KR102258760B1 - 위성 항법 수신 장치 및 그 장치에서의 보정 메시지 선택적 사용 방법 - Google Patents

위성 항법 수신 장치 및 그 장치에서의 보정 메시지 선택적 사용 방법 Download PDF

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Abstract

위성 항법 수신 장치 및 그 장치에서의 보정 메시지 선택적 사용 방법이 개시된다.
이 장치에서, 항법 신호 수신부는 항법 위성으로부터 위성 항법 신호를 수신한다. 선택적 오차 보정부는 보조 위성으로부터 수신되는 신호에서 보정 메시지를 추출하고, 추출된 보정 메시지 중 일부 보정 메시지를 선택하여 상보적으로 사용하여 항법 신호 수신부에서 수신되는 위성 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행한다. 위치 정보 산출부는 선택적 오차 보정부에 의해 오차 보정된 위성 항법 신호를 사용하여 실시간 위치 정보를 산출한다.

Description

위성 항법 수신 장치 및 그 장치에서의 보정 메시지 선택적 사용 방법 {Global Navigation Satellite System Receiving Apparatus and Method of Selectively using Compensation Messages in the same}
본 발명은 위성 항법 수신 장치 및 그 장치에서의 보정 메시지 선택적 사용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일부 보정 메시지의 상보적 동시 적용을 통해 일반 위성 항법 수신 장치에서의 위상 항법 신호의 오차 보정이 가능하도록 하는 위성 항법 수신 장치 및 그 장치에서의 보정 메시지 선택적 사용 방법에 관한 것이다.
위성 항법 시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)은 인공위성 네트워크를 이용해 지상에 있는 목표물의 위치를 정확히 추적해내는 시스템으로, GLONASS(Global Navigation Satellite System), GALILEO, GPS(Global Positioning System) 등이 여기에 속한다.
위성 항법 수신 장치는 항법 위성으로부터 수신한 신호를 통해 현재 위치를 측정하는 시스템으로서 민간용 및 군용 등 다방면에서 활용되고 있다. 한편, 항법 위성으로부터 제공되는 위치 정보는 전리층 또는 대기층에 의한 신호 교란 등의 이유로 높은 수준의 오차를 가질 수 있다. 따라서, 보다 정밀한 위치 정보를 필요로 하는 SAR(search and rescue) 장비 또는 유도 무기 등에 관한 분야에서는 GPS에 의해 제공되는 위치 정보의 오차를 줄이기 위한 방안이 요구된다.
한편, SBAS(satellite based augmentation system)는 위성 항법 시스템에 의해 제공되는 위치 정보의 오차를 보정하는 시스템을 의미한다. 구체적으로, SBAS는 국제민간항공기구(International Civil Aviation Organization, ICAO)가 정한 항공 안전 운항을 목적으로 하는 표준 시스템으로서, 위치 정확도 1m급의 민간 항행 보조 시스템이다. 이러한 높은 수준의 정밀도, 신뢰성, 가용성 및 무결성을 요구하는 시스템의 경우는 “Safety Of Life”를 주된 목적으로 하며, 실제 SBAS 이용을 위한 조건을 충족하기 위해서는 표준 문서에 명시된 복잡한 기준을 동시에 충족해야만 이용이 가능하도록 규정되어 있다.
SBAS는 SBAS 메시지를 통해 위성 궤도 오차, 위성 시계 오차, 이온층 지연 오차 등의 값을 주기적으로 전송하며, 현재 우리나라의 경우 일본의 MSAS(Multi-functional Satellite Augmentation System) 위성의 보정 정보를 수신하여 제한적인 이용이 가능하다.
그런데, 이러한 SBAS 메시지는 MT0부터 MT63까지 총 64가지 정보가 상호 관계를 파악해서 조합하는 형태로 사용된다. 그리고, 민간 항공기에서 활용을 목적으로 운용 중인 SBAS 메시지는 적용 기준 등이 표준화 되어 있어서 보정 기준이 모두 충족되어야만 서비스 이용이 가능하다는 단점으로 인하여 그 사용이 제한적이며, 이에 적합한 위성 항법 수신기를 사용하여야 한다.
