KR102538541B1 - Gnss 기준국 위치변동 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템 및 방법은 공간적으로 참조가 가능한 모든 형태의 상세한 지도 및 위치정보를 수집, 저장, 갱신, 조정, 분석, 표현할 수 있는 공간정보 기반의 정밀한 GNSS(Global Navigation Satellite System)를 통합하여, 상시적으로 관측이 요구되는 기준국 주요 부위에 대한 mm급의 다양한 측위 분석을 수행하여 정밀한 GNSS 정보를 유기적으로 활용할 수 있도록 한다. 또한, 실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템 및 방법은 GNSS의 무결성을 감시하기 위해 결과에 영향을 미칠 수 있는 정보들을 파악하고 오류를 확인한다. 실시예에서는 일반적으로 잘 알려져 있는 GNSS의 무결성 위협요소로 10 cm 이하의 위치 정확도 성능을 제공하기 위해서는 위성신호의 반송파를 기반으로 고정밀 보정정보를 사용한다. 또한 이에 대한 무결성을 감시하고, 고정밀 위성항법서비스 무결성 감시 과정을 분석한다.
Description
본 개시는 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템에 관한 것으로 구체적으로, GNSS(Global Navigation Satellite System) 기반의 기준국에 대한 미세한 변위를 모니터링하기 위해 인공위성 GNSS 통신신호를 측정하고 측정 결과를 분석한 정밀 위치 측위 방식에 관한 것이다.
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.
위성항법시스템 (GNSS; global navigation satellite system)은 상대적으로 작고 가벼운 장치만을 이용해 사용자에게 PNT (position, navigation, and timing) 정보를 제공함으로써, 많은 분야에서 관련 응용서비스를 발전시켜왔다. 특히 육상과 항공분야에서는 활발하게 연구되고 있는 자율 항법 시스템에 필수적인 위치 및 시각 정보를 제공하는 역할을 하고 있다. 해상분야에서도 자율운항선박 개발에 관한 논의가 활발하게 이뤄지면서, 국제해사기구 (IMO; International Maritime Organization)에서는 자율운항선박을 위한 위성항법시스템의 요구 성능을 정확도, 가용성, 연속성, 무결성 측면에서 정립하고 권장하고 있다.
현재 우리나라에서는 수 미터 이내의 위치정확도와 무결성 감시기능을 제공하는 DGNSS (differential GNSS)서비스가 운영되고 있지만, IMO에서 요구하는 95% 오차범위 내의 10 cm 위치정확도 조건을 만족하기는 어렵다. DGNSS 정보는 위성항법시스템 신호의 코드 정보를 활용한 위치 결정방법에 사용되는 것으로, 10 cm 수준의 정밀한 위치정확도 확보를 위해서는 신호의 반송파 정보를 활용하여 위치 계산을 해야 한다. 이 때문에 고정밀 위치 계산을 위한 보정정보 또한 반송파 기반으로 생성해야 한다.
아울러, 미래의 지능형 국토정보기반(GIS) 및 인공위성 GPS 측량기술은 산업전반에 확대되고 있다. 특히 초정밀 GPS에 의한 측량기술을 이용하여 건설물의 미세 변위를 모니터링 할 수 있는 초정밀 측량기술은 연구개발 필요성이 매우 높다. 지구 온난화와 예측 불가능한 자연재해 증가와 노후화된 시설 구조물의 변형으로 사고위험에 점차 노출되고 있으므로 이것을 미리 사전에 대비하기 위한 다양한 방재시스템 수요가 크게 증가하고 있는 추세이다. 전국적으로 수천 곳에 분포되어 있는 중소형의 저수지와 수리 방재시설과 그에 따른 각종 구조물의 노후화로 매년 수리 수문 시설의 붕괴 및 철거 수준의 문제가 크게 일어나고 있다. 이를 해결하기 위해 다양한 센서에 의한 계측방법과 정밀한 미세 변위를 파악할 수 있는 GNSS 모니터링 기술이 요구된다.
