KR101208638B1 - 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법 - Google Patents

선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101208638B1
KR101208638B1 KR1020120050229A KR20120050229A KR101208638B1 KR 101208638 B1 KR101208638 B1 KR 101208638B1 KR 1020120050229 A KR1020120050229 A KR 1020120050229A KR 20120050229 A KR20120050229 A KR 20120050229A KR 101208638 B1 KR101208638 B1 KR 101208638B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
satellite
ship
positioning
distance
line
Prior art date
Application number
KR1020120050229A
Other languages
English (en)
Inventor
심우성
조득재
Original Assignee
한국해양연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국해양연구원 filed Critical 한국해양연구원
Priority to KR1020120050229A priority Critical patent/KR101208638B1/ko
Priority to US14/400,083 priority patent/US9638806B2/en
Priority to PCT/KR2012/009670 priority patent/WO2013168866A1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101208638B1 publication Critical patent/KR101208638B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/40—Correcting position, velocity or attitude

Abstract

본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템은 선박의 선위를 복수개의 위성을 이용하여 획득하는 GNSS 수신부; 상기 선박의 제 1선위로부터 특정 시간(t) 경과 후의 선박의 제 2선위를 추측항법(Dead-reckoning)을 이용하여 계산하는 선위 계산부; 상기 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 계산된 상기 제 2선위에서의 각 위성의 위치값과 상기 제 2선위의 위치값을 이용하여 각 위성과 상기 선박간의 예측거리를 계산하는 거리 계산부; 및 상기 거리 계산부에서 계산된 각 위성과 상기 선박간의 예측거리와, 상기 제 2선위에서의 각 위성과 상기 GNSS 수신부의 의사거리(pseudorange)를 각각 비교하여 각 위성의 오차 증가 여부에 따라 위성의 오류 여부를 감시하는 오류 감시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법{Detection System and Method for Plausibility of Ship's Positioning Signal from Global Navigation Satellite System}
본 발명은 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 선위 측정에 사용되는 위성 신호의 모호성을 검출할 수 있는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
선박의 안전한 운항을 위해 주기적으로 선위(船位)를 획득하는 것은 바다에서 항법을 한 이래로 새로운 기술 개발을 위한 지속적인 관심사였고 최근에는 지구 주위를 선회하는 위성의 위치와 위성에서 사용자 수신기까지의 거리를 측정하여 삼각측량 원리에 의한 사용자 수신기의 위치를 획득하는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위치 획득 시스템이 가장 주요한 선위 획득 수단으로 활용되고 있다.
도 1은 종래의 해상의 선박 위치 확인 및 정보 서비스 시스템의 블록도이고, 도 2는 종래의 선박의 위치감지 시스템의 내부 평면도이다.
예를 들어, 대한민국 특허출원번호 제10-1994-028555호는 글로벌 위치 설정 시스템(GPS : Global Positioning Systems) 수신기와 주파수 공용통신 시스템(TRS : Trunked Radio System)을 이용하여 해상 내에서 각 선박의 정확한 현재 위치를 파악하고 선박들에 필요한 각종 정보를 서비스하기 위한 시스템 및 그 처리 방법을 소개하고 있고, 또한, 대한민국 특허출원번호 제10-2006-0045403호는 레이저 거리측정기(202)에 의해 선석으로부터 선박까지의 거리와 방위각을 동시에 활용함으로써, 선박의 위치 및 항해거리를 정확히 제공할 수 있는 선박의 위치 감지 시스템 및 그 방법을 소개하고 있다.
한편, GNSS를 이용한 선위 획득은 기상 상태에 관계없이 전 지구적으로 선위를 획득할 수 있는 장점으로 거의 모든 선박에서 이용되고 있으나 전파를 이용하므로, 정확성, 무결성 측면에서 선박에 필요한 일정 수준 이상의 정보를 획득하기 위한 다양한 기술적 발전이 이루어지고 있으며, 최근 자주 발생하고 있는 재밍신호에 의한 인위적인 GNSS 신호의 차단, 위성 시스템의 고장에 의한 사용자 수신기 측위의 오류 등으로 인해 발생할 수 있는 측위 신호의 모호성(Plausibility) 해결이 중요하게 부각되고 있다.
사용자 수신기가 위성 전파를 이용해 획득한 선위의 모호성은 기존에는 선위의 정확성에 포함된 개념으로 이해되고 있었는데, GNSS 시스템 자체의 오류, 전파가 사용자 수신기까지 도달하는 거리에 있는 이온층, 전리층 지연에 의한 오류, 사용자 수신기의 오류, 사용자 주변의 환경에 의한 다중경로 효과, 기타 전파간섭에 의한 신호 추적 오류 등의 다양한 오류 인자로 야기되는 측위 결과의 정확성을 측위 정보의 참값과 비교하여 일정한 범위 내에 계산된 측위 정보가 포함될 확률로 나타낸다고 했을 때, 사용자 수신기가 보장할 수 있는 측위 정보의 정확성이 일반적으로 예상되는 오류에 대한 가정을 기반으로 제공되는 것이기 때문에 인위적인 오류가 가해졌을 때에는 그 정확성을 보장할 수 없게 되는 문제점이 있다.