즉, 일반적인 용도의 위성 항법 수신기에서는 SBAS에서 제공되는 SBAS 메시지에 포함된 고급의 실시간 위치 오차 보정 정보를 이용하여 GPS 신호의 위치 오차 성능 보정을 수행하기가 어렵다.
따라서, 일반적인 용도의 위성 항법 수신기에서도 SBAS에서 제공되는 고급의 실시간 위치 오차 보정 정보를 이용하여 간편하게 위치 오차 성능 개선이 가능하도록 하기 위한 방안이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 SBAS 신호를 이용한 실시간 위치 오차 보정이 가능해져 간편하게 위치 오차 성능을 개선할 수 있는 위성 항법 수신 장치 및 그 장치에서의 보정 메시지 선택적 사용 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 위성 항법 수신 장치가 제공되며, 이 장치는,
항법 위성으로부터 위성 항법 신호를 수신하는 항법 신호 수신부, 보조 위성으로부터 수신되는 신호에서 보정 메시지를 추출하고, 추출된 보정 메시지 중 일부 보정 메시지를 선택하여 상보적으로 사용하여 상기 항법 신호 수신부에서 수신되는 위성 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행하는 선택적 오차 보정부, 그리고 상기 선택적 오차 보정부에 의해 오차 보정된 위성 항법 신호를 사용하여 실시간 위치 정보를 산출하는 위치 정보 산출부를 포함한다.
여기서, 상기 선택적 오차 보정부는, 상기 보조 위성으로부터 전송되는 신호를 무선으로 수신하는 수신부, 상기 수신부에 의해 수신되는 신호에서 보정 메시지 및 상기 보정 메시지 중 일부 보정 메시지의 비사용 여부를 판단하는 데 사용되는 보조 메시지를 선택적으로 추출하는 메시지 선택부, 상기 메시지 선택부에 의해 선택된 일부 보정 메시지가 상보적으로 사용 가능하도록 추출된 경우, 상기 보조 메시지를 사용하여, 상기 위성 항법 신호에 대한 오차 보정에 상기 일부 보정 메시지의 비사용 여부를 판단하는 비사용 판단부, 그리고 상기 비사용 판단부에 의해 상기 일부 보정 메시지의 사용이 가능한 것으로 판단되는 경우 상기 일부 보정 메시지의 상보적 사용을 통해 상기 위성 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행하는 오차 보정부를 포함한다.
또한, 상기 메시지 선택부는, 상기 일부 보정 메시지에 대해 각각의 타임아웃(time-out) 이내에 추출되어 상보적 사용이 가능한 경우에 상기 일부 보정 메시지 추출을 완료한다.
또한, 상기 보정 메시지는 SBAS(satellite based augmentation system)에서 사용되는 FC(Fast Correction) 메시지, LT(Long-Term Correction) 메시지 및 IC(Ionosphere Correction) 메시지이고, 상기 일부 보정 메시지는 상기 FC 메시지와 상기 LT 메시지이다.
또한, 상기 보조 메시지는 UDREI(User Differential Range Estimate Indicator) 또는 δUDRE를 포함하는 메시지이고, 상기 비사용 판단부는 상기 UDREI 및 δUDRE를 사용하여 상기 일부 보조 메시지의 비사용 여부를 판단한다.
또한, 상기 비사용 판단부는, 상기 UDREI를 사용하여 상기 보조 위성의 상태를 판단하고, 상기 δUDRE를 사용하여 산출되는 오차 성능 저하 인수(Degradation Factor)가 미리 설정된 문턱치를 초과하는 경우, 상기 일부 보조 메시지를 비사용으로 판단한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 보정 메시지 선택적 사용 방법이 제공되며, 이 방법은,
위성 항법 수신 장치가 항법 위성으로부터 수신되는 위성 항법 신호에 대한 보정 정보를 제공하는 보조 위성으로부터 수신되는 보정 메시지를 선택적으로 사용하는 방법으로서, 상기 보조 위성으로부터 보정 신호를 수신하는 단계, 그리고 상기 보정 신호로부터 추출 가능한 보정 메시지 중에서 일부 보정 메시지에 대해 선택적으로 추출하되, 상기 일부 보정 메시지를 상보적으로 사용하여 상기 위성 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행할 수 있도록, 상기 일부 보정 메시지 각각의 타임아웃 이내에 상기 일부 보정 메시지를 모두 추출하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 추출하는 단계는, 상기 보정 신호로부터, 상기 일부 보정 메시지의 비사용 여부를 판단하는 데 사용되는 보조 메시지를 추가로 추출하는 단계를 더 포함하고, 상기 추출하는 단계 후에, 상기 보조 메시지를 사용하여 상기 일부 보정 메시지의 비사용 여부를 판단하는 단계, 그리고 상기 일부 보정 메시지의 사용이 가능한 것으로 판단되는 경우, 상기 일부 보정 메시지의 상보적 사용을 통해 상기 위성 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 일부 보정 메시지는 상기 보정 메시지 중에서 상대적으로 전송 주기가 짧아서 상보적 사용이 가능한 보정 메시지이다.
