KR101943892B1 - GPS Satellite Selection Method for Multi-Beamforming - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 다중 빔 포밍을 위한 위성 선정 방법은, 검색할 위성을 지정하고 상기 위성과 관련된 신호 검색 범위 결정과 채널 활성화를 수행하는 위성 할당 및 보정 과정; 상기 위성과 관련된 항법메시지를 처리하여, 위성 위치 및 속도와 관련된 항법 정보를 계산하는 위성데이터 계산 과정; 상기 위성 상태에 기반하여 상기 위성 위치 및 속도와 관련된 위성 정보를 계산하는 위성항법 계산 과정; 및 상기 계산된 위성 정보와 항법 정보를 통해 위성 조합을 선정하고, 상기 선정된 위성 조합을 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기에 전달하는 위성 선정 및 전달 과정을 포함하고, 실시간 위성항법시스템에서 계산량과 계산시간을 최소화함과 동시에 효과적으로 위성 선정을 할 수 있다. A satellite selection method for multi-beamforming according to the present invention includes: a satellite allocation and correction process for specifying a satellite to be searched and performing a signal search range determination and a channel activation related to the satellite; A satellite data calculation process of processing the navigation message related to the satellite to calculate navigation information related to the satellite position and the speed; A satellite navigation calculation process for calculating satellite information related to the satellite position and the speed based on the satellite status; And a satellite selection and delivery process for selecting a satellite combination through the calculated satellite information and navigation information and delivering the selected satellite combination to a multi-beamforming anti-jamming signal processor. In a real-time satellite navigation system, The time can be minimized and the satellite can be selected effectively.
Description
본 발명은 다중 빔 포밍을 위한 위성 선정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a satellite selection method and apparatus for multi-beamforming.
위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System; GNSS)은 지구 주위를 선회하는 다수의 위성을 이용하여 삼각 측량법으로 사용자의 위치를 계산하는 시스템이다. 이러한 위성 항법 시스템은 사용시간에 따른 오차의 발산이 없으므로 장시간 사용이 가능하며, 지구 전역에서 정밀한 측위가 가능하다는 장점이 있다.The Global Navigation Satellite System (GNSS) is a system that calculates the location of a user by triangulation using multiple satellites orbiting the earth. Such a satellite navigation system can be used for a long time because there is no divergence according to the use time, and it has an advantage that accurate positioning can be performed all over the earth.
그러나 약 20,000km 상공의 위성에서 송신된 GNSS 신호는 수신기에 도달하면 상온에서의 열잡음보다도 낮은 약 -128.5dBm의 신호가 된다. GNSS 신호는 열잡음보다도 낮기 때문에 수신감도가 매우 약하여 비고의적인 주위 전파 신호 또는 고의적인 간섭과 재밍 공격에 쉽게 영향을 받아서 항법 오차가 커지거나 항법을 수행하지 못할 수도 있다.However, the GNSS signal transmitted from the satellite above 20,000 km is a signal of about -128.5 dBm, which is lower than the thermal noise at room temperature when it reaches the receiver. Since the GNSS signal is lower than the thermal noise, the reception sensitivity is very weak, so it may be affected easily by unintentional ambient radio signals or intentional interference and jamming attacks, which may lead to a large navigation error or a failure to perform navigation.
이와 같은 위성항법시스템의 재밍을 줄이기 위한 항재밍 기술에는 항재밍 안테나 기술, 프로트 엔드 필터링 기술, 디지털 항재밍 신호처리 기술 등 다양한 항재밍 기술이 적용되고 있다.Various anti-jamming techniques such as anti-jamming antenna technology, pro-end filtering technology, and digital anti-jamming signal processing technology are applied to the anti-jamming technology for reducing jamming of the satellite navigation system.
최근 디지털 항재밍 신호처리 기술에서 배열안테나를 통한 안테나의 빔패턴을 조절하여 재밍신호에는 널을 형성하여 재밍 신호를 억제하고 위성방향으로는 빔포밍을 형성하는 항재밍 기법이 사용되고 있다. 이러한 기법을 사용한 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기는 위성항법수신기와 결합하여 위성항법수신기에서 제공하는 위성 정보를 활용하게 된다. In recent digital anti - jamming signal processing technology, an anti - jamming technique is used to adjust the beam pattern of the antenna through the array antenna to form a null in the jamming signal to suppress the jamming signal and to form the beamforming in the satellite direction. The multi - beamforming anti - jamming signal processor using this technique combines satellite navigation receiver and satellite information provided by satellite navigation receiver.
