KR101868506B1 - MLAT Receiving Unit Using Local Clock and Driving Method of the Same - Google Patents

MLAT Receiving Unit Using Local Clock and Driving Method of the Same Download PDF

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Abstract

본 실시예에 의한 MLAT 수신기는 인공위성이 제공하는 시간 신호에 동기된 로컬 클록을 형성하는 정밀 클록 형성부와, 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신하여 기저 대역으로 변환하는 RF수신부와, 기저 대역으로 변환된 신호로부터 TOA 정보를 형성하는 신호 처리부 및 TOA 정보를 포함하는 패킷을 중앙 처리 장치로 제공하는 메시지 처리부를 포함하며, 인공위성과의 동기 이후, 로컬 클록에 의하여 구동된다.The MLAT receiver according to the present embodiment includes a precision clock forming unit for forming a local clock synchronized with a time signal provided by a satellite, an RF receiving unit for receiving a signal provided by the transponder and converting the received signal into a baseband, A signal processing unit for forming TOA information from the received signal, and a message processing unit for providing a packet including TOA information to the central processing unit, and is driven by a local clock after synchronization with the satellite.

Figure R1020160113066
Figure R1020160113066

Description

로컬 클록을 이용한 MLAT 수신기 및 그 구동 방법{MLAT Receiving Unit Using Local Clock and Driving Method of the Same}[0001] The present invention relates to an MLAT receiver using a local clock,

본 발명은 로컬 클록을 이용한 MLAT 수신기 및 그 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an MLAT receiver using a local clock and a driving method thereof.

다변 측정 항공 감시(MLAT, Multilateration) 방법은 쌍곡선(hyperbola) 또는 쌍곡면(hyperboloid) 위치 측정법을 이용하여 항공기의 트랜스폰더(transponder)에 출력되는 신호를 4개 (3개일 경우 2차원 위치 계산 가능) 이상의 수신기에서 상호 간의 도래시간차(TDOA, Time Difference of Arrival)를 측정하여 항공기의 위치를 구한다.The MLAT (Multilateration) method uses 4 hyperbola or hyperboloid position measurement methods to output signals to a transponder of an aircraft (two-dimensional position can be calculated if three) In the above-mentioned receiver, the position of the aircraft is obtained by measuring the time difference of arrival (TDOA).

계산원리는 하나의 수신기를 기준 수신기로 설정한다면, 이를 기준으로 나머지 수신기에 도착하는 TDOA를 계산한다. 이 TDOA는 수신 간의 거리차로 볼 수 있으며 일정 크기의 거리차를 갖는 3개의 쌍곡면을 구할 수 있고, 이들이 만난 점이 항공기의 위치가 된다. MLAT 수신기는 항공기의 위치를 파악할 수 있도록 항공기 트랜스폰더에서 송출되는, 모드 3/A, C, S 및 1090ES(ADS-B) 신호를 수신하는 장치이다. The calculation principle is that if one receiver is set as the reference receiver, the TDOA arriving at the remaining receiver is calculated based on this. This TDOA can be viewed as the distance difference between the receivers, and three hyperboloids with a distance difference of a certain size can be obtained, and the point where they meet is the location of the aircraft. The MLAT receiver is a device that receives mode 3 / A, C, S, and 1090ES (ADS-B) signals from an aircraft transponder to locate the aircraft.

MLAT 시스템에 속하는 복수의 수신기들은 항공기 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신한 시간(TOA, Time of Arrival)을 중앙처리장치(CPS, Central Processing System)에 제공하고 CPS는 이를 이용하여 항공기의 현재 위치, 항적을 연산한다. 따라서, 복수의 수신기들이 동일한 클록에 동기화되어 동작될 것이 요청되며, MLAT 수신기들의 클록을 동기화하는 데에는 GPS(Global Positioning System), GLONASS 등의 인공위성이 제공하는 시간 정보가 사용된다. A plurality of receivers belonging to the MLAT system provide the time of arrival (TOA) of the signal provided by the aircraft transponder to the central processing unit (CPS), which uses the current position, Calculate the wake. Accordingly, a plurality of receivers are requested to be operated synchronously with the same clock, and time information provided by a satellite such as Global Positioning System (GPS) or GLONASS is used to synchronize the clocks of the MLAT receivers.

인공위성에서 수신된 신호는 여러 가지 요인에 따라 영향을 받을 수 있으며, 이를 정리하면 ① 신호가 대기를 통과하면서 발생하는 전리층, 대류권 오차, ② 신호가 건물 또는 지형 지물로 인해 반사 및 굴절되어 생기는 신호 왜곡, ③ 정지 위성이 궤도를 벗어남에 따라 생기는 위성 궤도 오차, ④ 시계가 확보가 안되어 생기는 수신 불능 상태 및 전파 교란과 같이 크게 네 요인으로 정리될 수 있다. The signals received from satellites can be influenced by various factors, such as: (1) ionospheric and tropospheric errors occurring when the signal passes through the atmosphere, (2) signal distortions caused by reflections and refractions due to buildings or terrain, , (3) satellite orbit error caused by the out-of-orbit of the geostationary satellite, (4) non-receivable state caused by the failure of the clock, and (4) propagation disturbance.

