KR102359205B1 - TDoA based global positioning system - Google Patents
TDoA based global positioning system Download PDFInfo
- Publication number
- KR102359205B1 KR102359205B1 KR1020200067394A KR20200067394A KR102359205B1 KR 102359205 B1 KR102359205 B1 KR 102359205B1 KR 1020200067394 A KR1020200067394 A KR 1020200067394A KR 20200067394 A KR20200067394 A KR 20200067394A KR 102359205 B1 KR102359205 B1 KR 102359205B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- transmitting station
- positioning
- signal
- transmitting
- antennas
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/12—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
본 발명은 단말기에서 시간 동기된 두 송신국 측위신호로 수신시간 차에 해당하는 쌍곡선 함수를 구하는 TDoA방식의 기술을 단일 송신국에서 두 측위신호를 동시에 송출하고 단말기에서 두 측위신호를 수신하여 수신시간 차에 해당하는 쌍곡선 함수를 구하도록 한 기술로서 종래기술에서 필수 요소인 송신국간 시간 동기가 필요치 않은 비동기식 TDoA방식의 기술이다.The present invention is a TDoA method for obtaining a hyperbolic function corresponding to a reception time difference with positioning signals of two transmitting stations synchronized in time in a terminal. As a technique to obtain a hyperbolic function corresponding to a difference, it is an asynchronous TDoA technique that does not require time synchronization between transmitting stations, which is an essential element in the prior art.
Description
본 발명은 무선 전파를 이용한 위치산출에 관한 기술로서 무선 측위신호의 수신시간 차로 이동단말기의 위치를 산출하는 TDoA방식의 위치산출에 대한 기술분야이다.The present invention is a technology related to location calculation using radio waves, and is a technical field for location calculation in the TDoA method that calculates the location of a mobile terminal by a difference in reception time of a wireless positioning signal.
위치 산출방법은 대표적인 기술로 전파의 수신시간(ToA)과 수신시간차(TDoA) 방식의 기술이 있다. ToA방식은 시스템의 모든 송신국과 모든 단말기를 동일시간으로 동기시키고 단말기에서 송신국 측위신호의 이동시간으로 거리를 산출하여 위치를 산출하는 기술이다. TDoA방식은 시스템의 모든 송신국은 동일시간으로 동기시키고, 시간 동기하지 않은 단말기로 각 송신국 측위신호의 수신시간 차를 측정하여 수신시간 차에 해당하는 쌍곡선 함수로서 위치를 산출하는 기술이다. 이러한 위치산출시스템은 측위신호의 시간 동기는 필수이며 시간동기의 정밀도가 위치정확도를 결정한다. 또한 시간 동기의 관리가 어려운 환경은 적용이 어려운 단점이 있는 기술이다.The position calculation method is a typical technique, and there are two types of radio wave reception time (ToA) and reception time difference (TDoA) methods. The ToA method is a technology that synchronizes all transmitting stations and all terminals in the system at the same time and calculates the location by calculating the distance from the terminal to the movement time of the transmitting station positioning signal. The TDoA method is a technology that synchronizes all transmitting stations in the system at the same time, measures the reception time difference of each transmitting station positioning signal with a terminal that is not time synchronized, and calculates the position as a hyperbola function corresponding to the reception time difference. In this position calculation system, the time synchronization of the positioning signal is essential, and the precision of the time synchronization determines the positioning accuracy. In addition, it is a technology that has a disadvantage in that it is difficult to apply to an environment in which it is difficult to manage time synchronization.
본 발명은 기존의 TDoA 시스템에 있어서 핵심인 모든 송신국의 시간동기에 대하여 모든 송신국의 시간동기 없이도 기존의 TDoA시스템과 동일한 측위를 할 수 있도록 하여 기존 TDoA 시스템의 시간 동기에 따른 단점을 해결하고자 한다.The present invention is to solve the disadvantage of time synchronization of the existing TDoA system by enabling the same positioning as in the existing TDoA system without time synchronization of all transmitting stations with respect to the time synchronization of all transmitting stations, which is the core of the existing TDoA system. do.