또한, 상기 비사용 여부를 판단하는 단계는, 상기 보조 메시지를 사용하여 오차 성능 저하 인수를 산출하는 단계, 상기 오차 성능 저하 인수가 미리 설정된 문턱치를 초과하는지를 판단하는 단계, 그리고 상기 오차 성능 저하 인수가 상기 미리 설정된 문턱치를 초과하는 것으로 판단되는 경우, 상기 일부 보정 메시지의 비사용으로 판단하거나, 또는 상기 오차 성능 저하 인수가 상기 미리 설정된 문턱치 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 일부 보정 메시지의 사용으로 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 일반적인 용도의 위성 항법 수신 장치에서 SBAS 신호를 이용한 실시간 위치 오차 보정 정보 적용 시점 단축이 가능해져서, 신속하고 효율적인 위치 오차 성능 개선이 가능하다.
또한, 일반적인 용도의 위성 항법 수신 장치의 측위 또는 항법 오차 성능의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위성 항법 수신 장치가 사용되는 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보정 메시지 선택적 사용 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 메시지의 개별적 사용에 따른 오차 보정 결과와 본 발명의 실시예에 따른 보정 메시지 선택적 사용 방법에 따른 오차 보정 결과를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보정 정보 비사용 판별 방법의 개략적인 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 위성 항법 수신 장치에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 위성 항법 수신 장치(100)가 사용되는 예를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위성 항법 수신 장치(100)는 항법 신호 수신부(110), 선택적 오차 보정부(120) 및 위치 정보 산출부(160)를 포함한다.
항법 신호 수신부(110)는 위성 항법 시스템에 따른 항법 신호를 전송하는 항법 위성(200)으로부터 무선으로 항법 신호를 수신한다. 항법 신호 수신부(110)가 항법 위성(200)으로부터 무선으로 항법 신호를 수신하는 기술에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.
선택적 오차 보정부(120)는 SBAS 체계에 따른 신호를 전송하는 SBAS 위성(300)으로부터 수신되는 SBAS 신호로부터 보정 정보를 포함하는 SBAS 보정 메시지와 SBAS 보정 메시지 사용 여부를 판단하는 데 사용되는 보조 메시지를 선택하고, 선택된 보정 메시지 중 일부를 상보적으로 적용하여 항법 신호 수신부(110)에서 수신되는 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행한다. 다만, 선택적 오차 보정부(120)는 보조 메시지를 사용하여, 상기 선택된 보정 메시지의 비사용 여부를 판단하고, 비사용이 아닌 경우에만 오차 보정을 수행한다.
보다 구체적으로, 선택적 오차 보정부(120)는 SBAS 신호 수신부(121), 메시지 선택부(122), 비사용 판단부(123), 오차 보정부(124) 및 위치 정보 산출부(125)를 포함한다.
SBAS 신호 수신부(121)는 SBAS 체계에 따른 신호를 전송하는 SBAS 위성(300)으로부터 무선으로 SBAS 신호를 수신한다. 여기서, SBAS 신호 수신부(121)가 SBAS 위성(300)으로부터 SBAS 신호를 무선으로 수신하는 기술에 대해서는 잘 알려져 있으므로, 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.