본 실시예의 기술적 목적 중 하나는 상기한 요인들이 수신신호에 미치는 영향을 극복할 수 있으며, 위성 신호의 교란에 강하고 저비용으로 구성할 수 있는 MLAT 수신기를 제공하는 것이다.One of the technical objects of the present invention is to provide an MLAT receiver which can overcome the influence of the above factors on a received signal, and is robust against disturbance of a satellite signal and can be configured at low cost.

본 실시예에 의한 MLAT 수신기는 인공위성이 제공하는 시간 신호에 동기된 로컬 클록을 형성하는 정밀 클록 형성부와, 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신하여 기저 대역으로 변환하는 RF수신부와, 기저 대역으로 변환된 신호로부터 TOA 정보를 형성하는 신호 처리부 및 TOA 정보를 포함하는 패킷을 중앙 처리 장치로 제공하는 메시지 처리부를 포함하며, 인공위성과의 동기 이후, 로컬 클록에 의하여 구동된다.The MLAT receiver according to the present embodiment includes a precision clock forming unit for forming a local clock synchronized with a time signal provided by a satellite, an RF receiving unit for receiving a signal provided by the transponder and converting the received signal into a baseband, A signal processing unit for forming TOA information from the received signal, and a message processing unit for providing a packet including TOA information to the central processing unit, and is driven by a local clock after synchronization with the satellite.

본 실시예에 의한 MLAT 수신기의 구동 방법은: (a) 인공위성이 제공하는 시간 신호에 동기된 로컬 클록을 형성하는 과정과, (b) 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신하여 기저 대역으로 변환하는 과정과, (c)기저 대역으로 변환된 신호로부터 TOA 정보를 형성하는 과정 및 (d) TOA 정보를 포함하는 패킷을 중앙 처리 장치로 제공하는 과정을 포함하며, (a) 과정 이후, 로컬 클록으로 MLAT 수신기를 구동하는 MLAT 수신기의 구동 방법.A method of driving an MLAT receiver according to the present embodiment includes the steps of: (a) forming a local clock synchronized with a time signal provided by a satellite; (b) receiving a signal provided by the transponder and converting the received signal into a baseband (C) forming TOA information from a baseband signal, and (d) providing a packet including TOA information to a central processing unit, wherein after the step (a), MLAT A method of driving an MLAT receiver for driving a receiver.

본 실시예에 의하면 수신 신호에 악영향을 미치는 교란의 영향을 극복할 수 있다는 장점이 제공된다.This embodiment provides the advantage of being able to overcome the effects of disturbances that adversely affect the received signal.

도 1은 본 실시예에 의한 MLAT 수신기의 개요적 블록도이다.
도 2은 본 실시예에 의한 MLAT 수신기의 구동 방법의 개요를 도시한 순서도 이다.
도 3은 인공 위성이 제공하는 시간 신호와 로컬 클록을 동기화 하는 과정을 개요적으로 도시한 도면이다.
도 4는 항공기 트랜스폰더 또는 기준 감시 트랜스폰더가 제공한 신호의 개형을 도시한 도면이다.
도 5는 신호 처리부가 TOA 정보를 형성하는 과정을 개요적으로 도시한 도면이다.
도 6은 중앙 제어 장치가 세 개의 수신기(RU #1, RU #2, RU #3)가 제공한 TOA들과 위치와 고도를 이미 알고 있는 기준감시 트랜스폰더가 제공한 TOA를 이용하여 항공의 위치를 결정하는 것의 개요를 도시한 방법이다.
1 is a schematic block diagram of an MLAT receiver according to the present embodiment.
2 is a flowchart showing an outline of a method of driving the MLAT receiver according to the present embodiment.
3 is a diagram schematically illustrating a process of synchronizing a time signal provided by a satellite with a local clock.
Fig. 4 is a diagram showing the modification of a signal provided by an aircraft transponder or reference monitoring transponder.
5 is a view schematically showing a process of forming the TOA information by the signal processing unit.
6 is a flowchart illustrating a method of controlling the position of the air vehicle using the TOA provided by the three receivers (RU # 1, RU # 2, RU # 3) and the TOA provided by the reference monitoring transponder, Is determined.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The description of the present invention is merely an example for structural or functional explanation, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, the embodiments are to be construed as being variously embodied and having various forms, so that the scope of the present invention should be understood to include equivalents capable of realizing technical ideas.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of the terms described in the present application should be understood as follows.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the singular " include "or" have "are to be construed as including a stated feature, number, step, operation, component, It is to be understood that the combination is intended to specify that it is present and not to preclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Each step may take place differently from the stated order unless explicitly stated in a specific order in the context. That is, each step may occur in the same order as described, may be performed substantially concurrently, or may be performed in reverse order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted to be consistent with the meanings in the context of the relevant art and can not be interpreted as having ideal or overly formal meaning unless explicitly defined in the present application .