상기 과제를 해결하기 위하여, 시스템의 송신국에서 송출하는 측위신호는 기준신호를 두 신호로 나누어 측위신호를 생성하고 송신국의 두 안테나로 동시에 송출하는 측위신호로서, 하나의 송신국에서 두 측위신호를 동시에 송출하고 단말기에서 두 측위신호의 수신시간 차에 해당하는 쌍곡선함수를 산출하여, 종래의 TDoA 측위시스템은 두 송신국에서 동시에 송출한 두 측위신호로 하나의 쌍곡선 함수를 산출하고, 또 항시 두 송신국을 시간동기 하여야 하는 단점을 개선 하였다.In order to solve the above problem, the positioning signal transmitted from the transmitting station of the system is a positioning signal that divides a reference signal into two signals to generate a positioning signal, and is a positioning signal that is simultaneously transmitted to two antennas of the transmitting station. by simultaneously transmitting and calculating a hyperbolic function corresponding to the difference in the reception time of the two positioning signals in the terminal, the conventional TDoA positioning system calculates one hyperbolic function from the two positioning signals simultaneously transmitted from the two transmitting stations, and always two The disadvantage of having to time-synchronize the transmitting station has been improved.
송신국의 시간동기가 필요치 않아 실내, 지하, 터널 등의 전파 음영 지역에도 실외와 동일한 방식의 시스템으로 확장할 수 있다.Since time synchronization of the transmitting station is not required, it can be extended to the radio wave shaded areas such as indoors, underground and tunnels with the same system as outdoors.
정밀한 시계와 시간관리가 필요치 않아 구축비용 및 관리비용이 절약된다.Precise clock and time management are not required, saving construction and management costs.
본 명세서에 첨부된 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 첨부된 전체 도면에 걸쳐, 동일한 구성 요소에는 동일한 참조 부호를 부여하였고, 또한, 도면은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 후술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되지 않아야 한다.
도 1은 두 송신국으로부터 거리의 차가 일정한 점들의 자취.
도 2는 기존의 TDoA 측위 시스템과 본 발명의 TDoA기반 측위 시스템도
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 측위신호 송신기 블록도The accompanying drawings in this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and throughout the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components, and the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description. can be Since it serves to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the invention described below, the present invention should not be construed as limited only to the matters described in the drawings.
1 is a trace of points with a constant difference in distance from two transmitting stations;
2 is a diagram of a conventional TDoA positioning system and a TDoA-based positioning system of the present invention
3 is a block diagram of a positioning signal transmitter according to an embodiment of the present invention;
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 기술은 생략된다.The terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that there is, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Accordingly, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only one embodiment of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention, so there may be various equivalents and modifications that can be substituted for them. It should be understood that there is Detailed descriptions of well-known functions and configurations determined to unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
본 발명은 3개의 측위신호 송신국과 각 송신국의 측위신호를 수신하여 위치를 산출하는 단말기로 구성된 위치산출시스템이다 The present invention is a position calculation system composed of three positioning signal transmitting stations and a terminal for calculating a position by receiving the positioning signals of each transmitting station.
본 발명의 측위신호 송신국의 측위신호 송신기는 신호생성부, 신호분배부, 신호변조부, 신호증폭부, 전송선로, 안테나의 구성이고, 단말기는 안테나, 수신부, 비교연산부로 구성된다.The positioning signal transmitter of the positioning signal transmitting station of the present invention is composed of a signal generating unit, a signal distribution unit, a signal modulating unit, a signal amplifying unit, a transmission line, and an antenna, and the terminal is composed of an antenna, a receiving unit, and a comparison operation unit.
본 발명의 측위신호 송신기의 두 측위신호는 송신기 구성부품의 처리지연(Propagation delay)특성의 편차로 인하여 송출시간의 오차가 발생할수 있다. 발생한 송출오차를 보정하기 위하여 송출시간을 검출하기위한 신호검출부와 신호를 지연하여 전송하는 신호지연부를 더 추가하여 송출시간 오차를 보정한다.The two positioning signals of the positioning signal transmitter of the present invention may have an error in the transmission time due to the deviation of the propagation delay characteristics of the transmitter components. In order to correct the transmission error, the transmission time error is corrected by adding a signal detection unit for detecting the transmission time and a signal delay unit for delaying and transmitting the signal.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement it.
