KR102101995B1 - Gnss 시뮬레이터 시스템 - Google Patents

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KR102101995B1
KR102101995B1 KR1020200022019A KR20200022019A KR102101995B1 KR 102101995 B1 KR102101995 B1 KR 102101995B1 KR 1020200022019 A KR1020200022019 A KR 1020200022019A KR 20200022019 A KR20200022019 A KR 20200022019A KR 102101995 B1 KR102101995 B1 KR 102101995B1
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gnss
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satellite signal
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KR1020200022019A
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이정호
김현수
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(주)이투비비
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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/421—Determining position by combining or switching between position solutions or signals derived from different satellite radio beacon positioning systems; by combining or switching between position solutions or signals derived from different modes of operation in a single system
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Abstract

접속 단자에 케이블을 통해 접속되는 복수의 GNSS 방사 안테나를 이용하여 터널 내로 GNSS 위성신호를 방사하는 실내 GNSS 방사기;를 포함하는, GNSS 시뮬레이터 시스템을 개시한다.

Description

GNSS 시뮬레이터 시스템{GNSS SIMULATOR SYSTEM}
본 발명은 GNSS 시뮬레이터 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내 위치 측정을 위한 GNSS 시뮬레이터 시스템에 관한 것이다.
현재 위치를 측정하는 시스템에 있어서, GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기가 널리 사용되며, 저가의 하드웨어를 사용하는 효과적인 GNSS 기반 위치 인식 알고리즘이 채택되고 있다.
일반적으로 GNSS위성은 각 위성의 위치 정보를 통신 주파수에 실어서 지상으로 전달 하는 방식으로 GPS(Global Positioning System)가 대표 시스템이며, 수신기의 위치를 구하기 위해서는 지구궤도를 따라 고속 이동하는 GNSS 위성과 수신기 사이의 거리를 측정하여 수신기의 위치를 알 수 있다.
그러나 실내의 경우, GNSS 수신기의 활용이 거의 불가능하다. GNSS 수신기는 위성으로부터 신호를 수신하기 때문에 신호세기가 매우 낮고 실내 공간에서는 유리창이나 벽, 구조물에 의해 신호가 단절되기 때문이다. 따라서, 실내에서는 와이파이와 같은 실내 무선 신호 기기의 힘을 빌려야 했다.
예를 들면, 대한민국 공개특허 제10-2015-0023183(발명의 명칭 : 디바이스의 위치를 결정하는 장치 및 방법)(이하 인용발명이라 칭함)에서는 위치 결정 장치에 대하여 개시하고 있다.
인용발명은 적어도 하나 이상의 GNSS(Global Navigation Satellite System) 각각으로부터 상기 디바이스의 위치에 대응하는 GNSS 정보를 수신하는 GNSS 정보 수신부(11); 적어도 하나 이상의 Wi-Fi AP(Access Point) 각각으로부터 상기 디바이스의 위치에 대응하는 Wi-Fi 정보를 수신하는 Wi-Fi 정보 수신부(12); 상기 적어도 하나 이상의 GNSS의 개수에 기초하여 상기 Wi-Fi 정보의 이용 여부를 판단하는 판단부(13); 및 상기 수신된 GNSS 정보 및/또는 상기 수신된 Wi-Fi 정보를 이용하여 상기 디바이스의 위치를 결정하는 위치 결정부(14);를 포함하는 위치 결정 장치에 대하여 개시하고 있다.
인용발명의 GNSS 정보 수신부(기준안테나)(11)는 실외에 위치하여 항법을 위한 원시데이터인 실제 위성신호를 수신한다. 위치 결정부(14)는 수신된 GNSS 정보 및/또는 상기 수신된 Wi-Fi 정보를 이용하여 상기 디바이스의 위치를 결정하는 구성에 대하여 개시하고 있다.
따라서 인용발명은 실내에서 적용된다는 장점이 있는 반면에 WiFi를 이용하는 방법은 주변의 AP의 개수에 따라 정확도가 가변될 수 있으며 대체적으로는 1개 내지 2개의 AP(Access Point)에 의해 위치가 추적되기 때문에 비교적 정확하지 않은 위치를 추정하기 때문에 WiFi를 이용한 실내에서 측정되는 위치의 정확도가 떨어진다는 문제점이 있다.
본 발명의 일측면은 GNSS를 기반으로 절대적 위치가 파악된 GNSS 안테나, 또는 수동으로 위치를 지정한 GNSS 안테나를 기초로 터널, 지하주차장 등과 같은 내부 안테나의 위치 좌표 값을 특정하고, 그 내부로 진입하는 차량으로 동기화 된 GNSS 위성신호를 방사하는 GNSS 시뮬레이터 시스템을 제공한다.본 발명의 다른 측면은 실내 영역 내로 GNSS 위성신호를 방사하는 실내 GNSS 방사기를 실내 영역 내에 설치하기 위한 하우징 모듈을 포함하는 GNSS 시뮬레이터 시스템을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 실내 영역 내 복수의 GNSS 방사 안테나를 설치하기 위한 설치 모듈을 포함하는 GNSS 시뮬레이터 시스템을 제공한다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 GNSS 시뮬레이터 시스템은, 접속 단자에 케이블을 통해 접속되는 복수의 GNSS 방사 안테나를 이용하여 터널 내로 GNSS 위성신호를 방사하는 실내 GNSS 방사기;를 포함한다.