본 명세서는 신호 선로의 종류를 구분하지 않는다. 따라서, 데이터 버스는 단일단 신호(single ended signal)를 전송하는 단일 선로일 수 있으며, 차동 신호(differential signal)를 전송할 수 있는 선로쌍일 수 있다. 또한 도면으로 도시된 각 선로는 단일 신호 또는 하나 이상의 아날로그 신호 또는 디지털 신호로 구성된 버스 신호로 해석될 수 있으며, 필요한 경우에는 그 설명을 부가할 수 있다.This specification does not distinguish the types of signal lines. Accordingly, the data bus may be a single line transmitting a single ended signal, or it may be a line pair capable of transmitting a differential signal. Also, each line shown in the drawings can be interpreted as a single signal or a bus signal composed of one or more analog signals or digital signals, and the description can be added if necessary.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 실시예에 의한 MLAT 수신기와 MLAT 수신기의 구동 방법을 설명한다. 도 1은 본 실시예에 의한 MLAT 수신기의 개요적 블록도이며, 도 2은 본 실시예에 의한 MLAT 수신기의 구동 방법의 개요를 도시한 순서도 이다. 본 실시예에 의한 MLAT 수신기(1)는 인공위성이 제공하는 시간 신호에 동기된 로컬 클록을 형성하는 정밀 클록 형성부(100)와, 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신하여 기저 대역으로 변환하는 RF수신부(200)와, 기저 대역으로 변환된 신호로부터 TOA 정보를 형성하는 신호 처리부(300) 및 TOA 정보를 포함하는 패킷을 중앙 처리 장치(미도시)로 제공하는 메시지 처리부(400)를 포함하며, 본 실시예에 의한 수신기(1)는 인공위성과의 동기 이후, 로컬 클록에 의하여 구동된다.Hereinafter, a method of driving the MLAT receiver and the MLAT receiver according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram of an MLAT receiver according to the present embodiment, and FIG. 2 is a flowchart showing an outline of a driving method of an MLAT receiver according to the present embodiment. The MLAT receiver 1 according to the present embodiment includes an accurate clock forming unit 100 that forms a local clock synchronized with a time signal provided by a satellite, an RF receiver unit 100 which receives a signal provided by the transponder and converts the received signal into a baseband, A signal processing unit 300 for forming TOA information from the baseband converted signal, and a message processing unit 400 for providing packets including TOA information to a central processing unit (not shown) The receiver 1 according to the embodiment is driven by the local clock after synchronization with the satellite.

본 실시예에 의한 MLAT 수신기의 구동 방법은: 인공위성이 제공하는 시간 신호에 동기된 로컬 클록을 형성하는 과정(S100)과, (b) 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신하여 기저 대역으로 변환하는 과정(S200)과, (c)기저 대역으로 변환된 신호로부터 TOA 정보를 형성하는 과정(S300) 및 (d) TOA 정보를 포함하는 패킷을 중앙 처리 장치로 제공하는 과정(S400)을 포함하며, (a) 과정 이후, 로컬 클록으로 MLAT 수신기를 구동한다.The driving method of the MLAT receiver according to the present embodiment includes: a step (S100) of forming a local clock synchronized with a time signal provided by a satellite; and (b) a step of receiving a signal provided by the transponder and converting it into a baseband (Step S300) of forming TOA information from the signal converted to the baseband (step S300); and (d) providing the packet including the TOA information to the central processing unit (step S400). a) After the process, run the MLAT receiver with a local clock.

도 1 및 도 2를 참조하면, 정밀 클록 형성부(100)는 인공위성으로부터 시간 신호를 제공받고, 이에 동기된 로컬 클록을 형성한다(S100). 일 실시예로, 인공위성은 GPS(Global Positioning System) 위성이며, 시간 신호는 1초의 주기로 송출되는 1 PPS(Pulse Per Second) 신호이다. 다른 실시예로, 인공위성은 GLONASS 위성이며, 시간 신호는 GLONASS 위성이 제공하는 시간 신호이다. Referring to FIGS. 1 and 2, the precision clock generating unit 100 receives a time signal from a satellite and forms a local clock synchronized with the time signal (S100). In one embodiment, the satellite is a Global Positioning System (GPS) satellite, and the time signal is a 1 PPS (Pulse Per Second) signal transmitted at a cycle of 1 second. In another embodiment, the satellite is a GLONASS satellite and the time signal is a time signal provided by the GLONASS satellite.