도 1은 평면상의 두 점에서 거리 차가 일정한 점의 자취를 나타내는 쌍곡선도로 널리 알려진 그림으로 두 송신국(L,R)에서 동시에 측위신호를 송출할 때 두 측위신호의 수신시간 차(tL-tR)가 동일한 지점들을 나타낸 선(S100)으로, 동일 선상의 모든 지점은 모두 동일한 수신시간 차값을 갖는다.1 is a widely known diagram showing the trace of a point with a constant distance difference between two points on a plane . R ) is a line S100 indicating the same points, and all points on the same line have the same reception time difference.
도 2의 TDoA 측위시스템은 널리 알려진 측위시스템으로, 제1, 제2, 제3 송신국(BS1, BS2, BS3)은 모두 동일한 시간으로 동기되어 있고, 각 송신국에서 동일 시간에 각각 측위신호를 송출하면, 단말기(MS)에서 제1 송신국(BS1)과 제2 송신국(BS2)이 동시 송출한 측위신호를 수신하여, 두 송출 신호의 수신시간 차(tBS1-tBS2)에 해당하는 쌍곡선(S201)함수를 얻는다. 또 제2 송신국(BS2)과 제3 송신국(BS3)이 동시 송출한 측위신호로 수신시간 차(tBS2-tBS3)의 쌍곡선(S202)함수와 제3 송신국(BS3)과 제1 송신국(BS1)이 동시 송출한 측위신호로 수신시간 차(tBS3-tBS1)의 쌍곡선(S203)함수를 얻고 제1, 제2, 제3 송신국의 위치좌표와 세 쌍곡선(S201, S202, S203)으로 단말기(MS)의 위치를 산출한다. 두 신호의 수신시간 차로 구하는 쌍곡선함수와 세 쌍곡선의 교점의 위치 산출방법은 TDoA방식의 위치산출방법에서 이미 잘 알려진 기술로서 상세한 설명은 생략한다.The TDoA positioning system of FIG. 2 is a widely known positioning system. The first, second, and third transmitting stations BS1, BS2, and BS3 are all synchronized at the same time, and each transmitting station sends a positioning signal at the same time. When transmitted, the terminal (MS) receives the positioning signal simultaneously transmitted by the first transmitting station (BS1) and the second transmitting station (BS2), and corresponding to the reception time difference (t BS1 -t BS2 ) A hyperbola (S201) function is obtained. In addition, as a positioning signal simultaneously transmitted by the second transmitting station (BS2) and the third transmitting station (BS3), the hyperbola (S202) function of the reception time difference (t BS2 -t BS3 ) and the third transmitting station (BS3) and the first A hyperbolic (S203) function of the reception time difference (t BS3 -t BS1 ) is obtained with the positioning signal simultaneously transmitted by the transmitting station (BS1) , S203) to calculate the location of the terminal MS. The hyperbolic function obtained by the difference in reception time of two signals and the method of calculating the position of the intersection of the three hyperbolas are well known techniques in the TDoA method, and detailed descriptions will be omitted.