메시지 선택부(122)는 SBAS 신호 수신부(121)를 통해 수신되는 SBAS 신호로부터 보정 정보를 포함하는 SBAS 보정 메시지와 SBAS 보정 메시지 사용 여부를 판단하는 데 사용되는 보조 메시지를 선택한다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 SBAS 신호에 포함된 SBS 보정 메시지 중에서 단시간에 보정 가능한 FC(Fast Correction) 메시지와 LT(Long-Term Correction) 메시지, 그리고 상대적으로 긴 전송 주기를 갖는 IC(Ionosphere Correction) 메시지를 각각 선택한다.
보다 구체적으로, 메시지 선택부(122)는 추후 FC 메시지와 LT 메시지에 대한 상보적인 동시 적용이 가능하도록 하기 위해 SBAS 신호 수신부(121)를 통해 수신되는 SBAS 신호로부터 FC 메시지와 LT 메시지에 해당하는 보정 메시지 모두를 메시지 타임아웃(time-out) 시간 내에 획득되도록 선택하고, 또한 IC 메시지에 대해서는 FC 메시지 및 LT 메시지와는 독립적으로 IC 메시지에 해당하는 보정 메시지를 타임아웃 시간 내에 획득하도록 선택한다.
여기서, FC 메시지에 해당하는 보정 메시지는 구체적으로 메시지 유형(Messages of Type, MT) 2, 3, 4 및 5, 즉 MT2, MT3, MT4 및 MT5이고, LT 메시지에 해당하는 보정 메시지는 MT 25이며, IC 메시지에 해당하는 보정 메시지는 MT 18 및 MT 26이다.
또한, SBAS 보정 메시지 사용 여부를 판단하는 데 사용되는 보조 메시지로는 MT 27과 MT 28이 있으며, 여기서, MT 27은 FC 메시지를 통해 수신되는 UDRE 값을 증감시키는 데 사용되는 메시지이고, MT 28은 시계 및 천체력 오차에 대한 상대적 공분산 행렬을 제공하는 메시지이다.
비사용 판단부(123)는 메시지 선택부(122)에서 선택된 FC 메시지, LT 메시지 및 IC 메시지에 해당하는 보정 메시지를 위치 정보의 오차 보정에 사용할 수 있는지 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 해당 보정 메시지에 대한 사용을 제어한다.
구체적으로, 비사용 판단부(123)는 메시지 선택부(122)에서 선택된 FC 메시지인 MT2 ~ MT5에서 추출 가능한 측정치 오차 추정치 분산과 관련된 지표로 이용 가능한 UDREI(User Differential Range Estimate Indicator)와, MT 27 또는 MT 28에서 제공하는 δUDRE (0~15)를 이용하여 메시지 선택부(122)에서 선택된 FC 메시지, LT 메시지 및 IC 메시지에 해당하는 보정 메시지의 사용 여부를 판단한다.
특히, 비사용 판단부(123)는 UDREI를 통해 SBAS 위성(300)의 상태를 판단하고, 보정 가능 상태 여부를 판단하며, 또한 δUDRE를 사용해서는 보정 메시지의 사용 여부를 판단하는 데 사용되는 오차 성능 저하 인수값인 "Degradation Factor"를 산출한다.
예를 들어, 비사용 판단부(123)는 UDREI를 통해 판단되는 SBAS 위성(300)의 상태가 좋지 않은 경우, 또한 UDREI가 15인 경우에는 메시지 선택부(122)에서 선택된 FC 메시지, LT 메시지 및 IC 메시지에 해당하는 보정 메시지를 사용할 수 없는 상태인 것으로 판단할 수 있다.
또한, 비사용 판단부(123)는 UDREI를 통해 판단되는 SBAS 위성(300)의 상태가 좋고, 또한 UDREI가 15가 아니어서, 메시지 선택부(122)에서 선택된 FC 메시지, LT 메시지 및 IC 메시지에 해당하는 보정 메시지를 사용할 수 있는 상태이더라도, δUDRE를 사용해서 산출되는 오차 성능 저하 인수인 "Degradation Factor"의 값이 미리 설정된 문턱치, 예를 들어 9999.9보다 큰 경우에는 메시지 선택부(122)에서 선택된 FC 메시지, LT 메시지 및 IC 메시지에 해당하는 보정 메시지를 사용할 수 없는 상태인 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 오차 성능 저하 인수의 문턱치는 신뢰할 수 없는 보정값 여부를 판단하는 기준, 즉 해당 문턱치를 초과하는 경우에는 보정 항법을 수행하지 않는 기준값으로 적용된다. 이러한 문턱치의 기준은 위성 항법 수신 장치(100)의 사용 목적에 맞도록 상향 또는 하향 변경이 가능하다.
