KR101758920B1 - 항법 신호 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

항법 신호 처리 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 항법 신호를 수신하여 처리하는 과정에 있어서, 수신 단말기 클럭 오프셋을 직접 연산함으로써, 신호 처리와 관련된 검색 범위를 축소시킬 수 있고, 따라서, 신호 처리와 관련된 연산량 및 수신 단말기의 소모 전력량을 감소시킬 수 있다. 또한, 검색 범위가 축소됨에 따라, 신호 획득에 소요되는 시간도 감소시킬 수 있다.

Description

항법 신호 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for Processing Navigation Signal}
본 발명의 실시예들은 항법 신호 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 항법 위성으로부터 항법 신호를 수신하여 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
GPS(Global Positioning System)는 현재 완전하게 운용되고 있는 유일한 GNSS(Global Navigation Satellite System)로, 미국 국방부에서 개발되어 무기 유도, 항법, 측량, 지도제작, 측지, 시각동기 등의 군용 및 민간용 목적으로 사용되고 있다.
최근에는 GPS 수신 단말기가 보편화되어 PMP, MP3, 스마트폰 등과 같은 휴대용 단말기에 결합되어 위치기반서비스(LBS), 지리정보(GIS), 이동체 추적, 텔레매틱스 분야 등에 이용되고 있다.
이처럼 다 기능화되고 있는 휴대 단말기 등에 GPS 수신 단말기가 결합되어 사용되므로, 단말기의 지속성을 보장한다는 측면에서 저전력으로 동작하는 GPS 수신 기술에 대한 니즈(Needs)가 매우 높아지고 있다.
GPS 수신 단말기에서 소모전력을 줄이는 종래기술을 살펴보면, GPS를 탑재한 휴대 단말기가 GPS 신호 세기를 측정하여 임계값 이하이면 GPS 기능을 차단하고, 임계값 이상이면 GPS 기능을 동작시켜서 전원을 효율적으로 관리하므로 소모 전력을 줄이는 기술이 있다.
또한, GPS를 탑재한 휴대폰에서 GPS 신호의 미수신 지역인지 가수신 지역인지를 알리는 소정 메시지를 수신하여 GPS 신호의 미수신 지역임을 알리는 메시지인 경우, GPS의 동작을 정지하고, GPS 신호의 가수신 지역인 경우, GPS의 동작을 구동하므로 전원을 효율적으로 관리하므로 소모 전력을 줄이는 기술이 있다.
하지만, 이러한 종래의 기술들은 항법 신호의 현재 수신가능 여부나 단말기의 현재 위치정보와 같은 특정한 환경 조건을 판단하여 항법 수신 단말기의 전원을 제어하는 기술들이기 때문에, 특정환 환경 조건과 무관하게 사용이 가능한 연산량 및 소모 전력을 줄일 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명의 실시예들은, 항법 신호를 수신하여 처리하는 과정에 있어서, 수신 단말기 클럭 오프셋을 직접 연산함으로써, 신호 처리와 관련된 검색 범위를 축소시킬 수 있고, 따라서, 신호 처리와 관련된 연산량 및 수신 단말기의 소모 전력량을 감소시킬 수 있으며, 신호 획득에 소요되는 시간도 감소시킬 수 있는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 항법 위성으로부터 수신되는 항법 신호를 처리하여 수신 단말기의 위치에 대한 위치 정보를 생성하는 항법 신호 처리 장치는, 데이터 베이스; 상기 항법 위성으로부터 상기 항법 신호를 수신하는 수신부; 상기 데이터 베이스에 상기 항법 위성과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 상기 항법 신호에 기반하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하고, 상기 데이터 베이스에 상기 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 상기 항법 위성 정보에 기반하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 연산부; 및 상기 항법 신호로부터 주파수 오프셋 및 코드 오프셋을 검출하고, 상기 수신 단말기 클럭 오프셋이 제외되고, 상기 주파수 오프셋 및 상기 코드 오프셋에 기반한 검색 범위를 검색하여 상기 위치 정보를 생성하는 처리부를 포함한다.