실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템 및 방법은 공간적으로 참조가 가능한 모든 형태의 상세한 지도 및 위치정보를 수집, 저장, 갱신, 조정, 분석, 표현할 수 있는 공간정보 기반의 정밀한 GNSS(Global Navigation Satellite System)를 통합하여, 상시적으로 관측이 요구되는 기준국 주요 부위에 대한 mm급의 다양한 측위 분석을 수행하여 정밀한 GNSS 정보를 유기적으로 활용할 수 있도록 한다.
또한, 실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템 및 방법은 GNSS의 무결성을 감시하기 위해 결과에 영향을 미칠 수 있는 정보들을 파악하고 오류를 확인한다. 실시예에서는 일반적으로 잘 알려져 있는 GNSS의 무결성 위협요소로 10 cm 이하의 위치 정확도 성능을 제공하기 위해서는 위성신호의 반송파를 기반으로 고정밀 보정정보를 사용한다. 또한 이에 대한 무결성을 감시하고, 고정밀 위성항법서비스 무결성 감시 과정을 분석한다.
실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템은 GNSS 기준국 데이터를 실시간으로 수신하는 기준국 인터페이스 모듈; 수신된 GNSS 기준국 데이터에 대한 무결성을 보장하는 데이터 품질관리 모듈; 및 GNSS 시스템의 안정성 보장을 위해, GNSS 기준국의 변위 모니터링 및 임계치 테스트의 자가진단 기능을 수행하는 기준국 모니터링 모듈; 을 포함한다.
실시예에 따른 기준국 모니터링 모듈; 은 변위 모니터링 모드가 작동되면 상대 측위 계산방식으로 내장된 GNSS 수신기를 관측국으로 정하고 가상기준국 VRS 또는 기준국 인프라 PRS를 기준국으로 설정하여 기준국 변위를 산출한다.
또한, 임계치 테스트 모드가 작동되면 변위 모니터링 모드에서 실시간으로 계산되는 변위를 설정된 허용치와 비교하고, GNSS 기준국에 발생한 변위가 허용치 보다 클 경우 관리자 단말로 위험경보를 발송한다.
실시예에서 기준국 모니터링 모듈; 은 관리자 단말로 위험경보를 자동 발송하고, 관리자의 경보 해제 확인이 있을 때까지 GNSS 기준국 서비스를 일시 중지할 수 있다.
실시예에서 기준국 모니터링 모듈; 은 임계치 테스트 모드에서 관리자 단말과의 통신은 WAN(Wide Area Network) 환경에서 TCP/IP 프로토콜을 사용한다.
이상에서와 같은 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템 및 방법은 기준국간 급격한 지연 현상을 일으키는 위성을 감시 및 식별하여 사용자에게 검출된 위성의 정보를 제공함으로써 지연오류로 인한 보정정보 신뢰성을 향상시키고, 보다 정확한 이동 물체의 위치를 측위할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 실시예를 통해 고정밀 측위 과정의 보정 정보의 품질을 보증하고 인프라 자원을 최소화하는 최적화된 보정 정보를 생성하는 효과를 창출한다.
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.
도 1은 실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템을 나타낸 도면
도 2는 실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템은(100)의 데이터 처리 구성을 나타낸 도면
도 3은 실시예에 따른 기준국 모니터링 모듈의 데이터 처리 블록을 나타낸 도면
도 2는 실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템은(100)의 데이터 처리 구성을 나타낸 도면
도 3은 실시예에 따른 기준국 모니터링 모듈의 데이터 처리 블록을 나타낸 도면
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.
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.
도 1은 실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템 은 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템(100), 임베디드 GNSS 안테나/수신기(200), 관리자 단말(300), VRS(Virtual Reference Station)(400), PRS(Pseudo-Reference Station)(500) 및 관측국(Rover)(#1내지#n)을 포함하여 구성될 수 있다.
실시예에서 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템(100)은 내장형 시스템(Embedded System)으로 GNSS 기준국과의 통신제어, GNSS 데이터 처리, GNSS 관측국과의 통신제어, 시스템 전반에 대한 원격관리를 수행한다. 실시예에서 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템(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 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템의 여러 기능을 수행한다.
임베디드 GNSS 안테나/수신기(200)는 GNSS 안테나(210) 및 GNSS 수신기(220)을 포함하여 구성되고, GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템 (100)과 통신한다. 실시예에서 GNSS 수신기(220)는 LAN을 통해 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템(100)과 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.
관리자 단말(300)은 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템(100)으로부터 실시간 모니터링 정보를 수신하여 확인하고, GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템(100)으로부터 위험경보를 수신한 경우, 이에 대응한다. 여기서, 적어도 하나의 스마트 단말(300)은, 네트워크를 통하여 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 네비게이션, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(Desktop), 랩톱(Laptop) 등을 포함할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 스마트 단말(300)은, 네트워크를 통해 원격지의 서버나 단말에 접속할 수 있는 단말로 구현될 수 있다. 적어도 하나의 스마트 단말(300)은, 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, 네비게이션, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(smartphone), 스마트 패드(smartpad), 태블릿 PC(Tablet PC) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.
가상기준국인 VRS(400)와 기준국 인프라인 PRS(500)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.
도 2는 실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템은(100)의 데이터 처리 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템은(100)은 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.
기준국 인터페이스 모듈(110)은 GNSS 기준국 데이터를 실시간으로 수신한다. 기준국 인터페이스 모듈(Reference Station Interface Module)(110)은 GNSS 데이터 처리장치에 설치되는 소프트웨어 모듈로 내장된 GNSS 수신기, 가상기준국 VRS 또는 기준국 인프라 PRS와의 통신 연결을 설정하고, 기준국 데이터를 실시간으로 수신한다. 내장된 GNSS 수신기와의 통신은 LAN 환경에서 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 프로토콜을 사용한다. 반면 VRS와의 통신은 WAN(Wide Area Network) 환경이며 NTRIP(Networked Transport of RTCM via Internet Protocol) 프로토콜을 사용한다. PRS의 경우 서비스 상황에 따라 WAN 환경에서 TCP/IP 또는 NTRIP 프로토콜을 사용한다.
데이터 품질관리 모듈(120)은 수신된 GNSS 기준국 데이터에 대한 무결성을 보장한다. 또한, 실시예에서 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.
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.
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.
또한, 실시예에서 데이터 품질 관리 모듈(120)은 GNSS의 무결성을 감시하기 위해서는 위치측위 결과에 영향을 미칠 수 있는 정보들을 파악하고 오류를 확인한다. 실시예에서는 GNSS의 무결성 위협요소로 10 cm 이하의 위치 정확도 성능을 제공하기 위해 위성신호의 반송파를 기반으로 고정밀 보정정보를 사용한다. 또한 이에 대한 무결성을 감시하기 위해서는 각 보정정보 생성 과정에서 발생하는 오차를 오버 바운딩(overbounding) 할 수 있다. 또한, 실시예에서는 GPS 위성의 시각오차, 궤도오차, 코드-반송파 발산오차, 주파수간 편이, 이온층 보정정보 오차, 대류층 보정정보 오차, 기준국 수신기 시계 오차 등을 파악하고, 무결성 보장에 관한 요구조건 만족을 위해 각 요소들의 위협 모델을 확률적으로 도출한다.
실시예에서 데이터 품질 관리 모듈(120)은 GNSS의 무결성을 감시하는 기준국에서 수신된 신호는 가장 먼저 수학식 1을 통해 측정치의 품질 검사 (MQM; measurement quality monitoring)를 거치게 된다.
수학식 1
수학식 1에서 여기서, PR(k)와 Φ는 k번째 에포크(epoch)의 의사거리 측정치와 반송파 위상 측정치, PRproj(k)는 이전 에포크(epoch)에서의 평활화된 의사거리 측정치와 반송파 위상 측정치를 이용하여 구한 예측치를 의미한다. Ns는 MQM 과정에 사용되는 최근 측정치 샘플의 개수로 WAAS의 경우 100 초간의 샘플 수를 기준으로 사용하고 있다.
MQM 과정에서는 반송파 측정치와 의사거리 측정치를 평활화하고, 현재 에포크(epoch)에서의 측정치와 비교하여 사이클 슬립(cycle-slip)을 검출한다.
또한, 실시예에서는 위성항법 시스템에서 가장 큰 오차 요인 중에 하나인 전리층에 의한 신호 지연 오차를 추정하기 위해서는 GNSS의 L1 주파수 신호와 L2 주파수 신호를 활용한다. 이 과정에서, 신호를 송신하는 위성과 신호를 수신하는 수신기 모두에서 서로 다른 주파수 신호를 송신하고 수신하는데 고유의 편이오차가 발생한다. 전리층에서의 신호지연 오차를 추정하기 위한 관측값에 주파수간 편이오차(IFB; inter frequency bias)가 함께 포함되어 있는데, 실시예에서는 수학식 2및 수학식 3을 통해 주파수간 편이 오차를 추정하여 전리층 신호지연 오차를 정밀 하게 제거할 수 있다.
수학식 2
수학식 3
수학식 2및 수학식 3에서 PRj L1 와 PRj L2는 j번째 위성의 L1, L2 주파수 신호로부터 추정한 의사거리, ρ는 위성과 수신기 사이의 거리, IL1, IL2는 각각 주파수 신호의 전리층에 의한 신호 지연 크기, г는 IL1 과 IL2의 비율, ML1, ML2는 기지국 위치에서의 다중경로 오차, εL1 및 εL1는 잡음을 나타낸다.
실시예에서는 IFB를 정밀하게 추정하기 위해, 기지국이 넓은 범위에 고루 분포하고 있다면 전리층의 씬 쉘 모델(thin shell model)과 칼만 필터(kalman filter)를 이용할 수 있다.
또한, 실시예에서는 PPP-RTK (precise point positioning - real time kinematic) 과정을 통해 전리층 및 대류층 지연오차, 위성 및 기지국의 하드웨어 바이어스(hardware bias)의 측정값 등의 보정정보를 추가적으로 제공하여 단일 수신기가 반송파 기반으로 정밀한 위치를 계산할 수 있도록 한다.
또한, 실시예에 따른 기준국 모니터링 모듈(130)은 GNSS 시스템의 안정성 보장을 위해, GNSS 기준국의 변위 모니터링 및 임계치 테스트의 자가진단 기능을 수행한다. 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 변위 모니터링, 임계치 테스트의 자가진단 기능을 수행한다. 실시예에서 기준국 모니터링 모듈(130)은 GNSS 기준국을 현장에 직접 설치하는 경우에 적용된다. 실시예에서는 가상기준국 VRS 또는 기준국 인프라 PRS를 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.
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 계산할 수 있다. 실시예에 따른 기준국 모니터링 모듈(130)은 절대좌표 결정에 적용되는 상대측위 계산방식과 마찬가지로 내장된 GNSS 수신기를 관측국으로 정하고 가상기준국 VRS 또는 기준국 인프라 PRS를 기준국으로 설정한다. 다만 변위 모니터링 모드의 경우 관측국의 절대좌표 대신 기준국에 발생하는 변위를 계산한다.
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.
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.
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.
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.
도 3은 실시예에 따른 기준국 모니터링 모듈의 데이터 처리 블록을 나타낸 도면이다. 도3을 참조하면, 실시예에 따른 기준국 모니터링 모듈(120)은 모드 설정부(131), 변위 산출부(133) 및 위험 경보 전송부(135)를 포함하여 구성될 수 있다. 실시예에서 모드 설정부(131)는 기준국 모니터링 모듈의 데이터 처리 모드를 설정한다. 실시예에서 모드 설정부(131)는 변위 모니터링 모드 또는 임계치 테스트 모드로 기준국 모니터링 모듈의 데이터 처리 모드를 설정할 수 있다. 변위 산출부(133)는 변위 모니터링 모드가 작동되면 상대 측위 계산방식으로 내장된 GNSS 수신기를 관측국으로 정하고 가상기준국 VRS 또는 기준국 인프라 PRS를 기준국으로 설정하여 기준국 변위를 산출한다.
실시예에서 기준국 모니터링 모듈(120)은 임계치 테스트 모드가 작동되면 변위 모니터링 모드에서 실시간으로 계산되는 변위를 설정된 허용치와 비교하고, GNSS 기준국에 발생한 변위가 허용치 보다 클 경우 위험 경보 전송부(135)에서 관리자 단말로 위험경보를 발송한다. 실시예에서는 관리자에게 위험경보를 자동 발송하고, 관리자의 경보 해제 확인이 있을 때까지 GNSS 기준국 서비스를 일시 중지한다. 임계치 테스트 모드에서 관리자 단말과의 통신은 WAN(Wide Area Network) 환경에서 TCP/IP 프로토콜을 사용한다.
실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템 및 방법은 공간적으로 참조가 가능한 모든 형태의 상세한 지도 및 위치정보를 수집, 저장, 갱신, 조정, 분석, 표현할 수 있는 공간정보 기반의 정밀한 GNSS(Global Navigation Satellite System)를 통합하여, 상시적으로 관측이 요구되는 기준국 주요 부위에 대한 mm급의 다양한 측위 분석을 수행하여 정밀한 GNSS 정보를 유기적으로 활용할 수 있도록 한다. 또한, 실시예에 따른 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템 및 방법은 GNSS의 무결성을 감시하기 위해 결과에 영향을 미칠 수 있는 정보들을 파악하고 오류를 확인한다. 실시예에서는 일반적으로 잘 알려져 있는 GNSS의 무결성 위협요소로 10 cm 이하의 위치 정확도 성능을 제공하기 위해서는 위성신호의 반송파를 기반으로 고정밀 보정정보를 사용한다. 또한 이에 대한 무결성을 감시하고, 고정밀 위성항법서비스 무결성 감시 과정을 분석한다.
이상에서와 같은 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템 및 방법은 기준국간 급격한 지연 현상을 일으키는 위성을 감시 및 식별하여 사용자에게 검출된 위성의 정보를 제공함으로써 지연오류로 인한 보정정보 신뢰성을 향상시키고, 보다 정확한 이동 물체의 위치를 측위할 수 있는 효과를 제공한다. 또한, 고정밀 측위 과정의 보정 정보의 품질을 보증하고 인프라 자원을 최소화하는 최적화된 보정 정보를 생성하는 효과를 창출한다.
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.
Claims (5)
- GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템은
GNSS 기준국 데이터를 실시간으로 수신하는 기준국 인터페이스 모듈;
수신된 GNSS 기준국 데이터에 대한 무결성을 보장하는 데이터 품질관리 모듈; 및
GNSS 시스템의 안정성 보장을 위해, GNSS 기준국의 변위 모니터링 및 임계치 테스트의 자가진단 기능을 수행하는 기준국 모니터링 모듈; 을 포함하고
상기 기준국 모니터링 모듈; 은
변위 모니터링 모드가 작동되면 상대 측위 계산방식으로 내장된 GNSS 수신기를 관측국으로 정하고 가상기준국 VRS 또는 기준국 인프라 PRS를 기준국으로 설정하여 기준국 변위를 산출하는 것을 특징으로 하는 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 기준국 모니터링 모듈; 은
임계치 테스트 모드가 작동되면 변위 모니터링 모드에서 실시간으로 계산되는 변위를 설정된 허용치와 비교하고, GNSS 기준국에 발생한 변위가 허용치 보다 클 경우 관리자 단말로 위험경보를 발송하는 것을 특징으로 하는 GNSS 기준국 위치 변동 모니터링 시스템.
- 제3항에 있어서, 상기 기준국 모니터링 모듈; 은
관리자 단말로 위험경보를 자동 발송하고, 관리자의 경보 해제 확인이 있을 때까지 GNSS 기준국 서비스를 일시 중지하는 것을 특징으로 하는 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템.
- 제1항에 있어서, 상기 기준국 모니터링 모듈; 은
임계치 테스트 모드에서 관리자 단말과의 통신은 WAN(Wide Area Network) 환경에서 TCP/IP 프로토콜을 사용하는 것을 특징으로 하는 GNSS 기준국 위치변동 모니터링 시스템.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117109427A (zh) * | 2023-09-07 | 2023-11-24 | 陕西中岩物联信息科技有限公司 | 一种基于gnss卫星定位的地面形变监测系统和方法 |
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2022
- 2022-04-12 KR KR1020220045250A patent/KR102538541B1/ko active IP Right Grant
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