한편, 전술한 UDREI가 0~13인 경우는 SBAS 위성(300)이 사용 가능한 상태임을 나타내고, UDREI가 14인 경우는 SBAS 위성(300)이 마스크에 나타나지 않거나 심지어 사용할 수 있는 수정 또는 UDRE 값이 없음을 나타내며, UDREI가 15인 경우는 SBAS 위성(300)에 대해 불일치가 발견되었음(경보 상황)을 나타냄에 대해서는 당업자에게 이미 잘 알려져 있다.
오차 보정부(124)는 비사용 판단부(123)에 의해 보정 메시지 사용이 가능한 것으로 판단되는 경우, 항법 신호 수신부(110)에서 수신된 항법 신호에 대해 메시지 선택부(122)에서 선택된 FC 메시지 및 LT 메시지의 상보적 적용, 그리고 IC 메시지에 해당하는 보정 메시지를 적용한 오차 보정을 수행한다.
위치 정보 산출부(130)는 오차 보정부(124)에 의해 오차 보정된 정보를 사용하여 위성 항법 수신 장치(100)의 위치 정보를 산출한다. 이에 대해서는 이미 잘 알려져 있으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 보정 메시지 선택적 사용 방법에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보정 메시지 선택적 사용 방법의 개략적인 흐름도이다. 도 2에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 보정 메시지 선택적 사용 방법은 도 1을 참조하여 설명한 위성 항법 수신 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 2를 참조하면, 먼저, 본 발명의 실시예에 따라 SBAS 위성(300)에서 무선으로 전송되는 신호를 수신한다(S100).
그 후, SBAS 신호로부터 FC 메시지, LT 메시지 그리고 IC 메시지를 각각 추출한다(S110). 여기서, FC 메시지, LT 메시지 그리고 IC 메시지는 각각의 전송 주기 및 타임아웃(time-out)이 상이하므로, 각각의 타임아웃 내에 FC 메시지, LT 메시지 및/또는 IC 메시지가 추출되어야 한다. 여기서, [표 1]에 나타낸 바와 같이, FC 메시지의 전송 주기는 예를 들어 6초이고, 타임아웃은 12초이며, LT 메시지의 전송 주기는 예를 들어 120초이고, 타임아웃은 240초이며, IC 메시지의 전송 주기는 예를 들어, 300초이고, 타임아웃은 600초이다.
전송 주기 (초) 타임아웃 (초)
FC 메시지 6 12
LT 메시지 120 240
IC 메시지 300 600
구체적으로, 특정 시간에 SBAS 신호로부터 FC 메시지의 타임아웃 이내에 FC 메시지가 추출되고, 또한 LT 메시지의 타임아웃 이내에 LT 메시지가 추출되어야 동시에 FC 메시지와 LT 메시지의 상보적인 사용이 가능해진다. 따라서, FC 메시지와 LT 메시지가 각각의 타임아웃 이내에 추출되면, FC 메시지와 LT 메시지에 대해 동시에 상보적인 사용이 가능한 것으로 판단될 수 있다.
또한, IC 메시지의 경우에는 FC 메시지 및 LT 메시지와 함께 사용되거나 또는 독립적으로 사용될 수 있기 때문에, 각각의 경우에 따라 다르게 판단될 수 있다. 즉, FC 메시지, LT 메시지 및 IC 메시지가 함께 사용되는 경우에는 3개의 메시지가 모두 각각의 타임아웃 이내에 추출되어야 하지만, 그렇지 않은 경우에는 IC 메시지는 FC 메시지 및 LT 메시지와 별도로 추출될 수 있다. 즉, 이 경우에는 FC 메시지와 LT 메시지가 상보적으로 사용되고, 이와 다르게 IC 메시지는 독립적으로 사용된다.
따라서, 상기 단계에서의 메시지 추출이 각각의 타임아웃 이내에 수행되었는지가 판단된다(S120). 만약 타임아웃 이내에 해당하는 메시지가 추출되지 않았으면 다음 주기에서의 메시지 추출이 수행될 때까지 이전에 추출된 메시지를 사용한 보정은 수행될 수 없다.