일 실시예로, 정밀 클록 형성부(100)는 인공위성이 제공한 시간 신호에 동기된 로컬 클록을 형성하는 로컬 클록 형성부(미도시)와, 로컬 클록으로부터 로컬 클록의 주파수에 비하여 높은 주파수를 가지는 제1 클록을 형성하는 제1 클록 형성부(미도시)를 포함한다. 로컬 클록 형성부와 제1 클록 형성부는 각각 위상 고정 루프(PLL, Phase Locked Loop)를 포함할 수 있다. In one embodiment, the precision clock forming unit 100 includes a local clock forming unit (not shown) for forming a local clock synchronized with the time signal provided by the artificial satellite, and a local clock generating unit And a first clock shaping portion (not shown) forming a first clock. The local clock shaping unit and the first clock shaping unit may each include a phase locked loop (PLL).

도 3은 인공 위성이 제공하는 시간 신호와 로컬 클록을 동기화 하는 과정을 개요적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 로컬 클록 형성부는, 인공 위성이 제공하는 시간 신호를 추적 (tracking)하여 위상과 주파수를 동기하는 트래킹(Tracking) 과정을 거쳐 인공 위성이 제공하는 시간 신호에 동기된 위상과 주파수가 동기된 로컬 클록(local clock)을 형성한다. 로컬 클록의 위상과 주파수가 인공 위성이 제공하는 시간 신호에 동기(Lock)되면 이를 지시하는 상태 정보(time source state)의 상태가 변화한다.3 is a diagram schematically illustrating a process of synchronizing a time signal provided by a satellite with a local clock. Referring to FIG. 3, the local clock forming unit tracks a time signal provided by the artificial satellite to track and synchronize the phase and the frequency, and outputs a phase and a frequency synchronized with the time signal provided by the artificial satellite. Form a synchronized local clock. When the phase and frequency of the local clock are locked (locked) to the time signal provided by the artificial satellite, the state of the time source state indicating this changes.

로컬 클록의 위상과 주파수가 인공 위성이 제공하는 시간 신호에 동기되면 정밀 클록 발생부(100)에 포함된 제1 클록 형성부는 로컬 클록에 비하여 높은 주파수를 가지는 제1 클록을 형성하여 RF수신부(200)에 제공한다. 일 실시예로, 제1 클록은 10MHz의 주파수를 가진다. When the phase and frequency of the local clock are synchronized with the time signal provided by the artificial satellite, the first clock forming unit included in the precision clock generating unit 100 forms a first clock having a higher frequency than the local clock, ). In one embodiment, the first clock has a frequency of 10 MHz.

정밀 클록 발생부(100)는 인공위성이 제공한 CA 코드(Coarse Acquisition code), P 코드(Precise code) 및 항법 메시지를 제공받고, 세계 협정시간(UTC, Coordinated Universal Time) 정보, 수신기의 고도 정보, 수신기의 위치 정보를 포함하는 NMEA(National Marine Electronics Association) 정보를 형성하여 메시지 처리부(400)에 제공한다. The precision clock generator 100 receives a CA code (Coarse Acquisition code), a P code (Precise code), and a navigation message provided by a satellite, receives information on Coordinated Universal Time (UTC) NMEA (National Marine Electronics Association) information including position information of the receiver is formed and provided to the message processing unit 400.

메시지 처리부(400)는 상태 정보(time source state)가 변화하면 신호 처리부(300)를 초기화 한다. 일 예로, 메시지 처리부(400)는 제공된 NMEA 정보에 포함된 UTC 시간 정보를 이용하여 신호 처리부(300)의 시간 정보를 업데이트하며, TOA를 연산하기 위한 카운터(미도시)를 초기화한다. 신호 처리부(300)에 제공된 시간 정보는 항공기의 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신한 시, 분 및 초에 관한 정보인 TOD(Time Of Day) 정보를 형성하며 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신한 시점에 관한 정보인 TOA 정보와 함께 중앙 처리 장치(CPS, 미도시)로 전송된다. 신호 처리부에 포함된 카운터는 아래에서 설명될 바와 같이 샘플링 클록을 제공받고, 샘플링 클록 펄스의 개수를 계수(count)하여 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신한 시점에 관한 정보인 TOA 정보를 형성한다. 또한, 메시지 처리부(400)는 NMEA 정보를 이용하여 자신의 시간 정보를 업데이트 할 수 있다.The message processing unit 400 initializes the signal processing unit 300 when the time source state changes. For example, the message processing unit 400 updates the time information of the signal processing unit 300 using the UTC time information included in the provided NMEA information, and initializes a counter (not shown) for calculating the TOA. The time information provided to the signal processing unit 300 forms time of day (TOD) information, which is information on the hour, minute, and second when the signal provided by the transponder of the aircraft is received. When the signal provided by the transponder is received (CPS) (not shown) together with the TOA information, which is information about the TOA. The counter included in the signal processing unit receives the sampling clock as described below and counts the number of sampling clock pulses to form TOA information that is information on the time when the signal provided by the transponder is received. In addition, the message processor 400 may update its own time information using the NMEA information.

RF수신부(200)는 항공기 트랜스폰더 또는 기준 감시 트랜스폰더가 제공한 RF 신호를 수신하고, 이를 기저 대역으로 변환한다(S200). 도 4를 참조하면, 항공기 트랜스폰더 또는 기준 감시 트랜스폰더가 제공하는 신호는 식별 코드(squawk code)를 가지는 Mode 3/A 신호, 고도 정보를 가지는 Mode C 신호, 항공기 고유 식별자인 ICAO address를 가지는 56비트의 Mode S 신호, 감시 데이터를 포함하며 112 bit인 1090ES신호이다. 도시된 바와 같이 Mode 3/A 신호와 Mode C 신호는 그 형태가 동일하며, Mode S 신호와 1090ES신호는 프리앰블(preamble)의 형태가 동일하다.The RF receiving unit 200 receives the RF signal provided by the aircraft transponder or the reference monitoring transponder, and converts the RF signal into a baseband signal (S200). 4, a signal provided by an aircraft transponder or a reference monitoring transponder includes a mode 3 / A signal having an identification code (squawk code), a Mode C signal having altitude information, a signal having an ICAO address Bit Mode S signal, and monitoring data, and is a 112-bit 1090ES signal. As shown in the figure, Mode 3 / A signal and Mode C signal have the same form, and Mode S signal and 1090ES signal have the same preamble form.

RF수신부(200)는 항공기 트랜스폰더 또는 기준 감시 트랜스폰더(RMT)가 제공한 Mode 3/A 신호, Mode C 신호, Mode S 신호, 1090ES신호를 수신하고, 이를 기저대역으로 변환하여 신호처리부(300)에 제공한다. 일 실시예로, RF수신부(200)는 수신한 신호를 기저 대역으로 변환하는 하향 변환부(down conversion unit, 미도시)와 기저 대역으로 변환된 신호에 대하여 포락선 검파(envelope detection)를 수행하는 포락선 검파부(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로, 포락선 검파부는 형성한 포락선을 신호처리부(300)에 제공한다.The RF receiver 200 receives the Mode 3 / A signal, the Mode C signal, the Mode S signal, and the 1090 ES signal provided by the aircraft transponder or the reference monitoring transponder RMT, converts the signal into a baseband signal, ). In one embodiment, the RF receiver 200 includes a down conversion unit (not shown) for converting a received signal into a baseband signal and an envelope detection unit for performing envelope detection on the baseband signal, And a detection unit (not shown). For example, the envelope detector provides the formed envelope to the signal processor 300.

RF수신부(200)는 정밀 클록 형성부(100)가 형성한 제1 클록을 제공받고, 제1 클록의 주파수보다 높은 주파수를 가지는 샘플링 클록(SCK, 도 5 참조)을 형성하여 신호 처리부(300)에 제공한다. 일 실시예로, RF수신부(200)는 제1 클록을 제공받아 샘플링 클록을 형성하는 샘플링 클록 형성부를 더 포함할 수 있으며, 일 예로, 샘플링 클록은 100MHz일 수 있다.The RF receiving unit 200 receives the first clock formed by the precision clock forming unit 100 and forms a sampling clock SCK having a frequency higher than the frequency of the first clock, . In one embodiment, the RF receiver 200 may further include a sampling clock generator for receiving a first clock to form a sampling clock. For example, the sampling clock may be 100 MHz.

도 5는 신호 처리부(300)가 TOA 정보를 형성하는 과정을 개요적으로 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 신호 처리부(300)는 RF수신부(200)로부터 샘플링 클록(SCK)과 기저대역으로 변환된 신호를 제공받아 TOA 정보와 기저 대역으로 변환된 신호를 샘플링하여 데이터(D)를 형성하는 샘플러(310)를 포함한다. 샘플러(310)는 샘플링 클록(SCK)을 이용하여 기저 대역으로 변환된 신호를 샘플링한다. 샘플러의 일 입력으로 신호의 프리 앰블(preamble)이 제공되면, 신호 처리부(300)의 카운터(미도시)가 리셋된 시점부터 계수(count)된 샘플링 클록 주기의 개수를 이용하여 프리 앰블을 수신한 시점(TOA)을 구한다(S300). 일 실시예로, TOA 정보는

Figure 112018002125441-pat00001
의 해상도를 가질 수 있다. 5 is a diagram schematically illustrating a process of forming the TOA information by the signal processing unit 300. In FIG. 5, the signal processing unit 300 receives the signal converted from the sampling clock (SCK) and the baseband from the RF receiving unit 200, samples the TOA information and the signal converted into the baseband, and outputs the data D (Not shown). The sampler 310 samples the signal converted to the baseband using the sampling clock (SCK). When a preamble of a signal is provided as one input of the sampler, a preamble is received using the number of sampling clock cycles counted from the time the counter (not shown) of the signal processing unit 300 is reset (TOA) is obtained (S300). In one embodiment, the TOA information includes
Figure 112018002125441-pat00001
Of resolution.

신호 처리부(300)는 정밀 클록 발생부(400)가 인공위성이 제공한 시간 신호와 동기되면서 수신한 NMEA 신호에서 얻어진 UTC 시간 정보를 가지며, 샘플링 클록을 계수하는 카운터(미도시)에 의하여 지속적으로 시간 정보가 업데이트 된다. 따라서, 신호 처리부(300)는 데이터의 프리앰블을 수신한 시, 분, 초의 정보를 가지는 TOD(Time Of Day) 정보를 형성한다. 일 예로, TOD 정보는

Figure 112016085834672-pat00002
의 해상도를 가질 수 있다. The signal processor 300 has UTC time information obtained from the NMEA signal received by the precise clock generator 400 in synchronization with the time signal provided by the artificial satellite and is continuously supplied with a time counter (not shown) The information is updated. Accordingly, the signal processing unit 300 forms time-of-day (TOD) information having information of the hour, minute and second when the preamble of the data is received. As an example, the TOD information
Figure 112016085834672-pat00002
Of resolution.

메시지 처리부(400)는 신호 처리부(300)가 형성한 TOA 정보를 UDP 프로토콜에 의한 패킷으로 형성하여 중앙제어장치(CPS, 미도시)에 전송한다(S400). 일 실시예로, 메시지 처리부(400)는 동일한 패킷 내에 TOA 정보와 TOD 정보를 함께 전송할 수 있으며, 패킷에는 MLAT 수신기의 식별자 정보 등의 정보를 더 포함할 수 있다.The message processing unit 400 forms the TOA information formed by the signal processing unit 300 into a packet according to the UDP protocol and transmits it to the central control unit (CPS) (S400). In one embodiment, the message processing unit 400 may transmit TOA information and TOD information in the same packet, and the packet may further include information such as identifier information of the MLAT receiver.

도 6은 중앙 제어 장치(CPS) 세 개의 수신기(RU #1, RU #2, RU #3)가 제공한 TOA들과 위치와 고도를 이미 알고 있는 기준감시 트랜스폰더(RMT)가 제공한 TOA를 이용하여 항공의 위치를 결정하는 것의 개요를 도시한 방법이다. 도 6을 참조하면, 중앙 제어 장치는 항공기가 제공하는 신호를 수신한 기준 감시 트랜스폰더가 제공한 TOA 정보인 TOARMT와 세 개의 수신기(RU #1, RU #2, RU #3)가 제공한 TOA1, TOA2, TOA2와의 차이를 연산한다. 6 shows the TOAs provided by the three central receivers (RU # 1, RU # 2, RU # 3) and the TOA provided by the reference monitoring transponder (RMT) To determine the location of the airline. 6, the central control apparatus includes TOA RMT , which is TOA information provided by a reference monitoring transponder that receives a signal provided by an aircraft, and TOA RMT , which is provided by three receivers RU # 1, RU # 2 and RU # TOA1, TOA2, and TOA2.

일 예로, RU #1이 제공한 TOA1과 TOARMT의 차이가 일정한 점을 연산하면 적색의 곡선으로 도시된다. 마찬가지로, RU #2이 제공한 TOA2과 TOARMT의 차이가 일정한 점을 연산하면 녹색의 곡선으로 도시되며, RU #3이 제공한 TOA3과 TOARMT의 차이가 일정한 점을 연산하면 청색의 곡선으로 도시된다. 상기한 곡선의 교점이 바로 해당 시간에서의 항공기의 위치이며, 교점의 변화를 플로팅(plotting)하여 항적을 구할 수 있다. For example, when a point at which the difference between TOA 1 and TOA RMT provided by RU # 1 is calculated, it is shown as a red curve. Likewise, when a point at which the difference between TOA 2 and TOA RMT provided by RU # 2 is calculated is shown as a green curve, a point at which the difference between TOA 3 and TOA RMT provided by RU # 3 is constant, / RTI > The intersection of the above curves is the position of the aircraft at the corresponding time, and plotting the change of the intersection can be obtained by finding the wake.

본 실시예에 의한 MLAT 수신기는 인공위성이 제공하는 시간 정보와 동기된 로컬 클록을 형성하고, 이를 이용하여 작동한다. 따라서, 인공위성의 시간 신호가 대기를 통과하면서 발생하는 전리층, 대류권 오차, 시간 신호가 건물 또는 지형 지물로 인해 반사 및 굴절되어 생기는 신호 왜곡, 인공 위성이 궤도를 벗어나 발생하는 위성 궤도 오차 및 전파 교란 등의 원인에 의한 시간 정보의 오류의 영향을 받지 않는다는 장점이 제공된다. 나아가, 본 실시예에 의하면 복수의 수신기들이 각자의 로컬 클록으로 동작되므로, 인공 위성이 궤도를 벗어나 넓은 영역에 시간 오차를 형성하는 경우에도 안정적으로 동작한다는 장점이 제공된다.The MLAT receiver according to the present embodiment forms a local clock synchronized with the time information provided by the satellite, and operates using the local clock. Therefore, signal distortion caused by reflections and refractions due to buildings or landforms, ionospheric errors and radio disturbances that occur when the satellite is out of orbit, and the ionosphere, tropospheric error, and time signals generated as the time signal of the satellite passes through the atmosphere It is not affected by the error of the time information due to the cause of the error. Further, according to the present embodiment, since a plurality of receivers operate with their own local clocks, it is advantageous that the satellite operates stably even when the satellite deviates from the orbit and forms a time error in a wide area.

또한, 본 실시예에 의한 MLAT 수신기는 미리 정해진 주기로 인공위성과 재 동기화를 수행한다. 따라서, 수신기들이 위치한 지역의 온도, 습도 등에 의한 영향, 수신기에 제공되는 전압 변동 등의 영향이 장기간 누적되어 로컬 클록의 오차가 누적되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 제공된다.In addition, the MLAT receiver according to the present embodiment performs re-synchronization with the satellite in a predetermined period. Therefore, it is possible to prevent accumulation of errors in the local clock due to long-term accumulation of influences of temperature, humidity, etc. of the receiver, and voltage fluctuations provided to the receiver.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, It will be appreciated that other embodiments are possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the appended claims.

100: 정밀 클록 형성부 200: RF수신부
300: 신호 처리부 310: 샘플러
400: 메시지 처리부
100: precision clock forming unit 200: RF receiving unit
300: signal processing unit 310: sampler
400: message processing unit

Claims (10)

인공위성이 제공하는 시간 신호에 동기된 로컬 클록을 형성하는 정밀 클록 형성부;
트랜스폰더가 제공한 신호를 수신하여 기저 대역으로 변환하는 RF수신부;
상기 기저 대역으로 변환된 신호로부터 TOA 정보를 형성하는 신호 처리부 및
상기 TOA 정보를 포함하는 패킷을 중앙 처리 장치로 제공하는 메시지 처리부를 포함하며,
상기 인공위성이 제공하는 시간 신호와의 동기 이후, 상기 로컬 클록에 의하여 구동되고, 상기 정밀 클록 형성부는,
상기 인공위성이 제공하는 시간 신호와 동기된 로컬 클록과, 상기 시간 신호에 동기되면 상응하는 상태 정보를 변경하는 로컬 클록 형성부와, 상기 로컬 클록으로부터 상기 로컬 클록의 주파수 보다 더 높은 주파수를 가지는 제1 클록을 형성하는 제1 클록 형성부를 포함하고,
상기 RF 수신부는, 상기 제1 클록을 제공받고, 상기 제1 클록에 비하여 높은 주파수를 가지는 샘플링 클록을 형성하여 상기 신호 처리부에 제공하며,
상기 신호 처리부는 상기 기저 대역으로 변환된 신호를 상기 샘플링 클록으로 샘플링하는 샘플링 부와, 상기 샘플링 클록 펄스의 개수를 계수(count)하는 카운터를 포함하고,
상기 메시지 처리부는 상기 상태 정보가 변경되면 상기 카운터를 리셋하고,
상기 카운터는 상기 카운터의 리셋 시점부터 상기 샘플링 클록의 펄스를 계수하여 상기 기저 대역으로 변환된 신호 수신시점(TOA)을 구하여 상기 중앙 처리 장치로 제공하도록 상기 메시지 처리부에 출력하는 MLAT(Multilaterate) 수신기.
A precision clock forming unit for forming a local clock synchronized with the time signal provided by the artificial satellite;
An RF receiver for receiving a signal provided by the transponder and converting the signal into a baseband;
A signal processor for forming TOA information from the baseband signal;
And a message processing unit for providing a packet including the TOA information to a central processing unit,
Wherein the precise clock generator is driven by the local clock after synchronization with a time signal provided by the satellite,
A local clock synchronized with a time signal provided by the satellite, and a local clock generator for changing state information corresponding to the time signal in synchronization with the time clock, a first clock generator for generating a first clock signal having a frequency higher than the frequency of the local clock, And a first clock shaping portion for forming a clock,
The RF receiver receives the first clock, forms a sampling clock having a higher frequency than the first clock, and provides the sampled clock to the signal processor,
Wherein the signal processing unit includes a sampling unit for sampling the signal converted into the baseband by the sampling clock, and a counter for counting the number of the sampling clock pulses,
Wherein the message processing unit resets the counter when the status information is changed,
Wherein the counter counts a pulse of the sampling clock from a reset time of the counter to obtain a signal reception time (TOA) converted into the baseband and outputs the signal reception time point (TOA) to the central processing unit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 정밀 클록 형성부는
상기 인공위성이 제공하는 CA 코드(Coarse Acquisition code), P 코드(Precise code) 및 항법 메시지를 수신하여 NMEA(National Marine Electronics Association) 메시지를 형성하여 상기 메시지 처리부에 제공하고,
상기 메시지 처리부는
상기 NMEA 메시지를 이용하여 상기 신호처리부를 초기화하는 MLAT 수신기.
The method according to claim 1,
The precision clock forming unit
Receives a CA code (Coarse Acquisition code), a P code (Precise code) and a navigation message provided by the satellite to form a NMEA (National Marine Electronics Association) message and provides it to the message processing unit,
The message processing unit
And initializes the signal processing unit using the NMEA message.
제1항에 있어서,
상기 MLAT 수신기는,
미리 정해진 주기로 상기 인공위성과 상기 로컬 클록을 재동기화 하는 과정을 수행하는 MLAT 수신기.
The method according to claim 1,
The MLAT receiver comprises:
And resynchronizing the satellite with the satellite in a predetermined period.
MLAT 수신기의 구동 방법으로, 상기 MLAT 수신기의 구동 방법은:
(a) 인공위성이 제공하는 시간 신호에 동기된 로컬 클록을 형성하고, 상기 시간 신호에 동기됨을 지시하는 상태 정보를 변경하는 과정과,
(b) 상기 변경된 상태 정보에 상응하여 카운터를 리셋하고, 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신하여 기저 대역으로 변환하는 과정과,
(c) 상기 기저 대역으로 변환된 신호로부터 TOA 정보를 형성하는 과정 및
(d) 상기 TOA 정보를 포함하는 패킷을 중앙 처리 장치로 제공하는 과정을 포함하며,
상기 (a) 과정 이후, 상기 로컬 클록으로 상기 MLAT 수신기를 구동하고,
상기 (a) 과정은:
(a1) 상기 인공위성이 제공하는 시간 신호와 동기된 로컬 클록을 형성하는 과정과,
(a2) 상기 로컬 클록으로부터 상기 로컬 클록의 주파수 보다 더 높은 주파수를 가지는 제1 클록을 형성하는 과정 및
(a3) 상기 제1 클록에 비하여 높은 주파수를 가지는 샘플링 클록을 형성하는 과정을 포함하며,
상기 (c) 단계는, 상기 카운터 리셋 이후 상기 샘플링 클록의 펄스를 계수하고 상기 기저 대역으로 변환된 신호를 상기 샘플링 클록으로 샘플링하여 TOA 정보를 형성하는 MLAT 수신기의 구동 방법.
A method of driving an MLAT receiver, the method comprising:
(a) forming a local clock synchronized with a time signal provided by a satellite, and changing state information indicating synchronization with the time signal;
(b) resetting the counter according to the changed state information, receiving the signal provided by the transponder, and converting the received signal to baseband;
(c) forming TOA information from the baseband signal; and
(d) providing a packet including the TOA information to a central processing unit,
After the step (a), the MLAT receiver is driven with the local clock,
(A) comprises:
(a1) forming a local clock synchronized with a time signal provided by the satellite,
(a2) forming a first clock having a frequency higher than the frequency of the local clock from the local clock, and
(a3) forming a sampling clock having a higher frequency than the first clock,
Wherein the step (c) includes counting pulses of the sampling clock after the counter reset and sampling the signal converted into the baseband with the sampling clock to form TOA information.
삭제delete 삭제delete 제7항에 있어서,
상기 MLAT 수신기의 구동 방법은 미리 정해진 주기로 상기 (a) 과정을 수행하는 MLAT 수신기의 구동 방법.

8. The method of claim 7,
Wherein the driving method of the MLAT receiver performs the step (a) by a predetermined period.

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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102136725B1 (en) 2018-07-30 2020-07-23 전자부품연구원 CPS of MLAT and aircraft position calculation method using the same
KR102602218B1 (en) * 2020-10-23 2023-11-14 주식회사 우리별 Mlat receiver precise time correction method
KR102501708B1 (en) * 2020-10-23 2023-02-21 주식회사 우리별 Aircraft locating method using interrogator having time of transmission function
US20230213665A1 (en) * 2022-01-06 2023-07-06 Wi-LAN Research Inc. Secure location of wireless devices using leo satellite assistance

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070247368A1 (en) * 2006-04-21 2007-10-25 Sensis Corporation System and method for multilaterating a position of a target using mobile remote receiving units
JP2011523709A (en) * 2008-05-30 2011-08-18 ザ・ボーイング・カンパニー Internet hotspot positioning using a satellite system.
JP2014137318A (en) * 2013-01-18 2014-07-28 Seiko Epson Corp Timing signal generation device, electronic apparatus, mobile object, timing signal generation method and control method for satellite signal receiver

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5056785B2 (en) * 2009-03-26 2012-10-24 日本電気株式会社 Aircraft position measurement system, receiving station, aircraft position measurement method and program

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070247368A1 (en) * 2006-04-21 2007-10-25 Sensis Corporation System and method for multilaterating a position of a target using mobile remote receiving units
JP2011523709A (en) * 2008-05-30 2011-08-18 ザ・ボーイング・カンパニー Internet hotspot positioning using a satellite system.
JP2014137318A (en) * 2013-01-18 2014-07-28 Seiko Epson Corp Timing signal generation device, electronic apparatus, mobile object, timing signal generation method and control method for satellite signal receiver

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