송신 모듈(TX) 172를 포함하고 있다. 모듈 프레임 코덱 162는 위에 설명한 기저대역/MAC 모듈 116의 구성 요소이다. 도18의 수신기의 수신부는 입력부 방향으로 안테나 173과 연결되어 있고 신호의 흐름상에서 출력부 방향으로 디지털 모듈 RXDH 174와 RXD 176이 연결되어 있는 아날로 그 수신모듈(RX)을 포함한다. 모듈 RXD 176은 출력부 방향으로 모듈 프레임 코덱 162의 입력부와 연결되어 있다.

아래에서 로테이션 시간 측정 제어 시 도18에 표시된 수신기의 기능방법에 대해 자세히 설명한다. 여기에서 로테이션 시간 간격 측정은 CNT 모듈 160이라고도 칭해지는 카운터 모듈 160을 사용해 이루어진다. CNT 모듈 160도 마찬가지로 상기에 기술된 기저대역/ MAC 모듈 116의 구성 요소 중 하나이다.

카운터 모듈 160은 첫 번째 메시지 프레임 전송 시, 프레임 코덱 모듈 162에서 신호 로테이션의 시작 시 리셋되어 작동하기 시작한다. 프레임 코덱 모듈 162는 여전히 디지털 임펄스의 시퀀스로 변화시키는 데이터 프레임 코딩을 실시한다.

데이터 프레임 송신 후 프레임 코덱 모듈 162는 수신부로 후속 데이터 프레임이라고도 칭해지는 두 번째 데이터 프레임을 디지털 임펄스 시퀀스의 형태로 수용한다. 카운터 모듈 160은 후속 데이터 프레임 검파 후 중지되고, 중지될 당시에 도달된 카운트 값은 그 이후 변경되지 않고 카운터 모듈 160의 CNTround 연결부 164에 놓여진다.

후속 데이터 프레임 수신 중 또는 수신 후 프레임 코덱 모듈 162에 의한 후속 데이터 프레임의 디코딩과 검사가 실시된다.

이때 모듈 프레임 코덱 162로 카운터 모듈 160의 리셋과 스타트뿐만 아니라 데이터 프레임의 미리 정해진 기준점에 따른 기준 시점에서의 중지도 검파된다. 로테이션 측정이 시작되는 시점은 특정 임펄스의 형태 또는 메시지 프레임의 특정 위치의 형태인 기준점에 의해 유도된다. 기준점은 임의로 정할 수 있지만 모든 메시 지 프레임에 동일한 위치이어야 한다. 프레임 코덱 모듈 162에 의해 생성된 프레임은 동기화된 검파 시점을 사용하는 것이 유용하다. 이러한 기준점은 송신은 물론 수신 시에도 모든 메시지 프레임에서 사용할 수 있고 일대일로 대응한다. 때문에 이러한 기준점은 로테이션 시간 측정의 마감 시점으로도 사용된다.

거리 측정 유닛과의 동기화는 제어 연결부 커맨드 166과 상태 제어 연결부 168을 통해 이루어진다. 이때 커맨드 제어 연결부 166을 통해 새로운 로테이션 측정이 활성화되고, 상태 제어 연결부 168은 후속 데이터 프레임과 CNTround 로테이션 시간 간격용으로 새로운 측정값의 존재 및 유효성을 표시한다.

상기의 실행 모델에는 모듈 프레임 코덱 162와 CNT 160에 클록 CK가 함께 적용되고 이를 통해 해당 모듈들은 동기화되어 작동한다.

아래에서는 설명된 회로를 통해 탐색 오류를 측정하고, 이를 토대로 로테이션 시간 간격 측정의 정확성을 개선하는 방법을 설명한다. 아날로그 수신 모듈(RX) 170에서 검파된 임펄스(a)는 RXDH 모듈 174에서 클록 CKH로 탐색된다. 탐색 오류는 통계상에서 CKH 클록의 주기 기간의 절반에 해당한다. 클록 CK의 주기는 클록 CKH의 주기보다 근본적으로 길기 때문에 RXD 모듈 176에서 검파 탐색된 임펄스(b)를 탐색하면 근본적으로 훨씬 큰 또 다른 시간적 오차가 발생한다. 이 시간의 측정 및 고려 사항을 통해 로테이션 시간 간격을 측정할 때보다 나은 정확도에 도달한다. 이러한 정확도는 본 발명의 특수 다중-웨이 방법으로 충족되고 있으므로 실제로는 정확성이 ±200ppm인 약 100-200MHz의 클록 주파수로 충분하다. 정확도는 상기에 묘사된 디더링 및 애버리징 방법으로 더욱 높일 수 있다.

탐색 오류 측정의 현실화에는 두 가지 실용 모델이 있다. 첫 번째 실용 모델에서는 두 번째 카운터 모듈(CNTH) 178이 클록 CKH로 탐색된 임펄스(b)로 연결부 180을 통해 시작된다. 클록 CK로 탐색되고 지연된 수신 임펄스(c)는 두 번째 카운터 모듈 (CNTH) 178을 연결부 182를 통해 중지시키고, 그 후 카운트 값이 변경되지 않은 상태로 CNTH_{△ round} -연결부 184에 놓이게 된다.

두 번째 대안 실용 모델에서는 두 번째 카운터 모듈(CNTH) 178이 탐색되고 지연된 수신 임펄스(c)를 통해 연결부 182로 시작된다. 뒤따르는 검파되고 CKH 클록으로 탐색된 임펄스(b)는 두 번째 카운터 모듈 (CNTH) 178을 연결부 180을 통해 중지시키고 그 카운트 값은 마찬가지로 변경되지 않은채CNTH_△round -연결부 186에 놓이게 된다.

이때 모듈 프레임 코덱 162는 데이터 프레임의 특정 임펄스 또는 다수 임펄스의 탐색 오류를 측정하거나, 데이터 프레임의 특정한 시간 범위 안에서 제어 연결 184를 활성화시킨다. 제어 연결 184는 부수적으로 제2 카운터 모듈 178의 리셋을 허가한다.

이때 거리 측정 유닛과의 동기화는 제어 연결부 커맨드 166과 상태 연결부 168로 이루어진다. 부수적으로 상태 연결부 168은 로테이션T_round의 CNTH_△round 에 대한 새로운 측정값의 존재와 유효성을 표시한다. 로테이션 시간T_round 의 계산은 카운터 모듈CNT_round, 및 CK와 CKH의 클록 주파수 주기의 출력 값CNTH_△round에 의해 이루어 진다. 이때 추가적으로 회로로 인한 지연을 고려해야 한다.

17. 응답 시간 간격 생성을 위한 제어의 실행

도19는 응답 시간 간격 생성 제어를 실행하는 수신기를 표시한다. 도19의 수신기는 구조상 도18의 수신기와 많은 요소가 일치한다. 여기서는 도18에서 나온 것과 같은 모듈의 경우 동일한 관련 표시를 사용하였다.

