KR101409804B1 - 반송파 위상 ｇｐｓ를 이용한 정밀 궤적 측정 방법 - Google Patents

반송파 위상 ｇｐｓ를 이용한 정밀 궤적 측정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101409804B1
KR101409804B1 KR1020120069703A KR20120069703A KR101409804B1 KR 101409804 B1 KR101409804 B1 KR 101409804B1 KR 1020120069703 A KR1020120069703 A KR 1020120069703A KR 20120069703 A KR20120069703 A KR 20120069703A KR 101409804 B1 KR101409804 B1 KR 101409804B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carrier
measurement value
mobile station
gps
measurement
Prior art date
Application number
KR1020120069703A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140002137A (ko
Inventor
성태경
김희수
Original Assignee
충남대학교산학협력단
(주)와이파이브
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 충남대학교산학협력단, (주)와이파이브 filed Critical 충남대학교산학협력단
Priority to KR1020120069703A priority Critical patent/KR101409804B1/ko
Publication of KR20140002137A publication Critical patent/KR20140002137A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101409804B1 publication Critical patent/KR101409804B1/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
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/43—Determining position using carrier phase measurements, e.g. kinematic positioning; using long or short baseline interferometry
    • G01S19/44—Carrier phase ambiguity resolution; Floating ambiguity; LAMBDA [Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment] method
    • 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
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/02—Details of the space or ground control segments
    • 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
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/30—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system code related

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

본 발명은 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법에 관한 것으로, 상세하게는 GPS(Global Positioning System) 위성 신호의 코드 측정치를 이용하여, 이동국의 초기 위치를 구하는 초기 위치 측정 단계(S110), 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서의 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 이용하여 미지정수 추정치를 계산하고, 상기 반송파 측정치 및 미지정수 추정치에 의해 상기 이동국의 위치를 갱신하는 정밀 위치 측정 단계(S120) 및 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)에서의 상기 반송파 측정치의 사이클 슬립(Cycle Slip) 발생 여부를 DR(Dead Reckoning) 센서를 이용하여 탐지하고, 상기 반송파 측정치의 사이클 슬립이 발생된 경우, 상기 이동국의 위치를 보상하는 검출 및 보상 단계(S130)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법.를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

