KR102188937B1 - 위성 시간 보정 장치 및 방법 - Google Patents

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신현규
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한국항공우주연구원
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Abstract

본 발명에 의하면, 수신부가 수신하는 초기 드리프트값에 변동이 생겨, 수신부가 상기 초기 드리프트값에 변동이 생긴 변동 드리프트값을 수신할 경우에는, 상기 변동 드리프트값을 이용하여 위성 시간의 보정값을 산출하도록 구성되어 있으며, 이와 같이 본 발명은 수시로 변동하는 위성의 드리프트값을 위성 시간의 보정에 이용하고 있기 때문에, 위성 시간을 지상 시간에 대하여 정확도 높게 동기화시킬 수 있게 된다.

Description

위성 시간 보정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CORRECTING SATELLITE TIME}
본 발명은 위성 시간을 정확도 높게 보정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
위성의 임무는 시간 정보와 매우 밀접한 관련이 있으며, 시간 정보를 관리하기 위해 위성 탑재 컴퓨터는 이에 내장된 클럭 발생기를 사용하게 된다. 위성 시간은 이와 같이 위성 탑재 컴퓨터에 내장된 클럭 발생기를 사용하여 결정된다는 의미에서 OBT(On-Board Time)라 불리며, 이러한 위성 시간의 정확도는 결국 클럭 발생기가 얼마나 정확하게 동작하는지 여부에 따라 결정된다. 다만, 위성 시간을 결정하는 클럭 발생기는 초기 오차 및 드리프트(drift) 등으로 인해 그 정확성을 담보하기 어려워, 위성 시간을 수시로 보정해 줄 필요가 있다.
저궤도 위성은 저궤도 위성의 상공에 위치하는 GPS 위성의 GPS 신호를 이용하여 위성 시간을 지상 시간과 비교적 쉽게 동기화할 수 있다. 여기서, 지상 시간은 일반적으로 협정 세계시(UTC)가 사용된다. 하지만 정지궤도 위성은 보통 GPS 위성의 상공에 위치하기 때문에, 정지궤도 위성의 경우에는 위성 시간을 지상 시간과 동일하게 보정해주는 별도의 작업이 요구된다.
이에 따라, 특허문헌 1에서는 위성 시간과 지상 시간을 동기화하기 위하여, 지상 장치는 위성체로부터 전달된 원격 측정 데이터 프레임에 포함된 위성 시간과 지상 시간의 시간차에 대한 정보를 포함하는 위성 명령을 생성하여 위성체로 전송하고, 위성체는 위성 명령에 포함된 시간차에 대한 정보를 이용하여 위성 시간을 지상 시간에 동기화하고 있다. 또한, 특허문헌 1에서는 시간차 카운터 레지스터에 저장된 시간차 카운터 값에 기초하여 증감되는 기준 펄스 수에 따라 시간 동기 신호를 발생시킴으로써 위성 시간을 지상 시간에 동기화하고 있다. 다만, 특허문헌 1에 개시된 방안 이외에도 위성 시간을 지상 시간에 동기화할 수 있는 추가적인 대안이 마련될 필요가 있다.
한국 등록특허공보 제1651647호(2016.08.22)
본 발명은 위성 시간을 지상 시간과 동일하게 보정을 함으로써, 위성 시간을 지상 시간에 정확도 높게 동기화할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 위성 시간 보정 장치는 위성에 구비되는 장치로서, 기 설정된 단위 시간마다 카운터값을 생성하는 카운터값 생성부; 상기 단위 시간당 지상 시간의 변화량과 상기 단위 시간당 위성 시간의 변화량의 차이값에 관한 정보인 드리프트값을 지상국으로부터 수신하는 수신부; 상기 수신부가 수신하는 드리프트값의 초기값인 초기 드리프트값에 변동이 생겨, 상기 수신부가 상기 초기 드리프트값에 변동이 생긴 변동 드리프트값을 수신할 경우, 상기 카운터값 생성부에서 생성하는 카운터값과 상기 수신부에서 수신하는 변동 드리프트값을 이용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 위성 시간 보정값 산출부; 및 상기 위성 시간 보정값 산출부에서 산출된 보정값을 이용하여 상기 위성 시간을 보정하는 위성 시간 보정부를 포함한다.
여기서, 상기 위성 시간 보정값 산출부는 상기 초기 드리프트값과, 상기 기준 시점부터 상기 위성 시간의 보정값 산출에 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점까지 상기 카운터값 생성부에서 생성한 카운터값을 이용하여 변동 오프셋값을 계산하고, 상기 변동 오프셋값에 상기 카운터값과 상기 변동 드리프트값을 적용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출할 수 있다.
그리고 상기 수신부는 기준 시점에서 상기 지상 시간과 상기 위성 시간의 차이값에 관한 정보인 초기 오프셋값을 상기 지상국으로부터 더 수신할 수 있으며, 이 경우 상기 위성 시간 보정값 산출부는 상기 초기 오프셋값을 더 이용하여 상기 변동 오프셋값을 계산할 수 있다.
그리고 상기 위성 시간 보정값 산출부가 상기 변동 오프셋값에 상기 카운터값과 상기 변동 드리프트값을 적용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 경우, 상기 카운터값 생성부에서는 상기 위성 시간의 보정값 산출에 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점에서 상기 카운터값을 '0'으로 리셋할 수 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 위성 시간 보정 방법은 위성에서 이루어지는 방법으로서, 기 설정된 단위 시간마다 카운터값을 생성하는 단계; 상기 단위 시간당 지상 시간의 변화량과 상기 단위 시간당 위성 시간의 변화량의 차이값에 관한 정보인 드리프트값을 지상국으로부터 수신하는 단계; 상기 수신하는 단계에서 수신하는 드리프트값의 초기값인 초기 드리프트값에 변동이 생겨, 상기 초기 드리프트값에 변동이 생긴 변동 드리프트값을 수신할 경우, 상기 카운터값을 생성하는 단계에서 생성하는 카운터값과 상기 수신하는 단계에서 수신하는 변동 드리프트값을 이용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계; 및 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계에서 산출된 보정값을 이용하여 상기 위성 시간을 보정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계에서는, 상기 초기 드리프트값과, 상기 기준 시점부터 상기 위성 시간의 보정값 산출에 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점까지 상기 카운터값을 생성하는 단계에서 생성한 카운터값을 이용하여 변동 오프셋값을 계산하고, 상기 변동 오프셋값에 상기 카운터값과 상기 변동 드리프트값을 적용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출할 수 있다.
그리고 상기 수신하는 단계에서는, 기준 시점에서 상기 지상 시간과 상기 위성 시간의 차이값에 관한 정보인 초기 오프셋값을 상기 지상국으로부터 더 수신할 수 있으며, 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계에서는, 상기 초기 오프셋값을 더 이용하여 상기 변동 오프셋값을 계산할 수 있다.
그리고 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계에서 상기 변동 오프셋값에 상기 카운터값과 상기 변동 드리프트값을 적용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 경우, 상기 카운터값을 생성하는 단계에서는 상기 위성 시간의 보정값 산출에 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점에서 상기 카운터값을 '0'으로 리셋할 수 있다.
본 발명에 의하면, 수신부가 수신하는 초기 드리프트값에 변동이 생겨, 수신부가 상기 초기 드리프트값에 변동이 생긴 변동 드리프트값을 수신할 경우에는, 상기 변동 드리프트값을 이용하여 위성 시간의 보정값을 산출하도록 구성되어 있으며, 이와 같이 본 발명은 수시로 변동하는 위성의 드리프트값을 위성 시간의 보정에 이용하고 있기 때문에, 위성 시간을 지상 시간에 대하여 정확도 높게 동기화시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 시간 보정 장치를 지상국과 함께 나타낸 도면이다.
도 2는 지상국의 드리프트값 산출부에서 날짜별로 산출한 위성의 드리프트값을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 지연시간-카운터값 축에서 드리프트값들을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 위성 시간의 보정값 산출에 변동 드리프트값을 적용하는 시점에서, 카운터값이 '0'으로 리셋되지 않을 경우를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 위성 시간의 보정값 산출에 변동 드리프트값을 적용하는 시점에서, 카운터값이 '0'으로 리셋되는 경우를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 시간 보정 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 위성 시간 보정 장치 및 방법에 대해 상세하게 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 시간 보정 장치를 지상국과 함께 나타낸 도면이다. 즉, 도 1은 위성 시간 보정 장치와 지상국을 포함하는 위성 시간 보정 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 위성 시간 보정 장치(1000)는 위성에 구비될 수 있으며, 보다 구체적으로는 위성 탑재 컴퓨터에 구비될 수 있다. 위성 시간 보정 장치(1000)는 송신부(100), 카운터값 생성부(200), 수신부(300), 위성 시간 보정값 산출부(400) 및 위성 시간 보정부(500)를 포함하여 이루어질 수 있다.
송신부(100)는 지상국(10)에 기 설정된 시간 간격으로 위성 신호를 송신하고, 이에 따라 지상국(10)에서는 송신부(100)에서 송신하는 위성 신호를 수신하게 된다. 지상국(10)에서 수신하는 위성 신호는 드리프트값 산출부(1) 및 초기 오프셋값 산출부(2)에 전달될 수 있다. 드리프트값 산출부(1)에서는 상기 위성 신호를 이용하여 위성의 드리프트값을 산출하게 되고, 초기 오프셋값 산출부(2)에서는 상기 위성 신호를 이용하여 위성 시간의 초기 오프셋값을 산출하게 된다.
위성의 드리프트값은 단위 시간당 지상 시간의 변화량과 상기 단위 시간당 위성 시간의 변화량의 차이값에 관한 정보를 의미한다. 여기서, 위성의 드리프트값은 단위 시간당 지상 시간의 변화량에서 단위 시간당 위성 시간의 변화량을 뺀 값을 의미할 수 있지만, 설정하기에 따라서는 단위 시간당 위성 시간의 변화량에서 단위 시간당 지상 시간의 변화량을 뺀 값을 의미할 수도 있다.
예를 들어 단위 시간을 100msec라고 하면, 단위 시간당 지상 시간의 변화량은 100000μsec/100msec이다. 그리고 만일 상기 단위 시간 100msec에 대해 위성 시간의 변화량이 99978μsec라고 하면, 위성의 드리프트 값은 단위 시간당 지상 시간의 변화량인 100000μsec/100msec에서 단위 시간당 위성 시간의 변화량인 99978μsec/100msec을 뺀 22μsec/100msec가 된다. 여기서, 위성의 드리프트값 22μsec/100msec은 지상 시간이 100msec 흐를 때마다 위성 시간이 22μsec만큼 후행한다는 것을 의미하며, 이와 같은 점에서 위성의 드리프트값은 단위 시간당 지상 시간을 기준으로 했을 때 단위 시간당 위성 시간의 지연 시간에 해당되는 것으로 볼 수 있다.
송신부(100)에서 송신하는 위성 신호의 기 설정된 시간 간격은 예를 들어 24시간일 수 있다. 만일 송신부(100)가 매일 0시 0분 00초에 위성 신호를 송신하도록 기 설정되어 있을 경우, 드리프트값 산출부(1)는 위성 신호의 수신 시간을 날마다 비교하여 위성의 드리프트값을 산출할 수 있다.
이러한 위성의 드리프트값은 도 2에 나타낸 바와 같이 시간에 따라 변동될 수 있다. 즉, 도 2는 지상국(10)의 드리프트값 산출부(1)에서 날짜별로 산출한 위성의 드리프트값을 예시적으로 나타낸 도면으로서, 도 2에서 x축은 날짜(년-월-일)를 나타내고, y축은 드리프트값(μsec/100msec)을 나타낸다. 도 2를 참고하면 위성의 드리프트값은 시간에 따라 계속적으로 변동된다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 어느 특정 시점에, 어느 특정 드리프트값을 이용하여 지상 시간과 위성 시간을 동기화를 시키더라도, 계속적으로 변동되는 드리프트값은 위성 시간을 지상 시간에 대하여 다시 어긋나게 만든다.
따라서, 후술하는 바와 같이 수신부(300)가 수신하는 드리프트값의 초기값(즉, 초기 드리프트값)에 변동이 생겨, 수신부(300)가 상기 초기 드리프트값에 변동이 생긴 드리프트값(즉, 변동 드리프트값)을 수신할 경우에는, 상기 변동 드리프트값을 이용하여 위성 시간의 보정값을 산출하는 것이, 위성 시간을 지상 시간에 대하여 정확하게 동기화시키는 측면에서 바람직하다 할 것이다.
한편, 위성 시간의 초기 오프셋값은 어느 기준 시점에서 지상 시간과 위성 시간의 차이값에 관한 정보를 의미한다. 여기서, 기준 시점은 수신부(300)가 상기 초기 드리프트값을 맨 처음 수신한 시점을 의미할 수 있다. 또는, 기준 시점은 위성 시간 보정 장치(1000)를 관리하는 자가 수신부(300)에 설정하는 시점일 수도 있다.
그리고 초기 오프셋값은 지상 시간에서 위성 시간을 뺀 값을 의미할 수 있지만, 설정하기에 따라서는 위성 시간에서 지상 시간을 뺀 값을 의미할 수도 있다. 기준 시점에서 위성 시간이 지상 시간에 대해 선행하는 경우에는 위성 시간과 지상 시간의 차이에 해당하는 초기 오프셋값을 위성 시간에서 빼주어야 하고, 위성 시간이 지상 시간에 대해 후행하는 경우에는 지상 시간과 위상 시간의 차이에 해당하는 초기 오프셋값을 위성 시간에 더해주어야 한다.
초기 오프셋값 산출부(2)는 송신부(100)에서 송신하는 위성 신호를 이용하여 지상 시험을 수행했던 데이터, 위성 신호를 송신한 위성의 위치로부터 위성 신호가 지상국(10)에 도달하기까지 걸리는 시간, 지상국(10)이 위성 신호를 수신한 뒤 초기 오프셋값 산출부(2)가 이를 인지하기까지 걸리는 시간 등을 고려해서 초기 오프셋값을 산출할 수 있다.
위성 시간에 초기 오프셋값을 단순히 가감하는 방법 등을 통해 위성 시간을 보정할 경우에는, 상술한 드리프트값으로 인해 위성 시간은 지상 시간 대비 금새 어긋나버리고 만다. 따라서, 이와 같은 초기 오프셋값만을 이용한 위성 시간의 보정보다는, 수시로 변동하는 드리프트값을 위성 시간의 보정에 활용하여 위성 시간을 지상 시간에 정확하게 동기화시키되, 그 정확도가 비교적 오래 지속될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
카운터값 생성부(200)는 기 설정된 단위 시간마다 카운터값을 생성한다. 여기서, 단위 시간은 카운터값 생성부(200)에 100msec로 기 설정될 수 있으나, 이는 어디까지나 예시적인 것일 뿐이며 125msec, 1sec, 일(day), 주(week) 등 얼마든지 다양하게 기 설정될 수 있다. 만일 단위 시간이 100msec로 기 설정될 경우, 카운터값 생성부(200)는 100msec마다 1, 2, 3, … 등의 카운터값을 생성하게 되며, 카운터값 생성부(200)에서 생성하는 카운터값은 위성 시간 보정값 산출부(400)에 전달된다.
수신부(300)는 단위 시간당 지상 시간의 변화량과 상기 단위 시간당 위성 시간의 변화량의 차이값에 관한 정보인 드리프트값을 지상국(10)으로부터 수신한다. 상술한 바와 같이, 수신부(300)는 지상국(10)의 드리프트값 산출부(1)로부터 드리프트의 초기값인 초기 드리프트값을 수신할 수 있다. 이후, 상기 초기 드리프트값에 변동이 생길 경우, 수신부(300)는 지상국(10)의 드리프트값 산출부(1)로부터 드리프트의 변동값인 변동 드리프트값을 수신할 수 있다.
또한, 수신부(300)는 기준 시점에서 지상 시간과 위성 시간의 차이값에 관한 정보인 초기 오프셋값을 지상국(10)으로부터 수신할 수 있다.
위성 시간 보정값 산출부(400)는 수신부(300)가 수신하는 드리프트값의 초기값인 초기 드리프트값에 변동이 생겨, 수신부(300)가 그 초기 드리프트값에 변동이 생긴 변동 드리프트값을 수신할 경우, 상기 카운터값 생성부(200)에서 생성하는 카운터값과 상기 수신부(300)에서 수신하는 변동 드리프트값을 이용하여 위성 시간의 보정값을 산출한다.
또한, 위성 시간 보정값 산출부(400)는 위성 시간의 보정값을 산출함에 있어서 오프셋값을 고려할 수 있다. 여기서, 오프셋값은 지상 시간과 위성 시간의 차이값에 관한 정보를 의미하며, 본 발명에서 오프셋값은 초기 오프셋값과 변동 오프셋값으로 구분될 수 있다.
초기 오프셋값은 상술한 바와 같이 기준 시점에서 지상 시간과 위성 시간의 차이값에 관한 정보를 의미한다.
그리고 변동 오프셋값은 변동 드리프트값이 적용되는 시점에서 지상 시간과 위성 시간의 차이값에 관한 정보를 의미한다. 상기 변동 오프셋값은 초기 드리프트값과, 상기 기준 시점부터 위성 시간의 보정값 산출에 변동 드리프트값을 적용하는 시점까지 카운터값 생성부(200)에서 생성한 카운터값을 이용하여 위성 시간 보정값 산출부(400)에서 계산될 수 있다. 여기서, 위성 시간 보정값 산출부(400)는 상기 변동 오프셋값을 계산함에 있어서 초기 오프셋값을 추가적으로 이용할 수도 있다.
위성 시간 보정부(500)는 위성 시간 보정값 산출부(400)에서 산출하는 보정값을 이용하여 위성 시간을 보정한다.
이하에서는 도 3 내지 도 5를 더 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 시간 보정 장치(1000)가 위성 시간을 보정하는 예시에 대해 설명하기로 한다.
도 3은 지연시간-카운터값 축에서 드리프트값들을 예시적으로 나타낸 도면이다. 도 3에서 D1은 22μsec/100msec의 드리프트값을 나타내고, D2는 23μsec/100msec의 드리프트값을 나타낸다. 이때 카운터값 생성부(200)에서 생성하는 카운터값은 100msec의 단위 시간마다 생성될 수 있다.
드리프트값 D1에 의하면, 카운터값이 1씩 증가할 때마다(즉, 지상 시간으로 100msec 경과할 때마다), 위성 시간은 지상 시간 대비 22μsec만큼 후행한다. 그리고 드리프트값 D2에 의하면, 카운터값이 1씩 증가할 때마다, 위성 시간은 지상 시간 대비 23μsec만큼 후행한다.
도 4는 위성 시간의 보정값 산출에 변동 드리프트값을 적용하는 시점에서, 카운터값이 '0'으로 리셋되지 않을 경우를 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 위성 시간의 보정값 산출에 변동 드리프트값을 적용하는 시점에서, 카운터값이 '0'으로 리셋되는 경우를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는, 도 3에 나타낸 드리프트값 D1을 수신부(300)가 초기 드리프트값 Drift_old로서 수신하고, 이후 특정 시점(즉, 도 4 및 도 5에 나타낸 변동 드리프트값을 적용하는 시점)부터는 드리프트값 D2를 변동 드리프트값 Drift_new로서 수신하는 모습을 나타낸 것이다.
수신부(300)가 수신하는 드리프트값에 이와 같이 변동이 생길 경우 위성 시간은 지상 시간에 비해 한층 더 후행하게 된다. 이에 따라, 위성 시간 보정값 산출부(400)는 초기 드리프트값 Drift_old 대신 변동 드리프트값 Drift_new를 이용하여 위성 시간의 보정값을 산출할 것이 요구된다.
위성 시간 보정값 산출부(400)는 우선 다음의 수학식 1을 통해 변동 오프셋값을 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Offset_new = Offset_old + Counter_old × Drift_old
수학식 1에서 Offset_new는 변동 오프셋값, Offset_old는 초기 오프셋값, Counter_old는 기준 시점부터 위성 시간의 보정값 산출에 변동 드리프트값을 적용하는 시점까지 카운터값 생성부(200)에서 생성한 카운터값을 의미하고, Drift_old는 초기 드리프트값을 의미한다.
즉, 위성 시간 보정값 산출부(400)는 상기 수학식 1과 같이 초기 드리프트값 Drift_old와, 기준 시점부터 위성 시간의 보정값 산출에 변동 드리프트값을 적용하는 시점까지 카운터값 생성부(200)에서 생성한 카운터값 Counter_old을 곱함으로써, 상기 기준 시점부터 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점까지 오프셋값의 변화량 Δoffset1을 계산할 수 있다. 그리고 위성 시간 보정값 산출부(400)는 상기 오프셋값의 변화량 Δoffset1에 상기 초기 오프셋값 Offset_old를 더함으로써 변동 오프셋값 Offset_new를 계산할 수 있다.
만일 수신부(300)가 지상국(10)의 초기 오프셋값 산출부(2)로부터 수신한 초기 오프셋값 Offset_old이 '0'이거나, 초기 오프셋값 Offset_old를 수신하지 않을 것이 수신부(300)에 기 설정되어 있을 경우, 위성 시간 보정값 산출부(400)는 상기 오프셋값의 변화량 Δoffset1을 바로 변동 오프셋값 Offset_new로 할 수 있다.
위성 시간 보정값 산출부(400)가 변동 오프셋값 Offset_new를 계산한 이후에는 다음의 수학식 2를 통해 위성 시간의 보정값을 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Delta_Time = Counter_new × Drift_new + Offset_new
수학식 2에서 Delta_Time은 위성 시간의 보정값, Counter_new는 변동 드리프트값을 적용하는 시점부터 카운터값 생성부(200)에서 생성하는 카운터값을 의미하고, Drift_new는 변동 드리프트값을 의미한다.
즉, 위성 시간 보정값 산출부(400)는 상기 수학식 2와 같이 변동 드리프트값 Drift_new와, 변동 드리프트값을 적용하는 시점부터 카운터값 생성부(200)에서 생성하는 카운터값 Counter_new를 곱함으로써, 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점부터의 오프셋값의 변화량 Δoffset2를 계산할 수 있다. 그리고 위성 시간 보정값 산출부(400)는 오프셋값의 변화량 Δoffset2에 변동 오프셋값 Offset_new를 더함으로써 위성 시간의 보정값 Delta_Time을 산출할 수 있다.
다만, 도 4에서 알 수 있듯이, 위성 시간 보정값 산출부(400)가 오프셋값의 변화량 Δoffset2를 계산하기 위해, 변동 드리프트값 Drift_new와, 변동 드리프트값을 적용하는 시점부터 카운터값 생성부(200)에서 생성하는 카운터값 Counter_new를 곱할 때, 상기 카운터값 Counter_new가 기준 시점부터 카운팅되어 오던 값일 경우에는, 변동 드리프트값을 적용하는 시점에서 시간 불연속이 발생할 수 있다.
즉, 변동 드리프트값을 적용하는 시점에서, 초기 드리프트값 Drift_old에 의한 지연 시간은 A가 되는데 반하여, 변동 드리프트값 Drift_new에 의한 지연 시간은 B가 되며, 이때 지연 시간 A와 지연 시간 B에는 서로 차이가 있다. 이는 앞서 도 3에 나타낸 바와 같이, 초기 드리프트값 Drift_old와 변동 드리프트값 Drift_new는 지연 시간-카운터값 그래프에서 기울기가 서로 다르기 때문에 나타나는 결과이다.
이에 따라, 위성 시간 보정값 산출부(400)가 변동 오프셋값 Offset_new에, 카운터값 Counter_new와 변동 드리프트값 Drift_new를 적용하여 위성 시간의 보정값 Delta_Time을 산출하는 경우, 카운터값 생성부(200)는 위성 시간의 보정값 산출에 상기 변동 드리프트값 Drift_new를 적용하는 시점에서 카운터값을 '0'으로 리셋하는 것이 바람직하다.
즉, 도 4에 의하면, 위성 시간의 보정값 산출에 변동 드리프트값 Drift_new를 적용하는 시점에서 카운터값이 '0'으로 리셋되지 않기 때문에, 이후 위성 시간 보정값 산출부(400)가 위성 시간을 보정하는 시점에서, 지연 시간 B와 지연 시간 A의 차이에 해당하는 시간이 오프셋값 변화량 Δoffset2에 합산되어, 지연 시간 C가 위성 시간의 보정값 Delta_Time으로서 산출되게 되며, 이로 인해 위성 시간의 보정 정확도는 떨어질 수밖에 없게 된다.
이에 반해, 도 5에 의하면, 위성 시간의 보정값 산출에 변동 드리프트값 Drift_new를 적용하는 시점에서 카운터값이 '0'으로 리셋되기 때문에, 위성 시간 보정값 산출부(400)가 위성 시간을 보정하는 시점에서는, 지연 시간 C'과 지연 시간 A의 차이에 해당하는 시간이 오프셋값 변화량 Δoffset2'에 합산되어, 지연 시간 C가 위성 시간의 보정값 Delta_Time으로서 산출되기 때문에, 위성 시간의 보정 정확도가 한층 더 높아질 수 있게 된다.
이와 같은 방식으로 위성 시간 보정값 산출부(400)가 위성 시간의 보정값 Delta_Time을 산출한 뒤에는, 위성 시간 보정부(500)가 다음의 수학식 3을 통해 위성 시간을 보정할 수 있다.
[수학식 3]
P_OBT = S_OBT + Delta_Time
수학식 3에서 P_OBT는 보정된 위성 시간을 의미하고, S_OBT는 위성 탑재 컴퓨터에 내장된 클럭 발생기만을 사용하여 결정되는 위성 시간을 의미한다.
즉, 위성 시간 보정부(500)는 위성 시간 보정값 산출부(400)에서 산출한 위성 시간의 보정값 Delta_Time을 위성 탑재 컴퓨터에 내장된 클럭 발생기만을 사용하여 결정되는 위성 시간 S_OBT에 더함으로써, 위성 시간을 지상 시간에 대해 동기화할 수 있다. 여기서, Delta_Time의 부호는 위성 시간이 지상 시간에 대해 선행하는 경우에는 (-)가 되고, 위성 시간이 지상 시간에 대해 후행하는 경우에는 (+)가 된다.
한편, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 시간 보정 방법을 나타낸 흐름도로서, 도 6에 나타낸 위성 시간 보정 방법은 상술한 위성 시간 보정 장치(1000)에 의해 위성에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위성 시간 보정 방법은, 우선 카운터값 생성부(200)가 기 설정된 단위 시간마다 카운터값을 생성하는 단계가 이루어진다(S100).
다음으로, 수신부(300)가 상기 단위 시간당 지상 시간의 변화량과 상기 단위 시간당 위성 시간의 변화량의 차이값에 관한 정보인 드리프트값을 지상국(10)으로부터 수신한다(S200). 여기서, 수신부(300)는 기준 시점에서 상기 지상 시간과 상기 위성 시간의 차이값에 관한 정보인 초기 오프셋값 또한 상기 지상국(10)으로부터 수신할 수 있다.
다음으로, 상기 수신하는 단계(S200)에서 수신부(300)가 수신하는 드리프트값의 초기값인 초기 드리프트값에 변동이 생겨, 상기 초기 드리프트값에 변동이 생긴 변동 드리프트값을 수신할 경우, 위성 시간 보정값 산출부(400)는 상기 카운터값을 생성하는 단계(S100)에서 생성하는 카운터값과 상기 수신하는 단계(S200)에서 수신하는 변동 드리프트값을 이용하여 위성 시간의 보정값을 산출한다(S300).
이때 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계(S300)에서, 위성 시간 보정값 산출부(400)는 상기 초기 드리프트값과, 상기 기준 시점부터 상기 위성 시간의 보정값 산출에 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점까지, 상기 카운터값을 생성하는 단계(S100)에서 생성한 카운터값을 이용하여 변동 오프셋값을 계산한다. 여기서, 상기 위성 시간 보정값 산출부(400)는 상기 초기 드리프트값과 상기 카운터값 이외에 상기 초기 오프셋값을 더 이용하여 상기 변동 오프셋값을 계산할 수 있다.
또한, 상기 위성 시간 보정값 산출부(400)는 이와 같이 계산한 변동 오프셋값에 상기 카운터값과 상기 변동 드리프트값을 적용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출할 수 있다.
또한, 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계(S300)에서, 위성 시간 보정값 산출부(400)가 상기 변동 오프셋값에 상기 카운터값과 상기 변동 드리프트값을 적용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 경우, 상기 카운터값을 생성하는 단계(S100)에서는 카운터값 생성부(200)가 상기 위성 시간의 보정값 산출에 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점에서 상기 카운터값을 '0'으로 리셋할 수 있다.
다음으로, 위성 시간 보정부(400)가 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계(S300)에서 산출된 보정값을 이용하여 상기 위성 시간을 보정하는 단계가 이루어질 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 드리프트값 산출부
2: 초기 오프셋값 산출부
10: 지상국
100: 송신부
200: 카운터값 생성부
300: 수신부
400: 위성 시간 보정값 산출부
500: 위성 시간 보정부
1000: 위성 시간 보정 장치

Claims (8)

  1. 위성에 구비된 위성 시간 보정 장치로서,
    기 설정된 단위 시간마다 카운터값을 생성하는 카운터값 생성부;
    상기 단위 시간당 지상 시간의 변화량과 상기 단위 시간당 위성 시간의 변화량의 차이값에 관한 정보인 드리프트값을 지상국으로부터 수신하는 수신부;
    상기 수신부가 수신하는 드리프트값의 초기값인 초기 드리프트값에 변동이 생겨, 상기 수신부가 상기 초기 드리프트값에 변동이 생긴 변동 드리프트값을 수신할 경우, 상기 카운터값 생성부에서 생성하는 카운터값과 상기 수신부에서 수신하는 변동 드리프트값을 이용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 위성 시간 보정값 산출부; 및
    상기 위성 시간 보정값 산출부에서 산출된 보정값을 이용하여 상기 위성 시간을 보정하는 위성 시간 보정부를 포함하는 위성 시간 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위성 시간 보정값 산출부는 상기 초기 드리프트값과, 상기 기준 시점부터 상기 위성 시간의 보정값 산출에 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점까지 상기 카운터값 생성부에서 생성한 카운터값을 이용하여 변동 오프셋값을 계산하고, 상기 변동 오프셋값에 상기 카운터값과 상기 변동 드리프트값을 적용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 위성 시간 보정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수신부는 기준 시점에서 상기 지상 시간과 상기 위성 시간의 차이값에 관한 정보인 초기 오프셋값을 상기 지상국으로부터 더 수신하며,
    상기 위성 시간 보정값 산출부는 상기 초기 오프셋값을 더 이용하여 상기 변동 오프셋값을 계산하는 것을 특징으로 하는 위성 시간 보정 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 위성 시간 보정값 산출부가 상기 변동 오프셋값에 상기 카운터값과 상기 변동 드리프트값을 적용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 경우, 상기 카운터값 생성부에서는 상기 위성 시간의 보정값 산출에 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점에서 상기 카운터값을 '0'으로 리셋하는 것을 특징으로 하는 위성 시간 보정 장치.
  5. 위성에서 이루어지는 위성 시간 보정 방법으로서,
    기 설정된 단위 시간마다 카운터값을 생성하는 단계;
    상기 단위 시간당 지상 시간의 변화량과 상기 단위 시간당 위성 시간의 변화량의 차이값에 관한 정보인 드리프트값을 지상국으로부터 수신하는 단계;
    상기 수신하는 단계에서 수신하는 드리프트값의 초기값인 초기 드리프트값에 변동이 생겨, 상기 초기 드리프트값에 변동이 생긴 변동 드리프트값을 수신할 경우, 상기 카운터값을 생성하는 단계에서 생성하는 카운터값과 상기 수신하는 단계에서 수신하는 변동 드리프트값을 이용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계; 및
    상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계에서 산출된 보정값을 이용하여 상기 위성 시간을 보정하는 단계를 포함하는 위성 시간 보정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계에서는,
    상기 초기 드리프트값과, 상기 기준 시점부터 상기 위성 시간의 보정값 산출에 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점까지 상기 카운터값을 생성하는 단계에서 생성한 카운터값을 이용하여 변동 오프셋값을 계산하고, 상기 변동 오프셋값에 상기 카운터값과 상기 변동 드리프트값을 적용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 위성 시간 보정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수신하는 단계에서는,
    기준 시점에서 상기 지상 시간과 상기 위성 시간의 차이값에 관한 정보인 초기 오프셋값을 상기 지상국으로부터 더 수신하며,
    상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계에서는,
    상기 초기 오프셋값을 더 이용하여 상기 변동 오프셋값을 계산하는 것을 특징으로 하는 위성 시간 보정 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 단계에서 상기 변동 오프셋값에 상기 카운터값과 상기 변동 드리프트값을 적용하여 상기 위성 시간의 보정값을 산출하는 경우, 상기 카운터값을 생성하는 단계에서는 상기 위성 시간의 보정값 산출에 상기 변동 드리프트값을 적용하는 시점에서 상기 카운터값을 '0'으로 리셋하는 것을 특징으로 하는 위성 시간 보정 방법.
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