한편, 상기 GNSS 시뮬레이터 시스템은, GNSS 위성신호를 지구로 방사하는 GNSS 위성; 차량에 탑재되며, 차량이 외부에 있는 경우, 상기 GNSS 위성으로부터 GNSS 위성신호를 수신하는 GNSS 수신기; 상기 차량의 터널 진입 시의 상기 GNSS 수신기에서 수신하는 GNSS 위성신호를 처리하여 상기 실내 GNSS 방사기를 통해 상기 터널 내로 방사할 GNSS 위성신호를 생성하는 GNSS 시뮬레이터 모듈; 및 상기 터널의 입구 및 출구에 각각 설치되어, 상기 GNSS 위성으로부터 GNSS 위성신호를 수신하여 상기 GNSS 시뮬레이터 모듈로 중계하는 레퍼런스 GNSS 안테나;를 더 포함하고,
상기 GNSS 수신기는, 상기 GNSS 위성에서 방사하는 GNSS 위성신호를 수신하는 GNSS 안테나; 및 상기 GNSS 안테나를 통해 수신하는 위성신호에서 1PPS/10Mhz의 시각 동기 요소와 위성항법 데이터를 획득하는 GNSS 타이밍 수신기;를 포함하고,
상기 실내 GNSS 방사기는, 상기 GNSS 시뮬레이터 모듈에서 생성하는 GNSS 위성신호에 따라 상기 터널 내로 방사할 GNSS 위성신호를 생성하는 GNSS 위성신호 발생장치로 구성되고,
상기 GNSS 시뮬레이터 모듈은, 상기 GNSS 수신기로부터 위성항법 데이터 및 시각 동기 요소를 획득하고, 상기 레퍼런스 GNSS 안테나로부터 수신하는 GNSS 위성신호를 이용하여 상기 터널 내에 등간격으로 설치되는 복수의 GNSS 방사 안테나 각각의 위치 데이터를 포함하는 GNSS 위성신호를 생성하되, 생성한 GNSS 위성신호에 상기 시각 동기 요소와 위성항법 데이터를 반영하여 상기 터널에 진입하는 차량에서 상기 GNSS 수신기를 통해 수신하는 GNSS 위성신호와 동기화 한 GNSS 위성신호를 생성하고,
상기 복수의 GNSS 방사 안테나는 무선통신 모듈을 내장하여 근접한 안테나끼리 정보를 송수신 할 수 있고,
이동형/고정형 레퍼런스 GNSS안테나를 이용하여 삼변측량법으로 실내 GNSS방사 안테나 위치를 자동으로 계산 할 수 있으며, 레이저 빔과 같은 거리 측량요소를 이용하여 미리 GNSS방사 안테나 위치를 지정할 수 있고,
상기 복수의 GNSS 방사 안테나는, 상기 터널 내에서 차량의 진행방향을 따라 설치 모듈에 의해 설치되고,
상기 설치 모듈은, 상기 터널의 길이방향을 따라 마련되는 설치 레일;
상기 복수의 GNSS 방사 안테나를 각각 설치할 수 있도록 복수 개 마련되고, 상기 설치 레일을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 상기 설치 레일에 설치되는 설치 프레임; 및 복수의 설치 프레임을 연결하는 등간격 조절 프레임;을 포함하고,
상기 등간격 조절 프레임은, X자 형상을 가지며, 상단부는 상기 설치 프레임에 슬라이드가능하게 끼워진 슬라이드 부재를 통해 상기 설치 부재에 결합되고, 하단부는 상기 설치 프레임의 하단에 고정 설치되어, 복수의 설치 프레임이 상기 설치 레일을 따라 슬라이딩됨에 따라 펼쳐지거나 접혀지고,
상기 설치 레일은, 상기 설치 프레임의 슬라이딩 이동 공간을 제공하는 슬라이딩 공간; 및 상기 슬라이딩 공간의 하측에 마련되는 보조 공간;을 포함하고,
상기 설치 프레임은, 하단에 마련되며 상기 슬라이딩 공간에 설치되는 롤러를 통해 상기 설치 레일을 따라 슬라이딩 이동하고, 하측면이 그 내부 공간으로 개방되게 형성되며,
상기 설치 모듈은, 상기 설치 레일에 대하여 상기 설치 프레임을 고정시키는 고정 부재를 더 포함하고,
상기 고정 부재는, 상기 보조 공간에 형성되는 제1 삽입구 및 상기 슬라이딩 공간에 형성되는 제2 삽입구에 차례로 삽입되고, 적어도 일부가 상기 설치 프레임의 하측면에 삽입되어 상기 설치 프레임의 이동을 제한하며,
상기 고정 부재는, 가위형태로 힌지결합되어 선단부가 상호 이격되게 벌어지고, 선단부는 상기 제1 삽입구 및 상기 제2 삽입구 중 어느 하나의 상면에 걸리도록 형성되는 돌출부가 형성되는 한 쌍의 다리부; 및 상기 한 쌍의 다리부의 기단부를 탄성 지지하여 탄성력에 의해 상기 한 쌍의 다리부의 선단부가 상호 이격되게 벌어지도록 하는 스프링;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 실내 GNSS 방사기는, 하우징 모듈에 수용되어 상기 터널 내에 적어도 하나 설치되고,
상기 하우징 모듈은, 상기 실내 GNSS 방사기가 수용될 수 있도록 수용공간을 갖는 케이스부; 및 양 단부가 상기 케이스부에 끼워져 상기 케이스부에 고정되어 상기 수용공간에 수용되는 상기 실내 GNSS 방사기를 커버하는 복수의 그릴부;를 포함하고,
상기 그릴부는, 금속 재료로 구성되는 심재, 비철 금속 재료로 구성되는 커버재 및 상기 심재 및 상기 커버재 사이에 고무 재료로 구성되는 중간재의 삼중 샌드위치 구조로 형성되고,
상기 그릴부는, 상기 케이스부에 장착 시 외측을 향하는 바디부; 및
상기 바디부보다 짧은 길이를 구성하며, 상기 바디부와 소정의 각도를 갖고, 상기 케이스부에 장착 시 상기 수용공간을 향하도록 장착되는 꺾임부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 터널 내로 외부의 GNSS 위성신호를 끊김없이 전달해 주어 터널 내에서 운행하는 차량의 위치 및 속도를 획득할 수 있으며, 이로부터 터널 내에서의 교통 흐름과 진, 출입 구간 등을 차량의 내비게이션에 표시함으로써, 터널 내 차량의 안전운행을 도모할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 하우징 모듈을 포함하여 실내 GNSS 방사기가 터널 내에서 발생하는 이물질 등으로 인해 오염되거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 실내 GNSS 방사기의 파손으로 인해 터널 내 GNSS 위성신호의 방사가 끊어지는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 설치 모듈을 포함하여 복수의 GNSS 방사 안테나를 터널 내에 설치하되, 등간격으로 설치할 수 있으며, 조작이 용이한 고정 부재를 통해 복수의 GNSS 방사 안테나의 위치를 고정함으로써, 복수의 GNSS 방사 안테나를 통한 위치 측정의 정확도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시뮬레이터 시스템의 개념도이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 GNSS 수신기의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 실내 GNSS 방사기의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 5는 터널 내의 복수의 GNSS 방사 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4에 도시된 실내 GNSS 방사기에 포함되는 하우징 모듈을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 그릴부의 단면도이다.
도 8은 도 5에 도시된 복수의 GNSS 방사 안테나의 설치를 위한 설치 모듈을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 설치 모듈의 일부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시뮬레이터 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시뮬레이터 시스템(1000)은 GNSS를 이용하여 차량(600)의 위치를 측정하기 위한 시스템으로, GNSS 위성(100), GNSS 수신기(200), GNSS 시뮬레이터 모듈(300), 레퍼런스 GNSS 안테나(400) 및 실내 GNSS 방사기(500)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시뮬레이터 시스템(1000)은 실내 영역(예컨대, 터널, 지하주차장 등)에 진입한 차량(600)에서의 위치를 측정하기 위한 시스템으로, 실내 영역에 설치되는 복수의 실내 GNSS 방사기(500)의 좌표 값을 특정하여 줌으로써 차량(600)의 위치 측정이 가능하다. 여기서, 복수의 실내 GNSS 방사기(500)는 좌표 값에 대응하는 1PPS/10Mhz의 시각 동기 요소와 GNSS 위성항법 데이터를 송신할 수 있다. 이때, 위성항법 데이터에는 Ephemeris(위성좌표용), Z-count(시각동기용), 대기오차모델, 항법데이타 등이 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시뮬레이터 시스템(1000)은 GPS를 기반으로 절대적 위치가 파악된 레퍼런스 GNSS 안테나(400)를 기초로 실내 GNSS 방사기(500)의 위치 좌표 값을 특정할 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 레퍼런스 GNSS 안테나(400)의 위치는 수동으로 지정될 수도 있다.
종래에는 실내 영역에 설치되는 복수의 안테나는 외부에 설치되는 리피터와 연결되어 리피터에 대한 좌표값만이 특정됨에 따라, 실내 영역에 차량(600)이 위치하는지 여부만을 확인할 수 있었으나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 실내 영역에서의 차량(600)의 정확한 위치 파악이 가능하다. 이에 따라 실내 영역에서의 차량 사고 발생 시 정확한 위치 파악으로 빠른 대처가 가능하며, 특히, 지하주차장의 경우, 주차 위치 파악이 용이할 것이다.
이하, 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시뮬레이터 시스템(1000)에 포함하는 각 구성요소에 대하여 상세히 설명한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 실내 영역을 터널을 예로 들어 설명하나, 이에 한정하는 것은 아니며 지하주차장 등과 같이 다양한 실내 영역에 적용될 수 있음은 물론이다.
GNSS 위성(100)은 GNSS 위성신호를 제공하는 인공위성이다. GNSS 위성(100)은 지구의 궤도를 따라 돌면서 GNSS 위성신호를 지구로 방사할 수 있다.
GNSS 수신기(200)는 GNSS 위성(100)으로부터 위성신호를 수신할 수 있다. 본 실시예에서 GNSS 수신기(200)는 차량(600)에 탑재된 장치로, 차량(600)의 위치에 대한 GNSS 위성신호를 수신할 수 있다. 차량(600)의 네비게이션시스템은 GNSS 위성신호를 이용하여 위치 측정을 통한 지도검색 등의 서비스를 제공할 수 있다. 다만, 차량(600)이 터널에 진입하는 경우, GNSS 수신기(200)는 GNSS 위성(100)으로부터의 GNSS 위성신호 수신이 불가하다.
GNSS 시뮬레이터 모듈(300)은 차량(600)의 터널 진입 시의 GNSS 수신기(200)에서 수신하는 위성신호와 동기화 된 터널 내부로 방사할 위성신호를 생성할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 GNSS 위성(100)에서 방사하는 위성신호를 제1 위성신호라 하고, GNSS 시뮬레이터 모듈(300)에서 생성하는 위성신호를 제2 위성신호라 한다. GNSS 시뮬레이터 모듈(300)은 제1 위성신호와 동기화 된 제2 위성신호를 생성할 수 있다. 제1 위성신호 및 제2 위성신호는 동일한 시간대의 위성신호이다. 즉, GNSS 시뮬레이터 모듈(300)은 차량(600)이 터널 진입 시에도 외부에서의 GNSS 위성신호를 그대로 수신하여 위치 측정이 가능하도록 한다.
레퍼런스 GNSS 안테나(400)는 터널의 입구 및 출구에 각각 설치될 수 있다. 레퍼런스 GNSS 안테나(400)는 GNSS 위성(100)으로부터 GNSS 위성신호를 수신할 수 있으며, 이 위성신호는 GNSS 시뮬레이터 모듈(300)로 중계될 수 있다. GNSS 시뮬레이터 모듈(300)는 레퍼런스 GNSS 안테나(400)를 통해 수신하는 위성신호를 이용하여 터널의 입구 및 출구의 위치를 측정할 수 있다.
실내 GNSS 방사기(500)는 터널 내에 설치되어 제2 위성신호를 터널 내로 방사할 수 있다. 실내 GNSS 방사기(500)는 터널 내에 등간격으로 복수 개 마련될 수 있다. 차량(600)은 터널에 진입한 경우, GNSS 수신기(200)를 통해 실내 GNSS 방사기(500)로부터 제2 위성신호를 수신할 수 있으며, 이를 이용하여 차량(600)의 위치 측정을 통한 다양한 내비게이션 서비스를 구현할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시뮬레이터 시스템(1000)은 터널 내로 외부의 GNSS 위성신호를 끊김없이 전달해 주어 터널 내에서 운행하는 차량(600)의 위치 및 속도를 획득할 수 있으며, 이로부터 터널 내에서의 교통 흐름과 진, 출입 구간 등을 차량(600)의 내비게이션에 표시함으로써, 터널 내 차량의 안전운행을 도모할 수 있다. 본 실시예에서는 실내 공간을 터널로 한정하였으나, 지하 주차장과 같은 음영 공간에서도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 GNSS 수신기의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, GNSS 수신기(200)는 GNSS 안테나(210)를 포함할 수 있다.
GNSS 안테나(210)는 GNSS 위성(100)에서 방사하는 위성신호를 수신할 수 있다.
도 3을 참조하면, GNSS 수신기(200)는 GNSS 타이밍 수신기(220)를 포함할 수 있다.
GNSS 타이밍 수신기(220)는 1PPS/10Mhz의 시각 동기 요소 및 위성항법 데이터를 획득할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 실내 GNSS 방사기의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4를 참조하면, 실내 GNSS 방사기(500)는 GNSS 위성신호를 발생시키는 GNSS 위성신호 발생장치로 구성될 수 있다. 실내 GNSS 방사기(500)는 GNSS 시뮬레이터 모듈(300)을 포함하여, GNSS 시뮬레이터 모듈(300)에서 생성하는 GNSS 위성신호와 동기화 된 GNSS 위성신호를 발생시킬 수 있다. 실내 GNSS 방사기(500)는 접속 단자(501)에 케이블을 통해 접속되는 복수의 GNSS 방사 안테나를 이용하여 GNSS 위성신호를 방사할 수 있다. 여기서 복수의 GNSS 방사 안테나는 터널 내부에 등간격으로 설치될 수 있다. 이와 관련하여 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 터널 내의 복수의 GNSS 방사 안테나를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 차량(600)이 진입하는 터널 내에는 복수의 GNSS 방사 안테나(500_1, 500_2, ..., 500_N)가 등간격으로 설치될 수 있다. 복수의 GNSS 방사 안테나(500_1, 500_2, ..., 500_N)는 실내 GNSS 방사기(500)로부터 인가되는 GNSS 위성신호를 방사할 수 있다. 이때, 각 GNSS 방사 안테나(500_1, 500_2, ..., 500_N)는 그 설치 위치에 따른 위치 데이터를 포함하는 GNSS 위성신호를 방사할 수 있다. 따라서 터널을 운행하는 차량(600)에서는 GNSS 안테나(210)를 통해 복수의 실내 GNSS 방사기(500)로부터 인가되는 GNSS 위성신호를 수신하여, 차량(600)의 위치를 측정할 수 있다.레퍼런스 GNSS 안테나(400)는 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(401, 402) 및 이동형 레퍼런스 GNSS 안테나(403, 404, 405, 406)으로 나뉠 수 있다. 레퍼런스 GNSS 안테나(400)는 도 2에 도시된 GNSS 안테나(210)가 적용될 수 있다.
터널의 입구 및 출구에는 각각 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(401, 402)가 설치될 수 있다. 입구에 설치되는 입구 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(401) 및 출구에 설치되는 출구 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(402)는 각각 GNSS 위성(100)에서 방사하는 위성신호를 수신할 수 있다.
이동형 레퍼런스 GNSS 안테나(403, 404, 405, 406)는 터널 외부에서 입구 또는 출구 측에 인접하여 위치하며, 자유롭게 이동이 가능하다.
복수의 GNSS 방사 안테나(500_1, 500_2, ..., 500_N), 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(401, 402) 및 이동형 레퍼런스 GNSS 안테나(403, 404, 405, 406)는 모두 무선 통신 모듈을 내장하여, 근접한 안테나 간에 정보를 송수신할 수 있다.
GNSS 시뮬레이터 모듈(300)은 상술한 것처럼 차량(600)의 터널 진입 시의 GNSS 수신기(200)에서 수신하는 위성신호와 동기화 한 GNSS 위성신호를 생성할 수 있다.
GNSS 시뮬레이터 모듈(300)은 입구 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(401) 및 출구 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(402)로부터 위성신호를 수신할 수 있다. 즉, GNSS 시뮬레이터 모듈(300)은 입구 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(401) 및 출구 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(402)로부터 터널에 진입하는 차량에 대한 위성항법 데이터 및 시각 동기 요소를 획득할 수 있다.
고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(401, 402) 및 이동형 레퍼런스 GNSS 안테나(403, 404, 405, 406)는 라이브 GNSS 위성신호를 직접 수신하여 자신의 위치를 결정할 수 있다.
고정형 입구 레퍼런스 GNSS 안테나(401) 및 이동형 레퍼런스 GNSS 안테나(403, 404)는 자신의 위치 정보를 GNSS 방사 안테나(500_1)로 전송할 수 있다. GNSS 방사 안테나(500_1)는 이를 삼변측량법에 적용하여 자신의 위치를 계산할 수 있다. GNSS 시뮬레이터 모듈(300)은 계산한 GNSS 방사 안테나(500_1)의 위치 좌표 값에, 터널에 진입하는 차량에 대한 위성항법 데이터 및 시각 동기 요소를 포함하는 GNSS 위성신호를 생성하여,G NSS 방사 안테나(500_1)를 통해 방사하도록 한다.
또한, GNSS 방사 안테나(500_1)는 인접한 GNSS 방사 안테나(500_2)로 자신의 위치 정보를 전송할 수 있다. GNSS 방사 안테나(500_2)는 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(401, 402) 및 이동형 레퍼런스 GNSS 안테나(403, 404, 405, 406)로부터 수신하는 위치 정보와 인접한 GNSS 방사 안테나(500_1)로부터 수신하는 위치 정보를 삼변측량법에 적용하여 GNSS 방사 안테나(500_2)의 위치를 계산할 수 있다.
GNSS 방사 안테나(500_2) 또한 자신의 위치에 맞는 GNSS 위성신호를 방사할 수 있으며, 인접한 GNSS 방사 안테나(500_3)로 자신의 위치 정보를 전송할 수 있다.
이와 같이 복수의 GNSS 방사 안테나(500_1, 500_2, ?, 500_n) 간에 위치 정보를 송수신하여 각각의 위치를 계산할 수 있을 것이다. 이때, 터널의 출구측에서부터 위치 측정이 시작되는 경우, GNSS 방사 안테나(500_n)에서 먼저 출구 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(402) 및 출구측의 이동형 레퍼런스 GNSS 안테나(405, 406)로부터 위치 정보를 수신하고, 이를 삼변측량법에 적용하여 자신의 위치를 계산할 수 있을 것이다.
또한, GNSS 시뮬레이터 모듈(300)은 터널 내 설치되는 복수의 실내 GNSS 방사기(500) 각각의 설치 위치 정보를 미리 저장할 수 있다. GNSS 시뮬레이터 모듈(300)은 입구 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(401) 및 출구 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(402)로부터 수신하는 위성신호를 이용하여, 입구 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(401) 및 출구 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나(402)의 위치값을 파악하고, 등간격으로 설치되는 복수의 실내 GNSS 방사기(500) 간에 방사하는 레이저 빔을 이용하여 각각의 위치 정보를 미리 저장할 수 있다. GNSS 시뮬레이터 모듈(300)은 복수의 실내 GNSS 방사기(500) 각각의 위치 정보를 미리 저장한 다음 이 위치 데이터를 포함하는 위성신호를 생성할 수도 있다.
이와 같이 GNSS 시뮬레이터 모듈(300)은 터널의 입구 및 출구에 마련되는 레퍼런스 GNSS 안테나(400)로부터 획득하는 터널의 입구 및 출구에 대한 위치 정보를 반영하여 터널 내 설치되는 복수의 GNSS 방사 안테나(500_1, 500_2, ..., 500_N)에서 방사할 위성신호를 생성하되, 터널에 진입하는 차량(600)에서 GNSS 안테나(210)로부터 수신하는 위성신호에 대한 시각 동기 요소를 반영하여 생성함으로써, 터널 진입 시 차량(600)에서 GNSS 위성신호를 끊김 없이 수신할 수 있도록 한다.
이 방법은 기존 실내 무선측위(와이파이, 블루투스, UWB 등 무선신호를 이용한 위치결정법) 기법에도 똑같이 적용할 수 있는 위치 결정 전개 기법(Positioning Propagation Method)이다.
한편, 도 6은 도 4에 도시된 실내 GNSS 방사기에 포함되는 하우징 모듈을 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 실내 GNSS 방사기(500)는 하우징 모듈(550)에 수용되어 터널 내에 적어도 하나 설치될 수 있다. 하우징 모듈(550)은 실내 GNSS 방사기(500)가 터널 내에서 발생하는 이물질 등으로 인해 오염되거나 파손되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 실내 GNSS 방사기(500)의 파손으로 인해 터널 내 GNSS 위성신호의 방사가 끊어지는 것을 방지할 수 있다.
하우징 모듈(550)은 케이스부(552) 및 그릴부(551)를 포함할 수 있다.
케이스부(552)는 실내 GNSS 방사기(500)가 수용될 수 있도록 수용공간을 가지며, 측면에는 그릴부(551)의 형상에 맞춰진 홈을 가지고 있어 그릴부(551)가 끼워져 고정될 수 있다.
그릴부(551)는 복수개 마련될 수 있으며, 양 단부가 케이스부(552)에 끼워져 고정될 수 있다. 즉, 케이스부(552)에 수용되는 실내 GNSS 방사기(500)는 복수의 그릴부(551)에 의해 커버될 수 있다.
그릴부(551)는 적어도 일부가 소정 각도로 꺾인 형상으로 형성되어 외부 충격을 흡수할 수 있다. 이와 관련하여 도 7을 참조하여 설명한다.
도 7은 도 6에 도시된 그릴부의 단면도이다.
도 7을 참조하면, 그릴부(551)는 심재(5511), 커버재(5512) 및 중간재(5513)의 삼중 샌드위치 구조로 형성될 수 있다.
심재(5511)는 금속 재료, 예컨대, 강 또는 합금강으로 구현되어 적절한 강성을 가질 수 있다.
커버재(5512)는 비철 금속 재료, 예컨대, 알루미늄으로 구현되어 외부 충격에 하면서도 경량으로 구현될 수 있다.
중간재(5513)는 충격 흡수 및 완충 효과를 위해 탄소 중합체 또는 고무 재료로 구현될 수 있다.
그릴부(551)는 상술한 것처럼 적어도 일부가 꺾인 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 그릴부(551)는 바디부(5514) 및 꺾임부(5515)를 포함할 수 있다.
바디부(5514)는 상대적으로 긴 길이를 구성하며, 꺾임부(5515)는 바디부(5514)보다 짧은 길이를 가진 부분을 구성할 수 있다. 바디부(5514) 및 꺾임부(5515)는 소정의 각도를 가질 수 있다.
이와 같은 그릴부(551)는 케이스부(552)에 장착 시, 바디부(5514)는 외측을 향하고, 꺾임부(5515)는 케이스부(552)의 수용공간을 향하도록 장착될 수 있다.
이처럼, 하우징 모듈(550)은 케이스부(552)의 수용공간에 실내 GNSS 방사기(500)를 수용하여 실내 GNSS 방사기(500)를 안전하게 보호하되, 그릴부(551)의 재료 및 형상에 의해 내구성과 충격 흡수의 효과를 도모할 수 있다.
한편, 도 8은 도 5에 도시된 복수의 GNSS 방사 안테나의 설치를 위한 설치 모듈을 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 설치 모듈(560)은 터널 내에서 차량의 진행방향을 따라 복수의 GNSS 방사 안테나(500_1, 500_2, ..., 500_N)를 설치할 수 있다.
설치 모듈(560)은 설치 레일(561), 설치 프레임(564) 및 등간격 조절 프레임(565)을 포함할 수 있다.
설치 레일(561)은 터널의 길이방향을 따라 마련될 수 있다.
설치 프레임(564)은 복수의 GNSS 방사 안테나(500_1, 500_2, ..., 500_N)를 각각 설치할 수 있도록 복수 개 마련될 수 있다. 설치 프레임(564)은 설치 레일(561)을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 설치 레일(561)에 설치될 수 있다.
등간격 조절 프레임(565)은 복수의 설치 프레임(564)을 연결하여 복수의 설치 프레임(564)의 슬라이딩 이동 시, 복수의 설치 프레임(564) 간의 간격을 조절할 수 있다.
등간격 조절 프레임(565)은 X자 형상을 가지며, 상단부는 설치 프레임(564)에 슬라이드가능하게 끼워진 슬라이드 부재를 통해 설치 프레임(564)에 결합되고, 하단부는 설치 프레임(564)의 하단에 고정 설치될 수 있다. 따라서, 등간격 조절 프레임(565)은 외력에 의해 복수의 설치 프레임(564)이 설치 레일(561)을 따라 슬라이딩됨에 따라 펼쳐지거나 접혀질 수 있다. 이때, 등간격 조절 프레임(565)에 의해 복수의 설치 프레임(564) 간의 간격이 동일하게 조절될 것이다.
도 9는 도 8에 도시된 설치 모듈의 일부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 설치 모듈(560)은 고정 부재(568)를 더 포함할 수 있다.
고정 부재(568)는 설치 레일(561)에 대하여 설치 프레임(564)을 고정시킬 수 있다. 예를 들면, 설치 레일(561)에 대하여 복수의 설치 프레임(564)을 이동시킨 뒤, 고정 부재(568)로 복수의 설치 프레임(564)을 해당 위치에 고정시킬 수 있다.
설치 레일(561)은 슬라이딩 공간(563) 및 보조 공간(562)을 포함할 수 있다. 슬라이딩 공간(563)은 설치 프레임(564)의 슬라이딩 이동 공간을 제공하고, 보조 공간(562)은 슬라이딩 공간(563)의 하측에 마련될 수 있다. 이때, 슬라이딩 공간(563)의 하측면과 보조 공간(562)의 하측면에는 각각 고정 부재(568)의 삽입을 위한 삽입구(561b, 561a)가 형성될 수 있다.
설치 프레임(564)은 하단에 마련되는 롤러(566)를 통해 설치 레일(561)에 설치될 수 있다. 여기서, 롤러(566)는 외부 모터로부터 소정의 구동력을 제공 받아 설치 레일(561)을 따라 슬라이딩 이동할 수 있다.
이때, 설치 프레임(564)의 하측면은 그 내부 공간으로 개방되게 형성될 수 있다.
고정 부재(568)는 보조 공간(562)에 형성되는 제1 삽입구(561a) 및 슬라이딩 공간(563)에 형성되는 제2 삽입구(561b)에 차례로 삽입될 수 있으며, 적어도 일부가 설치 프레임(564)의 하측면에 삽입되어 설치 프레임(564)의 이동을 제한할 수 있다.
고정 부재(568)는 한 쌍의 다리부(5681) 및 한 쌍의 다리부를 연결하는 스프링(5682)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 다리부(5681)는 가위형태로 힌지결합되어 선단부가 상호 이격되게 벌어질 수 있다. 이때, 스프링(5682)은 한 쌍의 다리부(5681)의 기단부를 탄성 지지하여 탄성력에 의해 한 쌍의 다리부(5681)의 선단부가 상호 이격되게 벌어지도록 한다.
한 쌍의 다리부(5681)의 선단부는 외측으로 돌출되는 돌출부(5683)를 형성할 수 있다. 이러한 돌출부(5683)는 제1 삽입구(561a) 및 제2 삽입구(561b) 중 어느 하나의 상면에 걸리도록 형성될 수 있다.
작업자에 의해 한 쌍의 다리부(5681)가 오므려지도록 외력이 가해지는 경우, 한 쌍의 다리부(5681)가 제1 삽입구(561a) 및 제2 삽입구(561b)로 삽입될 수 있으며, 그 상태에서 한 쌍의 다리부(5681)로의 외력이 제거되는 경우, 스프링(5682)에 의해 한 쌍의 다리부(5681)의 선단부가 서로 이격되게 벌어지면서 돌출부(5683)가 제2 삽입구(561b)의 상면에 걸려 고정될 수 있다.
이와 같이, 설치 모듈(560)은 복수의 GNSS 방사 안테나(500_1, 500_2, ..., 500_N)를 터널 내에 설치하되, 등간격으로 설치할 수 있으며, 조작이 용이한 고정 부재(568)를 통해 복수의 GNSS 방사 안테나(500_1, 500_2, ..., 500_N)의 위치를 고정할 수 있다. 따라서, 복수의 GNSS 방사 안테나(500_1, 500_2, ..., 500_N)를 통한 위치 측정의 정확도를 높일 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000: GNSS 시뮬레이터 시스템
100: GNSS 위성
200: GNSS 수신기
300: GNSS 시뮬레이터 모듈
400: 레퍼런스 GNSS 안테나
500: 실내 GNSS 방사기
600: 차량

Claims (2)

  1. GNSS 시뮬레이터 시스템에 있어서,
    접속 단자에 케이블을 통해 접속되는 복수의 GNSS 방사 안테나를 이용하여 터널 내로 GNSS 위성신호를 방사하는 실내 GNSS 방사기;를 포함하고,
    상기 GNSS 시뮬레이터 시스템은,
    GNSS 위성신호를 지구로 방사하는 GNSS 위성;
    차량에 탑재되며, 차량이 외부에 있는 경우, 상기 GNSS 위성으로부터 GNSS 위성신호를 수신하는 GNSS 수신기;
    상기 실내 GNSS 방사기를 통해 상기 터널 내로 방사할 GNSS 위성신호를 생성하는 GNSS 시뮬레이터 모듈; 및
    상기 터널의 입구 및 출구에 각각 설치되어, 상기 GNSS 위성으로부터 GNSS 위성신호를 수신하여 자신의 위치를 계산하는 레퍼런스 GNSS 안테나;를 더 포함하고,
    상기 GNSS 수신기는,
    상기 GNSS 위성에서 방사하는 GNSS 위성신호를 수신하는 GNSS 안테나; 및
    상기 GNSS 안테나를 통해 수신하는 위성신호에서 1PPS/10Mhz의 시각 동기 요소 및 위성항법 데이터를 획득하는 GNSS 타이밍 수신기;를 포함하고,
    상기 실내 GNSS 방사기는,
    상기 GNSS 시뮬레이터 모듈에서 생성하는 GNSS 위성신호에 따라 상기 터널 내로 방사할 GNSS 위성신호를 생성하는 GNSS 위성신호 발생장치로 구성되고,
    상기 GNSS 시뮬레이터 모듈은,
    상기 레퍼런스 GNSS 안테나로부터상기 터널에 진입하는 차량에 대한 위성항법 데이터 및 시각 동기 요소를 획득하고, 상기 레퍼런스 GNSS 안테나 각각의 위치를 이용하여 상기 터널 내에 등간격으로 설치되는 복수의 GNSS 방사 안테나 각각의 위치를 계산하고, 상기 복수의 GNSS 방사 안테나 각각의 위치 및 상기 터널에 진입하는 차량에 대한 위성항법 데이터 및 시각 동기 요소를 이용하여 상기 터널에 진입하는 차량에서 상기 GNSS 수신기를 통해 수신하는 GNSS 위성신호와 동기화 한 GNSS 위성신호를 생성하며,
    상기 레퍼런스 GNSS 안테나는,
    상기 터널의 입구 및 출구에 각각 고정 설치되는 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나; 및
    상기 터널의 입구 및 출구 측에 각각 이동식으로 설치되는 이동형 레퍼런스 GNSS 안테나;를 포함하고,
    상기 레퍼런스 GNSS 안테나 및 상기 복수의 GNSS 방사 안테나는,
    각각 무선통신모듈을 내장하여 인접한 안테나 간에 정보를 송수신하고,
    상기 레퍼런스 GNSS 안테나 각각의 위치를 이용하여 상기 터널 내에 등간격으로 설치되는 복수의 GNSS 방사 안테나 각각의 위치를 계산하는 것은,
    상기 복수의 GNSS 방사 안테나 중 터널 입구 측에 가장 인접하여 설치되는 GNSS 방사 안테나에서 무선통신을 통해 상기 고정형 레퍼런스 GNSS 안테나 및 상기 이동형 레퍼런스 GNSS 안테나로부터 각각의 위치 정보를 수신하고, 수신한 위치 정보를 삼변측량법에 적용하여 터널 입구 측에 가장 인접하여 설치되는 GNSS 방사 안테나의 위치를 계산하는 것을 포함하고,
    상기 복수의 GNSS 방사 안테나는,
    상기 터널 내에서 차량의 진행방향을 따라 설치 모듈에 의해 설치되고,
    상기 설치 모듈은,
    상기 터널의 길이방향을 따라 마련되는 설치 레일;
    상기 복수의 GNSS 방사 안테나를 각각 설치할 수 있도록 복수 개 마련되고, 상기 설치 레일을 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 상기 설치 레일에 설치되는 설치 프레임; 및
    복수의 설치 프레임을 연결하는 등간격 조절 프레임;을 포함하고,
    상기 등간격 조절 프레임은,
    X자 형상을 가지며, 상단부는 상기 설치 프레임에 슬라이드가능하게 끼워진 슬라이드 부재를 통해 상기 설치 프레임에 결합되고, 하단부는 상기 설치 프레임의 하단에 고정 설치되어, 복수의 설치 프레임이 상기 설치 레일을 따라 슬라이딩됨에 따라 펼쳐지거나 접혀지고,
    상기 설치 레일은,
    상기 설치 프레임의 슬라이딩 이동 공간을 제공하는 슬라이딩 공간; 및
    상기 슬라이딩 공간의 하측에 마련되는 보조 공간;을 포함하고,
    상기 설치 프레임은,
    하단에 마련되며 상기 슬라이딩 공간에 설치되는 롤러를 통해 상기 설치 레일을 따라 슬라이딩 이동하고, 하측면이 그 내부 공간으로 개방되게 형성되며,
    상기 설치 모듈은,
    상기 설치 레일에 대하여 상기 설치 프레임을 고정시키는 고정 부재를 더 포함하고,
    상기 고정 부재는,
    상기 보조 공간에 형성되는 제1 삽입구 및 상기 슬라이딩 공간에 형성되는 제2 삽입구에 차례로 삽입되고, 적어도 일부가 상기 설치 프레임의 하측면에 삽입되어 상기 설치 프레임의 이동을 제한하며,
    상기 고정 부재는,
    가위형태로 힌지결합되어 선단부가 상호 이격되게 벌어지고, 선단부는 상기 제1 삽입구 및 상기 제2 삽입구 중 어느 하나의 상면에 걸리도록 형성되는 돌출부가 형성되는 한 쌍의 다리부; 및
    상기 한 쌍의 다리부의 기단부를 탄성 지지하여 탄성력에 의해 상기 한 쌍의 다리부의 선단부가 상호 이격되게 벌어지도록 하는 스프링;을 포함하는, GNSS 시뮬레이터 시스템.
  2. 삭제
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