도 2의 TDoA기반 측위 시스템은 본 발명의 측위 시스템으로 제1, 제2, 제3 송신국(BS1, BS2, BS3)은 서로 시간동기를 하지 않고 각 송신국에서 두 측위신호를 송출하면 단말기(MS)에서 각 송신국의 두 측위신호로 수신 시간차에 해당하는 쌍곡선 함수를 산출하여 단말기의 위치를 산출하는 측위시스템으로서 제1 송신국(BS1)에서 2개의 안테나(BS1_L, BS1_R)로 동시에 두 측위신호를 송출하고 단말기(MS)는 제1 송신국(BS1)의 두 측위신호를 수신하여 수신시간 차(tBS1 _L-tBS1 _R)에 해당하는 쌍곡선(S213)함수를 얻는다. 또 제2 송신국(BS2)에서 두 안테나(BS2_L, BS2_R)로 동시에 송출된 두 측위신호를 수신한 단말기(MS)는 수신시간 차(tBS2 _L-tBS2 _R)에 해당하는 쌍곡선(S211)함수를 얻고, 제3 송신국(BS3)에서 두 안테나(BS3_L, BS3_R)로 동시에 송출된 두 측위신호를 수신한 단말기(MS)는 수신시간 차(tBS3 _L-tBS3 _R)에 해당하는 쌍곡선(S212)함수를 얻는다. 제1 송신국(BS1)의 두 안테나(BS1_L, BS1_R)의 위치좌표와, 제2 송신국(BS2)의 두 안테나(BS2_L, BS2_R)의 위치좌표와, 제3 송신국(BS3)의 두 안테나(BS3_L, BS3_R)의 위치좌표와 세 쌍곡선 (S211, S212, S213)으로 단말기(MS)의 위치를 산출한다. 두 신호의 수신시간 차로 구하는 쌍곡선함수와 세 쌍곡선의 교점으로 단말기의 위치 산출방법은 TDoA 측위시스템과 동일하며, 이미 잘 알려진 기술로서 상세한 설명은 생략한다. The TDoA-based positioning system of FIG. 2 is a positioning system of the present invention. The first, second, and third transmitting stations (BS1, BS2, BS3) do not synchronize time with each other and when each transmitting station transmits two positioning signals, the terminal ( MS) is a positioning system that calculates the location of the terminal by calculating a hyperbolic function corresponding to the reception time difference with the two positioning signals of each transmitting station. Transmitting the signal, the terminal MS receives the two positioning signals of the first transmitting station BS1 to obtain a hyperbola function S213 corresponding to the reception time difference (t BS1 _L -t BS1 _R ). In addition, the terminal (MS) receiving the two positioning signals simultaneously transmitted from the second transmitting station (BS2) to the two antennas (BS2_L, BS2_R) is a hyperbola (S211) corresponding to the reception time difference (t BS2 _L -t BS2 _R ) After obtaining the function, the terminal (MS) receiving the two positioning signals simultaneously transmitted from the third transmitting station (BS3) to the two antennas (BS3_L, BS3_R) is a hyperbola corresponding to the reception time difference (t BS3 _L -t BS3 _R ) (S212) A function is obtained. The position coordinates of the two antennas BS1_L, BS1_R of the first transmitting station BS1, the position coordinates of the two antennas BS2_L, BS2_R of the second transmitting station BS2, and the two antennas of the third transmitting station BS3 The position of the terminal (MS) is calculated using the position coordinates of (BS3_L, BS3_R) and the three hyperbola (S211, S212, S213). The method of calculating the position of the terminal by the intersection of the hyperbolic function obtained by the reception time difference of two signals and the three hyperbolas is the same as that of the TDoA positioning system, and a detailed description will be omitted as it is a well-known technique.
종래의 TDoA 측위시스템은 하나의 송신국에서 하나의 측위신호를 송출하므로 두 송신국의 측위신호를 수신하여 수신시간 차의 쌍곡선함수를 산출한다. 두 송신국의 송출신호가 동일한 시간에 송출되어야 단말기가 위치한 지점과 일치하는 수신시간 차의 쌍곡선함수를 산출할 수 있다. 두 신호의 송출시각에 오차가 발생하면 단말기가 위치한 지점이 아닌 오차만큼 다른 지점을 나타내는 쌍곡선함수를 얻는다. 따라서 두 신호의 시간 동기는 시스템의 정밀도를 좌우하는 가장 중요한 핵심요소이다. 송신국 간의 시간 동기 방법은 송신국에 정밀한 시계를 장착하고 모든 송신국의 시계들을 동일한 시간으로 맞추는 방법과 기준국과 신호를 주고받으며, 주고받은 송수신시간을 측정하고 연산하여 송신국의 시간을 동기화하는 방법이 널리 알려져 있으며 모든 송신국 시간이 항시 동일한 시간이 유지되도록 관리하고 있다.Since the conventional TDoA positioning system transmits one positioning signal from one transmitting station, it receives the positioning signals of two transmitting stations and calculates a hyperbolic function of the reception time difference. The hyperbolic function of the reception time difference corresponding to the point where the terminal is located can be calculated only when the transmission signals of the two transmitting stations are transmitted at the same time. If an error occurs in the transmission time of the two signals, a hyperbolic function representing a different point by the error is obtained, not the point where the terminal is located. Therefore, the time synchronization of the two signals is the most important key factor that determines the accuracy of the system. In the method of synchronizing time between transmitting stations, a precise clock is installed in the transmitting station and the clocks of all transmitting stations are set to the same time, and the signal is exchanged with the reference station, and the time of the transmitting station is synchronized by measuring and calculating the transmitted and received time. This method is widely known, and the time of all transmitting stations is managed so that the same time is always maintained.
