KR102270339B1 - Method and System for Reduction of Time to First Fix of High Integrity RTK-GNSS - Google Patents

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Abstract

발명은 무인기에게 고정밀/고무결성 항법해를 지원하는 RTK(Real Time Rinematic)-GNSS(Global Navigation Satellite System)의 초기 준비시간(TTFF, Time To First Fix)을 단축하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 무인기의 항법지원을 위한 RTK-GNSS의 초기 준비시간(TTFF)을 단축 및 결정하는 시스템 및 방법을 제공한다.
The present invention relates to a system for reducing the Time To First Fix (TTFF) of a Real Time Rinematic (RTK)-GNSS (Global Navigation Satellite System) that supports a high-precision/high-integrity navigation solution for an unmanned aerial vehicle.
According to the present invention, there is provided a system and method for shortening and determining the initial preparation time (TTFF) of RTK-GNSS for navigation support of an unmanned aerial vehicle.

Description

고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 방법 및 시스템{Method and System for Reduction of Time to First Fix of High Integrity RTK-GNSS}Method and System for Reduction of Time to First Fix of High Integrity RTK-GNSS

본 발명은 무인기에게 고정밀/고무결성 항법해를 지원하는 RTK(Real Time Kinematic)-GNSS(Global Navigation Satellite System)의 초기 준비시간(TTFF, Time To First Fix)을 단축하는 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 다중경로 오차 인공신경망 모델 구축, 신경망을 활용한 다중경로 오차 예측, 무결성 요구성능에 의한 TTFF 분석 기법을 적용하여 무인기 운용에서 요구되는 무결성 확률과 TTFF를 만족시키는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system for shortening the Time To First Fix (TTFF) of a Real Time Kinematic (RTK)-GNSS (Global Navigation Satellite System) that supports a high-precision/high-integrity navigation solution for an unmanned aerial vehicle. More specifically, it relates to a system that satisfies the integrity probability and TTFF required for UAV operation by applying multipath error artificial neural network model construction, multipath error prediction using neural networks, and TTFF analysis technique based on integrity requirement performance.

도 1은 반송파 기반 위성항법 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a carrier-based satellite navigation system.

무인항공기의 정확한 항법을 위해 사용되는 반송파 측정치 기반 RTK-GNSS 시스템은 위성, 기준국, 사용자로 구성되어 있다. 일반적인 코드기반 GNSS와 달리 반송파 기반 시스템은 사용자와 기준국의 반송파 측정치를 서로 차분하여 사용자의 위치를 cm급의 정확도로 추정할 수 있다. 반송파의 특성상 측정치에 몇 개의 반송파 싸이클이 포함되어 있는지 알 수 없는데 이를 모호정수라고 하며 모호정수를 풀어야 사용자의 위치를 추정 할 수 있다.The carrier measurement-based RTK-GNSS system used for accurate navigation of an unmanned aerial vehicle consists of a satellite, a reference station, and a user. Unlike general code-based GNSS, the carrier-based system can estimate the user's location with cm-level accuracy by differentiating the carrier measurements of the user and the reference station. Due to the characteristics of the carrier, it is not known how many carrier cycles are included in the measured value.

모호정수를 풀고 사용자의 위치를 계산하기 위해 걸리는 초기 시간을 TTFF(Time To First Fix)라고 하며 한 번 풀린 모호정수는 신호에 문제가 발생하지 않는 이상 변하지 않는다. 상용 RTK 시스템의 경우 약 5분의 TTFF가 소요되지만 5분만에 풀린 모호정수는 불확실성을 많이 포함하고 있어 큰 위치오차가 발생 해 사고가 일어 날 수 있다. 이를 보장하기 위해 큰 위치 오차를 탐지하고 사용자에게 경고를 보내는 무결성의 개념이 도입되어야 한다. 현재의 일반적인 RTK 시스템은 무결성을 보장하고 있지 않으며, 저가의 장비를 사용하는 무인기 시스템의 경우 무결성을 보장하기 위해선 한 시간 이상의 긴 TTFF가 소요된다. 이와 같이 TTFF는 무결성 요구성능과 모호정수 정확도에 의해 결정된다. 모호정수의 정확도는 GNSS 측정치의 다중경로 오차에 의해 결정되므로 다중경로 오차를 줄인다면 TTFF를 줄일 수 있다. 따라서, 다중경로 오차를 예측/완화 시킴으로 모호정수를 정확하게 산출하며, 요구되는 무결성 요구성능을 반영하여 TTFF를 결정하는 기술이(혹은 시스템)이 개발되어야 한다.The initial time it takes to solve the ambiguity integer and calculate the user's location is called TTFF (Time To First Fix), and the ambiguity integer once solved does not change unless there is a problem in the signal. In the case of a commercial RTK system, it takes about 5 minutes of TTFF, but an ambiguous integer solved in 5 minutes contains a lot of uncertainty, which can cause a large position error and cause an accident. To ensure this, the concept of integrity should be introduced, which detects large positional errors and alerts users. The current general RTK system does not guarantee the integrity, and in the case of an unmanned aerial vehicle system using low-cost equipment, a long TTFF of more than one hour is required to ensure the integrity. In this way, TTFF is determined by integrity requirement performance and ambiguity integer accuracy. Since the accuracy of the ambiguous integer is determined by the multipath error of the GNSS measurement, the TTFF can be reduced if the multipath error is reduced. Therefore, a technology (or system) that accurately calculates the ambiguity constant by predicting/reducing multipath error and determining the TTFF by reflecting the required integrity performance performance should be developed.

반송파 기반 RTK-GNSS는 모호정수를 풀어야 사용자의 위치를 추정 할 수 있다. 모호정수를 풀기 위해 2개의 위성에 대한 사용자와 기준국의 측정치를 서로 차분한 이중차분 기법을 사용한다. 사용자는 GNSS 위성으로부터 코드 측정치와 반송파 측정치를 측정 할 수 있으며 각각의 측정치는 아래의 수학식 1처럼 표현된다.Carrier-based RTK-GNSS can estimate the user's location by solving the ambiguity constant. In order to solve the ambiguity, a double-difference method is used in which the measurements of the user and the reference station for two satellites are differentiated from each other. The user can measure the code measurement value and the carrier measurement value from the GNSS satellite, and each measurement value is expressed as Equation 1 below.

Figure 112019033835343-pat00001
Figure 112019033835343-pat00001

여기서,here,

ρ : 코드 측정치 [m] ρ : chord measurement [m]

φ : 반송파 측정치 [cycle] φ : Carrier measurement [cycle]

λ : 반송파 파장 [m/cycle] λ : carrier wave wavelength [m/cycle]

r : 수신기와 위성사이의 실제 거리 [m] r is the actual distance between the receiver and the satellite [m]

b : 수신기 시계 오차 [m] b : Receiver clock error [m]

B : 위성 시계 오차 [m] B : satellite clock error [m]

I : 전리층으로 인한 지연 오차 [m] I : Delay error due to ionosphere [m]

T : 대류층으로 인한 지연 오차 [m] T : delay error due to convection [m]

ν : 다중경로 오차 ~N(0 2 ) [m] ν : multipath error ~ N ( 0 2 ) [m]

N : 모호정수[cycle] N : ambiguous integer [cycle]

아래 첨자 : 사용자 k를 의미함Subscript: means user k

윗 첨자 : 위성 i를 의미함Superscript: means satellite i

아래의 수학식 2는 사용자와 기준국의 측정치를 서로 차분한 단일차분 측정치를 나타내며, 수학식 3은 2개의 위성에 대한 단일차분 측정치를 서로 차분한 이중차분 측정치를 나타내고 있다.Equation 2 below represents a single-difference measurement value in which the measurements of the user and the reference station are different from each other, and Equation 3 represents a double-difference measurement value in which the single-difference measurements for two satellites are different from each other.

Figure 112019033835343-pat00002
Figure 112019033835343-pat00002

Figure 112019033835343-pat00003
Figure 112019033835343-pat00003

Figure 112019033835343-pat00004
Figure 112019033835343-pat00004

Figure 112019033835343-pat00005
Figure 112019033835343-pat00005

이중차분 되는 과정에서 오차는 측정치 간의 상관관계로 인해

Figure 112019033835343-pat00006
Figure 112019033835343-pat00007
는 무시할 수 있을 만큼 작아지게 되고, 측정치 간에 독립적인 오차요소인 다중경로 오차가 모호정수 및 상대위치만 남게된다. 따라서 이중차분 코드측정치와 이중차분 반송파 측정치를 이용하여 모호정수 및 상대위치를 결정한다. 반송파의 다중경로 오차는 코드 다중경로 오차에 비해 무시할 수 있을 만큼 작기 때문에 모호정수의 정확도는 코드 다중경로 오차(ν ρ )에 의해 결정된다고 할 수 있다. 다중경로 오차는 주변 장애물에 의해 반사된 신호가 원래의 신호와 간섭을 일으켜 발생하는 지연 오차를 의미한다. GNSS 위성은 일정 주기를 갖고 지구를 공전하고 있으므로 고정된 수신기에 대해 다중경로 오차는 주기적으로 반복되며 주변 환경에 영향을 많이 받는다. 이러한 특성을 가진 다중경로 오차를 완화시키기 위해 1)수신기에서 하드웨어/소프트웨어 적으로 완화하는 방법과 2)발생한 다중경로 오차를 추정하여 보상해주는 방법이 있다. 수신기의 하드웨어 관점에서 초크링(Choke Ring) 또는 배열 안테나를 사용 하는 방법이 있고 소프트웨어 관점에서 협대역 상관기(Narrow Correlator) 안테나를 사용하는 방법이 있다. 하지만 위의 방법들은 비싸고 무겁기 때문에 무인기에 적용하기에는 무리가 있다. 다중경로 오차를 추정하여 보상하는 방법에는 전날 데이터에 적응필터를 이용하여 추정하는 방법이 있다. 하지만 적응필터 방법의 경우 고정된 수신기에 대해서만 사용 가능하다. 따라서 비행환경에 따라 다중경로 오차가 변화하는 무인기에 사용하기에는 한계가 있다.In the process of double differentiation, the error is due to the correlation between the measured values.
Figure 112019033835343-pat00006
Wow
Figure 112019033835343-pat00007
becomes small enough to be negligible, and the multipath error, which is an independent error factor between measurements, leaves only ambiguity constants and relative positions. Therefore, the ambiguity constant and the relative position are determined using the double-difference code measurement value and the double-differential carrier measurement value. Since the multipath error of the carrier is negligibly small compared to the code multipath error, the accuracy of the ambiguity constant can be said to be determined by the code multipath error (ν ρ ). The multipath error means a delay error caused by the interference of the signal reflected by the surrounding obstacle with the original signal. Since the GNSS satellite orbits the earth with a certain period, the multipath error for a fixed receiver is repeated periodically and is greatly affected by the surrounding environment. In order to mitigate multipath errors with these characteristics, there are 1) a hardware/software mitigation method in the receiver, and 2) a method for estimating and compensating the generated multipath error. There is a method of using a choke ring or an array antenna from a hardware point of view of the receiver, and a method of using a narrowband correlator antenna from a software point of view. However, the above methods are expensive and heavy, so it is difficult to apply them to an unmanned aerial vehicle. As a method of estimating and compensating for multipath error, there is a method of estimating using an adaptive filter on the previous day's data. However, in the case of the adaptive filter method, it can be used only for a fixed receiver. Therefore, there is a limit to using it for an unmanned aerial vehicle whose multipath error varies depending on the flight environment.

KRUS 10-098076210-0980762 B1B1

본 발명은 위에서 언급한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로써, 무인기의 항법지원을 위한 RTK-GNSS의 초기 준비시간(TTFF)을 단축 및 결정하는 시스템 및 방법을 제공함을 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a system and method for shortening and determining the initial preparation time (TTFF) of RTK-GNSS for navigation support of an unmanned aerial vehicle.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 방법은, (a) 코드 다중경로 오차 추정을 위한 인공 신경망 모델(이하 '인공 신경망 모델'이라 한다)의 입력 파라미터를 획득하는 단계; (b) 상기 입력 파라미터를 상기 인공 신경망 모델에 입력하는 단계; (c) 상기 인공 신경망 모델에서 현재 측정치의 코드 다중경로 오차를 실시간으로 출력하는 단계; 및 (d) 상기 단계(c)에서 산출된 코드 다중경로 오차를 이용하여 코드 측정치를 보정하는 단계를 포함하고, 상기 단계(d)에서, 보정된 코드 측정치는, 기 측정된 코드 측정치에서, 상기 단계(d)의 코드 다중경로 오차를 뺀 값으로 보정되어 산출된다.In order to achieve the above object, the method for reducing the initial preparation time of high-safety RTK-GNSS according to the present invention is (a) input parameters of an artificial neural network model (hereinafter referred to as 'artificial neural network model') for code multipath error estimation. obtaining a; (b) inputting the input parameters into the artificial neural network model; (c) outputting the code multipath error of the current measurement value in the artificial neural network model in real time; and (d) correcting the code measurement value using the code multipath error calculated in step (c), wherein in step (d), the corrected code measurement value is determined from the previously measured code measurement value. It is calculated by subtracting the code multipath error of step (d).

상기 입력 파라미터는, 수신기에서 위성을 바라보는 방향을 나타내는 파라미터; 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio); 및 무인기에 설치된 안테나의 기울기중 하나 이상을 포함할 수 있다.The input parameter may include a parameter indicating a direction in which the receiver looks at the satellite; signal to noise ratio (SNR); And it may include one or more of the inclination of the antenna installed in the unmanned aerial vehicle.

상기 단계(c)와 단계(d) 사이에, (c1) 기 설정된 시간 동안 상기 인공 신경망 모델에서 출력되는 코드 다중경로 오차를 수집하는 단계; (c2) 상기 수집된 코드 다중경로 오차의 평균을 구하여, 이 평균을 코드 다중경로 오차로 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Between the steps (c) and (d), (c1) collecting the code multipath error output from the artificial neural network model for a preset time; (c2) obtaining an average of the collected code multipath errors, and estimating the average as a code multipath error;

상기 단계(d)의 코드 다중경로 오차는, 상기 단계(c2)에서 추정된 코드 다중경로 오차일 수 있다.The code multipath error in step (d) may be the code multipath error estimated in step (c2).

상기 인공 신경망 모델은, 상기 인공 신경망 모델과 동일하게 배열된 레이어에 의해 학습되어 형성된 것일 수 있다.The artificial neural network model may be formed by learning by layers arranged in the same manner as the artificial neural network model.

상기 단계(a)는, 수신기가 위성으로부터 수신한 GPS 데이터로부터, 수신기에서 위성을 바라보는 방향을 나타내는 파라미터를 산출하고, 이를 상기 인공 신경망 모델의 입력 파라미터로 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The step (a) may include calculating, by the receiver, a parameter indicating a direction in which the receiver looks at the satellite from GPS data received from the satellite, and obtaining it as an input parameter of the artificial neural network model.

상기 단계(a)는, 수신기가 위성으로부터 수신한 GPS 데이터로부터, 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio)를 산출하고, 이를 상기 인공 신경망 모델의 입력 파라미터로 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The step (a) may include calculating, by the receiver, a signal to noise ratio (SNR) from GPS data received from the satellite, and obtaining it as an input parameter of the artificial neural network model.

상기 단계(a)는, 센서부에서 획득한 데이터로부터, 무인기에 설치된 안테나의 기울기를 산출하고, 이를 상기 인공 신경망 모델의 입력 파라미터로 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The step (a) may include calculating the tilt of the antenna installed in the unmanned aerial vehicle from the data obtained from the sensor unit, and obtaining it as an input parameter of the artificial neural network model.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축하기 위한 시스템은, 적어도 하나의 프로세서; 및 컴퓨터로 실행가능한 명령을 저장하는 적어도 하나의 메모리를 포함하되, 상기 적어도 하나의 메모리에 저장된 상기 컴퓨터로 실행가능한 명령은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의하여, (a) 코드 다중경로 오차 추정을 위한 인공 신경망 모델(이하 '인공 신경망 모델'이라 한다)의 입력 파라미터를 획득하는 단계; (b) 상기 입력 파라미터를 상기 인공 신경망 모델에 입력하는 단계; (c) 상기 인공 신경망 모델에서 현재 측정치의 코드 다중경로 오차를 실시간으로 출력하는 단계; 및 (d) 상기 단계(c)에서 산출된 코드 다중경로 오차를 이용하여 코드 측정치를 보정하는 단계가 실행되도록 하고, 상기 단계(d)에서, 보정된 코드 측정치는, 기 측정된 코드 측정치에서, 상기 단계(d)의 코드 다중경로 오차를 뺀 값으로 보정되어 산출된다.According to another aspect of the present invention, a system for reducing the initial preparation time of high safety RTK-GNSS includes: at least one processor; and at least one memory storing computer-executable instructions, wherein the computer-executable instructions stored in the at least one memory are executed by the at least one processor for: (a) code multipath error estimation; obtaining input parameters of an artificial neural network model (hereinafter referred to as an 'artificial neural network model'); (b) inputting the input parameters into the artificial neural network model; (c) outputting the code multipath error of the current measurement value in the artificial neural network model in real time; and (d) correcting the code measurement value using the code multipath error calculated in step (c), wherein in step (d), the corrected code measurement value is determined from the previously measured code measurement value, It is calculated by subtracting the code multipath error of step (d).

상기 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템은, 인공위성으로부터, 상기 인공 신경망 모델의 입력 파라미터를 산출하기 위한 GPS 데이터를 수신하는 수신기를 더 포함할 수 있다.The system for reducing the initial preparation time of the high-safety RTK-GNSS may further include a receiver for receiving GPS data for calculating the input parameters of the artificial neural network model from the satellite.

상기 입력 파라미터는, 수신기에서 위성을 바라보는 방향을 나타내는 파라미터; 및 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio)중 하나 이상을 포함할 수 있다.The input parameter may include a parameter indicating a direction in which the receiver looks at the satellite; and signal to noise ratio (SNR).

상기 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템은, 무인기에 설치된 안테나의 기울기를 산출하기 위한 센서부를 더 포함할 수 있다.The system for reducing the initial preparation time of the high-safety RTK-GNSS may further include a sensor unit for calculating the inclination of the antenna installed in the unmanned aerial vehicle.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축하기 위한 컴퓨터 프로그램은, 비일시적 저장 매체에 저장되며, 프로세서에 의하여, (a) 코드 다중경로 오차 추정을 위한 인공 신경망 모델(이하 '인공 신경망 모델'이라 한다)의 입력 파라미터를 획득하는 단계; (b) 상기 입력 파라미터를 상기 인공 신경망 모델에 입력하는 단계; (c) 상기 인공 신경망 모델에서 현재 측정치의 코드 다중경로 오차를 실시간으로 출력하는 단계; 및 (d) 상기 단계(c)에서 산출된 코드 다중경로 오차를 이용하여 코드 측정치를 보정하는 단계가 실행되도록 하는 명령을 포함하고, 상기 단계(d)에서, 보정된 코드 측정치는, 기 측정된 코드 측정치에서, 상기 단계(d)의 코드 다중경로 오차를 뺀 값으로 보정되어 산출된다.According to another aspect of the present invention, a computer program for reducing the initial preparation time of the high-safety RTK-GNSS is stored in a non-transitory storage medium, and by the processor, (a) an artificial neural network model for code multipath error estimation obtaining an input parameter of (hereinafter referred to as an 'artificial neural network model'); (b) inputting the input parameters into the artificial neural network model; (c) outputting the code multipath error of the current measurement value in the artificial neural network model in real time; and (d) executing the step of correcting the code measurement value using the code multipath error calculated in the step (c), wherein in the step (d), the corrected code measurement value is It is calculated by subtracting the code multipath error of step (d) from the code measurement value.

본 발명에 의하면, 무인기의 항법지원을 위한 RTK-GNSS의 초기 준비시간(TTFF)을 단축 및 결정하는 시스템 및 방법을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, it is effective to provide a system and method for shortening and determining the initial preparation time (TTFF) of RTK-GNSS for navigation support of an unmanned aerial vehicle.

도 1은 반송파 기반 위성항법 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 다중경로 오차 완화 알고리즘의 흐름도를 도시한 도면.
도 3은 안테나 기울기에 따른 안테나 이득 변화를 나타내는 도면.
도 4는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 5는 환경에 따른 다중경로 오차를 추정하는 도면.
도 6은 앙각에 따른 다중경로 오차 표준편차의 제1 결과를 나타내는 도면.
도 7은 안테나 기울기에 따른 다중경로 오차를 추정하는 도면.
도 8은 앙각에 따른 다중경로 오차 표준편차의 제2 결과를 나타내는 도면.
도 9는 다중경로 오차 표준편차와 무결성 확률기반 TTFF를 나타내는 도면.
1 is a diagram illustrating a carrier-based satellite navigation system;
Fig. 2 shows a flow diagram of a multipath error mitigation algorithm;
3 is a diagram illustrating an antenna gain change according to an antenna inclination;
4 is a diagram showing the configuration of a system for reducing the initial preparation time of a high safety RTK-GNSS.
5 is a diagram for estimating a multipath error according to an environment;
6 is a view showing a first result of the multipath error standard deviation according to the elevation angle.
7 is a diagram for estimating a multipath error according to an antenna inclination;
8 is a diagram showing a second result of the multipath error standard deviation according to the elevation angle.
9 is a diagram illustrating multipath error standard deviation and integrity probability-based TTFF.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to conventional or dictionary meanings, and the inventor should properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in the present specification is only the most preferred embodiment of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention, so at the time of the present application, various It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 2는 다중경로 오차 완화 알고리즘의 흐름도를 도시한 도면이고, 도 3은 안테나 기울기에 따른 안테나 이득 변화를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a flow chart of a multipath error mitigation algorithm, and FIG. 3 is a diagram illustrating an antenna gain change according to an antenna tilt.

본 발명은 실시간으로 코드 다중경로 오차를 추정하고 보상하여 완화시키기 위해 인공 신경망을 이용한다.The present invention uses artificial neural networks to estimate, compensate and mitigate code multipath errors in real time.

도 2를 참조하면, 사전에 수집된 데이터를 이용하여 학습시킴으로써 코드 다중경로 오차를 추정하기 위한 인공 신경망 모델을 구축하고(S210), 학습된 모델을 이용하여 현재 측정치의 다중경로오차를 실시간으로 추정하여(S230) 보정해주는(S240) 방법으로 다중경로 오차를 완화시킨다. 다중경로 오차를 추정하는 모델이기 때문에 인공 신경망의 출력은 다중경로 오차가 되어야 하며 입력은 다중경로 오차의 특성을 잘 나타낼 수 있고 실시간으로 사용 가능한 파라미터여야 한다. 따라서 모델의 입력으로 수신기에서 위성을 바라보는 방향을 나타내는 파라미터, 신호 대 잡음비(SNR, Signal to Noise Ratio), 안테나의 기울기를 입력으로 사용한다.Referring to FIG. 2 , an artificial neural network model for estimating code multipath error is built by learning using previously collected data (S210), and the multipath error of the current measurement is estimated in real time using the learned model. The multipath error is mitigated by performing (S230) and correcting (S240). Since it is a model for estimating multipath error, the output of the artificial neural network should be a multipath error, and the input should be a parameter that can well represent the multipath error characteristics and can be used in real time. Therefore, as input to the model, parameters indicating the direction in which the receiver looks at the satellite, Signal to Noise Ratio (SNR), and the slope of the antenna are used as inputs.

수신기에서 위성을 바라보는 방향을 나타내는 파라미터란, 예를 들어 앙각 및 방위각일 수 있으며, 이 데이터는 수신기에서 인공위성으로부터 수신한 GPS 데이터로부터 실시간으로 산출하여 사용 가능하다. 다중경로 오차는 위성의 절대적인 위치가 아닌 수신기와 위성간의 상대적인 위치에 따라 반사되는 신호가 변하기 때문에 인공 신경망 모델에 수신기 주변 환경에 대한 정보를 줄 수 있다.The parameters indicating the direction in which the receiver looks at the satellite may be, for example, elevation and azimuth, and this data can be calculated and used in real time from GPS data received from the satellite in the receiver. Since the multipath error changes the reflected signal according to the relative position between the receiver and the satellite, not the absolute position of the satellite, information about the environment around the receiver can be given to the artificial neural network model.

SNR은 안테나에 수신되는 신호 세기와 잡음 세기의 비율로서, 수신기에서 인공위성으로부터 수신한 GPS 데이터로부터 실시간으로 산출하여 사용 가능하다. 반사된 신호가 직접 신호와 간섭을 일으키면 다중경로 오차뿐만 아니라 SNR에도 변화가 생긴다. 이때 직접 신호와 반사 신호의 전파 거리 차이에 대해 다중경로 오차와 SNR의 변화는 In-phase 관계에 있다. 다중경로 오차와 SNR 사이의 정확한 관계식을 도출하기에는 어려움이 있지만 SNR이 다중경로 오차와 강한 상관관계가 있다는 것은 알 수 있다. 따라서 무인기의 움직임에 크게 민감하지 않은 앙각 및 방위각으로는 구별 할 수 없지만 조금씩 변하는 무인기 주변 환경을 SNR을 통해 구별 할 수 있다.The SNR is the ratio of the signal strength received by the antenna to the noise strength, and the receiver can calculate and use it in real time from GPS data received from the satellite. When the reflected signal interferes with the direct signal, there is a change in the SNR as well as the multipath error. In this case, the multipath error and the change in SNR have an in-phase relationship with respect to the difference in propagation distance between the direct signal and the reflected signal. Although it is difficult to derive an exact relationship between multipath error and SNR, it can be seen that SNR has a strong correlation with multipath error. Therefore, although it cannot be distinguished by elevation and azimuth angles that are not very sensitive to the movement of the drone, the environment around the drone that changes little by little can be distinguished through SNR.

안테나의 기울기는 무인기의 센서부(20, 도 4 참조)를 통해 실시간으로 사용 가능하다. 이러한 센서부(20, 도 4 참조)는, IMU(inertial measurement unit) 센서를 포함할 수 있다. 안테나의 이득은 안테나를 중심으로 방향에 따라 서로 다른 값을 가지기 때문에 같은 신호라도 신호가 들어오는 방향에 따라 수신되는 신호에 차이가 난다. 도 3처럼 무인기의 경우 움직일 때 기울어져서 이동하므로 무인기에 달려 있는 안테나 역시 기울어지고 안테나 이득의 패턴이 변하게 된다. 따라서 수신되는 신호에 차이가 발생하고 다중경로 오차도 변하게 된다.The tilt of the antenna can be used in real time through the sensor unit 20 of the UAV (refer to FIG. 4 ). The sensor unit 20 (refer to FIG. 4 ) may include an inertial measurement unit (IMU) sensor. Since the gain of the antenna has different values depending on the direction with respect to the antenna, the received signal differs depending on the direction in which the signal is received even for the same signal. As shown in FIG. 3 , since the UAV moves by tilting it, the antenna attached to the UAV also tilts and the pattern of antenna gain changes. Therefore, a difference occurs in the received signal, and the multipath error also changes.

코드 다중경로 오차를 추정하기 위한 인공 신경망 모델을 구축하는 단계(S210)에서는 이와 같은 i) 앙각 및 방위각과 같은 수신기에서 위성을 바라보는 방향을 나타내는 파라미터, ii) SNR, iii) 안테나의 기울기 등을 포함하는 다수의 데이터 세트를 입력으로 하고, 각 데이터 세트에 대하여 계산된 코드 다중경로 오차를 정해진 출력으로 하여 인공 신경망 모델을 학습시키게 된다.In the step (S210) of constructing an artificial neural network model for estimating the code multipath error, i) parameters indicating the direction the receiver looks at the satellite, such as elevation and azimuth, ii) SNR, iii) tilt of the antenna, etc. An artificial neural network model is trained by taking a plurality of data sets included as an input and using the code multipath error calculated for each data set as a predetermined output.

이후, 수신기에서 위성을 바라보는 방향을 나타내는 파라미터, SNR, 안테나의 기울기 등의 데이터를 실시간 획득하여, 이를 학습되어 구축된 인공 신경망 모델의 입력으로 사용한다(S220).Thereafter, data such as parameters indicating the direction in which the receiver looks at the satellite, SNR, and the inclination of the antenna are acquired in real time and used as an input of the learned and constructed artificial neural network model ( S220 ).

인공 신경망 모델에서는 이와 같은 입력에 대하여 코드 다중경로 오차를 출력한다. 이와 같이 출력되는 코드 다중경로 오차를 인공 신경망 모델을 이용하여 기 설정된 일정 시간 동안 수집하고, 이를 평균 내어 최종적으로 코드 다중경로 오차로서 최종 추정하게 된다. 평균을 낸다 함은, 일 실시예로서 수집된 코드 다중경로 오차 값들의 RMS(root mean square) 값을 구하는 것일 수 있다.In the artificial neural network model, a code multipath error is output with respect to such an input. The code multipath error output in this way is collected for a predetermined period of time using an artificial neural network model, averaged, and finally estimated as a code multipath error. The averaging may mean obtaining a root mean square (RMS) value of the collected code multipath error values as an embodiment.

이와 같이 최종 추정된 코드 다중경로 오차는 수학식 4의

Figure 112019033835343-pat00008
가 된다. 여기서 i는 인공위성의 번호, j는 무인기에 장착된 수신기의 번호이다.As such, the final estimated code multipath error is
Figure 112019033835343-pat00008
becomes where i is the number of the satellite, and j is the number of the receiver mounted on the UAV.

또한 수학식 4에서, 기 측정된 코드 측정치

Figure 112019033835343-pat00009
로부터, 이와 같이 최종적으로 추정된 코드 다중경로 오차
Figure 112019033835343-pat00010
를 제거하는 보정을 하여(S240) 이와 같이 보정된 값인
Figure 112019033835343-pat00011
을, 보정된 코드 측정치
Figure 112019033835343-pat00012
로 결정하게 된다(S240).Also in Equation 4, the pre-measured code measurement value
Figure 112019033835343-pat00009
From , this finally estimated code multipath error
Figure 112019033835343-pat00010
By correcting to remove (S240), the corrected value
Figure 112019033835343-pat00011
, the calibrated code measurements
Figure 112019033835343-pat00012
is determined (S240).

반송파 측정치를 나타내는 수학식 3의 최종식에서는, 전술한 바와 같이 다중경로 오차

Figure 112019033835343-pat00013
가 무시할 수 있을 정도로 작은 값이므로, 단계 S240에서 보정된 값
Figure 112019033835343-pat00014
과 기 측정된 반송파 측정치
Figure 112019033835343-pat00015
을 대입하면, 수학식 3의 최종식에서 모호정수
Figure 112019033835343-pat00016
를 결정할 수 있다.In the final expression of Equation 3 representing the carrier measurement value, as described above, the multipath error
Figure 112019033835343-pat00013
Since is a negligibly small value, the corrected value in step S240
Figure 112019033835343-pat00014
Previously measured carrier measurements
Figure 112019033835343-pat00015
By substituting , an ambiguous integer in the final expression of Equation 3
Figure 112019033835343-pat00016
can be decided

또한 전술한 바와 같이 결정된 모호정수는, 신호에 문제가 발생하지 않는 이상 변하지 않으므로, 향후 비행 중에는 무인기의 위치 결정을 위해, 수학식 3의 반송파 측정치

Figure 112019033835343-pat00017
에서 모호정수 항인
Figure 112019033835343-pat00018
을 제거함으로써 바로 수신기 j와 위성 i 사이의 실제 거리인
Figure 112019033835343-pat00019
를 구할 수 있게 되고, 이와 같은 방식으로
Figure 112019033835343-pat00020
를 4개의 위성에 대하여 구하게 되면 무인기의 현재 위치를 계산해 낼 수 있다.In addition, since the ambiguity constant determined as described above does not change unless a problem occurs in the signal, the carrier measurement value of Equation 3 for determining the location of the UAV during future flight
Figure 112019033835343-pat00017
Ambiguous integer term in
Figure 112019033835343-pat00018
By removing , the actual distance between receiver j and satellite i is
Figure 112019033835343-pat00019
can be obtained, and in this way
Figure 112019033835343-pat00020
If , is obtained for four satellites, the current position of the UAV can be calculated.

위에서 설명한 바와 같이, 인공 신경망 모델을 이용하여 출력되는 코드 다중경로 오차를 기 설정된 일정 시간 동안 수집하고, 이를 평균 내어 최종적으로 코드 다중경로 오차로서 추정하게 되는데 이에 소요되는 시간이 곧 TTFF(Time To First Fix)이다. 전술한 바와 같이, 평균을 낸다 함은, 일 실시예로서 수집된 코드 다중경로 오차 값들의 RMS(root mean square) 값을 구하는 것일 수 있다.As described above, the code multipath error output using the artificial neural network model is collected for a predetermined period of time, averaged, and finally estimated as the code multipath error. The time required for this is TTFF (Time To First) Fix). As described above, averaging may mean obtaining a root mean square (RMS) value of the collected code multipath error values as an embodiment.

종래 이와 같은 코드 다중경로 오차를 추정하는 방식에서는 그 편차가 매우 심하여 코드 다중경로 오차 데이터의 수집에 오랜 시간이 소요되었으나, 본 발명에서와 같이 인공 신경망 모델을 이용하여 코드 다중경로 오차를 추정하는 방식에서는 인공 신경망 모델에서 출력된 코드 다중경로 오차 값들의 편차가 작아 훨씬 적은 시간 동안의 코드 다중경로 오차 데이터의 수집으로도 신뢰할 수 있는 코드 다중경로 오차를 최종적으로 추정할 수 있다는 장점이 있다.In the conventional method of estimating the code multipath error, the deviation is very severe, and it takes a long time to collect the code multipath error data. However, as in the present invention, the method of estimating the code multipath error using an artificial neural network model Since the deviation of the code multipath error values output from the artificial neural network model is small, it has the advantage of finally estimating a reliable code multipath error even by collecting code multipath error data for a much shorter period of time.

도 4는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템(100)의 구성을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing the configuration of the system 100 for reducing the initial preparation time of the high-safety RTK-GNSS.

고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템(100), 수신기(300) 및 센서부(20)는 무인기에 탑재된다.The system 100 for reducing the initial preparation time of the high safety RTK-GNSS, the receiver 300, and the sensor unit 20 are mounted on the unmanned aerial vehicle.

수신기(300)는 인공위성(10)으로부터 GPS 데이터를 수신하여 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템(100)으로 전달하는 역할을 수행한다.The receiver 300 receives the GPS data from the satellite 10 and serves to transmit it to the system 100 for reducing the initial preparation time of the high safety RTK-GNSS.

고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템(100)은, 프로세서(110), 프로그램과 데이터를 저장하는 비휘발성 저장부(120), 실행 중인 프로그램들을 저장하는 휘발성 메모리(130), 수신기(300)와 통신을 수행하기 위한 통신부(140), 이들 장치 사이의 내부 통신 통로인 버스 등으로 이루어져 있다. 실행 중인 프로그램으로는, 장치 드라이버, 운영체계(Operating System), 및 다양한 어플리케이션이 있을 수 있다. 도시되지는 않았지만, 전자장치는 배터리와 같은 전력제공부를 포함한다.The system 100 for reducing the initial preparation time of the high safety RTK-GNSS includes a processor 110 , a non-volatile storage unit 120 for storing programs and data, a volatile memory 130 for storing programs being executed, and a receiver 300 ) and a communication unit 140 for performing communication, and a bus that is an internal communication path between these devices. The running program may include a device driver, an operating system, and various applications. Although not shown, the electronic device includes a power supply unit such as a battery.

어플리케이션으로는 코드 다중경로 오차 추정 어플리케이션(220), GPS 데이터 처리 어플리케이션(230) 등이 있다.Applications include a code multipath error estimation application 220, a GPS data processing application 230, and the like.

코드 다중경로 오차 추정 어플리케이션(220)은, 도 2를 참조하여 전술한 바와 같은 코드 다중경로 오차 추정을 위한 인공 신경망 모델을 포함하여, 이로부터 코드 다중경로 오차를 추정한다.The code multipath error estimation application 220 includes an artificial neural network model for estimating code multipath error as described above with reference to FIG. 2, and estimates the code multipath error therefrom.

GPS 데이터 처리 어플리케이션(230)은, 도 2를 참조하여 전술한 바와 같은 코드 다중경로 오차 추정을 위한 인공 신경망 모델로의 입력 데이터를 산출한다. 즉, 수신기(300)로부터 수신한 GPS 데이터로부터, 앙각 및 방위각과 같은 수신기에서 위성을 바라보는 방향을 나타내는 파라미터, 또는 신호대잡음비(SNR, Signal to Nois Ratio)를 산출하여 코드 다중경로 오차 추정 어플리케이션(220)의 코드 다중경로 오차 추정을 위한 인공 신경망 모델로 전달한다.The GPS data processing application 230 calculates input data to the artificial neural network model for code multipath error estimation as described above with reference to FIG. 2 . That is, from the GPS data received from the receiver 300, parameters indicating the direction in which the receiver looks at the satellite, such as elevation and azimuth, or signal to noise ratio (SNR) is calculated to estimate the code multipath error application ( 220) to the artificial neural network model for multipath error estimation.

또한 센서부(20)로부터 수신한 데이터에 의해 센서 제어 드라이버(210)는 안테나의 기울기를 계산하여 역시 코드 다중경로 오차 추정을 위한 인공 신경망 모델로 전달한다. 전술한 바와 같이, 이러한 센서부는, IMU(inertial measurement unit) 센서를 포함할 수 있다. 또는 센서 제어 드라이버(210) 없이 센서부(20)에서, 감지된 신호를 이용하여 안테나의 기울기를 직접 계산하여 코드 다중경로 오차 추정 어플리케이션(220)로 전달함으로써, 코드 다중경로 오차 추정 어플리케이션(220)의 인공 신경망 모델의 입력으로 사용할 수 있다.In addition, the sensor control driver 210 calculates the tilt of the antenna based on the data received from the sensor unit 20 and transmits it to the artificial neural network model for estimating the code multipath error. As described above, the sensor unit may include an inertial measurement unit (IMU) sensor. Alternatively, the sensor unit 20 without the sensor control driver 210 directly calculates the slope of the antenna using the sensed signal and transmits it to the code multipath error estimation application 220, thereby estimating the code multipath error application 220. can be used as input for artificial neural network models of

도 5는 환경에 따른 다중경로 오차를 추정하는 도면이고, 도 6은 앙각에 따른 다중경로 오차 표준편차의 제1 결과를 나타내는 도면이고, 도 7은 안테나 기울기에 따른 다중경로 오차를 추정하는 도면이고, 도 8은 앙각에 따른 다중경로 오차 표준편차의 제2 결과를 나타내는 도면이다.5 is a diagram of estimating a multipath error according to an environment, FIG. 6 is a diagram illustrating a first result of a multipath error standard deviation according to an elevation angle, and FIG. 7 is a diagram of estimating a multipath error according to an antenna slope. , FIG. 8 is a diagram showing the second result of the multipath error standard deviation according to the elevation angle.

도 5는 도 2를 참조하여 설명한 코드 다중경로 오차 추정 어플리케이션(220)의 코드 다중경로 오차 추정을 위한 인공 신경망 모델에 의해 코드 다중경로 오차를 추정하는 예시이다.FIG. 5 is an example of estimating a code multipath error by an artificial neural network model for code multipath error estimation of the code multipath error estimation application 220 described with reference to FIG. 2 .

첫 번째 예시는 두 가지 환경(type A, type B)에 대해 이틀 동안 데이터를 수집하고 하루의 데이터를 사용하여 신경망 모델을 학습시켰다. 다양한 환경이 학습된 모델이 무인기 주변의 환경을 잘 구별하여 다중경로 오차를 추정할 수 있는지 확인할 수 있다.The first example collects data for two days for two environments (type A and type B) and trains a neural network model using data from one day. It can be confirmed that the model trained in various environments can estimate the multipath error by distinguishing the environment around the drone well.

각각의 환경에 대하여 다른 하루의 데이터를 이용하여 테스트한 결과는 도 5와 같다. 파란색과 검은색은 실제 데이터를 의미하며 빨간색은 추정된 값을 의미한다. 도 5와 같이 두 환경을 서로 잘 구분하여 다중경로 오차를 추정하고 있는 것을 확인할 수 있다. 위의 결과를 통계적으로 살펴보면 type A의 경우 완화되지 않은 다중경로 오차의 표준편차는 약 0.19m이며 인공 신경망을 이용해 다중경로 오차를 보상하여 완화 한 다중경로 오차의 표준편차는 약 0.13m로 31%의 다중경로 오차가 감소되었다. Type B도 완화되지 않은 경우 0.20m, 완화 된 경우 0.14m로 약 30%의 오차 감소가 확인된다.The results of testing using data from different days for each environment are shown in FIG. 5 . Blue and black represent actual data, and red represent estimated values. As shown in FIG. 5, it can be seen that the multipath error is estimated by distinguishing the two environments from each other. Looking at the above results statistically, in the case of type A, the standard deviation of the unmoderated multipath error is about 0.19 m, and the standard deviation of the multipath error mitigated by compensating for the multipath error using an artificial neural network is about 0.13 m, which is 31%. The multipath error of Type B is also 0.20 m when not relaxed and 0.14 m when relaxed, confirming an error reduction of about 30%.