반송파 위상 ＧＰＳ를 이용한 정밀 궤적 측정 방법{Precise trajectory measuring method using Carrier-Phase GPS}
본 발명은 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법에 관한 것으로, 상세하게는 반송파 측정치를 이용하여 이동국의 이동 궤적을 정밀하게 측정하는 방법에 관한 것이다.
인공위성의 위치측정시스템인 소위, 범지구측위시스템(GPS, Global Positioning System)은 미국 정부가 구축한 항법지원시스템으로, 지상, 해상 및 공중 등 지구상의 어느 곳에서나 시간 제약 없이 인공위성에서 발신하는 정보를 수신하여, 정지된 기준국 또는 이동 중인 이동국의 위치를 측정할 수 있도록 인공위성군, 지상제어국, 사용자 등 3부분으로 구성되어 있는 전천후 위성측정시스템이다.
여기서, 기준국 또는, 이동국에 구비되어 있는 안테나 및 GPS 수신기는 위상으로부터 수신된 신호를 처리하여 GPS 수신기가 구비되어 있는 기준국 또는, 이동국의 위치, 속도 및 시간을 계산하는데, 4개 이상의 위성으로부터 수신된 반송파 위상 신호의 관측을 동시에 수행하게 된다. 이것은, 3차원 좌표와 시간이 합쳐져서 4개의 미지수를 결정해야하기 때문이다. 아울러, 현재 GPS 수신기는 항해, 위치 측량 및 시간 정보 등 다양한 분야에 이용되고 있다.
초기에 GPS는 군사 목적으로 개발하였으나, 이후 GPS 신호 중 L1, C/A 코드는 민간인에게도 개방되어, GPS 위성에서 방송하는 C/A 코드를 통해서, 전세계 어디에서나 전천후로 24시간 위치 측정이 가능하게 되었다.
이때, 상기 GPS 위성은 적도와 약 55도의 경사를 이루는 6개의 궤도로 구성되어 있고, 각 궤도마다 4~5개씩의 위성들이 배치되어 있으며, 지구 표면으로부터 약 20,200km의 상공에 위성을 배치하고 있다. 이러한 상기 GPS 위성의 공전 주기는 11시간 58분으로, 상기 GPS 위성이 하루에 지구는 2번씩 회전하도록 하여, 지구상 어디에서나 항상 4개 이상의 상기 GPS 위성을 추적할 수 있도록 되어 있으며, 또한, 상기 GPS 위성에는 세시움이나 루비디움 원자 시계를 탑재하여 시각을 일치시키고 있다.
GPS의 종류는 다양하게 나눌 수 있으며, 상기 GPS 위성의 측정치를 이용하여 나누자면, 위성항법시스템 즉, 상기 GPS 위성의 측정치는 크게 수 m 수준의 위치 정확도를 가지는 코드 측정치와 수 mm ~ 수 cm 수준의 위치 정확도를 가지는 반송파 측정치로 나눌 수 있다. 이 때, 상기 반송파 측정치에는 미지정수가 포함되어 있으므로, 상기 반송파 측정치를 이용하기 위해서는 상기 미지정수를 결정해야한다.
더불어, 단일 위성 항법 시스템을 이용하면, 4개 이상의 GPS 위성 신호를 수신할 수 있는 하나의 GPS 수신기로 지구 어느 곳에서든지 약 30~40m의 위치 오차로 사용자의 위치를 구할 수 있으며,
보정 위성 항법 시스템은 기본적으로 기준국과 기준국에 구비되어 있는 GPS 수신기, 및 이동국, 즉 사용자용 GPS 수신기로 구성되어 있다. 위치가 정확히 측지된 지점에 설치된 기준국에서의 기준국용 GPS 수신기를 사용하여 위성 데이터를 수신하며, 기준국에서는 모든 가시 위성에 대한 실제 거리(True Range)를 계산할 수 있으므로 오차가 포함된 코드 측정치에 의한 의사 거리(Pseudo Range)로부터 의사 거리 오차를 계산할 수 있다. 기준국와 이동국간의 거리가 비교적 가까울 경우, 기준국의 의사 거리 오차와, 이동국의 의사 거리 오차가 거의 같기 때문에, 기준국에서 계산한 오차를 통해서, 이동국의 의사 거리를 보정하면 이동국의 의사 거리 오차가 감소하여 1~2m 수준의 위치 오차로 사용자의 위치를 구할 수 있다.
반송파 보정 위성 항법 시스템을 사용하면, 일반적으로 반송파 측정치는 코드 측정치보다 해상도(Resolution)가 훨씬 높으므로 이를 이용하여 위치를 계산할 경우 수mm~수cm 수준의 궤적 오차를 기대할 수 있다. 일단, GPS 수신기가 반송파 측정치 추적을 시작하며, 특정 시간 동안 누적된 반송파 위상 값을 제공하며, 초기의 반송파 싸이클 개수인 반송파 측정치에 포함되어 있는 미지정수를 알 수 있다면, 고정밀의 위치 정확도로 사용자의 위치를 구할 수 있다. 즉, 반송파 위상을 이용한 반송파 보정 위성 항법 시스템은 사용자의 초기 위치 외에, 반송파 측정치에 포함되어 있는 초기 미지정수를 찾아내야 한다.
하지만, 종래에는 기준국의 GPS 수신기와 이동국의 GPS 수신기를 이용하여, 코드 측정치 및 반송파 측정치를 획득하기 위하여, 장시간 정지 상태로 대기하고 있어야 하는 불편함이 있다.
또한, 한국 등록 특허 0749835호("반송파 위상 GPS 위치결정 장치 및 방법", 이하 선행기술 1)는 이동국 측에서 위성 신호들의 반송파 위상 축적값을 한 번 획득하고, 상기 한 번에 앞서 복수의 횟수로 기준국 측에서의 복수의 반송파 위성 축적값들을 상기 이동국 측에서의 반송파 위상 축적값과 연관시키며, 상기 이동국에 의해 수신되는 위성으로부터 전송된 신호들의 반송파 위성 축적값에 포함된 미지정수를 추정하는 구조를 개시하고 있다. 그러나, 상기 선행기술 1은 이동국에 수신되는 미지정수를 결정하기 위하여 이동국이 장시간 정지 상태로 대기하고 있어야 하는 불편함에 대해서는 전혀 언급하지 않고 있다.
한국등록특허 제10-0749835호 (2007.08.09.)
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 불편함을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 장시간 대기할 필요 없이 하나 혹은 복수개의 코드 측정치를 이용하여, 이동국의 초기 위치를 구할 수 있도록 하는 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법을 제공하는 것이다.
또한, 이때, 이동국의 초기 위치에는 1~10m의 오차가 존재하지만 이후 반송파 측정치와 코드 측정치를 이용하여 이동국의 위치를 갱신하며, 이 때 얻어지는 궤적 오차를 수 cm 정도로 매우 작기 때문에, 바이어스가 있는 정밀한 궤적을 측정할 수 있는 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법은, GPS(Global Positioning System) 위성 신호의 코드 측정치를 이용하여, 이동국의 초기 위치를 구하는 초기 위치 측정 단계(S110), 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서의 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 이용하여 미지정수 추정치를 계산하고, 상기 반송파 측정치 및 미지정수 추정치에 의해 상기 이동국의 위치를 갱신하는 정밀 위치 측정 단계(S120) 및 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)에서의 상기 반송파 측정치의 사이클 슬립(Cycle Slip) 발생 여부를 DR(Dead Reckoning) 센서를 이용하여 탐지하고, 상기 반송파 측정치의 사이클 슬립이 발생된 경우, 상기 이동국의 위치를 보상하는 검출 및 보상 단계(S130)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법은 상기 검출 및 보상 단계(S130)를 통해서 검출되는 상기 DR 센서의 측정치와, 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)를 통해서 검출되는 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 융합 필터를 이용하여 결합하여, 상기 이동국의 위치를 계산하는 센서 융합 단계(S140)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 초기 위치 측정 단계(S110)는 상기 이동국에 구비된 안테나로 수신된 고주파(RF, Radio Frequency)의 상기 GPS 위성 신호를 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)로 복조하여 얻은 디지털 정보로부터 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 결정하며, 상기 코드 측정치를 이용하여 상기 이동국의 초기 위치를 구하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)의 반송파 측정치는 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 결정된 상기 반송파 측정치를 위성간 차분하여 이용하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)의 반송파 측정치는 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 결정된 상기 반송파 측정치를 위성간, 시각간 이중차분하여 이용하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 초기 위치 측정 단계(S110)는 기준국에 구비된 안테나로 수신된 고주파(RF, Radio Frequency)의 상기 GPS 위성 신호를 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)로 복조하여 얻은 기준국의 디지털 정보로부터 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 결정하고, 상기 이동국에 구비된 안테나로 수신된 고주파(RF, Radio Frequency)의 상기 GPS 위성 신호를 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)로 복조하여 얻은 이동국의 디지털 정보로부터 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 결정하며, 상기 기준국의 디지털 정보로부터 결정된 상기 코드 측정치와 상기 이동국의 디지털 정보로부터 결정된 상기 코드 측정치를 이용하여 상기 이동국의 초기 위치를 구하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)의 반송파 측정치는 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 결정된 상기 이동국의 디지털 정보로부터 결정된 상기 반송파 측정치를 위성간, 수신기간 이중차분하여 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법은, 이동국 GPS 수신기를 단독으로 이용하는 방법과, 고정된 위치에 설치된 기준국 GPS 수신기와 이동국 GPS 수신기를 동시에 이용하는 방법이 있으며,