본 발명의 TDoA기반 측위 시스템은 단일 송신국에서 두 측위신호를 송출하여 단말기에서 수신시간 차의 쌍곡선 함수를 얻을 수 있도록 하여 제1, 제2, 제3 송신국(BS1, BS2, BS3)이 서로 시간 동기가 되어 있지 않아도 쌍곡선함수를 얻을 수 있어 종래 측위 시스템의 모든 송신국 시간의 동기화 및 시간관리의 문제점을 해결한 기술이다The TDoA-based positioning system of the present invention transmits two positioning signals from a single transmitting station so that the terminal can obtain a hyperbolic function of the reception time difference, so that the first, second, and third transmitting stations (BS1, BS2, BS3) communicate with each other. It is a technology that solves the problems of synchronization and time management of all transmitting stations in the conventional positioning system because it is possible to obtain a hyperbolic function even if there is no time synchronization.
도 3을 이용하여 본 발명의 구성과 측위신호의 동시 송출방법을 일실시 예를 들어 상세히 설명한다. 본 발명은 측위신호송신기(300)의 신호발생부(301)에서 하나의 기준신호를 생성하고 이를 신호분배부(302)에서 이분하여 변조부(303)으로 전달하고 변조부(303)에서 기준신호에 송신국의 정보를 부가하여 변조된 측위신호를 만들고 동일한 이동시간으로 송신부(305)로 전달한다. 송신부(305)는 측위신호를 증폭하여 안테나선(306)을 통해 안테나(307)로 전송하여 대기중에 방사한다. A configuration of the present invention and a method for simultaneously transmitting a positioning signal will be described in detail with reference to FIG. 3 by way of example. The present invention generates one reference signal in the
본 발명은 하나의 회로에서 신호를 생성하여 이분하고, 이분된 신호를 동일구성의 회로에서 동일시간에 측위신호를 만들고 증폭하고, 동일한 길이의 안테나선으로 동일한 이동시간에 안테나로 전송된 두 측위신호는 항시 오차 없는 동일한 시간을 유지할 수 있어 종래 기술의 시간동기의 단점을 해결할 수 있다. The present invention generates and bisects a signal in one circuit, creates and amplifies the bisected signal at the same time in a circuit of the same configuration, and two positioning signals transmitted to the antenna at the same moving time with an antenna wire of the same length. can always maintain the same time without error, thereby solving the disadvantage of time synchronization of the prior art.
신호분배부(302), 변조부(303), 송신부(305)를 구성하는 동일부품도 부품제조에 따라 처리지연(Propagation delay) 시간의 편차가 있어 이로 인한 송출 시간오차의 감시와 항시 동일한 송출시간을 유지하기 위하여, 두 송신부(305)의 출력시간을 검사하여 오차를 검출하는 송출시간 오차 검출부(304)와 발생한 오차를 보정하여 동일한 시간에 출력되도록 측위신호를 오차시간 만큼 지연하여 송신부(305)에 전달하는 신호지연부(304)를 추가하여, 오차가 발생하여도 동일한 시간에 송출되도록 하여 항시 시스템의 정밀도를 유지하도록 할 수 있다.The same parts constituting the
측위신호의 매체는 광, 전자기파, 음파 등 어느 것이든 가능하며 신호의 경로 및 전송선로는 진공, 대기, 전선, 물 등 어느 것이든 가능하며, 이들의 조합도 가능하다.The medium of the positioning signal can be any such as light, electromagnetic wave, and sound wave, and the signal path and transmission line can be any one such as vacuum, air, electric wire, water, etc., and combinations thereof are also possible.
