KR102547522B1 - 쾌속 정밀 측위 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 쾌속 정밀 측위 방법 및 시스템을 제공하고, 해당 방법은 현재 이포크의 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 관측 데이터을 획득하는 단계, 각각 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 항법 메시지를 획득하여 정밀 궤도 및 클록 오프셋을 얻는 단계, 획득한 항법 메시지에 근거하여 측위 과정에서 영향을 미치는 오차를 보정하는 단계, 하나의 위성 항법 시스템을 기준으로 정규화하여 통일된 선형 관측 방정식을 획득하고, 측위 속도 측정 파라미터 관측치를 산출하는 단계, 산출된 측위 속도 측정 파라미터 관측치 및 이전 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여, 상태 방정식을 거쳐 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치를 산출하는 단계 및 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여 현재 이포크의 측위 및 속도 측정 결과를 생성하고 저장하는 단계를 포함한다.

Description

쾌속 정밀 측위 방법 및 시스템
본 출원은 2018년 6월 4일자로 중국 특허청에 제출한 출원 번호가 201810566043.4인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하고, 해당 출원의 모든 내용은 참조로 본 출원에 원용된다.
본 출원은 위성 항법 기술에 관한 것이고, 예를 들어 쾌속 정밀 측위 방법 및 시스템에 관한 것이다.
글로벌 위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS)으로서 미국 글로벌 포지셔닝 시스템(Global Positioning System, GPS), 러시아 글로나스(Global Navigation Satellite System, GLONASS), 유럽 연합 갈릴레오 시스템(Galileo), 중국 북두 시스템, 일본 준천정 위성 시스템(Quasi-Zenith Satellite System, QZSS) 및 인도의 인도 구역 항법 위성 시스템(India Regional Navigation Satellite System, IRNSS) 등이 포함된다. 글로벌 위성 항법 시스템은 주로 위성과 수신기 사이의 거리를 측정하고, 거리 후방 교차 원리를 이용하여 운동 캐리어 위치, 속도 및 시간(Position Velocity Time, PVT)을 확정한다. 위성 항법 시스템 PVT 성능은 위성 궤도, 클록 오프셋 제품 정확도에 의해 제한되는 외에 전리층, 대류권 등 오차 모델 정확도 및 모호성 파라미터 결정의 정확성에도 관련된다. 그러나, 측위, 속도 측정 및 타이밍(timing) 측위 파라미터 전산의 수렴 속도는 주요하게 항법 위성 공간 기하학적 구조에 의해 결정된다. 현재, 정밀 측위 수렴 과정은 15분에서 30분 사이로 소요되고, 비교적 긴 수렴 시간은 고정확도 실시간 측위 요구를 만족시킬 수 없다.
수렴 시간을 줄이기 위해, 현재 주로 구역 보강(regional augmentation) 또는 멀티 항법 시스템 연합 문제 해결을 적용하고 있다. 구역 보강 시스템, 예를 들어 실시간 키네마틱 측위(Real Time Kinematic, RTK), 실시간 확장 측위(Real-Time extended, RTX), 실시간 키네마틱 정밀 단독 측위(Precise Point Positioning- Real Time Kinematic, PPP-RTK)는 구역 기준국을 적용하여 현재 구역의 전리층, 대류권 등 오차 정보를 전산하여, 이동역 위치에 상응된 오차를 보정함으로써, 모호성 파라미터와 위치 파라미터의 쾌속 분리를 실현하고, 다시 말해서 여러 이포크(epoch)에서 모호성 파라미터를 결정할 수 있고, 센티미터급 측위 결과 및 상응 정확도의 속도 측정 및 타이밍 결과를 실현한다. 멀티 항법 위성 시스템을 이용하여 관측 가능한 위성 수량을 크게 증가시키고, 위성의 공간 기하학적 구조를 개선하며, 파라미터 전산의 수렴 속도를 높힘으로써, PVT 성능을 향상시킬 수 있다.
그러나, 상술한 방법은 모두 국한성이 존재하고, 예를 들어 구역 보강 시스템는 일정한 범위 내에서만 고정확도 PVT서비스를 제공할 수 있고, 멀티 항법 위성 시스템이 정밀 단독 측위(Precise Point Positioning, PPP)에 대한 수렴 효과는 제한적이다.