위성의 앙각에 따라 다중경로 오차의 표준편차의 제1 결과를 그래프로 그리면 도 6과 같으며 대부분의 위성 앙각에 대해 표준편차가 감소하는 것을 확인 할 수 있다.The first result of the standard deviation of the multipath error according to the elevation angle of the satellite is graphed as shown in FIG. 6 , and it can be seen that the standard deviation decreases for most satellite elevation angles.

두 번째 예시는 안테나 기울기에 따라 다중경로 오차를 잘 추정 할 수 있는지를 나타낸다. 같은 환경에서 0도, 30도 두 가지 경우에 대한 데이터를 이틀 동안 수집 후 하루의 데이터를 이용하여 신경망을 학습시켰다. 다른 하루의 데이터를 이용하여 테스트 한 결과는 도 7과 같다. 파란색과 검은색은 실제 데이터를 의미하고 빨간색은 추정된 값을 의미한다.The second example shows how well the multipath error can be estimated depending on the antenna slope. In the same environment, data for two cases of 0 degrees and 30 degrees were collected for two days, and then the neural network was trained using the data of one day. A test result using data from another day is shown in FIG. 7 . Blue and black represent actual data, and red represent estimated values.

도 7과 같이 각각의 각도에 대해서 다중경로 오차를 잘 구분하여 추정하고 있는 것을 확인할 수 있다. 0도의 경우 다중경로 오차의 표준편차가 약 0.16m에서 0.09m로 약 42% 줄어들었고 30도의 경우 0.19m에서 0.13m로 약 30% 줄어드는 것을 확인 할 수 있다.As shown in FIG. 7 , it can be confirmed that the multipath error is well classified and estimated for each angle. In the case of 0 degree, it can be seen that the standard deviation of the multipath error is reduced by about 42% from about 0.16m to 0.09m, and in the case of 30 degree, it can be confirmed that it is reduced by about 30% from 0.19m to 0.13m.

도 9는 다중경로 오차 표준편차와 무결성 확률기반 TTFF를 나타내는 도면이다.9 is a diagram illustrating multipath error standard deviation and integrity probability-based TTFF.

추정된 코드 다중경로 오차의 정보와 시스템에서 요구하는 무결성 정보를 바탕으로 TTFF를 결정한다. 도 9는 무결성확률(

Figure 112019033835343-pat00021
)과 다중경로 오차의 표준편차에 대한 TTFF를 나타내고 있다. 도 9에서 보이듯이 다중경로 오차의 표준편차가 작을수록 무결성 요구조건이 완화될수록 TTFF가 감소하는 것을 볼 수 있다. 시스템에서는 도 9와 같이 2단계서 완화시킨 다중경로 오차의 표준편차와 운영하고자 하는 시스템의 무결성 요구조건을 기반으로 TTFF를 설정한다. 무결성 요구조건은 무인기 임무에 따라 기존에 미리 설정하는 설계 파라미터이다. 도 9는 RTK-GNSS 시스템이 반송파 이중차분 측정치와 TTFF 시간동안 필터링되는 Geometry-free 측정치를 기반으로 운영되는 것을 가정하였다.The TTFF is determined based on the estimated code multipath error information and the integrity information required by the system. 9 shows the integrity probability (
Figure 112019033835343-pat00021
) and the TTFF for the standard deviation of the multipath error. As shown in FIG. 9 , it can be seen that the smaller the standard deviation of the multipath error, the lower the TTFF is as the integrity requirement is relaxed. As shown in FIG. 9, the system sets the TTFF based on the standard deviation of the multipath error relaxed in step 2 and the integrity requirements of the system to be operated. The integrity requirement is a design parameter that is previously set in advance according to the mission of the UAV. In FIG. 9, it is assumed that the RTK-GNSS system is operated based on the carrier double difference measurement value and the geometry-free measurement value filtered during the TTFF time.

10: 인공위성
20: IMU 센서부
100: 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템
210: 센서 제어 드라이버
220: 코드 다중경로 오차 추정 어플리케이션
230: GPS 데이터 처리 어플리케이션
300: 수신기
500: 무인기
10: satellite
20: IMU sensor unit
100: High safety RTK-GNSS initial preparation time reduction system
210: sensor control driver
220: code multipath error estimation application
230: GPS data processing application
300: receiver
500: drone

Claims (14)

고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 방법으로서,
(a) 코드 다중경로 오차 추정을 위한 인공 신경망 모델(이하 '인공 신경망 모델'이라 한다)의 입력 파라미터를 획득하는 단계;
(b) 상기 입력 파라미터를 상기 인공 신경망 모델에 입력하는 단계;
(c) 상기 인공 신경망 모델에서 현재 측정치의 코드 다중경로 오차를 실시간으로 출력하는 단계; 및
(d) 상기 단계(c)에서 산출된 코드 다중경로 오차를 이용하여 코드 측정치를 보정하는 단계
를 포함하고,
상기 단계(d)에서, 보정된 코드 측정치는,
기 측정된 코드 측정치에서, 상기 단계(d)의 코드 다중경로 오차를 뺀 값으로 보정되어 산출되는,
고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 방법.
As a method of reducing the initial preparation time of high safety RTK-GNSS,
(a) obtaining input parameters of an artificial neural network model (hereinafter referred to as an 'artificial neural network model') for code multipath error estimation;
(b) inputting the input parameters into the artificial neural network model;
(c) outputting the code multipath error of the current measurement value in the artificial neural network model in real time; and
(d) correcting the code measurement value using the code multipath error calculated in step (c).
including,
In step (d), the corrected code measurement is
Calculated by correcting the value obtained by subtracting the code multipath error of step (d) from the previously measured code measurement value,
A method of reducing the initial preparation time of high-safety RTK-GNSS.
청구항 1에 있어서,
상기 입력 파라미터는,
수신기에서 위성을 바라보는 방향을 나타내는 파라미터;
신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio); 및
무인기에 설치된 안테나의 기울기
중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 방법.
The method according to claim 1,
The input parameters are
a parameter indicating a direction in which the receiver looks at the satellite;
signal to noise ratio (SNR); and
Tilt of the antenna installed on the drone
A method of reducing the initial preparation time of high safety RTK-GNSS comprising at least one of.
청구항 1에 있어서,
상기 단계(c)와 단계(d) 사이에,
(c1) 기 설정된 시간 동안 상기 인공 신경망 모델에서 출력되는 코드 다중경로 오차를 수집하는 단계;
(c2) 상기 수집된 코드 다중경로 오차의 평균을 구하여, 이 평균을 코드 다중경로 오차로 추정하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 방법.
The method according to claim 1,
Between step (c) and step (d),
(c1) collecting code multipath errors output from the artificial neural network model for a preset time;
(c2) obtaining an average of the collected code multipath errors and estimating the average as a code multipath error;
A method of reducing the initial preparation time of the high-safety RTK-GNSS further comprising a.
청구항 3에 있어서,
상기 단계(d)의 코드 다중경로 오차는,
상기 단계(c2)에서 추정된 코드 다중경로 오차인 것
을 특징으로 하는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 방법.
4. The method according to claim 3,
The code multipath error of step (d) is,
The code multipath error estimated in step (c2)
A method of shortening the initial preparation time of high-safety RTK-GNSS, characterized by
청구항 1에 있어서,
상기 인공 신경망 모델은,
상기 인공 신경망 모델과 동일하게 배열된 레이어에 의해 학습되어 형성된 것
을 특징으로 하는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 방법.
The method according to claim 1,
The artificial neural network model is
Formed by learning by layers arranged in the same way as the artificial neural network model
A method of shortening the initial preparation time of high-safety RTK-GNSS, characterized by
청구항 1에 있어서,
상기 단계(a)는,
수신기가 위성으로부터 수신한 GPS 데이터로부터, 수신기에서 위성을 바라보는 방향을 나타내는 파라미터를 산출하고, 이를 상기 인공 신경망 모델의 입력 파라미터로 획득하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 방법.
The method according to claim 1,
The step (a) is,
Calculating, by the receiver, a parameter indicating a direction in which the receiver looks at the satellite from the GPS data received from the satellite, and obtaining it as an input parameter of the artificial neural network model;
A method of reducing the initial preparation time of high safety RTK-GNSS comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 단계(a)는,
수신기가 위성으로부터 수신한 GPS 데이터로부터, 신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio)를 산출하고, 이를 상기 인공 신경망 모델의 입력 파라미터로 획득하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 방법.
The method according to claim 1,
The step (a) is,
calculating, by a receiver, a signal to noise ratio (SNR) from GPS data received from a satellite, and obtaining it as an input parameter of the artificial neural network model;
A method of reducing the initial preparation time of high safety RTK-GNSS comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 단계(a)는,
센서부에서 획득한 데이터로부터, 무인기에 설치된 안테나의 기울기를 산출하고, 이를 상기 인공 신경망 모델의 입력 파라미터로 획득하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 방법.
The method according to claim 1,
The step (a) is,
Calculating the slope of the antenna installed in the UAV from the data acquired by the sensor unit, and acquiring it as an input parameter of the artificial neural network model
A method of reducing the initial preparation time of high safety RTK-GNSS comprising a.
삭제delete 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축하기 위한 시스템으로서,
적어도 하나의 프로세서; 및
컴퓨터로 실행가능한 명령을 저장하는 적어도 하나의 메모리를 포함하되,
상기 적어도 하나의 메모리에 저장된 상기 컴퓨터로 실행가능한 명령은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의하여,
(a) 코드 다중경로 오차 추정을 위한 인공 신경망 모델(이하 '인공 신경망 모델'이라 한다)의 입력 파라미터를 획득하는 단계;
(b) 상기 입력 파라미터를 상기 인공 신경망 모델에 입력하는 단계;
(c) 상기 인공 신경망 모델에서 현재 측정치의 코드 다중경로 오차를 실시간으로 출력하는 단계; 및
(d) 상기 단계(c)에서 산출된 코드 다중경로 오차를 이용하여 코드 측정치를 보정하는 단계
가 실행되도록 하고,
상기 단계(d)에서, 보정된 코드 측정치는,
기 측정된 코드 측정치에서, 상기 단계(d)의 코드 다중경로 오차를 뺀 값으로 보정되어 산출되는,
고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템.
As a system to reduce the initial preparation time of high safety RTK-GNSS,
at least one processor; and
at least one memory for storing computer-executable instructions;
The computer-executable instructions stored in the at least one memory are executed by the at least one processor,
(a) obtaining input parameters of an artificial neural network model (hereinafter referred to as an 'artificial neural network model') for code multipath error estimation;
(b) inputting the input parameters into the artificial neural network model;
(c) outputting the code multipath error of the current measurement value in the artificial neural network model in real time; and
(d) correcting the code measurement value using the code multipath error calculated in step (c).
to run,
In step (d), the corrected code measurement is
Calculated by correcting the value obtained by subtracting the code multipath error of step (d) from the previously measured code measurement value,
A system for reducing the initial preparation time of high-safety RTK-GNSS.
청구항 10에 있어서,
인공위성으로부터, 상기 인공 신경망 모델의 입력 파라미터를 산출하기 위한 GPS 데이터를 수신하는 수신기
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템.
11. The method of claim 10,
A receiver for receiving GPS data for calculating an input parameter of the artificial neural network model from a satellite
High safety RTK-GNSS initial preparation time reduction system, characterized in that it further comprises.
청구항 11에 있어서,
상기 입력 파라미터는,
수신기에서 위성을 바라보는 방향을 나타내는 파라미터; 및
신호대잡음비(SNR, signal to noise ratio)
중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템.
12. The method of claim 11,
The input parameters are
a parameter indicating a direction in which the receiver looks at the satellite; and
signal to noise ratio (SNR)
A system for reducing the initial preparation time of high safety RTK-GNSS, characterized in that it includes one or more of.
청구항 10에 있어서,
무인기에 설치된 안테나의 기울기를 산출하기 위한 센서부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축 시스템.
11. The method of claim 10,
A sensor unit for calculating the inclination of the antenna installed in the UAV
High safety RTK-GNSS initial preparation time reduction system, characterized in that it further comprises.
고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축하기 위한 컴퓨터 프로그램으로서,
비일시적 저장 매체에 저장되며, 프로세서에 의하여,
(a) 코드 다중경로 오차 추정을 위한 인공 신경망 모델(이하 '인공 신경망 모델'이라 한다)의 입력 파라미터를 획득하는 단계;
(b) 상기 입력 파라미터를 상기 인공 신경망 모델에 입력하는 단계;
(c) 상기 인공 신경망 모델에서 현재 측정치의 코드 다중경로 오차를 실시간으로 출력하는 단계; 및
(d) 상기 단계(c)에서 산출된 코드 다중경로 오차를 이용하여 코드 측정치를 보정하는 단계
가 실행되도록 하는 명령을 포함하고,
상기 단계(d)에서, 보정된 코드 측정치는,
기 측정된 코드 측정치에서, 상기 단계(d)의 코드 다중경로 오차를 뺀 값으로 보정되어 산출되는,
고안전성 RTK-GNSS의 초기 준비시간 단축하기 위한 컴퓨터 프로그램.
As a computer program to shorten the initial preparation time of high-safety RTK-GNSS,
It is stored in a non-transitory storage medium, and by the processor,
(a) obtaining input parameters of an artificial neural network model (hereinafter referred to as an 'artificial neural network model') for code multipath error estimation;
(b) inputting the input parameters into the artificial neural network model;
(c) outputting the code multipath error of the current measurement value in the artificial neural network model in real time; and
(d) correcting the code measurement value using the code multipath error calculated in step (c).
contains a command that causes it to be executed,
In step (d), the corrected code measurement is
Calculated by correcting the value obtained by subtracting the code multipath error of step (d) from the previously measured code measurement value,
A computer program to shorten the initial preparation time of high-safety RTK-GNSS.
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