측위신호의 ID는 측위신호 송신기의 두 안테나(307)에서 송출되는 신호를 각기 구별하기 위한 것으로 ID가 부가된 측위신호는 각기 다른 주파수의 측위신호이거나 디지털 변조된 단일 대역주파수의 측위신호일 수 있다.The ID of the positioning signal is for distinguishing the signals transmitted from the two
종래의 ToA, TDoA 측위시스템은 모든 송신국과 단말기가 동기되어야 하므로 전파음영지역, 지하, 터널, 건물내에 송신국의 설치와 시간동기의 관리의 어려움으로 위치정보 서비스가 제공되지 않았다. 이에 따라 실내측위(IPS)의 새로운 기술분야가 등장하였다. 그러나 실내와 실외는 서로 다른 방식의 측위기술로서 실내외 모두 측위를 하기 위해 두 종류의 수신기와 서비스가 다른 단점이 있다.In the conventional ToA and TDoA positioning systems, since all transmitting stations and terminals must be synchronized, location information service was not provided due to difficulties in installing and time synchronization of transmitting stations in radio shaded areas, underground, tunnels, and buildings. Accordingly, a new technical field of indoor positioning (IPS) has emerged. However, indoor and outdoor are different types of positioning technology, and there is a disadvantage in that the two types of receivers and services are different for both indoor and outdoor positioning.
본 발명의 TDoA기반 측위시스템은 모든 송신국은 시간동기를 하지 않으므로 전파음영지역, 지하, 터널, 건물내에 송신국을 설치하여 위치정보서비스를 제공할 수 있으며 실내, 외 모두 동일한 수신기로 위치정보 서비스의 제공이 가능하다.In the TDoA-based positioning system of the present invention, since all transmitting stations do not synchronize time, it is possible to provide location information service by installing transmitting stations in radio shaded areas, underground, tunnels, and buildings, and location information service with the same receiver both indoors and outdoors of can be provided.
이상에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can improve and change the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention as long as they are apparent to those of ordinary skill in the art.
S201: BS1 송신국과 BS2송신국 신호의 수신신호 시간차(tBS1-tBS2) 쌍곡선
S211: BS2 송신국 좌(L),우측(R)안테나 신호의 수신시간차(tBS1L-tBS2R) 쌍곡선
300: 측위신호송신기
301: 기준신호생성기
306: 전송선로
307: 안테나S201: Receive signal time difference between BS1 transmitting station and BS2 transmitting station signals (t BS1 -t BS2 ) hyperbola
S211: BS2 transmitting station left (L), right (R) antenna signal reception time difference (t BS1L -t BS2R ) hyperbola
300: positioning signal transmitter
301: reference signal generator
306: transmission line
307: antenna
Claims (5)
측위신호 송신국에서 측위신호 송출을 위한 기준신호를 생성하고, 생성된 상기 기준신호를 이분하고, 이분된 상기 기준신호를 상기 송신국의 정보를 부가하여 변조한 두 측위신호로 생성하고, 생성된 상기 두 측위신호를 두 안테나로 전송하고, 상기 두 안테나에서 송출되는 상기 두 측위신호의 송출시간을 검출하고, 송출시간 오차를 줄이기 위해 신호를 지연하여, 상기 두 측위신호를 두 안테나에서 송출하는 제1 송신국 측위신호 송출단계; 와
상기 제1 송신국의 측위신호 송출단계와 동일하게 측위신호를 송출하는 제2 송신국의 측위신호 송출단계; 와
상기 제1 송신국의 측위신호 송출단계와 동일하게 측위신호를 송출하는 제3 송신국의 측위신호 송출단계; 와
단말기는 상기 제1 송신국의 두 안테나에서 방사된 두 측위신호를 수신하여 수신시간 차에 해당하는 제1 쌍곡선 함수를 얻고, 상기 제2 송신국의 두 안테나에서 방사된 두 측위신호를 수신하여 수신시간 차에 해당하는 제2 쌍곡선 함수를 얻고, 상기 제3 송신국의 두 안테나에서 방사된 두 측위신호를 수신하여 수신시간 차에 해당하는 제3 쌍곡선 함수를 얻어, 상기 제1 쌍곡선 함수와 제2 쌍곡선 함수와 제3 쌍곡선 함수의 해를 구하여 단말기의 위치를 산출하는 단계; 를 포함하는 위치산출방법In the position calculation method
A positioning signal transmitting station generates a reference signal for transmitting a positioning signal, bisecting the generated reference signal, and generating the divided reference signal as two positioning signals modulated by adding information of the transmitting station, and the generated Transmitting the two positioning signals to two antennas, detecting the transmission time of the two positioning signals transmitted from the two antennas, delaying the signal to reduce the transmission time error, and transmitting the two positioning signals from the two antennas 1 transmitting station positioning signal transmitting step; Wow
a positioning signal transmitting step of a second transmitting station transmitting a positioning signal in the same manner as the positioning signal transmitting step of the first transmitting station; Wow
a positioning signal transmitting step of a third transmitting station transmitting a positioning signal in the same manner as the positioning signal transmitting step of the first transmitting station; Wow