따라서, 상기 단계(S120)에서 각각의 타임아웃 이내에 FC 메시지 및 LT 메시지가 모두 사용 가능하게 추출되거나, 그리고 IC 메시지가 사용 가능하게 추출되는 경우, FC 메시지 및 LT 메시지 모두의 상보적인 사용을 통한 항법 신호에 대한 오차 보정, 그리고/또는 IC 메시지를 통한 항법 신호에 대한 오차 보정에 사용되는 보정 정보의 준비가 완료될 수 있다(S130).
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 FC 메시지와 LT 메시지를 상보적으로 사용하여 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행하고, IC 메시지는 독립적으로 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행함으로써, 일반적인 용도의 위성 항법 수신 장치(100)에서 SBAS 신호를 이용한 실시간 위치 오차 보정이 가능해져서 간편하게 위치 오차 성능을 개선할 수 있다. 이러한 개선은, 도 3에 도시된 도면을 참조하면 보다 확실하게 인식될 것이다. 도 3의 (a) 및 (b)는 FC 메시지와 LT 메시지를 개별적으로 사용한 오차 보정 결과를 나타내는 도면이고, (c)는 본 발명의 실시예에 따라 FC 메시지와 LT 메시지를 동시에 상보적으로 사용한 오차 보정 결과를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 그래프를 통해 알 수 있는 바와 같이, FC 메시지와 LT 메시지를 개별적으로 사용한 후의 오차 보정 결과에 비해 FC 메시지와 LT 메시지를 상보적으로 사용한 후의 오차 보정 결과가 더 좋게 나왔음을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따라 FC 메시지와 LT 메시지의 상보적 오차 보정 특성에 의해 실시간 위치 산출 성능이 개선되었음을 알 수 있다. 도 3의 (d)는 IC 메시지를 독립적으로 사용한 오차 보정 결과를 나타내는 도면이다.
다음, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 보정 정보 비사용 판별 방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보정 정보 비사용 판별 방법의 개략적인 흐름도이다. 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 보정 메시지 선택적 사용 방법은 도 1을 참조하여 설명한 위성 항법 수신 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
도 4를 참조하면, 먼저 항법 위성(200)으로부터 무선으로 항법 신호를 수신한다(S200).
그 후, 이후의 사용을 위해 오차 성능 저하 인수(Degradation Factor)를 초기화한다(S210). 예를 들어, 오차 성능 저하 인수에 1을 할당함으로써 초기화가 수행될 수 있다.
다음, 항법 신호에 대한 오차 보정에 사용되는 보정 메시지를 포함하는 SBAS 신호를 SBAS 위성(300)으로부터 무선으로 수신한다(S220).
수신되는 SBAS 신호를 통해 SBAS 위성(300)의 상태가 양호하여 사용 가능한지의 여부가 판단된다(S230). 여기서, SBS 위성(300)의 상태가 양호한지의 여부는 예를 들어, SBS 메시지 내에 포함된 UDREI 값을 통해 판단할 수 있다.
만약 SBAS 위성(300)의 상태가 양호한 것으로 판단되면, SBAS 신호로부터 추출된 보정 메시지, 예를 들어 FC 메시지, LT 메시지 및 IC 메시지에 의해 보정 가능 여부가 판단된다(S240). 즉, 도 3을 참조하여 전술한 바와 같이, FC 메시지와 LT 메시지의 상보적 사용을 위해 두 메시지의 동시 사용가능한 상태로의 성공적인 추출과 IC 메시지의 성공적인 추출, 즉 타임아웃 이내의 추출이 완료되어 항법 신호에 대한 오차 보정 정보의 준비가 완료되었는지가 판단되는 것이다. 이러한 판단 내용에 대해서는 도 3을 참조하여 전술한 내용을 참조한다.
만약 항법 신호에 대한 오차 보정 정보의 준비가 완료되었으면, UDREI가 15인지의 여부가 판단된다(S250). 즉, SBAS 위성(300)에 대해 불일치가 발견되어 보정 정보를 정상적으로 사용할 수 없는지가 판단되는 것이다.
만약 UDREI가 15가 아니면, 보정 정보의 정상적인 사용이 가능한 것으로 판단되어, 오차 성능 저하 인수가 산출된다(S260). 이 때, 오차 성능 저하 인수(σ2 deg)는 다음의 [수학식 1]과 같이 SBAS 신호로부터 추출된 보조 메시지, 예를 들어 MT 2 내지 5의 UEDEI 인덱스에서 추출된 값인 σ2UDRE와 MT 27 또는 MT 28에 포함된 δUDRE를 사용해서 산출될 수 있다.
Figure 112020142948666-pat00001
이와 같이, 오차 성능 저하 인수가 산출되면, 산출된 오차 성능 저하 인수가 문턱치, 예를 들어 9999.9를 초과하는지가 판단된다(S270). 즉, 산출된 오차 성능 저하 인수가 문턱치를 초과하여 항법 신호에 대한 오차 보정이 비사용으로 판별되는지가 판단되는 것이다.
만약 산출된 오차 성능 저하 인수가 문턱치 이하이면 산출된 오차 성능 저하 인수를 업데이트한 후(S280), 상기 단계(S200)에서 수신된 항법 신호에 대해 상기 단계(S240)에서 준비 완료로 판단된 보정 정보를 적용하여 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행한다(S290).
그 후, 항법 신호에 대한 오차 보정이 수행되면 최종으로 위성 항법 수신 장치(100)에 대한 위치 정보가 산출될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 오차 성능 저하 인수를 산출하여 SBAS 신호로부터 추출된 보정 메시지, 즉 보정 정보의 비사용 여부를 판별한 후, 사용 가능한 경우에만 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행함으로써, 일반적인 용도의 위성 항법 수신 장치(100)의 측위 또는 항법 오차 성능의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 위성 항법 수신 장치 110 : 항법 신호 수신부
120 : SBAS 신호 수신부 130 : 메시지 선택부
140 : 비사용 판단부 150 : 오차 보정부
160 : 위치 정보 산출부 200 : 항법 위성
300 : SBAS 위성

Claims (10)

  1. 항법 위성으로부터 위성 항법 신호를 수신하는 항법 신호 수신부,
    상기 항법 위성으로부터 수신되는 위성 항법 신호에 대한 보정 정보를 제공하는 보조 위성으로부터 수신되는 신호에서 보정 메시지를 추출하고, 추출된 보정 메시지 중 일부 보정 메시지를 선택하여 상보적으로 사용하여 상기 항법 신호 수신부에서 수신되는 위성 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행하는 선택적 오차 보정부, 그리고
    상기 선택적 오차 보정부에 의해 오차 보정된 위성 항법 신호를 사용하여 실시간 위치 정보를 산출하는 위치 정보 산출부
    를 포함하며,
    상기 일부 보정 메시지는 SBAS(satellite based augmentation system)에서 사용되는 FC(Fast Correction) 메시지 및 LT(Long-Term Correction) 메시지이고,
    상기 선택적 오차 보정부는 UDREI(User Differential Range Estimate Indicator) 및 δUDRE를 포함하는 메시지인 보조 메시지를 사용하여 상기 일부 보정 메시지의 비사용 여부를 판단하되,
    상기 UDREI를 사용하여 판단되는 상기 보조 위성의 상태에 따른 비사용 여부 또는 상기 UDREI가 15인지의 여부에 따른 비사용 여부의 판단을 수행하고,
    상기 일부 보정 메시지가 사용 가능한 것으로 판단되는 경우에 상기 δUDRE를 사용하여 산출되는 오차 성능 저하 인수(Degradation Factor)가 미리 설정된 문턱치를 초과하면 상기 일부 보조 메시지를 비사용으로 판단하는,
    위성 항법 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선택적 오차 보정부는,
    상기 보조 위성으로부터 전송되는 신호를 무선으로 수신하는 수신부,
    상기 수신부에 의해 수신되는 신호에서 보정 메시지 및 상기 보정 메시지 중 일부 보정 메시지의 비사용 여부를 판단하는 데 사용되는 보조 메시지를 선택적으로 추출하는 메시지 선택부,
    상기 메시지 선택부에 의해 선택된 일부 보정 메시지가 상보적으로 사용 가능하도록 추출된 경우, 상기 보조 메시지를 사용하여, 상기 위성 항법 신호에 대한 오차 보정에 상기 일부 보정 메시지의 비사용 여부를 판단하는 비사용 판단부, 그리고
    상기 비사용 판단부에 의해 상기 일부 보정 메시지의 사용이 가능한 것으로 판단되는 경우 상기 일부 보정 메시지의 상보적 사용을 통해 상기 위성 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행하는 오차 보정부
    를 포함하는, 포함하는 위성 항법 수신 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 메시지 선택부는,
    상기 일부 보정 메시지에 대해 각각의 타임아웃(time-out) 시간 이내에 추출되어 상보적 사용이 가능한 경우에 상기 일부 보정 메시지 추출을 완료하는,
    위성 항법 수신 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보정 메시지는 상기 FC 메시지, 상기 LT 메시지 및 IC(Ionosphere Correction) 메시지인,
    위성 항법 수신 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 위성 항법 수신 장치가 항법 위성으로부터 수신되는 위성 항법 신호에 대한 보정 정보를 제공하는 보조 위성으로부터 수신되는 보정 메시지를 선택적으로 사용하는 방법으로서,
    상기 보조 위성으로부터 보정 신호를 수신하는 단계, 그리고
    상기 보정 신호로부터 추출 가능한 보정 메시지 중에서 일부 보정 메시지에 대해 선택적으로 추출하되, 상기 일부 보정 메시지를 상보적으로 사용하여 상기 위성 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행할 수 있도록, 상기 일부 보정 메시지 각각의 타임아웃 시간 이내에 상기 일부 보정 메시지를 모두 추출하는 단계
    를 포함하며,
    상기 일부 보정 메시지는 SBAS에서 사용되는 FC 메시지 및 LT 메시지이고,
    상기 추출하는 단계는,
    상기 보정 신호로부터, 상기 일부 보정 메시지의 비사용 여부를 판단하는 데 사용되며, UDREI 및 δUDRE를 포함하는 메시지인 보조 메시지를 추가로 추출하는 단계, 그리고,
    상기 보조 메시지를 사용하여 상기 일부 보정 메시지의 비사용 여부를 판단하는 단계
    를 더 포함하며,
    상기 비사용 여부를 판단하는 단계에서, 상기 보조 메시지를 사용하여 상기 일부 보정 메시지의 비사용 여부를 판단하되, 상기 UDREI를 사용하여 판단되는 상기 보조 위성의 상태에 따른 비사용 여부 또는 상기 UDREI가 15인지의 여부에 따른 비사용 여부의 판단을 수행하고,
    상기 일부 보정 메시지가 사용 가능한 것으로 판단되는 경우에 상기 δUDRE를 사용하여 산출되는 오차 성능 저하 인수가 미리 설정된 문턱치를 초과하면 상기 일부 보조 메시지를 비사용으로 판단하는,
    보정 메시지 선택적 사용 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 비사용 여부를 판단하는 단계 후에,
    상기 일부 보정 메시지의 사용이 가능한 것으로 판단되는 경우, 상기 일부 보정 메시지의 상보적 사용을 통해 상기 위성 항법 신호에 대한 오차 보정을 수행하는 단계
    를 더 포함하는, 보정 메시지 선택적 사용 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 일부 보정 메시지는 상기 보정 메시지 중에서 상대적으로 전송 주기가 짧아서 상보적 사용이 가능한 보정 메시지인,
    보정 메시지 선택적 사용 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 비사용 여부를 판단하는 단계는,
    상기 보조 메시지를 사용하여 오차 성능 저하 인수를 산출하는 단계,
    상기 오차 성능 저하 인수가 상기 미리 설정된 문턱치를 초과하는지를 판단하는 단계, 그리고
    상기 오차 성능 저하 인수가 상기 미리 설정된 문턱치를 초과하는 것으로 판단되는 경우, 상기 일부 보정 메시지의 비사용으로 판단하거나, 또는
    상기 오차 성능 저하 인수가 상기 미리 설정된 문턱치 이하인 것으로 판단되는 경우, 상기 일부 보정 메시지의 사용으로 판단하는 단계
    를 포함하는, 보정 메시지 선택적 사용 방법.
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