본 발명의 일측에 따르면, 연산부는 상기 데이터 베이스에 상기 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 도플러 주파수 변이 및 상기 코드 오프셋 사이의 상관 관계에 기반하여 상기 도플러 주파수 변이를 연산하고, 상기 주파수 오프셋에서 상기 도플러 주파수 변이를 차감하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다. 또한, 본 발명의 일측에 따르면, 상기 수신부는 제1 항법 데이터를 수신하고, 상기 항법 신호의 코드 주기와 동기화된 시간 간격 이후에 제2 항법 데이터를 수신하며, 상기 처리부는 상기 제1 항법 데이터로부터 제1 코드 오프셋을 검출하고, 상기 제2 항법 데이터로부터 제2 코드 오프셋을 검출하고, 상기 연산부는 상기 항법 신호와 연관된 캐리어 주파수, 코드 주파수, 상기 시간 간격 및 상기 제2 코드 오프셋에서 상기 제1 코드 오프셋을 차감한 값에 기반하여, 상기 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 상기 연산부는 상기 데이터 베이스에 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 상기 항법 위성 정보에 기반하여 도플러 주파수 변이를 연산하고, 상기 주파수 오프셋에서 상기 도플러 주파수 변이를 차감하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다. 또한, 상기 연산부는 상기 항법 위성 정보에 기반하여 상기 항법 위성의 위치 및 속도를 연산하고, 상기 항법 위성의 위치 및 속도, 캐리어 주파수, 빛의 속도, 상기 항법 위성과 상기 수신 단말기 사이의 거리 및 상기 항법 위성 정보에 포함되는 상기 수신 단말기의 위치 및 속도에 기반하여, 상기 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 항법 위성 정보는 상기 항법 위성과 연관된 시간, 궤도 데이터, 알마낙 및 상기 수신 단말기의 위치 및 속도에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 항법 위성으로부터 수신되는 항법 신호를 처리하여 수신 단말기의 위치에 대한 위치 정보를 생성하는 항법 신호 처리 방법은, 상기 항법 위성으로부터 상기 항법 신호를 수신하는 단계; 데이터 베이스에 상기 항법 위성과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 상기 항법 신호에 기반하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하고, 상기 데이터 베이스에 상기 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 상기 항법 위성 정보에 기반하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 단계; 상기 항법 신호로부터 주파수 오프셋 및 코드 오프셋을 검출하는 단계; 및 상기 수신 단말기 클럭 오프셋이 제외되고, 상기 주파수 오프셋 및 상기 코드 오프셋에 기반한 검색 범위를 검색하여 상기 위치 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 데이터 베이스에 상기 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 단계는, 도플러 주파수 변이 및 상기 코드 오프셋 사이의 상관 관계에 기반하여 상기 도플러 주파수 변이를 연산하는 단계; 및 상기 주파수 오프셋에서 상기 도플러 주파수 변이를 차감하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 데이터 베이스에 상기 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 단계는, 상기 항법 위성 정보에 기반하여 도플러 주파수 변이를 연산하는 단계; 및 상기 주파수 오프셋에서 상기 도플러 주파수 변이를 차감하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 단계를 포함한다.
항법 신호를 수신하여 처리하는 과정에 있어서, 수신 단말기 클럭 오프셋을 직접 연산함으로써, 신호 처리와 관련된 검색 범위를 축소시킬 수 있고, 따라서, 신호 처리와 관련된 연산량 및 수신 단말기의 소모 전력량을 감소시킬 수 있다. 또한, 검색 범위가 축소됨에 따라, 신호 획득에 소요되는 시간도 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도플러 주파수 변이 및 코드 오프셋 사이의 상관 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 항법 신호 처리 장치의 신호 획득을 위한 검색 범위를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 장치의 신호 획득을 위한 검색 범위를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법이, 데이터 베이스에 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법이, 데이터 베이스에 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 동작을 나타내는 흐름도이다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 장치(100)는 데이터 베이스(110), 수신부(120), 연산부(130) 및 처리부(140)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 장치(100)는 항법 위성(101)으로부터 항법 신호를 수신하고, 수신된 항법 신호에 대한 신호 처리 과정을 수행하여 수신 단말기(102)의 위치에 대한 위치 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 신호 처리 과정은 신호 획득 과정 및 신호 추적 과정을 포함할 수 있다. 신호 획득 과정은 항법 신호로부터 위성번호, 주파수 오프셋 및 코드 오프셋 중 적어도 하나를 포함하는 신호 획득 결과 정보를 검출하는 동작일 수 있다. 또한, 신호 추적 과정은 검출된 신호 획득 결과 정보를 이용하여 신호를 정밀하게 추적함으로써, 위치 정보를 생성하는 동작일 수 있다.