그러나 도19는 아래에서 자세하게 설명하는 바와 같이 도18에는 나와 있지 않은 응답 시간 간격 생성 제어와 관련한 몇 가지 수신기 모듈의 입출력이 표시되어 있다. 반대로 도18에는 상기의 도19에 표시되어 있지 않은 로테이션 시간 측정 제어에 관련된 몇 가지 수신기 모듈의 입출력이 표시되어 있다. 각 입출력을 통해 각 모듈은 위의 도18의 설명과 아래의 도19의 설명에 나와있는 실행 기능들을 연결한다.

로테이션 시간 측정과 응답 시간 생성이 시간적으로 겹치지 않으므로 도18과 도19의 실행은 공동의 회로로 조합될 수 있다. 수신기의 선호되는 실용례는 이런 이유에서 도18과 도19의 두 실용례의 상호 조합으로 실행된다.

도19의 수신기에서는 응답 시간 생성이 CNT 또는 카운터 모듈 160을 통해 이루어진다. 모듈 CNT 160과 프레임 코덱 162는 상기에 이미 설명한 기저대역/MAC 모듈의 구성 요소이다.

카운터 모듈 160은 조회 데이터 프레임 수신 시 프레임 코덱 모듈 162에서 시그널 로테이션의 시작 시점에 리셋되어 작동하기 시작한다. 이때 프레임 코덱 모듈 162는 수신 중 또는 수신 후 디지털 임펄스의 시퀀스로 이루어진 데이터 프레임 의 디코딩과 검사를 실행한다.

카운터 모듈 160은 종료 후 또는 연결부CNT_reply 190을 통해 응답 시간 간격에 대한 근사값에 도달한 후 중지되고 응답 데이터 프레임의 송신이 이루어진다. 이때 프레임 코덱 모듈 162는 데이터 프레임에서 디지털 임펄스 시퀀스로의 코딩을 실행한다.

모듈 프레임 코덱 162는 카운터 모듈 160의 리셋과 스타트를 위해 다른 수신기의 시그널 로테이션 프레임에서 조회 데이터 프레임을 수신한 후 개별적 데이터 프레임이 미리 정한 기준점을 검파한다. 이때 이미 설명된 바와 같이 데이터 프레임 안에 응답 시간 생성이 시작되는 공통적 기준점이 확정되어 있다.

이미 설명된 바와 같이 프레임 동기화 시점이 카운터 모듈 160의 출발점으로 사용되는 경우 응답 시간 간격을 위한CNT_reply 값은 후속 데이터 프레임이 정해진 시간 안에 시작할 수 있도록 적절하게 축소되어야 한다_.

수신된 조회 데이터 프레임의 디코딩과 검사는 반드시 후속 데이터 프레임 송신 이전에 완료되어야 한다. 이는 적절한 응답 시간의 분할과 그에 알맞은 보다 빠른 디코딩 및 검사 회로의 도입을 통해 보장될 수 있다. 검사가 성공적이면 카운터 모듈 160은 프레임 코덱 모듈 162에 응답 시간 간격 종료 신호를 보내고 후속 데이터가 디지털 임펄스 시퀀스로 생성된다.

거리 측정 유닛과의 동기화는 제어 연결부 커맨드 166과 168을 통해 이루어진다. 커맨드 제어 연결부 166을 통해서 데이터 프레임의 수신이 허가되고, 후속 데이터 프레임의 생성이 활성화된다. 상태 제어 연결부 168은 거리 측정 유닛에 데이터 프레임이 수신되었다는 것과 검사가 성공적으로 끝난 경우 후속 데이터 프레임이 송신된다는 신호를 보낸다.

상기 모델에는 모듈 프레임 코덱 162와 카운터 모듈 160에 공동 클록 CK가 적용되고 이를 통해 동기화되어 작동한다.

아래는 설명된 회로에서 응답 시간 간격 형성의 정확성이 어떤 방법으로 탐색 오류의 측정과 고려 사항을 통해 개선되는지 자세히 설명하고 있다. 아날로그 수신 모듈(RX) 170에서 검파된 임펄스(a)는 RXDH 모듈 174에서 클록 CKH로 탐색된다. 탐색 오류는 통계상에서 CKH 클록 주기의 절반에 해당된다. 클록 CK의 주기는 클록 CKH의 주기보다 근본적으로 길기 때문에 RXD 모듈 176에서 검파 탐색된 임펄스(b)를 탐색하면 또 다른 그리고 근본적으로 훨씬 큰 시간적 오류가 발생한다. 이 시간의 측정과 고려를 통해 실제 응답 시간 간격의 정확성이 개선된다. 이러한 정확성은 이 발명의 특수 다중 웨이 방법으로 충족되고 있으므로, 실제로는 정확성이 ±200 ppm 인 약 100 -200 MHz의 클록 주파수로 충분하다. 정확성은 위에 설명된 디더링과 애버리징 방법으로 더욱 높아질 수 있다.

도18의 실용례와 같이 탐색 오류 측정의 구현에는 두 가지 실용 모델이 있다. 첫 번째 실용 모델에서 두 번째 카운터 모듈(CNTH) 178은 클록 CKH를 이용해 탐색된 임펄스(b)를 통하여 연결부 180을 거쳐 시작된다. 클록 CK로 탐색되고 지연된 수신 임펄스(c)는 두 번째 카운터 모듈 (CNTH) 178을 연결부 182를 거쳐 중지시 키며, 그 후 카운트 값은 변경되지 않고CNTH_△reply -연결부 184의 값이 된다.

두 번째 대안의 실용 모델에서는 두 번째 카운터 모듈(CNTH) 178이 탐색하고, 지연된 수신 임펄스(c)에 의하여 연결부 182를 거쳐 시작된다. 그런 다음 검파와 CKH 클록으로 탐색된 임펄스(b)는 두 번째 카운터 모듈 (CNTH) 178을 연결부 180을 거쳐 중지시키고, 그 카운트 값은 마찬가지로 변경되지 않은 상태로CNTH_△reply -연결부 186에 놓인다.

이때 모듈 프레임 코덱 162는 데이터 프레임의 특정 임펄스 또는 다수 임펄스의 탐색 오류를 측정하거나, 데이터 프레임의 특정한 시간 범위 내에서 제어 연결 184를 활성화시킨다. 제어 연결부 184는 부수적으로 제2 카운터 모듈 178의 리셋을 허가한다.

이때 거리 측정 유닛과의 동기화는 응답 시간 생성 시 제어 액세스 커맨드 166과 상태 연결부 168을 사용해 이루어진다. 부수적으로 상태 연결부 168은 응답 시간 T_reply의 탐색 오류CNTH_△reply에 대한 새로운 측정값의 존재와 유효성을 표시한다. 응답 시간 T_reply의 계산은 카운터 모듈의 출력 값CNTH_△reply, 응답 시간CNT_reply에 입력된 시간 및 CK와 CKH 클록 주파수의 주기로부터 이루어진다. 이때 부수적으로 회로로 인한 지연이 고려되어야 한다.

18. 애버리징 실행

도20은 실행되는 애버리징이 포함된 수신기 실용례의 단순화된 블록 다이어그램을 보여주고 있다. 도면에는 애버리징에 필요한 모듈만 표시되어 있다.