The terminal receives the two positioning signals radiated from the two antennas of the first transmitting station to obtain a first hyperbolic function corresponding to the reception time difference, and receives and receives the two positioning signals radiated from the two antennas of the second transmitting station Obtaining a second hyperbolic function corresponding to the time difference, receiving two positioning signals radiated from the two antennas of the third transmitting station to obtain a third hyperbolic function corresponding to the reception time difference, the first hyperbolic function and the second calculating the position of the terminal by finding solutions of the hyperbolic function and the third hyperbolic function; Position calculation method including
상기 두 측위신호는 단일주파수의 디지털 변조신호이거나 각각 다른 주파수의 변조신호인 위치산출방법.The method according to claim 1
The two positioning signals are digitally modulated signals of a single frequency or are modulated signals of different frequencies.
측위신호의 매체는 광, 전자기파, 음파 중의 하나인 위치산출방법The method according to claim 1
The positioning signal medium is one of light, electromagnetic waves, and sound waves.
신호생성부와 신호분배부와 변조부와 송출시간검출 및 신호지연부와 두 안테나로 구성된 송신국의 좌측과 우측에 위치한 두 안테나에서 송신국정보가 포함된 두 측위신호를 송출하는 제1 송신국; 과
신호생성부와 신호분배부와 변조부와 송출시간검출 및 신호지연부와 두 안테나로 구성된 송신국의 좌측과 우측에 위치한 두 안테나에서 송신국정보가 포함된 두 측위신호를 송출하는 제2 송신국; 과
신호생성부와 신호분배부와 변조부와 송출시간검출 및 신호지연부와 두 안테나로 구성된 송신국의 좌측과 우측에 위치한 두 안테나에서 송신국정보가 포함된 두 측위신호를 송출하는 제3 송신국; 과
상기 제1 송신국의 두 측위신호로 수신시간차에 해당하는 제1 쌍곡선 함수를 구하고, 상기 제2 송신국의 두 측위신호로 수신시간차에 해당하는 제2 쌍곡선 함수를 구하고, 상기 제3 송신국의 두 측위신호로 수신시간차에 해당하는 제3 쌍곡선 함수를 구하여 상기 제1 쌍곡선 함수와 상기 제2 쌍곡선 함수와 상기 제3의 쌍곡선 함수의 해(교차점)를 구하여 위치를 산출하는 단말기; 를 포함하는 측위시스템In the position calculation system
A first transmitting station that transmits two positioning signals including transmitting station information from two antennas located on the left and right sides of a transmitting station composed of a signal generator, a signal distribution unit, a modulator, a transmission time detection and signal delay unit, and two antennas ; class
A second transmitting station that transmits two positioning signals including transmitting station information from two antennas located on the left and right sides of a transmitting station composed of a signal generator, a signal distribution unit, a modulator, a transmission time detection and signal delay unit, and two antennas ; class
A third transmitting station that transmits two positioning signals including transmitting station information from two antennas located on the left and right sides of a transmitting station consisting of a signal generator, a signal distribution unit, a modulator, a transmission time detection and signal delay unit, and two antennas ; class
Obtaining a first hyperbolic function corresponding to the reception time difference with the two positioning signals of the first transmitting station, obtaining a second hyperbolic function corresponding to the reception time difference with the two positioning signals of the second transmitting station, and the third transmitting station a terminal for calculating a position by obtaining a third hyperbolic function corresponding to the received time difference with the two positioning signals and obtaining a solution (intersection) of the first hyperbolic function, the second hyperbolic function, and the third hyperbolic function; positioning system including
상기 송신국 정보는 송신국 ID 및 상기 두 안테나의 좌측과 우측을 나타내는 ID와 상기 두 안테나의 위치 좌표를 더 포함하는 측위시스템
5. The method of claim 4