이 때, 항법 신호 처리 장치(100)는 신호 획득 과정을 수행함에 있어서, 항법 신호의 주파수 오프셋 검색 범위와 코드 오프셋 검색 범위를 소정 크기로 나눈 2차원 검색 범위를 검색하여 위치 정보를 생성할 수 있다. 주파수 오프셋 검색 범위는 도플러 변이에 의한 범위 및 수신 단말기 클럭 오프셋 범위가 더해진 범위일 수 있고, 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 장치(100)는 수신 단말기 클럭 오프셋 범위를 연산함으로써, 위치 정보를 생성하기 위해 검색해야 하는 검색 범위를 좁혀서 위치 정보 생성과 연관된 연산량을 감소시킬 수 있다.
이하 항법 신호 처리 장치(100)의 각 구성의 동작에 대해서 설명한다.
수신부(120)는 항법 위성(101)으로부터 항법 신호를 수신한다.
본 발명의 일측에 따르면, 수신부(120)는 항법 위성(101)으로부터 복수 개의 항법 데이터를 수신할 수 있다. 이 때, 일실시예에 따른 수신부(120)는 항법 신호의 코드 주기와 동기화된 시간 간격마다 항법 데이터를 수신할 수 있다.
연산부(130)는 수신 단말기 클럭 오프셋(Clock Offset)을 연산한다. 이 때, 일실시예에 따른 연산부(130)는 데이터 베이스(110)에 항법 위성(101)과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있는지 여부에 따라 수신 단말기 클럭 오프셋의 연산 방법을 다르게 수행할 수 있다.
이 때, 일실시예에 따른 항법 위성 정보는 항법 위성(101)과 연관된 시간, 궤도 데이터, 알마낙(Almanac) 및 수신 단말기(102)의 위치 및 속도에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 연산부(130)는 데이터 베이스(110)에 항법 위성(101)과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 항법 신호에 기반하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 연산부(130)는 데이터 베이스(110)에 항법 위성(101)과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 도플러 주파수 변이 및 코드 오프셋 사이의 상관 관계에 기반하여 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다. 이 때, 도플러 주파수 변이는 항법 위성과 수신 단말기의 움직임에 의한 변이값을 나타낸다.
또한, 연산부(130)는 항법 신호로부터 검출된 주파수 오프셋에서 도플러 주파수 변이를 차감하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다. 즉, 일실시예에 따른 연산부(130)는 하기의 수식 1과 같이 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다.
수식 1
(수신 단말기 클럭 오프셋) = (주파수 오프셋) - (도플러 주파수 변이)
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 연산부(130)가 도플러 주파수 변이 및 코드 오프셋 사이의 상관 관계에 기반하여 도플러 주파수 변이를 연산하는 동작에 대해서 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도플러 주파수 변이 및 코드 오프셋 사이의 상관 관계를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 장치의 수신부는 항법 위성으로부터 제1 항법 데이터(210)를 수신할 수 있다. 또한, 수신부는 항법 신호의 코드 주기와 동기화된 시간 간격(230) 이후에 제2 항법 데이터(220)를 수신할 수 있다.
항법 신호 처리 장치의 처리부는 제1 항법 데이터(210)로부터 제1 코드 오프셋(211)을 검출할 수 있다. 실시예에 따라서는, 처리부는 제1 항법 데이터(210)로부터 항법 위성에 대한 위성 번호 및 제1 주파수 오프셋을 더 검출할 수 있다.
항법 신호 처리 장치의 처리부는 제2 항법 데이터(220)로부터 제2 코드 오프셋(221)을 검출할 수 있다. 실시예에 따라서는, 처리부는 제2 항법 데이터(220)로부터 항법 위성에 대한 위성 번호 및 제2 주파수 오프셋을 더 검출할 수 있다.