그러나 항재밍 신호처리기에서 빔포밍을 하기 위한 연산량은 빔포밍 채널수에 따라 증가하므로 제한된 리소스(resource)에서 모든 가시 위성에 대한 빔포밍이 어려운 단점이 있다.However, since the computation amount for performing beamforming in the anti-jamming signal processor increases according to the number of beam forming channels, it is difficult to perform beamforming for all visible satellites in a limited resource.
따라서 제한된 리소스에서 가능한 다중 빔포밍 채널(M)보다 많은 가시위성(K)이 존재할 경우(M<K), 위성항법 시스템의 정밀 측위를 위한 최적의 위성조합을 선별하는 것이 중요하다.It is therefore important to select an optimal satellite combination for precise positioning of the satellite navigation system when there are more visible satellites K than there are multi-beamforming channels M available at a limited resource (M < K).
위성항법 시스템의 정밀 측위를 위한 최적의 위성조합은 DOP이 가장 좋은 위성조합을 선택하는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 K개의 모든 가시 위성에 대해 M개의 위성을 선택하는데 있어서 모든 가용한 조합의 DOP을 계산하고, DOP이 최소가 되는 조합의 위성을 선택한다. 이 경우 가시위성이 많을수록 조합의 경우의 수가 늘어나 연산량과 연산 수행시간이 커지는 단점을 갖게 된다.The optimal satellite combination for precise positioning of the satellite navigation system is to choose the best satellite combination for the DOP. However, this method computes all available combinations of DOPs in selecting M satellites for all K visible satellites, and selects the combination satellite in which the DOP is minimized. In this case, as the number of visible satellites increases, the number of combinations increases, which leads to a disadvantage that the amount of computation and the computation time are increased.
따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제 및 목적은 다중 빔 포밍을 위한 위성 선정 방법 및 장치를 제공하는 데에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a satellite selection method and apparatus for multi-beam forming.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다중 빔 포밍을 위한 위성 선정 방법은, 검색할 위성을 지정하고 상기 위성과 관련된 신호 검색 범위 결정과 채널 활성화를 수행하는 위성 할당 및 보정 과정; 상기 위성과 관련된 항법메시지를 처리하여, 위성 위치 및 속도와 관련된 항법 정보를 계산하는 위성데이터 계산 과정; 상기 위성 상태에 기반하여 상기 위성 위치 및 속도와 관련된 위성 정보를 계산하는 위성항법 계산 과정; 및 상기 계산된 위성 정보와 항법 정보를 통해 위성 조합을 선정하고, 상기 선정된 위성 조합을 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기에 전달하는 위성 선정 및 전달 과정을 포함하고, 실시간 위성항법시스템에서 계산량과 계산시간을 최소화함과 동시에 효과적으로 위성 선정을 할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of selecting a satellite for multi-beamforming, the method including: a satellite allocation and correction process for specifying a satellite to be searched and performing a signal search range determination and a channel activation related to the satellite; A satellite data calculation process of processing the navigation message related to the satellite to calculate navigation information related to the satellite position and the speed; A satellite navigation calculation process for calculating satellite information related to the satellite position and the speed based on the satellite status; And a satellite selection and delivery process for selecting a satellite combination through the calculated satellite information and navigation information and delivering the selected satellite combination to a multi-beamforming anti-jamming signal processor. In a real-time satellite navigation system, The time can be minimized and the satellite can be selected effectively.
일 실시 예에서, 상기 위성 선정 및 전달 과정은, K개의 가시 위성의 위성 위치, 방향 정보를 계산하는 과정; 및 상기 가시 위성의 개수(K)가 상기 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기의 최대 빔 채널 수(M)보다 큰 지 여부를 판단하는 과정을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the satellite selection and transmission process includes calculating satellite position and direction information of K visible satellites; And determining whether the number K of visible satellites is greater than the maximum number M of beam channels of the multi-beamforming anti-jamming signal processor.
