KR101844659B1 - 서브캐리어 트래킹 모호성을 해결하기 위해 개선된 능력을 가진 gnss 수신기 - Google Patents

서브캐리어 트래킹 모호성을 해결하기 위해 개선된 능력을 가진 gnss 수신기 Download PDF

Info

Publication number
KR101844659B1
KR101844659B1 KR1020160079275A KR20160079275A KR101844659B1 KR 101844659 B1 KR101844659 B1 KR 101844659B1 KR 1020160079275 A KR1020160079275 A KR 1020160079275A KR 20160079275 A KR20160079275 A KR 20160079275A KR 101844659 B1 KR101844659 B1 KR 101844659B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
pseudorange
time measurement
positioning
satellite
Prior art date
Application number
KR1020160079275A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170000805A (ko
Inventor
나빌르 쟈르닥
윌리 비뉴
프랑슈아 자비엘 마흐메
라이오넬 르휘
Original Assignee
쌍트르 나쇼날 데튜드 스파씨알르 (쎄 엔 어 에스)
엠쓰리 시스템즈
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 쌍트르 나쇼날 데튜드 스파씨알르 (쎄 엔 어 에스), 엠쓰리 시스템즈 filed Critical 쌍트르 나쇼날 데튜드 스파씨알르 (쎄 엔 어 에스)
Publication of KR20170000805A publication Critical patent/KR20170000805A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101844659B1 publication Critical patent/KR101844659B1/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
    • G01S19/01—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
    • 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
    • G01S19/31—Acquisition or tracking of other signals for positioning
    • 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
    • G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
    • G01S19/37—Hardware or software details of the signal processing chain
    • 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
    • G01S19/29—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system carrier including Doppler, related
    • 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
    • G01S19/28—Satellite selection
    • 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
    • G01S19/32—Multimode operation in a single same satellite system, e.g. GPS L1/L2
    • 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
    • G01S19/33—Multimode operation in different systems which transmit time stamped messages, e.g. GPS/GLONASS
    • 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
    • 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
    • G01S19/38—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
    • G01S19/48—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system
    • G01S19/49—Determining position by combining or switching between position solutions derived from the satellite radio beacon positioning system and position solutions derived from a further system whereby the further system is an inertial position system, e.g. loosely-coupled
    • 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
    • G01S19/22—Multipath-related issues

Landscapes

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

Abstract

복수의 의성 위치선정신호로부터 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하는 GNSS 수신기와 관련된 방법으로서, 이 수신기는;
- GNSS 위성단의 복수의 위성으로부터 위치선정 신호를 수신하도록 구성된 복수의 회로와,
- 상기 위치선정 신호의 제 1 선택을 처리하고, 관련된 제 1 의사거리를 결정하도록 구성된 제 1 및 제 2 신호처리채널의 복수개와,
- 컴퓨터 로직을 포함하며;
- 이 컴퓨터 로직은 별개의 위성으로부터 발생되는 위치선정 신호로부터 결정되는 의사거리로부터 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하도록 구성된다.
GNSS 수신기는 또한 제 1 위치와 시간, 그리고 제 2 신호처리채널을 계산하도록 구성된 제 2 컴퓨터 로직을 포함한다.

Description

서브캐리어 트래킹 모호성을 해결하기 위해 개선된 능력을 가진 GNSS 수신기{GNSS RECEIVER WITH AN IMPROVED CAPABILITY TO RESOLVE SUB-CARRIER TRACKING AMBIGUITIES}
본 발명은 위성항법(navigation)분야에 관한 것으로, 특히, 다중 자기상관(autocorrelation) 피크를 가지는 신호를 얻고 추적하기 위한 위성항법수신에 관한 것이다.
일반적으로 글로벌 항법 위성 시스템(GNSS)은 두 가지가 있는데, 하나는 오래 전부터 널리 사용되어 왔던 미국 글로벌 위치결정 시스템(GPS)와 러시아의 글로내스(GLONASS)이며, 현재 추가로 사용이 시작된 두 개의 방식은 중국의 베이두 항법위성장치(Beidou Navigation Satellite System)와 유럽의 갈릴레오 시스템(European Galileo system)이다. 이들 시스템은 동일한 원리에 의해 작동된다: 즉, 극초단파 무선 신호가 다수의 비정지위성으로부터 발사되며, 이 신호는 방송신호를 수신하도록 설계된 수신기에서 로컬 복제본과 상관하는 PRN(의사 랜덤 잡음:Pseudo Random Noise)코드를 반송하고; 수신기가 위성으로부터의 신호를 수취하고 트래킹할 수 있을 때, 그 처리기능은 상관 프로세스를 사용하는 코드를 변조하며, 수신기와 위성사이의 거리를 나타내는 (다양한 오차 소스에 의해 영향을 받는)의사거리를 계산한다. 이 신호가 다중경로 반사에 의하여 혹은 대기권을 통과하는 동안 전자장신호 경로의 편차로 인해 발생하는 오류에 의해 잡음이 생기고 영향을 받기 때문인데, GNSS 신호처리는 위성으로부터, 혹은 다른 위성(EGNOS 같은 SBAS: Satellite Based Augmentation Systen; 위성기반 증가 시스템)으로부터, 혹은 지상기반 기준국(GBAS; Ground Based Augmentation System;지상기반 증가 시스템RTK(Real Time Kinemetics같은 지상기반 기준국, 또는 이것의 개방소스버젼, RTIGS:Real Time International GNSS Service)로부터 수신된 다른 신호(즉, 반송 위상신호;carrier phase signal)에 의해 도움을 받을 수 있다. 수신기가 최소의 위성(일반적으로 4 대)으로부터 신호를 수취할 수 있을 때, 즉, 먼저 계산된 의사범위로부터의 시간, 그 자신의 위치, 속도를 계산할 수 있다.
위성으로부터 전송된 무선항법 신호는 BOC(Binary Offset Carrier Modulation)신호로 알려져 있고, 이 때 반송파(캐리어 웨이브)는 PRN 코드로 1차 변조되어 다시 서브캐리어로 변조된다. 결과적인 신호는 캐리어 주파수의 양측에 위치한 두 개의 메인 로브(main lobes)을 가지는 스펙트럼을 가지게 되어, 동일한 캐리어 주파수를 사용하는 다른 신호와의 공존을 허락한다. BOC 신호는 BOC(m,n)으로 표기되며, 코드 신호의 칩 레이트(chip rate)는 n*1.023 Mcps(Mega Chips per second)이며, 서브캐리어 주파수는 m*1.023MHz이다. 이들 신호는 통상적인 BPSK 변조신호보다 더 정확하므로 GNSS 위치선정을 위해 선택된다. BOC 신호의 다른 변종은 갈릴레오나 베이두에 의해 사용되며 GPS 3 시스템에 의해 사용된다.
하지만 BOC 신호의 단점은 이들의 자기상관함수가 복수의 피크치를 가지게 되어, 수신된 신호와 기준신호 사이의 상관결과물의 주 피크상에서 올바른 위치에 잠기거나, 혹은 잘못된 위치인 상관결과물의 측면 피크에 잠겨버리는 것이며, 이것은 9.7m보다 높은 거리오차를 발생시킨다(BOC(15, 2.5)의 경우)
이런 문제를 채널수준(제 1형)이나 PVT 계산수준(제 2형)에서 해결하기 위해 다양한 기술이 개발되어 왔다.
제 1형의 기술들 중에는 미국 특허 번호 제 8,964,813에 개시된 이중추산기술(DET: Double Estimation techniques)이나 유럽특허 EP 2382484 에 개시된 이중판별기술(DDT: Double Discriminator techniques)등이 있다.
이중추산기술에서, 잘못된 피크에 잠겨버린 것의 감지는 두 개의 지연잠금루프(DLLs: Delay Lock Loops)의 출력에서 모호의사거리와 비모호의사거리를 비교하여 이루어진다. 모호의사거리는 서브캐리어와 BOC 신호의 코드를 고려하여 계산되는 반면, 비모호의사거리는 BOC 신호의 코드만으로 계산된다. (전체 BOC 신호를 상관하여 얻어진)모호의사거리의 정밀도는 (서브캐리어 정보 없이 BOC신호만으로 상관하여 얻어진, 결과적으로 BPSK 신호의 것들과 등가인 성능을 가지는) 비모호의사거리의 정밀도보다 높으며, 비모호의사거리는 BOC 신호의 측면 피크에서 트래킹을 결정하기 위해 사용되며, 모호의사거리를 재조정하기 위해 사용된다. 하지만, 다중경로 반사는 코드 트래킹 루프, 서브캐리어와 코드 트래킹루프에 각각 다르게 영향을 주기 때문에, 서브캐리어의 잘못된 재조정이 이러한 환경에서 종종 발생하여, 잘못된 의사거리측정값을 초래한다.
이중판별기술에서, 모호 및 비모호 판별기는 BOC위치 신호의 코드와 서브캐리어로부터 계산되며, 트래킹 루프를 제어하도록 정해진 판별값의 선정은 비모호 판별값으로부터 실행되며, 이것은 사이드 피크에서 트래킹을 결정하는데 도움을 준다. 비모호 판별값 계산이 선정될 때, 트래킹위치는 메인 피크로 복원되며, 더 높은 정밀도를 위해 모호 판별값 계산이 실행된다. 결과적인 의사거리는 BOC 신호상에서 상관 작업을 실행하는 것과 기본적으로 동일한 성능을 가진다. 하지만, 다중경로반사는 비모호 판별값의 형태에 심각한 영향을 미치므로, 잘못된 의사거리측정을 초래할 수 있는 측면 피크트래킹의 검출을 못하게 할 수 있다. 다른 기술, 예를 들어 유럽특허 EP 15305977(이하 DDT로 칭함)은 다중경로환경에서의 개선된 성능을 개시하고 있다. 개선된 DDT 는 이중추산기술과 이중판별기술을 혼합한 것으로, 두 개의 병행 트래킹 루프, 즉 하나는 위치선정 신호의 코드로부터 제 1 비모호의사거리를 제공하는 트래킹 루프, 다른 하나는 모호 판별값과 명료한 판별값 사이에서 선택된 제2의 의사거리를 제공하는 다른 트래킹 루프를 병행으로 수행하며, 이들 두 개는 BOC 위치신호의 코드와 서브캐리어를 고려하여 구성된 것이다. 판별값 계산 선택은 두 개의 계산된 의사거리 사이의 차이에 의해 결정된다. 이 기술은 우수한 성능을 제공한다. 이것은 DE 기술(이중추산기술)과 같이 두 개의 트래킹 루프를 필요로 한다. 이 모든 기술은 다른 위성들과는 독립적으로 각 위성의 모호 문제를 해결하며, 이 모호 해결 기술은 다른 위성으로부터 전송된 위치선정신호의 장점을 취하지는 않는다.
PVT 기술은 거리측정으로부터 발생된 시간과 항법방안을 계산하는 것으로 구성되어 있다. 좀 더 상세히 보면, 이 알고리즘은, 다수의 거리와 거리비율측정값으로부터, GNSS 시스템 시간에 대한 드리프트와 수신기 시계오차, 수신기의 위치좌표와 속도좌표 등을 추산한다. 이런 기술들 중에는 BOC 의사거리측정의 모호성을 고려하지 않는 표준기술들도 있고, RAIM 기술(Receiver Autonomous Integrity) 또는 모든 모호성 가정이 검증되는 미국특허 9,000,975호도 있으며, 제이. 웬들의 논문“비모호한 BOC트래킹에 대한 강건한 기술”에 소개된 IAR(Integer Ambiguity Resolution)기술 등도 있다.
RAIM 기술에서, 바이어스되지 않은 PVT 측정은, 예를 들어 최소제곱평균오차나 최대분리값을 계산해서 혹은 다른 기술을 사용하여, 구분된 위성(distinct satellite)상에서 수행된 다양한 의사거리측정값으로부터 검색되어진다. 구분된 위성으로부터의 최소 4개의 측정값이 통상적인 PVT측정(X,Y,Z와 시간)을 해결하기 위해 필요하다. 부가적인 의사거리 측정값은 허위 측정값을 거절하기 위해 사용될 수 있다. 이들 기술은 공지되어 있으며, 그들 중 일부는 처리전력의 관점에서는 저가로 가능한 것이 있다. 이들은 잘못된 측정값을 검출하여 제거할 수 있으나, 입력된 의사거리가 사이드 피크 트래킹과 매치될 때 곤란을 겪는다. 그러나 이들 기술 중 일부는 많은 위성으로부터 동시에 수신된 모호의사거리를 다루지 않는다. 또한, 위성위치로 인한 영향은 (종래기술 들이) 더 취약하게 되거나 잘못된 혹은 유실된 위성배제로부터 영향을 받는다.
IAR기반 기술에서는, BOC 의사거리 모호성은 모호성 오차로부터 자유로운 위치와 시간 해법을 생산하기 위해 위치와 시간 해법과 함께 연산된다. 좀 더 상세히 하면, 제 1 해법은 유동값(floating values; 이하 유동해법(floating solution)으로 칭함)을 가지는 모호성을 가정하여 조사된다. 모든 모호성의 유동해법이 결정되면, 정수해법은 정수해법과 가장 유사한 유동값 주변에서 조사된다. 마지막 단계는 추정된 정수해법의 모호성에 의해 교정된 측정치상에서 위치와 시간해법을 계산하는 단계로 구성된다. 정수 모호성 추정단계는 다른 알고리즘에 의해 수행될 수 있으며, 효율적인 것은 LAMBDA(최소제곱 모호성 비상관 조정:Least-square AMbiguity Decorrelation Adjustment)알고리즘이며, 캐리어 위상모호성 해결에 널리 사용된다. 이들 기술은 각각의 위성으로부터 얻어진 2개의 입력의사거리측정치를 요구하며, 하나는 신호코드(BPSK 신호)에 근거한 비모호성이고, 다른 하나는 서브캐리어와 신호의 코드(BOC)에 기반한 모호한 것이다. 따라서 이것은 2개의 의사거리측정치가 이미 계산되었으므로 이중추산기술과 연계되는 것이다. 이 기술의 단점은 트래킹 루프를 복제하는 것으로, 2개의 트래킹 루프, 비모호 BPSK 의사거리와 모호 BOC 의사거리를 추산해 내는 것으로 각 위성에 필요한 것이다. 이 복제는 수신기 설계에 원가상승을 가져오며, 위치와 시간결정에 필요한 위성의 수를 제한한다. 여러 가지 상황이 있는데, 높은 다중경로반사 혹은 신호가 약한 상황, 혹 둘 다의 상황이 있기에 부가적인 위성을 고려하는 것이 바람직하다. 수신기에서 트래킹 채널의 수는 수신기의 크기와 전력소비에 직접적으로 영향을 주기 때문에 충분히 고려되어야 한다. 공지의 기술로부터 알려진 IAR 기술을 사용하면, 모든 접속가능한 위성을 고려하지 않아도 되며, 사용 가능한 위성의 기하학을 저하시켜서 결국 네비게이션 해법을 약하게 한다.
본 발명의 목적은 종래의 기술을 개선하는 것이다. 본 발명은 종래기술보다 더 많은 위성을 고려하여, 모호의사거리 측정치로부터 바이어스되지 않은 고정밀 위치와 시간을 산출할 수 있는 GNSS 를 제공하여 그 목적을 달성한다. 특히, 본 발명은 도시나 실내환경에서 작동할 경우 다중경로반사나 위성 마스킹과 같은 노이즈나 확산상태에 대하여 강건성을 개선한 수신기를 제공하되 수신기의 복잡성을 감소하는 것이다.
이것을 달성하기 위해, 본 발명은;
- GNSS 위성단의 복수의 위성으로부터 서브캐리어와 PRN 신호에 의해 변조된 캐리어를 포함하는 위치선정 신호를 수신하도록 구성된 복수의 회로와,
- 상기 위치선정 신호의 제 1선택을 처리하고, 제 1 의사거리와 연계하여 결정하도록 구성된 복수의 제 1신호처리채널과,
- 상기 위치선정 신호의 제 2선택을 처리하고, 제 2의사거리와 연계하여 결정하도록 구성된 최소한 하나의 제 2신호처리채널과,
- 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정치를 계산하도록 구성된 컴퓨터 로직을 포함한다.
GNSS 수신기의 제 1 의사거리는 서브캐리어와 위치선정 신호의 코드로부터 결정된 비모호의사거리이며, 제 2 의사거리는 서브캐리어와 위치선정 신호의 코드로부터 결정된 모호의사거리이고, 컴퓨터 로직은 제 1 및 제 2 의사거리로부터 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하도록 구성되며, 모든 상기 의사거리는 구분된 위성으로부터 시작되는 위치선정 신호로 결정된다.
GNSS 수신기의 한 실시예에서, 컴퓨터 로직은 의사거리모호성을 해결하는 PVT 알고리즘계산을 사용하여 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하도록 설계된다.
바람직하게는,GNSS 수신기는 최소 4개의 제 1신호 처리 채널을 포함한다.
바람직하게는, GNSS 수신기에서 위치선정 신호들의 제 1 및 제 2선택은 최소한 하나의 전력신호, 캐리어와 노이즈비율, 위성 상승각도, 다중경로 반사, 위성위치의 기하학적인 문제로 인한 오차(GDOP: Geometric dilution of precision) 또는 확신레벨 등으로부터 계산된 복수의 신호 인덱스에 대한 값에 기반하여 이루어진다.
한 실시예에서, 제 1 및 제 2 처리 채널에 의해 처리된 최소한 2개의 위치선정 신호들이 구분된 GNSS 위성단의 위성으로부터 생성된다.
본 발명은 또한,
- GNSS 위성단에서 복수의 위성으로부터, PRN 코드와 서브캐리어에 의해 변조된 캐리어를 포함하는 위치선정 신호를 수신하도록 구성된 복수의 회로와,
- 상기 위치선정 신호의 제 2선택을 처리하고, 제 2의사거리와 연계하여 결정하도록 구성된 복수의 제 2신호처리채널과,
- 제 1의 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하도록 구성된 제 1 컴퓨터 로직과,
- 제 1의 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값 및 제 2 의사거리로부터 제 2의 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하도록 구성된 컴퓨터 로직을 포함한다.
GNSS 수신기에서, 제 2 의사거리는 서브캐리어와 위치선정 신호의 코드로부터 결정되며, 제 1 컴퓨터 로직은
- 구분된 위성으로부터 생성된 상기 위치선정 신호의 제 1 선택을 처리하고, 연관된 비모호 제 1 의사거리를 결정하도록 구성된 복수의 제 1 신호처리 채널과,
- 비 GNSS 위치와 시간 정보 중의 하나로부터,
제 1의 바이어스 되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하도록 구성된다.
GNSS 수신기의 한 실시예에서, 최소한 하나의 제 2의 의사거리는 모호의사거리이며, 제 2 컴퓨터 로직은, 상기 제 2 의사거리와 상기 제 1 위치 및 시간 측정치로부터 교정된 비모호의사거리를 계산하고, 상기 교정된 비모호의사거리를 사용하여 제 2 위치와 시간측정값을 계산하도록 구성된다.
GNSS 수신기의 다른 실시예에서, 최소한 하나의 제 2 신호처리 채널은 모호판별값과 비모호 판별값 사이에서 선택하여 비모호의사거리를 산정하도록 구성되며, 제 2 컴퓨터 로직은, 상기 비모호의사거리와 상기 제 1 위치 및 시간측정값으로부터의 잔여값을 계산하고, 상기 제 2신호처리채널의 판별값선택을 제어하도록, 그리고 제 2 위치와 시간 측정치를 계산하도록 구성된다.
GNSS 수신기의 다른 실시예에서, 최소한 하나의 제 2 의사거리는 모호의사거리이며, 제 2 컴퓨터 로직은 제 1 위치 및 시간측정값으로부터 가상의 의사거리를 계산하고, 가상의 의사거리 및 의사거리 모호성을 해결하는 PVT 알고리즘계산을 사용하는 제 2 의사거리로부터 제 2 의사위치와 시간 측정치를 계산하도록 구성된다.
바람직하게는, GNSS 수신기는 최소한 4개의 제 2 신호 처리 채널을 포함한다.
바람직하게는, GNSS 수신기에서, 상기 혹은 각각의 위치선정 신호의 선택은 최소한 하나의 전력신호, 캐리어와 노이즈비율, 위성 상승각도, 다중경로 반사, 정밀도의 기하학적인 문제로 인한 오차(GDOP: Geometric dilution of precision), 확신레벨 등으로부터 계산된 복수의 신호 열에 대한 값에 기반하여 이루어진다.
수신기의 한 실시예에서, 제 1및 제 2 처리채널로 처리된 최소한 2개의 위치선정신호는 구분된 GNSS 위성단의 위성으로부터 생성된다.
본 발명은 바이어스 되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하기 위한 방법으로,
- GNSS 위성단의 위성으로부터 PRN 신호와 서브캐리어로 변조된 캐리어를 포함하는 위치선정신호를 수신하는 제 1단계와,
- 서브캐리어와 위치선정신호 코드로부터 제 1의 비모호의사거리를 결정하도록 구성된 제 1 신호 처리 채널을 위해 구분된 위성으로부터 생성된 복수의 상기 위치선정신호를 선택하는 제 2 단계와,
- 상기 서브캐리어와 위치선정신호의 코드로부터 제 2의 모호의사거리를 결정하도록 구성된 제 2 신호처리 채널을 위해, 구분된 위성으로부터 생성된 선택된 위치선정 신호와 제 2단계에서 선택되지 않은 최소한 하나의 위치선정 신호를 선택하는 제 3 단계와,
- 최소한 상기 제 2 단계에서 결정된 제 1 비모호의사거리와, 상기 제 3 단계에서 결정된 제 2 비모호의사거리로부터 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하는 제 4 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하는 방법을 개시하며, 이 방법은;
- GNSS 위성단에 있는 복수의 위성으로부터 PRN 코드와 서브캐리어에 의해 변조된 캐리어를 포함하는 위치선정 신호를 수신하는 제 1 단계와,
- 제 1의 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하는 제 2 단계와,
- 서브캐리어와 위치선정 신호의 코드를 사용하는 관련된 의사거리를 결정하기 위해 구성된 신호처리채널을 위해 복수의 위치선정 신호를 선택하는 제 3 단계와,
- 상기 제 1 위치 및 시간 측정치와 제 3 단계에서 결정된 의사거리로부터 제 2의 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하는 제 4 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법의 제 2 단계는 비모호의사거리를 결정하도록 구성된 신호처리채널을 위한 상기 복수의 위치선정신호를 선택하는 단계와, 의사거리 모호성을 해결하는 PVT알고리즘계산을 사용하여 상기 비모호의사거리로부터 상기 제 1 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법의 제 2 단계는 비 GNSS 위치와 시간 측정값으로부터 제 1 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명 덕분에, 제 1 네거티브 바이어스되지 않은 위치와 시간을 결정하기 위해 제 1형의 다양한 기술이 사용될 수 있다. 제 2형의 다양한 기술은 제 2 위치를 확보하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는 제 1형의 기술들 사이에서 스위칭이 정적 혹은 동적으로 실행될 수 있다. 제 2형의 기술도 마찬가지 이다. 또한 이들 스위치는 다중경로반사나 위치의 결정에 대한 확신 정도의 중요성에 주목하여 로버(rover)에 수신된 신호의 질에 기반할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 제 1 위치가 비모호의사거리를 제공하는 다수의 채널의 출력에서 결정되며, 이들 채널의 선택은 로버의 위치의 기능에 의해 최적화될 수 있다. 또한, 이 할당은 위치결정의 확신과 정확도를 최적화하기 위해 가용한 채널을 제한하는 상황에서도 이루어질 수 있다.
다음에 첨부된 도면과 다양한 실시예에 대한 설명으로부터 본 발명의 다양한 특징과 장점이 명백히 이해될 것이다.
- 도 1 은 종래기술에 따른 BPSK, BOC 그리고 MBOC 신호의 스펙트럼을 나타낸다.
- 도 2a 와 2b 는 종래기술에 따른 BPSK, BOC 신호에 대한 자기상관함수의 예를 설명한다.
- 도 3a 및 3b 는 종래기술의 GNSS 수신기 내에서 네비게이터의 간략화된 플로우챠트를 나타낸다.
- 도 4 는 바이어스되지않은 위치계산이 단일 컴퓨터 로직에서 고려될 때, 본 발명의 실시예의 GNSS 수신기내에서 네비게이터의 일반적인 플로우챠트를 나타낸다.
- 도 5 는 바이어스되지않은 위치계산이 두 개의 구분된 컴퓨터 로직에서 고려될 때, 본 발명의 복수의 변형실시예에 적용할 수 있는 GNSS 수신기내에서 네비게이터의 일반적인 플로우챠트를 나타낸다.
- 도 6 는 최소한 하나의 모호의사거리가 제 1 위치와 시간측정값을 사용하여 교정되는 본 발명의 한 실시예의 플로우 챠트이며, 이때 표준 PVT 알고리즘은 교정된 BOC 의사거리로부터 계산된다.
- 도 7 는 최소한 하나의 트래킹 루프가 DDT 또는 유사한 알고리즘을 사용하는 비모호 BOC 의사거리를 계산하는 본 발명의 한 실시예의 플로우챠트를 나타내며, 이때 트래킹 루프에서 판별값 계산 선택은 의사거리측정치와 제 1위치 및 시간 측정치사이에서의 잔여값(residual value)으로 제어되고, 표준 PVT 알고리즘은 유용한 BOC 의사거리로부터 제어된다.
- 도 8 는 가상 의사거리가 제 1 위치 및 시간측정치로부터 계산되는 본 발명의 한 실시예의 플로우챠트를 나타내며, 이때 PVT 신호는 모든 유용한 BOC 의사거리와 가상의사거리로부터 계산된다.
- 도 9 는 본 발명의 방법에 따른 플로우챠트를 나타낸다.
- 도 10 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방법을 나타내며, 이때 PVT 는 제 1 위치와 시간 정보를 사용하여 결정된다.
도 1 은 종래기술에 따른 BPSK(110), BOC(120) 및 MBOC(130)의 예시적인 스펙트럼을 나타낸다.
도 1 에서 스펙트럼은 캐리어주파수에 따라 표시된다. BPSK 스펙트럼(110)이 캐리어주파수의 중앙에 위치함을 관측할 수 있다.
BOC 신호를 발생시키는 단계는 서브캐리어와 코드에 의해서 신호의 캐리어를 변조하는 단계를 포함한다. BOC 변조는 통상 다음과 같이 표시된다;
Figure 112016061257136-pat00001
여기서
Figure 112016061257136-pat00002
는 콤플렉스신호의 진폭이고, d(t)는 전송된 데이터 (혹시 존재할 경우), c(t) 는 의사랜덤노이즈(PRN; Pseudo-random noise) 코드 신호, s(t) 는 서브캐리어 신호, fc 및 θ 는 캐리어 주파수와 위상이다.
서브캐리어 신호의 변조 결과로, BOC 스펙트럼(120)은 서브캐리어 주파수와 동일한 주파수 이동을 가지는, 정상 캐리어 주파수의 양측에 분포되는 두 개의 측면 밴드로 분리된다. 이 신호의 각각의 로브는 BPSK 스펙트럼으로 관찰된다.
위성 위치선정에 사용되는 BOC 신호는, BPSK 신호보다 정밀도가 높으며, 서브캐리어 변조로 인해 동일 캐리어 주파수를 사용하는 다른 신호와의 공존도 용이하다.
BOC 변조는 곡선 130으로 표시되는 바와 같은 사인 BOC, 코사인 BOC 또는 멀티플렉스 BOC(MBOC)와 같은 여러 개의 변수를 가진다. MBOC 변조는 갈릴레오와 현대화된 GPS 신호등에 제안되었으며, SinBOC(m,n)을 사인 2진수 오프셋 캐리어 SinBOC(1,1)와 결합시킨다. 본 발명은 파라메터의 (m, n)셋트와 BOC 변수가 무엇이든지 동일하게 적용된다; 단 하나의 요구조건은, 이 신호는 코드와 서브캐리어에 의해 m≥n으로 변조된 캐리어웨이브로 구성된다는 것이다.
BOC 신호는 코드와 서브캐리어 성분을 포함하고, 혹은 단 하나의 로브만을 고려하여, 전체 신호를 사용하여 변조될 수 있다. 후자의 경우에는, BOC 신호의 서브캐리어 신호는 BOC신호의 단 하나의 로브를 고려하여 압축되며, 서브캐리어 기여를 제거하기 위해 적절한 주파수에 의해 이동된다. 이 결과적인 신호는 아직도 코드 정보를 포함하며, 신호전력 스펙트럼의 농도의 반만을 처리하는 단계로 인해 3dB의 손실을 가지는, 전통적인 BPSK 신호로 복조된다.
도 2a 및 2b 는 종래의 기술에 따른 BPSK 신호(210)와 BOC 신호(220)에 대하여, 완벽한 동기화 지연 주변에 2개의 시간 칩 기간에 걸쳐서 자기상관의 실예를 각각 표시한다. BPSK 신호 자기상관은 이 기간 동안 단 하나의 피크만을 나타낸다. 이 최대값은 완벽한 동기화 위치를 나타내며, 비모호한 방법으로 결정될 수 있다. BOC 신호 자기 상관은 복수의 피크를 나타낸다. BOC 자기상관의 메인 피크는 BPSK 신호 자기상관 피크보다 날카로우며, 트래킹 정밀도가 더 우수하다. 하지만 어떤 상황(노이즈 환경, 다중전파 경로 등, ...)에서는 트래킹 위치가 사이드 피크의 하나와 연계될 수 있으며, BOC 신호의 자기상관이 왜 모호한지 알려진 바와 같이 로컬리제이션 에러를 초래한다.
상관함수는 로컬 오실레이터나 NCO(수치제어 오실레이터; Numerically Controlled Oscillator)에 의해 제공되는 내부기준시간으로 구성된 기준신호와 수신된 신호사이의 상호상관에 기초하여 동기화 오차를 감지하도록 사용되는 판별기 값을 구할 수 있도록 수신체인에 사용된다. 이 판별기 값은 로컬 신호와 수신된 코드 신호 사이에서 부정합을 검출하도록 수신기 체인에서 사용된다. 이값은 트래킹 위치가 정확할 때(즉, 로컬기준시간과 수신된 신호가 동기화될 때) 영이 되며,
트래킹 오차를 복구하기 위해 오실레이터에 인가되어야 하는 시간이동에 비례하는 값이다.
BOC 신호의 자기상관 기능이 모호할 때, 수신된 BOC 신호와 기준신호 사이의 상관으로 구성된 판별기 값이 모호해 지며, 트래킹위치는 사이드 상관 피크상에 고정될 수 있다.
비모호 상관이 BOC 신호로부터 얻어질 수 있다. 첫째로, BOC 신호의 단 하나의 로브만이 고려될 수 있으며, 서브캐리어 정보가 억제되도록 주파수가 이동될 수 있다. 이 신호는 BPSK 신호와 동일하며, 결과적인 판별기 값은 비모호해진다. 두 번째, 비모호 판별기 계산은 서브캐리어 정보를 제거하여 모호한 상관의 엔벨롭을 반영하여 얻어질 수 있다. 이 비모호 판별기 계산은, 종래의 기술에서 유사BPSK 판별기로 알려져 있으며, BPSK 신호의 판별기 값과 거의 유사하다.
GNSS 위치선정 신호 트래킹 루프의 뛰어난 점은, 판별기 측정값의 노이즈가 루프필터에 의해 여과되며, 여과된 판별기값은 로컬 오실레이터 조정을 위한 제어 신호로 사용된다. 로컬 오실레이터의 위상은 의사거리를 결정하기 위해, 수신된 메시지 내에 전송된 정보에 연관한다. 오실레이터의 위상은 또한 입력신호 상관기에 공급하도록 서브캐리어와 코드기준신호를 발생하는데 사용된다.
GNSS 수신기는 또한 네비게이터를 포함한다. 이 네비게이터는 위치, 속도 그리고 누적된 의사거리값과 도플러 주파수 측정값으로부터 시간값을 제공하며, 이 측정값은 속도, 시간 그리고 3D위치를 위한 PVT로 알려져 있다.
모호 또는 비모호의사거리측정값의 형태에 따라 PVT 정밀도 값은 변한다.
최적의 수행결과는 IAR(IAR: Integer Ambiguity Resolution; 정수모호성해법) 기술 같은 방법으로 의사거리 모호성을 해결하는 PVT 방법이나 모호의사거리측정값을 반영하거나, DE, DDT 또는 개선된 DDT 기술 등과 같이 사용되는, 모든 BOC 신호로부터 계산되는 입력비모호의사거리측정값을 반영하여 달성될 수 있다. PVT 기술은 BPSK 신호, 혹은 유사 BPSK 트래킹 루프를 사용하여 BOC 신호의 비모호의사거리로부터 얻어지나 정밀도는 더 낮다.
나머지 설명을 통하여, 측정값의 속도는 고려되지 않는다. 즉, 속도는 의사거리분석의 직접적인 결과는 아니며, 측면 피크트래킹에 대하여 민감하지 않은 2차 측정값일 뿐이다.
도 3a 와 3b 는 종래의 GNSS 수신기에 있는 네비게이터의 흐름도를 나타낸다.
도 3a도에서 종래기술로 알려진 정수모호성해법(IAR: Integer Ambiguity Resolution)에 기초한 PVT 알고리즘(301)은 위치와 시간(302)을 결정하는데 사용된다. IAR 알고리즘의 입력은 n 개의 비모호의사거리 p(310)과 n 개의 모호의사거리 Φ(320)이다. IAR 알고리즘의 출력은, 모호의사거리의 사용에 기인하여 우수한 정확성을 가지는 것으로, 의사거리모호성 오차나 바이어스되지 않은 위치와 시간으로부터 자유로운 위치와 시간측정치이다.
연결가능한 각 위성에서는 두 개의 트래킹 루프가 필요한데, 서브캐리어 정보를 억제하는 BPSK 신호로 고려되는 BOC 신호의 비모호성 처리에 기반한 제 1 트래킹 루프이고, 또 하나는 전(full) BOC 신호의 모호성 처리에 기반한 제 2 트래킹 루프이다. 이 해법의 강건성은 비모호 및 모호 트래킹 루프가 동일한 위치선정 신호로 고려된다는 사실에 기인한다.
따라서, 종래기술로 설명된 IAR PVT 해법의 알고리즘을 실행하는 수신기에 있는 트래킹 채널의 숫자는 많은 수의 위성을 고려할 때, 수행 및 처리 전력제한을 위해, 관측되는 위성 숫자의 두 배이며, 부가적인 각 위성의 수행비용은 2개의 트래킹 루프가 된다.
도 3b 에 도시된 바와 같은, 종래기술로부터 알려진 제 2의 네비게이터 수행에서, 수신기는 m개의 비모호의사거리(330)를 계산하는 m 개의 비모호트래킹 루프를 포함하며, m 이 n 보다 작을 때, n 개의 모호성 의사거리(340)를 계산하는 n 개의 모호성 트래킹 루프를 포함한다.
IAR PVT 해법 알고리즘(351)은 m 개의 모호 및 비모호의사거리(330,340)를 입력으로 취하고, 제 1 바이어스된 위치 및 시간 측정값(352)을 산출한다. 부가적인 모호의사거리(342)로부터의 이득을 취하고, 위치 및 시간측정값을 재정립하기 위해 사용하기 위해서, 이들 모호 측정값은 결정된 위치와 시간을 사용하여 교정된다.
모호의사거리 측정치를 교정하기 위해, 의사거리 잔류치는 다음의 식을 사용하여 계산된다:
Figure 112016061257136-pat00003
이 때:
PR 은 모호의사거리 측정치이고,
c 는 빛의 속도,
Δtr 은 수신기와 GNSS 시스템 시간의 시간 차이며,
Xr 은 수신기의 기준 위치,
Xs 는 위성의 위치이다.
Δtr 과 Xr 가 IAR PVT 알고리즘(351)에 의해 결정되는 반면, 위성 위치 X^s 는 알려져 있다. 계산된 잔여값은 BOC 자기상관 신호(위치선정 신호의 서브캐리어 주기의 반에 비례하는)의 두 개의 피크 사이의 불명확한 거리의 정수배가 되도록 반올림되며, 이 반올림된 값은 비모호의사거리를 얻기 위해 모호의사거리로부터 차감된다.
모호의사거리(342)가 비모호의사거리(343)로 교정되면, 이들은 제 2의 위치 및 시간 측정값을 산출하기 위해, 모호의사거리(342) 뿐만 아니라 PVT 알로리즘(354)의 입력으로 사용되며, 부가적인 모호의사거리(342)를 고려하는 계산 때문에 제 1의 계산보다 정밀도가 더 높아진다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예인 GNSS 수신기 내에 네비게이터의 일반적인 플로우 챠트를 나타내며, 바이어스되지 않은 위치의 계산은 단일 컴퓨터 로직으로 가능하다;
[58] 컴퓨터 로직(401)의 입력은, 오실레이터를 포함하는 트래킹 루프를 실행하는 신호처리채널의 수행에 의해 계산되는, m개의 비모호의사거리 측정값(410)의 제 1 선택과, p 개의 모호의사거리 측정값(420)의 제 2 선택이며, 위치선정신호에 전송된 메시지와 오실레이터의 위상으로부터 의사거리를 결정한다. 비모호의사거리측정값과 모호의사거리측정값은 IAR 알고리즘 같은 의사거리 모호성을 고려하는 PVT 알고리즘을 사용하여 바이어스되지 않은 위치와 시간을 결정하는데 사용된다.
종래기술과 달리, 전(full) BOC 신호(즉, 모호성이 이미 수정된 BOC 의사거리측정값)상에 기반한 비모호의사거리측정값이 BOC 의사거리 모호성을 고려하지 않는 PVT 기술과 같이 사용될 때, 본 발명은 BOC 의사거리측정값의 모호성을 고려하는 PVT 알고리즘과 일부의 모호의사거리측정값을 포함한다.
도 3 에 도시된 종래기술과 달리, 전 BOC 와 BPSK 신호들에 기반한 의사거리측정값의 쌍들이 의사거리측정값의 모호성을 고려하는 PVT 의 알고리즘으로 요구될 때, 본 발명은 BOC 신호의 코드와 서브캐리어로부터 비모호의사거리를 계산하는 단계와, 예를 들어, 이중 판별(Double Discriminator)기술, 이중 추산(Double Estimation)기술이나 이런 기술들의 혼합기술을 사용하여 의사거리 모호성을 해결하는 단계를 포함한다.
제 1 의사거리는 의사거리측정값의 모호함을 고려하는 PVT알고리즘에 기반하여, 바이어스되지 않은 시간과 위치를 계산하도록 구성된 컴퓨터 로직(401)의 입력으로서 제 2 의사거리와 함께 사용된다. 비모호의사거리의 숫자가 PVT 측정의 미지의 변수 숫자보다 같거나 많을 때, 이 알고리즘은 작동한다. 대부분의 경우, 이 숫자는 4 이며, 3차원 공간(x,y,z)에 대한 3 개의 변수와 시간에 대한 하나의 변수이다. 컴퓨터 로직의 입력으로 사용되는 모든 의사거리측정값은 별개의 위성으로부터 전송된 위치선정 신호로부터 계산된다. 본 발명에 따르면, 수신기에 의해 고려되는 위성의 숫자가 미지의 변수의 숫자를 초과할 때, 부가적인 위치선정 신호는 BOC 신호의 모호한 트래킹을 제공하는 트래킹 루프와 함께 처리된다.
컴퓨터 로직이 모든 의사거리 모호성에 대한 해답을 제공함에 따라, 트래킹 위치를 재조정하기 위해 이 의사거리가 모호 트래킹 루프(403)에 제공된다. 이런 실행은 처리된 BOC 신호의 전력수준을 개선시키는 장점이 있으며, 트래킹 루프의 전반적인 강건성 개선에 기여한다.
이러한 실행은 종래기술에 비교하여 필요로 하는 처리 전력과 실행의 복잡성을 감소시킨다. 예를 들어 도 3a 에 개시된 바와 같은 종리의 기술 실행 방법인 5개의 위성의 경우를 보면, 총 10개의 트래킹 루프가 필요하며(BPSK 의사거리측정에 대한 5 개의 트래킹 루프와 BOC 의사거리측정에 대한 5 개의 트래킹 루프), 해결하기 위한 10개의 방정식( PVT 가 측정값들 사이의 단순한 차에 기반하는 경우에는 9개)으로 된 시스템상에 기반하는 PVT 알고리즘계산이 요구된다. 본 발명의 경우에는 비모호 트래킹이 이중 추산(Double Estimator)기나 개선된 DDT를 사용하여 실행될 때, 9개의 입력의사거리(4*2 트래킹 루프 + 1개의 모호 BOC 트래킹 루프)를 필요로 하며, 해결하기 위한 PVT 알고리즘은 오직 5개의 네비게이션 방정식(측정값이 다를 경우에는 4개)을 필요로 한다. 비모호의사거리를 계산하는 DDT 기술을 따라 본 발명을 살펴보면, 오직 5 개의 트래킹 루프가 필요하며( 4 DDT 트래킹 루프 + 1개의 BOC 트래킹 루프), PVT 알고리즘은 5 개의 방정식(측정값이 다르다면 4개)으로 계산된다. 이 경우에는, 저장된 트래킹 루프는 위성의 수를 증가시키는데 사용된다.
실행의 낮은 복잡성에 추가하여, 본 발명은, 종래기술의 비모호의사거리는 BOSK 트래킹 루프로부터 얻어지므로, 모든 입력이 전체 BOC 처리로부터 얻어지는 의사거리인 종래기술보다 더 정확하다. 다중경로반사 환경에서, 개선된 DDT 기술은, 다른 BOC 의사거리 모호성 해법기술보다 더 강건하며, 실시예는 비모호(전체 BOC)의사거리측정값을 제공하는 4개의 제 1 신호처리채널에 대한 개선된 DDT 를 포함하며, 모호의사거리측정값을 제공하는 최소한 하나의 BOC 트래킹 루프가 요구된다.
도 5 는 바이어스되지 않은 위치가 두 개의 명료한 컴퓨터 로직을 고려할 때, 본 발명의 다양한 다른 변형에 적용할 수 있는 GNSS 수신기내의 네비게이터의 일반적인 플로우 챠트를 도시한다.
도 5 상에서, 제 1 컴퓨터 로직(501)은 비모호의사거리측정값(510)의 제 1 선택으로부터 제 1 바이어스되지 않은 위치와 시간(502)을 담당한다. 이들 비모호의사거리측정값들을 결정하는 신호처리채널들은, BPSK 신호인 위치선정 신호를 고려하여, 위치선정신호의 코드 상에서 트래킹 루프를 실행할 수 있으며, 혹은 DET, DDT, 혹은 개선된 DDT 등과 같은 실행 알고리즘이나 비모호 판별기를 고려하여 위치선정 신호코드와 서브캐리어상에서 트래킹 루프를 실행할 수 있다. 제 1의 해법이 더 간단하므로 바람직하다.
제 1 위치와 시간을 결정하는 신호처리 채널의 숫자는, 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값을 결정하기 위해, 최소한 미지의 변수의 숫자와 같아야 한다. 제 1 컴퓨터 로직에 입력되는 모든 의사거리는 비모호하며, 제 1 바이어스 되지 않은 위치와 시간은, 의사거리측정의 모호성을 고려하지 않고, 표준 PVT 알고리즘을 사용하여 계산된다.
다른 실시예에서, 제 1 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값은, 의사거리측정값이 아니라, 예를 들어 로컬클럭과 관성유니트 혹은 공지된 체크포인트와 같은 내부 및 외부 비GNSS 소스(530)로부터 제 1 컴퓨터 로직에 의해 결정된다. 제 1 컴퓨터 로직은 제 1 위치 및 시간측정값을 제공하기 위해 이들 비GNSS 로부터 정보를 수집한다.
도 5 의 두 실시예에서, 제 1 위치 및 시간측정 정밀도는 요구되는 정밀도에 도달하지 못할 수 있으며, 이것은 비모호의사거리나 비GNSS 정보로부터 기인하며, 이 측정의 목적은 제 2 위치 및 시간(504)을 결정하기 위해 구성된 제 2 컴퓨터 로직에 공급하기 위한 것이며, 제 2 위치 및 시간은 더 높은 정밀도 수준을 확보한다.
제 2 컴퓨터 로직은 제 2 신호 처리 채널에 의해 계산된, 제 2 선택 의사거리측정(520)을 입력으로 받아들인다. 실행선택에 따라, 이들 의사거리 측정값은 모호하거나 비모호측정값이며, 위치선정 신호의 코드와 서브캐리어로부터 결정된다. 다양한 실시예에서, 의사거리측정값은 수신기 실행의 복잡성을 최소화하기 위해 간단한 모호 BOC 위치선정신호트래킹 루프로부터 결정되거나, 아래에 설명되는 바와 같이, DDT 또는 개선된 DDT 기술과 연계하여 결정된다. 제 2 선택에서 의사거리측정값의 숫자는 VPT 의 미지의 변수의 숫자와 최소한 같으며, 이것은 결정되는 전체 3D 위치와 시간의 결정이 이루어져야 할 때 4 개다.
본 발명은, 특히 제 1 및 제 2 컴퓨터 로직에서, GNSS 수신기의 네비게이터의 계산기에 의해 실행될 수 있는데, 예를 들면, 소프트웨어가 재프로그램가능한 계산기계(예를 들면, 마이크로프로세서, 마이크로 컨트롤러, 디지털신호처리기(DSP)등) 또는 전용계산기계(예를 들면, 필드프로그램가능 게이트 어레이;FPGA; Field Programmable Gate Array)나, 응용 특정직접회로(ASIC)등)이다.
위치선정신호를 수신하도록 구성된 GNSS 수신기의 회로는, 안테나, 믹서, 다운 컨버터, 필터, 필요시 AD 컨버터 등을 포함하는 RF체인의 표준구성요소이며, 이때 위치선정신호로부터 의사거리측정값을 결정하는 처리채널이, 수신된 신호와 기준신호사이의 상관을 실행하도록 아날로그 혹은 디지털 계산로직을 포함한다.
도 6 에서 8 에는 본 발명의 다양한 변형이 도시되어 있다. 기재된 모든 구조는 m개의 비모호의사거리 측정값이나 비GNSS 시간과 위치기준의 제 1 선택과, p개의 부가적인 의사거리측정값의 제 2 선택을 필요로 한다.
m 개의 비모호의사거리를 측정하기 위해 실행된 트래킹 루프가 단순한 BPSK 트래킹 루프로부터 얻어진다는 것과, p개의 의사거리를 측정하기 위해 실행된 트래킹 루프가 단순한 BOC 트래킹 루프인 것을 고려하면, 본 발명의 실시예의 트래킹 루프의 숫자는, m 이 통상적으로 4 일때, m+p가 된다. 따라서 종래기술에 비하면 가우시안 환경에서의 동일한 정밀도수준을 위한 트래킹 루프의 숫자는 통상적으로 2*p 이며, 다중경로 반사 환경에서는 더 낮은 정밀도 수준이라는 상당한 장점이 있다.
도 6 는 본 발명의 한 실시예의 플로우 챠트를 나타내며, 최소한 하나의 모호의사거리가 제 1 위치 및 시간측정값을 사용하여 교정되며, 표준 PVT 알고리즘이 유용한 교정된 BOC 의사거리로부터 계산된다.
도 6 에서 제 2 의사거리측정값(620)은 전 BOC 위치선정신호(서브캐리어와 코드)를 고려한 트래킹 루프로부터 모호의사거리측정값이다. 제 2 컴퓨터 로직은 제 1 위치 및 시간측정값(502)을 사용하는 m 개의 모호의사거리측정값(620)을 교정하도록 구성된다. 이 교정은 도 3b 에 예시된, 공지기술로 알려진 잔여값계산으로 수행되며, 교정되는 모호의사거리는 잔여값에 영향을 받는다.
모호트래킹 루프로부터 정해진 교정된 의사거리는, PVT 알고리즘(611)에 의해 처리되며, 이 알고리즘은 표준 알고리즘이나, 측정값의 일관성을 체크하도록, 또한 제 2의 위치와 시간측정값(504)를 얻기 위하여, 예를 들면 RAIM 알고리즘과 같은 좀 더 정교한 알고리즘이며, 이것의 정밀도는 측정값의 입력이 서브캐리어와 코드 정보를 포함하는 BOC 신호로부터 계산된 비모호의사거리이기 때문에 더 높다.
이 실행은, 모호트래킹 루프(620)의 트래킹 위치를 교정하기 위해, 모호의사거리(610)의 교정중에 결정된 모호성을 고려한다.
도 7 은 본 발명의 한 실시예의 플로우챠트를 나타내며, 최소한 하나의 트래킹 루프가 DDT 또는 유사한 알고리즘을 사용하는 비모호 BOC 의사거리를 계산하고, 상기 DDT 트래킹 루프에서 판별기 계산선택이 제 1 위치 및 시간측정값으로부터 구성된 의사거리와 의사거리측정값 사이에 잔여측정값을 고려하여 제어된다. 도 7 에서 표준 또는 좀 더 정교한 PVT 알고리즘은 모든 유용한 BOC 의사거리로부터 계산된다.
도 7 에서, 제 2 의사거리측정값(720)은 전체 BOC 위치선정 신호를 고려하는 트래킹 루프로부터 비모호의사거리 측정값이다. 이들 트래킹 루프는 직접판별기술(DDT: Direct Discriminator technique)에 가까운 기술로 실행해야 하며, BOC 신호트래킹루프에 사용된 판별계산은 서브캐리어와 위치선정신호의 코드를 고려하는 모호판별기 계산과 비모호판별기계산으로부터 선택된다.
DDT 와는 달리, 판별기 계산선택은 비모호의사거리와 모호의사거리(개선된 DDT)사이의 차이나 비모호판별기 계산(DDT)의 값에 의존하여 실행되지 않으며, 잔여계산(710)의 출력에 따라 실행된다.
따라서, 제 2 컴퓨터 로직은 비모호의사거리 및 위치와 시간측정값(502)사이의 잔여값을 계산하도록 구성된다. 이 잔여값은 임계값과 비교되고 다양한 트래킹 루프에서 판별기 계산선택(711)을 제어하도록 사용된다. 잔여값 측정이 임계값을 초과할 때, 관련된 트래킹 루프는 트래킹 위치를 BOC 신호의 메인 상관피크 상에 복귀시키도록 하기 위해 미리설정된 시간의 주기동안 비모호 판별기 계산을 선택한다. 이 작동은 각 트래킹 루프에서 실행되며, 의사거리 도메인에서 실행된 판별기 선택이 판별기계산을 기반으로 실행된 판별기 선택보다 더 정밀하기 때문에 BOC 신호 메인상관피크 트래킹의 강건성이 더욱 증대된다.
의사거리 측정값(720)은 PVT 알고리즘의 입력으로 사용되며, 높은 정밀도의 제 2 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 결정하기 위해, RAIM 알고리즘과 같은 좀 더 정교한 표준 알고리즘을 사용한다.
도 8은 본 발명에 따른 한 실시예의 플로우 챠트를 나타내며, 가상의사거리는 제 1 위치와 시간 측정값으로부터 계산되고 PVT 는 모든 유용한 BOC 의사거리와 가상의사거리로부터 계산된다.
도 8에서 제2 의사거리측정값(820)은 전체 BOC위치선정신호를 고려하는 트래킹 루프로부터의 모호의사거리측정값이다. 이 2차 컴퓨터 로직은 가상의사거리(801)의 계산을 포함한다. 가상의사거리는 수신기 클럭 드리프트(clock drift)와 다른 오차소스(PVT 계산 전에 모하한 의사거리측정값이 제거되지 않았을 때)의 영향을 고려하여 위성과 수신기 사이의 거리를 설명하는 양이다. 가상의사거리는 트래킹 루프(820)에 의해 고려되는 최소한 4 개의 위성의 위치로부터 추정된 것이며, 제 2의 위치와 시간 결정 PVT 의 미지의 변수의 숫자는 4 이다. 가상의사거리는 다음 식으로 구성된다;
Figure 112016061257136-pat00004
이때:
VPR은 가상의사거리,
c 는 빛의 속도,
Δtr 은 수신기와 GNSS 시스템시간사이의 차이시간
Xr 은 수신기의 기준위치,
Xs 는 위성의 위치,
잔여값 계산을 위해 이 식을 사용하면, 수신기 클럭 바이어스 Δtr 이 아닌 다른 오차소스에 대해 모호의사거리측정값이 이미 교정되었다고 가정된다.
위성 위치Xs 는 공지이며, Δtr 와 Xr 은 제 1 컴퓨터 로직에 의해 계산된 제 1 위치 및 시간측정값(502)이다. 가상의사거리값은 제 1 위치와 시간측정치가 충분히 좋은 한, 비모호 트래킹 루프로부터 얻어진 의사거리측정값보다 더 정밀하다.
이 의사거리측정값(820)의 모호성해법은 더욱 강건하며, 여러 위성으로부터 측정치를 합산하는 추산알고리즘을 결과이다. 사실 약한 신호위성의 모호성은 강한 신호위성으로부터 수신된 것들을 포함하는 유용한 측정값들로부터 취할 수 있기에 해결된다.
제 2 컴퓨터 로직은 의사거리측정값의 모호성을 고려하는 PVT 알고리즘 계산(802)을 포함한다. 이 알고리즘의 입력은 계산된 가상의사거리와 모호의사거리(720)이며, 출력은 제 2의 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값(504)이다.
이 실행은, 다양한 모호한 트래킹 루프의 트래킹 위치를 교정하기 위해 PVT 알고리즘에 의해 결정되는 모호성을 고려하는 피드백 루프(803)를 포함할 수 있다.
이 명세서에 개시된 실예는 본 발명의 일부 실시예를 설명하는 것에 지나지 않는다. 이들은 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위를 제한하지 않는다. 특히, 본 발명은 도 6,7,8에 개시된 시스템의 혼합을 실행하는 네비게이터를 포함하는 GNSS 수신기장치에 관한 것이다.
상술한 다양한 실예에 대해, 제 1 컴퓨터 로직에 입력되는 제 1 의사거리측정값(410,510)들은, 별개의 위성으로부터 발생되는 위치선정신호로부터 계산된다. 도 5에서, 제 1 및 제 2 신호처리채널의 모호 및 비모호의사거리 측정값들은, 도 3a 및 3b에 도시된 종래기술과는 달리, 의사거리측정값들의 쌍들이 동일 위치선정 신호상에서 실행될 때, 별개의 위성으로부터 발생된다. 따라서, 수신기의 각 트래킹 루프가 서브캐리어와 수신된 신호의 코드로부터 의사거리를 계산함에 따라 위치와 시간 측정값의 질이 개선되어, 트래킹 루프사용이 최적화 된다.
도 6 에서 8 에는, 제 1 컴퓨터 로직이 비모호의사거리만을 필요로 함에 따라 제 1 컴퓨터 로직에 입력되는 의사거리측정값(510)들은 별개의 위성으로부터 발생된다. 제 2 컴퓨터 로직에 전송된 제 2 의사거리측정값들 역시 별개의 위성으로부터 발생된다. 하지만, 제 1 및 제 2 의사거리측정값들은 동일한 위치선정 신호로부터 계산될 수 있다.
최소한 하나의 전력신호, 캐리어 대 노이즈 비율, 위성상승각도, 다중경로 반사, 위성위치의 기하학적인 문제로 인한 오차(GDOP: Geometric dilution of precision) 또는 확신레벨 등 혹은 이들의 조합으로부터 계산된 신호의 질적 인덱스를 고려하여, 의사거리측정값들을 계산하는 신호처리채널과 위치선정신호들 사이의 연동이 실행된다.
전파환경의 편차에 대해 처리된 신호에 적응하기 위해 각 위치선정 신호의 질은 주기적으로 모니터된다. 이 특성은 위성의 일시적인 혹은 영구적인 마스킹 현상이 발생하는, 도시나 혹은 실내에서 작동할 때 특히 중요하다.
이 위치선정 신호는 별개의 GNSS 위성단에 속한 위성으로부터 검색될 수 있다. 이 경우에, 다양한 위성단 시스템의 시간 기준이 동기화되지 못하며, 두 개의 위성단 시간기준의 시간차이에 기인하는 부가적인 변수가 PVT 계산에 고려되어야 한다. 시간차이 정보는, (예를 들면 GNSS 신호의 항법메세지로부터 취해진)입력으로서 수신되거나 또는 항법문제의 부가적인 미지의 것으로 추정된다. 이 경우에, 의사거리의 최소 숫자는 제 1 및 제 2 컴퓨터 로직에서 고려되어 증가하게 된다.
본 발명은 도 9 의 플로우 챠트에 도시된, GNSS 수신기의 바이어스 되지 않은 위치와 신호를 계산하는 방법을 제시한다.
이 방법은;
- GNSS위성단의 복수의 위성으로부터 PRN 과 서브캐리어에 의해 변조된 캐리어를 포함하는 위치선정 신호, 이 위치선정신호는 BOC 변조신호, 를 수신하는 제 1 단계(901)와,
- 서브캐리어와 위치선정 신호의 코드로부터 제 1 비모호의사거리(410)를 결정하도록 구성된 제 1 신호처리채널에 대해 별개의 위성으로부터 발생하는 상기 복수의 위치선정신호를 선택하는 제 2 단계(902). 이 선택은, 규칙적인 간격으로, 혹은 측정된 질적 신호가 임계값보다 낮을 때 실행된다. 이 단계의 목적은 수신기가 움직이거나, 혹은 위성이 비고정 위성일 때, 또는 수신기가 도시나 실내의 환경에 있을 때 변할 수 있는 수신상태에 대하여 신호처리채널이 고려되는 위치선정 신호에 적응하는 것이다. 각 제 1 신호처리채널은 다른 제 1 처리채널에 연관된 위치선정 신호로부터 정확한 하나의 위치선정 신호에 연관된다. 이 신호의 질은 다양한 지표, 예를 들면, 최소한 하나의 전력신호, 캐리어 대 노이즈 비율, 위성상승각도, 다중경로 반사, 위성위치의 기하학적인 문제로 인한 오차(GDOP: Geometric dilution of precision) 또는 확신레벨 또는 이들 지표의 혼합으로 계산될 수 있다. 제 1 비모호의사거리측정값들은, DE, DDT 또는 개선된 DDT기술을 사용하여, 서브캐리어 정보와 함께 수신된 신호를 고려하여 계산된다. 필요로 하는 비모호측정값들의 숫자는 미지의 변수의 숫자에 따라 결정된다. 완전한 3D 위치와 시간을 결정하기 위해, 4 개의 비모호의사거리측정값들이 필요하다.
- 서브캐리어와 위치선정신호의 코드로부터 제 2 모호의사거리(420)를 결정하도록 구성된 제 2 신호처리패널에 대해, 제 2 단계에서 선택되지 않은 최소한 하나의 위치선정신호를 선택하는 제 3 단계이며, 이 선택된 위치선정 신호는 별개의 위성으로부터 발생된다. 이 단계는, BOC 위치선정 신호의 코드와 서브캐리어상에 기반하여 의사거리가 모호할 때의 차이에서 위치선정신호를 고려하는 제 2 단계화 동일하다. 이들 제 2 신호처리채널은 단순한 BOC 트래킹 루프를 사용하여 계산될 수 있다. 수신기의 복잡성을 감소시키기 위해, 상기의 4 개로 고려되는, 이 4 개는 미지의 변수의 숫자, 각 위치선정신호에 대해 제 2 신호처리채널을 사용하는 것을 추천한다.
- 제 2 단계에서 결정된 제 1 비모호의사거리와 제 3 단계에서 결정된 제 2의 비모호의사거리로부터 제 1 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값들을 계산한는 제 4 단계(904). 이 단계는 모호의사거리측정값들을 고려하는 PVT 알고리즘을 사용하여 실행되며, 이 때 제 1 계산로직의 입력은 비모호 및 모호의사거리이다.
본 발명은 PVT 가, 도 10 상의 플로우챠트에 예시된 바와 같이 제 1 위치와 시간측정값들을 사용하여 결정될 때, GNSS 수신기에서 바이어스되지 않은 위치와 시간을 계산하는 단계를 더 포함한다.
이 방법은;
- GNSS 위성단의 복수의 위성으로부터 PRN 코드와 서브캐리어에 의해 변조된 캐리어를 포함하는 위치선정신호를 수신하는 제 1 단계와, 이 위치선정신호는 BOC 변조된 신호임,
- 하나의 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하는 제 2 단계(1002)를 포함하며, 이 단계는 별개의 위성으로부터 생성된 위치선정 채널로부터 측정된 제 1 선택의 의사거리(510)를 고려하여, 관성항법시스템이나 혹은 다른 관련된 정보나, 체크포인트로 공지된 로컬클럭으로서, 비 GNSS 정보(530)를 참조하여, 실행된다. 위치선정위성의 제 1 선택이 진행될 때, 이 단계는 위치선정신호의 코드와 서브캐리어상에 혹은 단지 코드에만 기반하여, 제 1 비모호의사거리를 계산하는 단계를 포함하고, 표준 또는 좀 더 정교한 PVT 알고리즘 계산을 사용하는 위치와 시간을 결정하는 단계를 포함한다. 제 1 위치와 시간 측정값은, 이 측정값의 입력에 따라서는, 기대되는 정밀도 수준에 도달하지 못할 수도 있으나, 좀 더 정밀한 제 2 위치와 시간을 계산하는데 사용된다.
- 서브캐리어와 위치선정신호의 코드를 사용하여 관련된 의사거리(520)를 결정하도록 구성된 신호처리채널을 위해 복수의 위치선정신호를 선택하는 제 3 단계(1003)를 포함하며, 제 2 신호처리채널의 실행에 따라, 이들 의사거리는 모호하거나 비모호한 것이 될 수 있으나, 정밀한 측정값을 제공한다. 의사거리측정값들이 모호하면, 단순한 BOC 신호트래킹루프를 사용하여 측정될 수 있다. 이들이 비모호하면, DDT 트래킹 루프나 혹은 이와 유사한 기술을 사용하여 측정될 수 있다.
- 제 3 단계에서 결정된 의사거리로부터, 그리고 제 1 위치와 시간측정값으로부터 제 2 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하는 제 4 단계(1004)를 포함하며, 이 단계는 제 2 위치와 시간측정의 입력에 따라 정확한 계산을 요구한다.
도 6 의 수신기에서 제 2 신호처리채널이 모호하나 의사거리측정값들을 계산할 때, 제 4 단계의 처리에서 실행된 제 2 위치 및 시간측정은, 제 1 위치 및 시간측정값을 고려하여, 잔류계산을 할 수도 있다. 이 계산으로부터 의사거리 모호성은 교정되어서 PVT 알고리즘의 입력으로 사용될 수 있다.
도 7 에 개시된 수신기에서, 제 2 신호처리채널이 DDT 기술과 유사한 기술을 사용하여 비모호의사거리를 계산할 때, 제 4 단계에서 실행된 제 2 위치 및 시간측정값은 제 1 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 고려하여 잔류계산 및 DDT와 유사한 트래킹 루프내의 모호 혹은 비모호 판별기계산의 선택을 제어하도록 임계값과 비교하는 것으로 구성될 수 있다. 이 의사거리측정값들은 비모호하며 PVT 알고리즘에 집중하도록 사용된다.
도 6 에 개시된 수신기에서, 제 2 신호처리채널이 모호의사거리를 계산할 때, 제 4 단계에서 이루어진 제 2 위치 및 시간측정은, 제 1 위치 및 시간측정값에 기반하여 가상의사거리를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 하나의 가상의사거리는 각 위치 및 시간측정값에 대하여 계산될 수 있다. IAR PVT 같이, 의사거리모호성을 고려하는 PVT 알고리즘은, 높은 정밀도의 제 2 바이어스되지 않은 위치와 시간을 결정하기 위해 가상의사거리와 모호의사거리를 입력으로 취한다.
상기 방법에서, 제 1 혹은 제 2 신호처리채널 내의 위치선정신호 선택은 신호의 질에 대한 인덱스를 고려하여 동적으로 실행될 수 있다.
401 컴퓨터 로직 403 트래킹 루프
410 비모호의사거리측정값 501 제 1 컴퓨터 로직
503 제 2 컴퓨터 로직 530 비GNSS 소스
610 모호의사거리 611 PVT 알고리즘

Claims (16)

  1. GNSS(글로벌 항법 위성 시스템, Global Navigation Satellite Systems) 위성단의 복수의 위성으로부터 서브캐리어와 PRN 코드에 의해 변조된 캐리어를 포함하는 위치선정신호를 수신하도록 구성된 복수의 회로;
    상기 위치선정신호의 제 1 선택을 처리하고, 관련된 제 1 의사거리(pseudo ranges) (410)를 결정하도록 구성된 복수의 제 1 신호 위치선정 채널;
    상기 위치선정신호의 제 2 선택을 처리하고, 관련된 제 2 의사거리(associated second pseudo ranges)(510)를 결정하도록 구성된 적어도 하나의 제 2 신호처리채널; 및
    바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하도록 구성된 컴퓨터 로직(401);을 포함하며,
    여기서;
    상기 제 1 의사거리는 위치선정신호의 코드와 서브캐리어(subcarriers)로부터 결정된 비모호의사거리(non-ambiguous pseudo ranges)이며,
    상기 제 2 의사거리는 위치선정신호의 코드와 서브캐리어로부터 결정된 모호의사거리며,
    상기 컴퓨터 로직(401)은 상기 제 1 의사거리 및 제 2 의사거리로부터 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값(402)을 계산하도록 구성되며, 상기 제 1 의사거리 및 제 2 의사거리는 별개의 위성(distinct satellites)으로부터 생성된 위치선정 신호로부터 얻어지는 GNSS 수신기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 컴퓨터 로직(401)은 의사거리모호성을 해결하는 PVT 알고리즘계산을 사용하여 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값(402)을 계산하도록 구성된 GNSS 수신기.
  3. 제 1항에 있어서, 적어도 4개의 제 1 신호처리채널을 포함하는 GNSS 수신기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 위치선정 신호의 상기 제 1 및 제 2 선택은 전력신호, 캐리어 대 노이즈비율, 위성상승각도, 다중경로반사, 위성위치의 기하학적인 문제로 인한 오차(GDOP: Geometric dilution of precision) 또는 확신레벨 중 적어도 하나로부터 계산되는 신호의 질의 인덱스의 값에 기반하여 실행되는 GNSS 수신기.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 처리채널에 의해 처리된 최소한 2 개의 위치선정 신호가 GNSS 위성단의 상기 별개의 위성으로부터 발생하는 GNSS 수신기.
  6. GNSS(글로벌 항법 위성 시스템, Global Navigation Satellite Systems) 위성단의 복수의 위성으로부터, 서브캐리어(subcarrier)와 PRN 코드에 의해 변조된 캐리어를 포함하는 위치선정신호를 수신하도록 구성된 복수의 회로;
    상기 위치선정 신호의 제 2 선택을 처리하고, 관련된 제 2 의사거리들(associated second pseudo ranges, 520)를 결정하도록 구성된 복수의 제 2 신호처리채널;
    제 1 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값(502)을 계산하도록 구성된 제 1 컴퓨터 로직(501); 및
    제 1 위치 및 시간측정값과, 상기 제 2 의사거리들로부터 제 2 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값들(504)을 계산하도록 구성된 제 2 컴퓨터 로직(503);을 포함하며,
    여기서,
    상기 제 2 의사거리는 상기 서브캐리어와 상기 위치선정신호로부터 결정되며,
    상기 제 1 컴퓨터 로직은,
    별개의 위성으로부터 생성된 상기 위치선정 신호의 제 1 선택을 처리하고, 관련된 비모호 제 1 의사거리(510)를 결정하도록 구성된 복수의 제 1 신호처리 채널 및 비 GNSS 위치(non-Global positioning) 및 시간정보(530) 중의 하나로부터 상기 제 1 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값들을 계산하도록 구성되는 GNSS 수신기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    적어도 하나의 제 2 의사거리는 모호의사거리(620)이며,
    상기 제 2 컴퓨터 로직은 상기 제 2 의사거리와 상기 제 1 위치 및 시간측정값으로부터 교정된 비모호의사거리(610)를 계산하고, 상기 교정된 비모호의사거리를 사용하여 제 2 위치 및 시간측정값(504)을 계산하도록 구성되는 GNSS 수신기.
  8. 제 6항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 제 2 신호처리채널이, 모호 및 비모호 판별기 계산값 사이에서 선택되어 비모호의사거리(720)를 결정하도록 구성되며,
    상기 제 2 컴퓨터 로직은 상기 비모호의사거리와 상기 제 1 위치 및 시간측정값(502)으로부터 잔여값(710)을 계산하고, 상기 제 2 신호처리채널의 판별기 계산선택(711)을 제어하고, 제 2 위치 및 시간 측정값(504)을 계산하도록 구성되는 GNSS 수신기.
  9. 제 6항에 있어서,
    적어도 하나의 제 2 의사거리는 모호의사거리(820)이며,
    상기 제 2 컴퓨터 로직은, 상기 제 1 위치 및 시간 측정값으로부터 가상의사거리(801)를 계산하고, 의사거리모호성(pseudo range ambiguities)을 해결하는 PVT알고리즘(802)을 사용하여 가상의사거리 및 제 2 의사거리로부터 제 2 위치 및 시간측정값(504)을 계산하도록 구성되는 GNSS 수신기.
  10. 제 6 항에 있어서,
    적어도 4 개의 제 2 신호처리채널을 포함하는 GNSS 수신기.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 위치선정 신호의 각 선택은 전력신호, 캐리어 대 노이즈비율, 위성상승각도, 다중경로반사, 위성위치의 기하학적인 문제로 인한 오차(GDOP: Geometric dilution of precision) 및 확신레벨 중 적어도 하나로부터 계산되어 신호의 질 인덱스의 값에 기반하는 GNSS 수신기.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 신호처리채널에 의해 처리된 최소한 2 개의 위치선정신호는 별개의 GNSS 위성단의 위성으로부터 발생되는 GNSS 수신기.
  13. GNSS(글로벌 항법 위성 시스템, Global Navigation Satellite Systems) 위성단의 복수의 위성으로부터 서브캐리어와 PRN 코드에 의해 변조된 캐리어를 포함하는 위치선정 신호를 수신하는 제 1 단계(901);
    서브캐리어와 위치선정신호의 코드로부터 제 1 비모호의사거리를 결정하도록 구성된 제 1 신호처리채널에 대하여 별개의 위성으로부터 발생되는 상기 위치선정신호의 복수개를 선정하는 제 2 단계(902);
    상기 제 2 단계에서 선택되지 않은 상기 위치선정 신호의 최소한 하나를 선택하며, 여기서 서브캐리어와 위치선정신호로부터 제 2의 모호의사거리를 결정하도록 구성된 제 2 신호처리채널에 대하여, 상기 선택된 위치선정 신호는 별개의 위성(distinct satellites)으로부터 발생하는 제 3 단계(903); 및
    상기 제 2 단계에서 결정된 상기 제 1 비모호의사거리 또는 상기 제 3 단계에서 결정된 상기 제 2 비모호의사거리로부터 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하는 제 4 단계(904);
    를 포함하는 바이어스 되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하는 방법.
  14. GNSS(글로벌 항법 위성 시스템, Global Navigation Satellite Systems) 위성단의 복수의 위성으로부터 서브캐리어와 PRN 신호에 의해 변조된 캐리어를 포함하는 위치선정 신호(positioning signals)를 수신하는 제 1 단계(1001);
    제 1 바이어스되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하는 제 2 단계(1002);
    서브캐리어와 위치선정 신호의 코드를 사용하여 관련된 의사거리를 결정하도록 구성된 신호처리채널을 위해 복수의 위치선정신호를 선택하는 제 3 단계(1003); 및
    상기 제 3 단계에서 결정된 의사거리, 그리고 제 1 위치 및 시간측정값으로부터 제 2 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하는 제 4 단계(1004);
    를 포함하는 바이어스 되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2 단계(1002)는 비모호의사거리(non-ambiguous pseudo ranges)를 결정하도록 구성된 신호처리채널을 위해 복수의 상기 위치선정신호를 선택하는 단계와, 의사거리모호성(pseudo range ambiguities)을 해결하는 PVT 알고리즘계산을 이용하여 상기 비모호의사거리로부터 제 1 바이어스 되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하는 단계를 포함하는 바이어스 되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2 단계(1002)는 비GNSS 위치와 시간측정값들로부터 상기 제 1 바이어스되지 않은 위치와 시간측정값을 계산하는 단계를 포함하는 바이어스 되지 않은 위치와 시간 측정값을 계산하는 방법.
KR1020160079275A 2015-06-24 2016-06-24 서브캐리어 트래킹 모호성을 해결하기 위해 개선된 능력을 가진 gnss 수신기 KR101844659B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15305983.7 2015-06-24
EP15305983.7A EP3109673B1 (en) 2015-06-24 2015-06-24 Gnss receiver with an improved capability to resolve sub-carrier tracking ambiguities