이하 본 명세서에서 설명하는 주제에 대한 개요 설명이고, 개요 설명은 특허 청구 범위의 보호 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.
구역 보강 시스템은 지역 제한을 받아, 일반적으로 일정한 범위 내에서만 고정확도 PVT서비스를 제공할 수 있고, 작용 범위를 초과하면, 그 보강 정보를 더는 사용할 수 없다. 멀티 항법 위성 시스템은 그 수렴 속도를 향상시킬 수 있으나, 관련 항법 위성이 모두 중, 고 궤도에 위치하고, 위성이 짧은 시간 내에 천정에서 스캔하는 각도가 비교적 작아, 위성 공간 기하학적 구조 변화가 현저하지 않으며, 해당 방법이 정밀 단독 측위 수렴에 대한 효과는 한정적이고, 모호성이 결정된 상황에서 그 수렴 시간은 여전히 적어도 6분이 소요되며, 저궤도 보강 위성이 지면 스테이션에 대해 운동이 비교적 빨라, 쾌속 기하학적 구조 변화 및 모호성 파라미터와 위치 파라미터의 쾌속 분리를 초래함으로써, PVT 수렴 속도를 촉진하고, 따라서 중, 고 궤도 보강 위성을 연합하여 항법 서비스를 제공하는 것은 현재 고정확도 PVT 서비스 슬럼프를 돌파하는 효과적인 수단이다.
본 출원은 저궤도 보강 위성 군집군에서 브로드캐스팅하는 항법 위성 신호를 이용함으로써, 고, 중궤도 항법 위성을 연합하여 큰 스케일의 쾌속 고정확도 PVT서비스의 항법 위성 및 저궤도 보강 위성을 기반으로 하는 측위 방법 및 시스템을 제공한다.
본 출원은 이하와 같은 기술 방안을 채택한다.
본 출원은 쾌속 정밀 측위 방법을 제공하고, 해당 방법은 현재 이포크에서, 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 관측 데이터를 획득하여 상기 관측 데이터에 대해 선행 처리를 진행하는 단계 1, 각각 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 항법 메시지를 획득하고, 획득한 저궤도 보강 위성의 항법 메시지에 근거하여, 항법 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋 및 저궤도 보강 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋을 얻는 단계 2, 획득한 항법 메시지에 근거하여 측위 과정에서 발생하는 오차를 보정하는 단계 3, 하나의 위성 항법 시스템을 기준으로 정규화하여 통일된 선형 관측 방정식을 얻어 측위 속도 측정 파라미터 관측치를 산출하는 단계 4, 산출하여 얻은 측위 속도 측정 파라미터 관측치 및 이전 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여, 상태 방정식으로 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치를 얻는 단계 5 및 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여 현재 이포크의 측위 및 속도 측정 결과를 생성하고 저장하며, 단계 1로 되돌아가는 단계 6을 포함한다.
여기서, 단계 2는 네트워크를 통해 실시간 상태 공간 표시법 SSR 보정 정보를 수신하여, 고정확도의 실시간 궤도 및 실시간 클록 오프셋을 획득하는 단계를 포함한다.
여기서, GPS 시스템에 대응되는 수신기 클록 오프셋(
Figure 112022069897940-pct00243
)을 기준으로 하면, GPS 이외의 위성 항법 시스템의 선형 관측 방정식은 이하와 같다.
Figure 112022069897940-pct00244
식에서,
Figure 112022069897940-pct00486
는 GNSS 시스템에서 감시국 천정 방향 대류권 지연 파라미터에 대응되는 사상 함수이고,
Figure 112022069897940-pct00487
는 감시국 천정 방향 대류권 지연 파라미터이고,
Figure 112022069897940-pct00245
및
Figure 112022069897940-pct00246
는 각각 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치이고,
Figure 112022069897940-pct00247
및
Figure 112022069897940-pct00248
는 각각 수신기단 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치 하드웨어 지연이며,
Figure 112022069897940-pct00249
및
Figure 112022069897940-pct00250
는 각각 위성단 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치 하드웨어 지연이고,
Figure 112022069897940-pct00251
는 전리층 프리 조합 관측치 파장이며,
Figure 112022069897940-pct00488
는 진공중 광속이며,
Figure 112022069897940-pct00489
은 주파수 포인트 1의 반송파 주파수이고,
Figure 112022069897940-pct00490
는 주파수 포인트 2의 반송파 주파수이고,
Figure 112022069897940-pct00252
는 상응한 모호 정수 파라미터이고, 식에서,
Figure 112022069897940-pct00253
는 상기 GPS와 상기 GPS 이외의 임의의 하나의 위성 항법 시스템의, 수신기단에서의 의사 거리 하드웨어 지연의 차이이며, 다시 말해서 코드 편차이며;
Figure 112022069897940-pct00254
는 감시국과 위성의 초기 좌표에 근거하여 산출된 감시국과 위성 간 거리이고,
Figure 112022069897940-pct00255
,
Figure 112022069897940-pct00256
,
Figure 112022069897940-pct00257
은 선형화 계수이며, 각각
Figure 112022069897940-pct00258
,
Figure 112022069897940-pct00259
,
Figure 112022069897940-pct00260
이고,
Figure 112022069897940-pct00261
,
Figure 112022069897940-pct00262
및
Figure 112022069897940-pct00263
는 위성 좌표이며,
Figure 112022069897940-pct00264
,
Figure 112022069897940-pct00265
및
Figure 112022069897940-pct00266
는 감시국 초기 좌표이고,
Figure 112022069897940-pct00267
,
Figure 112022069897940-pct00268
및
Figure 112022069897940-pct00269
는 각각 그 보정치이다.
여기서, 속도 측정관측 방정식은 이하와 같다.
Figure 112022069897940-pct00270

Figure 112022069897940-pct00491
식에서,
Figure 112022069897940-pct00271
는 감시국과 위성 간 위상 변화율을 나타내고, 단위는 cycle/s이며,
Figure 112022069897940-pct00272
는 샘플링 간격을 나타내고,
Figure 112022069897940-pct00273
,
Figure 112022069897940-pct00274
및
Figure 112022069897940-pct00275
는 위성 속도이며,
Figure 112022069897940-pct00276
,
Figure 112022069897940-pct00277
및
Figure 112022069897940-pct00278
는 감시국 속도이고,
Figure 112022069897940-pct00279
는 수신기 클록 속도를 나타내며,
Figure 112022069897940-pct00280
는 대류권의 변화율을 나타낸다.
여기서, 상기 항법 위성은 미국 GPS, 중국 북두, 유럽 연합 갈릴레오 및 러시아 GLONASS 위성 항법 시스템 중 적어도 하나를 포함한다.
본 출원은 측위 시스템을 더 제공하고, 해당 측위 시스템은 각 이포크에서 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 관측 데이터를 획득하고 상기 관측 데이터에 대해 선행 처리를 진행하도록 설정되는 위성 관측 데이터 수신 및 처리장치, 각 이포크에서 각각 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 항법 메시지를 획득하고, 획득한 저궤도 보강 위성의 항법 메시지에 근거하여 항법 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋 및 저궤도 보강 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋을 얻도록 설정되는 위성 항법 메시지 수신 및 처리장치, 획득한 항법 메시지에 근거하여 측위 과정에서 발생하는 오차를 보정하도록 설정되는 측위 오차 보정장치, 하나의 위성 항법 시스템을 기준으로 정규화하여 통일된 선형 관측 방정식을 획득하여, 측위 속도 측정 파라미터 관측치를 산출하도록 설정되는 측위 속도 측정 파라미터 관측치 산출장치 및 산출하여 얻은 측위 속도 측정 파라미터 관측치 및 이전 이포크에 저장된 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여, 상태 방정식으로 측위 속도 측정 파라미터 추정치를 산출하도록 설정되는 측위 속도 측정 파라미터 추정치 산출장치를 포함한다.