이처럼, 정확성이 저해되는 상황에서 사용자의 선위가 일정 범위를 벗어나면서 여러 방향으로 흔들리는 측위 정보라면 사용자는 정보의 부정확성을 명확히 인식할 수 있으나 일정한 방향으로 지속적인 오류를 갖는 측위 정보의 경우에는 부정확한 측위 정보에 대한 사용자의 빠른 인식이 어려울 수 있으며 이러한 부정확성에 모호성이 포함되어 있을 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로, GNSS 위성의 궤도정보와 선박의 추측항법 데이터를 비교하여 모호성을 검출할 수 있는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템은 선박의 선위를 복수개의 위성을 이용하여 획득하는 GNSS 수신부; 상기 선박의 제 1선위로부터 특정 시간(t) 경과 후의 선박의 제 2선위를 추측항법(Dead-reckoning)을 이용하여 계산하는 선위 계산부; 상기 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 계산된 상기 제 2선위에서의 각 위성의 위치값과 상기 제 2선위의 위치값을 이용하여 각 위성과 상기 선박간의 예측거리를 계산하는 거리 계산부; 및 상기 거리 계산부에서 계산된 각 위성과 상기 선박간의 예측거리와, 상기 제 2선위에서의 각 위성과 상기 GNSS 수신부의 의사거리(pseudorange)를 각각 비교하여 각 위성의 오차 증가 여부에 따라 위성의 오류 여부를 감시하는 오류 감시부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선위 계산부는, 상기 제 1선위로부터 상기 선박의 선수방위각과 대지속력을 이용하여 상기 제 2선위를 계산하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선박은, 상기 선수방위각을 측정하는 방위 센서; 및 상기 대지속력을 측정하는 속도 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1선위는, 상기 GNSS 수신부가 상기 제 1선위의 지점에 위치된 경우 각 위성의 위치값을 이용하여 기획득한 GNSS 위치인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2선위에서의 각 위성의 위치값은, 상기 GNSS 수신부가 각 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 상기 제 1선위로부터 특정 시간(t) 동안 이동한 각 위성의 거리값을 계산하여 획득하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 의사거리(pseudorange)는, 상기 GNSS 수신부가 신호 측정치를 이용하여 계산한 값인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법은 선박의 제 1선위를 복수개의 위성을 이용하여 획득하는 제 1선위 획득단계; 상기 제 1선위로부터 특정 시간(t) 경과 후의 선박의 제 2선위를 추측항법(Dead-reckoning)을 이용하여 계산하는 제 2선위 계산단계; 상기 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 상기 제 2선위에서의 각 위성과 상기 선박간의 예측거리를 계산하는 거리 계산단계; 및 상기 각 위성과 선박간의 예측거리와, 상기 제 2선위에서의 각 위성과 상기 GNSS 수신부의 의사거리(pseudorange)를 각각 비교하여 각 위성의 오차 증가 여부에 따라 위성 신호의 오류 여부를 감시하는 오류 감시단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1선위 획득단계에서, 상기 제 1선위는 하기의 수학식에 의해 획득되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112012037804414-pat00001
(여기서, VPa(T)는 a 지점에서의 선박위치, T는 시간축, TA는 Triangulation의 약자로 네 개의 의사거리 파라미터를 받아들여 알려진 위성의 위치로부터 선박의 위치를 구하는 함수, (ρ1a,ρ2a,ρ3a,ρ4a)는 a 지점에서의 각 위성까지의 의사거리)
또한, 상기 제 2선위 계산단계에서, 상기 제 2선위는 하기의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112012037804414-pat00002
(여기서, VPDR(T+t)는 추측항법에 의해 t 시간 동안 이동한 b 지점에서의 선박위치, T는 시간축, DR은 Dead-Reckoning의 약자로 입력 파라미터 값을 이용하여 t 시간이 지난 후의 위치를 계산하는 함수, VPa(T)는 a 지점에서의 선박위치, HDGa는 a 지점에서의 선수방위각, SOGa는 a 지점에서의 대지속력)
또한, 상기 거리 계산단계는, 상기 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 상기 제 2선위에서의 각 위성의 위치값을 계산하는 위성 위치값 계산공정; 및 상기 제 2선위에서의 각 위성의 위치값과 상기 제 2선위의 위치값을 이용하여 각 위성과 상기 선박간의 예측거리를 계산하는 예측거리 계산공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 예측거리 계산공정에서, 상기 예측거리는 하기의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112012037804414-pat00003
(여기서, Calρ1,2,3,4b는 b 지점에서 선박으로부터 각 위성까지의 거리, VPDR(T+t)는 추측항법에 의해 t 시간 동안 이동한 b 지점에서의 선박위치, T는 시간축, S1 ,2,3,4b는 b 지점에서의 각 위성 위치계산값)