The transmitting station information is a positioning system further comprising a transmitting station ID, an ID indicating left and right sides of the two antennas, and location coordinates of the two antennas.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200067394A KR102359205B1 (en) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | TDoA based global positioning system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200067394A KR102359205B1 (en) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | TDoA based global positioning system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210150669A KR20210150669A (en) | 2021-12-13 |
| KR102359205B1 true KR102359205B1 (en) | 2022-02-07 |
Family
ID=78832086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200067394A KR102359205B1 (en) | 2020-06-04 | 2020-06-04 | TDoA based global positioning system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102359205B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102552327B1 (en) * | 2022-04-21 | 2023-07-06 | 최옥재 | Method and system for forming flight path and corridors |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011069552A1 (en) | 2009-12-10 | 2011-06-16 | Nortel Networks Limited | Method, arrangement and computer program product for clocking |
| KR101854721B1 (en) * | 2016-01-28 | 2018-05-04 | 김종길 | Time difference of arrival coordinate seraching apparatus and method using high speed binary search technique |
| KR101955798B1 (en) | 2017-06-17 | 2019-03-08 | 최옥재 | Drone flight route guidance and landing guidance system using signal travel time |
| KR102169352B1 (en) | 2019-04-22 | 2020-10-23 | 최옥재 | A method of providing routes and guiding a restricted area using wireless signal and system using it |
-
2020
- 2020-06-04 KR KR1020200067394A patent/KR102359205B1/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210150669A (en) | 2021-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107631732B (en) | Bluetooth, Wi-Fi and sound wave based hybrid indoor positioning method and system | |
| US7039421B2 (en) | System for determining the position of an object | |
| CN110187309A (en) | Indoor locating system | |
| KR102086752B1 (en) | Base station, device for measuring location, and method for the same | |
| GB0300620D0 (en) | RF base station data repeater | |
| US9897684B2 (en) | Systems and methods for estimating a position of a receiver in a network of beacons | |
| US10935671B2 (en) | Positioning method, assistant site, and system | |
| US10725181B2 (en) | In-band pseudolite wireless positioning method, system and device | |
| US8669862B2 (en) | Communication device including local location information | |
| JP2021505922A (en) | Positioning system with GNSS signal generation means and radiation cable | |
| WO2020119473A1 (en) | Speed measurement and positioning method, and terminal | |
| KR102359205B1 (en) | TDoA based global positioning system | |
| KR20180058428A (en) | Method for wireless positioning multi-based on wifi ap and ibeacon | |
| KR20030077849A (en) | Location tracing apparatus and method for mobile terminal | |
| KR20100021325A (en) | Method of the in building navigation using gps generator | |
| Saad et al. | High accuracy location estimation for a Mobile Tag using one-way UWB signaling | |
| KR102209074B1 (en) | A landing guidance method for a fixed-wing aircraft using signal travel time and system using it | |
| CN115866742A (en) | Positioning method, positioning device, positioning equipment, storage medium and program product | |
| KR101231799B1 (en) | System for calculating self position information | |
| EP2420855A1 (en) | Location system and corresponding calibration method | |
| CN117204071A (en) | Terminal positioning method, device, equipment and medium | |
| JP2011242192A (en) | Position information distribution system and receiving device for use in the same | |
| JP2001275148A (en) | Distance measurement method and system in mobile communication system and, method and system for measuring position of mobile station | |
| KR20150101377A (en) | Apparatus and method for determining position using tags | |
| Malcic et al. | Asynchronous 2D-TDOA localization method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |