KR102263393B1 - Method for generating corrections for rtk system using carrier phase observations of multiple receivers, and satellite navigation augmentation system using the method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 RTK(Real-Time Kinematic) 시스템을 이용한 보정정보의 생성 방법 및 이를 이용한 위성 항법 보강 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 동시에 이용함으로써 보다 정밀한 보정정보를 생성하는 방법과 일부 수신기에 이상이 생기더라도 연속적으로 동작 가능한 위성 항법 보강 시스템에 관한 것이다. 또한, 전국 단위로 확장된 광범위한 서비스 영역에서 센티미터 급 위치 결정이 가능한 위성 항법 보강 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method of generating correction information using a Real-Time Kinematic (RTK) system and a satellite navigation reinforcement system using the same, and more particularly, to generate more precise correction information by simultaneously using carrier phase measurements of multiple receivers. The present invention relates to a method and a satellite navigation enhancement system capable of continuously operating even if some receivers have a problem. In addition, it relates to a satellite navigation enhancement system capable of determining a centimeter-level position in a wide service area extended nationwide.
위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS)은 위치를 알고 있는 여러 개의 항법위성들로부터 사용자 수신기까지 신호가 전달되는 시간을 측정하여 사용자와 각 위성간의 거리를 계산하고, 이를 통해 사용자의 위치를 결정하는 시스템이다. GNSS 신호에는 사용자 위치 결정의 정확도를 저하시키는 위성 궤도 오차, 위성 시계 오차, 전리층 지연 오차, 대류층 지연 오차 등 다양한 오차 요소가 포함되어있다. 위성 항법 보강 시스템에서는 위치를 정확히 알고 있는 기준국을 활용하여 사용자가 자신의 신호에 포함된 오차를 제거하고 더욱 정확한 위치를 결정할 수 있도록 보정정보를 제공한다.The Global Navigation Satellite System (GNSS) calculates the distance between the user and each satellite by measuring the time the signal is transmitted from several navigation satellites with known locations to the user's receiver, and then determines the user's location. is a system that The GNSS signal contains various error factors such as satellite orbit error, satellite clock error, ionospheric delay error, and tropospheric delay error that degrade the accuracy of user positioning. In the satellite navigation enhancement system, correction information is provided so that the user can remove the error included in his/her signal and determine the position more accurately by using a reference station that knows the exact position.
보정정보의 특성과 제공 방식에 따라서 여러 가지 위성 항법 보강 시스템이 존재한다. RTK(Real-Time Kinematic) 기술은 반송파 위상 측정치를 이용하여 정밀한 보정정보를 생성하는 대표적인 위성 항법 보강 시스템으로서, 센티미터(cm) 급 오차를 갖는 사용자 위치 결정 알고리즘을 제공한다. 과거에는 RTK 기술이 주로 측량에 활용되었지만, 최근 4차산업 혁명의 발전과 함께 자율주행차량, 드론, 스마트 모빌리티 등 정밀 위치를 요구하는 분야에서도 활용도가 높아지고 있다.There are various satellite navigation enhancement systems according to the characteristics of the correction information and the method of providing it. Real-Time Kinematic (RTK) technology is a representative satellite navigation enhancement system that generates precise correction information using carrier phase measurements, and provides a user positioning algorithm with centimeter (cm) level error. In the past, RTK technology was mainly used for surveying, but with the recent development of the 4th industrial revolution, its application is increasing in fields that require precise positioning, such as autonomous vehicles, drones, and smart mobility.
RTK 시스템은 단일 기준국의 단일 수신기에서 수집한 반송파 위상 측정치를 보정정보 형태로 가공하여 기준국과의 거리가 20 km 이내인 사용자에게 제공한다. RTK 시스템의 사용자 알고리즘은 보정정보를 활용하여 이중차분 형태의 미지정수를 정확하게 계산하고, 최종적으로 사용자의 위치를 센티미터 수준의 오차를 갖도록 정밀하게 결정할 수 있다. 이중차분이란 두 개의 수신기, 두 개의 위성으로부터 획득한 4개의 측정치를 조합하여 만들어지는 형태로, 수신기간 단일 차분, 위성간 단일 차분 2단계에 걸쳐 수행된다. RTK 시스템의 사용자 알고리즘은 수신기간 단일 차분(사용자 측정치-기준국 보정치)을 통해 위성 시계 오차를 완전히 제거하고, 위성 궤도 오차, 전리층 지연 오차, 대류층 지연 오차 등 공간 이격과 관련된 오차 효과를 감소시킨다. 또한 위성간 단일 차분을 통해 수신기 시계 오차를 완전히 제거한다.The RTK system processes the carrier phase measurement data collected from a single receiver of a single reference station in the form of correction information and provides it to users within 20 km of the reference station. The user algorithm of the RTK system can accurately calculate the unspecified number of the double difference form by using the correction information, and finally accurately determine the user's location to have an error of centimeter level. Dual differential is a form of combining four measurements obtained from two receivers and two satellites, and is performed in two stages: single difference between receivers and single difference between satellites. The user algorithm of the RTK system completely eliminates the satellite clock error through a single difference between receivers (user measurement value - reference station correction value), and reduces the effect of errors related to spatial separation such as satellite orbit error, ionospheric delay error, and tropospheric delay error. . In addition, the receiver clock error is completely eliminated through a single difference between satellites.
종래의 RTK 기술은 주로 측량용 후처리 기술로 활용되었기 때문에 기준국 수신기의 고장에 대응할 필요성이 크지 않았고, 다중 수신기를 사용 시 수신기 별로 서로 다른 미지정수를 동시에 고려할 방법이 없었기 때문에 단일 수신기만을 사용하였다. 이와 같이 단일 수신기만을 이용하는 종래의 방식에 의하면, 수신기에 이상이 생긴 경우(또는 업데이트 등으로 인해 작동이 중지된 경우) 보정정보를 사용자에게 연속적으로 제공할 수 없어 위치 측정 서비스가 완전히 중단될 수 있는 위험이 존재한다. 또한, 단일 수신기만을 이용할 경우 해당 수신기가 생성한 보정정보에 대한 신뢰성 검토가 사실상 불가능하며, 수신기가 설치된 환경에 영향을 받는 다중경로 오차 및 수신기 잡음에 따라 정밀도가 민감하게 반응한다는 문제도 존재한다. 특히 다중경로 오차 및 수신기 잡음이 큰 저앙각 위성 보정정보에 대한 성능 저하가 크게 발생할 수 있다.Because the conventional RTK technology was mainly used as a post-processing technology for surveying, there was no need to respond to the failure of the reference station receiver, and when using multiple receivers, only a single receiver was used because there was no way to consider different unspecified numbers for each receiver at the same time. . According to the conventional method using only a single receiver as described above, when an error occurs in the receiver (or when the operation is stopped due to an update, etc.), correction information cannot be continuously provided to the user, so the location measurement service can be completely stopped. There is a risk. In addition, when only a single receiver is used, it is virtually impossible to review the reliability of the correction information generated by the receiver, and there is a problem that the precision responds sensitively to the multipath error and receiver noise affected by the environment in which the receiver is installed. In particular, performance degradation for low-elevation satellite correction information with large multipath error and receiver noise may occur.
RTK 사용자는 연속적으로 보정정보를 받지 못하면 미지정수를 정확하게 결정할 수가 없어 정밀한 위치 측정이 불가능하다. 미지정수는 임의의 정수값을 가지므로 잘못 결정하게 되면 위치 측정 오차가 수십 cm에서 수 m까지도 발생할 수 있다. 이 때문에 오차의 발생이 안전의 위협으로 직결될 수 있는 분야(예를 들어, 자율주행차량 서비스 등)에서는 수신기의 이상에 적극적으로 대응이 불가능한 종래의 RTK 기술을 채용하기가 어려웠다.If the RTK user does not receive the correction information continuously, it is impossible to accurately determine the unspecified number, so accurate position measurement is impossible. Since the unspecified integer has an arbitrary integer value, a position measurement error may occur from several tens of centimeters to several meters if incorrectly determined. For this reason, it has been difficult to adopt the conventional RTK technology, which cannot actively respond to an abnormality in the receiver, in a field where the occurrence of an error can be directly linked to a safety threat (eg, autonomous vehicle service, etc.).
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안된 것으로서, 다중 수신기를 이용하여 획득한 복수의 반송파 위상 측정치를 동시에 활용하여 정밀 보정정보를 생성하는 방법과, 이를 이용하여 일부 수신기에 이상이 생긴 경우에도 연속적으로 작동 가능한 위성 항법 보강 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was conceived to solve the above problems, and a method for generating precise correction information by simultaneously utilizing a plurality of carrier phase measurements obtained using a multi-receiver, and when an error occurs in some receivers using the method An object of the present invention is to provide a satellite navigation augmentation system that can be continuously operated even in the future.
또한, 공간적 특성을 갖는 오차요소를 제거하기 위한 추가적인 방법을 이용함으로써 전국 단위로 확장된 광범위한 서비스 영역에서 센티미터 급 위치 결정이 가능한 위성 항법 보강 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a satellite navigation reinforcement system capable of determining a centimeter-level position in a wide service area extended nationwide by using an additional method for removing an error factor having spatial characteristics.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 보정정보 생성 방법은, 위치를 알고 있는 기준국에 설치된 복수의 수신기를 이용해 각각의 반송파 위상 측정치를 획득하는 단계; 상기 반송파 위상 측정치를 이중차분하여 수신기 간 이중차분 반송파 위상 측정치를 획득하는 단계; 상기 이중차분 반송파 위상 측정치에 포함된 이중차분 미지정수를 결정하는 단계; 상기 이중차분 미지정수를 이용하여 상기 복수의 수신기의 반송파 위상 측정치에 포함된 각 미지정수의 수준을 임의의 단일 수신기에 대한 미지정수의 수준으로 조정하는 단계; 및 상기 미지정수의 수준이 조정된 반송파 위상 측정치를 조합하여 미지정수의 정수성이 유지되는 보정정보를 생성하는 단계를 포함한다.A method of generating correction information using a carrier phase measurement value of multiple receivers according to an embodiment of the present invention includes: acquiring each carrier phase measurement value using a plurality of receivers installed in a reference station having a known location; obtaining a dual differential carrier phase measurement between receivers by double-differentializing the carrier phase measurement; determining a double-difference unspecified number included in the double-difference carrier phase measurement value; adjusting the level of each unspecified number included in the carrier phase measurements of the plurality of receivers to the level of the unspecified number for any single receiver by using the double difference unspecified number; and generating correction information in which the integerity of the unspecified number is maintained by combining the carrier phase measurement values of which the level of the unspecified number is adjusted.
일 실시예에 의하면, 상기 반송파 위상 측정치에는 각 수신기의 가시위성 집합에 대한 수신기 시계오차가 포함되며, 상기 보정정보 생성 방법은, 상기 복수의 수신기 간 상대 시계오차를 추정하는 단계; 상기 상대 시계오차를 이용하여 상기 복수의 수신기의 반송파 위상 측정치에 포함된 각 시계오차의 수준을 임의의 단일 수신기에 대한 시계오차의 수준으로 조정하는 단계; 및 상기 시계오차의 수준이 조정된 반송파 위상 측정치를 조합하여 미지정수의 정수성이 유지되는 보정정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the carrier phase measurement value includes a receiver clock error with respect to a set of visible satellites of each receiver, and the method of generating the correction information includes: estimating a relative clock error between the plurality of receivers; adjusting the level of each clock error included in the carrier phase measurement of the plurality of receivers to the level of the clock error for any single receiver using the relative clock error; and combining the carrier phase measurement values of which the level of clock error is adjusted to generate correction information in which the integerity of an unspecified number is maintained.
일 실시예에 의하면, 상기 반송파 위상 측정치에 포함된 공간적 특성을 갖는 오차성분(예컨대, 위성 궤도 오차, 전리층 지연 오차, 대류층 지연 오차 등)을 제거하는 단계를 더 수행함으로써, 수 백 km 이상 떨어진 기준국에 설치된 다중 수신기를 활용하여 보정정보를 생성할 수 있다.According to an embodiment, by further removing an error component (eg, satellite orbit error, ionospheric delay error, tropospheric delay error, etc.) having spatial characteristics included in the carrier phase measurement value, a distance of several hundred km or more is further performed. Correction information can be generated by using multiple receivers installed in the reference station.
일 실시예에 의하면, 상기 미지정수의 수준이 조정된 반송파 위상 측정치를 조합하여 보정정보를 생성하는 단계는, 상기 미지정수의 수준이 조정된 모든 반송파 위상 측정치를 평활화하는 단계를 포함할 수 있으며, 예를 들어 평균을 계산하는 형태로 평활화를 수행할 경우, 상기 단계를 통해 생성된 보정정보의 잡음 수준은, 단일 수신기를 이용하여 생성된 보정정보의 잡음 수준에 비해, 복수의 수신기의 개수에 비례하여 감소한다.According to an embodiment, the generating correction information by combining the carrier phase measurements with the level of the unspecified number adjusted may include smoothing all carrier phase measurements with the level of the unspecified number adjusted, For example, when smoothing is performed in the form of calculating an average, the noise level of the correction information generated through the above step is proportional to the number of the plurality of receivers compared to the noise level of the correction information generated using a single receiver to decrease
실시예들에 따른 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 보정정보 생성 방법을 실행하기 위한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램이 제공될 수 있다.A computer program stored in a computer-readable recording medium may be provided for executing the method for generating correction information using carrier phase measurements of multiple receivers according to embodiments.
본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 위성 항법 보강 시스템은, 위치를 알고 있는 기준국에 설치되며 위성 항법 정보를 수신하기 위한 복수의 수신기; 상기 복수의 수신기로부터 각각의 반송파 위상 측정치를 수집하기 위한 측정치 수집부; 상기 반송파 위상 측정치를 이용하여 보정정보를 생성하기 위한 보정정보 생성부; 및 생성된 보정정보를 사용자 단말기로 전송하기 위한 통신부를 포함하되, 상기 보정정보 생성부는, 상기 복수의 수신기를 이용해 획득한 반송파 위상 측정치를 이중차분하여 수신기 간 이중차분 반송파 위상 측정치를 획득하고, 상기 이중차분 반송파 위상 측정치에 포함된 이중차분 미지정수를 결정하고, 상기 이중차분 미지정수를 이용하여 상기 복수의 수신기의 반송파 위상 측정치에 포함된 각 미지정수의 수준을 임의의 단일 수신기에 대한 미지정수의 수준으로 조정하고, 상기 미지정수의 수준이 조정된 반송파 위상 측정치를 조합하여 미지정수의 정수성이 유지되는 보정정보를 생성하도록 구성된다.A satellite navigation enhancement system using carrier phase measurements of multiple receivers according to an embodiment of the present invention includes: a plurality of receivers installed in a reference station having a known location and configured to receive satellite navigation information; a measurement value collection unit for collecting each carrier phase measurement value from the plurality of receivers; a correction information generating unit for generating correction information using the carrier phase measurement value; and a communication unit for transmitting the generated correction information to a user terminal, wherein the correction information generating unit obtains a dual differential carrier phase measurement value between receivers by double-differentializing the carrier phase measurement obtained using the plurality of receivers, and Determine a double-difference unspecified number included in the double-difference carrier phase measurement, and use the double-difference unspecified number to determine the level of each unspecified number included in the carrier phase measurements of the plurality of receivers of the unspecified number for any single receiver. and to generate correction information in which the integerity of the unspecified number is maintained by combining the measured carrier phase with the level of the unspecified number adjusted.
일 실시예에 의하면, 상기 복수의 수신기는 하나의 안테나를 공유하거나, 개별적인 안테나에 각각 연결될 수 있다.According to an embodiment, the plurality of receivers may share one antenna or may be respectively connected to individual antennas.
일 실시예에 의하면, 상기 위성 항법 보강 시스템은 수신기의 이상을 검출하기 위한 이상 검출부를 더 포함하고, 상기 이상 검출부는 복수의 수신기를 이용하여 생성한 복수의 보정정보를 서로 비교함으로써 각 수신기의 이상을 검출하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment, the satellite navigation enhancement system further includes an anomaly detection unit for detecting an abnormality in a receiver, and the abnormality detection unit compares a plurality of correction information generated using a plurality of receivers with each other to determine the abnormality of each receiver. can be configured to detect
일 실시예에 의하면, 상기 위성 항법 보강 시스템은 상기 수집한 반송파 위상 측정치를 모니터링하고 이상 현상을 제거하기 위한 측정치 전처리부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the satellite navigation enhancement system may further include a measurement value preprocessing unit for monitoring the collected carrier phase measurement values and removing anomalies.
본 발명의 일 실시예에 따른 보정정보 생성 방법에 의하면, 다중 수신기를 이용하여 획득한 복수의 반송파 위상 측정치를 모두 활용하여 정밀한 보정정보를 생성할 수 있다. 이에 따르면, RTK 사용자 알고리즘의 변경없이 기존의 단일 수신기를 이용한 위치 결정 시스템에 비해 보정정보에 포함된 다중경로오차 및 수신기 잡음 수준을 크게 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 일부 수신기에 이상이 생기더라도 나머지 수신기의 측정치를 이용하여 보정정보를 연속적으로 제공할 수 있다. 일 실시예의 위성 항법 보강 시스템에 의하면, 각각의 수신기에 대하여 이상 검출 프로세스를 수행함으로써 모든 수신기의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다.According to the method for generating correction information according to an embodiment of the present invention, it is possible to generate precise correction information by using all of the plurality of carrier phase measurements obtained using a multi-receiver. According to this, it is possible to significantly reduce the multipath error and receiver noise level included in the correction information compared to the existing positioning system using a single receiver without changing the RTK user algorithm, and even if some receivers fail, the remaining receivers Correction information can be continuously provided using the measured value of . According to the satellite navigation enhancement system of an embodiment, the status of all receivers can be monitored in real time by performing an anomaly detection process for each receiver.
나아가, 공간적 특성을 갖는 오차성분(예컨대, 위성 궤도 오차, 전리층 지연 오차, 대류층 지연 오차 등)을 제거할 수 있는 방법을 적용하게 되면 기준국 간 거리가 수 백 km 이상 떨어진 복수의 수신기를 활용하여 보정정보를 생성할 수 있으므로, 센티미터 급 위치 결정이 가능한 서비스 영역을 획기적으로 확장할 수 있다.Furthermore, if a method that can remove error components having spatial characteristics (eg, satellite orbit error, ionospheric delay error, tropospheric delay error, etc.) is applied, a plurality of receivers with a distance of several hundred km or more between the reference stations are used. Therefore, correction information can be generated, so the service area capable of centimeter-level positioning can be dramatically expanded.
도 1a는 단일 수신기를 이용하여 획득한 반송파 위상 측정치를 이용해 보정정보를 제공하는 종래 기술에 따른 위성 항법 보강 시스템을 나타낸다.
도 1b는 다중 수신기가 제공하는 각각의 반송파 위상 측정치 기반 보정정보를 사용자가 모두 수신하여 미지정수를 결정하는 종래 기술에 따른 위성 항법 보강 시스템을 나타낸다.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따라 다중 수신기가 제공하는 각각의 반송파 위상 측정치를 모두 활용하여 보정정보를 생성하고 사용자에게 제공하는 위성 항법 보강 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 위성 항법 보강 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 보정정보 생성 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 보정정보 생성 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신기 기반 보정정보의 잡음 오차를 종래의 단일 수신기 기반 보정정보의 잡음 오차와 비교한 것을 나타낸 그래프이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신기 기반 위성 항법 시스템을 수신기들 간의 거리에 따라 적용한 것을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 수 백 km 이상의 광범위한 영역에 적용 가능한 다중 수신기 기반 보정정보 생성 방법을 나타낸 순서도이다.1A shows a satellite navigation enhancement system according to the related art that provides correction information using a carrier phase measurement obtained using a single receiver.
1B illustrates a satellite navigation enhancement system according to the related art in which a user receives all of the correction information based on each carrier phase measurement provided by multiple receivers and determines an unspecified number.
1C illustrates a satellite navigation enhancement system for generating correction information by using all carrier phase measurements provided by multiple receivers and providing them to a user according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating the configuration of a satellite navigation enhancement system using carrier phase measurements of multiple receivers according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of generating correction information using a carrier phase measurement value of a multi-receiver according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of generating correction information using carrier phase measurements of multiple receivers according to another embodiment of the present invention.
5 is a graph illustrating a comparison of noise errors of multi-receiver-based correction information with noise errors of conventional single-receiver-based correction information according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B show the application of the multi-receiver-based satellite navigation system according to the distance between receivers according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a multi-receiver-based correction information generation method applicable to a wide area of several hundred km or more according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 명세서의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.The terms used in the present specification have been selected as widely used general terms as possible while considering their functions, but may vary depending on the intention or custom of a person skilled in the art or the advent of new technology. In addition, in specific cases, there are also terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in the description of the corresponding specification. Therefore, it is intended to clarify that the terms used in this specification should be interpreted based on the actual meaning of the terms and the contents of the entire specification, rather than the names of simple terms.
또한, 본 명세서에 기술된 실시예는 전적으로 하드웨어이거나, 부분적으로 하드웨어이고 부분적으로 소프트웨어이거나, 또는 전적으로 소프트웨어인 측면을 가질 수 있다. 본 명세서에서 "부(unit)", "모듈(module)", "장치(device)", "서버(server)" 또는 "시스템(system)" 등은 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 또는 소프트웨어 등 컴퓨터 관련 엔티티(entity)를 지칭한다. 예를 들어, 부, 모듈, 장치, 서버 또는 시스템은 플랫폼(platform)의 일부 또는 전부를 구성하는 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 애플리케이션(application) 등의 소프트웨어를 지칭하는 것일 수 있다.Further, embodiments described herein may have aspects that are entirely hardware, partially hardware and partially software, or entirely software. In this specification, "unit", "module", "device", "server" or "system" etc. are hardware, a combination of hardware and software, or software, etc. Refers to a computer-related entity. For example, a part, module, device, server or system may refer to hardware constituting a part or all of a platform and/or software such as an application for driving the hardware.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 실시예를 상세하게 설명하지만, 청구하고자 하는 범위는 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서는 센티미터 급 위성 항법 보강 시스템인 RTK(Real-Time Kinematic) 시스템을 중심으로 실시예들을 설명하지만, 본 발명의 기술적 사상은 보정정보를 생성하여 신호의 오차를 제거하는 대부분의 위성 항법 보강 시스템에 적용될 수 있다. Hereinafter, the embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the scope of the claims is not limited or limited by the embodiments. In addition, although embodiments are mainly described in the present specification, a real-time kinematic (RTK) system, which is a centimeter-level satellite navigation reinforcement system, the technical idea of the present invention is most of the satellite navigation systems that generate correction information to remove signal errors. It can be applied to the reinforcement system.
RTK 시스템은 GNSS(Global Navigation Satellite System) 반송파 위상 측정치에 포함된 미지정수를 정확하게 결정하여 항법해를 계산하는 측위 시스템으로서, 위치가 특정된 기준국 수신기, 상기 기준국으로부터 10~20 km 이내의 거리에 위치한 사용자(단말기), 보정정보를 전송하기 위한 데이터 통신 링크(Serial, TCP/IP, WiFi, Bluetooth 등)로 구성된다.The RTK system is a positioning system that calculates a navigation solution by accurately determining an unspecified number included in a GNSS (Global Navigation Satellite System) carrier phase measurement. It consists of a user (terminal) located in the , and a data communication link (Serial, TCP/IP, WiFi, Bluetooth, etc.) for transmitting correction information.
RTK 시스템에서는 GNSS 반송파 위상 측정치를 이용하여 사용자의 위치를 결정한다. 반송파 위상 측정치는 미터 급 잡음수준을 갖는 의사거리 측정치와 달리 밀리미터 급 잡음수준을 가지므로 센티미터급으로 정밀한 위치 측정이 가능하다. 반송파 위상 측정치는 의사거리 측정치와 달리 임의의 정수인 미지정수를 포함하는데, 이는 수신기가 반송파 위상 측정치를 처음 생성할 때 위상 차이에 의해 결정되는 값이다. 사용자의 정밀 위치 결정을 위해서는 미지정수의 정수 특성을 고려하여 정확하게 결정되어야 한다. 반송파 위상 측정치는 위성-수신기 간 거리와 파장길이와 미지정수의 곱, 오차요소 및 수신기 잡음을 구성요소로 포함한다.The RTK system uses GNSS carrier phase measurements to determine the user's location. Since the carrier phase measurement has a millimeter-level noise level unlike the pseudo-range measurement with a meter-level noise level, it is possible to accurately measure the position in centimeter level. A carrier phase measurement, unlike a pseudorange measurement, contains an unspecified number that is an arbitrary integer, a value determined by the phase difference when the receiver first generates the carrier phase measurement. In order to accurately determine the user's position, it must be accurately determined in consideration of the integer characteristics of an unspecified number. The carrier phase measurement includes the product of the distance between the satellite-receiver and the wavelength by an unspecified number, the error component, and the receiver noise as components.
RTK 시스템에서는 위치를 알고 있는 기준국의 반송파 위상 측정치와 사용자의 반송파 위상 측정치를 이중차분하여 GNSS 오차 요소를 제거한다. 수신기 간 단일 차분을 통해 수신기 간 공통 오차인 위성 시계 오차를 제거하고, 위성 간 단일 차분을 통해 위성 간 공통 오차인 수신기 시계 오차를 제거한다.In the RTK system, the GNSS error element is removed by double-differentializing the carrier phase measurement value of the reference station with known location and the user's carrier phase measurement value. The satellite clock error, which is a common error between receivers, is removed through the single difference between receivers, and the receiver clock error, which is a common error between the satellites, is removed through the single difference between the satellites.
오차요소(위성 궤도 오차, 전리층 지연 오차, 대류층 지연 오차 등)는 기준국 수신기와 사용자 간의 거리가 충분히 가까울 경우에는(약 10~20 km 이내) 무시할 수 있고, 기준국 수신기의 위치를 알고 있으므로 사용자가 미지정수 결정 알고리즘을 통해 미지정수를 정확하게 결정할 수 있다. 만약 수신기와 사용자의 거리가 충분히 가깝지 않다면(약 20 km 이상) 각각의 오차를 보상하기 위한 추가적인 방법이 요구된다.Error factors (satellite orbit error, ionospheric delay error, tropospheric delay error, etc.) can be ignored if the distance between the reference station receiver and the user is close enough (within about 10~20 km), and since the location of the reference station receiver is known The user can accurately determine the unassigned integer through the unassigned integer determination algorithm. If the distance between the receiver and the user is not close enough (about 20 km or more), an additional method for compensating for each error is required.
전술한 바와 같이, 기준국과 사용자 간의 거리가 충분히 가깝다면 GNSS 오차의 공간적 특성이 유사하므로 위성 궤도 오차, 전리층 지연 오차, 대류층 지연 오차를 무시할 수 있다. 따라서 미지정수 결정 알고리즘(예컨대, Rounding, Bootstrapping, LSAST, LAMBDA, TCAR 등)을 이용하여 반송파 위상 측정치에 포함된 이중차분 미지정수를 사용자가 정확하게 결정할 수 있다.As described above, if the distance between the reference station and the user is sufficiently close, since the spatial characteristics of the GNSS error are similar, the satellite orbit error, the ionospheric delay error, and the tropospheric delay error can be ignored. Therefore, the user can accurately determine the double difference unspecified number included in the carrier phase measurement value using an unspecified number determination algorithm (eg, Rounding, Bootstrapping, LSAST, LAMBDA, TCAR, etc.).
도 1a는 단일 수신기를 통해 획득한 반송파 위상 측정치를 이용하여 보정정보를 생성하는 종래 기술에 따른 위성 항법 보강 시스템을 나타낸다. 도 1a에서 수신기(100)는 위성(10)으로부터 반송파 위상 측정치를 획득하여 사용자에게 전달하고, 사용자(A)는 반송파 위상 측정치를 이중차분하여 이중차분 미지정수를 결정한다. 사용자(A)는 결정된 미지정수에 기초하여 센티미터급 정밀 위치를 계산한다.1A shows a satellite navigation enhancement system according to the related art for generating correction information using a carrier phase measurement obtained through a single receiver. In FIG. 1A , the
이와 같이 하나의 기준국 수신기를 이용하여 보정정보를 생성할 경우, 보강항법 서비스를 제공 중인 기준국에 문제가 발생하거나 수신기가 고장난 경우 또는 업데이트나 보수 등 인위적인 행동에 의해 위치 결정 프로세스가 완전히 중단될 수 있다. 자율주행차량 등 신뢰성 높은 정확한 위치정보를 요구하는 시스템에서는 이러한 프로세스의 중단이 심각한 안전의 위협을 초래할 수 있다. 또한, 프로세스가 완전히 중단되지 않더라도 단일 수신기를 이용하는 시스템에서는 생성된 보정정보의 신뢰성에 대한 대조 검토(cross-check)가 불가능하고, 보정정보의 정밀도 자체가 수신기 하나의 성능에 좌우되므로 수신기가 설치된 주변 환경에 따른 다중경로오차 또는 수신기 잡음오차에 의해 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.In this way, if correction information is generated using a single reference station receiver, if a problem occurs in the reference station providing the augmented navigation service or the receiver is broken, or the positioning process is completely stopped due to artificial actions such as update or maintenance. can In systems that require reliable and accurate location information, such as autonomous vehicles, interruption of this process may pose a serious safety threat. In addition, even if the process is not completely stopped, cross-checking the reliability of the generated correction information is impossible in a system using a single receiver, and the accuracy of the correction information itself depends on the performance of one receiver, so Performance degradation may occur due to multipath error or receiver noise error depending on the environment.
도 1b는 다중 수신기로부터 각각의 보정정보를 수신하는 종래 기술에 따른 위성 항법 보강 시스템을 나타낸다. 이러한 종래 기술, 예컨대 Network RTK는 서로 멀리 떨어진 수신기들을 이용하여 기존 RTK 시스템의 서비스 영역을 확장하기 위해 제안되었다. 이와 같이 복수의 수신기로부터 보정정보를 수신하는 구조에 따르면 일부 수신기에 이상이 생긴 경우에도 보정정보를 사용자에게 방송할 수는 있지만(비록 Network RTK가 수신기 고장에 대응하기 위해 착안된 것은 아니지만), 각 보정정보를 통합하지 않고 개별적으로 이용하는 것에 불과하므로 보정정보의 정밀도(신뢰성)는 단일 수신기 기반 시스템과 동일하다. 1B shows a satellite navigation enhancement system according to the prior art for receiving respective correction information from multiple receivers. Such prior art, for example, Network RTK, has been proposed to extend the service area of the existing RTK system by using receivers far away from each other. According to the structure of receiving correction information from a plurality of receivers in this way, correction information can be broadcast to users even if some receivers have an error (although Network RTK is not designed to respond to receiver failure), but each Since the correction information is used individually without integrating the correction information, the accuracy (reliability) of the correction information is the same as that of a single receiver-based system.
만약 이러한 구조에서 사용자가 복수의 보정정보에 대해 대조검토(cross-check)를 시도할 경우 각각의 측정치에 대해 복잡한 미지정수 결정 알고리즘을 독립적으로 반복하여 적용해야 하므로 위치결정에 소요되는 시간이 매우 길어지고, 사용자는 각 수신기가 제공하는 보정정보를 모두 받아야 하기 때문에 보정정보의 데이터량이 많아질수록 통신 지연에 취약하다는 문제가 있다. 따라서 Network RTK와 같은 종래기술 구조에서는 복수의 보정정보를 통합하거나 수신기의 고장을 실시간으로 검토하는 것이 실질적으로 불가능하다.If the user tries to cross-check multiple pieces of correction information in this structure, the time required for positioning is very long because the complex unspecified determination algorithm must be repeatedly applied independently for each measurement value. Since the user has to receive all the correction information provided by each receiver, there is a problem in that the more the data amount of the correction information, the more vulnerable to communication delay. Therefore, in the prior art structure such as Network RTK, it is practically impossible to integrate a plurality of correction information or to examine the failure of the receiver in real time.
종래 기술에 따른 위성 항법 보강 시스템의 또 다른 예로는, 다중 수신기를 이용하여 획득한 의사거리 측정치를 통합하여 미터급 보정정보를 제공하는 GBAS(Ground-Based Augmentation System)를 예로 들 수 있다. 다중 수신기의 거리가 충분히 가까울 경우 측정치에 포함된 공간 이격 오차(위성 궤도, 전리층, 대류층으로 인한 오차)의 크기와 특성이 유사하므로, 다중 수신기에서 수집한 복수의 측정치에 평균화 필터를 적용하더라도 오차의 크기와 특성이 유지될 수 있다. 따라서 GBAS 알고리즘을 이용하면 단일 수신기에 비해 신뢰성과 정확성이 향상된 미터급 보정정보를 제공 받을 수 있다. As another example of the satellite navigation augmentation system according to the prior art, a ground-based augmentation system (GBAS) that provides meter-level correction information by integrating pseudorange measurements obtained using multiple receivers may be exemplified. If the distance of multiple receivers is close enough, the size and characteristics of the spatial separation error (error due to satellite orbit, ionosphere, and convective layer) included in the measurement are similar, so even if an averaging filter is applied to multiple measurements collected from multiple receivers, the error size and characteristics can be maintained. Therefore, by using the GBAS algorithm, it is possible to receive meter-grade correction information with improved reliability and accuracy compared to a single receiver.
그러나 전술한 바와 같이 의사거리 측정치는 반송파 위상 측정치에 비해 잡음 오차가 커서 센티미터 급 정밀 측위 시스템에 적합하지 않고, 반송파 위상 측정치는 다중 수신기 각각에 대해 서로 다른 미지정수 값을 가지므로 의사거리 측정치와 같이 단순히 측정치를 더하는 평균을 통해서는 보정정보 생성이 불가능하다. 이 경우 미지정수의 정수 특성이 사라지므로 더 이상 RTK 시스템의 원리를 따르지 않게 되고, 사용자는 정수 특성을 고려하지 못하므로 센티미터 급 위치 결정이 불가능해진다.However, as described above, the pseudorange measurement has a larger noise error compared to the carrier phase measurement, so it is not suitable for a centimeter-level precision positioning system. Since the carrier phase measurement has a different unspecified value for each of multiple receivers, it is similar to the pseudorange measurement. It is impossible to generate correction information simply by adding the measured values to the average. In this case, since the integer characteristic of the unspecified number disappears, the principle of the RTK system is no longer followed, and since the user cannot consider the integer characteristic, it becomes impossible to determine the centimeter-level position.
본 발명은 이러한 종래 기술들에 따른 문제점을 해결하기 위해, 다중 수신기로부터 획득한 복수의 반송파 위상 측정치를 활용하여 보다 정밀하고 신뢰성 높은 보정정보를 생성하는 방법 및 시스템을 제공하기 위해 착안되었다.The present invention was conceived to provide a method and system for generating more precise and reliable correction information by utilizing a plurality of carrier phase measurements obtained from multiple receivers in order to solve the problems according to the prior art.
도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신기 기반 위성 항법 보강 시스템을 나타낸다. 도 1c에서 복수의 수신기들(100)은 각각 위성으로부터 반송파 위상 측정치를 수신하고, 중앙처리부(200)는 각각의 측정치를 처리하여 반송파 위상 측정치에 포함된 미지정수의 정수성을 유지하면서도 개별적인 특성을 포함하도록 통합한다. 최종적으로 생성된 보정정보는 사용자(A)에게 제공되며 위치를 결정하는데 이용된다. 이에 따르면, 사용자는 기존의 단일 수신기 기반 RTK 시스템과 같이 최종적으로 생성된 하나의 보정정보를 제공 받기 때문에 사용자 알고리즘을 변경할 필요가 없으며, 복수의 측정치를 모두 활용하기 때문에 종래의 단일 수신기 기반 RTK 시스템의 보정정보 보다 생성된 보정정보의 신뢰성과 정밀도가 향상될 수 있다.1C shows a multi-receiver-based satellite navigation enhancement system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1C , a plurality of
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 위성 항법 보강 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 위성 항법 보강 시스템은, 복수의 수신기(100) 및 상기 수신기가 획득한 각각의 반송파 위상 측정치를 활용하여 통합 보정정보를 생성하기 위한 중앙처리부(200)로 구성된다. 2 is a block diagram illustrating the configuration of a satellite navigation enhancement system using carrier phase measurements of multiple receivers according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2 , the satellite navigation enhancement system according to the embodiment includes a plurality of
복수의 수신기(수신기 1, 수신기 2, 수신기 3, ... 수신기 n)는 위성으로부터 각각 위성 항법 정보를 수신하도록 구성된다. 2개 이상으로 구성되는 복수의 수신기(100)는 실시예에 따라 하나의 GNSS 안테나를 공유하거나, 각각 개별적인 GNSS 안테나와 연결되어 정밀 보정정보를 서비스하고자 하는 영역에 배치될 수 있다. 본 발명의 시스템을 구성하는 GNSS 안테나와 수신기는 고정된 위치에 설치되며, 측량을 통해 안테나의 정확한 위치를 미리 알고 있다. 고정된 위치에 설치된 GNSS 안테나와 수신기는 여러 GNSS 위성으로부터 위성 항법 정보(의사거리 측정치, 반송파 위상 측정치, 항법 데이터 등)가 포함된 신호를 수신하도록 구성되며, 수집된 측정치는 다양한 통신 수단(예. Serial, TCP/IP, WiFi, Bluetooth 등)을 통해 중앙처리부(200)로 전달된다. 각 수신기 간의 거리는 측정치 오차 특성이 유사한 수준인 수 km 이내인 것이 바람직하지만 그 이상의 거리에서도 동작할 수 있다. 예컨대, 후술하는 바와 같이 반송파 위상 측정치에 포함된 공간적 특성을 갖는 오차성분을 제거하는 방법을 활용하면, 전국 단위(수십~수백 km)로 설치된 다중 수신기를 활용하여 광범위한 서비스 영역에서도 적용 가능한 정밀 보정정보를 생성할 수 있다A plurality of receivers (
중앙처리부(200)는 복수의 수신기(100)로부터 측정치를 수집하고, 보정정보를 생성하기 전 상기 수집된 측정치에 포함된 이상 현상을 모니터링하고 제거하기 위한 전처리를 수행하며, 전처리된 측정치를 활용하여 RTK의 정밀 보정정보를 생성하며, 최종적으로 생성된 보정정보를 사용자에게 방송하도록 구성된다. 도 2를 참조하면, 중앙처리부(200)에는 이러한 기능들을 수행하기 위한 측정치 수집부(210), 측정치 전처리부(220), 보정정보 생성부(230) 및 통신부(240)가 포함될 수 있다.The
측정치 수집부(210)는 복수의 수신기(수신기 1, 수신기 2, 수신기 3, ... 수신기 n)로부터 각각의 반송파 위상 측정치를 수집하도록 구성된다. 본 발명의 대상이 되는 위성 항법 시스템의 반송파 위상 측정치는 미국 GPS, 중국 BeiDou, 유럽 Galileo, 러시아 GLONASS, 인도 NAVIC, 일본 QZSS, 한국 KPS 등의 다중 주파수 대역의 모든 신호를 모두 포함할 수 있다. 반송파 위상 측정치 외에도 의사거리 측정치, 항법 데이터, 부가정보 등 정밀 보정정보를 생성하는데 활용될 수 있는 다양한 데이터를 수집할 수 있다.
측정치 전처리부(220)는 상기 측정치 수집부(210)에 의해 수집된 측정치에 포함된 이상 현상(예를 들어, Outlier, Cycle Slip 등)을 모니터링하고 제거하도록 구성된다. 측정치에 이상이 없는 경우 전처리 과정은 생략될 수 있다. 측정치의 전처리 프로세스는 위성 항법 기술 분야에서 널리 쓰이는 일반적인 기술이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The measurement
보정정보 생성부(230)는 상기 측정치 전처리부(220)에 의해 전처리된 반송파 위상 측정치를 이용하여 정밀 위치 결정을 위한 보정정보를 생성하기 위한 구성요소이다. 보정정보 생성부(230)에서 보정정보를 생성하는 일련의 과정은 본 발명의 핵심적인 기술 특징들을 포함하며, 이에 대해서는 상세하게 후술하기로 한다.The correction
통신부(240)는 보정정보 생성부(230)에 의해 생성된 보정정보를 사용자에게 전송하기 위한 구성요소이다. 데이터를 사용자 단말기에 전송하기 위한 임의의 유무선 통신 기술이 활용될 수 있으며, 지상 통신뿐만 아니라 위성 통신도 활용될 수 있다. The
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 보정정보 생성 방법을 설명한다. 보정정보 생성 방법의 각 단계들은 도 2에 도시된 보정정보 생성부(230)에서 주로 수행되지만, 일부 단계들은 다른 구성요소들 내에서 또는 다른 구성요소들과 협력하여 수행될 수 있다. 일련의 단계들은 반드시 도시된 순서대로 수행되어야 하는 것은 아니며, 다중 프로세서에 의해 병렬적으로 수행될 수도 있다. 또한, 도면에 표시된 단계 외에도 보정정보를 생성하는데 필수적이거나 선택적인 단계들이 추가적으로 수행될 수 있다.Hereinafter, a method of generating correction information according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 . Each of the steps of the correction information generating method is mainly performed by the correction
도 3은 일 실시예에 따른 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 보정정보 생성 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3을 참조하면, 먼저 위치를 알고있는 복수의 수신기를 이용해 반송파 위상 측정치를 획득하는 단계를 수행한다(S310). 도 2를 참조하여 전술한 바와 같이, GNSS 안테나 및 이에 연결된 복수의 수신기(100)는 위성으로부터 위성 항법 정보를 수신하며, 측정치 수집부(210)는 이로부터 반송파 위성 측정치를 수집한다. 측정치는 전처리 과정을 거쳐 보정정보 생성부(230)로 전달된다. 이러한 일련의 과정을 통해 다중 수신기 각각에 대한 복수의 반송파 위상 측정치를 획득한다.3 is a flowchart illustrating a method of generating correction information using a carrier phase measurement value of a multi-receiver according to an embodiment. Referring to FIG. 3 , a step of acquiring a carrier phase measurement value using a plurality of receivers having known positions is first performed ( S310 ). As described above with reference to FIG. 2 , the GNSS antenna and the plurality of
반송파 위상 측정치는 아래의 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The carrier phase measurement value may be expressed as the following equation.
여기서, 
이어서, 상기 반송파 위상 측정치를 이중차분(수신기간 차분 및 위성간 차분)하여 위치를 알고있는 복수의 수신기 간 이중차분 반송파 위상 측정치를 획득하는 단계를 수행한다(S320). 전술한 바와 같이, 반송파 위상 측정치를 이중차분하면 GNSS 오차 요소 중 위성 및 수신기 시계오차를 제거할 수 있다. 아래의 수학식 2와 같이 수신기 간 단일 차분을 통해 수신기 간 공통 오차인 위성 시계 오차 
위성 및 수신기 간 시계오차가 제거된 이중차분 반송파 위상 측정치는 아래의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.The dual differential carrier phase measurement value from which the clock error between the satellite and the receiver is removed can be expressed as Equation 4 below.
이어서, 위치를 알고 있는 복수의 수신기 간 이중차분 반송파 위상 측정치에 포함된 이중차분 미지정수를 결정하는 단계를 수행한다(S330). Next, a step of determining a double-difference unspecified number included in the double-difference carrier phase measurement value between a plurality of receivers of known positions is performed ( S330 ).
전술한 바와 같이, 위치를 알고 있는 기준국에 설치된 복수의 수신기 간 거리가 충분히 가깝다면 GNSS 오차의 공간적 특성이 유사하므로 위성 궤도 오차, 전리층 지연 오차, 대류층 지연 오차를 무시할 수 있다. 따라서 이중차분 미지정수 
일 실시예에 따르면, 수신기 간 거리가 오차요소를 무시할 수 있을 만큼 충분히 가깝지 않은 경우(예컨대, 10 km 이상), 측정치에 포함된 오차요소를 제거하기 위한 추가적인 프로세스(예컨대, 다중 주파수 측정치간 선형조합, 외부 정보의 활용, GNSS 오차 모델링 적용 및 추정 등)가 수행될 수 있으며, 시스템에는 이를 위한 추가적인 구성요소들이 더 포함될 수 있다. 즉, 오차요소를 제거하기 위한 과정을 더 수행함으로써 더 먼 거리(예컨대 수 백 km 이상)에 위치한 다중 수신기를 활용하여 보정정보를 생성할 수도 있다.According to one embodiment, if the distance between receivers is not close enough to allow negligible error components (eg, more than 10 km), an additional process for removing the error components included in the measurements (eg, linear combination between multi-frequency measurements) , utilization of external information, application and estimation of GNSS error modeling, etc.) may be performed, and additional components for this may be further included in the system. That is, correction information may be generated by using multiple receivers located at a greater distance (eg, more than several hundred km) by further performing a process for removing the error element.
이중차분 미지정수가 결정되면, 이를 이용하여 복수의 반송파 위상 측정치에 포함된 각 미지정수의 수준을 임의의 단일 수신기에 대한 미지정수의 수준으로 조정하는 단계를 수행한다(S340). 반송파 위상 측정치에 포함된 미지정수 N은 각 수신기마다 상이한 값을 가진다. 예를 들어, 수신기 m에 대한 반송파 위상 측정치는 상기 수학식 1과 같이 
다중 수신기 r, m을 예로 들어 설명하면, 수신기 r (또는 다른 복수의 수신기들)에 대한 미지정수의 수준을 기준 수신기 m에 대한 미지정수의 수준으로 조정한다. 이 때 단계(S330)에서 결정된 이중차분 미지정수 
유사한 방식으로, 다른 복수의 수신기들에 대한 미지정수의 수준을 단일 수신기(수신기 m)에 대한 미지정수의 수준으로 조정한다. 기준 위성(위성 ref)과 관련된 미지정수 성분은 모든 가시위성 측정치에 대해 공통이므로 수신기 시계오차에 흡수될 수 있다. 이와 같이 정확하게 결정한 이중차분 미지정수를 활용해 복수의 수신기에 대한 미지정수의 수준을 임의의 단일 수신기에 대한 미지정수 수준으로 조정함으로써 최종적으로 생성된 반송파 위상 기반 보정정보에 포함된 미지정수의 정수성을 유지할 수 있도록 한다.In a similar manner, the level of the unknown for a plurality of other receivers is adjusted to the level of the unknown for a single receiver (receiver m). The unspecified component associated with the reference satellite (satellite ref) is common to all visible-satellite measurements and can therefore be absorbed by the receiver clock error. By adjusting the level of the unspecified number for a plurality of receivers to the level of the unspecified number for any single receiver using the precisely determined double difference unspecified in this way, the integerity of the unspecified number included in the finally generated carrier phase-based correction information make it possible to keep
이어서, 미지정수의 수준이 조정된 반송파 위상 측정치를 조합하여 보정정보를 생성하는 단계를 수행한다(S350). 평균화(averaging) 필터와 같이 다수의 측정치를 통합하기 위한 임의의 평활화(smoothing) 방법이 활용될 수 있다. 아래의 수학식 6은 미지정수의 정수성을 유지하면서 다수의 반송파 위상 측정치를 조합하는 평균화 방법을 나타낸다. 이러한 수식은 예시적인 방법을 나타낸 것이므로 정수성을 유지하면서 다수의 측정치를 조합할 수 있는 임의의 방법이 활용될 수 있다. Next, a step of generating correction information by combining the carrier phase measurement values of which the level of the unspecified number is adjusted is performed (S350). Any smoothing method for integrating multiple measurements may be utilized, such as an averaging filter. Equation 6 below shows an averaging method for combining multiple carrier phase measurements while maintaining the integerity of an unspecified number. Since these formulas represent exemplary methods, any method capable of combining multiple measurements while maintaining integerity may be utilized.
만약 이전의 미지정수 수준 조정 단계(S340)를 거치지 않았다면, 평균화 필터가 적용된 반송파 위상 보정치의 미지정수는 정수성을 유지하지 못하므로 RTK 사용자는 정수성이 깨진 보정정보를 이용해 사용자 자신의 이중차분 미지정수를 결정할 수 없고, 위치 결정이 불가능하다. 본 발명의 실시예에 따르면, 각 수신기에 대한 미지정수의 수준을 하나의 수신기에 대한 미지정수의 수준으로 조정하여 평균화 이후에도 미지정수의 정수성을 유지하도록 함으로써, 각각의 반송파 위상 측정치를 모두 활용하여 보정정보를 생성할 수 있게 된다.If the previous unspecified level adjustment step (S340) is not performed, the unspecified number of the carrier phase correction value to which the averaging filter is applied does not maintain the integerity, so the RTK user can use the correction information with the broken integerity to set the user's own double-difference unspecified number. It cannot be determined, and positioning is not possible. According to an embodiment of the present invention, by adjusting the level of the unspecified number for each receiver to the level of the unspecified number for one receiver to maintain the integerity of the unspecified number even after averaging, correction using all of the respective carrier phase measurements information can be created.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 보정정보 생성 방법을 나타낸 순서도이다. 단계(S410) 내지 단계(S440)은 도 3을 참조하여 설명된 단계(S310) 내지 단계(S340)와 유사한 과정을 거쳐 수행되므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.4 is a flowchart illustrating a method of generating correction information using a carrier phase measurement value of a multi-receiver according to another embodiment of the present invention. Steps ( S410 ) to ( S440 ) are performed through a process similar to that of steps ( S310 ) to ( S340 ) described with reference to FIG. 3 , and thus overlapping descriptions will be omitted.
본 실시예에서는, 미지정수의 수준을 조정하는 과정 이후에 다중 수신기 간 수신기 시계오차를 동기화하는 단계를 수행한다(S450-S460). 복수의 수신기에 수집한 측정치의 가시위성 집합이 동일한 경우에는 RTK 사용자가 가시위성 측정치에 포함된 공통 바이어스를 위성 간 차분으로 제거하고 이중차분 미지정수를 결정할 수 있으나, 각 수신기마다 가시위성 집합이 상이한 경우(예를 들어, 새로 뜬 저앙각 위성이 다중 수신기 중 일부에서만 관측되는 경우), 이중차분 미지정수를 결정하기 위해 수신기의 시계오차를 동기화할 필요가 있다. 시계오차를 동기화하는 단계(S450-S460)를 수행함으로써 수신기 간 가시위성 집합이 달라져도 위성 공통의 바이어스 크기가 유지되는 보정정보를 생성할 수 있다.In this embodiment, after the process of adjusting the level of the unspecified number, the step of synchronizing the receiver clock error between multiple receivers is performed (S450-S460). If the visible satellite set of measurements collected from a plurality of receivers is the same, the RTK user can remove the common bias included in the visible satellite measurement as the difference between the satellites and determine the unspecified double difference, but each receiver has a different set of visible satellites. In some cases (eg, when a newly emerging low-elevation satellite is observed only in some of the multiple receivers), it is necessary to synchronize the clock errors of the receivers to determine the double-difference unspecified parameter. By performing the steps of synchronizing the clock error (S450-S460), it is possible to generate correction information in which a common bias size of the satellites is maintained even when the set of visible satellites between receivers is different.
예를 들어, 수신기 r에 포함된 시계오차의 크기를 수신기 m의 수준으로 조정한다. 이를 위해, 복수의 수신기 간 상대 시계오차를 추정하는 단계를 수행한다(S450). 수신기 시계오차는 모든 가시위성 측정치에 공통적으로 동일한 크기로 포함된 특성을 이용하여 상대 시계오차를 추정할 수 있다. 추정된 시계오차는 아래의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다. 이러한 수학식은 예시적인 방법을 나타낸 것으로서 상대 시계오차를 추정하기 위한 기존의 다양한 방법들이 활용될 수 있다.For example, the magnitude of the clock error included in the receiver r is adjusted to the level of the receiver m. To this end, a step of estimating the relative clock error between the plurality of receivers is performed (S450). The receiver clock error can be estimated by using the characteristic included in the same size common to all visible satellite measurements. The estimated clock error can be expressed as Equation 7 below. This equation represents an exemplary method, and various existing methods for estimating the relative clock error may be utilized.
이어서, 추정된 상대 시계오차를 이용하여 복수의 반송파 위상 측정치에 포함된 각 시계오차의 수준을 임의의 수신기에 대한 시계오차의 수준으로 조정하는 단계를 수행한다(S460). 예를 들어, 수신기 r에 대한 반송파 위상 측정치에 포함된 시계오차의 수준을 수신기 m에 대한 시계오차의 수준으로 동기화한다. 이에 따라 시계오차의 수준이 조정된 수신기 r에 대한 반송파 위상 측정치는 다음의 수학식 8와 같이 나타낼 수 있다.Next, a step of adjusting the level of each clock error included in the plurality of carrier phase measurements to the level of the clock error for an arbitrary receiver is performed using the estimated relative clock error ( S460 ). For example, synchronize the level of clock error contained in the carrier phase measurement for receiver r to the level of clock error for receiver m. Accordingly, the carrier phase measurement value for the receiver r with the level of the clock error adjusted can be expressed as Equation 8 below.
상기 단계(S410 내지 S460)를 통해 복수의 수신기에서 수집한 모든 반송파 위상 측정치는 임의의 특정 수신기에 포함된 시계오차와 미지정수 수준으로 조정될 수 있다. 즉, 사용자가 보정정보 적용 시 위성 간 차분을 통해 제거되는 공통 바이어스의 크기가 특정 수신기에 일치된다.All carrier phase measurements collected from a plurality of receivers through the steps S410 to S460 may be adjusted to a clock error and an unspecified level included in any specific receiver. That is, when the user applies the correction information, the magnitude of the common bias that is removed through the difference between the satellites matches the specific receiver.
이어서, 미지정수 및 수신기 시계오차의 수준이 조정된 반송파 위상 측정치를 이용하여 보정정보를 생성하는 단계를 수행한다(S470). 복수의 반송파 위상 측정치를 통합하여 평활화 하는 방법은 도 3을 참조하여 설명한 방식과 유사하며 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Next, a step of generating correction information is performed using the unspecified number and the carrier phase measurement value to which the receiver clock error level is adjusted (S470). A method of integrating and smoothing a plurality of carrier phase measurements is similar to the method described with reference to FIG. 3 , and a redundant description thereof will be omitted.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신기 기반 보정정보의 잡음 오차를 종래의 단일 수신기 기반 보정정보의 잡음 오차와 비교한 것을 나타낸 그래프이다. 본 발명의 실시예에 따르면, n개의 수신기를 활용하여 정밀 보정정보를 평균을 통해 평활화 하는 경우 잡음 수준(즉, 잡음의 covariance 수준)을 1/n로 감소시킬 수 있다. 다시 말해, 다중 수신기 기반 보정정보의 잡음 수준은 단일 수신기를 이용하여 생성된 보정정보의 잡음 수준에 비해, 수신기의 개수에 비례하여 감소한다. 도 5는 이러한 결과를 나타내며, 도시된 것처럼 다중 수신기를 이용하여 생성된 보정정보의 오차 수준이 단일 수신기를 이용할 때에 비해 현저히 감소했음을 알 수 있다. 5 is a graph illustrating a comparison of noise errors of multi-receiver-based correction information with noise errors of conventional single-receiver-based correction information according to an embodiment of the present invention. According to an embodiment of the present invention, when the precision correction information is smoothed through averaging using n receivers, the noise level (ie, the noise covariance level) can be reduced to 1/n. In other words, the noise level of the multi-receiver-based correction information decreases in proportion to the number of receivers compared to the noise level of the correction information generated using a single receiver. FIG. 5 shows these results, and as shown, it can be seen that the error level of the correction information generated using multiple receivers is significantly reduced compared to when using a single receiver.
이와 같이 보정정보의 평균을 취하는 방식은 하나의 예시일 뿐이며, 이외에도 다양한 방법을 통해 복수의 보정정보를 평활화하는 과정이 수행될 수 있다.The method of taking the average of the correction information as described above is only one example, and in addition, a process of smoothing the plurality of correction information may be performed through various methods.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 위성 항법 보강 시스템은 각 수신기의 이상을 검출하기 위한 이상 검출부를 더 포함할 수 있다. 상기 이상 검출부는 복수의 수신기를 이용하여 생성한 복수의 보정정보를 서로 비교함으로써 각 수신기의 이상을 검출하도록 구성된다. According to an embodiment of the present invention, the satellite navigation enhancement system may further include an anomaly detection unit for detecting anomaly of each receiver. The abnormality detection unit is configured to detect abnormalities in each receiver by comparing a plurality of pieces of correction information generated using a plurality of receivers with each other.
예를 들면, 상기 이상 검출부는 복수의 수신기를 이용하여 생성한 제1 보정정보와 특정 수신기를 제외한 나머지 수신기들을 이용하여 생성한 제2 보정정보를 비교하고, 제1 보정정보에 대한 제2 보정정보의 오차가 임계치 이상일 경우 상기 특정 수신기에 이상이 있는 것으로 판단하는 이상 검출 프로세스를 수행한다.For example, the abnormality detection unit compares first correction information generated using a plurality of receivers with second correction information generated using receivers other than a specific receiver, and compares the first correction information with respect to the first correction information. When the error of is greater than or equal to the threshold, an anomaly detection process for determining that there is an abnormality in the specific receiver is performed.
구체적으로, 4개의 수신기(수신기 1 내지 4)를 이용하여 보정정보를 생성하는 경우, 이상 검출부는 수신기 전부에 대한 반송파 위상 측정치를 이용하여 제1 보정정보를 생성하는 동시에, 수신기 1을 제외한 수신기 2 내지 4에 대한 반송파 위상 측정치를 이용하여 제2 보정정보를 생성한다. 수신기 1이 정상적으로 작동하는 상황에서는 모든 수신기를 이용하여 생성한 제1 보정정보와 수신기 2 내지 4를 이용하여 생성한 제2 보정정보의 오차 수준은 일정 범위 내의 차이를 나타낸다. 반면 수신기 1에 이상이 생긴 경우 제1 보정정보와 제2 보정정보의 차이는 보다 크게 나타난다. 다시 말해, 오차가 임계치 이상일 경우 수신기 1에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다. 이상 검출부는 이러한 이상 검출 프로세스를 수신기 각각에 대해 반복 수행함으로써 각 수신기의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.Specifically, when generating correction information using four receivers (
다만 이러한 수신기 이상 검출 프로세스는 예시일 뿐이며 복수의 수신기 출력값을 대조 비교하여 이상을 검출하기 위한 다양한 방법이 활용될 수 있다.However, this receiver anomaly detection process is only an example, and various methods for detecting anomaly by comparing and comparing a plurality of receiver output values may be used.
이와 같은 실시예에 따르면 복수의 수신기를 이용하여 보정정보의 잡음 오차를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 다른 수신기와의 대조 검토(cross-check)를 통해 수신기의 상태를 감시할 수 있다. 기존의 단일 수신기 기반 위성 항법 시스템은 대조 검토가 불가능하여 수신기의 고장에 취약하였으나 실시예의 시스템을 통해 이러한 문제점을 극복할 수 있다.According to this embodiment, it is possible to reduce the noise error of the correction information by using a plurality of receivers and to monitor the state of the receiver through cross-check with other receivers. The existing single receiver-based satellite navigation system is vulnerable to malfunction of the receiver because it is impossible to check for comparison, but this problem can be overcome through the system of the embodiment.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 수신기 기반 위성 항법 보강 시스템을 수신기들 간의 거리에 따라 적용한 것을 나타낸다. 6A and 6B illustrate application of a multi-receiver-based satellite navigation enhancement system according to a distance between receivers according to an embodiment of the present invention.
도 6a에 도시된 것처럼 수신기 간 간격이 충분히 가까울 경우(예컨대, 5 km 이내인 경우)에는 전리층 및 대류층 지연 오차를 무시할 수 있으므로 부가정보 없이도 기준국에 설치된 복수의 수신기를 이용하여 정밀 보정정보를 생성할 수 있다.As shown in Fig. 6a, when the distance between the receivers is sufficiently close (for example, within 5 km), the ionospheric and tropospheric delay errors can be ignored. Therefore, precise correction information is obtained using a plurality of receivers installed in the reference station without additional information. can create
도 6b는 본 발명의 시스템을 수 백 km 이상 떨어진 다중 수신기에 적용한 실시예를 나타낸다. 도시된 것처럼 수신기 간 간격이 충분히 가깝지 않을 경우에는 각 수신기에 대한 전리층 및 대류층 경향이 달라질 수 있으므로 이에 따른 오차를 제거해야만 각각의 반송파 위상 측정치를 조합하여 평활화(smoothing) 할 수 있다. 이처럼 광역 네트워크에 설치된 다중 수신기를 활용하는 경우에는 오차 요소를 제거하기 위한 추가적인 프로세스가 더 수행되어야 한다. 예컨대, 반송파 위상 측정치에 포함된 공간적 특성을 갖는 위성 궤도, 전리층 지연, 대류층 지연 오차성분을 제거하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이러한 추가 프로세스를 이용하면 전국 단위로 설치된 복수의 수신기를 이용하여 정밀 보정정보를 생성할 수 있다. 6B shows an embodiment in which the system of the present invention is applied to multiple receivers separated by several hundred km or more. As shown, if the spacing between receivers is not close enough, the ionospheric and convective tendencies for each receiver may be different, and thus, the resulting error must be removed for smoothing by combining the respective carrier phase measurements. In the case of using multiple receivers installed in a wide area network like this, an additional process must be performed to remove the error factor. For example, the method may further include removing error components of satellite orbit, ionospheric delay, and tropospheric delay having spatial characteristics included in the carrier phase measurement. Using this additional process, precise correction information can be generated using a plurality of receivers installed nationwide.
도 7은 상기 실시예에 따라 수 백 km 이상의 넓은 영역에 적용 가능한 다중 수신기 기반 보정정보 생성 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3, 4를 참조하여 설명한 실시예와의 차이점은, 수 백 km 이상의 간격을 두고 설치된 복수의 수신기를 이용해 반송파 위상 측정치를 획득하는 것이다(S710). 전술한 바와 같이, 이러한 광역 네트워크에 설치된 다중 수신기를 활용하는 경우에는 오차 요소를 제거하기 위한 추가적인 프로세스가 더 수행될 필요가 있다. 따라서, 반송파 위상 측정치에 포함된 공간적 특성을 갖는 오차성분(위성 궤도 오차, 전리층 지연 오차, 대류층 지연 오차 등)을 제거하는 단계(S720)가 수행된다. 나머지 단계(S730 내지 S760)은 도 3, 4를 참조하여 설명한 실시예와 유사하므로 중복되는 설명은 생략한다. 이에 따르면 전국 단위로 광범위하게 확장된 서비스 영역에서 센티미터 급 위치 결정이 가능한 위성 항법 보강 시스템이 제공될 수 있다.7 is a flowchart illustrating a multi-receiver-based correction information generation method applicable to a wide area of several hundred km or more according to the embodiment. The difference from the embodiment described with reference to FIGS. 3 and 4 is that a carrier phase measurement value is acquired using a plurality of receivers installed at intervals of several hundred km or more ( S710 ). As described above, when using multiple receivers installed in such a wide area network, an additional process for removing an error element needs to be further performed. Accordingly, a step S720 of removing error components (satellite orbit error, ionospheric delay error, tropospheric delay error, etc.) having spatial characteristics included in the carrier phase measurement is performed. The remaining steps ( S730 to S760 ) are similar to the embodiments described with reference to FIGS. 3 and 4 , and thus overlapping descriptions will be omitted. According to this, a satellite navigation reinforcement system capable of determining a centimeter-level position in a service area that is extensively extended nationwide can be provided.
실시예에 따른 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 보정정보 생성 방법은, 애플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. The method for generating correction information using the carrier phase measurement values of multiple receivers according to the embodiment is implemented in the form of program instructions that can be implemented as an application or executed through various computer components and can be recorded in a computer-readable recording medium. . The computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. Examples of the computer-readable recording medium include hard disks, magnetic media such as floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floppy disks. media), and hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
이상에서 설명한 RTK 시스템의 보정정보 생성 방법 및 위성 항법 보강 시스템에 의하면, 위치를 알고 있는 다중 수신기를 이용하여 획득한 복수의 반송파 위상 측정치를 모두 활용하여 보다 정밀한 보정정보를 생성할 수 있다. 이를 위해, 각 반송파 위상 측정치에 포함된 미지정수 및 수신기 시계오차의 수준을 임의의 수신기에 대한 미지정수 및 수신기 시계오차의 수준으로 조정함으로써 미지정수의 정수성이 유지되도록 한다. 이를 통해, RTK 사용자 알고리즘의 변경없이 기존의 단일 수신기를 이용한 위치 결정 시스템에 비해 보정정보에 포함된 다중경로오차 및 수신기 잡음 수준을 크게 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 일부 수신기에 이상이 생기더라도 나머지 수신기의 측정치를 이용하여 보정정보를 연속적으로 제공할 수 있다. 일 실시예의 위성 항법 보강 시스템에 의하면, 각각의 수신기에 대하여 이상 검출 프로세스를 수행함으로써 모든 수신기의 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있다.According to the method of generating the correction information of the RTK system and the satellite navigation enhancement system described above, it is possible to generate more precise correction information by using all the measurement values of a plurality of carrier phases obtained using a multi-receiver with known positions. To this end, the integerness of the unspecified is maintained by adjusting the level of the unspecified number and receiver clock error included in each carrier phase measurement to the level of the unspecified number and receiver clock error for any receiver. Through this, the multipath error and receiver noise level included in the correction information can be greatly reduced compared to the existing positioning system using a single receiver without changing the RTK user algorithm, and even if some receivers fail, the remaining receivers Correction information can be continuously provided using the measured value of . According to the satellite navigation enhancement system of an embodiment, the status of all receivers can be monitored in real time by performing an anomaly detection process for each receiver.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the embodiments, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below You will understand.
Claims (9)
상기 반송파 위상 측정치를 이중차분하여 수신기 간 이중차분 반송파 위상 측정치를 획득하는 단계;
상기 이중차분 반송파 위상 측정치에 포함된 이중차분 미지정수를 결정하는 단계;
상기 이중차분 미지정수를 이용하여 상기 복수의 수신기의 반송파 위상 측정치에 포함된 각 미지정수의 수준을 임의의 단일 수신기에 대한 미지정수의 수준으로 조정하는 단계; 및
상기 미지정수의 수준이 조정된 반송파 위상 측정치를 조합하여 미지정수의정수성이 유지되는 보정정보를 생성하는 단계를 포함하는, 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 보정정보 생성 방법.
obtaining each carrier phase measurement using a plurality of receivers installed in a known reference station;
obtaining a dual differential carrier phase measurement between receivers by double-differentializing the carrier phase measurement;
determining a double-difference unspecified number included in the double-difference carrier phase measurement value;
adjusting the level of each unspecified number included in the carrier phase measurements of the plurality of receivers to the level of the unspecified number for any single receiver by using the double difference unspecified number; and
Comprising the step of combining the carrier phase measurement value of which the level of the unspecified number is adjusted to generate correction information in which the integerness of the unspecified number is maintained, the method of generating correction information using the carrier phase measurement value of multiple receivers.
상기 반송파 위상 측정치에는 각 수신기의 가시위성 집합에 대한 수신기 시계오차가 포함되며,
상기 보정정보 생성 방법은,
상기 복수의 수신기 간 상대 시계오차를 추정하는 단계;
상기 상대 시계오차를 이용하여 상기 복수의 수신기의 반송파 위상 측정치에 포함된 각 시계오차의 수준을 임의의 단일 수신기에 대한 시계오차의 수준으로 조정하는 단계; 및
상기 시계오차의 수준이 조정된 반송파 위상 측정치를 조합하여 미지정수의 정수성이 유지되는 보정정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 보정정보 생성 방법.
According to claim 1,
The carrier phase measurement includes a receiver clock error for a set of visible satellites of each receiver,
The method of generating the correction information,
estimating a relative clock error between the plurality of receivers;
adjusting the level of each clock error included in the carrier phase measurement values of the plurality of receivers to the level of clock error for any single receiver using the relative clock error; and
Compensating information generating method using carrier phase measurements of multiple receivers, characterized in that it comprises the step of combining the carrier phase measurement values of which the level of the clock error is adjusted to generate correction information in which the integerity of an unspecified number is maintained.
상기 반송파 위상 측정치에 포함된 공간적 특성을 갖는 오차성분을 제거하는 단계를 더 수행함으로써, 수 백 km 이상 떨어진 기준국에 설치된 다중 수신기를 활용하여 보정정보를 생성할 수 있는 것을 특징으로 하는, 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 보정정보 생성 방법.
According to claim 1,
By further performing the step of removing an error component having a spatial characteristic included in the carrier phase measurement value, it is possible to generate correction information by using multiple receivers installed in a reference station that are several hundred km or more away. A method of generating correction information using the carrier phase measurement of
상기 미지정수의 수준이 조정된 반송파 위상 측정치를 조합하여 보정정보를 생성하는 단계는, 상기 미지정수의 수준이 조정된 모든 반송파 위상 측정치를 평활화하는 단계를 포함하며,
상기 단계를 통해 생성된 보정정보의 잡음 수준은, 단일 수신기를 이용하여 생성된 보정정보의 잡음 수준에 비해 감소하는 것을 특징으로 하는, 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 보정정보 생성 방법.
According to claim 1,
The step of generating correction information by combining the carrier phase measurements with the level of the unspecified number adjusted includes smoothing all carrier phase measurements with the level of the unspecified number adjusted,
A method of generating correction information using a carrier phase measurement value of multiple receivers, characterized in that the noise level of the correction information generated through the above step is reduced compared to the noise level of the correction information generated using a single receiver.
[Claim 5] A computer program stored in a computer-readable recording medium for executing the method for generating correction information using the carrier phase measurement values of multiple receivers according to any one of claims 1 to 4.
상기 복수의 수신기로부터 각각의 반송파 위상 측정치를 수집하기 위한 측정치 수집부;
상기 반송파 위상 측정치를 이용하여 보정정보를 생성하기 위한 보정정보 생성부; 및
생성된 보정정보를 사용자 단말기로 전송하기 위한 통신부를 포함하되,
상기 보정정보 생성부는,
상기 복수의 수신기를 이용해 획득한 반송파 위상 측정치를 이중차분하여 수신기 간 이중차분 반송파 위상 측정치를 획득하고,
상기 이중차분 반송파 위상 측정치에 포함된 이중차분 미지정수를 결정하고,
상기 이중차분 미지정수를 이용하여 상기 복수의 수신기의 반송파 위상 측정치에 포함된 각 미지정수의 수준을 임의의 단일 수신기에 대한 미지정수의 수준으로 조정하고,
상기 미지정수의 수준이 조정된 반송파 위상 측정치를 조합하여 미지정수의 정수성이 유지되는 보정정보를 생성하도록 구성되는 특징으로 하는, 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 위성 항법 보강 시스템.
a plurality of receivers installed in a reference station having a known location and configured to receive satellite navigation information;
a measurement value collection unit for collecting each carrier phase measurement value from the plurality of receivers;
a correction information generating unit for generating correction information using the carrier phase measurement value; and
Comprising a communication unit for transmitting the generated correction information to the user terminal,
The correction information generating unit,
The carrier phase measurement obtained by using the plurality of receivers is double-differentiated to obtain a double-difference carrier phase measurement value between receivers,
determining a double-difference unspecified number included in the double-difference carrier phase measurement,
Adjusting the level of each unspecified number included in the carrier phase measurements of the plurality of receivers to the level of the unspecified number for any single receiver by using the double difference unspecified number,
A satellite navigation enhancement system using carrier phase measurements of multiple receivers, characterized in that it is configured to combine the carrier phase measurements with the level of the unspecified number adjusted to generate correction information in which the integerity of the unspecified numbers is maintained.
상기 복수의 수신기는 하나의 안테나를 공유하거나, 개별적인 안테나에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는, 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 위성 항법 보강 시스템.
7. The method of claim 6,
The plurality of receivers share a single antenna or are respectively connected to individual antennas, A satellite navigation enhancement system using carrier phase measurements of multiple receivers.
상기 위성 항법 보강 시스템은 수신기의 이상을 검출하기 위한 이상 검출부를 더 포함하고,
상기 이상 검출부는 복수의 수신기를 이용하여 생성한 복수의 보정정보를 서로 비교함으로써 각 수신기의 이상을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 다중 수신기의 반송파 위상 측정치를 활용한 위성 항법 보강 시스템.
7. The method of claim 6,
The satellite navigation enhancement system further includes an anomaly detection unit for detecting an abnormality in the receiver,
The anomaly detection unit is configured to detect an anomaly of each receiver by comparing a plurality of pieces of correction information generated using a plurality of receivers with each other.
상기 수집한 반송파 위상 측정치를 모니터링하고 이상 현상을 제거하기 위한 측정치 전처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 위성 항법 보강 시스템.7. The method of claim 6,
The satellite navigation enhancement system, characterized in that it further comprises a measurement value preprocessor for monitoring the collected carrier phase measurement and removing anomalies.
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102263393B1 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2020
- 2020-05-25 KR KR1020200062276A patent/KR102263393B1/en active IP Right Grant
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