또한, 상기 오류 감시단계는, 상기 제 2선위에서의 각 위성과 상기 선박의 의사거리(pseudorange)를 획득하는 의사거리 획득공정; 상기 각 위성과 선박간의 예측거리와, 상기 의사거리를 각각 비교하는 거리 비교공정; 및 상기 각 위성의 오차 증가 여부에 따라 위성 신호의 오류 여부를 감시하는 오류 감시공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 의사거리 획득공정에서, 상기 의사거리는 제 2선위에서의 선박위치 VPb(T+t)를 선박과 위성간의 거리식으로 표현한 하기의 수학식에 의해 획득되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112012037804414-pat00004
(여기서, VPb(T+t)는 b 지점에서의 선박위치, T는 시간축, TA는 Triangulation의 약자로 네 개의 의사거리 파라미터를 받아들여 알려진 위성의 위치로부터 선박의 위치를 구하는 함수, (ρ1b,ρ2b,ρ3b,ρ4b)는 b 지점에서의 각 위성까지의 의사거리)
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법에 의하면, GNSS 위성의 궤도정보와 선박의 방위, 속도 센서를 이용한 추측항법 데이터를 비교하여 선위 정보에 포함될 수 있고 잠재적 위험성이 높은 모호성에 대한 상시적인 감시를 할 수 있고, 이를 이용해 위성 신호 자체에 내포될 수 있는 모호성을 검출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 해상의 선박 위치 확인 및 정보 서비스 시스템의 블록도이다.
도 2는 종래의 선박의 위치감지 시스템의 내부 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 선박 및 위성의 특정 시간(t) 경과 전후의 위치를 보여주는 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법의 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법 중 거리 계산단계의 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법 중 오류 감시단계의 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템의 구성도이다.
본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, GNSS 수신부(100), 선위 계산부(200), 거리 계산부(300) 및 오류 감시부(400)를 포함한다.
상기 GNSS 수신부(100)는 선박의 선위를 복수개의 위성을 이용하여 획득할 수 있다.
상기 선위 계산부(200)는 상기 선박의 제 1선위로부터 특정 시간(t) 경과 후의 선박의 제 2선위를 추측항법(Dead-reckoning)을 이용하여 계산할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 선박 및 위성의 특정 시간(t) 경과 전후의 위치를 보여주는 도이다.
상기 선박은 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1선위(a)에서 제 2선위(b)까지 특정 시간(t) 동안 운행할 수 있는데, 상기 제 1선위(a)에서는 위성 S1a, S2a, S3a, S4a의 위치를 이용하여 GNSS 위치를 획득할 수 있고, 상기 제 2선위(b)에서는 특정 시간(t) 동안 각 위성이 지정된 궤도를 통해 이동한 후의 위성 S1b, S2b, S3b, S4b의 위치를 이용하여 GNSS 위치를 획득할 수 있다.
상기 선위 계산부(200)는 상기 제 1선위(a)로부터 상기 선박의 선수방위각과 대지속력을 이용하여 상기 제 2선위(b)를 계산할 수 있다.
여기서, 상기 제 1선위(a)는 상술한 바와 같이, 상기 GNSS 수신부(100)가 상기 제 1선위(a)의 지점에 위치된 경우 각 위성의 위치값(S1a,S2a,S3a,S4a)을 이용하여 기획득한 GNSS 위치이고, 상기 선수방위각과 대지속력은 상기 선박에 포함된 방위 센서 및 속도 센서에 의해 각각 측정된 값이다.
상기 GNSS 수신기(100)는 특정 시간(t) 보다 상대적으로 긴 시간 동안(수 시간 이상) 정확도가 유효한 각 선박의 궤도정보(ephemeris) 데이터를 위성으로부터 수신하여 유지하고 있으므로, 각 위성이 특정 시간(t) 동안 어느 위치로 이동하였는지 즉시 계산이 가능하며, 이는 도 4에서 S1a, S2a, S3a, S4a의 위치가 위성의 신호를 수신하여 획득한 각 위성의 위치일 때 S1b, S2b, S3b, S4b는 각 위성의 궤도정보(ephemeris) 데이터를 이용하여 특정 시간(t)동안 위성이 이동한 거리를 계산하여 얻은 값이다.
일반적으로, 선박에서 GNSS를 이용한 선위 측위시 자연적, 인위적 간섭 요소로 인해 위성으로부터 수신하는 측정값에 알 수 없는 오차 요소가 증가하는 경우 모호성이 증가하게 되는데, 수초에서 수분 사이의 상대적으로 짧은 주기의 특정 시간(t) 간격으로 선박에서 상시 획득 가능한 선수방위각과 대지속력을 이용한 추측항법을 이용함으로써 모호성을 감시할 수 있다.
상기 거리 계산부(300)는 상기 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 계산된 상기 제 2선위(b)에서의 각 위성의 위치값(S1b,S2b,S3b,S4b)과, 상기 제 2선위(b)의 위치값을 이용하여 각 위성과 상기 선박간의 예측거리를 계산할 수 있다.
여기서, 상기 제 2선위(b)에서의 각 위성의 위치값(S1b,S2b,S3b,S4b)은 상술한 바와 같이, 상기 GNSS 수신부(100)가 각 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 상기 제 1선위로부터 특정 시간(t) 동안 이동한 각 위성의 거리값을 계산하여 획득한 값이다.
상기 오류 감시부(400)는 상기 거리 계산부(300)에서 계산된 각 위성과 상기 선박간의 예측거리와, 상기 제 2선위(b)에서의 각 위성과 상기 GNSS 수신부(100)의 의사거리(pseudorange)를 각각 비교하여 각 위성의 오차 증가 여부에 따라 위성의 오류 여부를 감시할 수 있는데, 여기서, 상기 의사거리(pseudorange)는 상기 GNSS 수신부(100)가 신호 측정치를 이용하여 계산한 값일 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 추측항법과 궤도정보를 이용하여 추측항법 및 궤도정보가 상대적으로 정확한 특정 시간(t) 내에 위성과 선박의 위치를 각각 계산하여 위성과 선박의 거리를 구하고, 이를 GNSS 수신기(100)가 신호 측정치를 이용하여 구한 의사거리(pseudorange)와 비교하여 각 위성의 오차 증가 여부를 감시할 수 있고, 이를 통해 위성의 오류 여부 및 그에 따른 모호성 증가 여부를 상시 감시할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법을 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법의 블록도이다.
본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법은 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1선위 획득단계(S10), 제 2선위 계산단계(S20), 거리 계산단계(S30) 및 오류 감시단계(S40)를 포함한다.
상기 제 1선위 획득단계(S10)는 도 4에 도시된 바와 같이, 선박의 제 1선위(a)를 복수개의 위성을 이용하여 획득하는 단계이다.
구체적으로, 상기 제 1선위 획득단계(S10)에서, 상기 제 1선위(a)는 하기의 [수학식 1]에 의해 획득될 수 있다.
Figure 112012037804414-pat00005
(여기서, VPa(T)는 a 지점에서의 선박위치, T는 시간축, TA는 Triangulation의 약자로 네 개의 의사거리 파라미터를 받아들여 알려진 위성의 위치로부터 선박의 위치를 구하는 함수, (ρ1a,ρ2a,ρ3a,ρ4a)는 a 지점에서의 각 위성까지의 의사거리)
상기 제 2선위 계산단계(S20)는 상기 제 1선위(a)로부터 특정 시간(t) 경과 후의 선박의 제 2선위(b)를 추측항법(Dead-reckoning)을 이용하여 계산하는 단계이다.
구체적으로, 상기 제 2선위 계산단계(S20)에서, 상기 제 2선위는 하기의 [수학식 2]에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112012037804414-pat00006
(여기서, VPDR(T+t)는 추측항법에 의해 t 시간 동안 이동한 b 지점에서의 선박위치, T는 시간축, DR은 Dead-Reckoning의 약자로 입력 파라미터 값을 이용하여 t 시간이 지난 후의 위치를 계산하는 함수, VPa(T)는 a 지점에서의 선박위치, HDGa는 a 지점에서의 선수방위각, SOGa는 a 지점에서의 대지속력)
상기 거리 계산단계(S30)는 상기 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 상기 제 2선위(b)에서의 각 위성과 상기 선박간의 예측거리를 계산하는 단계이다.
도 6은 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법 중 거리 계산단계의 블록도이다.
상기 거리 계산단계(S30)는 도 6에 도시된 바와 같이, 위성 위치값 계산공정(S31) 및 예측거리 계산공정(S32)을 포함한다.
상기 위성 위치값 계산공정(S31)은 상기 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 상기 제 2선위(b)에서의 각 위성의 위치값(S1b,S2b,S3b,S4b)을 계산하는 공정이다.
상기 예측거리 계산공정(S32)은 상기 제 2선위(b)에서의 각 위성의 위치값(S1b,S2b,S3b,S4b)과 상기 제 2선위(b)의 위치값을 이용하여 각 위성과 상기 선박간의 예측거리를 계산하는 공정이다.
구체적으로, 상기 예측거리 계산공정(S32)에서, 상기 예측거리는 하기의 [수학식 3]에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112012037804414-pat00007
(여기서, Calρ1,2,3,4b는 b 지점에서 선박으로부터 각 위성까지의 거리, VPDR(T+t)는 추측항법에 의해 t 시간 동안 이동한 b 지점에서의 선박위치, T는 시간축, S1 ,2,3,4b는 b 지점에서의 각 위성 위치계산값)
상기 오류 감시단계(S40)는 상기 각 위성과 선박간의 예측거리와, 상기 제 2선위(b)에서의 각 위성과 상기 GNSS 수신부의 의사거리(pseudorange)를 각각 비교하여 각 위성의 오차 증가 여부에 따라 위성 신호의 오류 여부를 감시하는 단계이다.
도 7은 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법 중 오류 감시단계의 블록도이다.
상기 오류 감시단계(S40)는 도 7에 도시된 바와 같이, 의사거리 획득공정(S41), 거리 비교공정(S42) 및 오류 감시공정(S43)을 포함한다.
상기 의사거리 획득공정(S41)은 상기 제 2선위(b)에서의 각 위성과 상기 선박의 의사거리(pseudorange)를 획득하는 공정이다.
구체적으로, 상기 의사거리 획득공정(S41)에서, 상기 의사거리는 제 2선위(b)에서의 선박위치 VPb(T+t)를 선박과 위성간의 거리식으로 표현한 하기의 [수학식 4]에 의해 획득될 수 있다.
Figure 112012037804414-pat00008
(여기서, VPb(T+t)는 b 지점에서의 선박위치, T는 시간축, TA는 Triangulation의 약자로 네 개의 의사거리 파라미터를 받아들여 알려진 위성의 위치로부터 선박의 위치를 구하는 함수, (ρ1b,ρ2b,ρ3b,ρ4b)는 b 지점에서의 각 위성까지의 의사거리)
상기 거리 비교공정(S42)은 상기 각 위성과 선박간의 예측거리와, 상기 의사거리를 각각 비교하는 공정이다.
상기 오류 감시공정(S43)은 상기 각 위성의 오차 증가 여부에 따라 위성의 오류 여부를 감시하는 공정이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
100:GNSS 수신부 200:선위 계산부
300:거리 계산부 400:오류 감시부
a:제 1선위
b:제 2선위
S1a,S2a,S3a,S4a:a(제 1선위)에서의 위성의 위치
S1b,S2b,S3b,S4b:b(제 2선위)에서의 위성의 위치
S10:제 1선위 획득단계
S20:제 2선위 계산단계
S30:거리 계산단계
S31:위성 위치값 계산공정
S32:예측거리 계산공정
S40:오류 감시단계
S41:의사거리 획득공정
S42:거리 비교공정
S43:오류 감시공정

Claims (13)

  1. 선박의 선위를 복수개의 위성을 이용하여 획득하는 GNSS 수신부;
    선박의 제 1선위로부터 특정 시간(t) 경과 후의 선박의 제 2선위를 추측항법(Dead-reckoning)을 이용하여 계산하는 선위 계산부;
    상기 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 계산된 상기 제 2선위에서의 각 위성의 위치값과 상기 제 2선위의 위치값을 이용하여 각 위성과 상기 선박간의 예측거리를 계산하는 거리 계산부; 및
    상기 거리 계산부에서 계산된 각 위성과 상기 선박간의 예측거리와, 상기 제 2선위에서의 각 위성과 상기 GNSS 수신부의 의사거리(pseudorange)를 각각 비교하여 각 위성의 오차 증가 여부에 따라 위성의 오류 여부를 감시하는 오류 감시부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선위 계산부는,
    상기 제 1선위로부터 상기 선박의 선수방위각과 대지속력을 이용하여 상기 제 2선위를 계산하는 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 선박은,
    상기 선수방위각을 측정하는 방위 센서; 및
    상기 대지속력을 측정하는 속도 센서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1선위는,
    상기 GNSS 수신부가 상기 제 1선위의 지점에 위치된 경우 각 위성의 위치값을 이용하여 기획득한 GNSS 위치인 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2선위에서의 각 위성의 위치값은,
    상기 GNSS 수신부가 각 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 상기 제 1선위로부터 특정 시간(t) 동안 이동한 각 위성의 거리값을 계산하여 획득하는 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 의사거리(pseudorange)는,
    상기 GNSS 수신부가 신호 측정치를 이용하여 계산한 값인 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템.
  7. 선박의 제 1선위를 복수개의 위성을 이용하여 획득하는 제 1선위 획득단계;
    상기 제 1선위로부터 특정 시간(t) 경과 후의 선박의 제 2선위를 추측항법(Dead-reckoning)을 이용하여 계산하는 제 2선위 계산단계;
    상기 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 상기 제 2선위에서의 각 위성과 상기 선박간의 예측거리를 계산하는 거리 계산단계; 및
    상기 각 위성과 선박간의 예측거리와, 상기 제 2선위에서의 각 위성과 GNSS 수신부의 의사거리(pseudorange)를 각각 비교하여 각 위성의 오차 증가 여부에 따라 위성 신호의 오류 여부를 감시하는 오류 감시단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1선위 획득단계에서,
    상기 제 1선위는 하기의 수학식에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법.