측정 초기에 장시간 대기할 필요 없이 하나 또는 복수 개의 시각을 이용하여 이동국의 초기 위치를 구할 수 있으며, 이후에, GPS 위성 신호의 반송파 측정치와 코드 측정치를 이용하여 이동국의 위치를 갱신해가며, 정밀한 궤적을 측정할 수 있는 효과가 있다.
이때, 측정 초기에 구한 이동국의 위치에는 1~10m의 오차가 존재할 수도 있지만, 이후 이동국의 위치 갱신을 통해서, 그 궤적 오차가 수 mm ~ 수 cm 정도로 매우 작아지기 때문에, 바이어스가 있는 정밀한 궤적을 측정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 장치에 대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 또다른 일 실시예에 따른 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 장치에 대한 도면이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명인 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법은
도 2에 도시된 바와 같이, 이동국에 구비된 GPS 수신기(100)를 단독으로 이용할 수 있다. 이 때, 상기 이동국은 GPS 위성 신호를 수신받는 안테나(10) 및 상기 안테나(10)에 수신된 상기 GPS 위성 신호를 이용하여, 상기 이동국의 정밀 궤적을 측정하는 상기 GPS 수신기(100)를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 GPS 수신기(100)를 단독으로 이용하여, 상기 이동국의 정밀 궤적을 측정할 수 있으며,
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 기준국에 구비된 GPS 수신기(200)와 이동국에 구비된 GPS 수신기(300)를 동시에 이용하여, 상기 이동국의 정밀 궤적을 측정할 수 있으며, 이 때, 상기 기준국은 GPS 위성 신호를 수신받는 안테나(20), 상기 안테나(20)에 수신된 상기 GPS 위성 신호를 이용하여 코드 측정치를 계산하는 GPS 수신기(200) 및 상기 이동국과 무선 통신을 위한 무선 통신 안테나(40)를 포함하여 구성될 수 있으며,
상기 이동국은 GPS 위성 신호를 수신받는 안테나(30), 상기 안테나(30)에 수신된 상기 GPS 위성 신호를 이용하여 코드 측정치를 계산할 수 있으며, 계산한 상기 코드 측정치 및 상기 기준국의 GPS 수신기(200)의 무선 통신 안테나(40)를 통해서 전달되는 데이터를 이용하여, 상기 이동국의 정밀 궤적을 측정하는 GPS 수신기(300) 및 상기 기준국과 무선 통신을 위한 무선 통신 안테나(50)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법에 대해 간략하게 나타낸 순서도이며, 도 1을 참조로 하여 본 발명의 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 위상 GPS를 이용항 정밀 궤적 측정 방법은 초기 위치 측정 단계(S110), 정밀 위치 측정 단계(S120), 검출 및 보상 단계(S130) 및 센서 융합 단계(S140)를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 초기 위치 측정 단계(S110)는 GPS(Global Positioning System) 위성 신호의 코드 측정치를 이용하여, 상기 이동국의 초기 위치를 구하며,
상기 정밀 위치 측정 단계(S120)는 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 계산된 상기 코드 측정치 및 반송파 측정치를 이용하여 미지정수 추정치를 계산하고, 상기 반송파 측정치와 미지정수 추정치를 이용하여 상기 이동국의 위치를 계산하여 상기 초기 위치를 갱신한다.
상기 검출 및 보상 단계(S130)는 정밀 위치를 측정하는 정밀 위치 측정 단계(S120) 및 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)에서 이용되는 상기 반송파 측정치의 사이클 슬립(Cycle Slip)의 발생 여부를 DR(Dead Reckoning) 센서를 이용하여 탐지하여, 상기 사이클 슬립이 발생된 경우, 상기 이동국의 위치를 보상하며,
상기 센서 융합 단계(S140)는 상기 검출 및 보상 단계(S130)를 통해서 검출되는 상기 DR 센서의 측정치와, 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)를 통해서 검출되는 상기 GPS 위성 신호의 코드 측청치 및 반송파 측정치를 융합 필터를 이용하여 결합하여, 상기 이동국의 위치를 계산한다.
이하, 각 단계에 대해서 상세히 알아본다.
본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법은 상기에 언급한 바와 같이, 도 2에 도시되어 있는 상기 이동국에 구비된 GPS 수신기(100)를 단독으로 이용할 수도 있으며, 도 3에 도시되어 있는 기준국에 구비된 GPS 수신기(200)와 이동국에 구비된 GPS 수신기(300)를 동시에 이용할 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 이동국에 구비된 GPS 수신기(100)를 단독으로 이용하는 경우, 상기 초기 위치 측정 단계(S110)는 상기 이동국에 구비된 안테나(10)로 상기 GPS 위성 신호를 수신 받을 수 있으며, RF(Radio Frequency)부(110)를 통해서 상기 이동국에 구비된 안테나(10)로 수신된 고주파(RF, Radio Frequency)의 상기 GPS 위성 신호를 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)로 복조할 수 있으며, 이를 통해서, 상기　GPS 위성 신호로부터 디지털 정보를 얻을 수 있다. DSP(Digital Signal Processor)부(120)를 통해서, 상기 디지털 정보로부터 코드 측정치 및 반송파 측정치를 결정할 수 있으며, 항법부(130)에서 상기 DSP부(120)에서 결정한 상기 코드 측정치를 이용하여, 상기 GPS 수신기(100)가 구비된 상기 이동국의 초기 위치를 구할 수 있다. 이때, 상기 코드 측정치는 단일 에폭을 이용할 수도 있고, 또한, 이동국의 정지 상태에서 복수 개의 에폭을 이용할 수도 있으며, 단일 에폭을 이용하는 경우에는, 약 10~15m의 상기 이동국의 위치 오차를 가지며, 복수 개의 에폭을 이용하는 경우에는, 약 4~6m의 상기 위치 오차를 가질 수 있다.
아울러, 상기 이동국에 구비된 GPS 수신기(100)를 단독으로 이용하는 경우, 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)는 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 상기 DSP부(120)를 통해서 결정된 상기 반송파 측정치를 위성간 차분하여 이용하거나, 또는, 위성간, 시각간 이중차분하여 이용할 수 있다.
일반적으로, 시각간 차분이란, 같은 GPS 수신기와 GPS 위성의 조합을 다음 관측 시간과 차분함으로써, 가장 해결하기 힘든 오차인 모호 정수를 제거할 수 있다. 하지만, 두 관측 시간 사이에 사이클 슬립(Cycle slip) 등과 같은 신호 끊김 현상이 없어야 하는 제약 조건을 가질 수 있다. 이에 따라, 두 관측 시간이 짧아야 좋은 결과를 얻을 수 있다. 이러한 시각간 차분, 위성간 차분은 단일차분기법이라 하며, 단일차분기법으로는 수신기간 차분도 포함되어 있다.
수신기간 차분은, 일반적으로 하나의 GPS 위성을 근접한 두 개의 GPS 수신기가 공통으로 관측한 경우에 가능하게 된다. 두 개의 GPS 수신기가 근접해 있으므로, 관측 환경이 거의 같기 때문에, 공통으로 관측된 하나의 GPS 위성으로부터 온 신호는 GPS 위성의 시계 및 궤도 오차와, 대류층 및 이온층에 의한 지연이 같다고 가정할 수 있다. 이에 따라, 두 개의 수신기간 차분을 함으로써, 공통의 공간적 오차를 제거할 수 있다.
위성간 차분은, 하나의 GPS 수신기에서 두 개의 GPS 위성을 동시에 관측한 경우에 가능하게 된다. 두 개의 관측치간 차분을 통해서 상기 GPS 수신기의 시계 오차를 제거할 수 있게 된다.
더불어, 이중차분이란, 단일차분 즉, 시각간 차분, 위성간 차분 및 수신기간 차분을 결합함으로써 가능하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)를 자세히 알아보자면, 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 상기 DSP부(120)를 통해서 결정한 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 이용하여 초기 미지정수 추정치를 계산하고, 계산된 상기 미지정수 추정치와 위성간 차분한 상기 반송파 측정치를 이용하여 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 구해진 상기 이동국의 위치를 갱신할 수 있다.
상기 궤적 계산부(140)에서 상기 DSP부(120)에서 결정한 상기 코드 측정치 및 반송파 측정치를 이용하여, 초기 미지정수 추정치를 실수 영역에서 계산할 수 있다.
하기의 수식 1은 상기 초기 미지정수 추정치를 결정하기 위한, 상기 코드 측정치의 식을 의미하며,
Figure 112012051654963-pat00001
이때,
Figure 112012051654963-pat00002

