KR101934111B1 - Ｇｐｓ 신호 동기 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Ｇｐｓ 신호 동기 제어 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101934111B1
KR101934111B1 KR1020160031305A KR20160031305A KR101934111B1 KR 101934111 B1 KR101934111 B1 KR 101934111B1 KR 1020160031305 A KR1020160031305 A KR 1020160031305A KR 20160031305 A KR20160031305 A KR 20160031305A KR 101934111 B1 KR101934111 B1 KR 101934111B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
gps
doppler
time information
gps signal
Prior art date
Application number
KR1020160031305A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170107682A (ko
Inventor
김태희
Original Assignee
한국전자통신연구원
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 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020160031305A priority Critical patent/KR101934111B1/ko
Publication of KR20170107682A publication Critical patent/KR20170107682A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101934111B1 publication Critical patent/KR101934111B1/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
    • G01S19/015—Arrangements for jamming, spoofing or other methods of denial of service of such systems
    • 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
    • G01S19/20—Integrity monitoring, fault detection or fault isolation of space segment
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04G—ELECTRONIC TIME-PIECES
    • G04G7/00—Synchronisation
    • G04G7/02—Synchronisation by radio
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04R—RADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
    • G04R20/00—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal
    • G04R20/02—Setting the time according to the time information carried or implied by the radio signal the radio signal being sent by a satellite, e.g. GPS

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 GPS(Global Positioning System) 신호 동기 제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 장치는, GPS 신호를 수신하는 안테나와 연결되어, 안테나를 통해 수신된 GPS 신호를 처리하여 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표, 시간 정보 및 GPS 위성의 동기 시각 정보를 주기적으로 생성하는 GPS 신호 수신 처리부, 상기 GPS 신호 수신 처리부로부터 수신된 가시위성들에 대한 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간정보를 이용하여 프레임 데이터, 도플러 및 의사거리를 계산하고, 상기 계산된 도플러 및 의사거리 정보 및 프레임 데이터에 기초하여 GPS 위성과 동기된 IF 신호를 생성하는 GPS 신호 생성부, 및 상기 IF 신호를 GPS 신호에 대응하는 RF 신호로 변환하여 GPS 수신기로 송출하는 RF 신호 변환부를 포함한다.

Description

ＧＰＳ 신호 동기 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for synchronization controlling of GPS signal}
본 발명은 GPS(Global Positioning System) 신호 동기 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 GPS를 이용한 위성 항법 시스템은 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다.
일 예로, GPS 신호는 위치 정보로서 활용되고 있다. GPS 신호에 의한 위치 정보는 차량 항법 및 스마트폰을 이용한 위치 검색 등에 활용된다. 또한, GPS 신호는 시각 정보로서 활용되고 있다. GPS 신호에 의한 시각 정보는 이동통신 시스템, 은행 및 주식 업무 등 사회 기간망에서 활용된다.
이와 같이, GPS를 이용한 위성 항법 시스템이 다양한 산업 분야에서 활용됨에 따라, 최근 사회적 혼란 및 개인적 이익 등 악의적인 목적으로 GPS 신호를 교란하는 사례가 발생하고 있다.
따라서, 안정적으로 GPS 신호를 수신하기 위한 연구가 요구되고 있다.
국내 공개특허공보 제10-2011-0057661호
본 발명의 목적은, 악의적인 목적으로 GPS 신호를 교란하여 수신장치를 무력화시키거나 공격하는 것에 대처하기 위하여 GPS 위성 항법 시스템과 동기된 안정적인 GPS 신호를 수신할 수 있도록 GPS 신호의 동기를 제어하는 GPS 신호 동기 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, GPS 위성과 동기된 GPS 신호를 생성하여 GPS 신호가 도달하지 않는 음영지역이나 실내에서도 동일한 GPS 신호를 수신할 수 있도록 하는 GPS 신호 동기 제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 GPS 신호 동기 제어 장치는, GPS 신호를 수신하는 안테나와 연결되어, 안테나를 통해 수신된 GPS 신호를 처리하여 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표, 시간 정보 및 GPS 위성의 동기 시각 정보를 주기적으로 생성하는 GPS 신호 수신 처리부, 상기 GPS 신호 수신 처리부로부터 수신된 가시위성들에 대한 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간정보를 이용하여 프레임 데이터, 도플러 및 의사거리를 계산하고, 상기 계산된 도플러 및 의사거리 정보 및 프레임 데이터에 기초하여 GPS 위성과 동기된 IF 신호를 생성하는 GPS 신호 생성부, 및 상기 IF 신호를 GPS 신호에 대응하는 RF 신호로 변환하여 GPS 수신기로 송출하는 RF 신호 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 GPS 신호 동기 제어 방법은, GPS 신호를 수신하는 안테나와 연결되어, 안테나를 통해 수신된 GPS 신호를 처리하여 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표, 시간 정보 및 GPS 위성의 동기 시각 정보를 주기적으로 생성하는 단계, 상기 가시위성들에 대한 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간정보를 이용하여 프레임 데이터, 도플러 및 의사거리를 계산하는 단계, 상기 계산된 도플러 및 의사거리 정보 및 프레임 데이터에 기초하여 GPS 위성과 동기된 IF 신호를 생성하는 단계, 및 상기 IF 신호를 GPS 신호에 대응하는 RF 신호로 변환하여 GPS 수신기로 송출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, GPS 신호의 동기를 제어하여 GPS 위성 항법 시스템과 동기된 안정적인 GPS 신호를 수신할 수 있으며, 그로 인해 악의적인 목적으로 GPS 신호를 교란하여 수신장치를 무력화시키거나 공격하는 것에 대처할 수 있는 이점이 있다.
또한, GPS 위성과 동기된 GPS 신호를 생성하기 때문에 GPS 신호가 도달하지 않는 음영지역이나 실내에서도 동일한 GPS 신호를 수신하는 것이 가능한 이점이 있다.
하다. 이는 수신기 단말에 추가적 장치를 부착하거나 수신기의 수정이 없어도 항법신호를 수신하는 것이 가능하다. 따라서 위성항법 신호를 이용한 다양한 분야에서 적용 가능할 것으로 예상된다.
도 1은 본 발명에 따른 GPS 신호 동기 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 GPS 신호 생성부에 대한 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 6은 GPS 신호의 동기를 제어하는 동작을 설명하는데 참조되는 실시예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 GPS 신호 동기 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 장치가 적용된 컴퓨팅 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 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 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 GPS 신호 동기 제어 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 위성 항법 신호를 수신하는 안테나(100)와 연결되어, 안테나(100)를 통해 수신된 위성 항법 신호가 입력된다. 여기서, 위성 항법 신호는 GPS 신호, GLONASS 신호 등이 해당될 수 있다. 이하에서는 GPS 신호를 수신하여 처리하는 동작을 중심으로 실시예를 설명하도록 한다.
여기서, GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 GPS 신호 수신 처리부(210), GPS 신호 생성부(230) 및 RF 신호 변환부(250)를 포함할 수 있다.
따라서, 안테나(100)를 통해 수신된 GPS 신호는 GPS 신호 수신 처리부(210), GPS 신호 생성부(230) 및 RF 신호 변환부(250)를 거쳐 동기 제어되며, 동기 제어된 GPS 신호는 GPS 수신기(300)로 출력된다.
이에, GPS 신호 수신 처리부(210)는 안테나(100)로부터 입력된 GPS 신호를 처리하여 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간 정보 등을 주기적으로 생성하도록 한다. 또한, GPS 신호 수신 처리부(210)는 GPS 위성(400)과 동기된 동기 시각 정보를 생성할 수 있다. GPS 신호 수신 처리부(210)는 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간 정보와, 동기 시각 정보를 GPS 신호 생성부(230)로 송출하도록 한다.
GPS 신호 생성부(230)는 GPS 신호 수신 처리부(210)로부터 수신된 가시위성들에 대한 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간정보를 이용하여 프레임 데이터, 도플러 및 의사거리를 계산하도록 한다.