    Figure 112012071254916-pat00009

    (여기서, VPa(T)는 a 지점에서의 선박위치, T는 시간축, TA는 Triangulation의 약자로 네 개의 의사거리 파라미터를 받아들여 알려진 위성의 위치로부터 선박의 위치를 구하는 함수, (ρ1a,ρ2a,ρ3a,ρ4a)는 a 지점에서의 각 위성까지의 의사거리)
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2선위 계산단계에서,
    상기 제 2선위는 하기의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법.

    Figure 112012071254916-pat00010

    (여기서, VPDR(T+t)는 추측항법에 의해 t 시간 동안 이동한 b 지점에서의 선박위치, T는 시간축, DR은 Dead-Reckoning의 약자로 입력 파라미터 값을 이용하여 t 시간이 지난 후의 위치를 계산하는 함수, VPa(T)는 a 지점에서의 선박위치, HDGa는 a 지점에서의 선수방위각, SOGa는 a 지점에서의 대지속력)
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 거리 계산단계는,
    상기 위성의 궤도정보(ephemeris)를 이용하여 상기 제 2선위에서의 각 위성의 위치값을 계산하는 위성 위치값 계산공정; 및
    상기 제 2선위에서의 각 위성의 위치값과 상기 제 2선위의 위치값을 이용하여 각 위성과 상기 선박간의 예측거리를 계산하는 예측거리 계산공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 예측거리 계산공정에서,
    상기 예측거리는 하기의 수학식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법.

    Figure 112012037804414-pat00011

    (여기서, Calρ1,2,3,4b는 b 지점에서 선박으로부터 각 위성까지의 거리, VPDR(T+t)는 추측항법에 의해 t 시간 동안 이동한 b 지점에서의 선박위치, T는 시간축, S1 ,2,3,4b는 b 지점에서의 각 위성 위치계산값)
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 오류 감시단계는,
    상기 제 2선위에서의 각 위성과 상기 선박의 의사거리(pseudorange)를 획득하는 의사거리 획득공정;
    상기 각 위성과 선박간의 예측거리와, 상기 의사거리를 각각 비교하는 거리 비교공정; 및
    상기 각 위성의 오차 증가 여부에 따라 위성 신호의 오류 여부를 감시하는 오류 감시공정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 의사거리 획득공정에서,
    상기 의사거리는 제 2선위에서의 선박위치 VPb(T+t)를 선박과 위성간의 거리식으로 표현한 하기의 수학식에 의해 획득되는 것을 특징으로 하는 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출방법.

    Figure 112012071254916-pat00012

    (여기서, VPb(T+t)는 b 지점에서의 선박위치, T는 시간축, TA는 Triangulation의 약자로 네 개의 의사거리 파라미터를 받아들여 알려진 위성의 위치로부터 선박의 위치를 구하는 함수, (ρ1b,ρ2b,ρ3b,ρ4b)는 b 지점에서의 각 위성까지의 의사거리)
KR1020120050229A 2012-05-11 2012-05-11 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법 KR101208638B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120050229A KR101208638B1 (ko) 2012-05-11 2012-05-11 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법
US14/400,083 US9638806B2 (en) 2012-05-11 2012-11-15 System and method for detecting ambiguities in satellite signals for GPS tracking of vessels
PCT/KR2012/009670 WO2013168866A1 (ko) 2012-05-11 2012-11-15 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120050229A KR101208638B1 (ko) 2012-05-11 2012-05-11 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101208638B1 true KR101208638B1 (ko) 2012-12-06

Family

ID=47906954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120050229A KR101208638B1 (ko) 2012-05-11 2012-05-11 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9638806B2 (ko)
KR (1) KR101208638B1 (ko)
WO (1) WO2013168866A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180055433A (ko) * 2016-11-17 2018-05-25 현대모비스 주식회사 페일-세이프 기능을 갖는 자율 주행 시스템 및 이의 방법
CN110133700A (zh) * 2019-05-27 2019-08-16 上海海事大学 一种船载综合导航定位方法
CN111522027A (zh) * 2020-03-11 2020-08-11 成都国星通信有限公司 一种应用于船舶定位测向的北斗通信终端、系统及方法
KR20240026849A (ko) 2022-08-22 2024-02-29 주식회사 한국우주기술 Ai 알고리즘을 이용한 객체 인식이 가능한 위성 시스템

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140278838A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Uber Technologies, Inc. Determining an amount for a toll based on location data points provided by a computing device
US11035959B1 (en) * 2017-04-19 2021-06-15 Amazon Technologies, Inc. Selection of satellites for global positioning system
CN113467221B (zh) * 2021-07-13 2022-08-19 湖南国科微电子股份有限公司 一种卫星导航授时方法、系统及相关组件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100314987B1 (ko) 1999-12-10 2001-11-24 김형벽ㅂ 선속자동측정방법
KR100715178B1 (ko) 2005-09-23 2007-05-07 김근수 관측 목표물의 위치 검출 방법
KR100760979B1 (ko) 2006-05-20 2007-09-21 동아대학교 산학협력단 선박의 위치감지 시스템 및 그 방법
KR100929598B1 (ko) 2009-03-25 2009-12-03 삼성탈레스 주식회사 선박 항행 정보 계산 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0163215B1 (ko) 1994-11-01 1999-03-20 정장호 글로벌 위치설정 시스템과 주파수 공용통신시스템을 이용한 해상의 선박위치확인 및 정보서비스 시스템과 그 처리방법
US7110882B2 (en) * 2003-07-07 2006-09-19 Robert Bosch Gmbh Method for improving GPS integrity and detecting multipath interference using inertial navigation sensors and a network of mobile receivers
JP4179287B2 (ja) * 2005-01-25 2008-11-12 セイコーエプソン株式会社 測位システム、端末装置、端末装置の制御方法及び端末装置の制御プログラム
US8384560B2 (en) * 2008-03-11 2013-02-26 Kapsch Trafficcom Ivhs Inc. Real-time vehicle position determination using communications with variable latency
US8370064B1 (en) * 2010-04-14 2013-02-05 The Boeing Company Integrated global navigation satellite system and inertial navigation system for navigation and tracking
KR101152399B1 (ko) * 2010-07-07 2012-06-05 한국해양연구원 위성전파항법 보강시스템의 기준국 장치 및 이에 적용되는 의사거리 보정정보에 대한 거리오차 추정값 산출방법
US20120026034A1 (en) * 2010-08-02 2012-02-02 Honda Motor Co., Ltd. Position calculation method and apparatus with gps

