KR102480741B1 - Multimode GNSS Reference Station System - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 다중모드 GNSS 기준국 시스템에 관한 것으로 구체적으로, 현장에 설치된 GNSS 기준국 스스로가 자신의 위치 변화를 실시간 모니터링하고, GNSS 기준국에 발생한 변위가 설정된 허용치를 초과하는 경우 변위 발생에 대한 적절한 대응을 하도록 하는 다중모드 GNSS 기준국 시스템에 관한 것이다.The present disclosure relates to a multi-mode GNSS reference station system, and specifically, a GNSS reference station installed in the field monitors its own position change in real time, and when the displacement generated in the GNSS reference station exceeds a set tolerance, an appropriate response to the displacement occurs. It relates to a multi-mode GNSS reference station system that enables correspondence.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, material described in this section is not prior art to the claims in this application, and inclusion in this section is not an admission that it is prior art.
GNSS(Global Navigation Satellite System, 위성 항법 시스템)는 범지구적인 측위 정보 서비스 시스템으로 위성에서 발신한 전파를 이용하여 언제, 어디서, 누구에게나 정밀한 측위 정보를 제공한다. GNSS의 기본적인 측위 개념은 궤도 상에 수십개의 위성군을 일정한 형상으로 배치하여 항상 전 지구를 커버할 수 있도록 하여 지구상의 사용자에게 언제 어디서나 위치, 항법, 시각정보를 제공할 수 있도록 한다. 이를 위해 GNSS는 배치된 위성을 일정한 형상으로 유지하고, 통신 링크를 통해 위성의 정확한 궤도 정보를 실시간으로 탑재된 원자시계로 동기시켜 송출한다. 위성의 궤도정보와 수신된 신호의 도달 시각차를 측정하여 삼각 측량방법으로 사용자의 3차원 위치를 실시간으로 결정할 수 있도록 한다.GNSS (Global Navigation Satellite System) is a global positioning information service system that uses radio waves transmitted from satellites to provide precise positioning information to anyone, anytime, anywhere. The basic positioning concept of GNSS is to place dozens of satellite groups in a certain shape on the orbit so that it can cover the entire earth at all times, providing location, navigation, and visual information to users on the earth anytime, anywhere. To this end, GNSS maintains the deployed satellites in a constant shape, and transmits accurate orbit information of the satellites in real time through a communication link synchronized with the mounted atomic clock. By measuring the arrival time difference of the satellite orbit information and the received signal, the user's 3D position can be determined in real time by triangulation.
지적측량, 시설물 안전 모니터링, 중장비 및 차량의 자율주행 및 드론을 이용한 방재와 같은 산업응용에 GNSS가 사용될 경우 수 cm에서 수 mm의 고정밀 위치계산 결과가 요구된다. 이와 같은 요구를 만족시키기 위해서는 위성궤도오차, 위성시계오차, 전리층오차, 대류권오차 등의 GNSS 신호에 포함되어 있는 여러가지 오차가 제거되어야 한다. 이 경우 GNSS 오차 보정값(GNSS Error Correction)을 계산하기 위하여 GNSS 기준국이 필수적으로 사용된다. 기준국이란 이미 알고 있는 위치를 기반으로 위치보정정보를 생성하는 RS(Reference Station)와 위치보정정보를 수신하여 무결성 검사를 수행하는 IM(Integrity Monitor) 그리고 보정송신국이 설치되어 있는 곳을 의미하며, 해양기준국과 내륙기준국으로 구분한다.When GNSS is used in industrial applications such as cadastral survey, facility safety monitoring, autonomous driving of heavy equipment and vehicles, and disaster prevention using drones, high-precision position calculation results of several centimeters to several millimeters are required. In order to satisfy these requirements, various errors included in GNSS signals, such as satellite orbital errors, satellite clock errors, ionospheric errors, and tropospheric errors, must be removed. In this case, a GNSS reference station is essentially used to calculate a GNSS error correction value. The reference station refers to a place where RS (Reference Station) that generates position correction information based on a known location, IM (Integrity Monitor) that receives position correction information and conducts an integrity check, and a correction transmitter station are installed. , it is divided into a marine reference station and an inland reference station.
GNSS 기준국은 수 mm의 높은 정확도로 절대좌표(Absolute Coordinate)를 알고 있어야 하며, 현장에 설치 이후에는 그 위치가 변동되지 않아야 한다. 이 때, GNSS 기준국의 역할은 알고 있는 절대좌표를 이용하여 GNSS 신호에 대한 오차 보정정보를 생성하여 유무선 통신을 통하여 사용자에게 전송하는 것이다. 하지만, 통상적으로 GNSS 기준국과 관련하여 산업현장에서 발생하는 문제점으로 위치선정의 어려움과 높은 통신비 부담 등이 있다.The GNSS reference station must know the absolute coordinates with high accuracy of several millimeters, and its location must not change after installation in the field. At this time, the role of the GNSS reference station is to generate error correction information for the GNSS signal using the known absolute coordinates and transmit it to the user through wired/wireless communication. However, problems that usually occur in industrial sites related to GNSS reference stations include difficulty in location selection and high communication cost burden.
또한, 열악한 조건의 현장환경에서는 시간이 지남에 따라 GNSS 기준국이 설치된 지반이 침하되거나 구조물이 변형됨에 따라 그 위치가 변할 수 있다. 실제로 대부분의 건설현장과 산악지역의 경우 안정된 GNSS 기준점을 구축하는데 어려움이 있다. 현재 산업계에 사용되고 있는 대부분의 GNSS 기준국 장비는 자신의 위치가 변하고 있는 상황에 대한 자가진단 기능이 결여되어 있다. 그 결과 현장에서 운용중인 GNSS 시스템의 장기적인 안정성에 대한 불확실성이 증가하는 문제가 있다. In addition, in a field environment under poor conditions, the location of the GNSS reference station may change over time as the ground on which the reference station is installed subsides or the structure is deformed. In fact, in most construction sites and mountainous areas, it is difficult to establish a stable GNSS reference point. Most of the GNSS reference station equipment currently used in the industry lacks a self-diagnosis function for the situation in which its position is changing. As a result, there is a problem in that uncertainty about the long-term stability of the GNSS system in operation in the field increases.
현재 산업응용에 사용되는 대다수의 센서를 포함하는 계측장비와 비교할 때, GNSS는 상대적으로 많은 양의 데이터가 통신을 통하여 전달되어 처리된다. GNSS에 적용되는 가장 기본적인 통신망의 구조는 단일 기준국의 데이터가 다수의 관측국(Rover)에 실시간 통신으로 전송되며, 이를 이용하여 각 관측국에서 계산된 결과가 중앙의 상황관제실 서버로 실시간 통신으로 전달되는 것이다. 일반 계측장비와는 달리 GNSS의 경우 기준국이 필요하며, 기준국과 관측국 간의 실시간 통신이 이루어져야 하고, 아울러 관측국과 상황관제실 서버 간의 실시간 통신도 확보되어야 하기 때문에 현장에서의 통신망 구성이 어렵고 복잡해지는 문제가 있다.Compared to measurement equipment that includes the majority of sensors currently used in industrial applications, GNSS requires a relatively large amount of data to be transmitted and processed through communication. In the structure of the most basic communication network applied to GNSS, data from a single reference station is transmitted to multiple rovers through real-time communication, and by using this, the calculated results from each observation station are transferred to the central situation control room server through real-time communication. it will be transmitted Unlike general measuring equipment, GNSS requires a reference station, real-time communication between the reference station and the observation station, and real-time communication between the observation station and the situation control room server. There is a problem with termination.
실시예에 따른 다중모드 GNSS 기준국 시스템은 현장에 설치된 GNSS 기준국 스스로가 자신의 위치 변화를 실시간 모니터링하여 사전에 설정된 임계치를 초과할 경우 관리자에게 위험경보를 알린다. 기준국의 위치가 변할 경우 그 변위만큼 관측국에서 계산된 좌표가 오차를 갖게 되므로, 실시예에서는 GNSS 기준국에 발생한 변위가 허용치 보다 클 경우 이에 대한 적절한 대응을 할 수 있도록 하는 기준국 자가 진단 기능을 제공한다. In the multi-mode GNSS reference station system according to the embodiment, a GNSS reference station installed in the field monitors its own location change in real time and notifies a manager of danger when the change exceeds a preset threshold. When the position of the reference station changes, the coordinates calculated by the observation station have an error as much as the displacement, so in the embodiment, if the displacement generated in the GNSS reference station is greater than the allowable value, the self-diagnosis function of the reference station enables appropriate response provides
또한, 실시예에 따른 다중모드 GNSS 기준국 시스템은 현장의 여건 때문에 GNSS 기준국의 설치가 어려운 경우, 공공기관에서 제공하는 국토지리정보원 위성기준점 서비스, 서울시 네트웍 RTK 서비스를 포함하는 기준국 서비스나 MBC 브로드캐스트, RTK(Real Time Kinematic) 서비스를 포함하는 민간 기준국 서비스를 이용할 수 있도록 하여 다양한 기준국 서비스를 제공한다.In addition, when the multi-mode GNSS reference station system according to the embodiment is difficult to install a GNSS reference station due to field conditions, the base station service including the National Geographic Information Institute satellite control point service provided by public institutions, the Seoul Metropolitan Government network RTK service, or MBC It provides various reference station services by enabling the use of private reference station services including broadcast and RTK (Real Time Kinematic) services.
또한, 실시예에 따른 다중모드 GNSS 기준국 시스템은 현장의 상황에 따라 GNSS 기준국과 관측국을 근거리통신망 LAN(Local Area Network) 또는 광역통신망 WAN(Wide Area Network)으로 연결하거나 LAN의 경우 유선(Networking Cable) 또는 무선(Wi-Fi)으로 연결할 수 있다. 실시예에서 GNSS 기준국이 관측국에서 너무 멀리 떨어져 있거나, 중간에 장애물로 인하여 통신이 차단될 경우에는 WAN을 사용하여 우회적으로 연결하고, 통상 GNSS 관측국과 중앙 상황관제실 서버와의 연결은 WAN으로 수행함으로써, 유연한 통신망을 구성한다. In addition, the multi-mode GNSS reference station system according to the embodiment connects the GNSS reference station and the observation station through a local area network (LAN) or a wide area network (WAN) according to field conditions, or in the case of a wired LAN ( Networking Cable) or wireless (Wi-Fi) connection. In the embodiment, when the GNSS reference station is too far away from the observation station or communication is blocked due to obstacles in the middle, it is connected in a detour using a WAN, and the connection between the GNSS observation station and the central situation control room server is usually through a WAN. By doing so, a flexible communication network is constructed.
실시예에 따른 다중모드 GNSS 기준국 시스템은 GNSS 위성 신호를 관측하는 GNSS 관측국; GNSS 관측국 주변에 설정되어, GNSS 위성의 관측값을 제공하는 가상기준국 VRS(Virtual Reference Station); GNSS 기준국과의 통신제어, GNSS 데이터 처리, GNSS 관측국과의 통신제어, 시스템 전반에 대한 원격관리를 수행하는 GNSS 데이터 처리장치; 를 포함한다. A multi-mode GNSS reference station system according to an embodiment includes a GNSS observation station for observing GNSS satellite signals; a Virtual Reference Station (VRS) set around a GNSS observation station and providing observed values of GNSS satellites; A GNSS data processing device that performs communication control with the GNSS reference station, GNSS data processing, communication control with the GNSS observation station, and remote management of the overall system; includes
실시예에 따른 GNSS 데이터 처리장치는 GNSS 수신기, 가상기준국 VRS 또는 기준국 인프라 PRS(Physical Reference Station)와의 통신 연결을 설정하고, GNSS 기준국 데이터를 실시간으로 수신하는 기준국 인터페이스 모듈; 수신된 GNSS 기준국 데이터에 대한 무결성을 보장하는 데이터 품질관리 모듈; 및 현장에서 운용중인 GNSS 시스템의 안정성 보장을 위해, GNSS 기준국의 절대좌표 결정, 변위 모니터링 및 임계치 테스트의 자가진단 기능을 수행하는 기준국 모니터링 모듈; GNSS 관측국과의 통신 연결을 설정하고, 수신된 GNSS 기준국 데이터를 실시간으로 전송하는 관측국 인터페이스 모듈; GNSS 관측국과 다중모드 GNSS 기준국 시스템 간의 통신 연결 상태를 상시 확인하는 관측국 모니터링 모듈; 및 수신된 GNSS 기준국 데이터를 GNSS 관측국에게 전송하는 멀티캐스팅 모듈; 을 포함하여 구성될 수 있다. A GNSS data processing apparatus according to an embodiment includes a reference station interface module that establishes a communication connection with a GNSS receiver, a virtual reference station VRS, or a reference station infrastructure Physical Reference Station (PRS) and receives GNSS reference station data in real time; a data quality management module that guarantees integrity of the received GNSS reference station data; and a reference station monitoring module that performs self-diagnosis of absolute coordinate determination, displacement monitoring, and threshold test of the GNSS reference station to ensure stability of the GNSS system in operation in the field. an observation station interface module that establishes a communication connection with a GNSS observation station and transmits received GNSS reference station data in real time; An observation station monitoring module that constantly checks the communication connection between the GNSS observation station and the multi-mode GNSS reference station system; and a multicasting module for transmitting the received GNSS reference station data to GNSS observation stations. It can be configured including.
이상에서와 같은 다중모드 GNSS 기준국 시스템은 위치 측량 정확도를 향상시키고, 기준국 설치 및 관리와 관련된 비용을 절감할 수 있도록 하여 사용자에게 상당한 경제적 이점을 제공한다.The multi-mode GNSS reference station system as described above provides significant economic benefits to users by improving positioning accuracy and reducing costs associated with installing and managing the reference station.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the detailed description of the present invention or the configuration of the invention described in the claims.
도 1은 실시예에 따른 다중모드 GNSS 기준국 시스템 구성을 나타낸 도면
도 2는 실시예에 따른 GNSS 데이터 처리장치(100)의 데이터 처리 블록을 나타낸 도면1 is a diagram showing a multi-mode GNSS reference station system configuration according to an embodiment;
2 is a diagram showing data processing blocks of a GNSS
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become clear with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention belongs It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 실시예에 따른 다중모드 GNSS 기준국 시스템 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a multi-mode GNSS reference station system configuration according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 다중 모드 GNSS 기준국 시스템은 GNSS 데이터 처리장치(100), 임베디드 GNSS 안테나/수신기(200), 관리자 단말(300), VRS(Virtual Reference Station)(400), PRS(Physical Reference Station)(500) 및 관측국(Rover)(#1내지#n)을 포함하여 구성될 수 있다. Referring to FIG. 1, the multi-mode GNSS reference station system according to the embodiment includes a GNSS
실시예에서 GNSS 데이터 처리장치(GNSS Data Processor)(100)는 내장형 시스템(Embedded System)으로 GNSS 기준국과의 통신제어, GNSS 데이터 처리, GNSS 관측국과의 통신제어, 시스템 전반에 대한 원격관리를 수행한다. 실시예에서 GNSS 데이터 처리장치(100)의 CPU(Central Processing Unit)는 ARM Cortex-A72 Quad Core 1500 MHz 프로세서를 사용하며, Windows 10 OS(Operating System)에 기반하여 실시예에 따른 다중모드 GNSS 기준국 시스템의 여러 기능을 수행한다. In the embodiment, the GNSS Data Processor 100 is an embedded system that controls communication with the GNSS reference station, processes GNSS data, controls communication with the GNSS observation station, and remotely manages the overall system. carry out In the embodiment, the CPU (Central Processing Unit) of the GNSS
임베디드 GNSS 안테나/수신기(200)는 GNSS 안테나(210) 및 GNSS 수신기(220)을 포함하여 구성되고, GNSS 데이터 처리장치(100)와 통신한다. 실시예에서 GNSS 수신기(220)는 LAN을 통해 GNSS 데이터 처리장치(100)와 데이터를 송수신한다. 실시예에서 GNSS 기준국을 현장에 직접 설치하는 경우, 내장형 GNSS 수신기(Embedded GNSS Antenna/Receiver)를 이용한다. 이때 내장된 GNSS 수신기에서 기준국의 GNSS 원시 관측값(GNSS Raw Measurement) 또는 GNSS 신호에 대한 오차 보정값을 생성하고, 이를 GNSS 관측국에 전송하기 위한 데이터 포맷으로 압축한다. 사용자의 선택에 따라 다양한 데이터 포맷이 제공될 수 있지만, 실시예에서는 일반적으로 산업표준으로 사용되는 RTCM(Radio Technical Commission for Maritime Services) 버전(Version) 3과 RTCM MSM(Multiple Signal Message)을 이용한다. 한편, GNSS 안테나는 기준국이 위치할 지점에 설치하며, 수신기와는 신호 감쇄가 적은 동축케이블(low-loss coaxial cable)을 사용하여 연결한다. GNSS 안테나와 수신기는 RF(Radio Frequency) 통신으로 연결될 수 있다.The embedded GNSS antenna/
관리자 단말(300)은 GNSS 데이터 처리장치(100)로부터 실시간 모니터링 정보를 수신하여 확인하고, GNSS 데이터 처리장치(100)로부터 위험경보를 수신한 경우, 이에 대응한다.The
가상기준국인 VRS(400)는 실제로 존재하지는 않지만 일반 GNSS 기준국과 같이 사용자에게 GNSS 위성의 관측값을 제공할 수 있는 추상적인 개념의 GNSS 기준국이다. 가상기준국의 생성 원리는 GNSS 관측국 주변에 가상의 기준국을 설정하고, 일정 수(예컨대, 3곳) 이상의 GNSS 상시관측소를 이용하여 추정한 위성신호에 포함된 전리층, 대류권 및 위성궤도 오차 등의 오차요소를 위성과 가상기준국 간의 계산된 거리에 합성함으로써 가상의 GNSS 관측값을 만들어 낸다. 실시예에서 기준국 인프라 PRS(500)는 실제로 운용중인 GNSS 상시관측소를 의미한다.VRS 400, which is a virtual reference station, does not actually exist, but is an abstract concept GNSS reference station capable of providing observed values of GNSS satellites to users like a general GNSS reference station. The principle of creating a virtual reference station is to set a virtual reference station around the GNSS observation station, and use a certain number (eg, 3) or more GNSS constant observation stations to estimate the ionosphere, tropospheric and satellite orbit errors included in the estimated satellite signal. Virtual GNSS observations are created by combining the error components of with the calculated distance between the satellite and the virtual reference station. In the embodiment, the reference station infrastructure PRS 500 means a GNSS permanent observation station actually in operation.
도 2는 실시예에 따른 GNSS 데이터 처리장치(100)의 데이터 처리 블록을 나타낸 도면이다. 2 is a diagram showing data processing blocks of the GNSS
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 GNSS 데이터 처리장치(100)는 기준국 인터페이스 모듈(110), 데이터 품질관리 모듈(120), 기준국 모니터링 모듈(130), 관측국 인터페이스 모듈(140), 관측국 모니터링 모듈(150) 및 멀티 캐스팅 모듈(160)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 '모듈' 이라는 용어는 용어가 사용된 문맥에 따라서, 소프트웨어, 하드웨어 또는 그 조합을 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 소프트웨어는 기계어, 펌웨어(firmware), 임베디드코드(embedded code), 및 애플리케이션 소프트웨어일 수 있다. 또 다른 예로, 하드웨어는 회로, 프로세서, 컴퓨터, 집적 회로, 집적 회로 코어, 센서, 멤스(MEMS; Micro-Electro-Mechanical System), 수동 디바이스, 또는 그 조합일 수 있다.Referring to FIG. 2, the GNSS
기준국 인터페이스 모듈(Reference Station Interface Module)(110)은 GNSS 데이터 처리장치에 설치되는 소프트웨어 모듈로 내장된 GNSS 수신기(220), 가상기준국 VRS(400) 또는 기준국 인프라 PRS(500)와의 통신 연결을 설정하고, 기준국 데이터를 실시간으로 수신한다. 내장된 GNSS 수신기(220)와의 통신은 LAN 환경에서 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 프로토콜을 사용한다. 반면 VRS(400)와의 통신은 WAN(Wide Area Network) 환경이며 NTRIP(Networked Transport of RTCM via Internet Protocol) 프로토콜을 사용한다. PRS(500)의 경우 서비스 상황에 따라 WAN 환경에서 TCP/IP 또는 NTRIP 프로토콜을 사용한다.The Reference Station Interface Module (110) is a software module installed in the GNSS data processing device and provides a communication connection with the built-in
데이터 품질관리 모듈(Data Quality Control Module)(120)은 GNSS 데이터 처리장치에 설치되는 소프트웨어 모듈로 수신된 GNSS 기준국 데이터에 대한 무결성을 보장하기 위한 몇 단계의 검증작업을 진행한다. 실시예에서 데이터 품질관리 모듈(120)이 수행하는 검증 작업에는 패리티 검사 및 데이터 디코딩 과정이 포함될 수 있다. The data
실시예에 따른 패리티 검사(Parity Check)는 RTCM 버전(Version) 3 또는 RTCM MSM 데이터 포맷의 경우 CRC-24Q(Qualcomm 24-bit Cyclical Redundancy Check) 알고리즘을 적용하여 패리티 검사를 수행한다.Parity check according to the embodiment performs a parity check by applying a Qualcomm 24-bit Cyclical Redundancy Check (CRC-24Q) algorithm in the case of RTCM Version 3 or RTCM MSM data format.
실시예에서 데이터 품질관리 모듈(120)은 데이터 디코딩(Data Decoding) 과정을 통해 각각 정해진 포맷으로 압축된 GNSS 기준국 데이터를 상세하게 해독하여 오류 여부를 확인한다. 실시예에서는 패리티 검사와 데이터 디코딩 과정에서 오류가 있는 것으로 판정된 데이터는 삭제하고 GNSS 관측국으로 전송하지 않는다.In the embodiment, the data
기준국 모니터링 모듈(Reference Station Monitoring Module)(130)은 GNSS 데이터 처리장치에 설치되는 소프트웨어 모듈로 현장에서 운용중인 GNSS 시스템의 장기적인 안정성을 보장하기 위하여 GNSS 기준국의 절대좌표 결정, 변위 모니터링, 임계치 테스트의 자가진단 기능을 수행한다. 실시예에서 기준국 모니터링 모듈(130)은 GNSS 기준국을 현장에 직접 설치하는 경우에 적용된다. 실시예에서는 가상기준국 VRS(400) 또는 기준국 인프라 PRS(500)를 기준국으로 하는 경우에는, VRS와 PRS의 경우 시설물에 대한 운영 및 관리에 대한 책임이 공공기관 또는 민간 사업자에게 있기 때문에, 기준국 모니터링 모듈(130)을 적용하지 않는다. The Reference Station Monitoring Module (130) is a software module installed in the GNSS data processing unit, which determines the absolute coordinates of the GNSS reference station, monitors displacement, and tests thresholds to ensure long-term stability of the GNSS system in operation in the field. performs self-diagnosis function. In the embodiment, the reference
실시예에서 기준국 모니터링 모듈(130)은 절대좌표 결정 모드에서 절대좌표를 산출할 수 있다. GNSS 기준국은 현장 설치 후 최초 위치의 절대좌표를 수 mm의 높은 정확도로 결정해야 한다. 일반적으로 전문적인 측지측량을 통하여 좌표를 결정할 수 있으나, 이 경우 많은 시간과 비용을 들여야 하므로 비효율적이므로, 실시예에 따른 기준국 모니터링 모듈(130)은 절대좌표 결정 모드로 진입하여 GNSS 기준국의 절대좌표를 계산한다. 이를 위해, 기준국 모니터링 모듈(130)은 내장된 GNSS 수신기(220)를 관측국으로 설정하고 가상기준국 VRS(400) 또는 기준국 인프라 PRS(500)를 기준국으로 설정하여 상대측위(Relative Positioning) 방식으로 관측국의 절대좌표를 계산한다. 실시예에서 해당 과정은 GNSS 기준국의 현장 설치 후 최초로 또는 GNSS 기준국의 절대좌표를 다시 초기화할 필요가 있을 때 수행한다.In an embodiment, the reference
또한, 실시예에서 기준국 모니터링 모듈(130)은 변위 모니터링 모드에서 GNSS 기준국에 발생하는 변위를 산출할 수 있다. GNSS 기준국을 현장에 설치 이후에는 그 위치가 변동되지 않아야 한다. 하지만 현실적으로 시간이 지남에 따라 GNSS 기준국이 설치된 지반이 침하되거나 구조물이 변형되어 그 위치가 조금씩 변할 수 있다. 이에 따라 기준국의 위치가 변할 경우 최초 위치로부터 누적된 변위만큼 관측국에서 계산된 좌표가 오차를 갖게 되므로, GNSS 기준국에 발생하는 변위를 항상 계산해야 한다. 실시예에 따른 기준국 모니터링 모듈(130)은 절대좌표 결정 모드에 적용되는 상대측위 계산방식과 마찬가지로 내장된 GNSS 수신기를 관측국으로 정하고 가상기준국 VRS(400) 또는 기준국 인프라 PRS(500)를 기준국으로 설정한다. 다만 변위 모니터링 모드의 경우 관측국의 절대좌표 대신 기준국에 발생하는 변위를 계산한다.In addition, in the embodiment, the reference
또한, 실시예에서 기준국 모니터링 모듈(130)은 임계치 테스트 모드에서 변위를 실시간으로 계산한다. 실시예에 따른 임계치 테스트를 위해서는 관리자(Administrator)가 GNSS 기준국 변위의 허용 임계치를 사전에 설정하고, 비상경보를 전달받기 위한 연락처를 등록한다. 실시예에서는 임계치 테스트 모드가 작동되면 변위 모니터링 모드에서 실시간으로 계산되는 변위를 설정된 허용치와 비교한다. 만약 GNSS 기준국에 발생한 변위가 허용치 보다 클 경우 관리자에게 위험경보를 자동 발송한다. 이와 동시에 관리자의 확인이 있을 때까지 GNSS 기준국 서비스를 일시 중지한다. 실시예에 따른 임계치 테스트 모드와 관리자 간의 통신은 WAN 환경에서 TCP/IP 프로토콜을 사용한다.Also, in an embodiment, the reference
관측국 인터페이스 모듈(Rover Interface Module)(140)은 GNSS 데이터 처리장치(100)에 설치되는 소프트웨어 모듈로 GNSS 관측국과의 통신 연결을 설정하고, 수신된 GNSS 기준국 데이터를 실시간으로 전송하는 기능을 한다. GNSS 관측국과의 통신은 LAN 또는 WAN 환경에서 TCP/IP 프로토콜을 사용할 수 있다. 통상 현장에서 WAN 환경에서 통신연결을 하는 경우, 민간 통신사로부터 LTE 또는 5G 서비스 가입을 해야 한다. 따라서 만약 모든 GNSS 관측국이 WAN 환경에서 연결될 경우, GNSS 시스템 운영에 따른 통신비 부담이 매우 크다. 일반적으로 GNSS 기준국이 관측국에서 너무 멀리 떨어져 있거나, 중간에 장애물로 인하여 통신이 차단될 경우에는 WAN을 사용하여 우회적으로 연결해야 한다. 그렇지 않은 상황에서는 LAN으로 GNSS 기준국과 관측국을 연결하여 통신비를 줄일 수 있다.The
관측국 모니터링 모듈(Rover Monitoring Module)(150)은 GNSS 데이터 처리장치(100)에 설치되는 소프트웨어 모듈로 GNSS 관측국과 다중모드 GNSS 기준국 시스템 간의 통신 연결 상태를 상시 확인하는 기능을 수행한다. 이때 실시예에서 관측국 모니터링 모듈(150)은 통신 연결상태가 오류 없이 활성화되어 있는 GNSS 관측국의 목록을 작성한다.The Rover Monitoring Module (Rover Monitoring Module) 150 is a software module installed in the GNSS
멀티캐스팅 모듈(Rover Monitoring Module)(160)은 GNSS 데이터 처리장치(100)에 설치되는 소프트웨어 모듈로 수신된 GNSS 기준국 데이터를 GNSS 관측국에게 전송하는 기능을 수행한다. 이때, 실시예에서 멀티캐스팅 모듈(Rover Monitoring Module)(160)은 관측국 모니터링 모듈(150)에서 제공되는 GNSS 관측국 목록을 이용하여 정해진 시각 마다 새로 수신된 GNSS 기준국 데이터를 개별 관측국에게 송신할 수 있다.The multicasting module (Rover Monitoring Module) 160 is a software module installed in the GNSS
실시예에 따른 다중모드 GNSS 기준국 시스템은 현장에 설치된 GNSS 기준국 스스로가 자신의 위치 변화를 실시간 모니터링하여 사전에 설정된 임계치를 초과할 경우 관리자에게 위험경보를 알린다. 기준국의 위치가 변할 경우 그 변위만큼 관측국에서 계산된 좌표가 오차를 갖게 되므로, 실시예에서는 GNSS 기준국에 발생한 변위가 허용치 보다 클 경우 이에 대한 적절한 대응을 할 수 있도록 하는 기준국 자가 진단 기능을 제공한다. In the multi-mode GNSS reference station system according to the embodiment, a GNSS reference station installed in the field monitors its own location change in real time and notifies a manager of danger when the change exceeds a preset threshold. When the position of the reference station changes, the coordinates calculated by the observation station have an error as much as the displacement, so in the embodiment, if the displacement generated in the GNSS reference station is greater than the allowable value, the self-diagnosis function of the reference station enables appropriate response provides
또한, 실시예에 따른 다중모드 GNSS 기준국 시스템은 현장의 여건 때문에 GNSS 기준국의 설치가 어려운 경우, 공공기관에서 제공하는 국토지리정보원 위성기준점 서비스, 서울시 네트웍 RTK 서비스를 포함하는 기준국 서비스나 MBC 브로드캐스트, RTK(Real Time Kinematic) 서비스를 포함하는 민간 기준국 서비스를 이용할 수 있도록 하여 다양한 기준국 서비스를 제공한다.In addition, when the multi-mode GNSS reference station system according to the embodiment is difficult to install a GNSS reference station due to field conditions, the base station service including the National Geographic Information Institute satellite control point service provided by public institutions, the Seoul Metropolitan Government network RTK service, or MBC It provides various reference station services by enabling the use of private reference station services including broadcast and RTK (Real Time Kinematic) services.
또한, 실시예에 따른 다중모드 GNSS 기준국 시스템은 현장의 상황에 따라 GNSS 기준국과 관측국을 근거리통신망 LAN(Local Area Network) 또는 광역통신망 WAN(Wide Area Network)으로 연결하거나 LAN의 경우 유선(Networking Cable) 또는 무선(Wi-Fi)으로 연결할 수 있다. 실시예에서 GNSS 기준국이 관측국에서 너무 멀리 떨어져 있거나, 중간에 장애물로 인하여 통신이 차단될 경우에는 WAN을 사용하여 우회적으로 연결하고, 통상 GNSS 관측국과 중앙 상황관제실 서버와의 연결은 WAN으로 수행함으로써, 유연한 통신망을 구성한다.In addition, the multi-mode GNSS reference station system according to the embodiment connects the GNSS reference station and the observation station through a local area network (LAN) or a wide area network (WAN) according to field conditions, or in the case of a wired LAN ( Networking Cable) or wireless (Wi-Fi) connection. In the embodiment, when the GNSS reference station is too far away from the observation station or communication is blocked due to obstacles in the middle, it is connected in a detour using a WAN, and the connection between the GNSS observation station and the central situation control room server is usually through a WAN. By doing so, a flexible communication network is constructed.
또한, 실시예에 따른 다중모드 GNSS 기준국 시스템은 위치 측량 정확도를 향상시키고, 기준국 설치 및 관리와 관련된 비용을 절감할 수 있도록 하여 사용자에게 상당한 경제적 이점을 제공할 수 있다.In addition, the multi-mode GNSS reference station system according to the embodiment can improve positioning accuracy and reduce costs associated with installing and managing the reference station, thereby providing significant economic benefits to users.
개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.The disclosed content is only an example, and can be variously modified and implemented by those skilled in the art without departing from the subject matter of the claim claimed in the claims, so the protection scope of the disclosed content is limited to the specific It is not limited to the examples.
Claims (7)
GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성 신호를 관측하는 GNSS 관측국;
상기 GNSS 관측국 주변에 설정되어, GNSS 위성의 관측값을 제공하는 가상기준국 VRS(Virtual Reference Station);
상기 GNSS 기준국과의 통신제어, GNSS 데이터 처리, GNSS 관측국과의 통신제어, 시스템 전반에 대한 원격관리를 수행하는 GNSS 데이터 처리장치; 를 포함하고,
상기 GNSS 데이터 처리장치는
GNSS 수신기, 가상기준국 VRS 또는 기준국 인프라 PRS(Physical Reference Station)와의 통신 연결을 설정하고, GNSS 기준국 데이터를 실시간으로 수신하는 기준국 인터페이스 모듈;
수신된 GNSS 기준국 데이터에 대한 무결성을 보장하는 데이터 품질관리 모듈; 및
현장에서 운용중인 GNSS 시스템의 안정성 보장을 위해, GNSS 기준국의 절대좌표 결정, 변위 모니터링 및 임계치 테스트의 자가진단 기능을 수행하는 기준국 모니터링 모듈; 을 포함하고
상기 기준국 모니터링 모듈; 은
GNSS 기준국에 발생하는 변위를 계산하기 위해, 내장된 GNSS 수신기를 관측국으로 설정하고, 가상기준국 VRS 또는 기준국 인프라 PRS를 기준국으로 설정한 후, 상기 관측국의 변위를 계산하고 계산된 변위를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 다중모드 GNSS 기준국 시스템.