또한, GPS 신호 생성부(230)는 계산된 도플러 및 의사거리 정보를 이용하여 위성과 수신기기 간의 신호 지연시간 계산하고, 계산된 신호 지연시간 정보를 프레임 데이터 및 코드 정보에 반영하여 IF 신호를 생성하도록 한다. 이때, GPS 신호 생성부(230)는 생성된 IF 신호를 RF 신호 변환부(250)로 송출하도록 한다.
이에, GPS 신호 생성부(230)에 대한 세부 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
RF 신호 변환부(250)는 GPS 신호 생성부(230)로부터 수신된 IF 신호의 주파수 대역을 미리 정의된 범위의 대역으로 주파수 조절하도록 한다. 여기서, RF 신호 변환부(250)는 수신된 IF 신호의 주파수 대역을 GPS 주파수 대역으로 상향 조절할 수 있다.
이때, RF 신호 변환부(250)는 주파수 조절된 IF 신호를 RF 신호로 변환하여 GPS 수신기(300)로 제공하도록 한다.
따라서, GPS 수신기(300)는 Live GPS 신호와 동일한 위성 신호를 수신할 수 있게 된다.
도 2는 도 1의 GPS 신호 생성부에 대한 세부 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 GPS 신호 동기 제어 장치(200)의 GPS 신호 생성부(230)는 메시지 수신부(231), 프레임 생성부(232), 계산 처리부(233), 기준 클럭 생성부(234), 코드 생성부(235) 및 IF 신호 생성부(236)를 포함할 수 있다.
먼저, 메시지 수신부(231)는 GPS 신호 수신 처리부(210)로부터 주기적으로 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간 정보를 수신한다. 수신된 가시위성들의 궤도데이터 및 시간 정보는 GPS 메시지 프레임을 생성하기 위하여 프레임 생성부(232)로 전달하도록 한다.
이에, 프레임 생성부(232)는 수신된 가시위성들의 궤도데이터를 이용하여 항법 프레임을 구성하도록 한다. 일 예로, GPS L1의 경우 TOW(Time of Week), toe(time of ephemeris) 값이 있다. 이때, 프레임 생성부(232)는 GPS L1의 경우 5개의 서브 프레임(30초)이 25 개인 메인 프레임(12.5분) 데이터를 생성할 수 있다.
이때, 프레임 생성부(232)는 수신된 시간 정보를 이용하여 GPS 메시지 프레임의 시간 값을 설정하도록 한다.
프레임 생성부(232)는 생성된 GPS 메시지 프레임을 IF 신호 생성부(236)로 전달하여 저장되도록 한다.
또한, 메시지 수신부(231)는 GPS 신호 수신 처리부(210)로부터 수신된 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간 정보를 도플러 및 의사거리 계산을 위해 계산 처리부(233)로 전송하도록 한다.
이에, 계산 처리부(233)는 수신된 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간 정보를 이용하여 도플러 및 의사거리를 계산하도록 한다.
구체적으로 계산 처리부(233)는 가시위성들의 궤도데이터와 시간 정보를 이용하여 해당 시간에 위성의 위치좌표를 계산하고, 계산된 위성의 위치좌표를 수신기 위치좌표를 이용하여 위성과 수신기 간 의사거리 및 도플러 정보를 산출하도록 한다.
이때, 계산 처리부(233)는 산출된 의사거리 및 도플러 정보를 IF 신호 생성부(236)로 전달하도록 한다.
기준 클럭 생성부(234)는 GPS 신호 수신 처리부(210)로부터 GPS 위성 신호와 동기된 시각 정보, 예를 들어, 1PPS(Pulse-Per-Second) 신호가 입력되면, GPS 위성 신호와 동기된 시각 정보에 근거하여 Live GPS 위성(400)과 동기를 맞추기 위한 기준 클럭을 생성하도록 한다. 여기서, 기준 클럭은 10 MHz 이상의 클럭인 것으로 한다.
이때, 기준 클럭 생성부(234)는 생성된 기준 클럭 정보를 IF 신호 생성부(236)로 전달하도록 한다.
코드 생성부(235)는 위성별 코드정보를 생성하여 IF 신호 생성부(236)로 제공하도록 한다.
IF 신호 생성부(236)는 프레임 생성부(232)로부터 입력된 GPS 메시지 프레임, 계산 처리부(233)로부터 입력된 의사거리 및 도플러 정보, 그리고 코드 생성부(235)로부터 입력된 위성별 코드정보를 이용하여 중간 주파수 형태의 IF 신호를 생성하도록 한다.
이때, IF 신호 생성부(236)는 생성한 IF 신호를 RF 신호 변환부(250)로 송출하도록 한다. 여기서, IF 신호 생성부(236)는 기준 클럭 생성부(234)로부터 입력된 기준 클럭 정보에 기초하여 IF 신호의 송출 시점을 조절하도록 한다.
도 3 내지 도 6은 DPS 신호의 동기를 제어하는 동작을 설명하는데 참조되는 실시예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 3은 본 발명에 따른 GPS 신호 동기 제어 장치가 적용된 시스템 내에서의 신호 흐름을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 각 신호의 시각 정보를 비교하여 나타낸 것이다.
일반적으로 GPS 위성(400)에서 송출한 GPS 신호(X1)는 도 4의 (a) 및 (b)와 같이 GPS 위성(400)과 수신장치의 안테나(100) 간 거리만큼 전송 지연(DT)이 발생하게 된다. 이때, 안테나(100)는 GPS 위성(400)으로부터 송출되어 전송 지연(DT)이 발생한 신호(X2)를 GPS 수신기(300)로 송출하게 된다.
이에, 본 발명에 따른 GPS 신호의 동기 제어 장치(200)는 안테나(100)로부터 GPS 위성(400)과 수신장치의 안테나(100) 간 거리만큼 전송 지연(DT)이 발생한 신호(X2)를 입력 받아 GPS 위성(400)과 동기화된 시각 정보를 추출하고, GPS 위성(400)과 동기화된 시각 정보에 근거하여 Live GPS 위성(400)과 동기를 맞추기 위한 기준 클럭 신호(X3), 즉, 1PPS 신호를 생성하도록 한다.
이때, GPS 신호의 동기 제어 장치(200)는 기준 클럭 신호(X3)를 이용하여 전송 지연(DT)이 발생한 신호(X2)에 대한 의사 거리의 지연시간(DT) 산출하고, 산출된 지연시간(DT)을 고려하여 GPS 위성(400)에서 송출한 GPS 신호(X1)에 대응하는 출력신호(X4)를 생성하도록 한다.
여기서, GPS 신호의 동기 제어 장치(200)는 출력신호(X4)를 GPS 수신기(300)로 송출하는데 소요되는 시간 등을 반영하여 소정의 시간 간격(TI)을 두고 GPS 수신기(300)로 송출할 수 있다.
도 5는 초기 GPS 동기 Offset을 적용하여 동기된 GPS 신호를 생성하는 실시예를 나타낸 것이다.
먼저, (a)는 GPS 위성(400)에서 전송되는 GPS 신호를 나타낸 것이다. 이때, (b)는 (a)에 도시된 GPS 신호에 대한 수신 처리를 통해 추출한 GPS 위성(400)과 동기된 시각 정보(1PPS)는 (b)와 같이 나타낼 수 있다.
(b)에 도시된 바와 같이, 1PPS 신호는 1초 간격으로 매우 짧은 펄스(Tic)가 발생되며, 이는 GPS 위성(400)의 시각과 동일한 시각 시작점 및 간격을 가지게 된다. 다시 말하면, GPS 위성(400)의 시각이 12시 00분 00초이면 GPS 신호를 처리하여 얻은 시각 정보 또한 12시 00분 00초가 되는 것이다. 이후에는 동일한 1초 간격으로 위성과 연속적인 동기가 이루어지게 된다.
(c)는 GPS 위성과 동기된 시각 정보인 (b)를 이용하여 생성한 기준 클럭 신호를 나타낸 것이다. 예를 들어, 기준 클럭으로 10 MHz를 사용하면, 기준 클럭 신호는 (b)의 Tic과 Tic 사이의 시간인 1초 동안 10 x 106 번의 클럭이 발생하게 된다.
(d)는 (c)의 기준 클럭 신호를 이용하여 Live GPS 신호와 생성된 신호 간의 동기를 유지하기 위하여 사용되는 클럭정보이다.
본 발명에 따른 GPS 신호 동기 제어 장치(200)에서 (c)의 기준 클럭 신호를 기준으로 신호를 생성할 경우, GPS 신호 동기 제어 장치(200)의 내부적인 지연 시간(D sec)으로 인해 동기된 GPS 신호를 생성할 수 없게 된다. 따라서 GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 장치의 내부적인 지연 시간(D sec)을 고려하여 (d)와 같은 클럭 정보를 생성할 수 있다.
여기서, GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 GPS 위성(400)의 시각 정보와 동기된 기준 클럭을 이용하여 내부적인 지연 시간(D sec)을 산출하고, 산출된 지연 시간(D sec)을 고려하여 1초에서 지연 시간(D sec)을 뺀 시점을 기준으로 동기된 GPS 신호를 생성하게 된다.
일 예로, 기준 클럭이 10 MHz, 1초 동안 cycle의 수가 10 x 106 개, 기준 클럭의 1 cycle 시간이 100 nsec, 내부 지연의 cycle 수가 6 x 104 개라고 가정할 때, GPS 신호의 동기화를 위한 시간은 (10 x 106 - 6 x 104) x 100 nsec = 0.994 sec 가 된다.
즉, 동기화된 GPS 신호 생성을 위한 클럭을 기준 클럭과 동기된 시점에서 0.994 sec 만큼 지연시킨 시점(511)을 기준으로, 다음 2초가 시작되는 시점(512)부터 Live GPS 신호와 생성한 GPS 신호 간에 동기가 이루어지게 된다.
GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 GPS 신호의 동기화를 위해 클럭이 생성된 시점(32)부터 실제 동기화된 GPS 신호가 생성되어 송출되는 시점(513) 사이에 IF 신호를 생성하기 위한 준비 동작을 수행할 수 있다. 일 예로, (f)와 같이 GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 해당 구간에서 Live GPS 신호의 궤도데이터, 수신기 위치좌표, 시간 정보를 이용하여 도플러 및 의사거리(515)를 산출할 수 있다. 또한, (g)와 같이 GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 해당 구간에서 Live GPS 신호의 궤도데이터, 시간 정보를 이용하여 GPS 메시지 프레임(514)을 생성할 수 있다.
이후, GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 산출된 도플러 및 의사거리(515)에 기초하여 GPS 신호의 생성 시점(513)을 결정할 수 있다. 따라서, GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 (e)에서와 같이 결정된 GPS 신호의 생성 시점(513)에 도달하면 GPS 신호(516)를 생성하도록 한다. 이때, 생성된 GPS 신호(516)는 Live GPS 신호(517)와 시각이 동기된 신호가 된다.
도 6은 시감의 흐름에 따른 동기화된 GPS 신호를 생성하는 동작을 나타낸 것이다.
도 6을 참조하면, GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 (a) 및 (b)에서와 같이 초기 GPS 동기 Offset을 적용한 신호의 생성이 완료되면, (c) 내지 (e)에서와 같이 일정한 주기로 인터럽트를 생성하여 신호 생성에 필요한 정보를 획득한다.
구체적으로, GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 일정한 주기로 도플러 및 의사거리 갱신을 위한 인터럽트(611)를 발생하면, 다음 인터럽트 발생시점(613)의 시간값으로 도플러 및 의사거리를 계산하도록 한다.
이때, GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 다음 인터럽트 발생시점(612)에 현재 계산한 도플러 및 의사거리를 반영하여 IF 신호를 생성하게 된다. 현재 인터럽트와 다음 인터럽트의 발생시점(611, 612) 간 시간 간격(613)은 GPS 수신장치에서 연속적인 신호처리가 가능한 범위 내, 예를 들어, 100msec 간격 이하의 범위 내에서 사용자에 의해 조절 가능하다.
또한, GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 일정한 시간이 되면 프레임 데이터를 갱신해야 한다. 이에, GPS 신호 동기 제어 장치(200)는 프레임 갱신 인터럽트(614)를 발생하고, 그에 대응하여 GPS 메시지 프레임을 생성하여 IF 신호에 반영하도록 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 제어 장치의 동작 흐름을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 본 발명에 따른 GPS 신호 동기 제어 방법에 대한 동작 흐름을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, GPS 신호 동기 제어 장치는 GPS 위성(400)으로부터 GPS 신호를 수신하면(S110), 수신된 GPS 신호에 대한 수신 처리를 한다(S120). GPS 신호 동기 제어 장치는 'S120' 과정에서 GPS 위성(400)에 대한 궤도데이터, 수신기 위치좌표, 시간 정보 등을 추출할 수 있다.
GPS 신호 동기 제어 장치는 'S120' 과정에서 추출한 시간 정보에 기초하여 GPS 신호에 대한 동기 시각정보를 생성하도록 한다(S130).
GPS 신호 동기 제어 장치는 'S120' 과정에서 획득한 궤도데이터, 수신기 위치좌표, 시간 정보를 이용하여 GPS 위성(400)과 GPS 수신장치 간 도플러 및 의사거리를 산출할 수 있다(S140). 또한, GPS 신호 동기 제어 장치는 'S120' 과정에서 추출한 궤도데이터, 시간 정보를 이용하여 GPS 메시지 프레임을 생성하고, 이를 통해 신호 지연시간을 확인할 수 있다(S150).
따라서, GPS 신호 동기 제어 장치는 'S130' 내지 'S150' 과정에서 확인된 정보에 근거하여 IF 신호를 생성하고(S160), IF 신호를 GPS 신호에 대응하는 RF 신호로 변환하여(S170), GPS 수신기(300)로 전달하도록 한다(S180).
상기에서와 같이 동작하는 본 실시예에 따른 GPS 신호 동기 제어 장치는 독립적인 하드웨어 장치 형태로 구현될 수 있다. 한편, 본 실시예에 따른 GPS 신호 동기 제어 장치는 적어도 하나 이상의 프로세서(processor)로서 마이크로 프로세서나 범용 컴퓨터 시스템과 같은 다른 하드웨어 장치에 포함된 형태로 구동될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 장치가 적용된 컴퓨팅 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 컴퓨팅 시스템(1000)은 버스(1200)를 통해 연결되는 적어도 하나의 프로세서(1100), 메모리(1300), 사용자 인터페이스 입력 장치(1400), 사용자 인터페이스 출력 장치(1500), 스토리지(1600), 및 네트워크 인터페이스(1700)를 포함할 수 있다.
프로세서(1100)는 중앙 처리 장치(CPU) 또는 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600)에 저장된 명령어들에 대한 처리를 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1300) 및 스토리지(1600)는 다양한 종류의 휘발성 또는 불휘발성 저장 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(1300)는 ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서(1100)에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM과 같은 저장 매체(즉, 메모리(1300) 및/또는 스토리지(1600))에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서(1100)에 커플링되며, 그 프로세서(1100)는 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 저장 매체는 프로세서(1100)와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다. 다른 방법으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내에 개별 컴포넌트로서 상주할 수도 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 안테나 200: GPS 신호 동기 제어 장치
210: GPS 신호 수신 처리부 230: GPS 신호 생성부
231: 메시지 수신부 232: 프레임 생성부
233: 계산 처리부 234: 기준 클럭 생성부
236: 코드 생성부 236: IF 신호 생성부
250: RF 신호 변환부 300: GPS 수신기
400: GPS 위성

Claims (10)

  1. 안테나를 통해 수신된 GPS 신호를 처리하여 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표, 시간 정보 및 GPS 위성의 동기 시각 정보를 생성하는 GPS 신호 수신 처리부;
    상기 GPS 신호 수신 처리부로부터 수신된 가시위성들에 대한 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간 정보를 이용하여 프레임 데이터, 도플러 및 의사거리를 계산하고, 상기 계산된 도플러, 의사거리 및 프레임 데이터에 기초하여 상기 GPS 신호에 동기된 중간 주파수 형태의 신호를 생성하는 GPS 신호 생성부; 및
    상기 중간 주파수 형태의 신호를 GPS 신호에 대응하는 RF 신호로 변환하고, 상기 변환된 RF 신호를 GPS 수신기로 송출하는 RF 신호 변환부
    를 포함하고,
    상기 GPS 신호 생성부는,
    GPS 동기 오프셋(Offset)을 적용한 신호를 생성하고,
    상기 GPS 동기 오프셋을 적용한 신호의 생성이 완료된 이후,
    도플러 및 의사거리 갱신을 위한 인터럽트가 생성되면, 다음 인터럽트의 발생시점의 시간 값에 기초하여 상기 도플러 및 상기 의사거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 동기 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 GPS 신호 생성부는
    상기 GPS 위성의 동기 시각 정보에 근거하여 기준 클럭을 생성하고, 상기 기준 클럭을 이용하여 상기 중간 주파수 형태의 신호의 송출 시점을 조절하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 동기 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 안테나를 통해 수신된 GPS 신호를 처리하여 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표, 시간 정보 및 GPS 위성의 동기 시각 정보를 생성하는 GPS 신호 수신 처리부;
    상기 GPS 신호 수신 처리부로부터 수신된 가시위성들에 대한 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간 정보를 이용하여 프레임 데이터, 도플러 및 의사거리를 계산하고, 상기 계산된 도플러, 의사거리 및 프레임 데이터에 기초하여 상기 GPS 신호에 동기된 중간 주파수 형태의 신호를 생성하는 GPS 신호 생성부; 및
    상기 중간 주파수 형태의 신호를 GPS 신호에 대응하는 RF 신호로 변환하고, 상기 변환된 RF 신호를 GPS 수신기로 송출하는 RF 신호 변환부
    를 포함하고,
    상기 GPS 신호 생성부는,
    GPS 동기 오프셋(Offset)을 적용한 신호를 생성하고,
    프레임 데이터 갱신 인터럽트의 발생에 대응하여 GPS 메시지 프레임을 생성하고, 상기 GPS 메시지 프레임을 상기 중간 주파수 형태의 신호에 반영하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 동기 제어 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 GPS 신호 생성부는
    위성별 코드 정보를 이용하여 상기 중간 주파수 형태의 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 동기 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 GPS 신호 생성부는,
    상기 도플러 및 의사거리를 이용하여 신호 지연시간을 계산하고, 상기 계산된 신호 지연시간을 이용하여 상기 중간 주파수 형태의 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 동기 제어 장치.
  8. 안테나를 통해 수신된 GPS 신호를 처리하여 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표, 시간 정보 및 GPS 위성의 동기 시각 정보를 생성하는 단계;
    상기 가시위성들에 대한 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간정보를 이용하여 프레임 데이터, 도플러 및 의사거리를 계산하는 단계;
    상기 계산된 도플러 및 의사거리 정보 및 프레임 데이터에 기초하여 GPS 신호에 동기된 중간 주파수 형태의 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 중간 주파수 형태의 신호를 GPS 신호에 대응하는 RF 신호로 변환하고, 상기 변환된 RF 신호를 GPS 수신기로 송출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 도플러 및 의사거리를 계산하는 단계는,
    도플러 및 의사 거리 갱신을 위한 인터럽트가 생성되면, 다음 인터럽트의 발생 시점의 시간 값에 기초하여 상기 도플러 및 의사거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 동기 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 GPS 신호에 동기된 중간 주파수 형태의 신호를 생성하는 단계는,
    상기 GPS 위성의 동기 시각 정보에 근거하여 기준 클럭을 생성하고, 상기 기준 클럭을 이용하여 상기 중간 주파수 형태의 신호의 송출 시점을 조절하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호 동기 제어 방법.
  10. 안테나를 통해 수신된 GPS 신호를 처리하여 가시위성들의 궤도데이터, 수신기 위치좌표, 시간 정보 및 GPS 위성의 동기 시각 정보를 생성하는 단계;
    GPS 동기 오프셋(Offset)을 적용한 신호를 생성하는 단계;상기 가시위성들에 대한 궤도데이터, 수신기 위치좌표 및 시간정보를 이용하여 프레임 데이터, 도플러 및 의사거리를 계산하는 단계;
    상기 계산된 도플러 및 의사거리 정보 및 프레임 데이터에 기초하여 GPS 신호에 동기된 중간 주파수 형태의 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 중간 주파수 형태의 신호를 GPS 신호에 대응하는 RF 신호로 변환하고, 상기 변환된 RF 신호를 GPS 수신기로 송출하는 단계; 및
    를 포함하고,
    상기 도플러 및 의사거리를 계산하는 단계는,
    도플러 및 의사 거리 갱신을 위한 인터럽트가 생성되면, 다음 인터럽트의 발생 시점의 시간 값에 기초하여 상기 도플러 및 의사거리를 계산하는 GPS 신호 동기 제어 방법.
KR1020160031305A 2016-03-16 2016-03-16 Ｇｐｓ 신호 동기 제어 장치 및 방법 KR101934111B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160031305A KR101934111B1 (ko) 2016-03-16 2016-03-16 Ｇｐｓ 신호 동기 제어 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160031305A KR101934111B1 (ko) 2016-03-16 2016-03-16 Ｇｐｓ 신호 동기 제어 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170107682A KR20170107682A (ko) 2017-09-26
KR101934111B1 true KR101934111B1 (ko) 2018-12-31

Family

ID=60036683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160031305A KR101934111B1 (ko) 2016-03-16 2016-03-16 Ｇｐｓ 신호 동기 제어 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101934111B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102586401B1 (ko) * 2021-11-01 2023-10-10 서울대학교산학협력단 광역 gnss 기만 신호 생성 시스템 및 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101032735B1 (ko) 2010-12-09 2011-05-06 김동성 소프트웨어형 ｇｐｓ 프로세서모듈을 통한 실시간 ｇｐｓ 신호추적용 ｇｐｓ 수신기

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101032735B1 (ko) 2010-12-09 2011-05-06 김동성 소프트웨어형 ｇｐｓ 프로세서모듈을 통한 실시간 ｇｐｓ 신호추적용 ｇｐｓ 수신기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170107682A (ko) 2017-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101423126B1 (ko) 마이크로 전력 모드에서 ｇｐｓ 디바이스를 작동시키는 시스템 및 방법
US10159055B2 (en) GPS time-aiding and frequency correction
CN112327335B (zh) Gnss接收机和卫星捕获跟踪方法
JP5650436B2 (ja) 衛星測位受信機
US9383450B2 (en) Apparatus and method for generating satellite navigation signal based on software
TWI465752B (zh) 無線裝置及其電源控制器與應用電源控制器之方法
KR101934111B1 (ko) Ｇｐｓ 신호 동기 제어 장치 및 방법
US8023960B2 (en) Positioning system, terminal apparatus, control method of terminal apparatus
JP2011146858A (ja) 同期信号生成装置、基地局装置
CN113922859B (zh) 一种面向透明转发卫星的跳波束控制方法及装置
JP2001183438A (ja) タイミング較正方法
JP2009025028A (ja) 測位システム
KR20130006171A (ko) 코드 주기를 이용한 신호 처리 방법 및 상관기, 소프트웨어 신호 수신기
JP2012023705A (ja) タイミング調整装置、タイミング情報生成装置、および時刻同期システム
CN102404839A (zh) 同步锁定方法及无线通信设备
JP2006162265A (ja) Ｇｐｓ測位端末およびネットワーク型ｇｐｓ測位システム
JP2009232112A (ja) 情報処理装置およびタイミング同期方法
JP2015087343A (ja) 衛星サーチ方法、時刻修正方法、測位装置及び電子機器
KR101012176B1 (ko) 차량 위치인식용 ｇｎｓｓ의 고감도와 고정밀을 고려한 수신기 및 그 제어 방법
US20120049916A1 (en) Calibration method for oscillation frequency and calibration device for oscillation frequency
CN115202182B (zh) 一种秒脉冲信号输出方法、电路及芯片
NL2026210B1 (en) Timescale dissemination using global navigation satellite systems and applications thereof
JP2007218853A (ja) Ｇｐｓ測位方法および装置
US8154449B2 (en) Signal acquisition systems with applications of general clocks
CN117949984A (zh) 卫星信号预测方法、装置、接收机及存储介质

Legal Events

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