KR102028087B1 - 위성 항법 시스템의 신호 획득 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

위성 항법 시스템의 신호 획득 방법 및 장치에 관하여 개시한다. 위성 항법 시스템의 신호 획득 방법은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 1차 위성 신호 획득 동작을 수행하는 단계 및, 상기 1차 위성 신호 획득 동작에 의하여 위성 신호를 찾지 못한 경우에, 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

위성 항법 시스템의 신호 획득 방법 및 장치{Signal acquisition method and apparatus of global navigation satellite system}
본 발명은 위성 신호 수신 장치에서의 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 자세하게는 위성 항법 시스템의 신호 획득 방법 및 장치에 관한 것이다.
글로벌 네비게이션 위성 시스템(Global Navigation Satellite System; GNSS)은 복수의 인공위성들과 지상의 수신 장비를 이용하여 목표물의 위치를 파악하고 시각 정보를 제공하는 일련의 시스템이다.
GNSS는 미국에 의하여 운용되는 GPS(Global Positioning System), 러시아에 의하여 운용되는 GLONASS(Global Orbiting Navigation Satellite System) 및, 유럽 연합에 의하여 구축될 갈릴레오 위치 추적 시스템 등이 포함될 수 있다. 이와 같은 GNSS에서는 위성 신호를 획득하는 동작을 수행하는데, 시스템의 성능을 향상시키기 위하여 위성 신호를 획득하는데 소요되는 시간을 줄이기 위한 연구가 진행되고 있다.
본 발명의 목적은 GNSS에서 위성 신호를 획득하는데 소요되는 시간을 줄이기 위한 위성 항법 시스템의 신호 획득 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 GNSS에서 위성 신호를 획득하는데 소요되는 시간을 줄이기 위한 위성 항법 시스템의 신호 획득 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일면에 따른 위성 항법 시스템의 신호 획득 방법은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 1차 위성 신호 획득 동작을 수행하는 단계 및, 상기 1차 위성 신호 획득 동작에 의하여 위성 신호를 찾지 못한 경우에, 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 2차 위성 신호 획득 동작에서는 상기 1차 위성 신호 획득 동작에 적용된 도플러 주파수 검색 간격 값을 변경하지 않고 유지할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 1차 및 2차 위성 신호 획득 동작은 도플러 주파수 및 코드 지연의 2차원 검색 영역에서 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 2차 위성 신호 획득 동작을 수행하는 단계는 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값의 1/2 만큼 변경할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 2차 위성 신호 획득 동작을 수행하여 위성 신호를 찾지 못한 경우에, 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 변경하여 3차 위성 신호 획득 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 3차 위성 신호 획득 동작에서는 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 적용할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 1차 위성 신호 획득 동작을 수행하는 단계는 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 2차원 검색 영역에서 검색 간격마다 도플러 주파수 및 코드 지연에 대한 상관관계에 따른 위성 신호 검색 값들을 산출하는 단계 및, 상기 산출된 위성 신호 검색 값들 중에서 최대 값이 초기 설정된 제1조건을 만족하면 위성 신호 검출에 성공한 것으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 초기 설정된 제1조건은 상기 산출된 위성 신호의 검색 값들 중에서 최대 값과 두 번째로 큰 값의 차이가 초기 설정된 제1임계 값을 초과하는 조건 또는 상기 최대 값이 초기 설정된 제2임계 값을 초과하는 조건 중에서 적어도 하나의 조건을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 1차 위성 신호 획득 동작을 수행하여 위성 신호를 찾는데 성공한 위성의 개수가 초기 설정된 제3임계 값을 초과하는 제2조건을 만족하는지를 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 1차 위성 신호 획득 동작에 의하여 목표 위성에 대한 위성 신호를 찾지 못한 경우에, 상기 제2조건을 만족하면 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행하고, 상기 제2조건을 만족하지 못하면 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 변경하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 다른 면에 따른 위성 항법 시스템의 신호 획득 장치는 도플러 주파수 검색 시작 값 및 도플러 주파수 검색 간격 값을 각각 결정하는 제어신호들을 생성시키는 제어부, 상기 제어신호들에 기초하여 검색 간격마다 도플러 주파수 및 코드 지연에 대한 상관관계에 따른 위성 신호 검색 값들을 산출하는 위성 신호 획득 처리부 및, 상기 산출된 위성 신호 검색 값들에 기초하여 위성 신호 검출에 성공하였는지를 판정하는 판정부를 포함하고, 상기 제어부는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초한 위성 신호 획득 동작에서 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 상기 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하고 상기 도플러 주파수 검색 간격 값은 초기 설정된 값을 유지하는 제어신호들을 생성시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초한 위성 신호 획득 동작에서 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 상기 도플러 주파수 검색 시작 값을 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값의 1/2 만큼 변경하는 제어신호를 생성시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 판정부는 상기 산출된 위성 신호 검색 값들 중에서 최대 값과 두 번째로 큰 값의 차이가 초기 설정된 제1임계 값을 초과하는 조건 및 상기 최대 값이 초기 설정된 제2임계 값을 초과하는 조건 중에서 적어도 하나의 조건을 만족하는 경우에 위성 신호 검출에 성공한 것으로 판정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 위성 신호 획득 처리부는 상기 제어신호들에 기초하여 주파수가 시프트된 국부 발진 신호를 생성시키는 국부 발진기, 상기 제어신호들에 기초한 위상 지연된 코드 신호를 생성시키는 코드 발생기, 상기 국부 발진기에서 생성된 국부 발진 신호의 위상을 900 천이시키는 위상 천이부, 입력 신호에 상기 국부 발진 신호 및 900 천이된 국부 발진 신호를 각각 믹스하는 제1,2믹서, 상기 제1,2믹서에서 출력되는 신호에 각각 코드 발생기에서 생성된 코드 신호를 믹스하는 제3,4믹서, 상기 제3,4믹서에서 출력되는 신호를 누적 구간 동안 각각 적분하는 제1,2적분기, 상기 제1,2적분기에서 적분된 값을 각각 제곱 연산하는 제1,2제곱 연산기 및, 상기 제1,2제곱 연산기에서 연산된 값들을 합산하는 합산기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 누적 구간은 상기 도플러 주파수 검색 간격의 크기에 반비례하게 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제어부는 상기 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하여 수행된 위성 신호 획득 동작에서 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 변경하고 상기 도플러 주파수 검색 시작 값은 초기 설정된 값으로 결정하는 제어신호들을 생성시켜 위성 신호 획득 동작을 다시 수행할 수 있다.
본 발명에 의하면 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 위성 신호를 찾지 못한 경우에, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값은 변경하지 않고 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하여 위성 신호 획득 동작을 수행함으로써, 위성 신호 획득 처리 시간의 단축 및 메모리 액세스 빈도를 줄일 수 있는 효과가 발생된다. 이로 인하여, 위성 항법 시스템의 수신기에서의 소비 전력을 줄일 수 있는 효과도 발생된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 RF 모듈(120)의 블록 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 프로세서(130)의 블록 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1 및 도 3에 도시된 신호 획득 모듈(130-1)의 블록 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 위성 신호 획득 처리부(130-1A)의 세부적인 구성의 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 위성 신호 획득 처리부(130-1A)에서 산출된 위성 신호 검색 값들을 2차원 격자에 표시한 도면이다.
도 7은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 위성 신호 획득에 성공한 경우의 도플러 주파수 시프트 축에서의 위성 신호 검색 값들을 표시한 도면이다.
도 8a는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 위성 신호 획득에 실패한 경우의 도플러 주파수 시프트 축에서의 위성 신호 검색 값들을 표시한 도면이다.
도 8b는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 위성 신호 획득에 실패한 경우의 도플러 주파수 오프셋 빈(Doppler frequency offset bin) 사이에 위성 신호 검색 값의 피크치가 숨어있는 사례를 보여주는 도면이다.
도 9는 도플러 주파수 검색 간격 값을 1/2로 줄여서 도플러 주파수 오프셋 빈(Doppler frequency offset bin) 사이에 위성 신호 검색 값의 피크치를 찾아내는 사례를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라서 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격은 그대로 유지한 채로 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하여 도플러 주파수 오프셋 빈(Doppler frequency offset bin) 사이에 위성 신호 검색 값의 피크치를 찾아내는 사례를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 신호 획득 방법의 흐름도이다.
도 12는 도 11에 도시된 1차 위성 신호 획득 동작 수행 단계(S110)에 대한 세부 흐름도를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 위성 신호 획득을 판정하는 단계(S113)에 대한 일 실시 예에 따른 세부 흐름도이다.
도 14는 도 12에 도시된 위성 신호 획득을 판정하는 단계(S113)에 대한 다른 실시 예에 따른 세부 흐름도이다.
도 15는 도 11에 도시된 2차 위성 신호 획득 동작 수행 단계(130)에 대한 다른 실시 예에 따른 세부 흐름도이다.
도 16은 도 11에 도시된 위성 신호 획득 방법의 흐름도에 3차 위성 신호 획득 동작 수행 단계를 부가한 실시 예에 따른 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기는 안테나(110), RF 모듈(120) 및 프로세서(130)를 구비한다.
예로서, 도 1에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기는 이동 단말기, 노트북(notebook), 개인 정보 단말기(PDA; Personal Digital Assistant), 스마트 폰(smart phone), PMP(Portable Media Player), 네비게이션(Navigation) 등과 같은 GNSS 서비스 기능이 적용되는 단말기들에 탑재될 수 있다.
안테나(110)는 GNSS 위성으로부터 신호를 수신하는 기능을 수행한다.
RF 모듈(120)은 안테나(110)에 의하여 GNSS 위성으로부터 수신된 GNSS 신호(S1)를 입력받는다. RF 모듈(120)은 입력된 GNSS 신호(S1)에 대한 증폭 처리 및 노이즈 필터링 처리를 수행한다. 그리고, RF 모듈(120)은 필터링 처리된 GNSS 신호를 중간 주파수로 변환시키고, 중간 주파수로 변환된 GNSS 아날로그 신호를 디지털 신호(S2)로 변환시킨다.
프로세서(130)는 중간 주파수로 변환된 디지털 GNSS 신호(S2)를 입력받는다. 그리고, 프로세서(130)는 중간 주파수로 변환된 디지털 GNSS 신호(S2)를 이용하여 위성 신호의 획득 및 추적, 항법 데이터 추출 및 수신기의 위치 계산 등의 처리를 수행한다. 예로서, 위성 신호의 획득 처리는 프로세서(130)의 신호 획득 모듈(130-1)에서 수행될 수 있다.
신호 획득 모듈(130-1)은 중간 주파수로 변환된 디지털 GNSS 신호(S2)로부터 도플러 주파수 지연 축과 코드 지연 축의 2차원 검색 영역에서의 검색 간격마다 도플러 주파수 및 코드 지연에 대한 상관관계에 따른 위성 신호 검색 값들을 산출하는 기능을 수행한다. 예로서, 신호 획득 모듈(130-1)은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 도플러 주파수 및 코드 지연에 대한 상관관계에 따른 위성 신호 검색 값들을 산출하는 기능을 수행할 수 있다. 위성 신호 획득 동작은 복수의 위성들 각각의 대한 코드별로 순차적으로 수행될 수 있다.
그리고, 신호 획득 모듈(130-1)은 산출된 위성 신호 검색 값들에 기초하여 위성 신호 검출에 성공하였는지를 판정하는 기능을 수행한다.
예로서, 신호 획득 모듈(130-1)은 산출된 위성 신호 검색 결과 값들 중에서 최대 값과 두 번째로 큰 값의 차이가 초기 설정된 제1임계 값을 초과하는 조건을 만족할 때 위성 신호 검출에 성공한 것으로 판정할 수 있다.
다른 예로서, 신호 획득 모듈(130-1)은 산출된 위성 신호 검색 결과 값들 중에서 최대 값이 초기 설정된 제2임계 값을 초과하는 조건을 만족할 때 위성 신호 검출에 성공한 것으로 판정할 수 있다.
그리고, 신호 획득 모듈(130-1)은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초한 위성 신호 획득 동작에서 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하고 도플러 주파수 검색 간격 값은 초기 설정된 값을 유지한 상태로 위성 신호 획득 동작을 다시 수행할 수 있다.
예로서, 신호 획득 모듈(130-1)은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초한 위성 신호 획득 동작에서 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값의 1/2 만큼 변경한 후에 위성 신호 획득 동작을 다시 수행할 수 있다.
예로서, 신호 획득 모듈(130-1)은 변경된 도플러 주파수 검색 시작 값에 기초하여 수행된 위성 신호 획득 동작에서 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 변경한 후에 위성 신호 획득 동작을 다시 수행할 수 있다. 예로서, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 낮추어 위성 신호 획득 동작을 다시 수행할 수 있다. 예로서, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 1/2로 낮추어 위성 신호 획득 동작을 다시 수행할 수 있다.
예로서, 신호 획득 모듈(130-1)은 변경된 도플러 주파수 검색 시작 값에 기초하여 수행된 위성 신호 획득 동작에서 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 변경하고 도플러 주파수 검색 시작 값은 초기 설정된 값을 적용할 수 있다.
예로서, 신호 획득 모듈(130-1)은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초한 위성 신호 획득 동작에 의하여 위성 신호를 찾는데 성공한 위성의 개수가 초기 설정된 제3임계 값을 초과한 경우에는 초기 설정된 조건에서 위성 신호 획득 동작에 의하여 목표 위성에 대한 위성 신호를 찾지 못하면 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하여 위성 신호 획득 동작을 다시 수행할 수 있다.
예로서, 신호 획득 모듈(130-1)은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초한 위성 신호 획득 동작에 의하여 위성 신호를 찾는데 성공한 위성의 개수가 초기 설정된 제3임계 값을 초과하지 못한 경우에는 초기 설정된 조건에서 위성 신호 획득 동작에 의하여 목표 위성에 대한 위성 신호를 찾지 못하면 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 변경하여 위성 신호 획득 동작을 다시 수행할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 RF 모듈(120)의 블록 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, RF 모듈(120)은 증폭부(120-1), 필터(120-2), 중간 주파수 변환부(120-3) 및 아날로그/디지털 변환부(120-4)를 구비한다.
증폭부(120-1)는 안테나(110)를 통하여 수신된 GNSS 신호(S1)를 입력하여, 아날로그/디지털 변환 처리가 가능한 신호 세기로 증폭한다.
필터(120-2)는 신호가 통과되는 대역폭을 제한하여 잡음을 제거하는 기능을 수행한다. 예로서, 대역 통과 필터가 적용될 수 있다.
중간 주파수 변환부(120-3)는 필터(120-2)로부터 입력되는 높은 주파수의 GNSS 신호를 중간 주파수의 GNSS 신호로 변환시키는 주파수 변환 처리를 수행한다.
아날로그/디지털 변환부(120-4)는 중간 주파수로 변환된 아날로그 GNSS 신호를 디지털 신호(S2)로 변환시킨다. 즉, 정해진 비트수와 정해진 샘플링 주파수로 IF 아날로그 GNSS 신호를 IF 디지털 GNSS 신호(S2)로 변환시킬 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 프로세서(130)의 블록 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 프로세서(130)는 신호 획득 모듈(130-1), 신호 추적 모듈(130-2) 및 항법 처리 모듈(130-3)을 구비한다.
신호 획득 모듈(130-1)은 도 1에서 설명한 바와 같은 기능을 수행한다. 세부적인 블록 구성에 대해서는 아래에서 상세히 설명되어질 것이다.
신호 추적 모듈(130-2)은 신호 획득 모듈(130-1)에서 위성 신호 획득에 성공한 도플러 주파수와 코드 위상에 기초하여 신호 추적 루프의 초기 값을 결정한다. 그리고 나서, 시간의 경과에 따라서 변화하는 도플러 주파수와 코드 위상을 추적하는 기능을 수행한다.
항법 처리 모듈(130-3)은 수신된 GNSS 신호로부터 획득한 코드에서 항법 메시지를 추출하고, 추출된 항법 메시지를 디코딩하여 위성의 궤도정보와 지연 오차 등을 보정하기 위한 항법 데이터를 생성시킨다. 항법 처리 모듈(130-3)은 항법 데이터를 이용하여 최종적으로 수신기의 위치와 속도를 계산한다.
그러면, 도 1 및 도 3에 도시된 신호 획득 모듈(130-1)의 구성에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 도 1 및 도 3에 도시된 신호 획득 모듈(130-1)의 블록 구성을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 신호 획득 모듈(130-1)은 위성 신호 획득 처리부(130-1A), 판정부(130-1B) 및 제어부(130-1C)를 구비한다.
위성 신호 획득 처리부(130-1A)는 RF 모듈(120)로부터 중간 주파수로 변환된 디지털 GNSS 신호(S2)를 입력받는다. 그리고, 위성 신호 획득 처리부(130-1A)는 입력 신호(S2)로부터 제어신호들에 기초하여 2차원 검색 영역에서의 검색 간격마다 도플러 주파수 및 코드 지연에 대한 상관관계에 따른 위성 신호 검색 값들을 산출한다. 제어신호들은 제어부(130-1C)에서 생성될 수 있다. 예로서, 제어신호들은 도플러 주파수 검색 시작 값 및 도플러 주파수 검색 간격 값을 각각 결정할 수 있다. 위성 신호 획득 동작은 위성들 각각의 식별 코드별로 수행될 수 있다.
예로서, 위성 신호 획득 처리부(130-1A)는 도 6에 도시된 바와 같이 도플러 주파수 시프트 축과 코드 위상 지연 축으로 이루어진 2차원 검색 영역에서 검색 간격마다 위성 신호 검색 값들을 생성시킬 수 있다.
판정부(130-1B)는 위성 신호 획득 처리부(130-1A)에서 산출된 위성 신호 검색 값들에 기초하여 위성 신호 검출에 성공하였는지를 판정한다. 예로서, 위성 신호 검색 값들 중에서 최대 값과 두 번째로 큰 값의 차이가 초기 설정된 제1임계 값을 초과하는 조건 또는 최대 값이 초기 설정된 제2임계 값을 초과하는 조건 중에서 적어도 하나의 조건을 만족하는 경우에 위성 신호 검출에 성공한 것으로 판정할 수 있다. 판정부(130-1B)는 위성 신호 검출 성공 여부에 대한 판정 정보를 제어부(130-C)로 출력한다.
제어부(130-1C)는 판정부(130-1B)로부터 전달받은 판정 정보에 기초하여 도플러 주파수 검색 시작 값 및 도플러 주파수 검색 간격 값을 각각 결정하기 위한 제어신호들(CTL1, CTL2)을 생성시킨다.
그리고, 제어부(130-1C)는 도플러 주파수 검색 간격마다 정해진 범위 내에서 순차적으로 코드 위상을 지연시키기 위한 제어신호(CTL3)를 생성시킬 수 있다.
예로서, 제어부(130-1C)는 최초의 위성 신호 획득 동작에서는 도플러 주파수 검색 시작 값 및 도플러 주파수 검색 간격 값을 각각 초기 설정된 값으로 결정하기 위한 제어신호들(CTL1, CTL2)을 생성시킨다.
제어부(130-1C)는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo) 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)에 기초한 위성 신호 획득 동작에서 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo)을 변경하고 도플러 주파수 검색 간격 값은 초기 설정된 값을 유지하는 제어신호들을 생성시킨다. 이에 따라서, 도플러 주파수 검색 시작 값이 변경되고, 도플러 주파수 검색 간격 값은 초기 설정된 값을 유지하는 상태에서 위성 신호 획득 동작을 다시 수행하게 된다.
예로서, 제어부(130-1C)는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo) 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)에 기초한 위성 신호 획득 동작에서 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 도플러 주파수 검색 시작 값을 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)의 1/2 만큼 변경하는 제어신호(CTL1)를 생성시킬 수 있다. 즉, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo) 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)에 기초한 위성 신호 획득 동작에서 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 도플러 주파수 검색 시작 값을 (fo + Δf/2) 또는 (fo - Δf/2)으로 변경하는 제어신호(CTL1)를 생성시킬 수 있다.
예로서, 도플러 주파수 검색 시작 값의 변경 범위는 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)보다 작은 범위 내에서 결정될 수 있다.
예로서, 제어부(130-1C)는 도플러 주파수 검색 시작 값이 변경되고, 도플러 주파수 검색 간격 값이 초기 설정된 값을 유지하는 상태에서 수행된 위성 신호 획득 동작에서 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)은 변경하고 도플러 주파수 검색 시작 값은 초기 설정된 값을 유지하는 제어신호들을 생성시킬 수 있다. 이에 따라서, 도플러 주파수 검색 시작 값은 초기 값을 유지하고, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값은 변경된 상태에서 위성 신호 획득 동작을 다시 수행하게 된다. 예로서, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)을 낮추어 위성 신호 획득 동작을 다시 수행할 수 있다. 예로서, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)을 1/2로 낮추어 위성 신호 획득 동작을 다시 수행할 수 있다.
예로서, 제어부(130-1C)는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo) 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)에 기초한 위성 신호 획득 동작에 의하여 위성 신호를 찾는데 성공한 위성의 개수가 초기 설정된 제3임계 값을 초과한 경우에 초기 설정된 조건에서 위성 신호 획득 동작에 의하여 목표 위성에 대한 위성 신호를 찾지 못하면 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo)을 변경하는 제어신호(CTL1)를 생성시킬 수 있다. 이에 따라서, 도플러 주파수 검색 시작 값이 변경되고, 도플러 주파수 검색 간격 값은 초기 설정된 값을 유지하는 상태에서 위성 신호 획득 동작을 다시 수행하게 된다.
예로서, 제어부(130-1C)는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo) 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)에 기초한 위성 신호 획득 동작에 의하여 위성 신호를 찾는데 성공한 위성의 개수가 초기 설정된 제3임계 값을 초과하지 못한 경우에는 초기 설정된 조건에서 위성 신호 획득 동작에 의하여 목표 위성에 대한 위성 신호를 찾지 못하면 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)을 변경하는 제어신호(CTL2)를 생성시킬 수 있다. 이에 따라서, 도플러 주파수 검색 간격 값이 변경되고, 도플러 주파수 검색 시작 값은 초기 설정된 값을 유지하는 상태에서 위성 신호 획득 동작을 다시 수행하게 된다.
도 5는 도 4에 도시된 위성 신호 획득 처리부(130-1A)의 세부적인 구성의 예를 보여주는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 위성 신호 획득 처리부(130-1A)는 국부 발진기(501), 코드 발생기(502), 위상 천이부(503), 제1~4믹서(504A ~ 504D), 제1,2적분기(505A, 505B), 제1,2제곱 연산기(506A, 506B) 및, 합산기(507)를 구비한다.
국부 발진기(501)는 제어신호들(CTL1, CTL2)에 기초하여 국부 발진 주파수에서 주파수 시프트된 국부 발진 신호를 생성시킨다. 우선, 국부 발진기(501)는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값만큼 주파수가 시프트된 국부 발진 신호를 생성시킨다. 다음으로, 국부 발진기(501)는 도플러 주파수 검색 간격 값만큼씩 주파수가 시프트된 국부 발진 신호를 순차적으로 발생시킨다.
코드 발생기(502)는 제어신호(CTL3)에 기초하여 위상 지연된 코드 신호를 생성시킨다. 예로서, 코드 신호는 PRN(Pseudo Random Noise) 코드 신호가 될 수 있다. 코드 발생기(502)는 도플러 주파수 검색 간격마다 정해진 범위 내에서 순차적으로 위상이 지연된 코드 신호를 생성시킬 수 있다. 코드 신호는 위성마다 고유한 식별 코드를 갖는다.
이에 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 도플러 주파수 시프트 축과 코드 위상 지연 축으로 이루어진 2차원 검색 영역에서 검색 간격마다 위성 신호 검색 값들을 생성시키도록 시프트된 국부 발진 신호 및 위상 지연된 코드 신호를 생성시킬 수 있게 된다.
국부 발진기(501)에서 생성된 시프트된 국부 발진 신호는 위상 천이부(503)에 의하여 90o 위상이 천이된다.
제2믹서(504B)는 중간 주파수로 변환된 디지털 GNSS 신호(S2)를 국부 발진기(501)에서 생성된 국부 발진 신호와 믹스한다. 또한, 제1믹서(504A)는 중간 주파수로 변환된 디지털 GNSS 신호(S2)를 90o 위상 천이된 국부 발진 신호와 믹스한다.
제4믹서(504D)는 제2믹서(504B)의 출력 신호와 코드 발생기(502)에서 생성된 코드 신호를 믹스한다. 또한, 제3믹서(504C)는 제1믹서(504B)의 출력 신호와 코드 발생기(502)에서 생성된 코드 신호를 믹스한다.
제2적분기(505B)는 미리 설정된 누적 구간 동안에 제4믹서(504D)에서 출력되는 신호를 적분 처리한다. 그리고, 제1적분기(505A)는 미리 설정된 누적 구간 동안에 제3믹서(503D)에서 출력되는 신호를 적분 처리한다. 예로서, 누적 구간은 도플러 주파수 검색 간격에 연동하여 결정될 수 있다. 예로서, 누적 구간은 도플러 주파수 검색 간격에 반비례하여 결정될 수 있다. 구체적인 예로서, 도플러 주파수 검색 간격이 1KHz로 설정된 경우에 누적 구간은 1msec로 결정될 수 있다. 또한, 도플러 주파수 검색 간격이 500Hz로 설정되는 경우에 누적 구간은 2msec로 결정될 수 있다.
제1제곱 연산기(506A)는 제1적분기(505A)에서 출력되는 신호를 제곱 연산한다. 그리고, 제2제곱 연산기(506B)는 제2적분기(505B)에서 출력되는 신호를 제곱 연산한다.
합산기(507)는 제1제곱 연산기(506A)의 출력 신호와 제2제곱 연산기(506B)의 출력 신호를 합산한다.
도 5에 도시된 위성 신호 획득 처리부(130-1A)의 입력 신호(S2)는 수학식 1과 같은 y(t)로 나타낼 수 있다.
Figure 112012101066551-pat00001
여기에서, D; navigation data, Cr; reference code, td; code phase delay, fIF; IF frequency, fd; Doppler frequency shift, η; noise 이다.
그리고, 합산기(507)의 출력 신호는 수학식 2와 같은 y'(t)로 나타낼 수 있다.
Figure 112012101066551-pat00002
여기에서, CI; local code, tp; code phase offset 이다.
수학식 2를 참조하면, 코드 위상 지연과 도플러 주파수 오프셋 값을 찾은 경우 누적 구간이 늘어나면, 첫 번째 항목은 값이 커지고 두 번째 항목은 노이즈와 로컬 코드 간의 상관관계가 없으므로 0으로 수렴하게 된다. 그러나, 누적 구간이 늘어나면 검색 영역에서 검색해야 할 도플러 주파수 오프셋 간 간격이 줄어들어 처리 과정이 복잡해진다. 여기에서 도플러 주파수 오프셋 간 간격은 도플러 주파수 검색 간격을 의미한다. 이는 신호 획득 동작 특성 상 누적한 값을 해당 시간 동안에 대한 대표 값으로 사용하게 되어 샘플링 효과와 같게 되기 때문이다. 즉, 누적 구간이 늘어난다는 것은 샘플링 레이트(sampling rate)가 낮아진다는 것을 의미한다.
예로서, 도플러 주파수 오프셋 범위를 -5KHz ~ +5KHz로, 코드 위상 지연 범위를 0 ~ 1023 chips(1023 chips; 1ms)로 설정한 검색 영역에 대하여 도 5에 도시된 위성 신호 획득 처리부(130-1A)를 동작시킬 수 있다. 예로서, 도플러 주파수 검색 간격은 누적 구간의 역의 값을 갖는다. 즉, 1ms 누적 구간을 갖는 경우에 도플러 주파수 검색 간격은 1KHz 간격을 갖는다. 그리고, 코드 위상 검색 간격은 1/2 chip 또는 1/4 chip 간격을 갖도록 설정할 수 있다.
다른 예로서, 2ms의 누적 구간과 500Hz의 도플러 주파수 검색 간격(도플러 주파수 오프셋 스페이싱)을 갖도록 설정한 경우에, 2차원 검색 영역에서 검색 간격마다 위성 신호 검색 값들은 합산기(507)에서 출력된다. 이와 같은 검색 조건에서의 위성 ID(SVId) 13에 대한 위성 신호 검색 값들의 예를 도 6에 나타내었다.
다시 도 4를 참조하면, 판정부(130-1B)는 위성 신호 검색 값들 중에서 최대 값을 찾을 때 2차원 검색 영역에서 한쪽 축을 기준으로 찾을 수 있다. 예로서, 코드 위상 축을 기준으로 최대 값을 찾고 나서, 도플러 주파수 축을 기준으로 최대 값을 찾을 수 있다.
도 7은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 위성 신호 획득에 성공한 경우의 도플러 주파수 시프트 축에서의 위성 신호 검색 값들을 표시한 도면이다. 도 7은 위성 ID(SVId) 13에 대한 검색에서 코드 위상이 맞는 경우의 도플러 주파수 시프트 축에서의 위성 신호 검색 결과의 예를 보여준다.
도 8a는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 위성 신호 획득에 실패한 경우의 도플러 주파수 시프트 축에서의 위성 신호 검색 값들을 표시한 도면이다. 도 8a는 위성 ID(SVId) 16에 대한 검색에서 코드 위상이 맞지 않은 경우의 도플러 주파수 시프트 축에서의 위성 신호 검색 결과의 예를 보여준다.
도 8a를 참조하면, 모든 도플러 주파수 검색 간격에서 검출된 위성 신호 검색 값들이 노이즈 레벨 근처에 분포해 있다는 사실을 알 수 있다. 따라서, 도 8a는 위성 신호 획득에 실패한 사례를 보여준다.
도 8b는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 위성 신호 획득에 실패한 경우의 도플러 주파수 오프셋 빈(Doppler frequency offset bin) 사이에 위성 신호 검색 값의 피크치가 숨어있는 사례를 보여주는 도면이다.
도 8b를 참조하면, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 위성 신호 획득에 실패한 경우에, 누적 구간을 늘리면 도플러 주파수 검색 간격 사이에 숨어있는 위성 신호를 검출할 수도 있다. 즉, 도플러 주파수 검색 간격을 줄여서 위성 신호 획득 과정을 수행하면 도 8b와 같이 도플러 주파수 오프셋 빈(Doppler frequency offset bin) 사이에 숨어있는 위성 신호 검색 값의 피크치를 찾아낼 수 있다. 따라서, 도플러 주파수 검색 간격을 줄인 후에 위성 신호 획득 과정을 수행하면 위성 신호 획득에 성공할 수 있게 된다.
도 9는 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)을 1/2로 줄여서 도플러 주파수 오프셋 빈(Doppler frequency offset bin) 사이에 위성 신호 검색 값의 피크치를 찾아내는 사례를 보여주는 도면이다.
이와 같이, 누적 구간을 늘리고 도플러 주파수 검색 간격을 줄여서 위성 신호 획득 과정을 수행하는 시간은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에서 위성 신호 획득 과정을 수행하는 시간보다 4배 더 많이 소요된다. 즉, 누적 구간 2배 및 도플러 주파수 오프셋 빈 개수 2배가 더 필요하게 된다. 또한, 메모리 액세스 횟수 또한 2배가 발생된다.
본 발명에 따른 실시 예에서는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 위성 신호 획득에 실패한 경우에, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값은 그대로 유지한 채로 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하여 위성 신호 획득 동작을 다시 수행한다. 예로서, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값의 1/2 만큼 변경한 후에 위성 신호 획득 동작을 다시 수행할 수 있다. 이럴 경우에 누적 구간 및 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)을 변경하지 않고도 숨어있는 위성 신호의 피크 값을 찾을 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따라서 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격은 그대로 유지한 채로 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하여 도플러 주파수 오프셋 빈(Doppler frequency offset bin) 사이에 위성 신호 검색 값의 피크치를 찾아내는 사례를 보여주는 도면이다.
도 10을 참조하면, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 500Hz 유지하고, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 -5000Hz에서 -5250Hz으로 변경하면 도플러 주파수 오프셋 빈(Doppler frequency offset bin) 사이에 위성 신호 검색 값의 피크치를 찾아낼 수 있게 된다.
다음으로, 도 4에 도시된 제어부(130-1C)의 제어 동작에 의하여 신호 획득 모듈(130-1)에서 수행되는 본 발명의 실시 예에 따른 위성 신호 획득 방법에 대하여 도 11의 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다.
우선, 신호 획득 모듈(130-1)은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo) 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)에 기초하여 도플러 주파수 및 코드 지연의 2차원 검색에 따른 1차 위성 신호 획득 동작을 수행한다(S110). 1차 위성 신호 획득 동작은 위성들 각각에 대한 코드별로 수행될 수 있다.
신호 획득 모듈(130-1)은 1차 위성 신호 획득 동작에 의하여 위성 신호 검출에 성공했는지를 판단한다(S120).
신호 획득 모듈(130-1)은 1차 위성 신호 획득 동작에 의하여 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)은 변경하지 않고 유지한 채로 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo)을 변경하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행한다(S130). 즉, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)과 변경된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo')을 적용하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행한다. 예로서, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo)에서 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)의 1/2 만큼 변경한 도플러 주파수 검색 시작 값(fo')을 적용하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행할 수 있다. 즉, 변경한 도플러 주파수 검색 시작 값(fo')은 (fo + Δf/2) 또는 (fo - Δf/2)이 될 수 있다.
단계120(S120)의 판단 결과 1차 위성 신호 동작 획득 동작에 의하여 위성 신호 검출에 성공한 경우에는 단계를 종료한다. 즉, 해당 위성 코드에 대한 신호 획득 동작을 종료한다.
도 12는 도 11에 도시된 1차 위성 신호 획득 동작 수행 단계(S110)에 대한 세부 흐름도를 예시적으로 보여주는 도면이다.
신호 획득 모듈(130-1)은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo) 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)에 기초하여 검색 간격 마다 도플러 주파수 및 코드 지연에 대한 상관관계에 따른 위성 신호 검색 값들을 산출한다(S111). 예로서, 도 6에 도시된 바와 같은 도플러 주파수 시프트 축과 코드 위상 지연 축으로 이루어진 2차원 검색 영역에서 시프트된 국부 발진 신호 및 위상 지연된 코드 신호를 이용하여 도 5에 도시된 위성 신호 획득 처리부(130-1A)로부터 위성 신호 검색 값들을 산출할 수 있다.
다음으로, 신호 획득 모듈(130-1)은 단계111(S111)에서 산출된 위성 신호 검색 값들 중에서 최대 값을 검출한다(S112). 예로서, 코드 위상 축을 기준으로 최대 값을 찾고 나서, 도플러 주파수 축을 기준으로 최대 값을 찾을 수 있다. 다른 예로서, 도플러 주파수 축을 기준으로 최대 값을 찾고 나서, 코드 위상 축을 기준으로 최대 값을 찾을 수 있다.
다음으로, 신호 획득 모듈(130-1)은 검출된 최대 값에 기초하여 위성 신호 검출 성공 여부를 판정한다(S113). 예로서, 검출된 최대 값이 노이즈가 아닌 위성 신호로서 인정할 수 있는지 여부를 판정할 수 있다. 예로서, 검출된 최대 값의 절대적인 크기에 기초하여 위성 신호 검출 성공 여부를 판정할 수 있다. 다른 예로서, 검출된 최대 값을 노이즈 레벨을 기준으로 한 상대적인 크기에 기초하여 위성 신호 검출 성공 여부를 판정할 수 있다.
도 13은 도 12에 도시된 위성 신호 획득을 판정하는 단계(S113)에 대한 일 실시 예에 따른 세부 흐름도이다.
신호 획득 모듈(130-1)은 위성 신호 검색 값들 중에서 최대 값(MAX(1st))과 두 번째로 큰 값(MAX(2nd))의 차(D)를 연산한다(S113-1A).
신호 획득 모듈(130-1)은 D 값이 초기 설정된 제1임계 값(TH1)을 초과하는지 판단한다(S113-2A). 예로서, 초기 설정된 제1임계 값(TH1)은 검출된 최대 값과 두 번째로 큰 값의 차가 노이즈가 아닌 위성 신호로서 인정할 수 있는 값으로서 실험을 통하여 결정할 수 있다.
신호 획득 모듈(130-1)은 단계113-2A(S113-2A)의 판단 결과 D 값이 초기 설정된 제1임계 값(TH1)을 초과하는 경우에, 위성 신호 검출 성공으로 판정한다(S113-3A).
신호 획득 모듈(130-1)은 만일 단계113-2A(S113-2A)의 판단 결과 D 값이 초기 설정된 제1임계 값(TH1)을 초과하지 않는 경우에는 위성 신호 검출 실패로 판정한다(S113-4A).
도 14는 도 12에 도시된 위성 신호 획득을 판정하는 단계(S113)에 대한 다른 실시 예에 따른 세부 흐름도이다.
신호 획득 모듈(130-1)은 위성 신호 검색 값들 중의 최대 값(MAX(1st))이 초기 설정된 제2임계 값(TH2)을 초과하는지 판단한다(S113-1B). 예로서, 초기 설정된 제2임계 값(TH2)은 검출된 최대 값이 노이즈가 아닌 위성 신호로서 인정할 수 있는 값으로서 실험을 통하여 결정할 수 있다. 예로서, 제2임계 값(TH2)은 제1임계 값(TH1)보다 큰 값으로 결정할 수 있다.
신호 획득 모듈(130-1)은 최대 값(MAX(1st))이 초기 설정된 제2임계 값(TH2)을 초과하는 경우에, 위성 신호 검출 성공으로 판정한다(S113-2B).
신호 획득 모듈(130-1)은 만일 최대 값(MAX(1st))이 초기 설정된 제2임계 값(TH2)을 초과하지 않는 경우에, 위성 신호 검출 실패로 판정한다(S113-3B).
도 15는 도 11에 도시된 2차 위성 신호 획득 동작 수행 단계(130)에 대한 다른 실시 예에 따른 세부 흐름도이다.
1차 위성 신호 획득 동작에 의하여 해당 식별 코드를 갖는 위성에 대한 신호 검출에 실패한 경우에, 신호 획득 모듈(130-1)은 1차 위성 신호 획득 동작에 의해 위성 신호 검출에 성공한 위성의 개수(N)를 산출한다(S121).
신호 획득 모듈(130-1)은 1차 위성 신호 획득 동작에 의해 위성 신호 검출에 성공한 위성의 개수(N)가 초기 설정된 제3임계 값(TH3)을 초과하는지를 판단한다(S122). 제3임계 값(TH3)은 항법 처리 시에 이용되는 위성들의 최소 개수에 기초하여 결정할 수 있다. 예로서, 제3임계 값(TH3)은 현재 위성으로부터 수신된 신호의 세기에 기초하여 신호 검출에 성공할 가능성이 높은 것으로 예측할 수 있는 신호 획득에 성공한 위성들의 개수로 설정할 수 있다.
단계122(S122)의 판단 결과 1차 위성 신호 획득 동작에 의해 위성 신호 검출에 성공한 위성의 개수(N)가 초기 설정된 제3임계 값(TH3)을 초과하는 경우에, 신호 획득 모듈(130-1)은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)은 변경하지 않고 유지한 채로 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo)을 변경하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행한다(S130A). 즉, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)과 변경된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo')을 적용하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행한다. 예로서, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo)에서 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)의 1/2 만큼 변경한 도플러 주파수 검색 시작 값(fo')을 적용하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행할 수 있다.
만일 단계122(S122)의 판단 결과 1차 위성 신호 획득 동작에 의해 위성 신호 검출에 성공한 위성의 개수(N)가 초기 설정된 제3임계 값(TH3) 이하인 경우에, 신호 획득 모듈(130-1)은 초기 설정된 검색 시작 값(fo)은 변경하지 않고 유지한 채로 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)을 변경하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행한다(S130B). 예로서, 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)을 1/2로 낮춘 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf')을 적용하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행할 수 있다.
도 16은 도 11에 도시된 위성 신호 획득 방법의 흐름도에 3차 위성 신호 획득 동작 수행 단계를 부가한 실시 예에 따른 흐름도이다.
도 11에 도시된 2차 위성 신호 획득 동작 수행 단계(S130)를 마치고 나서, 신호 획득 모듈(130-1)은 2차 위성 신호 동작 획득 동작에 의하여 위성 신호 검출에 성공했는지를 판단한다(S140).
단계140(S140)의 판단 결과 2차 위성 신호 동작 획득 동작에 의하여 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 신호 획득 모듈(130-1)은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값(fo)과 변경된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf')에 기초하여 3차 위성 신호 획득 동작을 수행한다(S150). 예로서, 변경된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf')은 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값(Δf)을 1/2로 낮춘 값이 될 수 있다.
단계140(S140)의 판단 결과 2차 위성 신호 동작 획득 동작에 의하여 위성 신호 검출에 성공한 경우에는 단계를 종료한다. 즉, 해당 위성 코드에 대한 신호 획득 동작을 종료한다.
도면에는 도시되어 있지 않으나, 3차 위성 신호 획득 동작에 의해서도 위성 신호 획득에 실패한 경우에 도플러 주파수 검색 시작 값 또는 도플러 주파수 검색 간격 값 중의 적어도 하나를 변경하여 4차 이상의 위성 신호 획득 동작을 수행할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
110 : 안테나 120 : RF 모듈
130 : 프로세서 130-1 : 신호 획득 모듈
120-1 : 증폭부 120-2 : 필터
120-3 : 중간 주파수 변환부 120-4 : A/D 변환부
130-2 : 신호 추적 모듈 130-3 : 항법 처리 모듈
130-1A : 위성 신호 획득 처리부 130-1B : 판정부
130-1C : 제어부 501 : 국부 발진기
502 : 코드 발생기 503 : 위상 천이부
504A ~ 504D : 제1~4믹서 505A, 505B : 제1,2적분기
506A, 506B : 제1,2제곱 연산기 507 : 합산기

Claims (10)

  1. 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 1차 위성 신호 획득 동작을 수행하는 단계; 및
    상기 1차 위성 신호 획득 동작을 수행하여 위성 신호를 찾는데 성공한 위성의 개수가 초기 설정된 제1임계 값을 초과하는 제1조건을 만족하는지를 판단하는 단계;를 포함하고,
    상기 1차 위성 신호 획득 동작에 의하여 목표 위성에 대한 위성 신호를 찾지 못한 경우에, 상기 제1조건을 만족하면 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 유지하고 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행하고, 상기 제1조건을 만족하지 못하면 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 유지하고 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 변경하여 2차 위성 신호 획득 동작을 수행하고,
    상기 제1 임계 값은, 위성 항법 시스템의 신호 처리 시에 이용되는 위성들의 최소 개수에 기초하여 결정된 것을 특징으로 하는 위성 항법 시스템의 신호 획득 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 2차 위성 신호 획득 동작을 수행하는 단계는 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값의 1/2 만큼 변경하는 것을 특징으로 하는 위성 항법 시스템의 신호 획득 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 2차 위성 신호 획득 동작을 수행하여 위성 신호를 찾지 못한 경우에, 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 변경하여 3차 위성 신호 획득 동작을 수행하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 위성 항법 시스템의 신호 획득 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 1차 위성 신호 획득 동작을 수행하는 단계는
    상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초하여 검색 간격마다 도플러 주파수 및 코드 지연에 대한 상관관계에 따른 위성 신호 검색 값들을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 위성 신호 검색 값들 중에서 최대 값이 초기 설정된 제2조건을 만족하면 위성 신호 검출에 성공한 것으로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 항법 시스템의 신호 획득 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 초기 설정된 제2조건은 상기 산출된 위성 신호의 검색 값들 중에서 최대 값과 두 번째로 큰 값의 차이가 초기 설정된 제2임계 값을 초과하는 조건 또는 상기 최대 값이 초기 설정된 제3임계 값을 초과하는 조건 중에서 적어도 하나의 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 항법 시스템의 신호 획득 방법.
  7. 삭제
  8. 도플러 주파수 검색 시작 값 및 도플러 주파수 검색 간격 값을 각각 결정하는 제어신호들을 생성시키는 제어부;
    상기 제어신호들에 기초하여 검색 간격마다 도플러 주파수 및 코드 지연에 대한 상관관계에 따른 위성 신호 검색 값들을 산출하는 위성 신호 획득 처리부; 및
    상기 산출된 위성 신호 검색 값들에 기초하여 위성 신호 검출에 성공하였는지를 판정하는 판정부를 포함하고,
    상기 제어부는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초한 위성 신호 획득 동작에서 목표 위성 신호 검출에 실패한 경우에,
    상기 위성 신호 획득 동작을 수행하여 위성 신호를 찾는데 성공한 위성의 개수가 초기 설정된 임계 값을 초과하면, 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 유지하고 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 변경하는 제어신호들을 생성하고,
    상기 위성 신호 획득 동작을 수행하여 위성 신호를 찾는데 성공한 위성의 개수가 초기 설정된 임계 값 이하이면, 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값을 유지하고 상기 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값을 변경하는 제어신호들을 생성하고,
    상기 임계 값은, 위성 항법 시스템의 신호 처리 시에 이용되는 위성들의 최소 개수에 기초하여 결정된 것을 특징으로 하는 위성 항법 시스템의 신호 획득 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어부는 초기 설정된 도플러 주파수 검색 시작 값 및 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값에 기초한 위성 신호 획득 동작에서 목표 위성 신호 검출에 실패한 경우에, 상기 도플러 주파수 검색 시작 값을 초기 설정된 도플러 주파수 검색 간격 값의 1/2 만큼 변경하는 제어신호를 생성시키는 것을 특징으로 하는 위성 항법 시스템의 신호 획득 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 위성 신호 획득 처리부는
    상기 제어신호들에 기초하여 주파수가 시프트된 국부 발진 신호를 생성시키는 국부 발진기;
    상기 제어신호들에 기초한 위상 지연된 코드 신호를 생성시키는 코드 발생기;
    상기 국부 발진기에서 생성된 국부 발진 신호의 위상을 900 천이시키는 위상 천이부;
    입력 신호에 상기 국부 발진 신호 및 900 천이된 국부 발진 신호를 각각 믹스하는 제1,2믹서;
    상기 제1,2믹서에서 출력되는 신호에 각각 코드 발생기에서 생성된 코드 신호를 믹스하는 제3,4믹서;
    상기 제3,4믹서에서 출력되는 신호를 누적 구간 동안 각각 적분하는 제1,2적분기;
    상기 제1,2적분기에서 적분된 값을 각각 제곱 연산하는 제1,2제곱 연산기; 및
    상기 제1,2제곱 연산기에서 연산된 값들을 합산하는 합산기를 포함함을 특징으로 하는 위성 항법 시스템의 신호 획득 장치.
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