In the multimode GNSS reference station system,
a GNSS observation station that observes GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite signals;
a Virtual Reference Station (VRS) set around the GNSS observation station and providing observed values of GNSS satellites;
a GNSS data processing device that performs communication control with the GNSS reference station, GNSS data processing, communication control with the GNSS observation station, and remote management of the overall system; including,
The GNSS data processing device
A reference station interface module that establishes a communication connection with a GNSS receiver, virtual reference station VRS, or reference station infrastructure Physical Reference Station (PRS) and receives GNSS reference station data in real time;
a data quality management module that guarantees integrity of the received GNSS reference station data; and
A reference station monitoring module that performs self-diagnosis of absolute coordinate determination, displacement monitoring, and threshold test of the GNSS reference station to ensure stability of the GNSS system in operation in the field; contains
the reference station monitoring module; silver
In order to calculate the displacement occurring in the GNSS reference station, the built-in GNSS receiver is set as the observation station, and the virtual reference station VRS or reference station infrastructure PRS is set as the reference station, and then the displacement of the observation station is calculated and calculated A multimode GNSS reference station system, characterized in that for monitoring the displacement.
GNSS 관측국과의 통신 연결을 설정하고, 수신된 GNSS 기준국 데이터를 실시간으로 전송하는 관측국 인터페이스 모듈;
GNSS 관측국과 다중모드 GNSS 기준국 시스템 간의 통신 연결 상태를 상시 확인하는 관측국 모니터링 모듈; 및
수신된 GNSS 기준국 데이터를 GNSS 관측국에게 전송하는 멀티캐스팅 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중모드 GNSS 기준국 시스템.
The method of claim 1, wherein the GNSS data processing device
an observation station interface module that establishes a communication connection with a GNSS observation station and transmits received GNSS reference station data in real time;
An observation station monitoring module that constantly checks the communication connection between the GNSS observation station and the multi-mode GNSS reference station system; and
a multicasting module for transmitting the received GNSS reference station data to GNSS observation stations; A multi-mode GNSS reference station system comprising a.
패리티 검사(Parity Check) 및 데이터 디코딩(Data Decoding)을 통해 GNSS 기준국 데이터를 해독하여 오류 여부를 확인하고, 패리티 검사와 데이터 디코딩 과정에서 오류가 있는 것으로 판정된 데이터는 삭제하여, 오류가 없는 데이터를 GNSS 관측국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 다중모드 GNSS 기준국 시스템.
According to claim 1, The data quality management module; silver
Through parity check and data decoding, GNSS reference station data is decoded to check for errors, and data determined to be erroneous during the parity check and data decoding process is deleted to obtain error-free data. Multi-mode GNSS reference station system, characterized in that for transmitting to the GNSS observation station.
GNSS 기준국의 절대좌표를 계산하기 위하여 내장된 GNSS 수신기를 관측국으로 설정하고 가상기준국 VRS 또는 기준국 인프라 PRS를 기준국으로 설정하여 상대측위(Relative Positioning) 방식으로 관측국의 절대좌표를 산출하여 GNSS 기준국의 절대좌표 결정하는 것을 특징으로 하는 다중모드 GNSS 기준국 시스템.
The method of claim 1, further comprising: the reference station monitoring module; silver
In order to calculate the absolute coordinates of the GNSS reference station, the built-in GNSS receiver is set as the observation station, and the virtual reference station VRS or reference station infrastructure PRS is set as the reference station to calculate the absolute coordinates of the observation station using the Relative Positioning method. A multi-mode GNSS reference station system, characterized in that for determining the absolute coordinates of the GNSS reference station.
실시간으로 계산되는 변위를 기설정된 허용치와 비교하고, GNSS 기준국에 발생한 변위가 허용치를 초과하는 경우, 관리자에게 위험경보를 자동 발송하는 임계치 테스트를 통한 자가진단을 수행하는 것을 특징으로 하는 다중모드 GNSS 기준국 시스템.
The method of claim 1, further comprising: the reference station monitoring module; silver
Multi-mode GNSS, characterized by performing self-diagnosis through a threshold test that compares the displacement calculated in real time with a preset tolerance and automatically sends a risk alert to the manager when the displacement generated in the GNSS reference station exceeds the tolerance reference station system.
위험경보를 자동 발송과 동시에 관리자의 확인이 있을 때까지 GNSS 기준국 서비스를 일시 중지하도록 하는 것을 특징으로 하는 다중모드 GNSS 기준국 시스템. The method of claim 6, wherein the reference station monitoring module; silver
A multi-mode GNSS reference station system characterized in that the danger alert is automatically sent and the GNSS reference station service is temporarily suspended until the manager confirms it.
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KR1020220010422A KR102480741B1 (en) | 2022-01-25 | 2022-01-25 | Multimode GNSS Reference Station System |
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