일 실시 예에서, 상기 가시 위성의 개수(K)가 상기 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기의 최대 빔 채널 수(M)보다 크지 않으면, 상기 K개의 가시 위성 조합을 선정하는 과정을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method may further include the step of selecting the K visible satellite combinations if the number K of visible satellites is not greater than the maximum number M of beam channels of the multi-beamforming anti-jamming signal processor .
일 실시 예에서, 상기 가시 위성의 개수(K)가 상기 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기의 최대 빔 채널 수(M)보다 크면, 상기 K개의 가시 위성 중 앙각(Elevation angle)이 최대인 최대 앙각 위성을 선정하는 과정을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, if the number K of visible satellites is greater than the maximum number M of beam channels of the multi-beamforming anti-jamming signal processor, the maximum elevation angle satellite having the highest elevation angle among the K visible satellites May be further included.
일 실시 예에서, 상기 최대 앙각 위성을 제외한 (K-1)개 위성 간 비용 함수(Cost Function)를 계산하는 과정; 상기 (K-1)개 위성에 대한 비용 값을 계산하는 과정; 및 상기 비용 값이 작은 순서대로 M-1 개 위성을 선정하는 과정을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, calculating a cost function between (K-1) satellites excluding the maximum elevation satellites; Calculating a cost value for the (K-1) number of satellites; And selecting M-1 satellites in descending order of the cost value.
일 실시 예에서, 상기 최대 앙각 위성과 상기 M-1 개의 비용 값이 작은 M개의 위성 조합을 선정하는 과정을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the method may further include a step of selecting M combinations of the maximum elevation satellites and M-1 low cost values.
일 실시 예에서, 상기 (K-1)개 위성 간 비용 함수는, 
상술한 본 발명의 다중 빔포밍을 위한 위성선정 방법은 제한된 리소스를 갖는 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기에 위성항법수신기에서 수신한 가시 위성 중 다중 빔포밍 채널(M)과 같은 M개의 조합을 갖는 위성 정보를 제공할 수 있다.The method of selecting a satellite for multi-beamforming according to the present invention is characterized in that a multi-beamforming anti-jamming signal processor having a limited resource, a satellite having a combination of M such as a multi-beamforming channel (M) Information can be provided.
또한, 본 발명의 효율적인 위성선정 방법에 따르면 실시간 위성항법시스템에서 계산량과 계산시간을 최소화함과 동시에 효과적으로 위성 선정을 할 수 있다. In addition, according to the efficient satellite selection method of the present invention, it is possible to minimize the calculation amount and calculation time in the real-time satellite navigation system, and effectively select the satellite.
도 1은 본 발명에 사용되는 빔포밍 항재밍신호처리기와 위성항법수신기가 포함된 위성항법 시스템의 내부 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 위성항법 수신기의 위성항법계산 및 위성선정 처리 방법을 도시한 순서도 이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 위성선정 방법을 도시한 순서도이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 일 실시예에 의한 위성선정 방법의 과정을 구체적 예로 도시한 그림이다. FIG. 1 is an internal configuration diagram of a satellite navigation system including a beam-forming section jamming signal processor and a satellite navigation receiver used in the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a satellite navigation calculation and a satellite selection processing method of a satellite navigation receiver according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of selecting a satellite according to an embodiment of the present invention.
4A to 4C are diagrams illustrating a process of a satellite selection method according to an exemplary embodiment of the present invention.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It will be possible. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Should not.
이하에서는, 본 발명에 따른 다중 빔 포밍을 위한 위성 선정 방법 및 장치에 대해 설명하기로 하자. 본 발명은 위성항법 수신기의 수신된 가시 위성정보를 통해 각 위성의 위치 및 방위각(Azimuth), 앙각(Elevation angle)을 계산할 수 있는 위성데이터 계산부;와 계산된 위성의 위치 및 방위각, 앙각을 통해 효율적인 위성을 선정하는 위성 선정부; 선정된 위성정보를 다중빔포밍을 위한 항재밍신호처리기로 전달하는 위성전달부;를 포함하는 다중빔포밍을 위한 효율적인 위성 선정 방법을 제공한다.Hereinafter, a method and apparatus for selecting a satellite for multi-beam forming according to the present invention will be described. The present invention relates to a satellite navigation system, a satellite navigation system, a satellite navigation system, a satellite navigation system, and a navigation system, Satellite selection to select efficient satellites; And a satellite transmitting unit for transmitting the selected satellite information to an anti-jamming signal processor for multi-beamforming, and an efficient satellite selecting method for multi-beam forming.
또한, 위성데이터 계산부에서 계산된 K개의 가시 위성정보를 생성하는 단계;와 M개의 위성조합을 갖는 효율적인 위성선정을 위해 앙각이 가장 큰 첫 번째 위성을 선정하고, 선정된 첫 번째 위성을 제외한 K-1개의 각 가시위성에 대해 Cost 값을 계산하는 위성선정 계산 단계;와 계산된 위성의 Cost 값이 작은 순으로 M-1개와 앙각이 가장 큰 첫 번째 위성을 선정하는 위성선정 단계;를 통해 선정된 위성정보를 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기로 전달하는 단계;를 포함할 수 있다. The method includes the steps of: generating K visible satellite information calculated by the satellite data calculation unit; selecting the first satellite having the largest elevation angle for selecting an efficient satellite having M satellite combinations; calculating K The satellite selection step of calculating the cost value for each of the -1 visible satellites, and the satellite selection step of selecting the first satellite having the largest elevation angle and M-1 in the ascending order of the calculated cost value of the satellite And transmitting the satellite information to the multi-beamforming anti-jamming signal processor.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals are used to denote like elements throughout the drawings, even if they are shown on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 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 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the components from other components, and the terms do not limit the nature, order, order, or number of the components. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; intervening " or that each component may be " connected, " " coupled, " or " connected " through other components.
도 1은 본 발명에 사용되는 빔포밍 항재밍신호처리기와 위성항법수신기가 포함된 위성항법 시스템의 내부 구성도이다.FIG. 1 is an internal configuration diagram of a satellite navigation system including a beam-forming section jamming signal processor and a satellite navigation receiver used in the present invention.
본 명세서에서의 위성 항법 시스템은 미국이 제공하는 위성 항법 시스템인 좁은 의미의 GPS(Global Positioning System)는 물론, 러시아의 위성 항법 체계인GLONASS, 유럽 연합(EU)의 측위 위성 시스템인 GALILEO (Project), 중국의 COMPASS, 일본의 QZSS, 인도의 IRNSS 등 모든 형태의 위성 항법 시스템 또는 위성 측위 시스템을 포함하는 포괄적인 의미로 해석되어야 한다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 GPS를 기준으로 위성 선정 방법을 설명한다. 일반적인 위성 항법 시스템은 배열안테나(103)기반의 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기(104)와 위성항법 수신기(106)를 포함하여 구성될 수 있다. 일반적인 위성 항법 시스템에서 GPS 항법 위성(101) 신호와 GPS 재밍 송출기(102)의 재밍 신호가 배열 안테나(103)에서 수신된다. 이때, 재밍 신호는 군사적인 목적 등으로 측위 위성 정보를 교란시키기 위하여 GPS 신호와 유사한 체계로 송출하는 전파일 수 있으며, 그 재밍 신호를 송출하는 재머 또는 재밍 신호 송출기(102)라 할 수 있다. 배열 안테나로 수신된 재밍 신호는 빔포밍 항재밍 신호처리기(104)를 통해 재밍 신호가 제거된 항재밍 위성 신호(105)로 위성항법 수신기(106)에 전달된다.In this specification, the satellite navigation system in this specification is not limited to the GPS (Global Positioning System), which is a satellite navigation system provided by the US, GLONASS, a satellite navigation system of Russia, GALILEO (Project) , COMPASS in China, QZSS in Japan, IRNSS in India, and so on. Hereinafter, a satellite selection method based on GPS will be described for convenience of explanation. A general satellite navigation system may include a multi-beamforming
위성항법수신기(106)은 항재밍 처리된 각 위성신호를 이용하여 항법해를 계산하고 다중 빔포밍에 사용될 각 위성 정보(107)를 정의된 프로토콜로 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기(105)에 전달한다.The
이때 모든 가시 위성 정보에 대해 다중 빔포밍을 구성하는 항재밍 신호처리기 설계가 요구되지만, 모든 가시 위성에 따른 다중 빔포밍 채널이 증가함에 따라 하드웨어 리소스 및 연산량이 증가하는 단점이 발생한다. 따라서 제한된 다중 빔포밍 채널을 갖는 항재밍 신호처리기에 효율적인 위성 조합을 선정하여 위성항법수신기가 제공한다.In this case, an anti-jamming signal processor designing multi beamforming is required for all visible satellite information. However, as multi-beam forming channels according to all visible satellites increase, a hardware resource and an operation amount increase. Therefore, an efficient satellite combination is selected for the anti-jamming signal processor with limited multi-beamforming channel, and the satellite navigation receiver provides the satellite combination.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 위성항법 수신기의 위성항법계산 및 위성선정 처리 방법을 도시한 순서도 이다. 일반적인 위성항법 수신기의 위성항법 계산(S240)의 까지의 기능 절차에 위성선정 및 전달(S250)기능이 추가된 형태이다. 제어/감시(S210) 기능은 위성 신호의 검색과 추적 기능을 수행하여 위성 항법 데이터의 비트열을 저장하며 정기적으로 TIC을 발생시켜 위성 할당 및 보정(S220), 위성데이터 계산(S230), 위성항법 계산(S240), 위성 선정 및 전달(S250)이 수행 될 수 있도록 시스템 제어 기능을 수행한다. FIG. 2 is a flowchart showing a satellite navigation calculation and a satellite selection processing method of a satellite navigation receiver according to an embodiment of the present invention. (S250) function is added to the functional procedure up to the calculation of the satellite navigation (S240) of the general satellite navigation receiver. The control / monitoring (S210) function searches and traces the satellite signal to store the bit stream of the satellite navigation data and periodically generates the TIC to perform satellite allocation and correction (S220), satellite data calculation (S230) Calculation (S240), and satellite selection and transmission (S250).
위성 할당 및 보정(S220)은 오차보정 정보를 계산하는 기능과 위성 할당 기능이 포함된다. 위성할당 기능에서는 상관기의 채널에 위성을 할당하고 가시위성을 예측하는 기능을 수행하기 위해, 검색할 위성을 지정하고 상기 위성과 관련된 신호 검색 범위 결정과 채널 활성화를 수행하는 기능을 수행한다. 오차보정 정보 계산 기능에서는 GPS의 위성정보로부터 전리층, 대류층, 위성클럭 오차 등의 상태 계산을 통하여 오차를 보정하는 기능을 수행한다.The satellite allocation and correction (S220) includes a function of calculating error correction information and a satellite allocation function. The satellite allocation function allocates a satellite to a channel of a correlator and performs a function of predicting a visible satellite by designating a satellite to be searched and performing a signal search range determination and a channel activation related to the satellite. The error correction information calculation function corrects the error by calculating the state of the ionosphere, the convection layer, and the satellite clock error from the satellite information of the GPS.
위성데이터 계산(S230)은 상기 위성과 관련된 항법메시지를 처리하는 기능과 케플러 방정식을 계산하는 기능이 포함되어 있다. 항법메시지 처리는 위성신호의 헤더동기 이후 비트 오류가 있는지 판별하고, 프레임 동기를 선언, 항법 정보를 추출하는 기능을 수행한다. 케플러 방정식 계산에서는 항법 메시지에서 추출한 알마낙(almanac), 궤도정보(ephemeris), 전리층 오차 보상인자 등의 위성 궤도 정보들을 이용하여 케플러 방정식을 풀어 위성 위치 및 속도 등의 위성 상태를 계산하는 기능을 수행한다.The satellite data calculation (S230) includes a function of processing a navigation message related to the satellite and a function of calculating a Kepler equation. The navigation message processing functions to determine whether there is a bit error after header synchronization of the satellite signal, to declare frame synchronization, and to extract navigation information. The Kepler equation computes satellite conditions such as satellite position and velocity by solving the Keplerian equation using satellite orbit information such as almanac, ephemeris, and ionospheric error compensation factor extracted from the navigation message. do.
위성항법 계산(S240)은 측정치 계산 기능, 최소자승법 항법해 처리 기능, 확장 칼만필터 처리 기능이 포함된다. 측정치 계산은 의사거리와 의사거리 변화율을 계산하여 측정치를 생성하는 기능을 수행한다. 의사 거리는 위치해 및 클록 오차를 구할 때 사용하는 변수로서 전파 전달 시간을 이용하여 구한다. 의사거리 변화율은 속도해 및 클록 오차 변화율을 구할 때 사용하는데, 도플러 효과를 이용하여 구한다. 최소자승법 항법해 처리 기능은 위성항법 수신반의 항법해, 즉 위치와 시간을 최소자승법을 이용하여 구하는 기능을 수행한다. 이 항법해는 위성과 수신기 간의 공간 배치, 즉 기하 정보를 이용하여 알아낸다. 확장 칼만필터 처리 기능은 최소자승법으로 구한 항법해를 칼만 필터를 사용하여 최적의 해를 구하는 기능으로써, 시스템 상태의 최적예측인 선형 최소오차 예측을 위한 순차적이면서 재귀적인 알고리즘을 이용하는 기능으로 구성되어 있다.The satellite navigation calculation (S240) includes a measurement calculation function, a least square method navigation processing function, and an extended Kalman filter processing function. The calculation of the measurement function calculates the pseudorange and the pseudorange change rate to generate the measurement value. The pseudo range is obtained by using the propagation time as a parameter to be used for obtaining the position and the clock error. The pseudorange change rate is used to obtain the rate error and the rate of change of the clock error, which is obtained by using the Doppler effect. Least Squares Method The navigation function performs the navigation of the satellite navigation receiver, that is, the position and time using the least squares method. This navigation solution finds out the spatial arrangement between the satellite and the receiver, that is, using the geometry information. The extended Kalman filter function is a function to obtain the optimal solution by using the Kalman filter for the navigation solution obtained by the least squares method and is composed of the function using the sequential and recursive algorithm for the linear minimum error prediction which is the optimum prediction of the system state .
위성 선정 및 전달(S250)은 일반적인 위성항법 수신기에서 계산된 위성정보와 항법 정보를 통해 가시위성 중 다중 빔포밍 채널과 동일한 개수의 조합을 갖는 위성 조합을 선정하여 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기(104)에 전달하는 기능을 수행한다. The satellite selection and transmission (S250) selects a satellite combination having the same number of combinations as the multi-beamforming channel among the visible satellites through the satellite information and navigation information calculated in the general satellite navigation receiver, To the user.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 위성선정 방법을 도시한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of selecting a satellite according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 다중 빔 포밍을 위한 위성 선정 방법은 K개의 가시 위성의 위성 위치, 방향 정보를 계산하는 과정(S310)과 상기 가시 위성의 개수(K)가 상기 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기의 최대 빔 채널 수(M)보다 큰 지 여부를 판단하는 과정(S320)을 포함한다. 또한, 상기 위성 선정 방법은 상기 가시 위성의 개수(K)가 상기 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기의 최대 빔 채널 수(M)보다 크지 않으면, 상기 K개의 가시 위성 조합을 선정하는 과정(S380)을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3, a method of selecting a satellite for multi-beamforming includes a step S310 of calculating a satellite position and direction information of K visible satellites and a step of calculating a number K of the visible satellites according to the multi- (S320) whether or not the maximum beam channel number M of the signal processor is larger than the maximum beam channel number M of the signal processor. If the number K of the visible satellites is not greater than the maximum number M of beams of the multi-beamforming anti-jamming signal processor, the step of selecting the K visible satellites S380 may be performed .
한편, 상기 위성 선정 방법은 상기 가시 위성의 개수(K)가 상기 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기의 최대 빔 채널 수(M)보다 크면, 상기 K개의 가시 위성 중 앙각(Elevation angle)이 최대인 최대 앙각 위성을 선정하는 과정(S330)을 더 포함할 수 있다.If the number K of the visible satellites is greater than the maximum number M of beams of the multi-beamforming anti-jamming signal processor, the satellite selecting method may be configured such that a maximum of elevation angles And a step of selecting an elevation satellite (S330).
또한, 상기 위성 선정 방법은 상기 최대 앙각 위성을 제외한 (K-1)개 위성 간 비용 함수(Cost Function)를 계산하는 과정(S340); 상기 (K-1)개 위성에 대한 비용 값을 계산하는 과정(S350); 및 상기 비용 값이 작은 순서대로 M-1 개 위성을 선정하는 과정(S360)을 더 포함할 수 있다.In addition, the satellite selection method may include calculating (K-1) inter-satellite cost functions excluding the maximum elevation satellites (S340); Calculating a cost value for the (K-1) satellites (S350); And a step (S360) of selecting M-1 satellites in descending order of the cost value.