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170000805A KR20170000805A (ko) 2017-01-03
KR101844659B1 true KR101844659B1 (ko) 2018-04-02

Family

ID=54150351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160079275A KR101844659B1 (ko) 2015-06-24 2016-06-24 서브캐리어 트래킹 모호성을 해결하기 위해 개선된 능력을 가진 gnss 수신기

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10866324B2 (ko)
EP (1) EP3109673B1 (ko)
KR (1) KR101844659B1 (ko)
CN (1) CN106291625B (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3335055A1 (en) * 2015-08-14 2018-06-20 Sony Mobile Communications Inc. Determining a relative position between devices
JP6855580B2 (ja) * 2016-12-30 2021-04-07 ユー−ブロックス、アクチエンゲゼルシャフトｕ−ｂｌｏｘ ＡＧ Ｇｎｓｓ受信機保護レベル
US10408943B2 (en) * 2017-02-09 2019-09-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for improving position-velocity solution in GNSS receivers
EP3505964B1 (en) * 2017-12-28 2022-03-23 Centre National d'Etudes Spatiales Multipath management for global navigation satellite systems
CN108828596A (zh) * 2018-06-26 2018-11-16 电子科技大学 基于可行性准则的geo星机双基sar多通道配置方法
CN110673178B (zh) * 2018-07-03 2022-03-04 中移物联网有限公司 卫星导航定位的自检方法、装置、设备、存储介质
EP3889647A1 (en) * 2020-03-30 2021-10-06 Polar Electro Oy Positioning of wearable training computer
CN113052053B (zh) * 2021-03-18 2023-05-05 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 一种坐标时间序列周期项的提取方法
US20220390613A1 (en) * 2021-06-08 2022-12-08 Qualcomm Incorporated Precise outdoor distance, shape, and land area measurement with wireless devices
CN114527499B (zh) * 2022-02-21 2023-08-01 清华大学 用于卫星导航系统b1宽带复合信号的无模糊定位方法及其装置
CN116299585B (zh) * 2023-05-15 2023-09-08 中国科学院国家授时中心 一种顾及历元间差分信息的gnss载波相位时间传递方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070205941A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-06 Qualcomm Incorporated Method For Position Determination With Measurement Stitching
JP2012194099A (ja) * 2011-03-17 2012-10-11 Seiko Epson Corp 擬似距離誤差推定方法、位置算出方法及び擬似距離誤差推定装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5471217A (en) * 1993-02-01 1995-11-28 Magnavox Electronic Systems Company Method and apparatus for smoothing code measurements in a global positioning system receiver
US6285316B1 (en) * 2000-06-02 2001-09-04 Cellguide Ltd. Locating a mobile unit using signals from both mobile beacons and stationary beacons
FR2832806B1 (fr) * 2001-11-23 2006-07-21 Thales Sa Procede et dispositif de calcul de la fonction discriminante de signaux modules avec une ou plusieurs sous-porteuse
GB0615930D0 (en) 2006-08-10 2006-09-20 Univ Surrey A receiver of binary offset carrier modulated signals
FR2941535B1 (fr) * 2009-01-26 2011-03-04 Centre Nat Etd Spatiales Dispositif et procede de poursuite d'un signal de radionavigation
EP2413160B1 (en) 2010-07-28 2016-11-23 Airbus DS GmbH Method for resolving the binary offset carrier (BOC) signals tracking ambiguity in a double estimator receiver
EP2530487B1 (en) * 2011-06-01 2014-10-01 u-blox A.G. Satellite positioning with assisted calculation
EP2706380A3 (en) * 2012-09-05 2015-01-07 O2 Micro, Inc. System and method for locating a satellite signal receiver
US20150212211A1 (en) * 2014-01-24 2015-07-30 Qualcomm Incorporated Methods and systems for multi-gnss operation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070205941A1 (en) * 2006-03-06 2007-09-06 Qualcomm Incorporated Method For Position Determination With Measurement Stitching
JP2012194099A (ja) * 2011-03-17 2012-10-11 Seiko Epson Corp 擬似距離誤差推定方法、位置算出方法及び擬似距離誤差推定装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10866324B2 (en) 2020-12-15
CN106291625A (zh) 2017-01-04
CN106291625B (zh) 2019-04-23
KR20170000805A (ko) 2017-01-03
EP3109673A1 (en) 2016-12-28
EP3109673B1 (en) 2020-01-08
US20160377729A1 (en) 2016-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101844659B1 (ko) 서브캐리어 트래킹 모호성을 해결하기 위해 개선된 능력을 가진 gnss 수신기
Closas et al. Direct position estimation of GNSS receivers: Analyzing main results, architectures, enhancements, and challenges
US7965230B2 (en) Satellite time determination for SPS receiver
US10324193B2 (en) Device for tracking a satellite radionavigation signal in a multipath environment
US7764226B1 (en) Universal digital channel for receiving signals of global navigation satellite systems
CA2494417C (en) Estimation and resolution of carrier wave ambiguities in a position navigation system
US7710316B1 (en) Method and apparatus for determining smoothed code coordinates of a mobile rover
US10191158B2 (en) GNSS receiver calculating a non-ambiguous discriminator to resolve subcarrier tracking ambiguities
WO2018009088A1 (en) Gnss positioning system and method using multiple processing threads
US9810790B2 (en) Method for evaluating a satellite signal in a global navigation satellite system with respect to a multipath error, receiver for a global navigation satellite system and motor vehicle
EP1075664A1 (en) Method and apparatus for characterizing multipath interference in circularly polarized signals
US6882312B1 (en) Method and apparatus for multipath mitigation using antenna array
US8242955B2 (en) Outlier detection by cross-comparison of different position solution types
US20170357008A1 (en) Method for efficiently detecting impairments in a multi-constellation gnss receiver
US7454289B2 (en) Method of improving the determination of the attitude of a vehicle with the aid of satellite radionavigation signals
Di Grazia et al. A Triple-Band GNSS Receiver for High Accuracy Automotive Applications
JP2009103509A (ja) Ｇｎｓｓ受信装置及び測位方法
Dötterböck et al. Using future GNSS multi-tone signals for increased success in carrier phase integer ambiguity fixing
McBurney et al. Characteristics of a Mass Market GNSS Receiver Using Signals in the E5 Band
Kuznetsov A Method for LOS Detection under the NLOS GNSS Signal Tracking

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant