KR102213953B1 - 위성신호 생성장치 및 위성신호 생성 방법 - Google Patents

위성신호 생성장치 및 위성신호 생성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 위성신호 생성장치는,복수의 GNSS 위성의 위성신호를 수신하는 수신부; 상기 복수의 GNSS 위성을 포함한 복수의 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보를 저장하는 위성항법정보저장부; 상기 수신된 위성신호를 기초로, 수신 상태가 불량한 GNSS 위성을 선정하는 GNSS 위성 선정부; 및 상기 기준위성항법정보 중, 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보를 기초로, 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 생성하는 위성항법정보 생성부를 포함한다.

Description

위성신호 생성장치 및 위성신호 생성 방법{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING SATELLITE NAVIGATION SIGNAL}
위성신호 생성장치, 이를 포함하는 시스템 및 위성신호 생성 방법에 관한 것으로, 특히 복수의 GNSS 위성으로부터 수신되는 위성신호 중 일부를 보정(재생성 또는 변형)하여 사용자 장치에 송출하기 위한 것이다.
기존의 GPS, GLONASS, BEIDOU와 같은 위성항법체계 즉, GNSS(global navigation satellite system)는 군사적인 목적으로 개발되었으나, 근래에는 모든 교통수단에 대한 항법은 물론, 측량, 농업 및 지구과학뿐만 아니라 응급환자의 탐색 및 구조, 범죄자에 대한 위치추적, 자연재해에 대한 대응 등 국가차원의 복지 및 위기관리 시스템과 같이 광범위한 분야에서 활용되고 있다.
GNSS에서 수신기는 지구 밖에 있는 항법위성들의 신호를 정상적으로 직접 수신할 수 있는 환경에 있는 경우에만 위치를 정확히 계산할 수 있다. 즉, 복수의 인공위성으로부터 송출되는 위성신호를 이용하여 지구 전역에서 움직이거나, 고정되어 있는 대상의 위치, 고도, 속도를 파악할 수 있다.
따라서, GNSS를 통해 사용자의 위치를 측위하는 경우, 복수의 위성으로부터 수신되는 위성신호를 정확하게 분석하여 해당 사용자의 위치를 계산하는 것이 매우 중요하다.
그러나, 주변 환경에 의해 GNSS 위성으로부터 위성신호가 불완전하게 수신될 수 있다. 예를 들어, 수신기의 주위에 산이나 건물 등이 있는 경우에는, 복수의 GNSS 위성으로부터의 위성신호 중 일부가 차단되어 수신되지 않거나, 신호의 세기가 약하거나, 반사된 신호가 수신됨으로 인해, 이러한 위성신호를 기초로 측위를 수행하는 경우 왜곡된 결과가 나올 수 있다.
이와 관련하여, 한국등록특허 제1597437호(20160218)는, 무선신호의 상대적 수신세기 비율정보를 이용한 실내측위시스템 및 방법에 관한 것으로, 실내에 설치되는 두 개 이상의 기준노드들을 통해 무선신호를 각각 송출하고, 상기 송출한 무선신호를 수신하여 해당 무선신호에 대한 수신세기를 각각 측정하는 이동노드들로부터 통해 상기 측정한 무선신호에 대한 수신세기를 수신하여, 상기 각 이동노들들간의 무선신호에 대한 상대적 세기 및 비율정보를 이용하여 상기 노드들의 위치를 측정하는 무선신호의 상대적 수신세기 비율정보를 이용한 실내측위 시스템 및 그 방법을 개시한다.
그러나, 상기 한국등록특허는, 위성신호가 전혀 도달하지 않는 실내에서의 측위를 위한 것이어서, 위성 신호를 직접 수신하여 이를 처리하는 본 발명의 경우와는 적용 조건이 상이하다. 또한 상기 한국등록특허는, 위성신호가 아닌 별개의 무선신호를 이용하기 때문에, 수신기측에서는 이러한 무선신호를 수신하여 분석할 수 있는 별개의 수단을 구비하여야 한다.
한국등록특허 제1597437호(등록일: 2016.02.18.)
본 발명의 실시예는, 위성신호를 수신하여 측위하는 기존의 사용자측의 수신장치가 정상적으로 동작할 수 있도록, 세기가 약하거나 차단된 위성신호를 다시 생성하여 수신기에 제공할 수 있는 위성신호 생성장치 및 위성신호 생성 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 복수의 GNSS 위성에 대한 위성신호를 수신하여 그 중 일부의GNSS 위성에 대한 위성 신호를 인위적으로 불완전하게 함으로써, 위성 신호가 정상적으로 수신되는 환경에서 도심의 환경을 모사하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 위성신호 생성장치는,
복수의 GNSS 위성의 위성신호를 수신하는 수신부; 상기 GNSS 위성을 포함한 복수의 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보를 저장하는 위성항법정보저장부; 상기 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성 중, 소정의 조건을 만족하는 GNSS 위성을 선정하는 GNSS 위성 선정부; 및 상기 기준위성항법정보 중, 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보를 기초로, 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 위성신호를 생성하는 위성신호 생성부를 포함한다.
상기 GNSS 위성 선정부는, 상기 기준위성항법정보를 기초로, 상기 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성의 위성위치정보를 생성하는 위성위치정보 생성부; 상기 위성위치정보에 기초하여, 현재 수신 가능한 위성(visible satellite)을 추출하는 수신가능위성 추출부; 및 상기 추출된 위성 중, 소정의 조건을 만족하는 위성을 선택하는 위성 선택부를 포함할 수 있다.
상기 위성 선택부는, 상기 수신된 위성신호의 세기를 기준으로 수신 상태가 불량한 GNSS 위성을 선정할 수 있다.
상기 위성 선택부는, 상기 수신부에서 상기 위성신호가 수신된 GNSS 위성과, 상기 현재 수신 가능한 위성을 비교한 결과에 기초하여, 위성신호가 수신되지 않은 GNSS 위성을 선정할 수 있다.
상기 위성 선택부는, 상기 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성의 앙각과 방위각 중 적어도 하나에 기초하여 GNSS 위성을 선정할 수 있다.
상기 위성신호 생성부는, 상기 선정된 GNSS 위성부터 상기 위성신호 생성장치까지의 딜레이정보를 생성하는 딜레이정보 생성부; 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보에 상기 딜레이정보를 반영하여, 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 IF 데이터를 생성하는 IF 데이터 생성부; 및 상기 IF 데이터를 RF 신호로 변환하는 RF 변환부를 포함할 수 있다.
상기 GNSS 위성 선정부에서 선정된 GNSS 위성이 복수개인 경우, 상기 딜레이정보 생성부는, 선정된 GNSS 위성별로 딜레이정보를 생성하고, 상기 IF 데이터 생성부는, 선정된 GNSS 위성별로 IF 데이터를 생성하고, 상기 RF 변환부는, 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 IF 데이터를 통합하여 RF 신호를 생성함으로써, 선정된 복수의 GNSS 위성에 대한 위성신호가 동시에 송신되도록 할 수 있다.
상기 위성항법정보 저장부는, 상기 수신부와는 별개의 GNSS 수신장치 또는 GNSS 위성항법정보 제공 시스템으로부터 유선 또는 무선으로 상기 기준위성항법정보를 수신하여 저장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 생성장치는, 복수의 GNSS 위성의 위성신호를 수신하는 수신부; 상기 GNSS 위성을 포함한 복수의 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보를 저장하는 위성항법정보 저장부; 상기 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성 중, 소정의 조건을 만족하는 GNSS 위성을 선정하는 GNSS 위성 선정부; 및 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 위성 신호를 비정상적으로 변경하는 위성신호 변경부를 포함한다.
상기 위성신호 변경부는, 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 위성 신호를 차단하거나, 신호의 세기를 약하게 하거나, 재밍(jamming)하거나, 스푸핑(spoofing)할 수 있다.
상기 GNSS 위성 선정부는, 상기 기준위성항법정보를 기초로, 상기 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성의 위성위치정보를 생성하는 위성위치정보 생성부; 상기 위성위치정보에 기초하여, 현재 수신 가능한 위성(visible satellite)을 추출하는 수신가능위성 추출부; 및 상기 추출된 위성 중, 소정의 조건을 만족하는 위성을 선택하는 위성 선택부를 포함할 수 있다.
상기 위성 선택부는, 상기 수신부에 의해 위성신호가 수신된 GNSS 위성의 앙각과 방위각 중 적어도 하나에 기초하여, GNSS 위성을 선정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, GNSS에서 사용하는 위성신호와 동일한 신호를 이용하여 사용자에 대한 측위를 수행할 수 있도록 함으로써, 사용자에게 구비되는 GNSS 수신기의 기능을 그대로 유지하면서, 위성신호의 수신 상태가 불량한 곳에서도 사용자에 대한 실시간 측위를 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예는, 복수의 GNSS 위성에 대한 위성신호를 수신하여 그 중 일부의 GNSS 위성에 대한 위성 신호를 인위적으로 불완전하게 함으로써, 위성 신호가 정상적으로 수신되는 환경에서 도심의 환경을 모사할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술의 따른 측위시스템을 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 생성 시스템을 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 생성장치의 구조도이다.
도 4는 도 3의 위성신호 생성부의 구조도이다.
도 5~도 7은 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 위성 선정부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 3의 위성신호 변경부의 구조도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 생성방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 생성시스템의 구현예를 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예의 적용예를 나타내는 도면이다.
본 출원에 설명된 임의의 실시예의 방법 또는 구성이 본 출원에 설명된 임의의 다른 방법 또는 구성에 대하여 구현될 수 있다는 것이 고려된다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 및 청구범위에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
명세서 및 청구범위에서 용어 "포함하는"과 함께 사용될 때 단수 단어의 사용은 "하나"의 의미일 수도 있고, 또는 "하나 이상", "적어도 하나", 및 "하나 또는 하나보다 많은"의 의미일 수도 있다.
명세서 및 청구범위에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
청구항들에서의 용어 "또는"의 사용은 본 개시 내용이 단지 선택가능한 것들 및 "및/또는"을 나타내는 정의를 지지하더라도, 선택가능한 것은 상호 배타적이거나 단지 선택가능한 것들을 나타내는 것으로 명백하게 표시되지 않는 한 "및/또는"을 의미하기 위해 사용된다.
본 발명의 다른 객체들, 특징들 및 이점들은 다음 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위 내 다양한 변경들 및 변형들이 본 상세한 설명으로부터 해당 기술분야의 통상의 기술자들에게 분명해질 것이기 때문에, 상세한 설명 및 구체적인 예들은 본 발명의 구체적인 실시예들을 나타내지만, 단지 예로서 주어진다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들은 본 발명의 예시적인 실시예들이 도시되는, 첨부 도면들에 대하여 아래에서 상세하게 논의된다. 구체적인 구현예들이 논의되지만, 이는 단지 예시 목적들을 위해 행해진다. 관련 기술분야에서의 통상의 기술자는 다른 구성요소들 및 구성들이 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않고 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 같은 번호들은 전체에 걸쳐 같은 요소들을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 종래 기술의 따른 측위시스템을 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술의 따른 측위시스템은 현재 시간에서 특정 측위점에 대한 측위를 수행하기 위해 우선적으로, 복수의 GNSS 위성으로부터 위성항법정보를 포함하는 위성신호를 수신하고, 현재 시간 및 현재 위치의 상공에서 관측 가능한 GNSS 위성을 최소 4개 이상으로 선별한다.
이후, 상기 종래 기술에 따른 측위시스템은, 상기 선별한 GNSS 위성으로부터 수신한 위성신호에 대한 아날로그 RF(radio frequency)신호를 디지털 IF(intermediate frequency)로 샘플링함으로서, 상기 위성신호로부터 IQ(inphase quadrature-phase)데이터를 추출한다.
다음으로, 상기 종래 기술에 따른 측위시스템은, 상기 추출한 IQ데이터로부터 위성 방송파 신호 및 PRN(pseudorandom noise) 코드별로 구분하는 베이스 밴드 신호처리를 수행하여, 상기 신호처리한 결과로부터 위성항법정보(ephemeris, almanac 등)와 위성측정정보를 추출한다.
이후, 상기 측위시스템은, 상기 추출한 위성항법정보 및 위성측정정보를 이용하여 상기 특정 측위점에 대한 위치를 계산하게 된다.
그러나, 종래 기술의 따른 측위시스템은, GNSS 위성신호의 수신이 안정적인 환경에서의 위치를 계산하기 위한 것으로, 상기 GNSS 위성신호의 수신 상태가 불량한 위치에서는 그 적용이 불가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 생성 시스템을 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 개념도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 위성신호 생성 시스템(10)은, 일정한 간격으로 설치되는 복수의 위성신호 생성장치(100), 복수의 위성신호 생성장치(100)를 관리하기 위한 서버(200), 복수의 위성신호 생성장치(100)와 서버(200)를 원격에서 제어하기 위한 제어 단말(300) 등을 포함한다.
복수의 위성신호 생성장치(100)는 GNSS 위성신호가 불완전하게 수신되는 지역에 미리 설정한 간격으로 설치된다. 복수의 위성신호 생성장치(100)의 각각은, 위성항법정보 및 수신된 위성신호를 기초로, 적어도 일부의 위성신호를 재생성하거나 변형하여 송출한다.위성신호 생성장치(100)는,통상의 GNSS 수신기에서 이용되는, GNSS 위성의 위성 신호로부터 궤도정보(위성항법정보)를 추출하고, 이로부터 현재 측위점 위치를 생성하는 알고리즘을 역으로 적용할 수 있다.즉,위성신호 생성장치(100)는,위치정보(현재 측위점 위치에 해당) 및 위성항법정보를 이용하여 위성신호를 생성할 수 있기 때문에,본 명세서에서는 위성신호 생성장치(100)를 간단히 RGP(Reverse GNSS Processor)라고도 표기하였다.
복수의 위성신호 생성장치(100)는 미리 설정한 간격으로 이격되어 설치되는 것이 바람직하지만 주변 환경의 조건에 따라 다양한 간격으로 설치될 수 있다.
위성항법정보는,위성항법정보를 안정적으로 수신 가능한 GNSS 수신장치(400) 또는 복수의 GNSS 위성을 관측하여 상기 복수의 GNSS 위성으로부터 위성항법정보를 수신하는 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(500; 예를 들어, 범지구위성항법시스템 또는 복수의 기준국)으로부터 유무선 네트워크를 통해 실시간으로 제공받을 수 있다. 즉, 복수의 위성신호 생성장치(100)는 GNSS 수신장치(400) 또는 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(500)으로부터 별도로 위성항법정보를 수신하기 때문에, 위성항법정보를 GNSS 위성으로부터 직접적으로 무선으로 수신하는 것이 어려운 조건에서도 완전한 위성항법정보를 수신하는 것이 가능하다.
이때, GNSS 수신장치(400) 또는 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(500)은 GNSS 위성별위성항법정보를 상기 위성신호 생성장치(100)뿐만 아니라 서버(200)로 제공함으로써, 위성신호 생성장치(100)와 서버(200)가 최신의 GNSS 위성별 위성항법정보를 지속적으로 유지할 수 있도록 한다.
GNSS 수신기(600)는, 위성신호 생성장치(100)로부터 일부의 위성신호를 수신하고, GNSS 위성으로부터 일부의 위성신호를 수신할 수 있다. 즉, GNSS 수신기(600)는 GNSS 위성으로부터 미수신되거나 비정상적으로 수신된 위성신호를 위성신호 생성장치(100)로부터 수신하기 때문에, 복수의 GNSS 위성에 대한 위성신호를 완전하게 수신할 수 있다. 또는, GNSS 수신기(600)는 GNSS 위성으로부터 위성신호를 완전하게 수신할 수 있는 환경이더라도, GPS 수신기(600)를 통해 수신된 일부의 위성신호에 대해서는 위성신호를 변형시킴으로써 빌딩과 같은 지형물이 많은 도심의 환경에 위치한 것과 유사한 조건을 만들 수 있다. GNSS 수신기(600)는 위성신호 생성장치(100) 및 GNSS 위성으로부터 수신한 위성신호를 이용하여 해당 사용자의 위치(즉, GNSS 수신기의 위치)를 계산한다. 복수의 GNSS 수신기(600)는 복수의 사용자가 구비하는 무선통신단말, 예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC 등에 구비될 수 있다.
복수의 위성신호 생성장치(100)의 각각은 GNSS 위성별 위성항법정보를 실시간으로 수신하고, 수신한 GNSS 위성별 위성항법정보와, GNSS 위성으로부터 수신한 위성신호를 토대로, 적어도 일부의 위성신호를 재생성하거나 변형하여 실시간으로 송출함으로서, 대응하는 GNSS 수신기(600)가 사용자의 위치에 대한 측위를 수행할 수 있도록 한다.
이때, 각각의 위성신호 생성장치(100)는 조건에 따라 하나 또는 복수의 GNSS 위성에 대한 위성신호를 송출할 수 있다. 이때, 복수의 GNSS 위성에 대한 위성신호를 송출하는 경우에는 동시에 송출할 수 있다. 즉, 위성 신호 생성장치(100)는 GNSS 위성을 선정하고, 선정된 GNSS 위성에 대한 위성신호를 위성별로 송출할 수 있다.
위성항법정보는, 각 GNSS 위성에 탑재된 시계의 시각 및 해당 위성의 식별정보, 해당 위성의 상태정보(almanac), 각 위성의 현재 위치와 이동 이력에 대한 궤도정보(ephemeris), 지연보상계수 등을 포함할 수 있다. 이러한 위성항법정보는 통상의 GNSS 수신기에서 사용자의 위치를 계산하기 위해 일반적으로 사용되는 정보이므로 상세한 설명을 생략하도록 한다.
GNSS 위성은, 미국의 GPS(Global Positioning System)위성, 러시아의 GLONASS(Global Navigation Satellite System)위성, 유럽의 Galileo위성, 또는 중국의 Beidou위성 중 적어도 하나를 포함하며, 위성신호 생성장치(100)는 이러한 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 수신하게 된다.
서버(200)는, GNSS 수신기(600)에 대한 연속측위를 제공하기 위해 상기 복수의 위성신호 생성장치(100)를 제어하기 위한 것으로, 5G와 같은 초저지연(no latency) 특성이 있는　초고속통신망으로 연결된 외부 서버일 수 있다.
서버(200)는 상기 각 위성신호 생성장치(100)에 대한 시간 동기화 및 상기 각 위성신호 생성장치(100)에서 생성한 GNSS 위성별 위성신호의 송출 타이밍에 대한 동기화를 포함하는 시각 동기화를 수행하는 기능을 지원한다.
즉, 상기 서버(200)는, 상기 현재 시간을 기준으로 상기 복수의 위성신호 생성장치(100)를 시간적으로 동기화하고 이와 동시에, 상기 각 위성신호 생성장치(100)에 대한 GNSS 위성별 위성신호의 송출클럭을 동기화함으로써, GNSS 수신기(600)가 현재 시간에서 사용자의 위치를 정확하게 실시간으로 계산할 수 있도록 한다.
한편 GNSS 위성의 위성신호에 포함되는 CA코드는 1msec마다 반복되고 하나의 CA코드는 1023비트로 구성되어 있으므로, 하나의 비트에 대한 시간 길이는 1μsec가 되며, 여기에 광속을 곱하여 거리로 환산하면 약 300미터가 된다.
즉, 상기 위성신호 생성장치(100)간의 거리를 미터 단위로 구분할 수 있는 시각 동기 정확도를 갖도록 하기 위해서는 CA코드의 한 비트를 1/300로 구분할 수 있어야 하므로, 상기 위성신호 생성장치(100)에서 요구되는 시각 정확도는 1μsec /300, 즉, 33 nsec여야 한다.
따라서 각각의 위성신호 생성장치(100)는 33 nsec에 대한 시각 동기 정확도로 구동될 수 있도록 구현된다.
또한 상기 서버(200)는, 상기 복수의 위성신호 생성장치(100)로부터 각각 송출되는 위성신호를 수신하여, 상기 위성신호 생성장치(100)의 동작상태, 시간 동기 상태, GNSS 위성별 위성신호의 송출 타이밍에 대한 동기화 상태 등을 모니터링하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 서버(200)는, 상기 위성신호 생성장치(100)가 정확한 시각 동기화를 통해 GNSS 위성별 보정된 위성신호를 정확하게 송출하고 있는지를 모니터링하는 것이다.
구체적으로, 서버(200)는, 특정 위성신호 생성장치(100)가 상기 시각 동기 정확도로 보정된 위성신호를 송출하고 있는지를 파악하여, 상기 특정 위성신호 생성장치(100)가 오동작함에 따라 타 위성신호 생성장치(100)보다 늦게, 보정된 위성신호를 송출하고 있는 경우, 상기 특정 위성신호 생성장치(100)의 현재 시간 및 송출클럭을 타 위성신호 생성장치(100)와 동일하도록 조정하는 기능을 수행한다.
이를 통해 상기 GNSS 수신기(600)가 특정 위치에서 과거의 보정된 위성신호를 토대로 사용자의 위치를 계산하는 것을 사전에 방지하여 사용자의 위치를 정확하게 계산할 수 있도록 한다.
또한 상기 서버(200)는, 상기 모니터링 결과에 따라 위성신호 생성장치(100)가 오동작하거나 동작하지 않는 경우, 이에 대한 정보를 생성하여 관리자의 제어 단말(300)로 제공하여 위성신호 생성장치(100)에 대한 유지 및 보수를 신속하게 수행할 수 있도록 한다.
또한 서버(200)는 상기 모니터링한 결과를 관리자의 제어 단말(300)로 제공한다.
또한 상기 제어 단말(300)은, 상기 서버(200)로부터 상기 모터니링한 결과를 수신 받아, 상기 위성신호 생성장치(100)의 동작 상태 등을 관리자로 하여금 모니터링할 수 있도록 하여 해당 위성신호 생성장치(100)를 유지 및 보수할 수 있도록 한다.
또한 상기 제어 단말(300)은 상기 복수의 위성신호 생성장치(100)로 해당 위성신호 생성장치(100)에 대한 위치정보를 제공하여 각 위성신호 생성장치(100)에 대한 위치정보를 설정하며, 상기 복수의 위성신호 생성장치(100)에 대한 구동, 유무선 통신 등을 원격에서 제어할 수 있도록 한다.
이때, 관리자가 상기 제어 단말(300)을 통해 위성신호 생성장치(100)에 대한 원격 제어를 수행하고자 할 때, 상기 제어 단말(300) 및 위성신호 생성장치(100)는, 보안 기능을 각각 수행하여, 정당한 권한을 가진 자가 상기 원격 제어를 수행할 수 있도록 함으로써, 위성신호 생성장치(100)에 대한 임의적 조작 등과 같은 해킹을 방지할 수 있도록 한다.
즉, 상기 제어 단말(300) 및 위성신호 생성장치(100)는, 인증과정을 통한 접근제어(인증), 암호화 또는 이들의 조합을 포함하는 보안 기능을 지원함으로써, 정당한 권한을 가진 자가 상기 원격 제어를 수행할 수 있도록 한다. 예를 들면 상기 접근제어는 패스워드, 인증서, 생체정보, OTP(One-Time Password) 등을 사용하여 인증을 수행하는 것이며, 보안 기능은 암호화 및 복호화 알고리즘을 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 생성장치(100)의 구조도이다.
도 3을 참조하면, 위성신호 생성장치(100)는 위성신호 수신부(101), 위성항법정보저장부(110), 현재 시간 저장부(120), 해당 위성신호 생성장치(100)에 대한 위치정보를 저장하는 위치정보 저장부(130), GNSS 위성을 선정하는 GNSS 위성 선정부(140), 위성신호 생성부(150), 위성신호 변환부(160) 및 보안 모듈(170)을 포함한다.
위성신호 수신부(101)는 복수의 GNSS 위성으로부터 위성신호를 수신한다. 위성신호 수신부(101)는 예를 들어 GPS 수신기일 수 있다. 전술한 바와 같이, 위성신호는 RF 신호이며, 이에 대해 샘플링 및 신호처리를 수행함으로써 위성항법정보(ephemeris, almanac등)를 얻을 수 있다. 즉, 위성신호 수신부(101)에서 수신된 위성신호에는 위성항법정보가 포함된다.
수신된 복수의 GNSS 위성에 대한 위성신호 중 적어도 일부의 GNSS 위성에 대한 위성신호가 미수신되거나, 신호의 세기가 약하거나 왜곡되어 수신되는 등 비정상적으로 수신될 수 있다. 즉, 위성신호 수신부(101)는 측위를 위해 필요한 위성 신호 중 적어도 일부가 불완전한 위성신호를 수신할 수 있다.
또는, 수신된 복수의 GNSS 위성에 대한 위성신호 전부가 정상적으로 수신될 수 있다. 예를 들어, K-city와 같은 자율주행의 시험을 위한 시범지역의 경우에는 지형지물의 높이가 높지 않기 때문에, 모든 위성신호가 정상적으로 수신될 수도 있다.
위성항법정보저장부(110)는 위성신호 수신부(101)에서 수신하는 GNSS 위성을 포함한 복수의 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 저장한다. 즉, 위성항법정보저장부(110)는 적어도, 위성신호 수신부(101)에서 수신되는(실제로는 차단되어 수신되지 않지만 수신되어야 하는 경우를 포함) 위성신호를 송출하는 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 저장한다. 본 명세서에서는 위성항법정보저장부(110)에 저장된 위성항법정보를 “기준위성항법정보”라 칭한다.
위성항법정보저장부(110)에 저장되는 기준위성항법정보는, GNSS 수신장치(400) 또는 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(500)으로부터 유무선 네트워크를 통해 수신될 수 있다.
현재시간 저장부(120)는 현재 시간을 저장한다. 현재시간 저장부(120)는 상기 GNSS 수신장치(400) 또는 상기 GNSS 위성항법정보 제공 시스템(500)으로부터 상기 현재시간을 수신할 수 있다.
위치정보 저장부(130)는 당해 위성신호 생성장치(100)의 위치정보를 저장한다. 위치정보 저장부(130)는, 상기 제어 단말(300)로부터 해당 위성신호 생성장치(100)에 대한 위치정보를 수신 받아, 해당 위성신호 생성장치(100)의 위치정보를 설정하는 기능을 수행한다.
한편 상기 위치정보는, 상기 위성신호 생성장치(100)가 설치될 때 사전에 측량되어, 상기 제어 단말(300)로부터 수신되거나, 상기 위성신호 생성장치(100)의 위치정보 저장부(130)에 미리 저장될 수 있다.또한 상기 위치정보는, 상기 위성신호 생성장치(100)가 현재의 위치에서 다른 위치로 이동되어 설치될 때, 상기 제어 단말(300)에 의해 새롭게 설정될 수 있다.
GNSS 위성 선정부(140)는 상기 기준위성항법정보에 기초하여 상기 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성 중 소정의 조건을 만족하는 GNSS 위성을 선정한다.
이때, 현재시간 저장부(120)에 저장된 현재시간 및 위치정보 저장부(130)에 저장된 위성신호 생성장치(100)의 위치정보가 이용될 수 있다. 또한, GNSS 위성 선정부(140)는 위성신호 수신부(101)에서 수신된 위성신호에 기초하여 GNSS 위성을 선정할 수 있다.
위성신호 생성부(150)는 GNSS 위성 선정부(140)에서 선정된 GNSS 위성에 대해 위성신호를 생성한다. 생성된 위성신호는 GNSS RF 안테나를 통해 GNSS 수신기(600)에 송출된다.
위성신호 변경부(160)는 위성신호 수신부(101)에서 수신된 위성신호 중, GNSS 위성 선정부(140)에서 선정된 GNSS 위성의 위성신호를 변경한다.
위성신호 변경부(160)는 선정된 GNSS 위성의 위성신호를 비정상적으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 위성신호 변경부(160)는 선정된 GNSS 위성의 위성신호를 차단하거나, 신호의 세기를 약하게 하거나, 재밍(jamming)하거나, 스푸핑(spoofing)할 수 있다. 이에 따라, 사용자의 GNSS 수신기(600)가, 선정된 특정 위성의 위성신호를 측위에 사용하지 못하게 함으로써 고의로 사용자의 GNSS 수신기(600)의 측위 성능을 불량하게 만들 수 있다.
이때, 선정된 GNSS 위성의 위성신호는 위성신호 수신부(101)에서 정상적으로 수신된 것일 수 있다. 즉, 위성신호 변경부(160)는 정상적으로 수신된 위성신호를 비정상적으로 변경할 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 신호가 정상적으로 수신되지만 도심의 환경을 시뮬레이션 하고자 하는 경우, 위성 신호의 일부를 비정상적으로 변경함으로써, 마치 도심의 빌딩에 의해 위성 신호가 비정상적으로 수신되는 것과 같은 효과를 발생시킬 수 있다.
보안모듈(170)은 접근제어와 송수신 메시지(명령)의 암호화를 수행하고, 유무선 통신을 위해 네트워크 보안 프로토콜이 채용될 수 있다.
보안 모듈(170)은, 인증과정을 통한 접근제어(인증), 암호화 또는 이들의 조합을 포함하는 보안 기능을 지원한다. 상기 접근제어를 위해서 패스워드, 인증서, 생체정보, OTP(One-Time Password) 등을 사용하여 인증을 수행할 수 있으며, 메시지 송수신을 위한 보안 기능에는 암호화 및 복호화 알고리즘을 사용할 수 있다. 메시지 송수신에 공개키와 비밀키(개인키)를 이용하는 비대칭 암호화 기법을 활용한다. 또한 유무선 통신에서 보안을 강화하기 위해 네트워크 보안 프로토콜, 침입방지, DOS(Denial Of Service) 공격 등에 대비하도록 한다.
도 4는 도 3의 GNSS 위성 선정부(140)의 구성도이다.
도 4를 참조하면, GNSS 위성 선정부(140)는, 위성위치정보 생성부(1410), 수신가능위성 추출부(1420) 및 위성 선택부(1430)를 포함할 수 있다.
위성위치정보 생성부(1410)는, 기준위성항법정보에 기초하여, 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성의 위성위치정보를 시간대별로 생성한다. 즉, 위성위치정보 생성부(1410)는, 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성의 궤도를 시뮬레이션하여 시간대별 위성위치정보(위치 좌표)의 데이터베이스를 구축할 수 있다.
수신가능위성 추출부(1420)는, 위성위치정보 생성부(1410)에서 생성된 위성위치정보를 기초로, 현재 수신 가능한 위성(visible satellite)을 추출한다. 여기서, 현재 수신 가능한 위성이란, 주변의 건물 등의 지형을 고려하지 않고, 현재 위치를 기준으로 위성신호가 도달 가능한 위성을 의미한다. 이때, 현재시간 저장부(120)에 저장된 현재시간과, 위치정보 저장부(130)에 저장된 위성신호 생성장치(100)의 위치정보가 이용될 수 있다. 즉, 수신가능위성 추출부(1420)는 현재시간 및 위치정보를 기준으로, 수신 가능한 위성을 추출한다. 현재시간 및 위치정보를 기준으로 했을 때, 지평선 위에 위치하는 위성이 추출될 수 있다.
위성 선택부(1430)는, 수신가능위성 추출부(1420)에서 추출된 위성(수신가능위성) 중 소정의 조건을 만족하는 위성을 선택한다.
소정의 조건으로서, 위성신호 수신부(101)에서 수신된 신호의 세기, 수신가능위성의 방위각 및 앙각 중 적어도 하나가 이용될 수 있다. 위성 선택부(1430)는, 테헤란로와 같은 도심지에서 실제 수신한 GNSS 수신 정보를 파일형태로 받아 해당 지역에서 수신 불량이 발생하는 앙각, 방위각과 SNR 등의 정보를 수집하여 변경하고자 하는 위성신호를 선택할 수 있다.
또는, 위성 선택부(1430)는, 위성신호 수신부(101)에서 위성신호가 수신된 GNSS 위성과, 수신가능위성 추출부(1420)에서 추출된 현재 수신 가능한 위성을 비교한 결과에 기초하여, 위성신호가 수신되지 않은 GNSS 위성을 선정할 수 있다. 예를 들어, 위성 선택부(1430)는 현재 수신 가능한 위성의 고유번호(PRN) 리스트와, 수신부(101)에서 수신된 위성신호에 포함된 수신 위성 고유번호(PRN) 리스트를 비교한 결과, 현재 수신 가능한 위성의 고유번호 중에서, 수신 위성 고유번호 리스트에 포함되지 않은 고유번호를 선정할 수 있다.
위성 선택부(1430)는, 전술한 조건을 다양한 방법으로 조합하여 이용할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 위성 선택부(1430)가, 수신된 위성신호의 세기에 기초하여 GNSS 위성을 선정하는 것의 일 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면,위성 선택부(1430)는 위성신호 수신부(101)가 수신 가능한 위성신호 세기의 범위를 복수의 구간으로 구분하고, 각 구간에 대해 위성 상태를 설정한다.
예를 들어, 위성신호 수신부(101)가 수신 가능한 위성신호 세기의 범위가 0~60dBm일 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 40dBm 이상 60dBm 이하의 제1 구간, 30dBm 이상 40dBm 미만의 제2 구간, 20dBm 이상 30dBm 미만의 제3 구간 및 20dBm 미만의 제4 구간으로 구분될 수 있다. 그리고, 제1 구간은 양호 상태, 제2 구간은 장애는 있으나 정상 상태, 제3 구간은 위성신호가 일부 왜곡되거나 반사되어 도달하는 미약 상태, 제4 구간은 위성신호 전체가 왜곡되거나 차단되는 불량 상태인 것으로 설정할 수 있다.
위성 선택부(1430)는 제4 구간에 해당하는 위성신호의 세기를 갖는 GNSS 위성을 선정할 수 있다.
그러나, 도 5는 위성 선택부(1430)의 일 예에 불과하며, GNSS 수신기의 수신 신호의 범위는 상이할 수 있으며, 각 구간도 상이하게 설정될 수 있다. 또한, GNSS 위성은 불량 상태에 해당하는 GNSS 위성뿐만 아니라, 미약 상태에 해당하는 GNSS 위성도 선정할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위성 선택부(1430)가 GNSS 위성의 앙각과 방위각 중 적어도 하나에 기초하여 GNSS 위성을 선정하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 6는 현재 위치를 기준으로 지평선에 수직한 도면이고, 도 7은 현재 위치를 기준으로 상방에서 본(지평면에 평행한) 도면이다. 도 6 및 도 7은 동일한 건물을 바라보는 위치를 달리하여 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 앙각은 현재위치(위치정보)에서 물체를 올려다 본 각도를 의미하며, 0~90도의 범위를 갖는다. 도 6에서 건물은 최대 θ의 앙각을 갖는다.
도 7에 도시된 바와 같이, 방위각은 물체를 수평면에서 보았을 때 기준점에 대해 물체가 이루는 각도를 의미하며, 0~360도의 범위를 갖는다. 도 7에서 건물은 φ1~φ2의 방위각을 갖는다.
이에 따라, 위성 선택부(1430)는 앙각이 θ보다 크고, 방위각이 φ1~φ2에 속하지 않는 위성을 선택할 수 있다. 즉, 위성 선택부(1430)는 지형지물에 대한 사전정보에 기초하여 앙각 및 방위각 중 적어도 하나의 범위를 사전에 설정하고, 설정된 조건에 맞는 위성위치정보를 갖는 위성을 선택할 수 있다.
실시예에 따라, 위성 선택부(1430)는 GNSS 위성을 선정함에 있어, GNSS 위성의 앙각을 마스크 앵글로서 고려할 수 있다. 일반적으로, GNSS 수신기(600)는 마스크 앵글(mask angle)을 설정하여, 앙각이 마스크 앵글보다 작은 경우의 위성신호는 이용하지 않고 앙각이 마스크 앵글 이상인 위성신호만을 이용한다. 따라서, 위성 선택부(1430)는 GNSS 위성의 앙각이 마스크 앵글보다 작은 경우 이를 배제할 수 있다. 마스크 앵글은, 예를 들어 5도, 10도 등 다양하게 설정될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 생성부(150)의 구조도이다.
위성신호 생성부(150)는 딜레이정보 생성부(1510), IF 데이터 생성부(1520) 및 RF 변환부(1530)를 포함할 수 있다.
딜레이 계산부(1510)는 선정된 GNSS 위성에서 송출된 위성신호가 위성신호 생성장치(100)에 도달하기까지의 딜레이를 계산한다. 딜레이 계산부(1510)는 선정된 GNSS 위성이 복수인 경우, 각 GNSS 위성별로 딜레이를 계산한다. 딜레이 계산부(1510)는 선정된 GNSS 위성으로부터 위성신호 생성장치(100)까지의 거리를 계산하여 거리측정정보를 생성하고, 생성된 거리측정정보에 기초하여 딜레이를 산출한다.
딜레이 계산부(1510)는 선정된 GNSS 위성에 해당하는 기준위성항법정보에 포함된, 선정된 GNSS 위성에서 해당 기준위성항법정보를 송신한 송신시각과, 위성신호 생성장치(100)로 수신되는 수신시간을 참조하여, 상기 위성신호가 해당 GNSS 위성에서 송출되어 해당 위성신호 생성장치(100)로 수신되는 데 걸리는 시간에 광속도를 곱함으로서, 상기 각각의 GNSS 위성에 대한 거리측정정보를 산출할 수 있다. 즉, 딜레이 계산부(1510)는 기준위성항법정보가 해당 위성신호 생성장치(100)로 수신될 때, 상기 기준위성항법정보에 대한 지연시간을 계산하고, 계산한 지연시간에 광속도를 곱함으로써, 거리측정정보를 산출하게 되는 것이다.
또는, 딜레이 계산부(1510)는, 해당 위성신호 생성장치(100)의 위치정보와 선정된 GNSS 위성의 위치좌표를 이용하여 해당 위성신호 생성장치(100)와 해당 GNSS 위성 사이의 직선거리를 계산함으로서, 거리측정정보를 산출하는 것도 가능하다. 이때, 위성신호 생성장치(100)의 위치정보는 위치정보 저장부(130)에 저장되어 있을 수 있고, 선정된 GNSS 위성의 위치좌표는 위성위치정보 생성부(140)로부터 얻을 수 있다.
거리측정정보는 광속으로 나누면 지연 시간(해당 GNSS 위성으로부터 위성신호 생성장치(100)까지 위성신호가 도달하는데 걸리는 시간)을 알 수 있다. 따라서, 거리측정정보가 지연 시간을 나타내는 것으로 볼 수 있다. 이에 따라, 딜레이 계산부(1510)는 거리측정정보로부터 지연시간을 산출하여 산출된 지연시간을 딜레이 정보로 생성할 수도 있고, 거리측정정보 자체를 딜레이 정보로서 생성할 수도 있다. 즉, 딜레이 정보는 거리측정정보에 기초하여 생성된다.
IF 데이터 생성부(1520)는 선정된 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보에, 딜레이 계산부(160)에서 계산된 딜레이 정보를 반영하여, 선정된 GNSS 위성에 대한 IF 데이터를 생성한다. 선정된 GNSS 위성이 복수인 경우, GNSS 위성별로 IF 데이터를 생성할 수 있다. 이에 따라, GNSS 수신기(600)가 위성신호 생성장치(100)에서 생성된 위성신호를 수신하였을 때, 당해 위성신호가, 선정된 GNSS 위성의 위치에서 송출된 것으로 인식하도록 할 수 있다.
RF 변환부(1530)는 IF 생성부(1520)에서 생성된 IF 데이터를 RF 신호로 변환함으로써 위성신호를 생성한다. 선정된 GNSS 위성이 복수인 경우, 복수의 IF 데이터를 통합하여 RF 신호로 변환한다. 즉, RF 신호 변환부(170)는 복수의 선정된 GNSS 위성에 대한 RF 신호를 동시에 송신할 수 있다. RF 변환부(1530)는 변환된 RF 신호(위성신호)를 해당 위성신호 생성장치(100)와 연결된 특정 GNSS RF 안테나로 송출하여, 해당 GNSS 위성신호를 방사할 수 있도록 한다.
이때, 상기 위성신호 생성장치(100)는, 상기 RF 신호로 변조한 GNSS 위성신호를 송출할 때, 상기 생성한 GNSS 위성신호를 상기 서버(200)로 제공함으로서, 해당 위성신호 생성장치(100)의 시각 동기화 상태, 상기 GNSS 위성신호의 송출 타이밍에 대한 동기화 상태를 포함하는 상기 위성신호 생성장치(100)의 동작 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 생성방법을 나타낸 흐름도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 생성방법은 먼저, 유무선 네트워크를 통해 복수의 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보, 현재 시간, 해당 위성신호 생성장치(100)에 대한 위치정보를 저장함과 함께, 복수의 GNSS 위성으로부터 위성신호를 수신한다(S110). 상기 기준위성항법정보 및 현재 시간은, 기준국 등과 같이 복수의 GNSS 위성으로부터 위성신호를 수신하여 각 GNSS 위성에 대한 위성항법정보를 제공하는 GNSS 항법정보 제공 시스템(500)으로부터 실시간 수신되거나, GNSS 수신장치(400)로부터 실시간 수신될 수 있다. 위치정보는 사전에 저장될 수 있다. 상기 위성신호는, 일부가 미수신되거나 비정상 수신되는 등 수신상태가 불량할 수도 있고, 모두 정상적으로 수신될 수도 있다.
다음으로, 위성신호 생성장치(100)는, 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성 중 소정의 조건을 만족하는 GNSS 위성을 선정한다.
구체적으로, 위성신호 생성장치(100)는 기준위성항법정보를 기초로 GNSS 위성별 위성위치정보를 생성하고(S120), 생성된 위성위치정보와, 현재 시간 및 위치 정보를 기초로 현재 수신 가능한 위성을 추출하고(S130), 현재 수신 가능한 위성 중 소정의 조건을 만족하는 GNSS 위성을 선택한다(S140).
다음으로 위성신호 생성장치(100)는 선정된 GNSS 위성에 대한 위성신호를 생성하여 송출한다.
구체적으로, 위성신호 생성장치(100)는, 선정된 GSNN 위성에 대한 거리측정정보를 생성하고, 이를 이용하여 선정된 GNSS 위성에 대한 딜레이정보를 생성한다(S150). 다음으로 상기 위성신호 생성장치(100)는, 선정된 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보에, 딜레이를 반영한 중간주파수(IF) 레벨의 IQ 데이터를 생성하고(S160), 생성된 IQ 데이터를 RF 신호로 변조함으로써 위성신호를 생성한다(S170). 예를 들어, 선정된 GNSS 위성에 대한 PRN 코드에 딜레이 정보가 포함되도록 할 수 있다. 이에 따라,위성신호가 GNSS 수신기(600)에 수신되었을 때, 선정된 GNSS 위성으로부터 위성신호가 송출된 것으로 인식되도록 할 수 있다.
생성된 위성 신호는, 대응하는 GNSS RF 안테나를 통해 송출함으로써, 대응하는 GNSS 수신기(600)를 통해 해당 사용자의 위치를 실시간으로 계산할 수 있도록 한다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형으로 구현되는 위성신호 생성 시스템을 나타낸 도면이며, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합형으로 구현되는 위성신호 생성 시스템을 나타낸 도면이다.
도 10a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형으로 구현되는 위성신호 생성 시스템(10)은, 복수의 위성신호 생성장치(100)가 미리 설정한 간격으로 이격되어 독립적으로 설치된다.
이때, 복수의 위성신호 생성장치(100)는 유무선 네트워크를 통해 서버(200)와 연결되어 측위에 관련된 데이터를 송수신할 수 있도록 구현된다.
또한 복수의 위성신호 생성장치(100)는, 외부의 유무선 통신망과 각각 연결됨으로써, 제어 단말(300)에 의해 원격으로 제어되도록 구현된다.
또한 상기 독립적으로 각각 설치되는 위성신호 생성장치(100)는 RF 신호를 송출하기 위한 GNSS RF 안테나(미도시)를 자체적으로 구비하고 있으면서, RF 신호로 변조한, 선정된 GNSS 위성에 대한 위성신호를 상기 GNSS RF 안테나를 통해 송출하게 된다.
또한 도 10b에 도시한 바와 같이, 복수의 위성신호 생성장치(100)가 하나의 측위 장치(700)로 통합됨으로서, 위성신호 생성 시스템(10)이 통합형으로 구현될 수 있다.
이때, 상기 복수의 위성신호 생성장치(100)는 복수의 GNSS RF 안테나를 통해 상기 생성한 GNSS 위성신호를 동시에 각각 송출할 수 있도록 한다.
즉, 상기 복수의 위성신호 생성장치(100)는 상기 복수의 GNSS RF 안테나와 각각 매핑되어, 상기 각각의 위성신호 생성장치(100)에 설정된 특정 공간으로 상기 복수의 GNSS 위성신호를 송출하게 되는 것이다.
또한 상기 복수의 위성신호 생성장치(100)와 상기 복수의 GNSS RF 안테나는 RF 신호를 전송하기 위한 RF 케이블로 연결되며, 상기 복수의 위성신호 생성장치(100)는 해당 위성신호 생성장치(100)와 매핑된 GNSS RF 안테나로 상기 GNSS 위성신호를 전송하게 된다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 불완전하게 수신되는 위성정보가 생성되어 GNSS 수신기에 해당하는 자율주행차량에 수신되는 것을 나타내는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 위성신호 Sat1, Sat2 및 Sat3은 자율주행차량 좌측의 건물로 인해 자율주행차량에 직접 수신되지 못한다. 그러나, 본 발명의 실시예에 의하면, 위성신호 생성장치(100)에 의해 위성신호 Sat1, Sat2 및 Sat3가 생성되어 송출된다. 이에 따라, 자율주행차량은 위성신호 생성장치(100)로부터 수신된 위성신호 Sat1, Sat2 및 Sat3와, GNSS 위성으로부터 직접 수신된 다른 위성신호(파란색 화살표 표시)를 수신하여, 측위를 정확하게 수행할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 위성신호 생성장치(100)가 자율주행차량시범주행도시에 설치되어 적용되는 것을 나타내는 도면이다. 이 경우에도 GNSS 수신기는 자율주행차량에 구비된다.
도 12에 도시된 바와 같이, 자율주행차량을 테스트하기 위해 K-city와 같은 자율주행차량시범주행도시가 건설되어 운영되고 있다. 실제 도시에서는 사고의 가능성이 있기 때문이다. 그러나, 자율차량시범주행도시는 주로 자율주행차량의 주행을 테스트하기 위한 것이기 때문에, 주변에 산이나 도심의 높은 빌딩과 같은 지형지물은 존재하지 않는다. 따라서, 자율차량시범주행도시에서 테스트되는 자율주행차량에는 위성신호가 모두 정상적으로 수신되기 때문에, 실제의 도로와는 상이한 조건이 된다. 이와 같이 위성신호 생성장치(100)는 정상적으로 위성신호가 수신되는 환경이더라도, 소정의 조건에 따라 일부의 GNSS 위성을 선정하고, 선정된 GNSS 위성의 위성신호를 변경하여 송출할 수 있다. 사용자의 GNSS 수신기는 이와 같이 송출된 특정 위성신호로 인해 실제 수신되는 GNSS 위성신호 중에서 특정 위성신호만 측위에 사용하지 못하거나 왜곡되게 하고, 측위성능을 불량하게 만들 수 있다. 이에 따라, 실제 도심과 같은 GNSS 수신 환경을 모사하여 자율주행차량을 테스트하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.
아울러 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
예를 들어, 도 3에는 위성신호 생성장치(100)가 위성신호 생성부(150)와 위성신호 변경부(160) 모두를 구비하는 것으로 도시하였지만, 둘 중 하나만을 구비할 수도 있다. 또한, 보안모듈(170)은 생략될 수도 있다.

Claims (12)

  1. 복수의 GNSS 위성의 위성신호를 수신하는 수신부;
    상기 GNSS 위성을 포함한 복수의 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보를 저장하는 위성항법정보저장부;
    상기 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성 중, 소정의 조건을 만족하는 GNSS 위성을 선정하는 GNSS 위성 선정부; 및
    상기 기준위성항법정보 중, 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보를 기초로, 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 위성신호를 생성하는 위성신호 생성부
    를 포함하고,
    상기 위성신호 생성부는,
    상기 선정된 GNSS 위성부터 상기 위성신호 생성장치까지의 딜레이 정보를 생성하는 딜레이정보 생성부;
    상기 선정된 GNSS 위성에 대한 기준위성항법정보에 상기 딜레이정보를 반영하여, 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 IF 데이터를 생성하는 IF 데이터 생성부; 및
    상기 IF 데이터를, 상기 선정된 GNSS 위성이 위성신호를 송신하는 대역의 RF 신호로 변환하는 RF 변환부
    를 포함하는 위성신호 생성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 GNSS 위성 선정부는,
    상기 기준위성항법정보를 기초로, 상기 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성의 위성위치정보를 생성하는 위성위치정보 생성부;
    상기 위성위치정보에 기초하여, 현재 수신 가능한 위성(visible satellite)을 추출하는 수신가능위성 추출부; 및
    상기 추출된 위성 중, 소정의 조건을 만족하는 위성을 선택하는 위성 선택부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성신호 생성장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위성 선택부는,
    상기 수신된 위성신호의 세기를 기준으로 수신 상태가 불량한 GNSS 위성을 선정하는 것을 특징으로 하는 위성신호 생성장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 위성 선택부는,
    상기 수신부에서 상기 위성신호가 수신된 GNSS 위성과, 상기 현재 수신 가능한 위성을 비교한 결과에 기초하여, 위성신호가 수신되지 않은 GNSS 위성을 선정하는 것을 특징으로 하는 위성신호 생성장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 위성 선택부는,
    상기 기준위성항법정보에 해당하는 GNSS 위성의 앙각과 방위각 중 적어도 하나에 기초하여 GNSS 위성을 선정하는 것을 특징으로 하는 위성신호 생성장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 GNSS 위성 선정부에서 선정된 GNSS 위성이 복수개인 경우,
    상기 딜레이정보 생성부는, 선정된 GNSS 위성별로 딜레이정보를 생성하고,
    상기 IF 데이터 생성부는, 선정된 GNSS 위성별로 IF 데이터를 생성하고,
    상기 RF 변환부는, 상기 선정된 GNSS 위성에 대한 IF 데이터를 통합하여 RF 신호를 생성함으로써, 선정된 복수의 GNSS 위성에 대한 위성신호가 동시에 송신되도록 하는 것을 특징으로 하는 위성신호 생성장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 위성항법정보 저장부는,
    상기 수신부와는 별개의 GNSS 수신장치 또는 GNSS 위성항법정보 제공 시스템으로부터 유선 또는 무선으로 상기 기준위성항법정보를 수신하여 저장하는 것을 특징으로 하는 위성신호 생성장치.

  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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