KR101565623B1 - 자율 궤도 전파 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

위성 위치를 예측하는 방법이 제공되며, 여기서 GPS 장치는 위성 위치에 대해 앞서 수신된 정보, 예를 들어 궤도력에 기반하여, 앞선 수신된 정보가 유효하였던 시간 프레임의 외부의 위성의 위치를 예측하는데 사용될 수 있는 위성 보정 가속도를 생성한다. 계산은 GPS 장치에서 전적으로 실행되며, 서버로부터 지원을 요구하지 않는다. 하지만, 서버로부터의 지원이 GPS 장치에 이용가능하다면, 지원 정보는 예측 위치의 정확성을 증가시키기 위해 사용될 수 있다.

Description

자율 궤도 전파 시스템 및 방법{AUTONOMOUS ORBIT PROPAGATION SYSTEM AND METHOD}
본 출원은 2007년 11월 9일 출원된 미국 가출원 No. 60/986,972의 우선권을 주장하며, 여기에 전체가 참조로 통합되었다. 본 발명은 GPS(Global Positioning System)에 의해 제공되는 네비게이션 위성 궤도 위치 데이터 뿐만 아니라 다른 GNSS(Global Navigation Satellite System)과 다른 위성 시스템 또는 그 조합에 의해 제공되는 네비게이션 위성 궤도 위치 데이터를 예측하고 사용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
위성 위치지정과 위성 위치의 예측은 많은 응용예, 예를 들어 차량 네비게이션 시스템과 휴대가능한 GPS 장치 등에 광범위하게 사용되었다. 예를 들어, 위치를 계산하기 위해, GPS 장치의 GPS 수신기는 시간 측정(ranging) 신호(즉, 위성 안테나로부터 전송되어진 시점의 신호의 타임 태그(time tag))에서 GPS 위성의 위치를 요구한다. 상기 위성 궤도 정보는 위성 위치 모델의 형태로 무선 주파수(RF; radiao frequency) 데이터 링크 상에 위성에 의해 제공된다. 상기 모델은 일반적으로 4시간인 제한된 시간 주기 동안 유효하지만 길게는 6 시간까지 사용될 수 있는, '궤도력(Ephemeris)'로서 알려진 궤도 성분의 세트를 사용한다. GPS 위성은 RF 데이터 링크상에 궤도력 데이터를 방송하고, GPS 수신기는 업데이트된 궤도력을 얻기 위해 상기 데이터 스트림을 계속적으로 모니터하고 디모듈레이트한다. 위성으로부터 전송된 궤도력은 "방송 궤도력(Broadcase Ephemeris)"으로 알려진다.
궤도력 데이터는 GPS장치가 방정식 세트를 평가하고 네시간 내지 여섯시간 모델 정합(fit) 시간 주기(기간; time period) 동안 어떤 시점에서든 위성 위치를 얻는 것을 허용하는 수학적 궤도 아크 모델이다. 비록 모델이 4 시간 내지 6시간의 유효성을 벗어나 위성 위치의 평가를 허용하더라도, 정확성은 하루 중 1 km 정도의 레벨로 일반적으로 악화된다. 좀 더 상세한 GPS 및 궤도력 모델의 설명을 위해, 파킨슨(Parkinson)과 스필커(Spilker)에 의해 편집된 "GPS: 이론과 응용(Global Positioning Systme: Theory and Applications)" , Vol.1, 2장(신호 구조; signal structure), 4장(궤도력 모델; ephemeris model) 및 9장(네비게이션 해;navigation solutions)를 본다.
GPS 의 경우, 양호한 관찰 조건에서 특정 위성으로부터 수신된 방송 궤도력을 디모듈레이트하는 것은 약 18초 내지 30초가 일반적으로 소요되며, 만약 궤도력이 제1패스에서 디모듈레이트되면, 도시 환경 또는 실내 위치와 같은 전파 방해(jamming) 및/또는 완화된 RF 환경은 디모듈레이션을 오점이 있게 하거나 어렵게 한다. 이는 45초 또는 그 이상(전혀 고정되지 않을 가능성도 있음)의 TTFT(Time-To-First-Fix)를 야기함으로써 사용자 경험에 영향을 주고, GPS 장치의 전지 수명이 감소될 수 있다. TTFT는 GPS 장치가 위성 신호와 네비게이션 데이터를 획득하고 위치 해를 계산하기 위해 요구되는 시간이다. GPS 장치의 완전 시작(cold start)를 위해 TTFT는 15 분이상이 될 수 있다. 어떤 경우 GPS 신호는 네비게이션 데이터를 성실히 디모듈레이트하기에 너무 약하지만, 수신기의 전류 생성을 사용하여 추적되기에는 충분히 강할 수 있다. 만약 방송 궤도력의 디모듈레이션에 의존하는 대신, 상기 수신기에 대체 소스의 궤도력이 제공된다면, GPS 장치의 기능이 향상될 수 있고, TTFT는 수 초로 감소될 수 있으며, 비록 완화된 조건하에서도 전지 수명은 늘어날 것이다. GPS 장치는 Z 카운트 기술을 사용함으로써 고정(fix)을 계산할 수도 있고, 이에 따라 네비게이션 장치의 사용은 증가한다.
방송 궤도력 대신, 궤도력의 대체 소스를 제공하는 기술은, 일반적으로 AGPS(Assisted-GPS)로 칭한다. 실시간 지원 기술(real-time Assistance)과 종합 지원(Synthetic Assistance; 또한 예측 또는 연장 궤도력으로 알려짐) 기술을 포함하여 많은 형태의 AGPS가 이용가능하다. 실시간 지원 기술은 중심 데이터 센터에 각 참조 기지국(station)에서 본 모든 위성으로부터 수신한 모든 현재 방송 궤도력을 전달하는, 고정된 GPS 참조 기지국의 네트워크로부터 미리 수집한 실제 방송 궤도력을 전달한다. 상기 참조 데이터(또는 지원)은 통신 네트워크 커넥션을 통해 GPS 장치로 전송될 수 있는 포맷으로 AGPS 서버에 의해 변환된다.
실시간으로 실제 방송 궤도력 데이터를 수집하고 전달하는 대신, 종합 지원 기술은 미래의 하루 또는 일주일 위성 위치 데이터(또는 지원)을 예측하거나 종합하기 위해 AGPS 서버를 사용하고, 상기 비실시간 종합 지원 데이터를 통신 네트워크 커넥션 또는 호스트, 즉 개인용 컴퓨터와 직접 연결을 통해 GPS 장치에 전달한다. 상술한 AGPS 기술의 중요한 한계는 이것들이 GPS 장치로 지원 데이터를 다운로드하기 위해 어떤 형태의 서버에 대한 커넥션, 네트워크 또는 직접 연결을 요구한다는 것이다.
어떤 GPS 장치는 외부 커넥션 능력, 네트워크 또는 다른 것들이 부족하고, 어떤 경우 커넥션 가능 장치는 서버에 대한 장시간 주기 연결을 구축할 수 없다. 상기 조건에서, GPS 장치는 상기 AGPS 기술을 사용할 수 없고 기능이 영향을 받는다. 또한, 실시간 지원 기술을 사용하는 장치는 지원을 다운로딩할 때 네트워크 리소스를 소모한다. 만약 방송 궤도력 유효성 시간 주기가 일반적인 4시간 내지 6시간 윈도우를 넘어 장시간 주기 동안 연장가능하다면, 네트워크 오버헤드(overhead)는 감소되고 TTFT 기능은 대부분의 GPS 장치 사용 경우에 대해 향상된다. GPS 산업은 방송 궤도력 모델의 다양한 케플리언(Keplerian) 용어의 미래값을 직접 예측하기 위한 시도에 의해 방송 궤도력의 사용가능 시간 주기을 연장시키는 일부 노력을 보여 왔다. 하지만, 케플리언 모델에서의 작동은 상기 값들을 하루 정도 이상 신뢰성 있게 예측하는 GPS 장치의 능력을 심각하게 제한한다.
AGPS 지원을 제공하는 다른 기술은 "예측된 실시간 지원 GPS 시스템을 위한 분산 궤도 모델링 및 전파 방법(Distributed Orbit Modeling and Propagation Method for a Predicted and Real-Time Assisted GPS System)"에 대한 미국 특허 출원 11/740,206에서 개시된다. 상기 시스템에서, GPS 장치, 즉 클라이언트은 종합 지원 데이터 자체를 예측하지만 원거리 서버로부터 가능한 데이터("씨드 데이터(Seed Data)"로 불림)의 주기적 수신 후에 그러하다.
정확한 궤도 모델링이 종래 기술에 공지된다. 예측, 즉 위성의 위치와 속도의 미래 시점에서의 전파는, 궤도 궤적에 영향을 주는 특정 힘 모델의 선택과 결합된, 현재 및/또는 과거의 실제 궤도 상태 벡터 샘플을 분석하는 함수이다. 전형적인 궤도 모델링 고려는 태양, 달, 지구의 힘 모델을 포함하는 다양한 힘 모델의 영향을 포함한다. 상기 궤도 모델의 소프트웨어 실행은 현재 및/또는 과거 실제 궤도 상태 벡터 샘플을 사용하여 미래 시점에 이를 전파할 수 있는, 전형적으로 적분자(integrator)의 형태이다. 힘 모델을 평가하고 힘 모델을 공통 참조 프레임에 결속하는 CPU 강화 성질로 인해, 상기 코드는 서버-클래스 컴퓨터 상의 조작에 대해 행해진다.
선행 기술은 위치 계산에 대해 필요한 정확성을 가지고 궤도 정보를 전파하는 능력을 GPS 장치에 제공하지 않는다. GPS 장치에 대해 궤도력 데이터를 제공하는 것과 연관된 선행기술은 위성으로부터 수신된 방송 궤도력에 사용되는 케플리언 수학 모델에만 국한되어왔다. 지원을 제공하기 위해, 선행기술은 서버가 지원 정보를 생성하고 GPS 장치가 상기 지원을 수신하도록 네트워크 커넥션의 어떤 형태를 가질 것을 요구한다. 선행기술은 GPS 장치가 그 자신의 지원 데이터를 종합하여 직접 입력으로서 방송 궤도력을 사용하는 것을 불가능하게 한다.
