KR101820248B1

KR101820248B1 - Gps 시간을 보정하는 방법 및 그 연산기

Info

Publication number: KR101820248B1
Application number: KR1020160148238A
Authority: KR
Inventors: 신석현; 한동필
Original assignee: 주식회사 한화
Priority date: 2016-11-08
Filing date: 2016-11-08
Publication date: 2018-01-19

Abstract

본 발명은 위성으로부터 수신된 GPS 시간을 참조로 장입기에서 1PPS 신호를 발생하는 단계, 상기 수신된 GPS 시간을 신관에 입력하는 단계, 상기 신관에서 상기 1PPS 신호를 복사하는 단계, 상기 장입기에서 발생한 1PPS 신호와 상기 신관에서 복사한 1PPS 신호의 시간 지연을 카운팅하는 단계, 상기 카운팅된 시간 지연을 참조로 내부전지가 활성화된 순간의 GPS 시간을 복원하는 단계를 포함하는 GPS 시간 보정 방법에 대해 개시한다.

Description

GPS 시간을 보정하는 방법 및 그 연산기{Methods for adjusting time received from GPS on a missile and calculator thereof}

본 발명은 GPS 시간을 보정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 GPS 수신기로부터 받은 GPS 정보를 신관에 입력할 때 생기는 시간 지연을 보상하는 GPS 시간 보정 방법과 그 연산기에 관한 것이다.

일반적으로, 전자신관이 포함된 미사일(예로, 지능형 유도탄 등)을 발사할 경우에는, 장입기라 불리는 장비를 이용해서 항법 정보(포발사 초기 위치, 예상 진행 궤적, 궤도력, 책력, 위성 정밀 시간, 이온층 정보 등)를 전자신관에 설정(setting)한 후, 화포에 장전하여 발사한다.

미사일은 입력된 항법 데이터를 참조로 매 시간(예로, 0.01초) 단위로 자신의 위치를 지상의 관제 시스템에 전송해 정밀 유도를 받게 된다.

한편, 미사일에서 자신의 위치를 연산할 때, 사용되는 정보는 장입기로부터 입력된 GPS 정보에 근거한다. 이 GPS 정보는 GPS에서 수신된 정보로, 위도, 경도, 고도, 시간을 포함하는 정보이다.

아래의 수식은 미사일에 설치된 연산기에서 GPS 정보를 이용해서 위치를 연산하는 [수식 1]을 나타낸다.

[수식 1]

연산기는 측정된 초기 GPS 정보로부터 얻은 위성과 수신기 사이의 시간오차(

)를 통해 각 위성 별 초기 의사거리(

)를 계산한다. 의사거리는 위성의 위치벡터의 역행렬과 곱해져서 각 축에서의 위치 오차 수정값(

)과 시간 오차 수정값(

)를 도출하는데 사용된다.

초기 추정된 미사일 위치에 위치오차 수정값을 반영하여 새롭게 추정된 위치로 업데이트하고 시간오차 수정값을 적용하여 의사거리를 새로 계산한다.

이 과정을 반복하면 시간오차와 위치오차는 점차 줄어들게 되고 시간 오차 수정값이 최소가 될 때의 각 축의 위치 오차 수정값을 추정된 위치값에 최종 적용함으로써 미사일의 정확한 위치를 도출하게 된다.

따라서, 시간 오차 수정값(

)을 줄임으로써 빠르고 정확한 위치 계산이 가능해진다.

그런데, 미사일은 발사 전 신관을 전원 오프시킨 상태로 별도로 보관했다 발사 전 장입기에 연결해 전원 충전과 함께 항공 정보(GPS 정보를 포함해 정밀 유도에 필요한 데이터로 임무 수행 데이터, 비행 경로 데이터, GPS 데이터, 기상 데이터등 사통 시뮬레이터로부터 입력받는 정보를 통칭함)를 입력 받기 때문에, 기존의 GPS 수신기 프로세스를 이용할 경우 현재 위치를 추적하는데 시간이 걸려 전시 상황 등에서 비효율적이다.

한국 공개번호 제10-2015-0074337호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 장입기에서 입력받은 GPS 시간을 이용하여 탄 발사 전까지의 지연 시간을 카운트하여 시간값을 빠르게 보정해 신속한 위치 계산이 가능토록 하는데 있다.

본 발명의 일 실시예에서는, 위성으로부터 수신된 GPS 시간을 참조로 장입기에서 1PPS 신호를 발생하는 단계, 상기 수신된 GPS 시간을 신관에 입력하는 단계, 상기 신관에서 상기 1PPS 신호를 복사하는 단계, 상기 장입기에서 발생한 1PPS 신호와 상기 신관에서 복사한 1PPS 신호의 시간 지연을 카운팅하는 단계, 상기 카운팅된 시간 지연을 참조로 내부전지가 활성화된 순간의 GPS 시간을 복원하는 단계를 포함하는 GPS 시간 보정 방법에 대해 개시한다.

상기 카운팅된 시간 지연은, 상기 장입기에서 발생한 1PPS 신호를 기준으로 항공 정보를 신관에 장입하기까지 걸리는 시간을 포함한다.

상기 카운팅된 시간 지연은, 상기 항공 정보를 신관에 장입하는데 걸리는 시간을 포함한다.

상기 카운팅된 시간 지연은, 상기 신관에 항공 정보의 장입이 끝난 직후부터 발사 후 내부전지가 활성화되기 전까지의 시간 경과를 포함한다.

상기 카운팅된 시간 지연은, 전원부에 의해 활성화 된 신관이 상기 1PPS 신호를 받아 내부 RTC 동기화 펄스를 생성했을 때 1PPS와 동기화 펄스 사이의 시간 차이를 포함한다.

또한, 본 발명에서는 위성으로부터 수신된 GPS 시간을 참조로 장입기에서 1PPS 신호를 발생하는 신호 발생모듈, 상기 수신된 GPS 시간을 신관에 입력하는 입력모듈, 상기 신관에서 상기 1PPS 신호를 동일하게 복사하는 복사모듈, 상기 장입기에서 발생한 1PPS 신호와 상기 신관에서 복사한 1PPS 신호의 시간 지연을 카운팅하는 카운팅모듈, 상기 카운팅된 시간 지연을 참조로 내부전지가 활성화된 순간의 GPS 시간을 복원하는 복원모듈을 포함하는 GPS 시간 보정 연산기를 개시한다.

본 발명에서는 장입기 편에서 출력된 1PPS 신호를 바탕으로 항공 정보의 장입으로 지연된 시간을 정밀하게 보정해 줌으로써 시간오차(

)를 줄여 빠른 위성항법이 가능하도록 한다.

도 1은 장입기를 이용하여 신관에 항공 정보를 입력하는 프로세스를 개략적으로 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연산기의 기능적 블록 구성을 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 시간 보정 방법을 장입기와 신관으로 나눠 시간 흐름에 따른 단계의 흐름을 보여준다.
도 4는 지연 시간 계산시 참조되는 1PPS 신호를 보여준다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1은 신관에 항공 정보를 입력하는 장입기의 개략적인 구성을 보여준다. 이 장입기는 이미 공지된 기술이므로, 본 발명과 연관해서 필요한 최소한의 구성만 도시하고 설명한다.

이 장입기(1)는 위성(11)으로부터 GPS 정보를 수신하는 GPS 안테나(10), 수신된 GPS 정보와 항공 정보를 신관(100)에 입력하며 수신된 GPS 정보를 참조로 1PPS 신호를 만드는 사통 시뮬레이터(20), 신관(100)을 충전하는 전원부(30), 모의 탄궤적 데이터 입력 및 장입 프로세스를 제어하는 제어기(40), 그리고 실제 데이터 재구성 및 전송 프로세스가 진행되는 데이터 처리기(50)를 포함해서 구성된다.

이 같은 구성의 장입 시스템을 이용해, 신관(100)을 충전하고, 신관에 항공 정보를 입력한다. GPS 정보는 GPS 안테나를 통해 수신한 GPS 정보로 위도, 경도, 고도. 시간을 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연산기의 기능적 블록 구성을 보여준다. 이 연산기는 도 2에 도시된 바처럼, 장입 시스템(1)의 일부와 신관(100)의 일부에 각각 나눠 설치되며, 장입 시스템(1)을 구성하는 기능적 모듈의 일부, 신관을 구성하는 기능적 모듈의 일부와 각각 같이 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 연산기(200)는 장입기(1) 편에 구성되는 신호발생 모듈(1a)와 입력 모듈(1b), 신관(100) 편에 구성되는 복사 모듈(100a), 카운팅 모듈(100b), 복원 모듈(100c)을 포함해 구성된다.

신호발생 모듈(1a)은 GPS 안테나(10)를 통해 수신된 GPS 정보를 참조로 1PPS 신호를 발생시킨다.

입력 모듈(1b)은 GPS 안테나(10)를 통해 수신된 GPS 정보를 신관(100)에 입력한다.

복사 모듈(100a)은 상기 신호발생 모듈(1a)에서 발생한 1PPS 신호를 동일하게 묘사한다. 여기서, 상기 신호발생 모듈(1a)에서 발생한 1PPS 신호와 복사 모듈(100a)에서 묘사한 1PPS 신호는 동일하게 동기화되어야 하나, 항공정보의 장입 과정에서 발생하는 시간 지연으로 인해 시간 지연이 발생한다. 본 발명에서는 이 두 신호의 시간 지연을 참조로 GPS 시간을 발사시 시간으로 복원한다.

여기서, 시간 지연은, 상기 신호발생 모듈(1a)에서 발생한 1PPS 신호를 기준으로 항공 정보를 신관(100)에 장입하기까지 걸리는 시간, 상기 항공 정보를 신관(100)에 장입하는데 걸리는 시간, 상기 신관(100)에 항공 정보의 장입이 끝난 직후부터 발사 후 내부전지가 활성화되기 전까지의 시간, 전원부(30)에 의해 활성화 된 신관이 상기 1PPS 신호를 받아 내부 RTC 동기화 펄스를 생성했을 때 1PPS와 동기화 펄스 사이의 시간 차이를 포함한다.

카운팅 모듈(100b)은 상기 장입기(1)에서 발생한 1PPS 신호와 상기 신관(100)에서 묘사한 1PPS 신호의 시간 지연을 카운팅한다.

복원 모듈(100c)는 상기 카운팅 모듈(100b)에서 카운팅한 시간 지연을 참조로 내부전지가 활성화된 순간의 GPS 시간을 복원한다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 시간 보정 방법에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 시간 보정 방법을 장입기와 신관으로 나눠 시간 흐름에 따른 단계의 흐름을 보여주며, 도 4는 지연 시간 계산시 참조되는 1PPS 신호를 보여준다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예 따른 GPS 시간 보정 방법은 위성으로부터 수신된 GPS 시간을 참조로 장입기에서 1PPS 신호를 발생하는 단계(S10); 상기 수신된 GPS 시간을 신관에 입력하는 단계(S20); 상기 신관에서 상기 1PPS 신호를 복사하는 단계(S30); 상기 장입기에서 발생한 1PPS 신호와 상기 신관에서 복사한 1PPS 신호의 시간 지연을 카운팅하는 단계(S40); 상기 카운팅된 시간 지연을 참조로 내부전지가 활성화된 순간의 GPS 시간을 복원하는 단계(S50)를 포함한다.

S10 단계는 장입기(1) 편에서 이뤄지는 과정으로, 신호발생 모듈(1a)은 GPS 안테나(10)를 통해 수신된 GPS 정보를 참조로 1PPS 신호(도 4의 1S)를 발생시킨다. 도 4에서 예시하는 바처럼 이 1PPS 신호는 시간을 카운트하기 위한 신호로 정해진 주기(예로, 1Hz) 마다 펄스가 발생한다.

S20 단계는 장입기(1)에서 신관(100)으로 항공 정보를 입력하는 과정으로, 항공 정보의 양에 따라 달라지나, 대략 2초 에서 5초 정도의 시간이 걸리게 된다. 이 과정에서, 신관(100)은 장입기 전원부(30)로부터 전원을 공급받아 충전이 이뤄져, 신관(100)은 활성화가 된다.

S30 단계 내지 S50 단계는 신관(100) 편에서 이뤄지는 과정들이다.

S30 단계에서, 복사 모듈(100a)은 S10 단계에서 장입기(1)에서 발생한 1PPS 신호(1S)를 동일하게 묘사한다.

S40 단계에서, 카운팅 모듈(100b)은 S30 단계에서 묘사된 1PPS 신호(4S)와 S10 단계에서 장입기(1)에서 발생한 1PPS 신호(1S)의 시간 지연을 카운팅한다.

상기 카운팅 모듈(100b)은, 장입기(1)에서 발생한 1PPS 신호(1S)를 기준으로 항공 정보의 장입 시작까지 걸리는 시간(A 구간), 장입이 진행되는데 걸리는 시간(B 구간), 전원부(30)에 의해 활성화 된 신관이 1PPS 신호를 받아 내부 RTC 동기화 펄스(3S)를 생성했을 때 1PPS와 동기화 펄스 사이의 미세한 시간 차이(C), 그리고 장입이 끝난 직후부터 포발사 후 내부전지가 활성화되기 전까지의 시간의 경과(D 구간)를 카운팅한다.