하기의 수식 2는 상기 초기 미지정수 추정치를 결정하기 위한, 상기 반송파 측정치의 식을 의미한다.
Figure 112012051654963-pat00003
상기의 수식 1 및 수식 2을 참고하여, 상기 초기 미지정수 추정치를 구할 수 있으며, 계산된 상기 초기 미지정수 추정치는 하기의 수식 3에 나타낼 수 있으며,
Figure 112012051654963-pat00004
상기 초기 미지정수 추정치에는 상기 GPS 위성과 상기 이동국 간의 거리 오차에 해당하는 미지정수 오차가 포함될 수 있다. 상기의 수식 3을 이용하여 계산된 상기 초기 미지정수 추정치를 보정한 후, 위성 클럭 오차로 인한 오차량과 반송파 잡음이 적은 양이라고 가정하였을 경우, 추정한 실제 미지정수 추정치와 상기 초기 미지정수 추정치와의 오차는 다음과 같으며,
Figure 112012051654963-pat00005

하기의 수식 4는 위성간 차분한 반송파 측정치의 식을 의미하며, 하기의 수식 4를 이용하여 위성 차분한 반송파 측정치와 상기 초기 미지정수 추정치를 이용함으로써, 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 구해진 상기 이동국의 위치를 갱신할 수 있다.
Figure 112012051654963-pat00006
이때,
Figure 112012051654963-pat00007

상기 궤적 계산부(140)에서는 상기의 수식 4를 이용하여 계산한 위성간 차분된 상기 반송파 측정치와 상기의 수식 3에서 계산한 상기 미지정수 추정치를 이용하여, 상기 이동국의 위치를 갱신할 수 있다. 이를 따라, 상기 이동국의 궤적 오차를 수 mm ~ 수 cm로 줄일 수 있다.
본 발명의 또다른 일 실시예에 따른 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)를 자세히 알아보자면, 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 상기 DSP부(120)를 통해서 결정한 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 이용하여 초기 미지정수 추정치를 계산하고, 계산된 상기 미지정수 추정치 및 위성간, 시각간 이중차분한 상기 반송파 측정치를 이용하여 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 구해진 상기 이동국의 위치를 갱신할 수 있다.
상기 궤적 계산부(140)에서 상기 DSP부(120)에서 결정한 상기 코드 측정치 및 반송파 측정치를 이용하여, 초기 미지정수 추정치를 실수 영역에서 계산할 수 있다.
하기의 수식 5를 참고로 하여, 위성간 차분한 반송파 측정치를 구할 수 있으며,
Figure 112012051654963-pat00008
이때,
Figure 112012051654963-pat00009

하기의 수식 6을 참고로 하여, 상기의 수식 5를 통해서 위성간 차분한 상기 반송파 측정치를 위성간, 시각간 이중차분할 수 있다.
Figure 112012051654963-pat00010
이때,
Figure 112012051654963-pat00011

더불어, 상기의 수식 6을 이용하여, Recursive 구조로 리더 로봇의 위치를 구하면, 다음과 같다.
Figure 112012051654963-pat00012

