KR101477041B1 - Ｄｇｎｓｓ 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템 및 이를 이용한 모니터링 방법 - Google Patents

Ｄｇｎｓｓ 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템 및 이를 이용한 모니터링 방법 Download PDF

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장원석
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Abstract

DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템 및 이를 이용한 모니터링 방법을 개시한다.
DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템은 적어도 하나 이상의 GNSS 수신기에서 원시정보를 수신하고, 상기 원시정보를 가공한 후, 가공된 정보에 이상검출알고리즘, 이상식별알고리즘, 전파간섭검출알고리즘을 각각 적용하여 위성시계의 고장발생 유무 및 전파간섭 발생 유무를 검출하는 이상검출모듈(100); 및 상기 이상검출모듈로부터 제공된 위성시계 고장발생 정보 및 전파간섭 발생 정보를 통계 처리한 후, 분석하여 상기 이상검출모듈의 동작상태를 사용자에게 제공하는 이상 데이터 통계처리 모듈(200)을 포함하고, 상기 이상검출모듈(100)은, 기준국 내에 위치하는 적어도 하나의 이상의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 GNSS 수신기로부터 제공되는 원시정보를 기반으로 비공통 성분 오차를 추정하고, 추정한 오차값을 감시국 내에 위치하는 수신기의 의사거리 측정치에 적용하여 측정잡음을 최소화시키는 측정잡음최소화 알고리즘이 프로그래밍되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

ＤＧＮＳＳ 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템 및 이를 이용한 모니터링 방법{Satellite Signal Anomaly Monitoring System for DGNSS Reference Station and Its Monitoring Method}
본 발명은 모니터링 시스템에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템 및 이를 이용한 모니터링 방법에 관한 것이다.
전세계 어디에서나 위치와 시각정보를 제공하는 위성전파항법시스템은 로란-C와 같은 지상전파항법시스템 보다 높은 정확도의 측위 서비스를 제공한다는 점에서 해상항법 분야를 포함한 다양한 분야에서 그 활용 범위가 급속히 확대되고 있다.
그러나 위성전파항법 체계만을 단독으로 사용하는 단독 측위법(standalone positioning)은 항만과 같이 교통량이 많고 선박간 충돌 위험도가 높은 지역에서 필요로 하는 측위 정확도를 만족시키지 못하는 문제가 있다.
이를 해결하기 위한 대표적 방법이 위성전파항법 보정시스템(GNSS augmentation system)에 일종인 DGNSS(Differential Global Navigation Satellite Systems) 측위법이다. DGNSS 측위법은 정확한 자기위치정보를 가진 보정시스템에 설치된 기준국용 위성전파항법 수신기를 이용하여 위성신호의 오차성분을 추출하고, 추출된 오차성분을 주변 위성전파항법 이용자들에게 전송하는 방법으로 이용자측과 공통 성분인 위성신호 관련 오차를 제거함으로써 측위 정확도를 향상시키는 방법이다.
특히 연근해 해상항법 분야에서 이용하고 있는 의사거리(pseudorange) 기반의 DGNSS 측위법은 보정정보의 양이 적어서 정보 전송에 대한 부담이 없고, 이용자가 수신된 보정정보를 이용하여 간단한 산술처리만으로 측위 정확도를 높일 수 있다는 장점이 있다.(이하 'DGNSS 측위법'을 '위성전파항법 보정시스템' 이라 칭한다.)
위성전파항법 보정시스템은 상기와 같이 측위 정확도를 높이는 목적 이외에 위성전파항법시스템의 이상현상을 감시하는 기능도 수행함으로써 위성전파항법시스템을 보다 안정적으로 사용할 수 있게 돕는 기능을 갖고 있다.
그러나 종래의 위성전파항법 보정시스템은 위성전파항법시스템의 이상현상 중에서 가장 빈번히 일어나고 있는 위성시계 고장을 검출 및 원인 위성을 식별하지 못하는 문제가 있다.
이러한 현상은 위성전파항법 보정시스템의 기준국에 탑재된 종래 기술이 도 1에 도시한 바와 같이 단순히 의사거리 보정치(PRC; pseudorange correction)와 의사거리 변화율 보정치(RRC; pseudorange rate correction)만을 기준으로 고장발생 판정과 고장위성을 식별하기 때문이다. 더불어 종래의 의사거리 보정치와 의사거리 변화율 보정치 기반 고장검출 및 식별기법은 고장위성뿐만 아니라 정상위성까지도 모두 고장위성으로 식별함으로써 위성전파항법 보정서비스를 불능상태로 만드는 문제가 있다.
정리하면 종래기술은 위성시계 고장이 발생하는 경우에 위성전파항법 보정시스템이 고장위성을 정확히 식별하지 못하여 보정서비스의 가용성과 연속성이 저하되는 문제와 보정서비스에 의한 측위 정확도가 나빠짐에도 빠르게 공지하지 못하는 무결성 감시성능 저하 문제를 내포하고 있으며, 이런 문제는 단순히 의사거리 보정치와 의사거리 변화율 보정치를 기준으로 고장을 검출 및 식별하기 때문이다.