S 50 단계에서, 복원 모듈(100c)은 미사일 발사 후 내부전지가 활성화 되는 순간 A 내지 D 시간 경과 값을 이용하여 내부전지가 활성화 된 순간의 GPS 시간을 복원한다.

이처럼 복원된 GPS 시간은 상술한 수식 1에 시간오차(

)로 입력돼 위치오차 수정 및 시간오차 수정을 하게 된다.

이처럼, 본 발명에서는 장입기(1) 편에서 출력된 1PPS 신호가 항공 정보의 장입으로 지연된 시간을 이처럼 미세하게 보정해 줌으로써 시간오차(

)를 줄여 빠르게 시간 오차를 수정할 수 있도록 한다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

Claims

장입기를 이용해, 신관에 항공 정보 및 GPS 정보를 입력하는 단계;
상기 GPS 정보 중 위성으로부터 수신된 GPS 시간을 참조로 장입기에서 1PPS 신호를 발생하는 단계;
상기 수신된 GPS 시간을 신관에 입력하는 단계;
상기 신관에서 상기 1PPS 신호를 복사하는 단계;
상기 장입기에서 발생한 1PPS 신호와 상기 신관에서 복사한 1PPS 신호의 시간 지연을 카운팅하는 단계; 그리고,
상기 카운팅된 시간 지연을 참조로 내부전지가 활성화된 순간의 GPS 시간을 복원하는 단계;를 포함하며, 복원된 시간은 발사시의 시간으로 복원인 GPS 시간을 보정하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 카운팅된 시간 지연은, 상기 장입기에서 발생한 1PPS 신호를 기준으로 항공 정보를 신관에 장입하기까지 걸리는 시간을 포함하는 GPS 시간을 보정하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 카운팅된 시간 지연은, 상기 항공 정보를 신관에 장입하는데 걸리는 시간을 포함하는 GPS 시간을 보정하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 카운팅된 시간 지연은, 상기 신관에 항공 정보의 장입이 끝난 직후부터 발사 후 내부전지가 활성화되기 전까지의 시간 경과를 포함하는 GPS 시간을 보정하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 카운팅된 시간 지연은, 전원부에 의해 활성화 된 신관이 상기 1PPS 신호를 받아 내부 RTC 동기화 펄스를 생성했을 때 1PPS와 동기화 펄스 사이의 시간 차이를 포함하는 GPS 시간을 보정하는 방법.
위성으로부터 수신된 GPS 시간을 참조로 장입기에서 1PPS 신호를 발생하는 신호 발생모듈;
상기 장입기를 이용하여 신관에 항공 정보 및 GPS 정보를 입력하며, 상기 GPS 정보중 상기 수신된 GPS 시간을 신관에 입력하는 입력모듈;
상기 신관에서 상기 1PPS 신호를 동일하게 복사하는 복사모듈;
상기 장입기에서 발생한 1PPS 신호와 상기 신관에서 복사한 1PPS 신호의 시간 지연을 카운팅하는 카운팅모듈; 및,
상기 카운팅된 시간 지연을 참조로 내부전지가 활성화된 순간의 GPS 시간을 복원하는 복원모듈;
을 포함하며, 복원된 시간은 발사시의 시간으로 복원인 GPS 시간 보정 연산기.
제6항에 있어서,
상기 카운팅된 시간 지연은, 상기 장입기에서 발생한 1PPS 신호를 기준으로 항공 정보를 신관에 장입하기까지 걸리는 시간을 포함하는 GPS 시간 보정 연산기.
제7항에 있어서,
상기 카운팅된 시간 지연은, 상기 항공 정보를 신관에 장입하는데 걸리는 시간을 포함하는 포함하는 GPS 시간 보정 연산기.
제8항에 있어서,
상기 카운팅된 시간 지연은, 상기 신관에 항공 정보의 장입이 끝난 직후부터 발사 후 내부전지가 활성화되기 전까지의 시간 경과를 포함하는 GPS 시간 보정 연산기.
제9항에 있어서,
상기 카운팅된 시간 지연은, 전원부에 의해 활성화 된 신관이 상기 1PPS 신호를 받아 내부 RTC 동기화 펄스를 생성했을 때 1PPS와 동기화 펄스 사이의 시간 차이를 포함하는 GPS 시간 보정 연산기.