본 발명은 지원 데이터가 GPS 장치에 의해 생성되고, 또한 "클라이언트"으로 칭해지는 실시간 및 종합 AGPS 기술의 제한을 지정하는 새로운 지원 데이터 생성 방법을 제안한다. 예측과 관련된 모든 면은 GPS 장치 자신에 의해 실행될 수 있고, 이는 케플리언 모델 표시보다 궤도 모델 표시를 사용한다. 본 발명에 따르면, 클라이언트은 종합 지원 데이터 예측 프로세스를 구동하는 그 자신의 씨드 데이터를 생성함으로써, 가능한 커넥션 없이 완전히 자율적으로 작동할 수 있다.
본 발명은 힘 모델 계수의 선택과 관찰을 사용함으로써, 예측이 케플리언 도메인에서 순수히 실행되는 것보다 효과적인 더 높은 정확성으로, 한 때 케플리언 모델로 전환되었던, 방송 궤도력의 생성을 위한 종합 지원 데이터를 생성하는 궤도 전파를 생성하도록 실행될 수 있는 전파기의 GPS 장치 버전을 제공한다.
본 발명의 주된 특징은 지원 데이터를 다운로드하기 위해 AGPS 서버에 어떠한 연결을 위한 필요없이 AGPS의 잇점을 보유한다는 것이다. AGPS 장치는 이용가능한 수단(방송 궤도력 또는 AGPS 기술로부터의 수단)을 통해 상이한 시간 간격으로 미리 궤도력 데이터를 획득하고 저장한다. 네트워크 커넥션 또는 AGPS가 이용가능하지 않은 경우, GPS 장치는 시간 동안 방송 궤도력 데이터를 수집한다. GPS 장치는 원래 수신된 방송 궤도력의 과거 실효 시간을 지나 정확한 지원 데이터를 예측하고 종합하기 위해 궤도 전파 모델에 대한 입력으로써 상기 관찰 또는 AGPS 서버를 통해 제공된 실시간 지원 데이터를 사용한다. 상기 국소적으로 생성된 종합 지원 데이터는, 전파된 궤도 또는 실제 궤도력 형태에 관계없이, 궤도가 신뢰성있게 예측될 수 있는 미래까지 제공될 수 있다. 일반적으로, 방송 궤도력 데이터 관찰이 궤도 전파 모델에 입력으로 사용되면, 상기 예측 주기(기간; period)은 하루 내지 삼일 사이이며, 만약 AGPS 서버로부터 종합 지원 데이터와 관련 사용되면 수 주까지 될 수 있다. 더 긴 예측 주기는 허용되는 정확성 열화에 가능한 의존한다. 비록 GPS 장치가 지원 없이 최초로 시작된다고 하더라도, 자기 생성된 지원 데이터는 연속된 빠른 TTFT를 가능하게 한다. 또한 GPS 수신기의 감응성은 GPS 장치가 정기적 간격으로 방송 궤도력 또는 지원 데이터를 주기적으로 획득할 수 있는 동안까지는 연속 개시를 위해 더 잘 이용될 수 있다.
본 발명은 위성 네비게이션 또는 위치 지정 기능을 가지는 장치에 대한 자율 궤도 전파 및 자기 지원 방법을 포함한다:
a)소프트웨어는 GPS 장치에서 운용된다. 상기 소프트웨어는 예측된 네비게이션 위성 궤도 위치 데이터를 계산할 수 있고, GPS 장치의 위치 결정 능력을 향상시키고 촉진하도록 예측된 네비게이션 위성 궤도 위치 데이터를 사용할 수 있다. 모든 예측 데이터 처리 기능은 GPS 장치에 제한되고 국소화될 수 있다.
b)소프트웨어 또는 하드웨어 모듈은 씨드 생성기, 전파기, 예측 버퍼 및 AGPS 인터페이스 에이전트의 기능을 분리하여 또는 연결하여 실행하도록 GPS 장치에 포함된다.
c)씨드 생성기 모듈은 GPS 위치와 속도를 결정하고, 설계가능한 간격에 걸쳐 실제 방송 궤도력의 국소 관찰에 기초한 GPS 위성 힘 모델 변수를 계산한다.
d)씨드 생성기 모듈은 GPS 장치의 가능한 계산 프로세서 리소스에 기초하여, 태양 압력, 일정 가속도 및 사인곡선 방사상, 트랙 횡단(cross-track) 및 트랙에 따른(along-track) 조건과 같은 상이한 GPS 위성 힘 모델 변수를 사용한다.
e)씨드 생성기 모듈은 GPS 위성 힘 모델 변수와 최초 GPS 위성 위치 및 속도를 동일 GPS 장치 내 작동하는 전파기 모듈에 전달한다.
f)전파기 모듈은 GPS 장치 내 위성 위치와 속도를 포함하는 예측 궤도 상태 벡터(OSV; Orbit State Vector)의 세트를 생성한다. 전파기는 씨드 생성기 함수에 의해 제공되는 GPS 위성 힘 모델 변수를 사용하여, 씨드 생성기 함수에 의해 제공되는 최초 위성 위치와 속도를 최초 위성 위치와 속도의 시간과 상이한 시간으로 전파함으로써 이를 실현한다. 궤도에 대한 압축 모델은 다항식의 세트의 형태(일 예)로써, 그 자신의 타임 태그를 가진 국소 예측 버퍼(140)에 저장된다.
g)GPS 위치 계산 모델은 온보드로 또한 제공되고, 예를 들어 칩 또는 소프트웨어 기능으로 제공된다. 위치 계산 모듈은 적합한 모델로부터 GPS 계산 모듈에 대한 적합한 포맷으로 데이터를 맵핑함으로써 예측 버퍼(140)로부터 유도된 지원 데이터와 함께 작동한다.
h)지원 데이터는 적합한 예측 버퍼(140)의 데이터를 위성 네비게이션 데이터 모델 포맷으로 전환함으로써 필요에 대해 유도되고, AGPS 인터페이스 에이전트 모듈에 의해 온보드 GPS 위치 계산 모듈에 의해 요구되는 포맷으로 그리고 그 시간에 온보드 GPS 위치 계산 모듈에 제공된다.
본 발명에 따른 방법과 시스템의 부가 특징은 외부 커넥션 기능이 GPS 장치에서 이용가능할 때 씨드 생성기 모듈이 GPS 위성 위치와 속도를 계산할 수 있고, 실제 궤도력의 국소 관찰에 기초해서 뿐만 아니라 배치가능한 간격으로 원 거리 종합 또는 실시간 GPS 지원 데이터 소스에 기초해서 GPS 위성 힘 모델 변수를 계산할 수도 있다는 것이다.
본 방법의 부가 특징은 외부 커넥션 기능이 이용가능할 때, 최초 위성 위치와 속도 및 GPS 위성 힘 모델 변수가 원거리 씨드 서버에 의해 계산되고 네트워크 또는 직접 커넥션에 의해 전파기로 제공될 수 있다는 것이다.
본 방법의 부가 특징은 씨드 생성기 모듈이 복수의 GPS 위성 힘 모델을 사용하여 GPS 위성 힘 모델 변수를 사용할 수 있다는 것이다. 전파기 모듈은 씨드 생성기 모듈에 의해 제공되는 최초 위성 위치와 속도를 전파함으로써 예측된 궤도 상태 벡터(위치와 속도 벡터)를 생성한다.
본 방법의 부가 특징은 원거리 씨드서버 모듈이 복수의 GPS 위성 힘 모델을 사용하여 GPS 위성 힘 모델 변수를 계산할 수 있다는 것이고, 전파기 함수는 더 정확한 힘 모델을 사용하는 원거리 씨드 서버에 의해 제공되는 최초 위성 위치와 속도 및 보정 조건을 전파함으로써 궤도 예측을 생성한다는 것이다.
본 방법의 부가 특징은 전파기에 씨드 생성기에 의한 복수의 위성 위치와 속도 및 보정 조건이 제공된다는 것이다.
본 방법의 부가 특징은 전파기에 원거리 씨드 생성기에 의한 복수의 위성 위치와 속도 및 보정 조건이 제공된다는 것이다.
본 방법의 부가 특징은 소프트웨어 모듈이 호스트 장치 프로세서, 온보드 GPS 위치 계산 성분 프로세서 또는 둘 다에서 작동하도록 실행될 수 있다는 것이다.
본 방법의 부가 특징은 위성 네비게이션 또는 위치지정 장치가 모바일 또는 고정된 장치라는 것이다.
본 방법의 부가 특징은 소프트웨어 모듈이 온보드 GPS 위치 계산 성분를 가지지 않은 장치 상에서 작동될 수 있다는 것이다.
위성의 위치를 예측하는 방법은:(a)GPS 장치를 제공하고, 상기 GPS 장치는 위성과 연관된 복수의 위치와 속도를 수신하도록 배치된 RF 안테나를 가지고, 상기 복수의 위치와 속도는 유효 시간 주기 동안 유효한 단계;(b)상기 GPS 장치가 상기 복수의 위치와 속도로부터 위성의 보정 가속도를 계산하는 단계;(c)상기 GPS 장치가 복수의 위치, 속도와 보정 가속도를 사용하여 예측 시간 주기 내 위성의 궤도를 전파하고, 상기 예측된 시간 주기의 적어도 일부는 유효 시간 주기 후 일어나는 단계; 및 (d)상기 GPS 장치는 상기 궤도를 사용하여 상기 위성의 위치를 결정하는 단계;를 포함한다. 복수의 위치와 속도는 방송 궤도력과 같은 궤도력 내에 수신될 수 있다.
GPS 장치의 소프트웨어 모듈은 궤도력을 사용하여 힘 모델 계수와 궤도 상태 벡터를 생성할 수 있다. GPS 장치의 전파 소프트웨어 모듈은 궤도를 계산할 수 있다. 상기 궤도가 전파된 후, 이는 GPS 장치의 메모리에 다항식으로 저장된다. 상기 궤도는 유효 시간 주기 후 위성의 위치를 결정하기 위해 GPS 장치에 의해 사용되도록 종합 궤도력으로 전환될 수 있다. GPS 장치는 또한 네트워크 인터페이스를 가질 수 있고, 네트워크 인터페이스가 AGPS 서버와 통신하는 경우 AGPS 서버는 상기 위성의 상기 위치를 결정하는데 GPS 장치에 지원을 제공할 수 있다; 또는 AGPS 서버는 전파 모듈에 씨드 데이터를 통신할 수 있다; 또는 GPS 장치에 종합 궤도력을 통신할 수 있다.
GPS 장치는: a)위성과 연관된 복수의 위치와 속도의 통신을 수신하도록 배치되고, 상기 복수의 위치와 속도는 유효 시간 주기 동안 유효한 RF 수신기;b)상기 통신을 디모듈레이트하도록 배치된 디지털 신호 프로세서;c)상기 복수의 위치와 속도로부터 상기 위성의 보정 가속도를 계산하도록 배치되는 씨드 생성기; 및 d)복수의 위치, 속도 및 보정 가속도를 사용하여 예측 시간 주기 내 위성의 궤도를 전파하도록 배치되고, 상기 예측 시간 주기의 적어도 일부는 유효 시간 주기 후 일어나는 전파기;를 포함한다.
상기 복수의 위치와 속도는 방송 궤도력과 같은, 궤도력 내 수신될 수 있다. 상기 씨드 생성기는 상기 궤도력을 사용하여 힘 모델 계수와 궤도 상태 벡터를 생성하도록 더 배치될 수 있다. GPS 장치는 궤도 전파 후 궤도를 저장하는 메모리를 또한 가질 수 있다. GPS는 유효 시간 주기 후 위성의 위치를 결정하기 위해 궤도를 종합 궤도력으로 전환하도록 배치된 AGPS 인터페이스 모듈을 또한 가질 수 있다. GPS 장치는 AGPS 서버와 통신하고 AGPS 서버로부터 지원을 수신하도록 배치되는 네트워크 인터페이스를 또한 가질 수 있다. 상기의 경우, 전파 모듈은 AGPS 서버로부터 씨드 데이터를 수신하도록 배치될 수 있고, GPS 장치는 AGPS 서버로부터 종합 궤도력을 수신하도록 배치되는 네트워크 인터페이스를 가질 수 있다.
위성의 위치를 예측하는 방법은:(a)GNSS 능력을 가진 장치를 제공하고, 상기 장치는 위성과 연관된 복수의 위치와 속도를 수신하는 RF 수신기를 가지고, 상기 복수의 위치와 속도는 유효 시간 주기 동안 유효한 단계;(b)상기 장치는 상기 복수의 위치와 속도로부터 상기 위성의 보정 가속도를 계산하는 단계;(c)상기 장치는 상기 복수의 위치, 속도 및 보정 가속도를 사용하여 예측 시간 주기 동안 상기 위성의 궤도를 전파하고, 상기 시간 주기의 적어도 일부는 유효 시간 주기 후에 일어나는 단계; 및 (d)상기 장치는 상기 궤도를 사용하는 상기 위성의 위치를 결정하는 단계;를 포함한다.
본 발명은 힘 모델 계수와 관찰을 사용함으로써, 예측이 케플리언 도메인에서 순수히 실행되는 것보다 효과적인 더 높은 정확성으로, 한 때 케플리언 모델로 전환되었던, 방송 궤도력의 생성을 위한 종합 지원 데이터를 생성하는 궤도 전파를 생성하도록 실행될 수 있는 전파기의 GPS 장치 버전을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 자기 지원 GPS 구조를 보이는 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따른 씨드 데이터 구조의 표시를 보이는 테이블이다.
도 3은 본 발명에 따른 종합 지원 데이터 기록 구조의 표시를 보이는 테이블이다.
도 4는 씨드 서버에 접근하는 자기 지원 GPS 구조를 보이는 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명에 따른 GPS 장치의 블록 다이어그램이다.
도 6은 본 발명에 따른 궤도 전파 모델을 GPS 장치가 전파하는 프로세스를 보이는 플로우 차트이다.
도 7은 본 발명에 따른 궤도 전파 모델을 씨드 서버에 접근하는 GPS 장치가 전파하는 프로세스를 보이는 플로우 차트이다.
도 8은 위성 궤도 예측에 있어 비방사상 성분 에러의 공헌을 보인다.
본 문서에서 다음의 용어는 다음의 의미를 가진다:
"AGPS 인터페이스 에이전트"는 예측 버퍼(Prediction Buffer)를 AGPS 모듈에 접근가능한 포맷의 종합 궤도력으로 전환하는 소프트웨어 또는 하드웨어 모듈을 의미한다;
"AGPS 모듈"은 GPS 장치에 대한 실제 또는 종합 궤도력 또는 시간 주파수 및 측정된 위성 위치와 같은 입력을 관리하는 칩셋과 같은 소프트웨어 또는 하드웨어 모듈을 의미한다;
"AGPS 서버"는 AGPS 서버와 통신하는 GPS 장치 상의 씨드 생성기 또는 전파기에 의한 사용을 위한 지원을 생성하는 서버를 의미한다;
"GPS 장치"는 GPS 수신기 및 GPS 위성으로부터 신호를 수신하고 처리하는 연관 디지털 프로세서를 가지는 물체를 의미한다. GPS 장치는 휴대형이거나 차량과 같은 큰 구조의 일부일 수 있다;
"궤도 상태 벡터(Orbit State Vector)"는 주어진 시기(epoch)에서 위성의 위치와 속도에 대한 정보를 포함하는 벡터를 의미한다;
"전파기(Propagator)"는 씨드 데이터를 입력으로 사용하는 궤도 상태 벡터를 계산하기 위한 하드웨어 또는 소프트웨어 모듈을 의미한다;
"예측 버퍼(Prediction Buffer)"는 각 간격동안 위성 궤도를 변수로 나타내는 예측 모델 세트를 저장하는 메모리를 의미한다;
"씨드 생성기(Seed Generator)"는 복수의 타임 태크 위성 위치 및 속도, 즉 궤도력으로부터 전파기에 의한 사용을 위해 씨드 데이터를 계산하는 소프트웨어 또는 하드웨어 모듈을 의미한다;
"씨드 데이터(Seed Data)"는 힘 모델에 대응하는 계수의 집합과 위성의 위치를 예측하기 위한 최초 상태 벡터를 의미한다;
"씨드 서버(Seed Server)"는 씨드 서버와 통신하는 GPS 장치 상에 전파기에 의한 사용을 위해 씨드 데이터를 생성하는 AGPS 서버를 의미한다; 및
"종합 궤도력(Synthetic Ephemenis)"는 위성으로부터 직접 수신하기보다 예측된 궤도 상태 벡터로부터 생성된 궤도력을 의미한다.
본 발명이 GPS 장치의 용어로 본 문서에서 토론된 반면, 다른 GNSS는 여기에 개시된 시스템과 방법에서 사용될 수 있다.
본 발명은 GPS 장치(200)에서 전파기(120)로 칭해지는 궤도 전파 모델러에 대한 입력을 생성하기 위해(씨드 생성기(110) 사용), GPS 또는 다른 GNSS(Global Navigation Satellite System) 방송 궤도력을 사용한다. 전파기(120)는 그런 다음 위성의 미래 위치를 예측하는데 사용하기 위해 지원 데이터를 예측하거나 종합할 수 있다. 예측의 정확성은 씨드 생성기(110)에 의해 사용된 관찰의 수와 간격, GPS 장치(200) 내 실행되는 전파기(120)의 충실도(fidelity), GPS 위성에 작동하는 힘을 정확히 모델할 수 없는 무능력 및 전파기(120)에 사용된 최초 위치와 속도의 정확성에 의해 제한된다. 전파기(120)는 태양 압력 힘 모델 뿐만 아니라 지구, 달 및 태양 중력을 사용한다. 태양 압력 힘 모델은, 상이한 위성 타입이 상이한 질량을 가지고 그 표면에 충돌하는 광자의 영향에 의해 상이하게 영향을 받기 때문에, 유일한 GPS 성좌(constellation) 의존 힘이며, 따라서 상이한 모델이 상이한 위성에 필요하다. 본 발명의 목적을 위해, 상술한 태양 압력 모델과 다른, 기술된 방법은 다른 GPS 성좌에 동일하게 적용된다. 궤도 결정과 예측 기술은 본 기술에 공지되어 있으며, 예를 들어 더 상세한 사항을 위해서 에스코벌(Escobal)에 의한 "궤도 결정 방법(Methods of Orbit Determination)"을 본다.
본 발명은 궤도 예측에 대한 책임을 씨드 생성기(110)과 전파기(120)에 두고 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 둘 다 GPS 장치(200)에 수용된다. GPS 장치(20)는 또한 RF 수신기(510)(디지털 신호 프로세서와 연관), AGPS 모듈(130), AGPS 인터페이스 에이전트(150), 프로세서(520) 및 메모리(530)(예측 버퍼(140) 포함)을 포함한다. GPS 장치는 또한 AGPS 서버(180)와의 통신을 위해 네트워크 인터페이스(540)을 포함할 수 있다. 씨드 생성기(110)는 씨드 데이터를 생성하기 위해 단일 방송 궤도력 읽기를 사용하거나 일정 수까지의 연속 방송 궤도력 읽기를 사용할 수 있으며, 이는 그런 다음 궤도 상태 벡터를 생성하기 위해 전파기(120)에 대한 입력으로서 사용된다. 상기 시스템의 일반적인 구조는 도 1에 도시된다.
완전 자율 모드에서, 즉 GPS 장치가 네트워크 인터페이스(540)와 같은 외부 커넥션 능력을 가지지 않거나 GPS 장치가 네트워크 인터페이스(540)를 가지지만 AGPS 서버(180)과 연결할 수 없는 경우, 본 방법의 기초 단계는 다음과 같다(도 6에 도시된 바와 같음):
1. GPS 장치(200)가 전원이 켜지고 AGPS 칩셋(130)이 RF 신호로부터 방송 궤도력을 디모듈레이트할 때, 씨드 생성기(110)은 특정, 배치가능한 간격(예를 들어 매 6시간마다, 또는 매 12시간 마다 등)으로 상기 방송 궤도력이 제공된다(단계 600).
2. 씨드 생성기(110)는 그 케플리언 모델 표시로부터 상기 방송 궤도력 관찰을 그 현재 적용가능한 궤도 표시(즉 위치, 속도)로 전환하고 미래 위성 궤도 위치와 속도 예측에 가장 잘 매치되는 실제 관찰에 기반하여 힘 모델 계수의 세트를 계산하기 시작한다(단계 610). 씨드 생성기(110)은 이를 씨드 데이터에 조합하고, 궤도 상태 벡터를 포함하여 힘 모델 계수를 만든다(단계 620).
3. 씨드 데이터는 전파기(120)에 제공된다(단계 625). 전파기(120)는 그런 다음 씨드 데이터에 포함된 각 위성 기구를 위한 궤도 상태 벡터를 계산한다(단계 630). 궤도 상태 벡터는 주어진 간격, 예를 들어 15분 시간 주기 동안 계산될 수 있다. 전파기(120)는 GPS 장치(200)의 배경 작업으로서 상기 계산을 실행하고, 결과적인 예측 데이터를 다항식, 예를 들어 10번째 차수 다항식은 네 시간 프레임을 나타내도록, 다항식으로 예측 버퍼(140)에 저장하며, 이로부터 궤도 상태 벡터가 쉽게 계산될 수 있다(단계 640). 예측 버퍼(140)는 임의의 기대 듀레이션(duration)의 다항식을 저장하도록 크기가 정해질 수 있으나, 일반적으로 기대된 예측의 정확성 또는 유효성을 위해 삼일 또는 사일 앞서까지 크기가 정해진다. 예측 버퍼(140)는 일반적으로 비휘발성 메모리에서 그것이 포함하는 데이터가 GPS 장치(200)가 다음 전원이 켜졌을 때 즉시 사용될 수 있도록 실행된다.
4. 배치가능한 간격, 일반적으로 매 15분 동안 또는 AGPS 모듈(130)이 지원 데이터를 요구할 때, 예를 들어 에러 허용한계가 초과되었을 때, AGPS 인터페이스 에이전트(150)은 적용가능한 다항식을 회복하고, 그것을 현재 시간의 궤도 상태 벡터로 전환하며, 그 다음 그것을 그 동등한 방송 궤도력 케플리언 데이터 포맷으로 역전환하고, 인터페이스를 경유하여 결과적인 종합 지원 데이터를 AGPS 모듈(130)으로 주입한다(단계 650). 상기 종합 지원은 실제 방송 궤도력 계수의 서브세트를 효과적으로 포함하며, 그 ToE(Time of Ephemeris)는 배치가능하고, 일반적으로 15분 내 만료되도록 설정된다.
5. AGPS 모듈(130)은 주어진 위성에 대해 어떠한 유효한 실제 방송 궤도력이 이용가능하지 않다면 종합 지원을 먼저 사용하지만(단계 660), 그것이 궁극적으로 RF 신호로부터 수신되고 디모듈레이트될 때 실제 방송 궤도력으로 종합 궤도력을 교체한다(단계 670).
일반적으로 더 많은 방송 궤도력 읽기가 실행될수록 종합 지원 데이터는 더 정확해진다. 프로세스는 GPS 위성의 방송 궤도력으로부터 제1공지 위치와 속도를 씨드 생성기(110)과 전파기(120)의 입력으로 사용함으로써 시작되고, 이는 관찰된 방송 궤도력(또는 상이한 소스의 궤도력, 예를 들어 GPS 장치가 네트워크 인터페이스(540)을 가진 경우 지원)로부터 제2위치에 대한 수적 통합을 허용하는 물리적 힘의 모델링을 사용한다. 제1위치가 제공된 최초 속도는 제2위치의 합리적 근사성 내에 통과될 수 있도록 계산된다. 속도의 표시(sign)와 계산은 방사상 에러의 표시와 크기에 의존한다. 더 긴 아크에 대해, 최초 속도 벡터는 최초 속도 벡터와 궤도 평면에 수직인 축을 따라 회전해야할 수 있으나, 어떤 경우 최초 속도에는 단지 2도의 자유도: 크기와 회전 각도가 있다. 시간이 진행됨에 따라, 다중 방송 궤도력 읽기가 실행될 수 있고 상기 읽기는 시간에 대한 씨드 데이터의 정확성을 향상시키기 위해 씨드 생성기(110)와 전파기(120)에 의해 사용될 수 있다. 다중 방송 읽기는 1부터 n까지(n은 정수) 시간의 임의의 양으로 분리될 수 있지만, 12 또는 24시간 동안 다중 읽기는 다음 수일동안 씨드 데이터를 생성하기 위해 씨드 생성기(110)과 전파기(120)에 의해 사용되는 속도 벡터를 조정하는데 선호될 수 있다.
전통 궤도 결정은 트래킹 데이터에 대한 최적의 궤도 정합을 제공하기 위해 이용가능한 가장 완전한 힘 모델을 사용한다. 일반적으로 더 강건하고 정확한 힘 모델이 사용될 때, 결과적인 궤도 결정이 더 정확해진다. 상기 힘 모델에 대한 강건하고 정확한 세트는 트래킹 데이터의 측정 시간을 넘어서는 미래 시간에 대해 위성 위치와 속도의 정확한 예측을 제공한다. 힘 모델은 본 발명에 따른 시스템과 방법의 목적을 위해 임의의 레벨의 복잡성이 될 수 있고, GPS 장치(200)의 전파기(120)는 프로세서(520) 로딩을 감소시키도록 완전하고 강건한 힘 모델의 서브 세트를 사용할 수 있다.
궤도 예측의 정확성을 더욱 증가시키기 위해, 모델화되지 않은 방사상의 그리고 트랙에 따른 가속도에 대한 일반화된 가속도는 몬텐브럭(Montenbruck)과 길(Gill)의 "궤도 결정의 방법(Methods of Orbit determination)"과 같은 텍스트에 사용된 것과 유사한 방법에 의해 타겟의 제2포인트(들)에 근접하게 임의로 통과할 수 있게 반복하여 조정될 수 있다. 트랙 횡단(cross track) 가속도 에러는 잘 모델화되었고 최소 영향을 가지므로 가상 벡터에 의해 표시될 필요가 없다. GPS 매질 지구 궤도 위성에 대한 방송 궤도력의 측정 에러가 일반적으로 3 m 이내인 반면, 예측이 약 12 m인 트랙을 따른 더 큰 에러가 있을 수 있다. 방사상 에러(이는 일반적으로 지구의 GPS 장치에 대한 측정 에러의 일부임)와 함께 상기 트랙을 따른 에러(도 8 도시)는 가상 가속도로 모델화된다.
도 8은 비방사상 에러가 시야 측정 에러의 라인에 영향을 주지 않는 경우로 위성이 직접 머리 위에 있는 경우와 위성이 사용자의 수평선에 있는 경우, 이 경우 비방사상 에러의 1/4 만이 시야 에러의 라인으로 사영되는 두 가지 극단적인 경우를 설명한다.
씨드 생성기(110)는 궤도 상태 벡터를 전파기(120)에 의해 사용되는 힘 모델 계수와 결합하는 씨드 데이터를 조합한다. 씨드 데이터의 전형적인 실행의 구조는 도 2에 도시된다.
씨드 생성기(110)가 일단 적어도 하나의 유효한, 일반적으로 다음 4시간용 방송 궤도력을 수신하면, 씨드 생성기(110)은 전파기(120)로부터 궤도 예측의 정확성을 최적화하는 프로세스를 실행한다. 각 프로세스의 각 단계에서, 씨드 생성기(110)는 관찰된 방송 궤도력에 대한 최악의 방사상 그리고 트랙에 따른 에러를 계산하기 위해 힘 모델 계수를 측정한다. 출력인 씨드 데이터는 다음 계수를 포함하는 구조(도 2에 도시)를 가진다:
● 태양 압력:
○ Cr[0] 및 Cr[1](y-바이어스, 및 x-z 성분)
● 일정 가속도 조건:
○ 트랙에 따른 가속도: aAccelConst,
○ 트랙 횡단 가속도: cAccelConst
○ 방사상 가속도: rAccelConst
● 그리고 사인 곡선(sinusoidal) 조건 세트:
○ 트랙에 따름: aAccelS[2], 주기 1, 2 궤도를 가지는 aAccelC[2]
○ 트랙 횡단: cAccelS[2], 주기 2, 4 궤도를 가지는 cAccelC[2]
○ 방사상: rAccelS[2], 주기 1, 2 궤도를 가지는 rAccelC[2]
GPS 장치(200)의 이용가능한 계산 리소스에 의존하여, 씨드 생성기(110)는 상기 계수의 일부 또는 모두를 계산할 수 있다. 하지만 최소에서 다음 계수가 계산된다:
● 현재 가속도 조건:
○ 트랙에 따른 가속도: aAccelConst,
● 그리고 사인 곡선 조건:
○ 방사상: rAccelS[0], rAccelC[0]
○ 트랙에 따름: aAccelS[0], aAccelC[0]
또한, 방송 궤도력 관찰로부터 시간과 클럭(clock) 변수는 씨드 데이터에 포함된다.
프로세스의 주된 단계는 최소 형태의 씨드 데이터와 관련 계수에 대해 다음과 같으며, 이는 지구 중심의 관성 조건으로 표현된다:
1) 기대 문턱값보다 작게, 일반적으로 5m 에서 설정되는 첫번째 여섯시간 동안 방사상 에러에 종속하는 최초 속도α(방송 궤도력으로부터)를 반복 측정한다. 일단 충족되면, 상기 속도를 αopt로 부르고 다음 단계로 이동한다.
2) 사인 곡선의 방사상 가속도를 최적화한다(주기=1 궤도):
a) Acos(ωt)+Bsin(ωt)=Ccos(ωt+δ), 즉 ω의 크기와 위상을 표시한다. C=1e-8ms-2. 상이한 위상 δ1...δm 에 대해 C=1e-8ms-2를 가진 주 방사상 에러를 계산하고, 상기 방사상 에러를 최소화하는 위상 δopt를 보유한다.
b) δopt를 사용하여, 방사상 에러를 최소화하는 Copt를 획득하도록 C에 대해 최적화한다.
c)만약 앞서 계산된 최악의 트랙에 따른 에러>문턱값인 경우, 반복 최대 횟수에 도달할 때까지 또는 최악의 트랙에 따른 에러<문턱값인 경우까지, 트랙에 따른 가속도 A를 적용하고, 이 때 Aopt 가 결정된다.
3)힘 모델 계수 αopt, δopt, Copt 및, Aopt 는 그런 다음 씨드 데이터의 일부로서 궤도 상태 벡터를 따라 통합된다. 전파기(120)이 씨드 데이터를 사용할 때, 그것은 각 위성에 대해 αopt를 Vo에 그리고 방사상 및 트랙에 따른 궤도의 일부의 Coptcos(ωt+δopt )와 Aopt를 적용함으로써 궤도를 전파할 수 있다.
예측 버퍼(140)에 저장된 다항식으로부터 유도된 예측 궤도 상태 벡터는 AGPS 인터페이스 에이전트(150)에 의해 케플리언 모델로 역전환된다. 상기 결과적인 종합 지원 데이터는, 많은 수의 필드가 예측되는 동안 다른 비예측 필드가 일정하거나 0으로 설정되는 경우를 제외하고, AGPS 모듈(130)에 공급되기 전 방송 궤도력 네비게이션 모델 데이터 기록과 동일한 포맷으로 나타나도록 포맷된다. 전형적인 실행은 포맷 AGPS 칩셋(130)이 기대되거나 처리될 수 있는 지에 따라, AGPS 칩셋(130)에 공급되는 도 3에 도시된 종합 지원 데이터 기록 구조를 낳는다.
예를 들어, 도 3을 참조하면 af1은 최신 궤도력으로부터 취하고 af0는 새로운 Toc에서 클럭 보정값이며, Toc 변수는 Toe 와 동일하게 설정된다.
본 발명에 따른 시스템과 방법의 장점은 GPS 장치에 대한 계산 부하가 가벼워졌다는 것이다. 예를 들어, 달과 태양 가속도를 참조의 지구 중심의 지구 고정 프레임으로의 변환은 WRNP(W는 지축 이동(polar wander), R은 그리니치 항성 각도(Greenwich Apparent Sidereal Angle), N은 장동 각도(nutation anlge) 및 P는 세차운동(precession))변환의 일반적인 서열없이 달성된다. 일반적으로 W는 국제 지구 회전 서비스(또는 측정됨)에서 다운로드되고, R은 'UTI'와 UTC(다시 다운로드되거나 측정됨) 사이의 천천히 변하는 바이어스에 의해 보정된다. 본 발명은 하지만 상기 보정이 필요하지 않고 UTI-UTC 오프셋(현재~14초)을 측정하지 않고 R을 단순히 사용한다; 그 대신 임의의 연속 에러는 상술한 사인 곡선 가속도에 의해 흡수된다.
사용될 수 있는 다른 계산 방법은 다음을 포함한다:
1. 태양/달 궤도력을 모델링하는 다항식 모델(사일 동안 유효)의 사용. 상기 모델은 달/태양 국제 항성 참조 서비스(International Celestial Reference Service; ICRS) 위치 계산을 위한 고정 포인트 매치에 대해 이식될 수 있다;
2. 한번 또는 두번 회전당 방사상 및 트랙에 따른 사인 곡선의 섭동(perturbation)에 대해 방사상 및 트랙에 따른 가속도 에러의 부분 분석 방정식을 결정함;
3. 주어진 위치 세트에 대해 방사상 및 트랙에 따른 가속도 에러 상의 최초 속도의 작은 변화의 영향을 결정함.
4. Glonass 시스템의 궤도 과거 1시간 유효성 기준을 전파하기 위해 Glonass 네비게이션 메시지를 사용함. Glonass 네비게이션 메시지는 최초 속도를 24 비트로 양자화하고 약 1시간 동안 유효한 궤도력을 낳는 (본 발명에 사용되는 것보다)더 낮은 정확성 힘 모델을 사용하여 계산을 최적화한다. 본 발명에서 힘 모델과 GPS 궤도력 포맷을 사용하기 위해, Glonass 방송 위치와 속도는 허머트(Helmert) 변환(7 변수 변환으로 알려짐)에 의해 PZ90 참조 타원으로부터 WGS84 타원으로 사영될 필요가 있다.
씨드 데이터 생성은 프로세서(520)에서 일렬로 실행될 수 있지만, 씨드 데이터는 작은 캐쉬(cache; 7KB 와 같음)를 사용하여 병렬(in parallel)로 생성될 수 있다. 만약 씨드 데이터가 일련으로 생성되면, 더 큰 캐쉬(48KB와 같음)가 사용될 수 있다.
더블 캐슁 기술이 사용될 수 있고, 메모리(530)의 버퍼에 저장되는 각 씨드 데이터는, 제1씨드 데이터가 전파될 때, 새로운 씨드 데이터에 의해 겹쳐 기록된다; 두 씨드는 하지만 동일 예측 버퍼(140)의 상이한 블록에 기록된다. 새로운 궤도력의 입력은 버퍼 내 씨드 데이터의 두 세트의 클럭을 업데이트한다.
방송 궤도력을 전파기(120)에 대한 입력으로 사용하는 것 뿐만 아니라, 시스템은 또한 AGPS 서버(180)에서 생성되고 전파기(120)에 입력으로 사용되도록 네트워크 커넥션을 통해 다운로드되는 종합 지원 데이터를 허용한다. 상기 실시예는 GPS 장치(200)가 방송 궤도력을 획득할 수 없는 환경에서 유용하다. 실시간 또는 종합 지원 데이터를 사용하는 다른 장점은, 이용가능하다면, 전체 위성 성좌에 대한 궤도력이 전파기(120)에 동시에 이용가능하게 만들어질 수 있고, 이는 전파기(120)의 성능을 향상시킨다. AGPS 서버(180)으로부터 다운로드된 데이터는 여러 포맷이 될 수 있고, 이는 GPS 장치(200)가 그 자신의 장시간 주기 정확한 예측 데이터를 생성할 수 있게 한다. 상기 실시예의 일반적 구조가 도 4에 도시된다.
AGPS 실시예에서, 씨드 생성기(110)에 대한 입력 옵션은 외부 AGPS 서버(180)로부터 실시간 또는 종합 지원 데이터를 포함하도록 증대될 수 있다. 상기 지원 데이터는 완전히 자율인 GPS 장치 케이스 내 실제 관찰에 비해 위성 성좌의 더 완전한 시야를 제공할 수 있고, 이로부터 씨드 생성기(110)은 더 많은 위성 기구에 적용되는 씨드 데이터를 준비하는 것을 가능하게 한다. 만약 AGPS 서버(180)가 씨드 서버이면, 여기서는 전체가 참조로 통합된 미국 특허출원 No.11/740,206 에 의해 기술된 대로, AGPS 서버(180)에 의해 제공되는 씨드 데이터가 전파기(120)에 대한 입력으로 사용될 수도 있다. 씨드 서버로부터의 씨드 데이터가 더 강한 프로세서상에서 생성되고 더 긴 시간 주기(예 7일) 동안 유효한 경우, 씨드 데이터는 전파기(120)로 하여금 GPS 장치(200) 상의 씨드 생성기(110)보다 더 정확한 예측을 계산할 수 있게 한다. 하지만, 만약 새로운 지원 데이터가 AGPS 서버(180)로부터 이용가능하지 않으면, GPS 장치(200)는 씨드 생성기(110)로 회귀하여 자율 모드로 작동을 계속할 수 있다. 본 발명의 상기 실시예에서, 임의의 네트워크 기반 실시간 또는 종합 지원 데이터의 생존력과 유용성은 데이터가 이용가능한 경우와 때에 사용될 수 있다.
궤도력에 대한 GPS 장치 측정 정확성(URA)은 GPS 장치(200)에 의해 계산될 수 있고, 이는 클럭의 시간(age)과 궤도 정확성을 고려한다. URA를 계산하기 위해 사용된 방법은 씨드 데이터가 자체로 GPS 장치(200)로부터 생성되는지 또는 AGPS 서버(180)로부터 수신되는지에 의존한다. 자기 생성 씨드 데이터의 경우, URA는 도 8에 도시된 바와 같이 방사상 에러 또는 1/4의 비방사상 에러의 최대값의 선형 보압법(extrapolation)이다.
GPS 장치(200)의 의한, 씨드 서버로부터 AGPS 지원을 사용하는 프로세스는 도 7에 도시되고 다음의 단계를 포함한다:
1. GPS 장치(200)가 전원이 켜지고 AGPS 칩셋(130)이 RF 신호로부터 방송 궤도력을 디모듈레이트할 때, 씨드 생성기(110)는 이용가능하다면 특정 배치 가능한 간격(예를 들어 매 6시간 또는 매 12시간 등)으로 상기 방송 궤도력의 복사본이 제공된다(단계 700).
2. 씨드 생성기(110)은 상기 방송 궤도력 관찰을 그 케플리언 모델 표시로부터 그 현재 적용가능한 궤도 표시(예를 들어 위치, 속도)로 변환하고, 미래 위성 궤도 위치와 속도 예측을 가장 잘 매치시키는 실제 관찰에 기반하여 힘 모델 계수의 세트를 계산하기 시작한다(단계 710). 씨드 생성기(110)는 이를 씨드 데이터로 조합하고, 이는 궤도 상태 벡터를 포함하며 힘 모델 계수를 낳는다(단계 720).
3. 씨드 데이터는 전파기(120)로 제공된다(단계 725). AGPS 서버(만약 그것이 씨드 서버인 경우)로부터의 씨드 데이터는 이용가능한 경우 전파기(20)으로 또한 제공된다(단계 728). 전파기(120)은 그런 다음 씨드 데이터에 포함된 각 위성 기구에 대한 궤도 상태 벡터를 계산한다(단계 730). 궤도 상태 벡터는 임의의 시간에 대해 임의의 주어진 간격, 예를 들어 15분 시간 주기동안 계산될 수 있다. 전파기(120)는 상기 계산을 GPS 장치(200)의 배경 작업으로 수행하고, 결과적인 예측 데이터를 예측 버퍼(140)에 궤도 상태 벡터로 전환될 수 있는 다항식으로 저장한다(단계 740). 예측 버퍼(140)는 임의의 기대 듀레이션의 다항식을 저장하도록 크기가 될 수 있으나, 일반적으로 향후 3일 또는 4일까지 기대 정확성 또는 유효성 예측을 위해 크기가 될 수 있다. 예측 버퍼(140)는 비휘발성 메모리에 일반적으로 실행되어 그것이 포함하는 데이터가 GPS 장치(200)가 다음 전원이 켜질 때 즉시 사용될 수 있다.
4. 배치가능한 간격, 일반적으로 매 15분 동안 또는 AGPS 모듈(130)이 지원 데이터를 요구할 때, 예를 들어 에러 허용한계가 초과되었을 때, AGPS 인터페이스 에이전트(150)는 상기 적용가능한 다항식을 검색하고, 그것들을 현재 시간에 대한 궤도 상태 벡터로 전환하며, 그것을 그것의 동일 방송 궤도력 케플리언 데이터 포맷으로 되돌리고, 결과적인 종합 지원 데이터를 인터페이스를 경유하여 AGPS 모듈(130)에 주입한다(단계 750). 상기 종합 지원은 실제 방송 궤도력 계수의 서브세트를 효과적으로 포함하고, 그 ToE(Time of Ephemeris)는 배치가능하고, 일반적으로 15분 내 실효되도록 설정된다.
5. AGPS 모듈(130)은 그런 다음 만약 유효한 실제 방송 궤도력이 주어진 위성에 이용가능하지 않다면, 처음 종합 지원을 사용하지만(단계 760), 그것이 궁극적으로 RF 신호로부터 수신되고 디모듈레이트될 때, 실제 방송 궤도력으로 종합 지원을 교체한다(단계 770).
본 발명의 중요한 성분과 특징은 다음을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다:
● 외부 네트워크 커넥션으로부터 외부 지원을 요구하지 않고 그 자신의 지원 데이터를 자율적으로 예측하고 생성할 수 있는, GPS 장치(200)와 같은 위성 네비게이션 또는 위치지정 장치.
● GPS 장치(200)는 위성 궤도 위치와 속도 예측을 실행하기 위해 씨드 생성기(110)와 전파기(120)을 가진다.
● 씨드 생성기(110)와 궤도 전파기(120)는 GPS 장치 프로세서 능력과 적용 조건에 의존하여 복잡성과 정확성을 변화시키는 궤도 예측 모델을 사용할 수 있다.
● 일련의 위성 위치와 최초 속도는 GPS 장치(200)의 궤도 전파기(120)에 대한 입력을 준비하기 위해 씨드 생성기(110)에 의해 사용된다.
● GPS 장치(200)는 외부 네트워크 인터페이스(540)을 가지고, 외부 지원 데이터는 실시간이든 종합이든 간에 씨드 생성기(110)과 궤도 전파기(120)에 대한 입력으로 적절히 사용될 수 있다.
● 네트워크 데이터 트래픽 오버헤드는 지원-GPS와 같은 존재하는 외부 지원 기술에 비해 감소되거나 제거된다.
● 본 발명에 따른 시스템과 방법은 임의의 위성 네비게이션 또는 위치지정 시스템에 적용가능하다.
● 본 발명에 따른 시스템과 방법은 임의의 형태의 GPS 장치/수신기, 고정 또는 모바일에 적용가능하다.
● 본 발명에 따른 시스템과 방법은 임의의 통신 네트워크를 통해 GPS와 AGPS 기술을 상보적으로 사용할 수 있다.
비록 본 발명의 특정 바람직한 실시예가 설명의 목적으로 상세히 개시되었으나, 개시된 장치의 변형 또는 수정이 본 발명의 범위 내에 있음이 인식된다.
110 씨드 생성기
120 전파기
130 AGPS 모듈
140 예측 버퍼
150 AGPS 인터페이스 에이전트

Claims (77)

  1. (a)GPS 장치를 제공하고, 상기 GPS 장치는 위성과 연관된 복수의 위치와 속도를 수신하도록 배치된 RF 안테나를 가지고, 상기 복수의 위치와 속도는 유효 시간 주기 동안 유효한 단계;
    (b)상기 GPS 장치는 상기 복수의 위치와 상기 속도로부터 상기 위성의 보정 가속도를 계산하는 단계;
    (c)상기 GPS 장치는 상기 복수의 위치, 상기 속도 및 상기 보정 가속도를 사용하여 예측된 시간 주기 내 상기 위성의 궤도를 전파하고, 상기 예측된 시간 주기의 적어도 일부는 상기 유효 시간 주기 후에 일어나는 단계;
    (d)상기 GPS 장치는 상기 궤도를 이용하여 상기 위성의 위치를 결정하는 단계;를 포함하는 위성의 위치 예측 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 위치와 상기 속도는 궤도력 내에서 수신되는 위성의 위치 예측 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 궤도력은 방송 궤도력인 위성의 위치 예측 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 GPS 장치의 소프트웨어 모듈은 상기 궤도력을 사용하여 힘 모델 계수와 궤도 상태 벡터를 생성하는 위성의 위치 예측 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 GPS 장치의 전파 소프트웨어 모듈은 상기 궤도를 계산하는 위성의 위치 예측 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 궤도가 전파된 후, 상기 궤도는 상기 GPS 장치의 메모리에 다항식으로 저장되는 위성의 위치 예측 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 궤도는 상기 유효 시간 주기 후 상기 위성의 상기 위치를 결정하도록 상기 GPS 장치에 의해 사용을 위해 종합 궤도력으로 전환되는 위성의 위치 예측 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 네트워크 인터페이스를 가지고, 만약 상기 네트워크 인터페이스가 AGPS 서버와 통신하면, 상기 AGPS 서버는 상기 위성의 상기 위치를 결정하는데 상기 GPS 장치에 대한 지원을 제공하는 위성의 위치 예측 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 AGPS 서버는 상기 전파 모듈에 씨드 데이터를 통신하는 위성의 위치 예측 방법.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 네트워크 인터페이스를 가지고, 만약 상기 네트워크 인터페이스가 AGPS 서버와 통신하면, 상기 AGPS 서버는 상기 GPS 장치에게 종합 궤도력을 제공하는 위성의 위치 예측 방법.
  11. a)위성과 연관된 복수의 위치와 속도의 통신을 수신하도록 배치되고, 상기 복수의 위치와 속도는 유효 시간 주기 동안 유효한 RF 수신기;
    b)상기 통신을 디모듈레이트하도록 배치되는 디지털 신호 처리기;
    c)상기 복수의 위치와 상기 속도로부터 상기 위성의 보정 가속도를 계산하도록 배치되는 씨드 생성기; 및
    d)상기 복수의 위치, 상기 속도 및 상기 보정 가속도를 이용하여 예측 시간 주기 내 상기 위성의 궤도를 전파하도록 배치되고, 상기 예측 시간 주기의 적어도 일부는 상기 유효 시간 주기 후에 일어나는 전파기;를 포함하는 GPS 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 위치와 상기 속도는 궤도력 내 수신되는 GPS 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 궤도력은 방송 궤도력인 GPS 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 씨드 생성기는 상기 궤도력을 사용하여 힘 모델 계수와 궤도 상태 벡터를 생성하도록 더 배치되는 GPS 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 메모리를 더 포함하고, 상기 메모리는 상기 궤도가 전파된 후 상기 궤도를 저장하도록 배치되는 GPS 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 유효 시간 주기 후 상기 위성의 상기 위치를 결정하기 위해 상기 궤도를 종합 궤도력으로 전환하도록 배치되는 AGPS 인터페이스 모듈을 더 포함하는 GPS 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 AGPS 서버와 통신하고 상기 AGPS 서버로부터 지원을 수신하도록 배치되는 네트워크 인터페이스를 더 포함하는 GPS 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전파 모듈은 상기 AGPS 서버로부터 씨드 데이터를 수신하도록 배치되는 GPS 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 종합 궤도력을 수신하도록 네트워크 인터페이스를 더 포함하는 GPS 장치.
  20. (a)위성과 연관된 복수의 위치와 속도를 수신하도록 배치되는 RF 안테나를 가지고, 상기 복수의 위치와 속도는 유효 시간 주기 동안 유효한, GNSS 능력을 가지는 장치를 제공하는 단계;
    (b)상기 장치는 상기 복수의 위치와 상기 속도로부터 상기 위성의 보정 가속도를 계산하는 단계;
    (c)상기 장치는 상기 복수의 위치, 상기 속도 및 상기 보정 가속도를 이용하여 예측 시간 주기 내 상기 위성의 궤도를 전파하며, 상기 예측 시간 주기의 적어도 일부는 상기 유효 시간 주기 후 일어나는 단계;
    (d)상기 장치는 상기 궤도를 사용하여 상기 위성의 위치를 결정하는 단계;를 포함하는 위성의 위치 예측 방법.
  21. GNSS 장치의 무선 주파수 안테나에서 위성과 연관된 위치 데이터 및 속도를 수신하는 단계 - 상기 위치 데이터 및 속도는 유효 시간 주기 동안 유효함 -;
    상기 GNSS 장치가 상기 유효 시간 주기 동안 시간에서 상기 위성의 예측된 위치 데이터 및 예측된 속도와 상기 위성의 위치 데이터 및 속도 사이의 에러를 감소시키기 위한 보정을 계산하는 단계 - 상기 예측된 위치 데이터 및 상기 예측된 속도는 앞서 계산된 상기 GNSS 장치의 메모리에 저장된 궤도 상태 벡터를 사용하여 결정됨 -;
    상기 GNSS 장치가 상기 보정에 기반하여 조정된 힘 모델 계수들을 사용하여 현재 궤도 상태 벡터를 계산하고, 상기 현재 궤도 상태 벡터를 메모리에 저장하는 단계 - 상기 현재 궤도 상태 벡터는 상기 유효 시간 주기 후에 일어나는 예측된 시간 주기의 적어도 하나의 위치에서 예측된 시간 주기 내에 상기 위성의 궤도를 전파하기 위한 최초 상태로서 사용됨 -; 및
    상기 GNSS 장치가 상기 궤도를 사용하는 상기 위성의 상기 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는 위성의 위치 예측 방법.
  22. 위성의 위치를 예측하는 방법에 있어서,
    GNSS 장치의 무선 주파수 안테나에서 위성과 연관된 위치 데이터 및 속도를 수신하는 단계 - 상기 위치 데이터 및 속도는 유효 시간 주기 동안 유효함 -;
    상기 GNSS 장치가 유효 시간 주기 동안 시간에서 상기 위성의 예측된 위치 데이터 및 예측된 속도와 상기 위성의 위치 데이터 및 속도 사이의 에러를 감소시키기 위한 보정을 계산하는 단계 - 상기 예측된 위치 데이터 및 상기 예측된 속도는 앞서 계산된 상기 GNSS 장치의 메모리에 저장된 궤도 상태 벡터를 사용하여 결정됨 -; 및
    상기 GNSS 장치가 상기 보정에 기반하여 조정된 힘 모델 계수들을 사용하여 현재 궤도 상태 벡터를 계산하고 상기 현재 궤도 상태 벡터를 메모리에 저장하는 단계 - 상기 현재 궤도 상태 벡터는 상기 유효 시간 주기 후에 일어나는 예측된 시간 주기의 적어도 하나의 위치에서 예측된 시간 주기 내에 상기 위성의 궤도를 전파하기 위한 최초 상태로서 사용됨 -;
    를 포함하는 위성의 위치 예측 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 GNSS 장치는 GPS 장치인
    위성의 위치 예측 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 유효 시간 주기가 종료될 때, 상기 GPS 장치는 상기 전파된 궤적을 사용하는 상기 위성의 상기 위치를 결정하는
    위성의 위치 예측 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 유효 시간 주기 동안, 상기 GPS 장치는 상기 위치 데이터 및 상기 속도를 사용하는 상기 위성의 상기 위치를 결정하는
    위성의 위치 예측 방법.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 위치 데이터 및 상기 속도는 궤도력 내 수신되는
    위성의 위치 예측 방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 궤도력은 방송 궤도력인
    위성의 위치 예측 방법.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 위성의 상기 예측된 위치 데이터와 상기 예측된 속도 및 상기 위성의 상기 위치 데이터 및 상기 속도 사이에 상기 에러는 트랙 에러들과 함께 방사상 에러들을 포함하는
    위성의 위치 예측 방법.
  29. 제23항에 있어서,
    상기 현재 궤도 상태 벡터는 다항식으로 저장되는
    위성의 위치 예측 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 다항식은 상기 위성의 위치를 결정하도록 상기 GPS 장치에 의해 종합 궤도력으로 전환되는
    위성의 위치 예측 방법.
  31. 제23항에 있어서,
    상기 GPS 장치의 네트워크 인터페이스가 AGPS 서버와 통신하면, 상기 AGPS 서버는 상기 유효 시간 주기가 종료될 때 GPS 장치로 종합 궤도력을 제공하는
    위성의 위치 예측 방법.
  32. 제23항에 있어서,
    상기 힘 모델 계수는 반복하여 계산되는
    위성의 위치 예측 방법.
  33. 위성의 위치를 예측하는 방법에 있어서,
    힘 모델을 사용하여 계산된 궤적 상태 벡터를 사용하는 상기 위성의 궤도를 GNSS 장치가 전파하는 단계 - 상기 힘 모델 계수는 GNSS 장치의 RF 안테나에 의해 수신된 방송 궤도력의 유효 시간 주기 동안의 시간에 계산되고, 상기 계수는 상기 방송 궤도력에서 수신된 위치 데이터 와 속도 및 앞서 계산된 궤도 상태 벡터를 사용하여 같은 시간 동안 계산된 예측된 위치 데이터와 예측된 속도 사이에 에러를 감소시키도록 계산됨 -; 및
    상기 유효 시간 주기가 종료될 때, 상기 궤도를 사용하여 상기 위성의 상기 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는 위성의 위치 예측 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 GNSS 장치는 GPS 장치인
    위성의 위치 예측 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 에러는 트랙 에러들과 함께 방사상 에러들을 포함하는
    위성의 위치 예측 방법.
  36. GPS 장치에 있어서,
    위성과 연관된 위치 데이터 및 속도를 수신하기 위한 RF 수신기 - 상기 위치 데이터 및 상기 속도는 유효 시간 주기 동안 유효함 -;
    상기 유효 시간 주기 동안의 시간에 상기 위성의 예측된 위치 데이터와 예측된 속도 및 상기 위성의 상기 위치 데이터와 상기 속도 사이의 에러를 감소시키기 위한 보정을 계산하기 위한 프로세서 - 상기 예측된 위치 데이터 및 상기 예측된 속도는 앞서 계산된 상기 GPS 장치의 메모리에 저장된 궤도 상태 벡터를 사용하여 결정되고, 상기 프로세서는 상기 보정에 기초하여 조정된 힘 모델 계수를 사용하여 현재 궤도 상태 벡터를 계산함 -; 및
    상기 현재 궤도 상태 벡터를 저장하기 위한 메모리
    를 포함하고,
    상기 현재 궤도 상태 벡터는 예측된 시간 주기 내 상기 위성의 궤도를 전파하고, 상기 예측된 시간 주기의 적어도 일부는 상기 유효 시간 주기 후에 일어나는
    GPS 장치.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 위성의 상기 예측된 위치 데이터와 상기 예측된 속도 및 상이 위성의 상기 위치 데이터와 상기 속도 사이에 상기 에러는 트랙 에러들과 함께 방사상 에러들을 포함하는
    GPS 장치.
  38. 위성의 위치를 예측하는 방법에 있어서,
    GNSS 장치의 RF 안테나에서 위성과 연관된 궤도력을 수신하는 단계 - 상기 궤도력은 유효 시간 주기 동안 유효함 -;
    상기 GNSS 장치가 상기 궤도력을 사용하여 상기 유효 시간 주기에 걸친 복수의 시간 간격에 대한 상기 위성의 위치 데이터 및 속도들을 계산하는 단계;
    상기 GNSS 장치가 유효 시간 주기 동안의 시간에 상기 위성의 예측된 위치 데이터와 예측된 속도들 및 상기 유효 시간 주기에 걸친 각각 복수의 시간 간격들에서 상기 위성의 궤도력으로 유도된 위치 데이터와 속도들 사이의 에러를 감소시키기 위해 복수의 보정 가속도를 계산하는 단계 - 상기 예측된 위치 데이터 및 예측된 속도들은 복수의 앞서 계산된 상기 GNSS 장치의 메모리에 저장된 궤도 상태 벡터들을 사용하여 결정됨 -;
    상기 GNSS 장치가 복수의 보정 가속도에 기반하여 조정된 힘 모델 계수를 사용하여 현재 궤도 상태 벡터를 계산하고, 상기 현재 궤도 상태 벡터를 상기 메모리에 저장하는 단계 - 상기 현재 궤도 상태 벡터는 예측된 시간 주기 내 상기 위성의 궤도를 전파하기 위한 최초 상태 벡터로 사용되고, 상기 예측된 시간 주기의 적어도 일부는 상기 유효 시간 주기 후에 일어남 -; 및
    상기 GNSS 장치가 상기 궤도를 사용하는 상기 위성의 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는 위성의 위치 예측 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 GNSS 장치는 GPS 장치인
    위성의 위치 예측 방법.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 유효 시간 주기가 종료될 때, 상기 GPS 장치는 상기 전파된 궤도를 사용하는 상기 위성의 상기 위치를 결정하는
    위성의 위치 예측 방법.
  41. 제39항에 있어서,
    상기 유효 시간 주기 동안, 상기 GPS 장치는 상기 위치 데이터 및 속도를 사용하여 상기 위성의 상기 위치를 결정하는
    위성의 위치 예측 방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 궤도력은 방송 궤도력인
    위성의 위치 예측 방법.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 궤도력은 종합 궤도력인
    위성의 위치 예측 방법.
  44. 제39항에 있어서,
    상기 위성의 상기 복수의 예측된 위치 데이터와 상기 복수의 예측된 속도들 및 상기 위성의 상기 복수의 궤도력으로 유도된 위치 데이터와 속도들 사이의 상기 에러는 트랙 에러들과 함께 방사성 에러들을 포함하는
    위성의 위치 예측 방법.
  45. 제39항에 있어서,
    상기 현재 궤도 상태 벡터 및 이전 시간 주기들에 대한 궤도 상태 벡터들은 다항식으로 메모리에 저장되는
    위성의 위치 예측 방법.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 다항식은 상기 위성의 상기 위치를 결정하도록 상기 GPS 장치에 의해 종합 궤도력으로 전환되는
    위성의 위치 예측 방법.
  47. 제39항에 있어서,
    상기 GPS 장치의 네트워크 인터페이스가 AGPS 서버와 통신하면, 상기 AGPS 서버는 상기 유효 시간 주기가 종료될 때 상기 GPS 장치로 종합 궤도력을 제공하는
    위성의 위치 예측 방법.
  48. 제39항에 있어서,
    상기 힘 모델 계수는 반복적으로 계산되는
    위성의 위치 예측 방법.
  49. 제39항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 복수의 힘 모델들을 사용하고, 각 힘 모델은 선택된 성능 특성들을 달성하도록 힘 모델 계수의 다른 세트에 기반하여 선택되는
    위성의 위치 예측 방법.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 선택된 성능 특성들은 계산 부하, 메모리 요구 사항, 궤도 예측 기간 및 정확성을 포함하는
    위성의 위치 예측 방법.
  51. 제49항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 상기 선택된 성능 특성들에 응답하여 상기 유효 시간 주기 후에 상기 위성의 상기 궤도를 전파할 때 사용하기 위해 복수의 힘 모델들 중 하나를 선택하는
    위성의 위치 예측 방법.
  52. 제49항에 있어서,
    상기 GPS 장치는 원격 서버로부터 상기 힘 모델 보정 가속도를 수신하는
    위성의 위치 예측 방법.
  53. 위성의 위치를 예측하는 방법에 있어서,
    GNSS 장치가 힘 모델을 사용하여 계산된 궤도 상태 벡터를 사용하여 상기 위성의 궤도를 전파하는 단계 - 상기 힘 모델의 계수들은 상기 GNSS 장치의 RF 안테나에 의해 수신된 방송 궤도력의 유효 시간 주기 동안의 시간에 계산되고, 상기 방송 궤도력의 상기 유효 시간 주기에 걸친 복수의 시간 간격들에 대한 복수의 앞서 계산된 궤도 상태 벡터들을 사용하여 복수의 유도된-궤도력 위치 데이터와 속도들 및 복수의 예측된 위치 데이터와 예측된 속도들 사이의 에러들을 감소시키기 위해 상기 계수들은 계산됨 -; 및
    상기 유효 시간 주기가 종료될 때, 상기 궤도를 사용하는 상기 위성의 상기 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는 위성의 위치 예측 방법.
  54. 제53항에 있어서,
    상기 GNSS 장치는 GPS 장치인
    위성의 위치 예측 방법.
  55. 제53항에 있어서,
    상기 에러들은 트랙 에러들과 함께 방사상 에러들을 포함하는
    위성의 위치 예측 방법.
  56. GNSS 장치에 있어서,
    위성과 연관된 위치 데이터 및 속도들을 포함하는 궤도력을 수신하기 위한 RF 수신기 - 상기 위치 데이터 및 상기 속도들은 유효 시간 주기 동안 유효함 -;
    상기 유효 시간 주기 동안의 시간에서 상기 유효 시간 주기에 걸친 복수의 시간 간격들에 대한 상기 위성의 유도된-궤도력 위치 데이터와 속도들을 계산하기 위한 프로세서 - 상기 위성의 예측된 위치 데이터와 예측된 속도들 및 상기 유효 시간 주기에 걸친 각 시간 간격에서 상기 위성의 상기 유도된-궤도력 위치 데이터와 속도들 사이에 에러를 줄이기 위해 복수의 보정 가속도를 계산하고, 상기 예측된 위치 데이터 및 상기 예측된 속도들은 복수의 앞서 계산된 궤도 상태 벡터들을 사용하여 결정되고, 상기 프로세서는 상기 복수의 보정 가속도에 기반하여 조정된 힘 모델 계수들을 사용하여 현재 궤도 상태 벡터를 계산함 -; 및
    상기 현재 궤도 상태 벡터와 앞서 계산된 궤도 상태 벡터들을 저장하기 위한 메모리
    를 포함하고,
    상기 현재 궤도 상태 벡터는 예측된 시간 주기 내 상기 위성의 궤도를 전파하고, 상기 예측된 시간 주기의 적어도 일부는 상기 유효 시간 주기 후에 일어나는
    GNSS 장치.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 위성의 상기 예측된 위치 데이터와 상기 예측된 속도 및 상기 위성의 상기 위치 데이터와 상기 속도 사이의 상기 에러는 트랙 에러들과 함께 방사상 에러들을 포함하는
    GNSS 장치.
  58. non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법에 있어서,
    GNSS 장치의 RF 안테나에서 상기 non-GPS GNSS 위성에 연관된 위치 데이터 및 속도를 수신하는 단계 - 상기 위치 데이터 및 속도는 유효 시간 주기 동안 유효함 -;
    상기 GNSS 장치가 non-GPS GNSS 위성 기준 좌표계와 연관된 상기 위치 데이터 및 속도를 WGS84 기준 좌표계로 매핑하는 것에 의해 상기 유효 시간 주기에 걸친 복수의 시간 간격들에 대한 변환된 GNSS 위치 데이터 및 속도를 계산하는 단계;
    상기 GNSS 장치가 상기 유효 시간 주기 동안의 시간에 상기 유효 시간 주기에 걸친 복수의 시간 간격들에서 상기 non-GPS GNSS 위성의 예측된 변환된 GNSS 위치 데이터와 속도 및 상기 non-GPS GNSS 위성의 변환된 GNSS 위치 데이터와 속도 사이에 에러를 감소시키기 위한 보정을 계산하는 단계 - 상기 예측된 변환된 GNSS 위치 데이터 및 속도는 복수의 앞서 계산된 GNSS 장치의 메모리에 저장된 궤도 상태 벡터들을 사용하여 결정되고, 상기 보정, 예측된 변환된 GNSS 위치 데이터와 속도 및 앞서 계산된 궤도 상태 벡터들은 WGS84 기준 좌표계에 기반함 -; 및
    상기 GNSS 장치는 상기 보정에 기반하여 조정된 힘 모델 계수들을 사용하여 현재 궤도 상태 벡터를 계산하고, 상기 현재 궤도 상태 벡터를 메모리에 저장하는 단계 - 상기 현재 궤도 상태 벡터는 예측된 시간 주기 내에서 상기 non-GPS GNSS 위성의 상기 궤도를 전파하기 위한 최초 상태로 사용되고, 상기 예측된 시간 주기의 적어도 일부는 상기 유효 시간 주기 후에 일어남 -
    를 포함하고,
    상기 현재 궤도 상태 벡터 및 상기 궤도는 상기 WGS 기준 좌표계에 기반하는
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 GNSS 장치는 상기 궤도를 사용하는 상기 non-GPS GNSS 위성의 WGS84 기준 좌표계 기반 위치를 계산하고, 상기 WGS84 기준 좌표계를 기반 위치를 상기 WGS84 기준 좌표계로부터 상기 non-GPS GNSS 위성 기준 좌표계로 매핑함으로써 상기 non-GPS GNSS 위성의 위치를 결정하는
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  60. 제58항에 있어서,
    상기 GNSS 장치는 상기 궤도를 사용하는 상기 non-GPS GNSS 위성의 WGS84 기준 좌표계 기반 속도를 계산하고, 상기 WGS84 기준 좌표계 기반 속도를 상기 WGS84 기준 좌표계로부터 상기 non-GPS GNSS 위성 기준 좌표계로 매핑함으로써 non-GPS GNSS 위성의 속도를 결정하는
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  61. 제58항에 있어서,
    상기 non-GPS GNSS 위성과 연관된 상기 위치 데이터 및 속도는 네비게이션 메시지로 수신되는
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  62. 제58항에 있어서,
    상기 보정은 복수의 보정 가속도를 포함하는
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  63. 제58항에 있어서,
    상기 non-GPS GNSS 위성은 GLONASS 위성이고, 상기 non-GPS GNSS 위성과 연관된 상기 위치 데이터 및 속도는 PZ90 좌표계로부터 상기 WGS84 기준 좌표계로 매핑되는
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  64. 제58항에 있어서,
    상기 non-GPS GNSS 위성의 상기 위치 데이터 및 속도는 허머트 변환을 사용하여 상기 WGS84 기준 좌표계에 매핑되는
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  65. 제58항에 있어서,
    상기 유효 시간 주기는 GPS 궤도력의 유효 시간 주기보다 더 작은
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  66. 제65항에 있어서,
    GPS 궤도력의 상기 유효 시간 주기는 4시간인
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  67. 제59항에 있어서,
    상기 non-GPS GNSS 의 상기 위치는 상기 WGS84 기준 좌표계로부터 PZ90 좌표계로 역방향 매핑되는
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  68. 제60항에 있어서,
    상기 non-GPS GNSS 의 상기 속도는 상기 WGS84 기준 좌표계로부터 PZ90 좌표계로 역방향 매핑되는
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  69. 제61항에 있어서,
    상기 네비게이션 메시지는 GLONASS 네비게이션 메시지인
    non-GPS GNSS 위성의 궤도 결정 방법.
  70. GNSS 장치에 있어서,
    non-GPS GNSS 위성과 연관된 위치 데이터 및 속도를 수신하기 위한 RF 수신기 - 상기 위치 데이터 및 속도는 유효 시간 주기 동안 유효함 -;
    복수의 앞서 계산된 궤도 상태 벡터들을 저장하기 위한 메모리; 및
    계산하기 위한 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는
    non-GPS GNSS 위성 기준 좌표계와 연관된 상기 위치 데이터 및 속도를 WGS84 기준 좌표계에 매핑함으로써 상기 유효 시간 주기에 걸친 복수의 시간 간격들에 대한 변환된 GNSS 위치 데이터 및 속도를 계산하고,
    상기 유효 시간 주기 동안의 시간에 상기 유효 시간 주기에 걸친 복수의 시간 간격들에서 non-GPS GNSS 위성의 예측된 변환된 GNSS 위치 데이터와 속도 및 상기 non-GPS GNSS 위성의 변환된 GNSS 위치 데이터와 속도 사이에 에러를 감소시키기 위한 보정을 계산하고, 상기 예측된 변환된 GNSS 위치 데이터 및 속도는 상기 복수의 앞서 계산된 궤도 상태 벡터들을 사용하여 결정되고, 상기 보정, 예측된 변환된 GNSS 위치 데이터와 속도 및 앞서 계산된 궤도 상태 벡터들은 상기 WGS84 기준 좌표계에 기반하고,
    상기 보정에 기반하여 조정된 힘 모델 계수들을 사용하여 현재 궤도 상태 벡터를 계산하고, 상기 현재 궤도 상태 벡터를 상기 메모리에 저장하고, 상기 현재 궤도 상태 벡터는 예측된 시간 주기 내 상기 non-GPS GNSS위성의 상기 궤도를 전파하기 위한 최초 상태로 사용되고, 상기 예측된 시간 주기의 적어도 일부는 상기 유효 시간 주기 후에 일어나고,
    상기 현재 궤도 상태 벡터 및 상기 궤도는 상기 WGS84 기준 좌표계에 기반하는
    GNSS 장치.
  71. 제70항에 있어서,
    상기 non-GPS GNSS 위성의 위치는 상기 궤도를 사용하여 WGS84 좌표계 기반 non-GPS GNSS 위성의 위치를 계산하고, 상기 WGS84 기준 좌표계 기반 위치를 상기 WGS84 기준 좌표계으로부터 상기 non-GPS GNSS 위성 기준 좌표계에 매핑함으로써 결정되는
    GNSS 장치.
  72. 제70항에 있어서,
    상기 non-GPS GNSS 위성의 속도는 상기 궤도를 사용하여 WGS84 좌표계 기반 non-GPS GNSS 위성의 속도를 계산하고, 상기 WGS84 기준 좌표계 기반 속도를 상기 WGS84 기준 좌표계로부터 상기 non-GPS GNSS 위성 기준 좌표계에 매핑함으로써 결정되는
    GNSS 장치.
  73. 제70항에 있어서,
    상기 보정은 복수의 보정 가속도를 포함하는
    GNSS 장치.
  74. 제70항에 있어서,
    상기 non-GPS GNSS 위성은 GLONASS 위성이고, 상기 non-GPS GNSS 위성과 연관된 상기 위치 데이터 및 속도는 PZ90좌표계로부터 상기 WGS84 기준 좌표계로 매핑되는
    GNSS 장치.
  75. 제70항에 있어서,
    상기 유효 시간 주기는 GPS 궤도력의 유효 시간 주기 보다 더 작은
    GNSS 장치.
  76. 제71항에 있어서,
    상기 non-GPS GNSS의 위치는 상기 WGS84 기준 좌표계으로부터 PZ90 좌표계로 역방향 매핑되는
    GNSS 장치.
  77. 제72항에 있어서,
    상기 non-GPS GNSS의 속도는 상기 WGS84 기준 좌표계로부터 PZ90 좌표계로 역방향 매핑되는
    GNSS 장치.



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