상기 궤적 계산부(140)에서는 상기의 수식 6를 이용하여 계산한 위성간, 시각간 이중차분된 상기 반송파 측정치와 상기의 수식 3에서 계산한 상기 미지정수 추정치를 이용하여, 상기 이동국의 위치를 갱신할 수 있다. 이를 따라, 상기 이동국의 궤적 오차를 수 mm ~ 수 cm로 줄일 수 있다.
상기 검출 및 보상 단계(S130)는 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)에서의 상기 반송파 측정치의 사이클 슬립(Cycle slip) 발생 여부를 DR(Dead Reckoning) 센서를 이용하여 탐지하며, 탐지한 결과에 따라서 상기 반송파 측정치에 사이클 슬립이 발생한 경우에는, 상기 이동국의 위치를 보상할 수 있다. 이 때, 상기 이동국의 위치 보상은 상기 DR 센서의 오차를 보정한 경우, 또는 상기 이동국의 위치, 속도 및 방향 오차를 보정한 경우에 이루어질 수 있다.
상기 사이클 슬립이란, GPS 반송파 위상 추적 회로(PLL, Phase Lock Loop)에서 반송파 측정치를 순간적으로 놓침으로 인해 발생하는 오차를 의미하며, 상기 사이클 슬립은 주로 GPS 안테나 주위의 지형, 지물에 의한 신호의 단절, 높은 신호 잡음 및 낮은 신호 강도(Signal Strength)로 인해 발생할 수 있으며, 이러한 상기 사이클 슬립은 반송파 측정치를 이용하는데 있어서, 매우 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 상기 검출 및 보상 단계(S130)에서 상기 DR 센서를 이용하여 사이클 슬립을 탐지하고, 상기 사이클 슬립이 발생된 경우, 탐지된 상기 사이클 슬립의 양만큼 상기 이동국의 위치를 보상하게 된다.
즉, 다시 말하자면, 상기 검출 및 보상 단계(S130)는 도 2에 도시된 DR부(150)와, 도 3에 도시된 DR부(360)에서 이루어질 수 있으며, 상기 검출 및 보상 단계(S130)에서 DR 센서를 이용하여 에폭간의 위치 변화를 계산하여, 반송파 측정치에 상기 사이클 슬립의 발생 여부를 탐지할 수 있으며, 상기 사이클 슬립이 탐지된 경우, 상기 사이클 슬립의 양만큼 상기 이동국의 궤적 오차를 보상할 수 있으며, 상기 이동국의 위치 계산에 사용되던 상기 GPS 위성이 누락되는 순간에는, 이전 에폭와 현재 에폭 사이에 계산된 상기 DR 센서 위치 변화량을 이용하여, 현재 에폭의 반송파 측정치로 상기 이동국의 계산된 위치를 보상할 수 있다. 더불어, 상기 GPS 위성이 추가되는 경우에는, 우선적으로, 새로 추가된 상기 GPS 위성을 제외한 반송파 측정치를 이용하여 상기 이동국의 위치를 계산하고, 계산된 상기 이동국의 위치를 이용하여 새로 추가된 상기 GPS 위성의 미지정수 추정치를 계산할 수 있다.
이때, 시간이 지날수록 위치해에 포함되어 있는 잡음이 누적되므로, 일정 시간 간격마다 상기 DR 센서가 아닌 다른 센서(영상 센서 또는 비콘 센서 등)를 이용하여 상기 신호 잡음에 의한 오차, 즉, 상기 이동국의 오차 위치를 보상해줘야 한다.
또한, 상기 DR 센서는 상기 GPS 위성의 수가 적어 측위를 수행할 수 없을 경우에는, 상기 DR 센서만을 이용하여 추측 항법을 수행할 수 있다. 또한, 미리 정의된 오차 모델의 파라미터들을 GPS 고정밀 측위 중에 추정하면, 상기 DR 센서만을 이용하여 추측 항법을 수행했을 경우에 발생할 수 있는 오차를 효과적으로 경감시킬 수 있다. 상기 GPS 위성을 이용하는 경우에는, 상기 이동국이 저속으로 이동할 경우 방향 정보 오차가 큰 단점이 존재하나, 상기 DR 센서를 이용하여 상기 이동국의 위치, 속도 및 방향 오차를 감소할 수 있다.
더불어, 상기 DR 센서는 주행 거리 및 각도 측정치를 이용하여 이동국의 DR 항법, 즉, 추측 항법을 수행할 수 있으며, 이때, 각도 센서로는 자이로, 지자기센서, 차등 주행 거리계 중 선택되는 어느 하나 일 수 있으며, 거리 센서로는 차속계, 주행거리계, 가속도계 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
다시 말하자면, 상기 GPS 위성이 충분한 경우에는, 상기 DR 센서를 상기 사이클 슬립 검출, DR 센서 오차 및 위치, 속도, 방향 오차를 보상하기 위해 사용할 수 있으며, 상기 GPS 위성이 충분하지 않은 경우에는, 즉, GPS 고정밀 측위가 제공되지 않을 경우에는, 연속 고정밀 측위를 위해서 상기 DR 센서에 의존한 측위해를 제공받을 수 있다. 이 때, 상기 DR 센서의 오차 요소, 즉, 위치, 속도 및 방향 등의 오차 요소를 모델링하여 GPS 고정밀 측위를 추정할 수 있다면, 상기 DR 항법을 수행할 때의 누적될 수 있는 오차를 효과적으로 줄일 수 있으며, 상기 GPS 위성이 충분하지 않은 경우에는, 거리 및 거리 변화율 측정치를 이용하여, 오차를 줄일 수 있다.
상기 센서 융합 단계(S140)는 상기 GPS 수신기(100)와 상기 DR 센서를 결합하기 위해서는, 융합 필터 즉, 칼만 필터를 포함하여 구성되는 2가지의 방식이 있으며, 하나는 약 결합 방식이며, 또다른 하나는 강 결합 방식이다.
이 때, 상기 약 결합 방식은 일반적으로 GPS 위성이 충분할 경우에 이용될 수 있으며, 상기 강 결합 방식은 GPS 위성이 충분하지 않을 경우에 이용될 수 있다. 상기 약 결합 방식은 상기 DR 센서의 값과 GPS의 위치 및 속도 정보를 칼만 필터로 수행하여, 센서 오차 모델을 추정할 수 있으며,
상기 강 결합 방식은 상기 DR 센서의 값과 GPS의 코드를 이용하거나, 또는 상기 DR 센서의 값과 GPS의 코드, 반송파 측정치 및 변화율을 칼만 필터로 수행하여 센서 오차 모델을 추정할 수 있다. 더불어, 상기 강 결합 방식은 측위에 충분하지 않은 위성으로부터의 거리 추정치를 이용하여 상기 DR 센서의 오차를 효과적으로 줄일 수 있으나, 그 구성에 있어서 복잡할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기준국에 구비된 GPS 수신기(200)와 이동국에 구비된 GPS 수신기(300)를 동시에 이용하는 경우, 상기 초기 위치 측정 단계(S110)는
상기 기준국에 구비된 안테나(20)로 상기 GPS 위성 신호를 수신 받을 수 있으며, 상기 기준국 GPS 수신기(200)의 RF부(210)를 통해서 상기 기준국에 구비된 안테나(20)로 수신된 고주파의 상기 GPS 위성 신호를 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)로 복조할 수 있으며, 이를 통해서, 상기 GPS 위성 신호로부터 디지털 정보를 얻을 수 있다. 상기 기준국 GPS 수신기(200)의 DSP부(220)를 통해서, 상기 디지털 정보로부터 코드 측정치 및 반송파 측정치를 결정할 수 있다.
더불어, 상기 이동국에 구비된 안테나(30)로 상기 GPS 위성 신호를 수신 받을 수 있으며, 상기 이동국 GPS 수신기(300)의 RF부(310)를 통해서 상기 이동국에 구비된 안테나(30)로 수신된 고주파의 상기 GPS 위성 신호를 중간 주파수로 복조할 수 있으며, 이를 통해서 상기 GPS 위성 신호로부터 디지털 정보를 얻을 수 있다. 상기 이동국 GPS 수신기(300)의 DSP부(320)를 통해서, 상기 디지털 정보로부터 코드 측정치 및 반송파 측정치를 결정할 수 있으며,
상기 기준국 및 이동국 GPS 수신기(200, 300)에 구비되어 있는 무선 통신 안테나(40, 50)을 이용한 무선 통신에 의해, 상기 기준국 GPS 수신기(200)의 항법부(230)에서 상기 기준국 GPS 수신기(200)의 DSP부(220)에서 결정된 상기 코드 측정치를 이용하며, 상기 이동국 GPS 수신기(300)의 항법부(330)에서 상기 기준국 GPS 수신기(300)의 DSP부(320)에서 결정된 상기 코드 측정치를 이용하여, 상기 GPS 수신기(300)가 구비된 상기 이동국의 초기 위치를 구할 수 있다.
이때, 상기 코드 측정치는 단일 에폭을 이용할 수도 있고, 또한, 상기 이동국의 정지 상태에서 복수 개의 에폭을 이용할 수도 있으며, 상기 이동국의 초기 위치에 대한 오차는 약 1~2m의 초기 궤적 오차를 가질 수 있다.
상기 기준국에 구비된 GPS 수신기(200)와 상기 이동국에 구비된 GPS 수신기(300)를 동시에 이용하는 경우의 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)는 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 상기 기준국의 DSP부(220) 및 상기 이동국의 DSP부(320)를 통해서 결정한 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 이용하여 미지정수 추정치를 계산하고, 계산된 상기 미지정수 추정치 및 위성간, 수신기간 이중차분한 상기 반송파 측정치를 이용하여 상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 구해진 상기 이동국의 위치를 갱신할 수 있다.
상기 이동국 GPS 수신기(300)의 궤적 계산부(350)에서 상기 이동국의 초기 위치를 이용하여 상기 반송파 측정치의 미지정수 추정치를 실수 영역에서 계산할 수 있다. 자세히 말하자면, 하기의 수식 7을 참고로 하여, 상기 궤적 계산부(350)에서 상기 반송파 측정치의 미지정수 추정치를 계산할 수 있으며, 이렇게 계산된 상기 미지정수 추정치에는 상기 GPS 위성과 상기 이동국 간의 거리 오차에 해당하는 미지정수 오차가 포함될 수 있다.
Figure 112012051654963-pat00013
이때,
Figure 112012051654963-pat00014

상기 궤적 계산부(350)에서 상기 반송파 측정치를 위성간, 수신기간 이중차분할 수 있다. 하기의 수식 8을 참고로 하여, 위성간, 수신기간 이중차분한 상기 반송파 측정치를 구할 수 있다.
Figure 112012051654963-pat00015
상기의 수식 8을 다시 정리하자면, 다음과 같다.
Figure 112012051654963-pat00016

상기의 수식 8에서 계산한 위성간, 수신기간 이중차분한 상기 반송파 측정치와, 상기의 수식 7에서 계산한 상기 미지정수 추정치를 이용하여, 상기 이동국의 위치를 갱신할 수 있다. 이에 따라, 상기 이동국의 궤적 오차를 수 mm ~ 수 cm로 줄일 수도 있다.
상기 검출 및 보상 단계(S130)는 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)에서의 상기 반송파 측정치의 사이클 슬립(Cycle slip) 발생 여부를 DR(Dead Reckoning) 센서를 이용하여 탐지하며, 탐지한 결과에 따라서 상기 반송파 측정치에 사이클 슬립이 발생한 경우에는, 상기 이동국의 위치를 보상할 수 있다. 이 때, 상기 이동국의 위치 보상은 상기 DR 센서의 오차를 보정한 경우, 또는 상기 이동국의 위치, 속도 및 방향 오차를 보정한 경우에 이루어질 수 있다. 상기 이동국 GPS 수신기(300)의 DR부(360)에서 이루어질 수 있으며, 이를 따라, 상기 DR 센서를 이용하여 에폭 간의 위치 변화를 계산하여, 상기 사이클 슬립의 발생 여부를 탐지할 수 있으며, 상기 사이클 슬립이 탐지된 경우, 상기 사이클 슬립의 양만큼 상기 이동국의 궤적 오차를 보상할 수 있다. 또한, 상기 이동국의 위치 계산에 사용되던 상기 GPS 위성이 누락되는 순간에는, 이전 에폭과 현재 에폭 사이에 계산된 DR 위치 변화량을 이용하여, 현재 에폭의 반송파 측정치로 상기 이동국의 계산된 위치를 보상할 수 있다. 더불어, 상기 GPS 위성이 추가되는 경우에는, 우선적으로 새로 추가된 상기 GPS 위성을 제외한 반송파 측정치를 이용하여, 상기 이동국의 위치를 계산하며, 계산된 상기 이동국의 위치를 이용하여 새로 추가된 상기 GPS 위성의 미지정수 추정치를 계산할 수 있다.
이때, 시간이 지날수록 위치해에 포함되어 있는 잡음으로 인해 일정 시간 간격마다 상기 DR 센서가 아닌 다른 센서(영상 센서 또는 비콘 센서 등)를 이용하여 상기 신호 잡음에 의한 오차, 즉, 상기 이동국의 오차 위치를 보상해줘야 한다.
또한, 상기 DR 센서는 상기 GPS 위성의 수가 적어 측위를 수행할 수 없을 경우에는, 상기 DR 센서만을 이용하여 추측 항법을 수행할 수 있다. 또한, 미리 정의된 오차 모델의 파라미터들을 GPS 고정밀 측위 중에 추정하면, 상기 DR 센서만을 이용하여 추측 항법을 수행했을 경우에 발생할 수 있는 오차를 효과적으로 경감시킬 수 있다. 상기 GPS 위성을 이용하는 경우에는, 상기 이동국이 저속으로 이동할 경우 방향 정보 오차가 큰 단점이 존재하나, 상기 DR 센서를 이용하여 상기 이동국의 위치, 속도 및 방향 오차를 감소할 수 있다.
더불어, 상기 DR 센서는 주행 거리 및 각도 측정치를 이용하여 이동국의 DR 항법, 즉, 추측 항법을 수행할 수 있으며, 이때, 각도 센서로는 자이로, 지자기센서, 차등 주행 거리계 중 선택되는 어느 하나 일 수 있으며, 거리 센서로는 차속계, 주행거리계, 가속도계 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
다시 말하자면, 상기 GPS 위성이 충분한 경우에는, 상기 DR 센서를 상기 사이클 슬립 검출, DR 센서 오차 및 위치, 속도, 방향 오차를 보상하기 위해 사용할 수 있으며, 상기 GPS 위성이 충분하지 않은 경우에는, 즉, GPS 고정밀 측위가 제공되지 않을 경우에는, 연속 고정밀 측위를 위해서 상기 DR 센서에 의존한 측위해를 제공받을 수 있다. 이 때, 상기 DR 센서의 오차 요소, 즉, 위치, 속도 및 방향 등의 오차 요소를 모델링하여 GPS 고정밀 측위를 추정할 수 있다면, 상기 DR 항법을 수행할 때의 누적될 수 있는 오차를 효과적으로 줄일 수 있으며, 상기 GPS 위성이 충분하지 않은 경우에는, 거리 및 거리 변화율 측정치를 이용하여, 오차를 줄일 수 있다.
상기 센서 융합 단계(S140)는 상기 기준국 GPS 수신기(200) 및 상기 이동국 GPS 수신기(300)와 상기 DR 센서를 결합하기 위해서는, 융합 필터 즉, 칼만 필터를 포함하여 구성되는 2가지의 방식이 있으며, 하나는 약 결합 방식이며, 또다른 하나는 강 결합 방식이다.
이 때, 상기 약 결합 방식은 일반적으로 GPS 위성이 충분할 경우에 이용될 수 있으며, 상기 강 결합 방식은 GPS 위성이 충분하지 않을 경우에 이용될 수 있다. 상기 약 결합 방식은 상기 DR 센서의 값과 GPS의 위치 및 속도 정보를 칼만 필터로 수행하여, 센서 오차 모델을 추정할 수 있으며,
상기 강 결합 방식은 상기 DR 센서의 값과 GPS의 코드를 이용하거나, 또는 상기 DR 센서의 값과 GPS의 코드, 반송파 측정치 및 변화율을 칼만 필터로 수행하여 센서 오차 모델을 추정할 수 있다. 더불어, 상기 강 결합 방식은 측위에 충분하지 않은 위성으로부터의 거리 추정치를 이용하여 상기 DR 센서의 오차를 효과적으로 줄일 수 있으나, 그 구성에 있어서 복잡할 수 있다.
다시 말하자면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법은 이동국 GPS 수신기를 단독으로 이용하는 방법과, 고정된 위치에 설치된 기준국 GPS 수신기와 이동국 GPS 수신기를 동시에 이용하는 방법이 있으며, 측정 초기에 장시간 대기할 필요 없이 하나 또는 복수 개의 에폭을 이용하여 이동국의 초기 위치를 구할 수 있으며, 이후에, GPS 위성 신호의 반송파 측정치와 코드 측정치를 이용하여 이동국의 위치를 갱신해가며, 정밀한 궤적을 측정할 수 있다. 이때, 측정 초기에 구한 이동국의 위치에는 1~10m의 오차가 존재할 수도 있지만, 이후 이동국의 위치 갱신을 통해서, 그 궤적 오차가 수 mm ~ 수 cm 정도로 매우 작아지기 때문에, 바이어스가 있는 정밀한 궤적을 측정할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나 이는 본발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것 일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
S101 내지 S104 : 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법
10, 20, 30 : GPS 안테나 40, 50 : 무선 통신 안테나
100 : 이동국 GPS 수신기
200 : 기준국 GPS 수신기 300 : 이동국 GPS 수신기

Claims (7)

  1. 이동국에 구비된 안테나로 수신된 GPS(Global Positioning System) 위성 신호의 코드 측정치를 이용하여, 이동국의 초기 위치를 구하는 초기 위치 측정 단계(S110);
    상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서의 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 이용하여 미지정수 추정치를 계산하고, 상기 반송파 측정치 및 미지정수 추정치에 의해 위치 오차보다 궤적 오차가 적으며 바이어스가 있는 상기 이동국의 위치를 갱신하는 정밀 위치 측정 단계(S120); 및
    상기 정밀 위치 측정 단계(S120)에서의 상기 반송파 측정치의 사이클 슬립(Cycle Slip) 발생 여부를 DR(Dead Reckoning) 센서를 이용하여 탐지하고, 상기 반송파 측정치의 사이클 슬립이 발생될 경우,
    상기 안테나로 상기 GPS 위성 신호가 누락될 경우,
    또는, 상기 안테나로 수신된 상기 GPS 위성 신호가 추가될 경우, 상기 이동국의 위치를 보상하는 검출 및 보상 단계(S130);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법.
  2. 제 1항에 있어서
    상기 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법은
    상기 검출 및 보상 단계(S130)를 통해서 검출되는 상기 DR 센서의 측정치와, 상기 정밀 위치 측정 단계(S120)를 통해서 검출되는 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 융합 필터를 이용하여 결합하여, 상기 이동국의 위치를 계산하는 센서 융합 단계(S140)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 초기 위치 측정 단계(S110)는
    상기 이동국에 구비된 안테나로 수신된 고주파(RF, Radio Frequency)의 상기 GPS 위성 신호를 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)로 복조하여 얻은 디지털 정보로부터 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 결정하며, 상기 코드 측정치를 이용하여 상기 이동국의 초기 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 정밀 위치 측정 단계(S120)의 반송파 측정치는
    상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 결정된 상기 반송파 측정치를 위성간 차분하여 이용하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 정밀 위치 측정 단계(S120)의 반송파 측정치는
    상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 결정된 상기 반송파 측정치를 위성간, 시각간 이중차분하여 이용하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 초기 위치 측정 단계(S110)는
    기준국에 구비된 안테나로 수신된 고주파(RF, Radio Frequency)의 상기 GPS 위성 신호를 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)로 복조하여 얻은 기준국의 디지털 정보로부터 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 결정하고,
    상기 이동국에 구비된 안테나로 수신된 고주파(RF, Radio Frequency)의 상기 GPS 위성 신호를 중간 주파수(IF, Intermediate Frequency)로 복조하여 얻은 이동국의 디지털 정보로부터 상기 GPS 위성 신호의 코드 측정치 및 반송파 측정치를 결정하며,
    상기 기준국의 디지털 정보로부터 결정된 상기 코드 측정치와 상기 이동국의 디지털 정보로부터 결정된 상기 코드 측정치를 이용하여 상기 이동국의 초기 위치를 구하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 정밀 위치 측정 단계(S120)의 반송파 측정치는
    상기 초기 위치 측정 단계(S110)에서 결정된 상기 이동국의 디지털 정보로부터 결정된 상기 반송파 측정치를 위성간, 수신기간 이중차분하여 이용하는 것을 특징으로 하는 반송파 위상 GPS를 이용한 정밀 궤적 측정 방법.
KR1020120069703A 2012-06-28 2012-06-28 반송파 위상 ｇｐｓ를 이용한 정밀 궤적 측정 방법 KR101409804B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120069703A KR101409804B1 (ko) 2012-06-28 2012-06-28 반송파 위상 ｇｐｓ를 이용한 정밀 궤적 측정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120069703A KR101409804B1 (ko) 2012-06-28 2012-06-28 반송파 위상 ｇｐｓ를 이용한 정밀 궤적 측정 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140002137A KR20140002137A (ko) 2014-01-08
KR101409804B1 true KR101409804B1 (ko) 2014-06-24