이때, 최대 앙각 위성을 제외한 가시 위성 간 Cost Function 계산은 아래의 수학식 1과 같다.In this case, the cost function calculation between visible satellites excluding the maximum elevation satellites is expressed by
여기서 θi,j는 i,j 위성의 LOS(Line Of Sight) 내각을 나타낸다.Where θ i, j represents the LOS (Line Of Sight) interior angle of i, j satellites.
i번째 위성의 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.(2) < / RTI > of the i-th satellite.
여기서, K는 전체 가시 위성 개수를 나타내는데 최대 앙각 위성을 제외한 가시 위성간의 Cost를 계산하기 때문에 K-1개만 수행 한다. 각 위성의 Cost 값이 작은 순서대로 M-1개 선정하여 최대 앙각의 위성과 조합하여 다중 빔포밍의 최대 채널 M개의 위성 조합을 선정한다. Here, K represents the total number of visible satellites, and only K-1 is calculated to calculate the cost between visible satellites excluding the maximum elevation satellites. We select M-1s in ascending order of cost of each satellite and combine them with satellites at maximum elevation angle to select M combinations of maximum M channels of multi-beamforming.
또한, 상기 위성 선정 방법은 상기 최대 앙각 위성과 상기 M-1 개의 비용 값이 작은 M개의 위성 조합을 선정하는 과정(S370)을 더 포함할 수 있다.In addition, the satellite selection method may further include a step (S370) of selecting M combinations of the maximum elevation satellites and M-1 low-cost satellite combinations.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 일 실시예에 의한 위성선정 방법의 과정을 구체적 예로 도시한 그림이다. 도 4a 내지 도 4c는 12개의 가시 위성이 존재하고 다중 빔포밍 채널이 8개인 항재밍 신호처리기로 전달하는 위성선정의 예를 나타낸다. 구체적으로 도 4a는 앙각이 가장 큰 3번 위성을 먼저 선정하는(410) 단계 1)과 관련하여 12개의 가시 위성을 나타낸다. 또한, 도 4b에서는 앙각이 가장 큰 위성을 제외한 가시 위성 11개의 Cost Function을 계산하고 계산된 Cost Function을 더해 각 위성의 Cost를 계산하는(420) 단계 2)를 수행하게 된다. 이렇게 계산된 Cost 값을 작은 순으로 정렬하여, 도 4c와 같이, 7개 위성을 선정하고 앙각이 최대인 3번 위성 1개와 조합하여 다중 빔포밍 채널에 해당하는 8개의 위성조합을 선정하는 (430) 단계 3)을 수행하게 된다.4A to 4C are diagrams illustrating a process of a satellite selection method according to an exemplary embodiment of the present invention. FIGS. 4A to 4C show an example of satellite selection to be transmitted to an anti-jamming signal processor having twelve visible satellites and eight multi-beamforming channels. Specifically, FIG. 4A shows twelve visible satellites in relation to step 1) of selecting (step 410) the third satellite having the highest elevation angle first. In FIG. 4B, 11 cost functions of the visible satellites except for the satellite having the largest elevation angle are calculated, and the calculated cost function is added to calculate the cost of each satellite (step 420). As shown in FIG. 4C, seven satellites are selected and eight satellite combinations corresponding to the multiple beamforming channel are selected by combining with the three satellites having the maximum elevation angle 430 ) Step 3) is performed.
상술한 본 발명의 다중 빔포밍을 위한 위성선정 방법은 제한된 리소스를 갖는 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기에 위성항법수신기에서 수신한 가시 위성 중 다중 빔포밍 채널(M)과 같은 M개의 조합을 갖는 위성 정보를 제공할 수 있다.The method of selecting a satellite for multi-beamforming according to the present invention is characterized in that a multi-beamforming anti-jamming signal processor having a limited resource, a satellite having a combination of M such as a multi-beamforming channel (M) Information can be provided.
또한, 본 발명의 효율적인 위성선정 방법에 따르면 실시간 위성항법시스템에서 계산량과 계산시간을 최소화 함과 동시에 효과적으로 위성 선정을 할 수 있다.In addition, according to the efficient satellite selection method of the present invention, it is possible to minimize the calculation amount and calculation time in the real-time satellite navigation system, and effectively select the satellite.
소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들은 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.According to a software implementation, not only the procedures and functions described herein, but also each component may be implemented as a separate software module. Software code can be implemented in a software application written in a suitable programming language. The software code is stored in a memory and can be executed by a controller or a processor.
Claims (5)
검색할 위성을 지정하고 상기 위성과 관련된 신호 검색 범위 결정과 채널 활성화를 수행하는 위성 할당 및 보정 과정;
상기 위성과 관련된 항법메시지를 처리하여, 위성 위치 및 속도와 관련된 항법 정보를 계산하는 위성데이터 계산 과정;
상기 위성 위치 및 속도에 기반하여 상기 위성 위치 및 속도와 관련된 위성 정보를 계산하는 위성항법 계산 과정; 및
상기 계산된 위성 정보와 항법 정보를 통해 위성 조합을 선정하고, 상기 선정된 위성 조합을 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기에 전달하는 위성 선정 및 전달 과정을 포함하고,
상기 위성 선정 및 전달 과정은,
K개의 가시 위성의 위성 위치, 방향 정보를 계산하는 과정; 및
상기 가시 위성의 개수(K)가 상기 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기의 최대 빔 채널 수(M)보다 큰 지 여부를 판단하는 과정을 더 포함하고,
상기 가시 위성의 개수(K)가 상기 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기의 최대 빔 채널 수(M)보다 크면,
상기 K개의 가시 위성 중 앙각(Elevation angle)이 최대인 최대 앙각 위성을 선정하는 과정;
상기 최대 앙각 위성을 제외한 (K-1)개 위성 간 비용 함수(Cost Function)를 계산하는 과정;
상기 (K-1)개 위성에 대한 비용 값을 계산하는 과정;
상기 비용 값이 작은 순서대로 M-1 개 위성을 선정하는 과정; 및
상기 최대 앙각 위성과 상기 M-1 개의 비용 값이 작은 M개의 위성 조합을 선정하는 과정을 더 포함하는, 다중 빔 포밍을 위한 위성 선정 방법.In a satellite selection method for multi-beamforming,
A satellite allocation and correction process for specifying a satellite to be searched and performing a signal search range determination and a channel activation related to the satellite;
A satellite data calculation process of processing the navigation message related to the satellite to calculate navigation information related to the satellite position and the speed;
A satellite navigation calculation step of calculating satellite information related to the satellite position and the velocity based on the satellite position and velocity; And
Selecting and combining a satellite combination through the calculated satellite information and navigation information, and transmitting the selected satellite combination to a multi-beamforming anti-jamming signal processor,
The satellite selection and delivery process includes:
Calculating a satellite position and direction information of the K visible satellites; And
Further comprising the step of determining whether the number K of visible satellites is greater than the maximum number M of beam channels of the multi-beamforming anti-jamming signal processor,
If the number K of visible satellites is greater than the maximum number M of beam channels of the multi-beamforming anti-jamming signal processor,
Selecting a maximum elevation angle satellite having the maximum Elevation angle among the K visible satellites;
Calculating (K-1) inter-satellite cost functions excluding the maximum elevation satellites;
Calculating a cost value for the (K-1) number of satellites;
Selecting M-1 satellites in descending order of the cost value; And
Further comprising the step of selecting M combinations of the maximum elevation satellites and M-1 low cost values.
상기 가시 위성의 개수(K)가 상기 다중 빔포밍 항재밍 신호처리기의 최대 빔 채널 수(M)보다 크지 않으면, 상기 K개의 가시 위성 조합을 선정하는 과정을 더 포함하는, 다중 빔 포밍을 위한 위성 선정 방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of selecting the K visible satellite combinations if the number K of visible satellites is not greater than the maximum number of beam channels M of the multi-beamforming anti-jamming signal processor. Selection method.
상기 (K-1)개 위성 간 비용 함수는,
θi,j는 i,j 번째 위성의 LOS (Line Of Sight) 내각을 나타내고,
상기 (K-1)개 위성 중 i번째 위성의 상기 비용 값은,
The (K-1) inter-satellite cost function,
θ i, j represents the LOS (Line Of Sight) internal angle of the i- th satellite,
The cost value of the i-th satellite among the (K-1)
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