항법 신호 처리 장치의 연산부는, 데이터 베이스에 항법 위성과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 항법 신호와 연관된 캐리어 주파수, 코드 주파수, 시간 간격(230) 및 제2 코드 오프셋(221)에서 제1 코드 오프셋(211)을 차감한 값에 기반하여, 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 도플러 주파수 변이 및 코드 오프셋 사이의 상관 관계는 수식 2와 같이 나타날 수 있다.
수식 2
(제2 코드 오프셋(221) - 제1 코드 오프셋(211)) = 1 / 캐리어주파수 ㅧ (코드 주파수 ㅧ 시간 간격(230) ㅧ 항법 위성과 수신 단말기의 움직임에 의한 도플러 주파수 변이)
이 때, 캐리어 주파수 및 코드 주파수는 항법 신호에 따라 기설정된 값일 수 있다. 예를 들어, 수신된 항법 신호가 GPS L5 또는 Galileo E5a일 경우, 캐리어 주파수는 1176.45 MHz, 코드 주파수는 10.23 MHz이고, 코드 주기는 1ms 일 수 있다. 또한, 수신된 항법 신호가 GPS L1 또는 Galileo E1일 경우, 캐리어 주파수는 1574.42 MHz, 코드 주파수는 1.032 MHz이고, 코드 주기는 GPS L1 은 1ms, Galileo E1은 4ms일 수 있다. 또한, 수신된 항법 신호가 GPS L2C 일 경우, 캐리어 주파수는 1227.60 MHz, 코드 주파수는 511.5KHz이고, 코드 주기는 20ms 일 수 있다.
일실시예에 따른 항법 신호 처리 장치의 연산부는 하기 수식 3를 이용하여 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다. 이 때, 수식 3은 수식 2를 도플러 주파수 변이에 대하여 정리한 식이다.
수식 3
항법 위성과 수신 단말기의 움직임에 의한 도플러 주파수 변이 = [(제2 코드 오프셋(221) - 제1 코드 오프셋(211)) * 캐리어 주파수 ] / (코드 주파수 ㅧ 시간 간격(230))
다시 도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 연산부(130)는 데이터 베이스(110)에 항법 위성(101)과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 항법 위성 정보에 기반하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 연산부(130)는 데이터 베이스(110)에 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 항법 위성 정보에 기반하여 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다.
즉, 본 발명의 일측에 따른 연산부(130)는 항법 위성 정보에 기반하여 항법 위성(101)의 위치 및 속도를 연산할 수 있다. 실시예에 따라서는, 연산부(130)는 항법 위성(101)의 위치로 (SVx, SVy, SVz)의 형태로, 항법 위성(101)의 속도를 (SVvx, SVvy, SVvz)의 형태로 연산할 수 있다.
또한, 연산부(130)는 항법 위성(101)의 위치(예를 들어, (RXx, RXy, RXz)의 형태로 표시됨) 및 항법 위성(101)의 속도(예를 들어, (RXvx, RXvy, RXvz)의 형태로 표시됨), 캐리어 주파수, 빛의 속도, 항법 위성(101)과 수신 단말기(102) 사이의 거리 및 항법 위성 정보에 포함되는 수신 단말기(102)의 위치 및 속도에 기반하여, 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다.
즉, 일실시예에 따른 연산부(130)는 하기 수식 4를 이용하여 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다.
수식 4
(항법 위성(101)과 수신 단말기(102)의 움직임에 의한 도플러 주파수 변이)
= - (캐리어주파수) / (빛속도) * ( (SVx-RXx)*(SVvx-RXvx) + (SVy-RXy)*(SVvy-RXvy) + (SVz-RXz)*(SVvz-RXvz) ) / (항법 위성(101)과 수신 단말기(102) 사이의 거리)
이 때, 일실시예에 따른 항법 위성(101)과 수신 단말기(102) 사이의 거리는 하기 수식 5와 같이 연산될 수 있다.
수식 5
(항법 위성(101)과 수신 단말기(102) 사이의 거리)
=
Figure 112011001035690-pat00001

또한, 연산부(130)는 항법 신호로부터 검출된 주파수 오프셋에서 도플러 주파수 변이를 차감하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다. 즉, 일실시예에 따른 연산부(130)는 상술한 수식 1과 같이 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다.
처리부(140)는 항법 신호로부터 주파수 오프셋 및 코드 오프셋을 검출한다. 또한, 처리부(140)는 수신 단말기 클럭 오프셋이 제외되고, 또한, 주파수 오프셋 및 코드 오프셋에 기반한 검색 범위를 검색하여, 수신 단말기(102)의 위치에 대한 위치 정보를 생성할 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 검색 범위에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3은 종래의 항법 신호 처리 장치의 신호 획득을 위한 검색 범위를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 항법 신호 처리 장치는 신호 획득 과정을 수행함에 있어서, 항법 신호의 주파수 오프셋 검색 범위(310)와 코드 오프셋 검색 범위(320)를 소정 크기로 나눈 2차원 검색 범위를 검색하여 위치 정보를 생성할 수 있다.
이 때, 종래의 검색 범위에서 주파수 오프셋 검색 범위(310)는 도플러 변이에 의한 범위(311) 및 수신 단말기 클럭 오프셋 범위(312)가 더해진 범위일 수 있다.
일실시예에 따른 도플러 변이에 의한 범위(311)는, 수신된 항법 신호가 GPS L1의 경우, 약 -5 KHz에서 5 KHz의 범위일 수 있다.
또한, 수신 단말기 클럭 오프셋 범위(312)는 클럭의 성능에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 3ppm TCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator) 클럭을 사용하는 경우, 약 -5KHz 에서 +5KHz 범위의 수신기 클럭의 오프셋이 발생할 수 있다.
따라서, 예를 들어, 3ppm TCXO 클럭을 이용하는 GPS L1 수신 단말기는 신호 획득을 위해 검색해야 할 주파수 오프셋 검색 범위(310)가 약 -10KHz ~ +10KHz 사이가 될 수 있다. 즉, 도 3에 나타난 것과 같이, 항법 위성과 수신 단말기의 움직임에 의한 도플러 변이(311)는 약 - 5 KHz ~ +5 KHz 의 범위이지만, 수신 단말기 클럭 오프셋 범위(312)에 의해서 종래의 항법 신호 처리 장치가 신호 획득을 위해 검색해야 하는 검색 범위는 약 -10KHz ~ +10KHz 범위가 된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 장치의 신호 획득을 위한 검색 범위를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 장치는, 도 1 및 도 2에서 설명한 것과 같이 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하기 때문에, 신호 획득 과정을 수행함에 있어서, 도플러 변이(421)에 의한 주파수 오프셋 검색 범위(410)만을 검색하여 수신 단말기의 위치에 대한 위치 정보를 생성할 수 있다.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 장치는, 수신 단말기 클럭 오프셋에 의한 주파수 오프셋 검색 범위가 제외된, 도플러 변이(421)에 의한 주파수 오프셋 검색 범위(410) 및 코드 오프셋 검색 범위(420)를 소정 크기로 나눈 2차원 검색 범위를 검색하여 위치 정보를 생성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법은 항법 위성으로부터 항법 신호를 수신한다(510).
본 발명의 일측에 따르면, 항법 신호 처리 방법은 항법 위성으로부터 복수 개의 항법 데이터를 수신할 수 있다. 이 때, 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법은 항법 신호의 코드 주기와 동기화된 시간 간격마다 항법 데이터를 수신할 수 있다.
항법 신호 처리 방법은 수신 단말기 클럭 오프셋(Clock Offset)을 연산한다. 이 때, 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법은 데이터 베이스에 항법 위성과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있는지 여부에 따라 수신 단말기 클럭 오프셋의 연산 방법을 다르게 수행할 수 있다. 따라서, 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법은 데이터 베이스에 항법 위성 정보가 저장되어 있는지 여부를 판단할 수 있다(520).
이 때, 일실시예에 따른 항법 위성 정보는 항법 위성과 연관된 시간, 궤도 데이터, 알마낙(Almanac) 및 수신 단말기의 위치 및 속도에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법은 데이터 베이스에 항법 위성과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 항법 신호에 기반하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다(530).
본 발명의 일측에 따르면, 항법 신호 처리 방법은 데이터 베이스에 항법 위성과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 도플러 주파수 변이 및 코드 오프셋 사이의 상관 관계에 기반하여 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다. 이 때, 도플러 주파수 변이는 항법 위성과 수신 단말기의 움직임에 의한 변이값을 나타낸다.
또한, 항법 신호 처리 방법은 항법 신호로부터 검출된 주파수 오프셋에서 도플러 주파수 변이를 차감하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법이 도플러 주파수 변이 및 코드 오프셋 사이의 상관 관계에 기반하여 도플러 주파수 변이를 연산하고, 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 동작에 대해서 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법이, 데이터 베이스에 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법은 항법 위성으로부터 제1 항법 데이터를 수신할 수 있다(610).
또한, 항법 신호 처리 방법은 제1 항법 데이터로부터 제1 코드 오프셋을 검출할 수 있다(620). 실시예에 따라서는, 처리부는 제1 항법 데이터로부터 항법 위성에 대한 위성 번호 및 제1 주파수 오프셋을 더 검출할 수 있다.
또한, 항법 신호 처리 방법은 항법 신호의 코드 주기와 동기화된 시간 간격 이후에 제2 항법 데이터를 수신할 수 있다(630).
항법 신호 처리 방법은 제2 항법 데이터로부터 제2 코드 오프셋을 검출할 수 있다(640). 실시예에 따라서는, 항법 신호 처리 방법은 제2 항법 데이터로부터 항법 위성에 대한 위성 번호 및 제2 주파수 오프셋을 더 검출할 수 있다.
항법 신호 처리 방법은, 데이터 베이스에 항법 위성과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 항법 신호와 연관된 캐리어 주파수, 코드 주파수, 시간 간격 및 제2 코드 오프셋에서 제1 코드 오프셋을 차감한 값에 기반하여, 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다(650).
또한, 항법 신호 처리 방법은 항법 신호로부터 검출된 주파수 오프셋에서 도플러 주파수 변이를 차감하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다(660).
다시 도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법은 데이터 베이스에 항법 위성과 연관된 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 항법 위성 정보에 기반하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다(540).
본 발명의 일측에 따르면, 항법 신호 처리 방법은 항법 위성 정보에 기반하여 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다. 또한, 항법 신호 처리 방법은 항법 신호에서 검출된 주파수 오프셋에서 도플러 주파수 변이를 차감하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다.
이하 도 7을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법이 항법 위성 정보에 기반하여 도플러 주파수 변이를 연산하고, 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 동작에 대해서 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법이, 데이터 베이스에 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법은, 데이터 베이스에 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 항법 위성 정보에 기반하여 항법 위성의 위치 및 속도를 연산할 수 있다(710). 실시예에 따라서는, 항법 신호 처리 방법은 항법 위성의 위치로 (SVx, SVy, SVz)의 형태로, 항법 위성의 속도를 (SVvx, SVvy, SVvz)의 형태로 연산할 수 있다.
또한, 항법 신호 처리 방법은 항법 위성의 위치(예를 들어, (RXx, RXy, RXz)의 형태로 표시됨) 및 항법 위성의 속도(예를 들어, (RXvx, RXvy, RXvz)의 형태로 표시됨), 캐리어 주파수, 빛의 속도, 항법 위성과 수신 단말기 사이의 거리 및 항법 위성 정보에 포함되는 수신 단말기의 위치 및 속도에 기반하여, 도플러 주파수 변이를 연산할 수 있다(720).
또한, 항법 신호 처리 방법은 항법 신호로부터 검출된 주파수 오프셋에서 도플러 주파수 변이를 차감하여 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산할 수 있다(730).
다시 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 항법 신호 처리 방법은 항법 신호로부터 주파수 오프셋 및 코드 오프셋을 검출한다(550).
또한, 항법 신호 처리 방법은 수신 단말기 클럭 오프셋이 제외되고, 또한, 주파수 오프셋 및 코드 오프셋에 기반한 검색 범위를 검색하여, 수신 단말기의 위치에 대한 위치 정보를 생성할 수 있다(560).
본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 항법 신호 처리 장치
101: 항법 위성
102: 수신 단말기
110: 데이터 베이스
120: 수신부
130: 연산부
140: 처리부

Claims (9)

  1. 항법 위성으로부터 수신되는 항법 신호를 처리하여 수신 단말기의 위치에 대한 위치 정보를 생성하는 항법 신호 처리 장치에 있어서,
    데이터 베이스;
    상기 항법 위성으로부터 상기 항법 신호를 수신하는 수신부;
    상기 항법 신호에 기반하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 연산부; 및
    상기 항법 신호로부터 주파수 오프셋 및 코드 오프셋을 검출하고, 상기 항법 신호로부터 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 제외하며, 상기 수신 단말기 클럭 오프셋이 제외된 항법 신호로부터 상기 주파수 오프셋 및 상기 코드 오프셋에 기반한 검색 범위를 검색하여 상기 위치 정보를 생성하는 처리부
    를 포함하는 항법 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는
    상기 데이터 베이스에 상기 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 도플러 주파수 변이 및 상기 코드 오프셋 사이의 상관 관계에 기반하여 상기 도플러 주파수 변이를 연산하고,
    상기 주파수 오프셋에서 상기 도플러 주파수 변이를 차감하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 항법 신호 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수신부는
    제1 항법 데이터를 수신하고, 상기 항법 신호의 코드 주기와 동기화된 시간 간격 이후에 제2 항법 데이터를 수신하며,
    상기 처리부는
    상기 제1 항법 데이터로부터 제1 코드 오프셋을 검출하고, 상기 제2 항법 데이터로부터 제2 코드 오프셋을 검출하고,
    상기 연산부는
    상기 항법 신호와 연관된 캐리어 주파수, 코드 주파수, 상기 시간 간격 및 상기 제2 코드 오프셋에서 상기 제1 코드 오프셋을 차감한 값에 기반하여, 상기 도플러 주파수 변이를 연산하는 항법 신호 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는
    상기 데이터 베이스에 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 상기 항법 위성 정보에 기반하여 도플러 주파수 변이를 연산하고,
    상기 주파수 오프셋에서 상기 도플러 주파수 변이를 차감하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 항법 신호 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 연산부는
    상기 항법 위성 정보에 기반하여 상기 항법 위성의 위치 및 속도를 연산하고,
    상기 항법 위성의 위치 및 속도, 캐리어 주파수, 빛의 속도, 상기 항법 위성과 상기 수신 단말기 사이의 거리 및 상기 항법 위성 정보에 포함되는 상기 수신 단말기의 위치 및 속도에 기반하여, 상기 도플러 주파수 변이를 연산하는 항법 신호 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 항법 위성 정보는
    상기 항법 위성과 연관된 시간, 궤도 데이터, 알마낙 및 상기 수신 단말기의 위치 및 속도에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는 항법 신호 처리 장치.
  7. 항법 위성으로부터 수신되는 항법 신호를 처리하여 수신 단말기의 위치에 대한 위치 정보를 생성하는 항법 신호 처리 방법에 있어서,
    상기 항법 위성으로부터 상기 항법 신호를 수신하는 단계;
    상기 항법 신호에 기반하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 단계;
    상기 항법 신호로부터 주파수 오프셋 및 코드 오프셋을 검출하는 단계;
    상기 항법 신호로부터 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 제외하는 단계; 및
    상기 수신 단말기 클럭 오프셋이 제외된 항법 신호로부터 상기 주파수 오프셋 및 상기 코드 오프셋에 기반한 검색 범위를 검색하여 상기 위치 정보를 생성하는 단계
    를 포함하는 항법 신호 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    데이터 베이스에 상기 항법 위성 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 단계는
    도플러 주파수 변이 및 상기 코드 오프셋 사이의 상관 관계에 기반하여 상기 도플러 주파수 변이를 연산하는 단계; 및
    상기 주파수 오프셋에서 상기 도플러 주파수 변이를 차감하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 단계
    를 포함하는 항법 신호 처리 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    데이터 베이스에 상기 항법 위성 정보가 저장되어 있는 경우, 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 단계는
    상기 항법 위성 정보에 기반하여 도플러 주파수 변이를 연산하는 단계; 및
    상기 주파수 오프셋에서 상기 도플러 주파수 변이를 차감하여 상기 수신 단말기 클럭 오프셋을 연산하는 단계
    를 포함하는 항법 신호 처리 방법.
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