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100314987B1 (ko) 1999-12-10 2001-11-24 김형벽ㅂ 선속자동측정방법
KR100715178B1 (ko) 2005-09-23 2007-05-07 김근수 관측 목표물의 위치 검출 방법
KR100760979B1 (ko) 2006-05-20 2007-09-21 동아대학교 산학협력단 선박의 위치감지 시스템 및 그 방법
KR100929598B1 (ko) 2009-03-25 2009-12-03 삼성탈레스 주식회사 선박 항행 정보 계산 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180055433A (ko) * 2016-11-17 2018-05-25 현대모비스 주식회사 페일-세이프 기능을 갖는 자율 주행 시스템 및 이의 방법
KR102420597B1 (ko) 2016-11-17 2022-07-13 현대모비스 주식회사 페일-세이프 기능을 갖는 자율 주행 시스템 및 이의 방법
CN110133700A (zh) * 2019-05-27 2019-08-16 上海海事大学 一种船载综合导航定位方法
CN111522027A (zh) * 2020-03-11 2020-08-11 成都国星通信有限公司 一种应用于船舶定位测向的北斗通信终端、系统及方法
KR20240026849A (ko) 2022-08-22 2024-02-29 주식회사 한국우주기술 Ai 알고리즘을 이용한 객체 인식이 가능한 위성 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US9638806B2 (en) 2017-05-02
WO2013168866A1 (ko) 2013-11-14
US20150153459A1 (en) 2015-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240036216A1 (en) Systems and methods for high-integrity satellite positioning
KR101208638B1 (ko) 선박 측위용 위성 신호 모호성 검출 시스템 및 방법
TWI524083B (zh) 衛星導航接收機、設備和定位方法
US10866326B2 (en) Moving state determining device, electronic timepiece, moving state determining method, and storage device
US8825397B2 (en) Vehicle navigation system with dead reckoning
JP2017173327A (ja) 衛星測位システムを用いた測位方法および測位装置
KR20150054907A (ko) 이동 디바이스에 근접한 구조물의 추정 및 예측
KR102288771B1 (ko) 반송파 위상 시간 차분 측정치 기반 항법 시스템 및 위치측정 방법
CN110133700B (zh) 一种船载综合导航定位方法
WO2010058266A2 (en) Mobile unit's position measurement apparatus and mobile unit's position measurement method
JP2011149720A (ja) 測量システム
US20120218142A1 (en) Reporting of Last Acquired Position During Gap of Satellite Reception for GNSS Systems
KR20190050157A (ko) 반송파 위상 gps를 이용한 정밀 위치 추정 시스템 및 방법
EP3722834B1 (en) Integrity monitoring of primary and derived parameters
JP2010256301A (ja) マルチパス判定装置及びプログラム
JP4498399B2 (ja) 測位システム及び測位方法
US6650282B2 (en) Positioning equipment
KR102428135B1 (ko) 의사거리 측정치의 다중경로 오차를 추정하는 방법 및 이를 활용한 위치측정 방법
Innac et al. A KALMAN FILTER SINGLE POINT POSITIONING FOR MARITIME APPLICATIONS USING A SMARTPHONE.
JP7111298B2 (ja) 衛星選択装置、及びプログラム
JP4797574B2 (ja) 測位装置、測位演算器及び測位演算方法
JP5994237B2 (ja) 測位装置及びプログラム
JP7201219B2 (ja) 測位装置、速度測定装置、及びプログラム
US6720913B1 (en) Lock slip detection using inertial information
Dai et al. Heading-determination using the sensor-fusion based maritime PNT Unit

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170927

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181002

Year of fee payment: 7