애버리징은 원칙적으로 프레임 코덱 모듈 162에서 데이터 프레임의 수신 임펄스 탐색으로 인해 발생하며 높은 정확도로 측정된 다수의 시간적 오차를 합산한 후 첨가된 오차값의 개수로 나누어 실행된다. 이렇게 얻은 오차 평균값은 정확한 로테이션 시간 간격 측정과 응답 시간 간격의 정확한 지정에 사용된다.

아래의 설명에서는 전송된 데이터 프레임에 보완 처프 임펄스가 포함되어 있다는 것을 전제로 한다. 애버리징은 두 가지 보완 임펄스 타입에서 같은 수로 실행된다. 즉 같은 수의 각 임펄스 타입이 고려된다. 이때 가산되는 시간적 오차의 숫자가 미리 주어질 수 있다. 가산은 임펄스 주파수(최대 10 MHz)로만 실행되므로 전체 회로는 시간적인 오차에 민감하지 않으며, 그로 인해 비싸지 않은 값으로 현실화될 수 있다. 높은 수치의 정확성으로 측정된 수신 데이터 프레임의 검파된 임펄스의 시간적 오차는 로테이션 시간측정(도18 참조) CNTH_△round 192의 카운터 출력 CNTH 또는 응답 시간 생성(도19 참조)의CNTH_△reply 186에 사용된다. 상황에 따라 출력부 가산기 202의 첫 번째 입력 200에서 출력 192 또는 출력 186이 도출된다. 그 결과는 가산 레지스터 204에 기록되고 ∑_{CNTH △round}/∑_{CNTH △reply}출력부 206에서 수치로 판독 가능하다.

가산 레지스터 204에 포함된 값의 사용 가능성은 프레임 코덱 모듈 162에 의해 해당 상태 연결부 168을 통해 표시된다. 이를 위해 로테이션 시간 측정과 응답 시간 형성의 상태 정보가 사용될 수 있다.

가산되는 값의 개수는 PULSECNT 연결부 208을 통해 먼저 주어진다. 이미 고 려된 값의 숫자는 카운터 CNT1 210과 CNT2 212를 통해 확인되고 고려된 숫자와 함께 PULSECNT 연결부에 놓여진 값에 의하여 두 개의 비교기 214와 216에서 비교된다. 요구되는 개수에 미달되었을 경우 신호 CPULSET1과 CPULSET2가 로테이션 시간 측정 또는 응답 시간 간격 생성의 새로운 카운터 출력CNTH_△round 또는 출력CNTH_△reply의 합산을 목적으로 신호 로직 218을 통해 출력 220에 접근해 있는 제어 신호(add)를 만든다.

신호 CPULSET1(11)와 CPULSET2(12)는 각각 두 개의 검파로 서로 다른 보완적 임펄스에 해당하며, 카운터 출력CNTH_△round 192와CNTH_{△ reply}186이 임펄스 검파 후 일정한 시간이 흐른 후에 준비되기 때문에 시간적으로 지연된다.

신호 CPULSET1과 CPULSET2는 상호적으로 배제한다. 즉 여러 신호가 동시에 출현하지 않는다. 총합계가 모든 데이터 프레임을 위해 새로 형성되기 때문에, 프레임 코덱 모듈 162는 가산 레지스터 204와 카운터 210(CNT1) 및 212(CNT2)를 새로운 데이터 프레임의 시작과 함께 제어 출력 222를 통해 제어 신호(리셋)로 리셋시켜야 된다.

같은 수인 각 임펄스 타입의 수신 시점을 이용한 총합계의 형성은 카운터 CNT1과 CNT2를 통해 각각 같은 숫자의 임펄스를 고려하여 이루어진다. 요구되는 같은 개수의 보완적 임펄스가 고려되고 있는지의 여부는 NAND-Gatters 224의 협력을 통해 valid 연결부 226으로 표시된다. 여기서 NAND-Gatters 224에는 두 개의 비교기 214와 216의 출력부가 연결된다.

로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격 검사를 위해∑_{CNTH △round}/∑_{CNTH △reply} -출력부 206에서 산출된 총합계를 먼저 동일한 가산값의 개수로 나누어야 한다. 해당되는 계산 도구는 도20에 표시되지 않았다. 이 모듈은 수신기의 처리 모듈 또는 소프트웨어 모듈의 형태로 수신기에 외부적으로 연결된 마이크로 제어기와 같은 외장 모듈로 준비될 수 있다.

로테이션 시간과 응답 시간의 기초가 되는 조사된 메시지 프레임의 수신 시점 계산은 아래 수학식으로 이루어진다.

19. 로테이션 간격 및 응답 시간 간격의 계산

도18에서 20까지를 참고로 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격의 산출 방법을 차례로 설명한다.

로테이션 시간 간격의 계산은 카운터 160의 출력 164에 있는 카운터 출력CNT_round의 도움과 로테이션 시간△T_roundAVG의 산출된 탐색 오류의 도움으로 이루어진다. 이때 회로에 의한 송수신, 회로의 지연T_TX 및T_RX 또한 추가로 고려되어야 한다. 사용된 구현 모델에 따라 조사된 로테이션 시간의 탐색 오류△T_replyAVG는 다음 수학식으로 가산되거나 감산된다.

응답 시간 간격의 계산은 연결부 190의CNT_reply의 근사값과 조사된 응답 시간의 탐색 오류△T_replyAVG를 사용해 이루어진다. 이때 회로에 의한 송수신 회로의 지연T_TX 및 T_RX 이 또한 추가로 고려되어야 한다. 사용된 구현 모델에 따라 조사된 응답 시간의 탐색 오류△T_replyAVG를 가산하거나 감산한다.

Claims (68)

1. 두 개의 수신기에서 각각 최소한 하나의 시그널 로테이션을 시작(set off)하는, 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법에 있어서,

   하나의 시그널 로테이션은:

   a) 사전에 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 2개의 신호 임펄스 시퀀스를 포함하고 있는 최소 하나의 질의 데이터 프레임을, 시그널 로테이션을 시작하는 제1 수신기로부터 제2 수신기로 질의-송신시점(T_TA1, T_TB2)으로 송신하는 단계,

   b) 질의-수신 시점(T_RB1, T_RA2)의 제2 수신기에서 질의 데이터 프레임을 수신하는 단계,

   c) 상기 사전에 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 2개의 상기 신호 임펄스 시퀀스를 포함하고 있는 하나의 응답 데이터 프레임을 상기 제2 수신기로부터 제1 수신기로 응답-송신 시점(T_TB1, T_TA2)에 송신하는 단계로써, 상기 응답-송신 시점은 상기 질의-수신 시점(T_RB1, T_RA2)에서 비롯된 각각의 응답 시간 간격(T_replyB1, T_replyA2)을 가지며, 상기 응답 시간 간격의 모두를 포착 (detect)하는, 송신 단계, 및

   d) 상기 시그널 로테이션을 시작하는 상기 제1 수신기에서 상기 응답 데이터 프레임을 수신하고, 상기 응답 데이터 프레임의 수신에 정렬된 응답-수신 시점(T_RA1, T_RB2)을 상기 질의-송신-시점(T_TA1, T_TB2)과 비교하여 파악하는 단계를 포함하는데, 상기 단계들은

   e) 각각의 상기 시그널 로테이션에 대한 모든 상기 질의-송신 시점(T_TA1, T_TB2) 및 모든 상기 응답-수신 시점(T_RA1, T_RB2) 사이의 로테이션 시간 간격(T_roundA1, T_roundB2)을 확인(ascertain)하며, 동시에 이 단계는 관련된 시그널 로테이션에 따라 언제든 실행되는 단계,

   f) 확인된 상기 로테이션 시간 간격(T_roundA1,T_roundB2)과 상기 응답 시간 간격(T_replyB1, T_replyA2)을 이용해 상기 두 개의 수신기 간의 신호 실행 시간(T_prop)을 확인하는 단계, 및

   g) 이미 확인된 상기 신호 임펄스의 전파 속도를 상기 신호 실행 시간(T_prop)에 곱해서 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 사이의 공간적 거리를 계산하는 단계를 포함하는 평가가 실행되는데, 여기서 상기 시그널 로테이션은 상기 응답 시간 간격(T_replyA2,T_replyB1)이 같거나 차이가 있고, 각각의 상기 수신기에서 시작된 상기 시그널 로테이션이 하나 이상인 경우 그 값이 최대 200 마이크로초에 달하는 평균적 차이를 나타내는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 시그널 로테이션이 이와 같이 실행되는 경우 상기 응답 시간 간 격(T_replyA2,T_replyB1)은 같거나 차이가 있는데, 각각의 상기 수신기에서 시작된 상기 시그널 로테이션이 하나 이상인 경우 그 값이 최대 20 마이크로초에 달하는 평균적 차이를 나타내는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제2 수신기가 상기 제1 수신기로 상기 응답 데이터 프레임을 보낸 후 상기 제2 수신기가 한 번의 시그널 로테이션을 시작하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 제2 수신기가 상기 응답 데이터 프레임의 송신과 동시에 하나의 상기 시그널 로테이션을 시작하는데, 여기서 상기 제1 수신기로부터 시작된 첫 번째 시그널 로테이션이 귀속되는 응답 데이터 프레임이 상기 제2 수신기로부터 시작된 두 번째 시그널 로테이션 중 하나에서 질의 데이터 프레임을 동시에 형성하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 두 개의 수신기가 정확히 하나의 시그널 로테이션을 시작하고, 해당 신호 실행 시간T_prop이

   

   에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
6. 제 3항에 있어서,

   - 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 사이의 거리가 최소한 8과 4의 배수에 해당하는 횟수만큼 상기 질의 응답 데이터 프레임에 의해 주파될 때까지 모든 상기 수신기가 최소 2회의 상기 시그널 로테이션을 실행하고,

   - 상기 제1 수신기로부터 시작된 상기 시그널 로테이션에 대해 추가적인 로테이션 시간(T_roundAii= 3, 5, 7,.., (n-2),n>3일 때)이 T_roundA3 부터 T_{roundA (n-2)}까지 산출되며,

   - 상기 제2 수신기로부터 시작된 상기 시그널 로테이션에 대해 추가적인 로테이션(T_roundBk k= 4, 6, 8,.., (n-1)일 때)이 T_roundB4부터 T_{roundB (n-1)}까지가 산출되는데, 이런 경우, 시간 간격T_replyAk, k= 2, 4, 6, 8, .., (n-1)일 때, T_replyA2부터 T_replyA(n-1).까지, T_{replyBi ,} i = 1, 3, 5, 7, ..,(n-2)일 때, T_replyB1부터 T_{replyB (n-2)} 까지가 나타나고, 이 응답 시간 간격은

   

   에 따라 나타내지고, 최대 20 마이크로초의 평균적 차이를 보여주는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
7. 제 4항에 있어서,

   - 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 사이의 거리가 n>3인 홀수의 질의-응답 데이터 프레임에 의해 주파될 때까지 상기 모든 수신기가 최소 2회의 상기 시그널 로테이션을 시작하고, 상기 모든 추가적인 로테이션 시간 간격이 산출되고, 상기 모든 추가적인 응답 시간 간격이 포착되고,

   - 상기 첫 번째 시그널 로테이션 단계의 반복적 실행에 따라 상기 추가적인 로테이션 시간 간격T_roundAi , i= 3, 5, 7,...,(n-2)일 때, T_roundA3 부터 T_roundA(n-2)까지가 산출되며,

   - 상기 두 번째 시그널 로테이션 단계의 반복적 실행 이후 상기 추가적인 로테이션 시간 간격T_roundBk, k= 4, 6, 8,.., (n-1)일 때, T_roundB4 부터 T_roundB(n-1) 까지가 산출되는데, 여기서 응답 시간 간격은 T_replyAk, k= 2, 4, 6, 8, .., (n-1)일 때 T_replyA2부터 T_replyA(n-1)까지, T_replyBi, i = 1, 3, 5, 7, ..,(n-2)일 때, T_replyB1부터 T_replyB(n-2)까지가 제시되고, 여기서 상기 응답 시간 간격은

   

   에 따라 결정되고, 최대 20 마이크로초에 이르는 평균적 차이를 보여주는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 신호 실행 시간 Tprop이

   

   에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   평가의 일환으로 상기 제1 수신기 또는 상기 제2 수신기로 공간적 거리를 산출하고, 다른 수신기가 해당 수신기에 이전에 다른 수신기 쪽에서 산출된 상기 로테이션 시간 간격과 다른 수신기 쪽에서 나타난 상기 응답 시간 간격을 전달하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 두 개의 수신기가 공간적 거리를 산출하고, 각각 산출된 상기 로테이션 시간 간격과 도출된 상기 응답 시간 간격을 먼저 상기 제1 수신기에서 상기 제2 수신기로 전송을 하고, 상기 제2 수신기에서 상기 제1 수신기로 전송하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
11. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    제3 수신기가 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 사이의 공간적 거리를 산출하고, 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기에서 산출된 상기 로테이션 시간 간격과 상기 응답 시간 간격을 미리 대안으로 또는 추가로 상기 제3 수신기에 전송하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    전송된 상기 질의 데이터 프레임과 상기 응답 데이터 프레임이 두 개 이상의 상기 임펄스 신호를 포함하고 있을 때, 수신 시점이 모든 상기 질의 또는 응답 데이터 프레임에 있는 2개 이상의 상기 시그널 임펄스에 의해 각 수신기 쪽에서 확인 되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
13. 제 12항에 있어서,

    각각의 상기 질의 또는 응답 데이터 프레임의 송신기가 상기 데이터 프레임의 임펄스 신호를 전송 시점에 전송하고, 상기 전송 시점은 타임 페리오드와 비교하는 방법으로 연기되는데, 여기서 상기 타임 페리오드는 송신 측에서 미리 규정된 임펄스 시간 간격에 의해 전송하게 될 데이터 프레임에 정의되고, 상기 시그널 임펄스는 상기 타임 페리오드를 통해 주어진 구조 시점의 중간에 전송되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
14. 제 12항에 있어서,

    각각의 상기 질의 데이터 프레임 또는 상기 응답 데이터 프레임의 수신기가 수신된 상기 데이터 프레임의 시그널 임펄스를 타임 페리오드와 비교하는 방법으로 연기되는데, 상기 타임 페리오드는 상기 수신된 시그널 임펄스의 임펄스 시간 간격에 의해 정의되고, 상기 연기된 시그널 임펄스는 수신기 쪽에서 사전에 규정된 임펄스 시간 간격의 중간에 수신되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
15. 제 14항에 있어서,

    상기 데이터 프레임의 상기 시그널 임펄스 시간 지연의 배포가 송신기 또는 수신기 쪽에서, 또는 상기 시그널 임펄스 시간 지연의 합계가 송신기 쪽이나 수신기 쪽에서 상기 수신기 쪽의 시간 측정 정확도보다 큰 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
16. 제 14항에 있어서,

    상기 데이터 프레임의 각 수신기에서 상기 수신된 질의 또는 응답 데이터 프레임에 포함된 상기 임펄스 신호의 여러 수신 시점이 상기 수신된 임펄스 신호의 임펄스 시간 간격과 합의된 기준점에 따라 상기 질의 또는 응답 데이터 프레임에 정의된 상기 타임 페리오드와 비교하여 포착 및 저장되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 신호를 수신하는 각 수신기가 상기 임펄스 신호의 수신 지점을 포착한 후 상기 타임 페리오드와 비교하여 상기 중간 수신 지점을 산출하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
18. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 각 임펄스 신호를 수신하는 수신기가 개별 수신 시점을 산출하고 동시에 탐지된 상기 시그널 임펄스가 가장 큰 신호 획득 또는 사전에 약속된 신호 표본과 연계된 최고값을 보여주는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
19. 제 14항에 있어서,

    상기 각각의 수신기가 상기 질의 수신 시점 또는 응답 수신 시점을 결정한 후에, 그리고 후속 질의 수신 시점 또는 응답 수신지점을 결정하기 전에, 상기 수신지점을 결정하기 위해 사용하는 클록 제너레이터 또는 오실레이터를 새로 시작하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
20. 제 19항에 있어서,

    상기 각각의 수신기가 상기 질의 데이터 프레임 또는 상기 응답 데이터 프레임을 수신하는 동안 상기 임펄스 신호의 송신 또는 수신 지점을 결정하기 위해 사용하는 상기 클록 제너레이터 또는 상기 오실레이터를 자신의 주파수에서 익명 무작위로 추출된 시퀀스에 따라 변조하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
21. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 질의 데이터 프레임 또는 상기 응답 데이터 프레임의 각 수신기가, 상기 수신 신호 안에서 개별 시그널 임펄스의 다중 확산으로 소급하는 임펄스 순서를 제시할 때, 미리 규정된 시간 범위 내의 가장 빠른 시점을 상기 시그널 임펄스의 수신 시점으로서 산출하는데, 상기 수신 신호는 최대값을 수용하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
22. 제 1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기가 상기 질의 데이터 프레임을 발신하기 전에 상기 응답 시간 간격(T_replyAk, T_replyBi)의 값을 지정하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
23. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기가 위에서 설명한 방법을 여러 차례 실행하고, 첫 번째 실행을 할 때 첫 번째 질의 데이터 프레임의 발신에 앞서 상이한 응답 시간 간격 수치의 순서를 정하고, 연이은 실행에서 다음번의 미리 규정된 응답 시간 간격의 순서를 유지하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
24. 제 22항에 있어서,

    상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기가 상기 응답 시간 간격을 설정하거나 혹은 상기 응답 시간 간격의 순서를 서로 암호화된 비밀 메시지로 전송하는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
25. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기가 확인되지 않은 익명 무작위로 추출한 수열을 토대로 상기 응답 시간 간격을 변화시키는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
26. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기가 각자 사용한 상기 응답 시간 간격을 측정하고, 상기 측정된 응답 시간 간격이 거리 측정의 평가에 이용되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
27. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 거리 측정에 사용된 상기 임펄스 신호가 동시에 메시지 심볼로 사용되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
28. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 사이에 전송된 상기 질의 데이터 프레임과 상기 응답 데이터 프레임이 OSI 기줌 모델 2 계층의 전송 프로토콜을 따르는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
29. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 임펄스 신호가 처프 임펄스인 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
30. 제 29항에 있어서,

    상기 처프 임펄스의 두 보완적 타입이 사용되는데, 상기 처프 임펄스는 동일한 중간 주파수와 임펄스 지속값을 나타내고, 두 개의 보완적 처프 임펄스 타입을 비교할 때 임펄스 지속 중 역방향의 주파수 흐름을, 중간 주파수를 중심으로 대칭적인 주파수 흐름을, 하나의 처프 임펄스 타입이 증가하는 주파수 흐름일 때 다른 하나는 감소하는 주파수 흐름을 보여주고, 상기 보완적인 처프 임펄스 타입은 거리 측정을 위해 하나의 상기 질의 또는 응답 데이터 프레임 내에서 항상 같은 수로 사용되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
31. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    상기 제1 또는 제2 수신기 또는 상기 두 개의 수신기가 상기 첫 번째 시그널 로테이션에 앞서 각각 다른 수신기에 대한 거리 측정의 범주 내에서, 각 수신기 쪽으로 미리 확인된 하나의 간격 또는 각 수신기 쪽으로 미리 확인된 각각의 간격과 함께 정렬된 측정 수신기에 의해 거리 측정을 목적으로 하는 최소 한 쌍의 시그널 로테이션을 실행하는데, 상기 측정 수신기는 추가적으로 각 수신기에 확인된 상기 응답 시간 간격 또는 상기 전송된 응답 시간 간격을 사용하고, 이렇게 산출되어 미리 확인된 측정 수신기 쪽의 공간적 거리가 비교되며, 비교 결과는 이후의 거리 측정 범주에서 오류 교정을 위해 적용되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
32. 제 31항에 있어서,

    상기 거리 측정이 수행되는 동안 또는 1초 단위의 시간 간격 전후로 각각의 수신기가 있는 장소의 현재 온도나 각각의 송수신기의 현재 공급 전압 또는 현재 온도 및 현재 공급 전압이 산출되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
33. 제 32항에 있어서,

    상기 제1 및 제2 수신기 또는 두 개의 수신기가 측정 과정의 실행 전 또는 실행 중에,

    - 상기 각 수신기의 특정적 에러 데이터 산출을 위한 비교 결과를 상기 각 수신기가 있는 장소의 온도 함수 또는 상기 각 수신기의 현재 공급 전압의 함수 또는 언급된 양 변수의 함수로 저장하고,

    - 상기 산출된 오류 데이터를 상기 각 수신기의 개별 온도나 개별 공급 전압에 의존적인 오류 교정 함수의 결정을 위해, 또는 상기 각 수신기에 저장된 거리값용 해당 오류 교정 표의 결정을 위해 적용되며,

    - 뒤따르는 거리 측정의 범주에서 산출된 거리값이 오류 교정 함수의 사용 또는 오류 표에 포함된 교정값의 적용을 통해 수정되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
34. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    - 상기 거리 측정이 사전에 규정될 수 있거나, 역동적으로 변할 수 있는 측정 시간 간격에 따라 반복되고,

    - 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 사이에서 상호간 산출된 거리값에 따른 거리차의 형성 및 거리차와 시간차에서 비롯된 비율 형성을 통해서 상기 수신기의 속도가 상호간 비교 산출되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
35. 제 34항에 있어서,

    - 사전에 규정될 수 있거나, 역동적으로 변할 수 있는 속도-측정 시간 간격을 이용해 두 속도 값이 산출되고,

    - 상기 상호간 산출된 속도 값에 따른 속도차의 형성 및 속도차와 측정 시간 간격에서 비롯된 비율 형성을 통해서 수신기의 가속도가 상호간 비교 산출되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
36. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

    시작된 각각의 상기 시그널 로테이션 수가 사전에 규정된 거리 측정의 정밀도에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
37. 제 34항에 있어서,

    상기 시작된 각각의 상기 시그널 로테이션 수가 사전에 규정된 거리측정 실행 시간의 상위 한계값에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 구간 안에 서 두 수신기 간 공간적 거리의 산출방법.
38. 10km 거리 범위 내에서 적어도 하나의 제2 수신기와 비교하여 제1 수신기의 위치를 판정하는 방법에 있어서,

    첫 번째와 두 번째 또는 모든 상기 제2 수신기 사이의 거리 측정을 위해 제 1항 또는 제 2항에 따르는 방법이 사용되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 범위 내에서 적어도 하나의 제2 수신기와 비교하여 제1 수신기의 위치를 판정하는 방법.
39. 제 38항에 있어서,

    - 상기 평가 단계에서 양쪽 수신기의 클록 제너레이터 오차 측정 단계와 함께, 최소한 양 수신기 중 하나와 관련된 후속 거리 측정은 제 1항의 실행 방법에서 벗어나 수신기 중 하나가 실행하는, 하나의 유일한 시그널 로테이션 및 평가 단계를 포함하고,

    - 이어지는 거리 측정의 평가 단계에서 상기 시그널 로테이션을 기반으로 해서 임시로 산출된 거리값의 오류가 이전에 산출된 해당 수신기의 클록 제네레이터 오류를 근거로 거리값의 유효한 산출을 위해 계산되는 것을 특징으로 하는 10km 거리 범위 내에서 적어도 하나의 제2 수신기와 비교하여 제1 수신기의 위치를 판정하는 방법.
40. 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위해 제 1항의 방법에 따르는 수신기에 있어서,

    -모든 첫 번째 데이터 프레임의 전송을 통해 최초 질의 전송 시점(T_TA1, T_TB2)에 상기 제2 수신기를 향해 최소 하나의 첫 번째 시그널 로테이션을 실행하도록 구성된 송신부,

    - 첫 번째 질의 데이터 프레임에 대한 대답 안에 있는 상기 제2 수신기에 의해 전송된 첫 번째 응답 데이터 프레임의 수신을 감시하고, 상기 첫 번째 응답 데이터 프레임의 수신에 정렬된 첫 번째 응답 수신 시점(T_RA1,)을 첫 번째 질의-송신 시점(T_TA1,)과 비교하여 파악하도록 구성된 수신부를 포함하는데,

    - 동시에 상기 송신부는 두 번째 시그널 로테이션을 실행하는 두 번째 질의 데이터 프레임의 수신 후에, 미리 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 두 개의 시그널 임펄스 시퀀스가 포함된 두 번째 응답 데이터 프레임을 두 번째 질의 데이터 프레임 내에 정렬된 두 번째 질의-수신 시점(T_RA2) 의 응답 시간 간격(T_replyA2)에 따라 상기 제2 수신기를 향해 전송하도록 추가적으로 구성되고, 상기 첫 번째 시그널 로테이션을 실행하는 상기 첫 번째 질의 데이터 프레임의 수신 후에, 미리 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 두 개의 상기 시그널 임펄스 시퀀스가 포함된 상기 첫 번째 응답 데이터 프레임을 응답 시간 간격₍T_{replyB1 )}에 따라 상기 첫 번째 질의 데이터 프레임 내에 정렬된 첫 번째 질의 수신 시점(T_RB1) 과 비교하여 전송되도록 구성되며, 상기 제2 수신기의 상기 첫 번째 질의 데이터 프레임의 수신으로부터 미리 규정된 임펄스 시간 간격에 따라 최소 두 개의 상기 시그널 임펄스 시퀀스가 포함된 상기 두 번째 질의 데이터 프레임의 전송을 통해 두 번째 상기 시그널 로테이션이 상기 두 번째 질의-응답 시점(T_TB1)에 상기 두 번째 수신기에서 실행되도록 구성되고,

    - 동시에 상기 수신부는 두 번째 질의 데이터 프레임에 대한 대답 안에 있는 상기 제2 수신기에 의해 전송된 두 번째 응답 데이터 프레임을 감시하고, 상기 두 번째 응답 데이터 프레임의 수신에 정렬된 상기 두 번째 응답 수신 시점(T_RB2)을 상기 두 번째 질의-송신 시점(T_TB2) 과 비교하여 파악하도록 구성되며,

    - 동시에 상기 송신부는 미리 규정된 응답 시간 간격 값을 갖는 상기 첫 번째와 두 번째 응답 데이터 프레임을 상기 각 질의-수신 시점과 비교해서 시간적 정확성을 가지고 전송하도록 구성되는데, 상기 응답 시간 간격(T_{replyA2 ,} T_replyB1)은 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 측면의 상기 시그널 로테이션 내에서 동일하거나 차이를 나타내고, 상기 각 수신기에 의해 실행된 상기 시그널 로테이션이 한 번 이상 실행되었을 경우 평균적 차이의 값이 최대 200 마이크로초에 이르도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
41. 제 40항에 있어서,

    미리 규정된 상기 응답 시간 간격 값을 갖는 상기 첫 번째와 두 번째 응답 데이터 프레임을, 상기 각 질의-수신 시점과 비교해서 시간적 정확성을 가지고 전송하도록 구성되는데, 상기 응답시간 간격(T_{replyA2 ,} T_replyB1)이 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 쪽 상기 시그널 로테이션 내에서 동일하거나 차이를 나타내고, 상기 각 수신기에 의해 실행된 시그널 로테이션이 한 번 이상 실행되었을 경우 평균적 차이의 값이 최대 20 마이크로초에 이르도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
42. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    송-수신부와 연결되고 송신부에서 발신된 상기 질의 응답 데이터 프레임의 상기 질의-송신 시점(T_TA1, T_TB2)과 상기 제2 수신기에서 수신된 상기 응답 데이터 프레임의 상기 응답-수신 시점(T_RA1, T_RB2)사이의 상기 로테이션 시간 간격(T_roundA1 , T_roundB2)을 산출하도록 구성된 평가부를 갖는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
43. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    평가부가 상기 제2 수신기와 데이터 연동되며 추가적으로 아래와 같이 구성되는데, 상기 수신기는 포착된 상기 응답시간 간격(T_replyA2, T_replyB1)과 산출된 상기 로테이션 시간 간격(T_roundA1 , T_roundB2)을 송신부를 거쳐 제2 수신기로 중계하고, 상기 수신부를 통해 상기 제2 수신기의 포착된 상기 응답 시간 간격(T_replyA2, T_replyB1)과 산출된 상기 로테이션 시간 간격(T_roundA1 , T_roundB2)을 수신하고, 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 사이의 상기 신호 실행 시간T_prop을 산출된 상기 로테이션 시간 간격과 상기 응답 시간 간격을 바탕으로 산출하며, 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 사이의 공간적 거리를 상기 신호 실행 시간T_prop에 미리 확인된 상기 시그널 임펄스의 확산 속도를 곱해 측정하는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
44. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    상기 송신부가 상기 첫 번째 응답 데이터 프레임 뒤에 상기 두 번째 시그널 로테이션의 실행을 위해 상기 두 번째 질의 데이터 프레임을 상기 제2 수신기에 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
45. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    상기 송신부가 미리 규정된 상기 응답 시간 간격(T_replyB1, T_replyA2)을 사용해 상기 번째 질의-전송 시점(T_TB1)때 조합된 질의-응답 데이터 프레임을 상기 첫 번째 질의 데이터 프레임의 상기 첫 번째 수신 시점(T_RB1,)과 비교하여 상기 제2 수신기로 전송하도록 구성되어 있다. 조합된 질의-응답 데이터 프레임은 하나의 단독 데이터 프레임 내에 첫 번째 응답 데이터 프레임의 함수는 물론 두 번째 질의 데이터 프레임의 함수까지도 일치시키고, 상기 수신부는 조합된 상기 질의-응답 데이터 프레임에 대한 응답 내에서 상기 제2 수신기에 의해 전송된 상기 두 번째 응답 데이터 프레임의 수신을 감시하고 상기 두 번째 응답 데이터 프레임에 대해 정렬된 상기 두 번째 응답-수신 시점(T_RB2)의 수신을 상기 두 번째 질의-송신 시점과 비교하여 파악하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
46. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    상기 송신부가 각각 두 개 이상의 상기 임펄스 신호를 가진 상기 질의 데이터 프레임과 상기 응답 데이터 프레임을 전송하도록 구성되고, 상기 수신부가 각각의 상기 질의 또는 응답 데이터 프레임의 두 개 이상의 상기 임펄스 신호의 수신 지점을 포착하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
47. 제 46항에 있어서,

    상기 송신부가 상기 질의 또는 응답 데이터 프레임의 시그널 임펄스를 송신 시점에 전송하도록 구성되고, 상기 송신 시점은 송신 측에서 미리 규정된 상기 임펄스 시간 간격을 통해 전송되는 상기 데이터 프레임에 정의된 타임 페리오드와 비교하여 연기되며, 상기 시그널 임펄스는 상기 타임 페리오드를 통하여 주어진 구조 시점의 중간에 전송되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
48. 제 46항에 있어서,

    상기 수신부가 수신된 상기 임펄스 신호의 임펄스 시간 간격을 통해 정의된 시간 구조와 비교하여 수신한 상기 질의 또는 응답 데이터 프레임의 임펄스 신호를 연기하고, 연기된 상기 임펄스 신호가 송신기 쪽에서 미리 규정된 임펄스 시간 간격의 중간에 수신되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
49. 제 48항에 있어서,

    상기 수신부가 상기 임펄스 신호의 수신 지점을 포착한 후 타임 페리오드와 관련된 중간 수신 지점을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
50. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    상기 수신부가 자신의 시점을 산출하여 상기 시그널링 임펄스의 수신 시점으 로 파악하도록 구성되고, 상기 검출된 시그널 임펄스는 최대 신호 획득 또는 미리 규정된 견본 신호와 연관된 최대값을 보여주는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
51. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    상기 수신부가 상기 질의-수신 시점 또는 상기 응답-수신 시점 결정 후 또는 그 다음의 질의 데이터 프레임 또는 응답 데이터 프레임의 이어지는 질의-수신 시점 결정 전에 송신 및 수신 지점을 결정하기 위해서 사용된 클록 제너레이터 또는 오실레이터를 새로 시작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
52. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    상기 수신부가 개별적인 상기 시그널 임펄스의 다중 확산으로 소급되는 임펄스 순서 제출에 대해 수신 신호를 검사하고, 이런 종류의 임펄스 순서 제출시 미리 결정된 시간 범위 내에서 가장 빠른 시점을 상기 시그널 임펄스의 수신 시점으로 산출하도록 구성되며, 상기 수신 신호는 최대값을 채택하는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
53. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    상기 제2 수신기와 함께 응답 시간 간격(T_replyAk, T_replyBi)의 값을 상기 응답 데이터 프레임이 송신되기 전에 지정하는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
54. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    상기 응답 시간 간격을 측정하기 위해 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
55. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    상기 제2 수신기와 함께 응답 시간 간격의 다양한 값의 순서를 지정하고 후속적인 각 거리 측정의 실행시 항상 순서로 주어진 바로 다음의 응답 시간 간격을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
56. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    상기 송신부에서 사용된 상기 신호 임펄스의 간격을 결정하고 동시에 정보 상징을 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
57. 제 40항 또는 제 41항에 있어서,

    상기 송신부가 처프 임펄스의 형태로 만들어진 신호 임펄스를 송출하여 수신부를 설치하고 상기 수신된 처프 임펄스로부터 상기 송신부에서 만들어진 신호 임펄스를 재구성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
58. 제 57항에 있어서,

    상기 처프 임펄스의 두 보완적 타입이 전송되도록 구성되고, 상기 처프 임펄스는 동일한 중간 주파수와 임펄스 지속을 보여주고, 항상 임펄스 지속 중 역방향의 주파수 흐름 및 중간 주파수를 중심으로 대칭적인 주파수 흐름을, 하나의 상기 처프 임펄스 타입이 증가하는 주파수 흐름일 때 다른 하나는 감소하는 주파수 흐름을 보여주며 상기 보완적인 처프 임펄스 타입은 거리측정을 위해 하나의 상기 질의 또는 응답 데이터 프레임 내에서 항상 같은 수로 사용되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
59. 제 42항에 있어서,

    상기 거리 측정이 사전에 규정될 수 있거나 또는 역동적으로 변할 수 있는 상기 측정 시간 간격에 따라 반복되도록 구성되고, 상기 제1 수신기 및 제2 수신기 사이에서 상호간 산출된 거리값에 따른 거리차의 형성 및 거리차와 시간차에서 비 롯되는 비율 형성을 통해서 상기 수신기의 속도가 상호간 비교 산출되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
60. 제 42항에 있어서,

    상기 사전에 규정될 수 있거나 역동적으로 변할 수 있는 속도-측정 시간 간격을 이용해 두 속도 값이 산출되도록 구성되고, 상기 수신기의 가속도가 상호간 산출된 속도값에 따른 속도차의 형성 및, 속도차와 측정 시간 간격에서 비롯된 비율 형성을 통해서 상호간 비교 산출되는 것을 특징으로 하는 10KM 이내의 거리 범위 내에서 제2 수신기까지의 공간적 거리를 측정하기 위한 수신기.
61. 10Km의 거리 범위 내에서 제 40항 또는 제41항에 따르는 제1 수신기 및 제40항 또는 제 41항에 따르는 제2 수신기 사이의 공간적 간격을 결정하기 위한 장치.
62. 10Km의 거리 범위 내에서 제 42항에 따르는 제1 수신기 및 제 42항에 따르는 제2 수신기 사이의 공간적 간격을 결정하기 위한 장치.
63. 제 61항에 있어서,

    제3의 수신기가 구성되는데 상기 수신기는 상기 제1 수신기 및 상기 제 2 수신기와의 데이터 접속을 구축하기 위해 형성되었으며, 이 구축을 통해 상기 제3 수신기로 로테이션 시간 간격과 응답 시간 간격을 전송하고자 하며, 상기 제3 수신기는 또한 하나의 거리 측정 장치를 제시하는데, 상기 거리측정 장치는 상기 제1 수신기 및 상기 제2 수신기와의 데이터 접속을 구축하기 위해 형성되었으며, 이 구축을 통해 상기 거리 측정 장치로 상기 로테이션 시간 간격과 상기 응답 시간 간격을 전송하고자 하는데,

    - 상기 제1 및 제2 수신기에 의해 산출된 시그널 로테이션 시간 간격과 상기 제1 및 제2 수신기에 의해 파악된 상기 응답 시간 간격을 이용해 상기 제1 및 제2 수신기 사이의 신호 실행 시간(Tprop) 산출을 하고,

    - 상기 신호 실행 시간(Tprop)과 시그널 임펄스의 미리 알려진 확산 속도를 곱하여 상기 제1 및 제2 수신기 사이의 공간적 거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 장치.
64. 제 61항에 있어서,

    상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 사이의 거리가 상기 질의-응답 데이터 프레임 수에 의해 주파될 때까지, 첫 번째와 두 번째 상기 시그널 로테이션이 최소 2회 실행되고, 상기 질의-응답 데이터 프레임은 4의 배수이며 모든 부가적인 로테이션 간격을 산출하는 것과 같이 상기 응답 시간 간격을 파악하도록 구성되는데, 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기는 상기 응답-시간 간격T_replyAk, k= 2, 4, 6, 8,..,(n-1)일 때, T_replyA2부터 T_replyA(n-1)까지와 T_replyBi, i = 1, 3, 5, 7, ...,(n-2) 일 때, T_replyB1 부터 T_replyB(n-2)까지를 사용하도록 구성되어 있으며 응답-시간 간격은

    

    에 따라 계산되고, 그 평균값은 최대 20 마이크로초로 나타내고, 또한 상기 제1 수신기의 평가장치는 상기 첫 번째 시그널 로테이션-단계 순서의 반복적 실행 후 추가적인 로테이션 시간 간격T_roundAi i = 3, 5, 7,...,(n-2)일 때, T_roundA3부터 T_roundA(n-2)까지를 산출하도록 구성되어 있으며, n은 홀수이고, 상기 제2 수신기의 평가장치는 상기 두 번째 시그널 로테이션-단계 순서의 반복적 실행 후 추가적인 로테이션 시간 간격T_roundBk k= 4, 6, 8,..., (n-1)일 때, T_roundB4부터 T_roundB(n-1)까지를 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
65. 제 45항에 따르는 두 수신기를 포함하는 장치에 있어서,

    상기 각 수신기는 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기 사이의 거리가 3보다 큰 홀수 n의 횟수만큼 상기 질의-응답 데이터 프레임에 의해 주파될 때까지 최소 2회의 상기 시그널 로테이션이 실행되도록 구성되어 있으며, 상기 모든 부가적인 로테이션 간격을 산출하는 것과 같이 상기 응답 시간 간격을 파악하도록 구성되어있는데, 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기는

    - 상기 첫 번째 시그널 로테이션-단계 순서의 반복적 실행 후 추가적인 로테이션 시간 간격T_roundAi i= 3, 5, 7,...,(n-2)일 때, T_roundA3부터 T_roundA(n-2) 까지를 산출하도록 구성되어 있으며,

    - 상기 두 번째 시그널 로테이션-단계 순서의 반복적 실행 후 추가적인 로테이션 시간 간격T_roundBk k = 4, 6, 8,..., (n-1)일 때, T_roundB4부터 T_roundB(n-1)까지를 산출하도록 구성되어 있으며,

    - 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기는 상기 응답-시간 간격T_replyAk, k= 2, 4, 6, 8,...,(n-1)일 때, T_replyA2부터 T_replyA(n-1)까지와T_replyBi, i= 1, 3, 5, 7,..., (n-2)일 때, T_replyB1부터 T_replyB(n-2)까지를 사용하도록 구성되어 있으며 응답-시간 간격은

    

    에 따라 계산되며, 그 평균값이 최대 20 마이크로초로 나타내지는 것을 특징으로 하는 장치.
66. 제 62항에 있어서,

    제 42항에 따르는 상기 측정 수신기는 미리 확인된 간격으로 상기 제1 또는 상기 제2 수신기 쪽으로 정렬되어 있고, 상기 제1 또는 제2 수신기에게 알려져 있거나 전달된 응답 시간 간격을 사용하는데, 상기 제1 또는 제2 수신기 또는 두 개의 수신기는 상기 첫 번째 시그널 로테이션에 앞서 각각 다른 수신기에 대한 거리 측정의 범주 내에서 거리 측정을 목적으로 하는 최소 한 쌍의 시그널 로테이션이 측정 수신기에 의해 실행되도록 구성되며, 또한 상기 제1, 제2 수신기는 이렇게 산출되어 미리 확인된 공간적 간격을 측정 수신기와 비교하고, 이어지는 거리 측정의 범주에서 비교 값을 해당 위치에서 산출된 거리 값의 오류 교정을 하는데 사용하도록 구성되어 있으며, 상기 제1, 제2 수신기는 이렇게 산출돼 미리 알려진 공간적 간격을 측정 수신기와 비교하고, 이어지는 거리 측정의 범주에서 그 비교값을 바로 그곳에서 산출된 거리 값의 오류 교정을 하는데 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
67. 제 66항에 있어서,

    상기 제1 또는 제2 또는 두 개의 수신기는 거리 측정이 실행되는 동안, 또는 1초 단위의 시간 간격 전후로 상기 각 수신기가 있는 장소의 현재 온도와 상기 각 수신기의 현재 공급 전압은 물론 현재 온도와 현재 공급 전압까지도 측정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
68. 제 61항에 있어서,

    상기 수신기 내에 데이터 뱅크가 준비되어 있고, 이전에 실행된 거리 측정의 도움으로 상기 수신기에 의해 클록 제너레이터 오류가 산출 및 저장되도록 구성되어 있는데, 상기 제1, 제2 수신기가 클록 제너레이터의 산출 후에 뒤 이어지는 거리 측정이 청구항 1의 실행 방법과는 다르게 하나의 상기 시그널 로테이션과 평가 단계를 이용해 실행되도록 구성되어 있으며, 상기 수신기의 평가부가 평가 단계에서 유일한 시그널 로테이션 후에 임시적으로 산출된 거리값의 오류를 상기 데이터 뱅크에 의해 저장된 분배된 상기 수신기의 클록 제너레이터 오차를 이용해 간격값의 유효한 산출을 목적으로 계산하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.

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