Family

ID=50139256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120069703A KR101409804B1 (ko) 2012-06-28 2012-06-28 반송파 위상 ｇｐｓ를 이용한 정밀 궤적 측정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101409804B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101705882B1 (ko) 2015-10-05 2017-02-10 한국해양과학기술원 기준국 환경에서 수신기의 위치 정보를 이용한 사이클 슬립 검출 장치 및 방법
KR20190050157A (ko) 2017-11-02 2019-05-10 (주)와이파이브 반송파 위상 gps를 이용한 정밀 위치 추정 시스템 및 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102288771B1 (ko) 2019-12-03 2021-08-12 서울대학교산학협력단 반송파 위상 시간 차분 측정치 기반 항법 시스템 및 위치측정 방법
KR102262475B1 (ko) * 2019-12-19 2021-06-08 한국항공우주연구원 이중차분 반송파 궤적정보 및 정밀지도와 과속방지턱을 이용한 차로구분 및 종방향 위치결정 방법
KR102391373B1 (ko) * 2019-12-19 2022-04-28 한국항공우주연구원 이중차분 위성항법 반송파 측정값기반 이동체 궤적정보와 정밀지도 결합 차로식별 방법
KR102428135B1 (ko) * 2020-11-04 2022-08-02 서울대학교산학협력단 의사거리 측정치의 다중경로 오차를 추정하는 방법 및 이를 활용한 위치측정 방법
KR102580909B1 (ko) * 2021-08-24 2023-09-20 세종대학교산학협력단 위성항법 반송파 측정치의 사이클 슬립 검출장치 및 그 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990038068A (ko) * 1997-11-03 1999-06-05 박찬식 Gps를 이용한 자세 결정방법
KR100443550B1 (ko) * 2001-04-18 2004-08-09 주식회사 네비콤 오차보정시스템을 구비하는 관성측정유닛-지피에스통합시스템과 미지정수 검색범위 축소방법 및 사이클 슬립검출방법, 및 그를 이용한 항체 위치, 속도,자세측정방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990038068A (ko) * 1997-11-03 1999-06-05 박찬식 Gps를 이용한 자세 결정방법
JP2001508182A (ja) * 1997-11-03 2001-06-19 ナビコン カンパニー リミテッド Ｇｐｓを用いた姿勢決定方法
KR100443550B1 (ko) * 2001-04-18 2004-08-09 주식회사 네비콤 오차보정시스템을 구비하는 관성측정유닛-지피에스통합시스템과 미지정수 검색범위 축소방법 및 사이클 슬립검출방법, 및 그를 이용한 항체 위치, 속도,자세측정방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101705882B1 (ko) 2015-10-05 2017-02-10 한국해양과학기술원 기준국 환경에서 수신기의 위치 정보를 이용한 사이클 슬립 검출 장치 및 방법
KR20190050157A (ko) 2017-11-02 2019-05-10 (주)와이파이브 반송파 위상 gps를 이용한 정밀 위치 추정 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140002137A (ko) 2014-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101409804B1 (ko) 반송파 위상 ｇｐｓ를 이용한 정밀 궤적 측정 방법
US10955556B2 (en) Fast GPS recovery using map vector data
US7576690B2 (en) Position determination with reference data outage
US7409290B2 (en) Positioning and navigation method and system thereof
US6167347A (en) Vehicle positioning method and system thereof
US8164514B1 (en) Method and apparatus for fusing referenced and self-contained displacement measurements for positioning and navigation
US8756001B2 (en) Method and apparatus for improved navigation of a moving platform
US8120527B2 (en) Satellite differential positioning receiver using multiple base-rover antennas
CN108027444B (zh) 利用偏差估算进行相对定位的卫星导航接收器
US20110238308A1 (en) Pedal navigation using leo signals and body-mounted sensors
US20080180315A1 (en) Methods and systems for position estimation using satellite signals over multiple receive signal instances
CN113203418B (zh) 基于序贯卡尔曼滤波的gnssins视觉融合定位方法及系统
KR102052364B1 (ko) 반송파 위상 gps를 이용한 정밀 위치 추정 시스템 및 방법
US20120218142A1 (en) Reporting of Last Acquired Position During Gap of Satellite Reception for GNSS Systems
CN105425261A (zh) 基于GPS/Beidou2/INS的组合导航与定位方法
JP4498399B2 (ja) 測位システム及び測位方法
Angrisano et al. Pedestrian localization with PDR supplemented by GNSS
US6650282B2 (en) Positioning equipment
CN113419265B (zh) 一种基于多传感器融合的定位方法、装置与电子设备
KR101832921B1 (ko) Ｇｐｓ 수신기 주변의 비가시 상태 판단 방법 및 장치
KR20130037838A (ko) Ｇｐｓ 위성의 이상 상태 감시 장치 및 방법
Serant et al. Field test performance assessment of GNSS/INS ultra-tight coupling scheme targeted to mass-market applications
CN108351420B (zh) 用于在惯性测量单元的静态对准期间检测寄生移动的方法、以及相关的检测设备
JP2010060421A (ja) 移動体用測位システム及びｇｎｓｓ受信装置
JP2019168257A (ja) 移動体情報推定装置及びプログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170424

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180410

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190325

Year of fee payment: 6