KR102109797B1 - Realtime position providing apparatus and method using data synchronization and position estimation - Google Patents

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Abstract

복수의 이동체에 있어서 특정 시간의 위치를 추정하는 장치 및 방법에 연관되며, 통신기로부터 이동체의 위치 정보 및 동기화 정보를 수신하여 동기화하는 동기화 모듈; 상기 이동체의 제1 위치정보, 제2 위치정보 및 동기화 정보를 저장하는 데이터베이스; 및 상기 제1 위치정보를 이용하여 특정 시점에서의 상기 제2 위치정보를 계산하는 위치 추정 모듈을 포함한다.A synchronization module associated with an apparatus and method for estimating a location of a specific time in a plurality of moving objects, and receiving and synchronizing the location information and synchronization information of the moving objects from a communicator; A database for storing first location information, second location information and synchronization information of the mobile body; And a location estimation module that calculates the second location information at a specific time point using the first location information.

Description

데이터 동기화 및 위치 추정 기법을 사용한 실시간 위치 제공 장치 및 방법{REALTIME POSITION PROVIDING APPARATUS AND METHOD USING DATA SYNCHRONIZATION AND POSITION ESTIMATION}A device and method for providing real-time location using data synchronization and location estimation technique {REALTIME POSITION PROVIDING APPARATUS AND METHOD USING DATA SYNCHRONIZATION AND POSITION ESTIMATION}

이동하는 물체의 실시간 위치를 제공하는 장치 및 방법에 연관되며, 보다 특정하게는 이동체 시스템에 포함되는 복수의 이동체들 간에 위치정보를 동기화하고 특정 시점의 위치를 추정하여 계산하는 장치 및 방법에 연관된다.It relates to an apparatus and method for providing a real-time location of a moving object, and more particularly, to an apparatus and method for synchronizing location information between a plurality of moving objects included in the moving object system and estimating and calculating a position at a specific point in time. .

초소형 위성의 운영이 늘어남에 따라 위성 편대 비행 등 다수 위성이 동시에 운용되는 경우가 발생하고 있다. 편대 비행을 위한 데이터 동기화 기술이 아래 선행기술 문헌에 등록 특허로 기재되어 있다.As the operation of ultra-small satellites increases, a number of satellites, such as satellite flight, are operating simultaneously. Data synchronization technology for flight formation is described as a registered patent in the prior art literature below.

저궤도 위성의 경우 실시간으로 계속해서 움직이고 있고, 정보 동기화를 수행하는 순간에도 계속 움직이기 때문에 동기화 정보를 통해 실제 위치를 계산하는 방법이 요구된다.In the case of low-orbit satellites, they are continuously moving in real time, and they move continuously even when information synchronization is performed. Therefore, a method of calculating the actual position through synchronization information is required.

한국 등록특허 10-1620233호 (등록일자 2016년05월03일)은 위성들의 위치 제공 장치 및 방법을 제시한다. 보다 구체적으로 군집 비행하는 위성간에 동기화를 수행하는 장치 및 방법에 관한 발명이다.Korean Patent Registration No. 10-1620233 (Registration Date May 03, 2016) proposes an apparatus and method for providing locations of satellites. More specifically, the present invention relates to an apparatus and method for performing synchronization between satellites flying in a cluster.

일실시예에 따르면 통신기로부터 이동체의 위치 정보 및 동기화 정보를 수신하여 동기화하는 동기화 모듈; 상기 이동체의 제1 위치정보, 제2 위치정보 및 동기화 정보를 저장하는 데이터베이스; 및 상기 제1 위치정보를 이용하여 특정 시점에서의 상기 제2 위치정보를 계산하는 위치 추정 모듈을 포함하는 위치 제공 장치가 개시된다.According to an embodiment, a synchronization module for receiving and synchronizing location information and synchronization information of a mobile object from a communicator; A database for storing first location information, second location information and synchronization information of the mobile body; And a location estimation module for calculating the second location information at a specific time point using the first location information.

다른 일실시예에 따르면 상기 위치 추정 모듈은, 상기 이동체의 운동 방정식을 이용하여 상기 제2 위치정보를 계산하는 위치 제공 장치일 수 있다.According to another embodiment, the location estimation module may be a location providing device that calculates the second location information using the motion equation of the mobile body.

또 다른 일실시예에 따르면 GNSS(Global Navigation Satellite System)로부터 상기 제1 이동체의 위치정보를 수신하는 위치 정보 수신기를 더 포함할 수 있고, 상기 위치 추정 모듈은 복수의 이동체의 위치, 상기 위치 제공 장치와의 거리 중 어느 하나를 계산하는 위치 제공 장치도 개시된다.According to another embodiment, it may further include a location information receiver for receiving the location information of the first mobile object from the Global Navigation Satellite System (GNSS), the position estimation module is the location of the plurality of mobile objects, the location providing device Disclosed is a position providing apparatus for calculating any one of the distances from.

다른 일실시예에 따르면 상기 위치 추정 모듈은 상기 이동체의 제2 위치정보를 계산하기 위한 예측기(Estimator) 또는 전파기(Propagator)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 전파기는 런지-쿠타(Runge-Kutta) 방식의 적분기(Integrator)를 사용하여 상기 복수의 이동체의 특정 시점에서의 위치정보를 계산하는 위치 제공 장치일 수 있다.According to another embodiment, the location estimation module may include an estimator or a propagator for calculating the second location information of the moving object. In this case, the radio wave may be a location providing device that calculates location information at a specific time point of the plurality of moving objects using an integrator of a Runge-Kutta method.

일측에 따르면, 동기화 모듈이 통신기로부터 이동체의 위치 정보 및 동기화 정보를 수신하여 동기화하는 단계; 데이터베이스가 상기 이동체의 제1 위치정보, 제2 위치정보 및 동기화 정보를 저장하는 단계; 및 위치 추정 모듈이 상기 제1 위치정보를 이용하여 특정 시점에서의 상기 제2 위치정보를 계산하는 단계를 포함하는 위치 제공 방법이 개시된다.According to one side, the synchronization module receives and synchronizes the location information and synchronization information of the mobile object from the communicator; A database storing first location information, second location information and synchronization information of the moving object; And a position estimation module calculating the second position information at a specific time point using the first position information.

다른 일측에 따르면, 상기 제2 위치정보를 계산하는 단계는, 상기 이동체의 운동 방정식을 이용하여 상기 제2 위치정보를 계산하는 위치 제공 방법일 수 있다.According to another side, the step of calculating the second location information may be a location providing method for calculating the second location information using the motion equation of the mobile body.

또 다른 일측에 따르면 위치 정보 수신기가 GNSS(Global Navigation Satellite System)로부터 상기 제1 이동체의 위치정보를 수신하는 단계를 더 포함하는 것도 가능하다.According to another aspect, it is also possible that the location information receiver further comprises the step of receiving the location information of the first mobile object from the Global Navigation Satellite System (GNSS).

다른 일측에 따르면 상기 위치 추정 모듈은 복수의 이동체의 위치, 상기 위치 제공 장치와의 거리 중 어느 하나를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 위치 추정 모듈에 포함되는 전파기가 상기 이동체의 제2 위치정보를 계산하는 단계를 포함할 수도 있다.According to another aspect, the position estimation module may further include the step of calculating any one of the positions of the plurality of moving objects and the distance from the location providing device, and the radio wave included in the position estimation module is the second of the moving objects. It may also include the step of calculating the location information.

일측에 따르면 상기 전파기는 런지-쿠타(Runge-Kutta) 방식의 적분기를 사용하여 상기 복수의 이동체의 특정 시점에서의 위치정보를 계산하는 위치 제공 방법도 개시된다.According to one side, the radio wave is also provided with a location providing method for calculating location information at a specific time point of the plurality of moving objects using an integrator of a Runge-Kutta method.

일실시예에 따르면 위치 제공 방법을 수행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체도 개시된다.According to one embodiment, a computer readable recording medium containing a program for performing a location providing method is also disclosed.

도 1은 일실시예에 따른 이동체 시스템을 나타낸다
도 2는 일실시예에 따른 이동체의 구성을 도시한다.
도 3은 일실시예에 따른 위치 제공 방법의 블록도를 도시한다.
도 4는 일실시예에 따른 위치 제공 방법의 모식도이다.1 shows a mobile system according to an embodiment
Figure 2 shows the configuration of a mobile body according to an embodiment.
3 is a block diagram of a method for providing a location according to an embodiment.
4 is a schematic diagram of a location providing method according to an embodiment.

이하에서, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 권리범위는 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of rights is not limited or limited by these embodiments. The same reference numerals in each drawing denote the same members.

아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terminology used in the description below has been selected to be general and universal in the related technical field, but may have other terms depending on technology development and / or changes, conventions, and technical preferences. Therefore, the terms used in the following description should not be understood as limiting the technical idea, but should be understood as exemplary terms for describing the embodiments.

또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.Also, in certain cases, some terms are arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the detailed meaning will be described in the corresponding description. Therefore, the terms used in the description below should be understood based on the meaning of the term and the entire contents of the specification, not just the name of the term.

제안되는 위치 제공 장치 및 방법은 인공위성을 포함하여 각종 항공기, 드론, 로봇, 선박, 차량 등 다양한 이동체에 적용이 가능하고, 아래에서는 일률적으로 이동체라는 용어를 사용한다.The proposed location providing device and method can be applied to various moving objects such as satellites, various aircraft, drones, robots, ships, vehicles, etc., and uses the term uniformly below.

도 1은 일실시예에 따른 이동체 시스템을 나타낸다1 shows a mobile system according to an embodiment

일실시예에 따른 이동체 시스템은 도 1에서 도시되는 것과 같이 복수의 이동체들이 군집하여 비행할 수 있다.As shown in FIG. 1, the mobile system according to an embodiment may have a plurality of mobile bodies flying in a cluster.

제1 이동체(100)에 설치된 위치 추정 모듈은 제1 이동체(100)와 함께 군집 비행하는 이동체(101)들 중에서 제1 이동체(100)와 위치정보를 동기화할 대상인 제2 이동체(110)를 선택할 수 있다. 제1 이동체(100)와 다른 이동체(101) 및 제2 이동체(110)에 설치된 위치 제공 장치는 동일한 장치일 수 있다.The position estimation module installed in the first moving object 100 selects a second moving object 110 to be synchronized with the first moving object 100 from among the moving objects 101 crowded with the first moving object 100. You can. The apparatus for providing a location installed in the first moving body 100 and the other moving body 101 and the second moving body 110 may be the same device.

또한, 제2 이동체(110)에 설치된 위치 추정 모듈은 제1 이동체(100)를 대상 위성(110)의 위치정보를 동기화할 대상으로 선택할 수 있다. 그리고, 상기 제1 이동체(100)는 군집 비행하는 이동체 중에서 위치 제공 방법을 수행하는 이동체일 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 좌 상단에 위치한 이동체가 위치 제공 방법을 수행함에 따라 제1 이동체(100)로 표시하였으나, 우 상단에 위치한 이동체가 위치 제공 방법을 수행하는 경우, 해당 이동체가 제1 이동체가 될 수 있다.In addition, the location estimation module installed on the second mobile body 110 may select the first mobile body 100 as a target to synchronize location information of the target satellite 110. Further, the first mobile body 100 may be a mobile body that performs a method of providing a position among mobile bodies flying in a cluster. For example, in FIG. 1, although the moving object located at the upper left performs the position providing method, it is indicated as the first moving object 100, but when the moving object located at the upper right performs the position providing method, the moving object is the first moving object Can be

위치 정보 동기화 모듈이 위치 정보를 동기화 하는 방법에 관한 상세한 내용은 한국 등록특허 10-1620233호를 통해 구체적으로 확인할 수 있다.Detailed information on how the location information synchronization module synchronizes location information can be found in detail through Korean Patent Registration No. 10-1620233.

제1 이동체(100)에 설치된 위치 추정 모듈은 제1 이동체(100) 주위의 다른 이동체의 특정 시점의 위치를 계산할 수 있다.The position estimation module installed in the first movable body 100 may calculate a position of a specific viewpoint of another movable body around the first movable body 100.

도 2는 일실시예에 따른 이동체의 구성을 도시한다. 이동체(200)는 위치 제공 장치(210), 통신기(220), 위치 정보 수신기(230)로 구성될 수 있다.Figure 2 shows the configuration of a mobile body according to an embodiment. The mobile body 200 may include a location providing device 210, a communicator 220, and a location information receiver 230.

보다 구체적으로 상기 위치 제공 장치(210)는 동기화 모듈(211) 및 위치 추정 모듈(212)을 포함할 수 있다. 상기 동기화 모듈(211)은 통신기(220)로부터 다른 이동체의 제1 위치정보를 수신하고, 위치 정보 수신기(230)로부터 위치 추정 모듈의 현재 위치를 수신할 수 있다.More specifically, the location providing device 210 may include a synchronization module 211 and a location estimation module 212. The synchronization module 211 may receive first location information of another mobile object from the communicator 220 and receive the current location of the location estimation module from the location information receiver 230.

이동체의 각 구성을 구체적으로 살펴보면, 통신기(220)는 다른 이동체와의 통신을 위한 일체의 수단을 의미한다. 통신방식에는 제한이 없으며, 무선 통신을 이용한 다양한 방식이 사용될 수 있다.Looking specifically at each configuration of the mobile body, the communicator 220 means any means for communication with other mobile bodies. There is no restriction on the communication method, and various methods using wireless communication can be used.

상기 통신기(220)는 다른 이동체로부터 제1 위치정보를 수신하여 동기화 모듈(211)로 전달한다. 또는 다른 이동체의 동기화 정보를 수신하여 전달하는 것도 가능하다. 상기 통신기(220)를 이용한 동기화 모듈(211)의 동기화 방법은 앞서 언급한 한국 등록특허 10-1620233호를 통해 상세히 확인할 수 있다.The communicator 220 receives the first location information from another mobile and transmits it to the synchronization module 211. Alternatively, it is also possible to receive and transmit synchronization information of another mobile object. The synchronization method of the synchronization module 211 using the communicator 220 can be confirmed in detail through the aforementioned Korean Patent Registration No. 10-1620233.

상기 위치 정보 수신기(230)는 GNSS(Global Navigation Satellite System)로부터 위치 추정 모듈을 포함하는 이동체의 현재 위치 정보를 수신한다. 상기 GNSS는 그 종류에 한정되지 않으며, 예시적으로 GPS(Global Positioning System), GLONASS(Global Navigation Satellite System) 및 GALILEO 시스템 중 어느 하나일 수 있다.The location information receiver 230 receives current location information of a mobile object including a location estimation module from a Global Navigation Satellite System (GNSS). The GNSS is not limited to the type, and may be, for example, any one of a Global Positioning System (GPS), a Global Navigation Satellite System (GLONASS), and a GALILEO system.

또한 상기 위치 정보 수신기(230)는 수신한 현재 위치 정보를 동기화 모듈로 전달할 수 있다.Also, the location information receiver 230 may transmit the received current location information to a synchronization module.

동기화 모듈(211)은 위치정보 데이터베이스(Database)를 포함할 수 있고, 통신기(220) 및 위치 정보 수신기(230)로부터 수신되는 위치정보들을 저장할 수 있다. 또한 가장 최근에 수신되는 위치정보로 동기화도 가능하다.The synchronization module 211 may include a location information database and store location information received from the communicator 220 and the location information receiver 230. In addition, synchronization is also possible with the most recently received location information.

위치 추정 모듈(212)은 동기화 모듈에 저장된 다양한 정보를 이용하여 대상 이동체의 위치를 추정한다. 보다 구체적으로 말해서 대상 이동체의 위치정보를 이용하여 특정 시점(ts)의 위치를 계산할 수 있다.The location estimation module 212 estimates the location of the target moving object using various information stored in the synchronization module. More specifically, the position of a specific viewpoint t s may be calculated using the position information of the target moving object.

대상 이동체의 위치정보는 예측하고자 하는 특정 시점(ts)과 가장 가까운 시점의 위치 정보일 수 있고, 따라서 미래의 특정 시점인 경우에는 가장 최근의 위치 정보일 수 있다. 또한 과거 위치 정보를 이용하여 추가적인 보정도 가능하다.The location information of the target moving object may be location information at a point closest to a specific time point t s to be predicted, and thus may be the most recent location information at a specific time point in the future. In addition, additional correction is possible using past location information.

상기 위치 추정 모듈(212)은 특정 시점(ts)에 대한 위치를 요청 받는 경우에 상기 특정 시점(ts)의 위치정보를 계산하여 제공한다. 상기 특정 시점의 위치정보를 계산하는 방법에 대하여는 도 3에서 자세히 설명하도록 한다.The location estimation module 212 provides the calculated location information of the point-in-time (t s) when receiving a location request for a point in time (t s). A method of calculating the location information at the specific time will be described in detail in FIG. 3.

도 3은 일실시예에 따른 위치 제공 방법의 블록도를 도시한다.3 is a block diagram of a method for providing a location according to an embodiment.

위치 추정 모듈(212)은 도 3에 도시되는 블록도에 따라 다른 이동체(110)의 위치를 결정한다. 특정 시점(ts)에 대한 위치를 요청하는 경우에 위치정보 데이터베이스(320)로부터 이동체(110)의 위치 목록을 획득(310)한다. 획득한 이동체(110)의 위치 목록은 결정하고자 하는 특정 시점(ts)에 가까운 위치 목록일 수 있다.The position estimation module 212 determines the position of another moving object 110 according to the block diagram shown in FIG. 3. When a location for a specific time point t s is requested, a location list of the moving object 110 is obtained 310 from the location information database 320. The acquired location list of the moving object 110 may be a location list close to a specific time point t s to be determined.

다음으로 이동체(110)의 운동방정식을 선택(311)한다. 예시적으로 그러나 한정되지 않게 다른 이동체(110)가 위성인 경우에는 J2 또는 J4 섭동 가속(Perturbation Acceleration) 방정식일 수 있으며, 드론인 경우에는 선형 운동방정식을 사용할 수 있다. 이동체(100)의 위치 추정 모듈(212)은 이동체에 따라 적절한 이동체 운동방정식을 선택한다.Next, the motion equation of the moving body 110 is selected (311). Exemplarily, but not limited to, if the other mobile body 110 is a satellite, it may be a J2 or J4 Perturbation Acceleration equation, and in the case of a drone, a linear motion equation may be used. The position estimation module 212 of the moving object 100 selects an appropriate moving object motion equation according to the moving object.

그리고 이동체 위치 추정 방식을 선택(312)한다. 이동체(110)의 위치를 추정하기 위하여 전파기(Propagator), 추정기(Estimator)를 이용할 수 있고, 또는 단순외간법을 이용할 수도 있다. 전파기를 사용하는 경우에 런지-쿠타(Runge-Kutta) 방식의 적분기(Integrator)를 사용하여 대상 이동체의 위치를 추정할 수 있으며, 추정기를 사용하는 경우에는 확장된 칼만 필터(Extended Kalman Filter, EKF)를 이용할 수 있다.Then, the moving object position estimation method is selected (312). In order to estimate the position of the moving object 110, a propagator or an estimator may be used, or a simple extrapolation method may be used. In the case of using a propagator, the position of the target moving object can be estimated by using a Runge-Kutta integrator, and when using an estimator, an extended Kalman filter (EKF) Can be used.

상기 전파기는, 구현이 용이한 런지-쿠타 4차 알고리즘부터 높은 정밀도를 갖는 런지-쿠타 8차 또는 9차 알고리즘까지 다양하게 적용이 가능하다. 다만 각 알고리즘의 차수(order)에 한정되는 것은 아니고, 경우에 따라 변경하여 적용이 가능하다. 예를 들어 높은 정확도 보다는 신속한 계산을 요하는 경우에는 런지-쿠타 4차 알고리즘을 이용할 수 있고, 신속한 계산 보다는 높은 정확도를 요하는 경우에는 런지-쿠타 9차 알고리즘을 이용하는 것이 가능하다.The propagator can be variously applied from the easy-to-implement lunge-kuta fourth-order algorithm to the high-precision lunge-kuta eighth or ninth algorithm. However, it is not limited to the order of each algorithm, and can be changed and applied in some cases. For example, the lunge-kuta quadratic algorithm may be used when a faster calculation is required than high accuracy, and the lunge-kuta 9th algorithm may be used when a higher accuracy is required than a quick calculation.

상기 방법들을 이용하여 특정 시점(ts)의 이동체(110)의 위치를 결정(313)할 수 있다. 상기 이동체의 위치를 결정(313)함에 있어서 과거 데이터를 활용하여 정확도를 높이는 방법도 가능하다.Using the above methods, the position of the moving object 110 at a specific time point t s may be determined 313. In determining the location of the moving object (313), it is also possible to increase accuracy by utilizing historical data.

위치정보 데이터베이스(320)로부터 이전 데이터 기반의 에러 보정값을 획득(321)할 수 있고, 과거 정보를 활용할지 여부(322)에 대하여 판단한 후에 과거정보를 활용하기로 결정하는 경우 이동체 위치 결정(313)시에 상기 보정값을 반영한다.When determining whether to use the past information after determining whether to use the past information (322), it is possible to obtain (321) an error correction value based on the previous data from the location information database 320 (313) ), The correction value is reflected.

과거 데이터를 이용하여 정확도를 향상시키는 보정은 경우에 따라 수행할 수도 있고 수행하지 않을 수도 있다.Correction to improve accuracy using historical data may or may not be performed in some cases.

도 4는 일실시예에 따른 위치 제공 방법의 모식도이다.4 is a schematic diagram of a location providing method according to an embodiment.

동기화 요청 시점(ts)에서 각 이동체(S1 내지 S4)의 동기화 데이터는 서로 상이하다. 가장 기본적으로 동기화 데이터의 생성 시각과 동기화 요청 시각에 차이가 발생하기 때문에 동기화 데이터는 동기화 시점의 정확한 위치 정보와 차이가 있게 된다.Synchronization data of each mobile body S1 to S4 at a synchronization request time t s is different from each other. Since the difference between the creation time of the synchronization data and the time of the synchronization request occurs most basically, the synchronization data differs from the accurate location information at the time of synchronization.

도 4를 구체적으로 살펴보면, S1 이동체의 경우에 최근 동기화 데이터의 생성 시각과 동기화 요청 시각의 차이(tp1)가 짧고, S2 이동체의 경우에 최근 동기화 데이터의 생성 시각과 동기화 요청 시각의 차이(tp2)가 길다. 도 4에서 상기 시각 차이는 tp로 표기하고, 이동체 간 전파(Propagation) 시간에 따른 오차를 의미한다. 또한 각 이동체마다 동기화 데이터의 생성 주기도 서로 상이할 수 있다. 도 5에서 표시된 동일한 시간 간격에서 이동체 S1 및 S4는 3개의 동기화 데이터를 생성하고, 이동체 S2 및 S3은 2개의 동기화 데이터만을 생성한다. 따라서 상기 주기 차이에 의해서도 이동체간 위치 정보를 계산함에 있어서 차이가 발생할 수 있다.4, the difference (t p1 ) between the time of creation of the latest synchronization data and the time of the synchronization request is short in the case of the S1 mobile body, and the difference between the time of creation of the latest synchronization data and the time of the synchronization request in the case of the S2 mobile body (t) p2 ) is long. In FIG. 4, the time difference is denoted by t p and represents an error according to propagation time between moving objects. In addition, the generation cycle of synchronization data may be different for each mobile body. In the same time interval shown in FIG. 5, mobile objects S1 and S4 generate three synchronization data, and mobile objects S2 and S3 generate only two synchronization data. Therefore, even in the period difference, a difference may occur in calculating position information between moving objects.

위치 추정 모듈(212)은 위치 요청 시점(ts)에서의 다른 이동체(110)의 위치를 계산하기 위해 기본적으로 위치 요청 시점(ts)에 가장 가까운 동기화 데이터(빗금)를 이용할 수 있으며, 보다 높은 정확도를 요구하는 경우에는 이전 동기화 데이터(검정색)를 이용한 보정값을 활용할 수도 있다.Position estimation module 212, and by default, access to the nearest sync data (hatched) at a position request time (t s) for calculating the location of the other mobile object 110 in the location request time (t s), more When high accuracy is required, a correction value using previous synchronization data (black) may be used.

이상에서 언급한 위치정보는 구체적으로 이동체의 좌표 및 속도를 포함할 수 있으며, 좌표는 X, Y, Z축의 3차원 좌표계 상의 좌표일 수 있다. 또한 이동체의 가속도 정보를 포함할 수 있고, 위성의 경우에는 미리 지정되는 궤도까지도 포함할 수 있다.The above-mentioned location information may specifically include the coordinates and speed of a moving object, and the coordinates may be coordinates on a three-dimensional coordinate system of X, Y, and Z axes. In addition, the acceleration information of the moving object may be included, and in the case of a satellite, even a predetermined orbit may be included.

제안되는 위치 추정 모듈을 활용하여 위성의 랑데부 도킹, 편대 비행 운용, 우주 쓰레기 제거, 위성간 거리 측정을 통한 충돌 회피 등 다양한 분야에 응용이 가능하다.The proposed location estimation module can be applied to various fields such as rendezvous docking of satellites, flight formation operation, space debris removal, and collision avoidance through distance measurement between satellites.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and / or combinations of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors (micro signal processors), microcomputers, field programmable arrays (FPAs), It may be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, a processing device may be described as one being used, but a person having ordinary skill in the art, the processing device may include a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. In addition, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and / or data may be interpreted by a processing device, or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodied in the transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded in the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

100, 200: 제안되는 위치 추정 모듈을 포함하는 이동체
110: 위치를 추정하는 대상으로서의 다른 이동체
212: 위치 추정 모듈100, 200: moving object including the proposed position estimation module
110: another moving object as an object for estimating the position
212: Position estimation module

Claims (11)

통신기로부터 적어도 하나 이상의 이동체의 위치정보 및 동기화 정보를 수신하여 동기화하는 동기화 모듈;
상기 적어도 하나 이상의 이동체의 적어도 하나 이상의 위치정보 및 동기화 정보를 저장하는 데이터베이스; 및
상기 적어도 하나 이상의 위치정보를 이용하여 상기 적어도 하나 이상의 이동체의 특정 시점 위치정보를 계산하는 위치 추정 모듈
을 포함하고,
상기 위치 추정 모듈은
상기 적어도 하나 이상의 이동체에 따라 운동방정식을 선택하고, 이동체의 전파(Propagation) 시간에 따른 오차로서 상기 적어도 하나 이상의 이동체 별로 위치 요청 시점에 가장 가까운 동기화 데이터의 생성 시각과 동기화 요청 시각 차이를 개별적으로 계산하며, 상기 적어도 하나 이상의 이동체의 상기 적어도 하나 이상의 위치정보 중 상기 특정 시점에 가장 인접한 시각의 위치정보 및 상기 전파 시간에 따른 오차를 상기 적어도 하나 이상의 이동체의 상기 선택된 운동방정식과 위치 추정 방정식에 적용하여 상기 특정 시점 위치정보를 계산하고,
상기 데이터베이스로부터 이전 데이터 기반의 에러 보정값을 획득하고, 상기 에러 보정값에 기초하여 상기 특정 시점 위치정보를 보정하는
위치 제공 장치.
A synchronization module that receives and synchronizes location information and synchronization information of at least one mobile object from a communicator;
A database storing at least one location information and synchronization information of the at least one moving object; And
A location estimation module that calculates location information at a specific time point of the at least one moving object using the at least one location information
Including,
The position estimation module
A motion equation is selected according to the at least one moving object, and the difference between the generation time and the synchronization request time closest to the location request time for each of the at least one moving object is individually calculated as an error according to the propagation time of the moving object. In addition, by applying the positional information of the time closest to the specific time point among the at least one positional information of the at least one moving object and an error according to the propagation time to the selected motion equation and the position estimation equation of the at least one moving object Calculate the location information at the specific point in time,
Acquiring an error correction value based on a previous data from the database, and correcting the specific point-in-time location information based on the error correction value
Location providing device.
제1항에 있어서,
GNSS(Global Navigation Satellite System)로부터 상기 위치 추정 모듈의 현재 위치정보를 수신하는 위치 정보 수신기
를 더 포함하는 위치 제공 장치.
According to claim 1,
A location information receiver that receives current location information of the location estimation module from a Global Navigation Satellite System (GNSS)
Location providing device further comprising a.
제2항에 있어서,
상기 위치 추정 모듈은 상기 적어도 하나 이상의 이동체와 상기 위치 추정 모듈 사이의 거리를 계산하는 위치 제공 장치.
According to claim 2,
The position estimation module is a position providing device for calculating a distance between the at least one moving object and the position estimation module.
제3항에 있어서,
상기 위치 추정 모듈은 상기 적어도 하나 이상의 이동체의 상기 특정 시점 위치정보를 계산하기 위한 전파기를 포함하는 위치 제공 장치.
According to claim 3,
The position estimation module is a position providing device including a radio wave for calculating the specific point-in-time position information of the at least one moving object.
제4항에 있어서,
상기 전파기는 런지-쿠타(Runge-Kutta) 방식의 적분기를 사용하여 상기 적어도 하나 이상의 이동체의 상기 특정 시점 위치정보를 계산하는, 위치 제공 장치.
The method of claim 4,
The propagator calculates the specific point-in-time location information of the at least one moving object using a Runge-Kutta integrator.
동기화 모듈이 통신기로부터 적어도 하나 이상의 이동체의 위치정보 및 동기화 정보를 수신하여 동기화하는 단계;
데이터베이스가 상기 적어도 하나 이상의 이동체의 적어도 하나 이상의 위치정보 및 동기화 정보를 저장하는 단계; 및
위치 추정 모듈이 상기 적어도 하나 이상의 위치정보를 이용하여 상기 적어도 하나 이상의 이동체의 특정 시점 위치정보를 계산하는 단계
를 포함하고,
상기 특정 시점 위치정보를 계산하는 단계는,
이동체의 전파 시간에 따른 오차로서 상기 적어도 하나 이상의 이동체 별로 위치 요청 시점에 가장 가까운 동기화 데이터의 생성 시각과 동기화 요청 시각 차이를 개별적으로 계산하는 단계; 및
상기 적어도 하나 이상의 이동체에 따라 운동방정식을 선택하고, 상기 적어도 하나 이상의 이동체의 상기 적어도 하나 이상의 위치정보 중 상기 특정 시점에 가장 인접한 시각의 위치정보 및 상기 전파 시간에 따른 오차를 상기 적어도 하나 이상의 이동체의 상기 선택된 운동방정식과 위치 추정 방정식에 적용하여 상기 특정 시점 위치정보를 계산하는 단계
를 포함하며,
상기 데이터베이스로부터 이전 데이터 기반의 에러 보정값을 획득하는 단계; 및
상기 에러 보정값에 기초하여 상기 특정 시점 위치정보를 보정하는 단계
를 포함하는 위치 제공 방법.
A synchronization module receiving and synchronizing location information and synchronization information of at least one mobile object from the communicator;
A database storing at least one location information and synchronization information of the at least one moving object; And
Calculating, by the location estimation module, at least one location information of the at least one moving object using the at least one location information;
Including,
The step of calculating the location information at a specific time point,
Individually calculating the difference between the generation time of the synchronization data closest to the location request time and the synchronization request time for each of the at least one moving object as an error according to the propagation time of the moving object; And
A motion equation is selected according to the at least one moving object, and among the at least one location information of the at least one moving object, the location information of a time closest to the specific time point and an error according to the propagation time of the at least one moving object Calculating the position information of the specific viewpoint by applying the selected motion equation and the position estimation equation
It includes,
Obtaining an error correction value based on a previous data from the database; And
Correcting the location information at the specific time point based on the error correction value
Location providing method comprising a.
제6항에 있어서,
위치 정보 수신기가 GNSS(Global Navigation Satellite System)로부터 상기 위치 추정 모듈의 현재 위치정보를 수신하는 단계
를 더 포함하는 위치 제공 방법.
The method of claim 6,
A location information receiver receiving current location information of the location estimation module from a Global Navigation Satellite System (GNSS)
Location providing method further comprising a.
제7항에 있어서,
상기 위치 추정 모듈은 상기 적어도 하나 이상의 이동체와 상기 위치 추정 모듈 사이의 거리를 계산하는 단계
를 더 포함하는 위치 제공 방법.
The method of claim 7,
The position estimation module calculates a distance between the at least one moving object and the position estimation module
Location providing method further comprising a.
제8항에 있어서,
상기 특정 시점의 위치정보를 계산하는 단계는
상기 위치 추정 모듈에 포함되는 전파기가 상기 적어도 하나 이상의 이동체의 상기 특정 시점 위치정보를 계산하는 단계인, 위치 제공 방법.
The method of claim 8,
The step of calculating the location information at the specific point in time
A method of providing a location, wherein a radio wave included in the location estimation module is a step of calculating the specific viewpoint location information of the at least one moving object.
제9항에 있어서,
상기 전파기는 런지-쿠타(Runge-Kutta) 방식의 적분기를 이용하여 상기 적어도 하나 이상의 이동체의 상기 특정 시점 위치정보를 계산하는, 위치 제공 방법.
The method of claim 9,
The propagator calculates the specific point-in-time location information of the at least one moving object using a Runge-Kutta integrator.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의
위치 제공 방법을 수행하는 프로그램을 수록한 컴퓨터 판독 가능 기록 매체.
Claims 6 to 10
A computer-readable recording medium containing a program for performing a method for providing a location.
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