(특허 문헌 1) 대한민국 특허등록번호 제10-1040053호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 본 발명은 종래기술이 위성시계 고장이 발생하는 경우에 고장위성을 정확히 식별하지 못하여 위성전파항법 보정 서비스의 가용성과 연속성이 저하되는 문제와 보정서비스에 의한 측위 정확도가 나빠짐에도 빠르게 공지하지 못하는 무결성 감시 성능 저하 문제에 대한 해결을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템은 적어도 하나 이상의 GNSS 수신기에서 원시정보를 수신하고, 상기 원시정보를 가공한 후, 가공된 정보에 이상검출알고리즘, 이상식별알고리즘, 전파간섭검출알고리즘을 각각 적용하여 위성시계의 고장발생 유무 및 전파간섭 발생 유무를 검출하는 이상검출모듈(100); 및 상기 이상검출모듈로부터 제공된 위성시계 고장발생 정보 및 전파간섭 발생 정보를 통계 처리한 후, 분석하여 상기 이상검출모듈의 동작상태를 사용자에게 제공하는 이상 데이터 통계처리 모듈(200)을 포함하고, 상기 이상검출모듈(100)은, 기준국 내에 위치하는 적어도 하나의 이상의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 GNSS 수신기로부터 제공되는 원시정보를 기반으로 비공통 성분 오차를 추정하고, 추정한 오차값을 감시국 내에 위치하는 수신기의 의사거리 측정치에 적용하여 측정잡음을 최소화시키는 측정잡음최소화 알고리즘이 프로그래밍되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 이상검출모듈(100)은 적어도 하나의 이상의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 GNSS 수신기로부터 제공되는 원시정보를 기반으로 비공통 성분 오차를 추정하도록 의사거리 보정정보를 생성하는 의사거리 보정생성부; 및 상기 의사거리 보정정보를 감시국 의사거리 측정치에 적용시켜, 기준국 수신기와 감시국 수신기와의 측정잡음을 최소화시키는 측정잡음 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 이상검출모듈(100)은 GNSS 수신기의 동작 제어를 통해 GNSS 수신기로부터 송출되는 원시정보를 수신하는 기능을 수행 수신자 인터페이스 모듈(110); 원시정보 내의 데이터 패킷을 원하고자 하는 형식으로 가공하는 기능을 수행하는 패캣 파서(120); 상기 패캣 파서(120)에서 가공된 데이터 패킷을 이용하여 어느 하나의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 비공통성분 오차를 추정한 후, 추정한 오차값을 상기 감시국 수신기의 의사거리 측정치에 적용시켜 측정잡음을 최소화시킨 후, 인공위성의 위성 시계의 이상 유무 검출 및 이상위성을 식별하는 기능을 수행하는 시간 이상 검출부(130); 상기 패캣 파서(120)에서 가공된 데이터 패킷의 전파간섭을 검출하는 전파 간섭 검출부(140); 시간 이상 검출부(130) 및 전파간섭검출부(140) 각각에서 출력된 결과값을 내부에 기 설정된 기준값과 비교한 후, 결과값이 기준값 보다 크거나 같으면 알람을 표시하는 시간/알람 검출부(150); 및 시간/알람 검출부(150)에서 수신된 결과값을 이상 데이터 통계 처리 모듈로 전송하는 KASS 인터페이스 모듈(160)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 시간 이상 검출부(130)는 공간 벡터를 산출하는 벡터 공간 연산부(131); 상기 공간 벡터 및 상기 가공된 데이터 패킷으로부터 위성 시계의 이상 유무 를 상기 이상검출알고리즘을 이용하여 검출하는 위성시계 이상 검출부(132); 및 검출된 이상 위성을 상기 이상식별알고리즘을 이용하여 식별하는 위성시계 식별 검출부(133)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전파 간섭 검출 모듈(140)은 상기 패캣 파서에서 가공된 가공 정보 내의 반송파에 잡음(Noise) 정도를 검출하는 C/No 검출부(141); GPS 위성이 몇 개나 잡히는지, 특정시간 내에 위성의 수의 변화를 검출하는 SatCnt 검출부(142); 보정정보를 적용하고 난 후의 의사거리 잔차를 검출한 후, 검출된 잔차의 변화정도를 검출하는 Residual 검출부(143); 및 현재 관측되는 위성의 GPS 정보의 DOP 값을 검출하는 DOP 검출부(144)를 포함하며, 상기 C/No 검출부(141), SatCnt 검출부(142), Residual 검출부(143), DOP 검출부(144)로부터 검출된 파라미터를 내부에 프로그래밍된 상기 전파간섭검출알고리즘에 적용하여 상기 원시정보의 전파간섭 유무를 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기 이상 데이터 통계처리 모듈(200)은, 원격지에 존재하는 모든 이상검출모듈로부터 송출된 KA 프로토콜을 수신하는 ADM 인터페이스 모듈(210); 이상검출모듈에서 전송된 KA 프로토콜을 해석한 후, 통계 처리에 적용가능한 데이터 형식으로 가공하는 패캣 파서(220); 사용자가 내리는 명령을 해석하여 통계모듈의 동작을 제어하는 기능을 수행하는 UI 조작부(230); 상기 패캣 파서(220)에서 가공된 데이터를 분석하는 통계모듈(240); DB와 직접 연결되며, 상기 DB 내에 저장된 테이블을 직접 읽고 쓰도록 설계되어, DB의 전체적인 동작을 관리하는 DB 조작부(250); 로그(Log) 파일의 생성 및 갱신하도록 관리 기능을 수행하는 로그 파일 조작부(260); 상기 통계모듈(240)에서 제공된 데이터를 사용자에게 통계자료로 변환시키는 통계자료 분석부(270); 및 상기 통계모듈에서 제공된 데이터를 상기 사용자에게 보고서 형태로 제공하는 보고서 생성부(280)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 통계모듈(240)은 통계처리용 계산을 수행하며, 평균, 표준 편차 등의 통계 계산을 수행하는 통계 연산부(241); DB에서 데이터를 읽고 쓸 수 있도록 SQL 문을 생성 및 사용자가 명령한 명령문을 SQL 문으로 변환하는 기능을 수행하는 SQL 조작부(242); 로그파일의 데이터를 통계처리용 데이터로 변환하는 기능을 수행하는 파일 조작부(243); 및 상기 통계 연산부(241)로부터 출력된 통계 데이터를 보고서 또는 화면에 표시가 가능한 데이터 형태로 변환시키는 기능을 수행하는 데이터 포맷부(244)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 기재된 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템을 이용한 모니터링 방법은 적어도 하나 이상의 GNSS 수신기로부터 의사거리 원시정보(PR; pseudorange)를 수신한 후, 패캣 파서에서 가공하는 수신단계(S110); 패캣 파서에서 가공된 데이터를 이용하여 위성시계 고장 유무 및 이상 위성을 식별하는 위성이상검출/식별단계(S200); 상기 패캣 파서에서 가공된 데이터 패킷의 전파간섭을 검출하는 전파간섭검출단계(S120); 시간 이상 검출 모듈 및 전파간섭검출모듈 각각에서 출력된 결과값을 내부에 기 설정된 기준값과 비교한 후, 결과값이 기준값 보다 크거나 같으면 알람을 표시하는 경보단계(S130); 및 이상검출모듈로부터 제공된 정보를 해석한 후, 분석하여 위성 시계 이상 및 전파 간섭 여부를 모니터링하는 모니터링 단계(S140);를 포함하고, 상기 전파간섭검출단계(S120)는 초기화 단계로서, 해당 위성수(SV), 위성신호세기(C/No), 의사거리 보정치(PRC), 포지션(ENU) 값을 초기화시키는 제1 단계(S121); 항법메시지의 세부 파라미터의 데이터를 파싱(parsing)하는 제2 단계(S122); 상기 항법메시지로부터 해당 위성수(SV), 위성신호세기(C/No), 의사거리 보정치(PRC), 포지션(ENU)에 해당하는 파리미터 값을 추출하는 제3 단계(S123); 위성신호세기(C/No)의 변화량 값(?C/No )과 허용치(TFD)를 비교한 후, 허용치(TFD) 보다 작으면 파싱하는 단계로 피드백되는 제4 단계(S124); 위성신호세기(C/No)의 변화량 값이 허용치(TFD) 보다 크거나 같으면 이상 지시자(FI)를 생성하고, 현재의 C/No 변화량 값을 저장하는 제5 단계(S125); 및 이상 지시자(FI)와 허용치를 비교하여, 만약, 이상 지시자(FI)가 허용치(TFD) 보다 크거나 같으면 전파간섭 발생으로 간주하며, 이상 지시자(FI)가 허용치(TFD) 보다 작으면 상기 제5 단계(S125)를 재수행하는 제6 단계(S126);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위성이상검출/식별단계(S200)는 이전 단계로, 측정잡음 최소화 단계(S201)를 더 포함하며, 상기 측정잡음 최소화 단계(S201)는 의사거리보정 생성부에서 적어도 하나의 이상의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 GNSS 수신기로부터 제공되는 원시정보를 기반으로 비공통 성분 오차를 추정하도록 의사거리 보정정보를 생성하는 단계(S202); 및 측정잡음 보정부에서 상기 의사거리 보정정보를 감시국 의사거리 측정치에 적용시켜, 기준국의 GNSS 수신기와 감시국의 GNSS 수신기와의 측정잡음을 최소화시키는 단계(S203)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위성이상검출/식별단계(S200)는 위성 이상 검출 단계(S210); 및 이상 위성 식별 단계(S220)를 포함하고, 상기 위성 이상 검출 단계(S210)는 인공위성 고장검출 및 인공위성 고장식별과 관련된 환경설정 값인 PRCmax, RRCmax, TFD를 설정하는 제1 단계(S211); 위성수신상태 정보 및 수집된 원시정보를 이용하여 위성별 분류 DB를 구성하는 제2 단계(S212); k번째 위성의 Range/Io-no/Tropo/cSe를 계산하는 제3 단계(S213); 위성으로부터 받은 항법메시지 및 이주파 원시정보를 이용하여 수신기 시계오차 추정 연산식(g)을 생성하는 제4 단계(S214); 소그룹 별로 수신기의 시계오차를 추정하는 제5 단계(S215); 위성시계 고장발생 가능지수(BFD)를 생성하는 제6 단계(S216); 및 위성시계 고장발생 가능지수(BFD)를 이용하여 고장발생 유무를 판정하는 제7 단계(S217)를 포함하며, 위성성시계 고장발생 가능지수(BFD)와 위성시계 고장발생 판정을 위한 기준값(TFD)을 비교한 후, 위성시계 고장발생 가능지수가 위성시계 고장발생 판정을 위한 기준값 이상일 경우, 고장검출 신호를 출력하며, 미만일 경우, 제2 단계(S212)부터 재수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 단계(S211)는, 하기의 수학식 1을 이용하여 위성별 의사거리정보 계산을 수행한 후, 인공위성 고장검출 및 인공위성 고장식별과 관련된 환경설정 값인 PRCmax, RRCmax, TFD를 설정하는 단계로서,
[수학식 1]
Figure 112013073249913-pat00001
여기서, R은 위성으로부터 수신기까지의 직선거리(LOS; Line-of-Sight)(단위; meter)이고, Id는 위성으로부터 수신기까지 도달한 신호가 이온층을 통과하면서 발생하는 신호지연(단위: meter)이고, Td는 위성으로부터 수신기까지 도달한 신호가 대류층을 통과하면서 발생하는 신호지연(단위: meter)이고, C는 광속(단위: meter/sec.)이고, B는 위성에 탑재된 시계의 오차와 고장의 합(단위: 초)이고, b는 수신기에 탑재된 시계의 오차(단위: 초)이고, ω는 위성의 의사거리를 측정하여 발생한 잡음(단위;meter)인 것을 특징으로 한다.
상기 수신기 시계오차 추정 연산식은 R, Id, Td, B 정보를 이용하여 아래의 수학식 2를 통해 위성전파항법 수신기 시계오차의 추정 연산벡터(g)를 도출하기 위한 식인 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 방법.
[수학식 2]
Figure 112013073249913-pat00002

상기 위성이상식별단계(S220)는 상기 위성이상검출단계로부터 출력된 고장검출 신호에 기반하여, 시계이상이 발생된 이상위성을 식별하는 단계로서, 위성별 고장식별지수(BFI)를 생성하는 제1 단계(S221); 위성별 고장식별지수(BFI)가 가장 큰 그룹을 수학식 6을 통해 추출하는 제2 단계(S222); k 소그룹에 포함되어 있는 위성군을 정상 위성으로 설정 및 k 소그룹에 포함되어 있지 않는 위성을 고장위성으로 식별하는 단계(S223); 고장위성 식별결과를 데이터베이스(DB)화하여 저장하고, 의사거리 및 의사거리 변화율 보정정보를 계산할 때에 고장위성은 제외하는 단계(S224)를 포함하고,
[수학식 6]
Figure 112013073249913-pat00003
여기서 vk는 V 행렬의 k 번째 열 벡터이고, k는 n개의 고장식별 지수 BFI 중에서 가장 큰 값을 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템 및 이를 이용한 모니터링 방법은 위성시계 이상으로 인한 기준국 무결성 감시 기능의 한계를 극복하기 위하여, 위성시계 이상현상을 검출하고 또한 이상위성을 식별함과 동시에, 원시정보의 전파간섭을 검출함으로써 정확도 및 신뢰성이 향상된 보정정보를 통해 기준국 무결성 감시 기능을 향상시킬 수 있다
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이상검출모듈(ADM)을 보다 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 이상 데이터 통계처리 모듈을 보다 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템을 이용한 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 도 4에 도시된 위성이상검출/식별단계를 보다 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 기준국 RSIM 메시지의 파리미터 구성을 나타낸 예시도이다.
도 7은 도 4에 도시된 전파간섭검출단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이상검출모듈(ADM)을 보다 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 이상 데이터 통계처리 모듈을 보다 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템(1000)은 4개의 기준국 수신기 각각에서 출력되는 원시정보를 기반으로 비공통오차를 추정하고, 추정한 오차값을 다른 기준국 수신기(예컨대, 감시국의 수신기)의 의사거리 보정정보에 적용하여 측정잡음을 최소화시킨 후, 위성시계 이상 검출 및 이상위성 식별과정과 기준국에서의 전파간섭검출 과정을 동시에 수행한 후, 검출된 각 데이터를 통계처리하여 보다 정확하게 이상 위성의 이상검출 및 식별 정확도를 높이고자 하는 시스템이다.
보다 구체적으로, DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템(1000)은 복수 개의 이상 검출 모듈(ADM; 100) 및 이상 데이터 통계처리 모듈(KSAA; 200)을 포함한다.
이상 검출 모듈(ADM; 100)은 적어도 하나 이상의 GNSS 수신기로부터 전송되는 원시정보에 기반하여 위성시계 이상 검출/식별 및 기준국에서의 전파간섭을 검출하는 기능을 수행한다.
보다 상세하게는, 이상 검출 모듈(ADM; 100)은 수신자 인터페이스 모듈(Receiver I/F Module; 110), 패캣 파서(Packet Parser; 120), 시간 이상 검출 모듈(Clock Fault Detection Module; 130), 전파 간섭 모듈(Frequency Interference Detection Moudule; 140), 시간/주파수 알람 검출부(Clock Alarm Checker; 150) 및 KASS 인터페이스 모듈(160)을 포함한다.
수신자 인터페이스 모듈(Receiver I/F Module; 110)은 GNSS 수신기의 동작 제어를 통해 GNSS 수신기로부터 송출되는 원시정보를 수신하는 기능을 수행한다.
패캣 파서(Packet Parser; 120)는 원시정보 내의 데이터 패킷을 원하고자 하는 형식으로 가공하는 기능을 수행한다.
시간 이상 검출 모듈(130)은 패캣 파서(120)에서 가공된 데이터 패킷을 이용하여 어느 하나의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 비공통성분 오차를 추정한 후, 추정한 오차값을 감시국 GNSS 수신기의 의사거리 측정치에 적용시켜 측정잡음을 최소화시킨 후, 위성 시계의 이상 유무 검출 및 이상위성을 식별하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 시간이상검출모듈(130)은 벡터 공간 연산부(131), 위성시계 이상 검출부(132) 및 위성시계 식별 검출부(133)을 포함한다.
벡터 공간 연산부(131)는 공간 벡터를 산출하는 기능을 수행한다.
위성시계 이상 검출부(132)는 상기 공간 벡터 및 상기 가공된 데이터 패킷으로부터 위성 시계의 이상 유무를 이상검출알고리즘을 이용하여 검출하는 기능을 수행한다.
위성시계 식별 검출부(133)는 검출된 이상 위성을 내부에 프로그래밍된 이상식별알고리즘을 이용하여 식별하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 이상검출모듈(130)은 패캣 파서(120)에서 가공된 데이터 패킷을 이용하여 어느 하나의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 비공통성분 오차를 추정한 후, 추정한 오차값을 감시국 GNSS 수신기의 의사거리 측정치에 적용시켜 측정잡음을 최소화시키기 위하여, 의사거리 보정생성부 및 측정잡음 보정부를 더 포함한다.
의사거리 보정생성부는 적어도 하나의 이상의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 GNSS 수신기로부터 제공되는 원시정보를 기반으로 비공통 성분 오차를 추정하도록 의사거리 보정정보를 생성하는 기능을 수행한다.
측정잡음 보정부는 상기 의사거리 보정정보를 감시국 의사거리 측정치에 적용시켜, 기준국 수신기와 감시국 수신기와의 측정잡음을 최소화시키는 기능을 수행한다.
전파 간섭 검출 모듈(Frequency Interference Detection Module; 140)은 패캣 파서(130)에서 가공된 데이터 패킷의 전파간섭을 검출하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 전파 간섭 모듈(Frequency Interference Detection Moudule; 140)은 C/No 검출부(141), SatCnt 검출부(142), Residual 검출부(143), DOP 검출부(144)를 포함한다.
C/No 검출부(141)는 상기 패캣 파서에서 가공된 가공 정보 내의 반송파에 잡음(Noise)이 어느 정도로 영향을 받는지를 검출하는 기능을 수행한다.
SatCnt 검출부(142)는 GPS 위성이 몇 개나 잡히는지, 특정시간 내에 위성의 수가 어떻게 변화하는 지를 검출하는 기능을 수행한다.
Residual 검출부(143)는 보정정보를 적용하고 난 후의 의사거리 잔차를 검출한 후, 검출된 잔차의 변화정도를 검출하는 기능을 수행한다.
DOP 검출부(144)는 현재 관측되는 위성의 GPS 정보의 DOP 값을 검출하는 기능을 수행한다.
시간/알람 검출부(Clock/Interference Alarm Checker; 150)는 시간 이상 검출 모듈(130) 및 전파간섭검출모듈(140) 각각에서 출력된 결과값을 내부에 기 설정된 기준값과 비교한 후, 결과값이 기준값 보다 크거나 같으면 알람을 표시하는 기능을 수행한다.
KASS 인터페이스 모듈(160)은 시간/알람 검출부(150)에서 수신된 결과값을 수신하여 이상 데이터 통계 처리 모듈(200)로 전송하는 기능을 수행한다.
다음으로, 이상 데이터 통계처리 모듈(KASS; 200)은 원격지에 존재하는 모든 이상검출모듈(ADM; 100)과 통신하여, 각 원격지 내에 존재하는 이상검출모듈의 데이터를 수집한 후, 각 원격지 내에 존재하는 이상검출모듈(100)의 동작상태를 실시간으로 모니터링하는 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 이상데이터통계처리모듈(KASS; 200)는 ADM 인터페이스 모듈(210), 패캣 파서(220), UI 조작부(230), 통계모듈(240), DB 조작부(250), 로그파일 조작부(260), 통계자료 분석부(270), 보고서 생성부(280)를 포함한다.
ADM 인터페이스 모듈(210)은 각 원격지에 존재하는 모든 이상검출모듈로부터 송출된 KA 프로토콜을 수신하는 기능을 수행한다.
패캣 파서(220)는 이상검출모듈(100)에서 전송된 KA 프로토콜을 해석한 후, 통계 처리에 적용가능한 데이터 형식으로 가공하는 기능을 수행한다.
UI 조작부(230)는 사용자와의 인터페이스를 담당하는 기능을 수행, 예컨대, 사용자가 내리는 명령을 해석하여 통계모듈(240)의 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
통계모듈(240)은 패캣 파서(220)에서 가공된 데이터를 분석하는 기능을 수행하기 위하여, 통계 연산부(241), SQL 조작부(242), 파일 조작부(243), 데이터 포맷부(244)를 포함한다.
통계 연산부(241)는 통계처리용 계산을 수행하며, 평균, 표준 편차 등의 통계 계산을 수행한다.
SQL 조작부(242)는 DB에서 데이터를 읽고 쓸 수 있도록 SQL 문을 생성 및 사용자가 명령한 명령문을 SQL 문으로 변환하는 기능을 수행한다.
파일 조작부(243)는 로그파일의 데이터를 통계처리용 데이터로 변환하는 기능을 수행한다.
데이터 포맷부(244)는 통계 데이터를 보고서 또는 화면에 표시가 가능한 형태로 변환시키는 기능을 수행한다.
다음으로, DB 조작부(250)는 DB와 직접 연결되어 DB 내에 저장된 테이블을 직접 읽고 쓰도록 설계되어, DB의 전체적인 동작을 관리하는 기능을 수행한다.
로그 파일 조작부(260)는 로그(Log) 파일의 생성 및 갱신하는 관리 기능을 수행한다.
도 4는 도 1에 도시된 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템을 이용한 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 도 4에 도시된 위성이상검출/식별단계를 보다 상세하게 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 기준국 RSIM 메시지의 파리미터 구성을 나타낸 예시도이다.
도 7는 도 4에 도시된 전파간섭검출단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 모니터링 방법(S100)은 수신단계(S110), 위성이상검출/식별단계(S200), 전파간섭검출단계(S130), 경보단계(S140) 및 모니터링 단계(S150)를 포함한다.
수신단계(S300)는 기준국(ADM) 내에 위치하는 이상검출모듈(130) 및 전파간섭검출모듈(140)이 4개의 GNSS 수신기들로부터 제공되는 의사거리 원시정보(PR; pseudorange)를 취득하는 단계일 수 있다.
위성이상검출/식별단계(S200)은 위성 이상 검출 단계(S210) 및 이상 위성 식별 단계(S220)를 포함한다.
또한, 상기 위성이상검출/식별단계(S200)는 이전 단계로, 측정잡음 최소화 단계(S201)를 더 포함하며, 상기 측정잡음 최소화 단계(S201)는 의사거리보정 생성부에서 적어도 하나의 이상의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 GNSS 수신기로부터 제공되는 원시정보를 기반으로 비공통 성분 오차를 추정하도록 의사거리 보정정보를 생성하는 단계(S202) 및 측정잡음 보정부에서 상기 의사거리 보정정보를 감시국 의사거리 측정치에 적용시켜, 기준국의 GNSS 수신기와 감시국의 GNSS 수신기와의 측정잡음을 최소화시키는 단계(S203)를 더 포함한다.
다시, 위성 이상 검출 단계(S210)는 시간이상검출모듈(130)이 패캣 파서(120)에서 가공된 데이터를 이용하여 위성시계 이상을 검출 및 이상 위성을 식별하는 단계로서, 제1 단계(S211) 내지 제7 단계(S217)를 통해 수행한다.
보다 구체적으로, S211은 위성별 의사거리 원시정보(PR; pseudorange) 계산을 수행하기 위하여 아래의 수학식 1을 이용하여 도출한다.
[수학식 1]
Figure 112013073249913-pat00004
여기서, R은 위성으로부터 수신기까지의 직선거리(LOS; Line-of-Sight)(단위; meter)이다.
Id는 위성으로부터 수신기까지 도달한 신호가 이온층을 통과하면서 발생하는 신호지연(단위: meter)이다.
Td는 위성으로부터 수신기까지 도달한 신호가 대류층을 통과하면서 발생하는 신호지연(단위: meter)이다.
C는 광속(단위: meter/sec.)이고, B는 위성에 탑재된 시계의 오차와 고장의 합(단위: 초)이고, b는 수신기에 탑재된 시계의 오차(단위: 초)이고, ω는 위성의 의사거리를 측정하여 발생한 잡음(단위;meter)이다.
보다 구체적으로, 제1 단계(S310)는 인공위성 고장검출 및 인공위성 고장식별과 관련된 환경설정 값인 PRCmax, RRCmax, TFD를 설정하는 단계이다.
여기서, PRCmax는 의사거리 보정정보(PRC; pseudorange correction) 절대값의 허용 기준값이고, RRCmax는 의사거리 변화율 보정정보(RRC; pseudorange rate correction) 절대값의 허용 기준값이며, TFD는 위성시계 고장발생 판정을 위한 기준값이다.
제2 단계(S212)는 위성수신상태 정보 및 수집된 원시정보를 이용하여 위성별 분류 DB를 구성하는 단계이다.
제3 단계(S213)는 k번째 위성의 Range/Iono/Tropo/cSe를 계산하는 단계이다.
제4 단계(S214)는 위성으로부터 받은 항법메시지 및 이주파 원시정보를 이용하여 수신기 시계오차 추정 연산식을 생성하는 단계이다.
여기서, 수신기 시계오차 추정 연산식은 R, Id, Td, B 정보를 이용하여 아래의 수학식 2를 통해 상기 위성전파항법 수신기 시계오차의 추정 연산벡터(g)를 도출하기 위한 식이다.
[수학식 2]
Figure 112013073249913-pat00005

다음으로, 제5 단계(S215)는 소그룹 별로 수신기 시계오차를 추정하는 단계로서, 보다 구체적으로, (n-1)개의 위성군으로 구성된 n개의 위성 소그룹으로 분류하고, 각 소그룹의 위성전파항법 수신기 시계오차 추정 연산 벡터를 Gj로 정의하는 단계로서, 상기 Gj의 j는 (1 ≤ j ≤ n)이고, 이러한 Gj는 예컨대, 원시정보를 취득한 위성이 4개이고, 각 위성의 번호가 <1,2,4,6,7,8>이라 하면,
Figure 112013073249913-pat00006
가 된다. 여기서, T는 전치행렬을 의미한다.
제6 단계(S216)는 위성시계 고장발생 가능지수(BFD)를 생성하는 단계이다.
제6 단계를 수행하기 위하여, 각 소그룹별 수신기 시계오차 추정 연산벡터(g)로부터 고장 판단을 위한 추정 연산벡터(M)을 아래의 수학식 3과 같이 구성한다. 이때 E(x)는 x 벡터의 평균을 의미하며, T는 전치행렬을 의미한다.
[수학식 3]
Figure 112013073249913-pat00007
이후, 고장 판단을 위한 추정 연산벡터(M)로부터 패리티 공간벡터 p를 아래에 기재된 수학식 4를 통해 도출한다.
[수학식 4]
Figure 112013073249913-pat00008
여기서, V는 아래의 조건을 만족하는 행렬이다. 이때 W는 (n×1) 크기의 1로 구성된 벡터이고, I는 (n-1)×(n-1) 크기의 단위행렬이다.
[조 건] V·W = 0, V·VT = I
계속적으로, 패리티 공간벡터(p)를 이용하여 위성시계 고장발생 가능지수 BFD를 아래의 수학식 5를 통해 생성한다.
[수학식 5]
Figure 112013073249913-pat00009
여기서, 위성시계 이상위성은 1개라고 가정한다.
제7 단계(S217)는 위성시계 고장발생 가능지수(
Figure 112013073249913-pat00010
)를 이용하여 고장발생 유무를 판정하는 단계로서, 보다 구체적으로, 위성시계 고장발생 가능지수(BFD)와 위성시계 고장발생 판정을 위한 기준값(TFD)을 비교한 후, 위성시계 고장발생 가능지수가 위성시계 고장발생 판정을 위한 기준값 이상일 경우, 고장검출 신호를 출력하며, 미만일 경우, 제2 단계(S212)부터 재수행하는 단계이다.
다음으로, 이상위성식별단계(S220)는 위성이상검출단계로부터 출력된 고장검출 신호에 기반하여, 시계이상이 발생된 이상위성을 식별하는 단계일 수 있으며, 제1 단계(S221) 내지 제4 단계(S224)로 구성된다.
제1 단계(S221)는 위성별 고장식별지수(BFI)를 생성하는 단계
제2 단계(S222)는 위성별 고장식별지수(BFI)가 가장 큰 그룹을 추출하는 단계로서, 패리티 공간벡터(P)를 이용하여 아래의 수학식 6을 통해 도출한다.
[수학식 6]
Figure 112013073249913-pat00011
여기서 vk는 v 행렬의 k 번째 열 벡터이고, k는 n개의 고장식별 지수, BFI 중에서 가장 큰 값을 의미한다.
제3 단계(S223)는 k 소그룹에 포함되어 있는 위성군을 정상 위성으로 설정 및 k 소그룹에 포함되어 있지 않은 위성을 고장위성으로 식별하는 단계일 수 있다.
제4 단계(S224)는 고장위성 식별결과를 데이터베이스(DB)화하여 저장하고, 의사거리 및 의사거리 변화율 보정정보를 계산할 때에 고장위성은 제외하는 단계일 수 있다.
다음으로, 전파간섭검출단계(S500)는 제1 단계(S120) 내지 제6 단계(S126)를 포함한다.
제1 단계(S121)는 초기화 단계로서, 해당 위성수(SV), 위성신호세기(C/No), 의사거리 보정치(PRC), 포지션(ENU) 값을 초기화 시키는 단계일 수 있다.
제2 단계(S122)는 RSIM 메시지의 세부 파라미터의 데이터를 파싱하는 단계일 수 있다.
제3 단계(S123)는 RSIM 메시지 내에서 해당 위성수(SV), 위성신호세기(C/No), 의사거리 보정치(PRC), 포지션(ENU)에 해당하는 파리미터 값을 추출하는 단계일 수 있다.
제4 단계(S124)는 위성신호세기(C/No)의 변화량 값과 허용치(TFD)를 비교한 후, 허용치(TFD) 보다 작으면 제2 단계부터 다시 수행하는단계일 수 있다.
제5 단계(S125)는 위성신호세기(C/No)의 변화량 값이 허용치(TFD) 보다 크거나 같으면 이상 지시자(FI)를 생성하고, 현재의 C/No 변화량 값을 저장하는 단계일 수 있다.
제6 단계(S126)는 이상 지시자(FI)와 허용치를 비교하여, 만약, 이상 지시자(FI)가 허용치 보다 크거나 같으면 전파간섭 발생으로 간주하며, 이상 지시자(FI)가 허용치보다 작으면 제5 단계(S550)로 피드백되어 이상 지시자를 재 산출하는 단계일 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템 및 이를 이용한 모니터링 방법은 위성시계 이상으로 인한 기준국 무결성 감시 기능의 한계를 극복하기 위하여, 위성시계 이상현상을 검출하고 또한 이상위성을 식별함과 동시에, 원시정보의 전파간섭을 검출함으로써 정확도 및 신뢰성이 향상된 보정정보를 통해 기준국 무결성 감시 기능을 향상시킬 수 있다
이상 본 발명이 양호한 실시 예와 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 진정한 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000: DGNSS 기준국 위상신호 이상 모니터링 시스템
100: 이상검출모듈 110: 수신자 인터페이스 모듈
120: 패캣 파서 130: 시간이상검출모듈
131: 벡터 공간 연산부 132: 위성시계 이상 검출부
133: 위성시계 식별 검출부 140: 전파간섭검출모듈
141: C/No 검출부 142: SatCnt 검출부
143: Residual 검출부 144: DOP 검출부
150: 시간/전파 알람 검출부 160: KASS 인터페이스 모듈
200: 이상데이터통계모듈 210: ADM 인터페이스 모듈
220: 패캣 파서 230: UI 조작부
240: 통계모듈 241: 통계 연산부
242: SQL 조작부 243: 파일 조작부
244: 데이터 포맷부 250: DB 조작부
260: 로그 파일 조작부 270: 통계자료 분석부
280: 보고서 생성부

Claims (13)

  1. 적어도 하나 이상의 GNSS 수신기에서 원시정보를 수신하고, 상기 원시정보를 가공한 후, 가공된 정보에 이상검출알고리즘, 이상식별알고리즘, 전파간섭검출알고리즘을 각각 적용하여 위성시계의 고장발생 유무 및 전파간섭 발생 유무를 검출하는 이상검출모듈(100); 및
    상기 이상검출모듈로부터 제공된 위성시계 고장발생 정보 및 전파간섭 발생 정보를 통계 처리한 후, 분석하여 상기 이상검출모듈의 동작상태를 사용자에게 제공하는 이상 데이터 통계처리 모듈(200)을 포함하고,
    상기 이상검출모듈(100)은,
    기준국 내에 위치하는 적어도 하나의 이상의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 GNSS 수신기로부터 제공되는 원시정보를 기반으로 비공통 성분 오차를 추정하고, 추정한 오차값을 감시국 내에 위치하는 수신기의 의사거리 측정치에 적용하여 측정잡음을 최소화시키는 측정잡음최소화 알고리즘이 프로그래밍되어 있는 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이상검출모듈(100)은,
    적어도 하나의 이상의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 GNSS 수신기로부터 제공되는 원시정보를 기반으로 비공통 성분 오차를 추정하도록 의사거리 보정정보를 생성하는 의사거리 보정생성부; 및
    상기 의사거리 보정정보를 감시국 의사거리 측정치에 적용시켜, 기준국 수신기와 감시국 수신기와의 측정잡음을 최소화시키는 측정잡음 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이상검출모듈(100)은,
    GNSS 수신기의 동작 제어를 통해 GNSS 수신기로부터 송출되는 원시정보를 수신하는 기능을 수행 수신자 인터페이스 모듈(110);
    원시정보 내의 데이터 패킷을 원하고자 하는 형식으로 가공하는 기능을 수행하는 패캣 파서(120);
    상기 패캣 파서(120)에서 가공된 데이터 패킷을 이용하여 어느 하나의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 비공통성분 오차를 추정한 후, 추정한 오차값을 상기 감시국 수신기의 의사거리 측정치에 적용시켜 측정잡음을 최소화시킨 후, 인공위성의 위성 시계의 이상 유무 검출 및 이상위성을 식별하는 기능을 수행하는 시간 이상 검출부(130);
    상기 패캣 파서(120)에서 가공된 데이터 패킷의 전파간섭을 검출하는 전파 간섭 검출부(140);
    상기 시간 이상 검출부(130) 및 상기 전파간섭검출부(140) 각각에서 출력된 결과값을 내부에 기 설정된 기준값과 비교한 후, 결과값이 기준값 보다 크거나 같으면 알람을 표시하는 시간/알람 검출부(150); 및
    시간/알람 검출부(150)에서 수신된 결과값을 이상 데이터 통계 처리 모듈로 전송하는 KASS 인터페이스 모듈(160)을 포함하는 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시간 이상 검출부(130)는,
    공간 벡터를 산출하는 벡터 공간 연산부(131);
    상기 공간 벡터 및 상기 가공된 데이터 패킷으로부터 위성 시계의 이상 유무 를 상기 이상검출알고리즘을 이용하여 검출하는 위성시계 이상 검출부(132); 및
    검출된 이상 위성을 상기 이상식별알고리즘을 이용하여 식별하는 위성시계 식별 검출부(133)를 포함하는 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전파 간섭 검출 모듈(140)은,
    상기 패캣 파서에서 가공된 가공 정보 내의 반송파에 잡음(Noise) 정도를 검출하는 C/No 검출부(141);
    GPS 위성이 몇 개나 잡히는지, 특정시간 내에 위성의 수의 변화를 검출하는 SatCnt 검출부(142);
    보정정보를 적용하고 난 후의 의사거리 잔차를 검출한 후, 검출된 잔차의 변화정도를 검출하는 Residual 검출부(143); 및
    현재 관측되는 위성의 GPS 정보의 DOP 값을 검출하는 DOP 검출부(144)를 포함하며,
    상기 C/No 검출부(141), SatCnt 검출부(142), Residual 검출부(143), DOP 검출부(144)로부터 검출된 파라미터를 내부에 프로그래밍된 상기 전파간섭검출알고리즘에 적용하여 상기 원시정보의 전파간섭 유무를 검출하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이상 데이터 통계처리 모듈(200)은,
    원격지에 존재하는 모든 이상검출모듈로부터 송출된 KA 프로토콜을 수신하는 ADM 인터페이스 모듈(210);
    이상검출모듈에서 전송된 KA 프로토콜을 해석한 후, 통계 처리에 적용가능한 데이터 형식으로 가공하는 패캣 파서(220);
    사용자가 내리는 명령을 해석하여 통계모듈의 동작을 제어하는 기능을 수행하는 UI 조작부(230);
    상기 패캣 파서(220)에서 가공된 데이터를 분석하는 통계모듈(240);
    DB와 직접 연결되며, 상기 DB 내에 저장된 테이블을 직접 읽고 쓰도록 설계되어, DB의 전체적인 동작을 관리하는 DB 조작부(250);
    로그(Log) 파일의 생성 및 갱신하도록 관리 기능을 수행하는 로그 파일 조작부(260);
    상기 통계모듈(240)에서 제공된 데이터를 사용자에게 통계자료로 변환시키는 통계자료 분석부(270); 및
    상기 통계모듈에서 제공된 데이터를 상기 사용자에게 보고서 형태로 제공하는 보고서 생성부(280)를 포함하는 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 통계모듈(240)은,
    통계처리용 계산을 수행하며, 평균, 표준 편차 등의 통계 계산을 수행하는 통계 연산부(241);.
    DB에서 데이터를 읽고 쓸 수 있도록 SQL 문을 생성 및 사용자가 명령한 명령문을 SQL 문으로 변환하는 기능을 수행하는 SQL 조작부(242);
    로그파일의 데이터를 통계처리용 데이터로 변환하는 기능을 수행하는 파일 조작부(243); 및
    상기 통계 연산부(241)로부터 출력된 통계 데이터를 보고서 또는 화면에 표시가 가능한 데이터 형태로 변환시키는 기능을 수행하는 데이터 포맷부(244)를 포함하는 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 기재된 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 시스템을 이용한 모니터링 방법에 있어서,
    적어도 하나 이상의 GNSS 수신기로부터 의사거리 원시정보(PR; pseudorange)를 수신한 후, 패캣 파서에서 가공하는 수신단계(S110);
    패캣 파서에서 가공된 데이터를 이용하여 위성시계 고장 유무 및 이상 위성을 식별하는 위성이상검출/식별단계(S200);
    상기 패캣 파서에서 가공된 데이터 패킷의 전파간섭을 검출하는 전파간섭검출단계(S120);
    시간 이상 검출 모듈 및 전파간섭검출모듈 각각에서 출력된 결과값을 내부에 기 설정된 기준값과 비교한 후, 결과값이 기준값 보다 크거나 같으면 알람을 표시하는 경보단계(S130); 및
    이상검출모듈로부터 제공된 정보를 해석한 후, 분석하여 위성 시계 이상 및 전파 간섭 여부를 모니터링하는 모니터링 단계(S140);를 포함하고,
    상기 전파간섭검출단계(S120)는,
    초기화 단계로서, 해당 위성수(SV), 위성신호세기(C/No), 의사거리 보정치(PRC), 포지션(ENU) 값을 초기화시키는 제1 단계(S121);
    항법메시지의 세부 파라미터의 데이터를 파싱(parsing)하는 제2 단계(S122);
    상기 항법메시지로부터 해당 위성수(SV), 위성신호세기(C/No), 의사거리 보정치(PRC), 포지션(ENU)에 해당하는 파리미터 값을 추출하는 제3 단계(S123);
    위성신호세기(C/No)의 변화량 값(?C/No )과 허용치(TFD)를 비교한 후, 허용치(TFD) 보다 작으면 파싱하는 단계로 피드백되는 제4 단계(S124);
    위성신호세기(C/No)의 변화량 값이 허용치(TFD) 보다 크거나 같으면 이상 지시자(FI)를 생성하고, 현재의 C/No 변화량 값을 저장하는 제5 단계(S125); 및
    이상 지시자(FI)와 허용치를 비교하여, 만약, 이상 지시자(FI)가 허용치(TFD) 보다 크거나 같으면 전파간섭 발생으로 간주하며, 이상 지시자(FI)가 허용치(TFD) 보다 작으면 상기 제5 단계(S125)를 재 수행하는 제6 단계(S126);를 포함하는 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 위성이상검출/식별단계(S200)는,
    이전 단계로, 측정잡음 최소화 단계(S201)를 더 포함하며,
    상기 측정잡음 최소화 단계(S201)는,
    의사거리보정 생성부에서 적어도 하나의 이상의 GNSS 수신기 중 어느 하나의 GNSS 수신기로부터 제공되는 원시정보를 기반으로 비공통 성분 오차를 추정하도록 의사거리 보정정보를 생성하는 단계(S202); 및
    측정잡음 보정부에서 상기 의사거리 보정정보를 감시국 의사거리 측정치에 적용시켜, 기준국의 GNSS 수신기와 감시국의 GNSS 수신기와의 측정잡음을 최소화시키는 단계(S203)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 방법
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위성이상검출/식별단계(S200)는,
    위성 이상 검출 단계(S210); 및
    이상 위성 식별 단계(S220)를 포함하고,
    상기 위성 이상 검출 단계(S210)는,
    인공위성 고장검출 및 인공위성 고장식별과 관련된 환경설정 값인 PRCmax, RRCmax, TFD를 설정하는 제1 단계(S211);
    위성수신상태 정보 및 수집된 원시정보를 이용하여 위성별 분류 DB를 구성하는 제2 단계(S212);
    k번째 위성의 Range/Io-no/Tropo/cSe를 계산하는 제3 단계(S213);
    위성으로부터 받은 항법메시지 및 이주파 원시정보를 이용하여 수신기 시계오차 추정 연산식(g)을 생성하는 제4 단계(S214);
    소그룹 별로 수신기의 시계오차를 추정하는 제5 단계(S215);
    위성시계 고장발생 가능지수(BFD)를 생성하는 제6 단계(S216); 및
    위성시계 고장발생 가능지수(BFD)를 이용하여 고장발생 유무를 판정하는 제7 단계(S217)를 포함하며,
    위성성시계 고장발생 가능지수(BFD)와 위성시계 고장발생 판정을 위한 기준값(TFD)을 비교한 후, 위성시계 고장발생 가능지수가 위성시계 고장발생 판정을 위한 기준값 이상일 경우, 고장검출 신호를 출력하며, 미만일 경우, 제2 단계(S212)부터 재 수행하는 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 단계(S211)는,
    하기의 수학식 1을 이용하여 위성별 의사거리정보 계산을 수행한 후, 인공위성 고장검출 및 인공위성 고장식별과 관련된 환경설정 값인 PRCmax, RRCmax, TFD를 설정하는 단계로서,
    [수학식 1]
    Figure 112013073249913-pat00012


    여기서, R은 위성으로부터 수신기까지의 직선거리(LOS; Line-of-Sight)(단위; meter)이고, Id는 위성으로부터 수신기까지 도달한 신호가 이온층을 통과하면서 발생하는 신호지연(단위: meter)이고, Td는 위성으로부터 수신기까지 도달한 신호가 대류층을 통과하면서 발생하는 신호지연(단위: meter)이고, C는 광속(단위: meter/sec.)이고, B는 위성에 탑재된 시계의 오차와 고장의 합(단위: 초)이고, b는 수신기에 탑재된 시계의 오차(단위: 초)이고, ω는 위성의 의사거리를 측정하여 발생한 잡음(단위;meter)인 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 수신기 시계오차 추정 연산식은,
    R, Id, Td, B 정보를 이용하여 아래의 수학식 2를 통해 위성전파항법 수신기 시계오차의 추정 연산벡터(g)를 도출하기 위한 식인 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112014072883557-pat00013

  13. 제10항에 있어서,
    상기 위성이상식별단계(S220)는,
    상기 위성이상검출단계로부터 출력된 고장검출 신호에 기반하여, 시계이상이 발생된 이상위성을 식별하는 단계로서,
    위성별 고장식별지수(BFI)를 생성하는 제1 단계(S221);
    위성별 고장식별지수(BFI)가 가장 큰 그룹을 수학식 6을 통해 추출하는 제2 단계(S222);
    k 소그룹에 포함되어 있는 위성군을 정상 위성으로 설정 및 k 소그룹에 포함되어 있지 않는 위성을 고장위성으로 식별하는 단계(S223);
    고장위성 식별결과를 데이터베이스(DB)화하여 저장하고, 의사거리 및 의사거리 변화율 보정정보를 계산할 때에 고장위성은 제외하는 단계(S224)를 포함하고,
    [수학식 6]
    Figure 112013073249913-pat00014

    여기서 vk는 V 행렬의 k 번째 열 벡터이고, k는 n개의 고장식별 지수 BFI 중에서 가장 큰 값을 의미하는 것을 특징으로 하는 DGNSS 기준국 위성신호 이상 모니터링 방법.
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