측위 속도 측정 결과 저장장치는 상기 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여 현재 이포크의 측위 및 속도 측정 결과를 생성하고 저장하도록 설정된다.
여기서, 위성 항법 메시지 수신 및 처리장치는 항법 위성 항법 메시지 수신 및 처리유닛 및 저궤도 보강 위성 항법 메시지 수신 및 처리유닛을 포함한다.
여기서, 측위 오차 보정장치는 항법 위성 오차 보정유닛 및 저궤도 보강 위성 오차 보정유닛을 포함한다.
여기서, GPS 시스템에 대응되는 수신기 클록 오프셋
Figure 112022069897940-pct00281
을 기준으로 하면, GPS 이외의 위성 항법 시스템의 선형 관측 방정식은 이하와 같다.
Figure 112022069897940-pct00282
식에서,
Figure 112022069897940-pct00492
는 GNSS 시스템에서 감시국 천정 방향 대류권 지연 파라미터에 대응되는 사상 함수이고,
Figure 112022069897940-pct00493
는 감시국 천정 방향 대류권 지연 파라미터이고,
Figure 112022069897940-pct00283
및
Figure 112022069897940-pct00284
는 각각 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치이고,
Figure 112022069897940-pct00285
및
Figure 112022069897940-pct00286
는 각각 수신기단 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치 하드웨어 지연이며,
Figure 112022069897940-pct00287
및
Figure 112022069897940-pct00288
는 각각 위성단 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치 하드웨어 지연이고,
Figure 112022069897940-pct00289
는 전리층 프리 조합 관측치 파장이며,
Figure 112022069897940-pct00494
는 진공중 광속이며,
Figure 112022069897940-pct00495
은 주파수 포인트 1의 반송파 주파수이고,
Figure 112022069897940-pct00496
는 주파수 포인트 2의 반송파 주파수이고,
Figure 112022069897940-pct00290
는 상응한 모호 정수 파라미터이고, 식에서,
Figure 112022069897940-pct00291
는 상기 GPS와 상기 GPS 이외의 임의의 하나의 위성 항법 시스템의, 수신기단에서의 의사 거리 하드웨어 지연의 차이이며, 다시 말해서 코드 편차이며;
Figure 112022069897940-pct00292
는 감시국과 위성의 초기 좌표에 근거하여 산출된 감시국과 위성 간 거리(역주: 站星距)이고,
Figure 112022069897940-pct00293
,
Figure 112022069897940-pct00294
,
Figure 112022069897940-pct00295
은 선형화 계수이며, 각각
Figure 112022069897940-pct00296
,
Figure 112022069897940-pct00297
,
Figure 112022069897940-pct00298
이고,
Figure 112022069897940-pct00497
,
Figure 112022069897940-pct00498
및
Figure 112022069897940-pct00499
는 위성 좌표이며,
Figure 112022069897940-pct00500
,
Figure 112022069897940-pct00501
및
Figure 112022069897940-pct00502
는 감시국 초기 좌표이고,
Figure 112022069897940-pct00503
,
Figure 112022069897940-pct00504
및
Figure 112022069897940-pct00505
는 각각 그 보정치이다.
여기서, 속도 측정관측 방정식은 이하와 같다.
Figure 112022069897940-pct00299

Figure 112022069897940-pct00506
식에서,
Figure 112022069897940-pct00300
는 감시국과 위성 간 위상 변화율을 나타내고, 단위는 cycle/s이며,
Figure 112022069897940-pct00301
는 샘플링 간격을 나타내고,
Figure 112022069897940-pct00302
,
Figure 112022069897940-pct00303
및
Figure 112022069897940-pct00304
는 위성 속도이며,
Figure 112022069897940-pct00305
,
Figure 112022069897940-pct00306
및
Figure 112022069897940-pct00307
는 감시국 속도이고,
Figure 112022069897940-pct00308
는 수신기 클록 속도를 나타내며,
Figure 112022069897940-pct00309
는 대류권의 변화율을 나타낸다.
본 출원의 일 실시예는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 제공하고, 상기 저장 매체는 저장된 프로그램을 포함하며, 여기서, 상기 프로그램 작동 시 상술한 임의의 기재된 측위 방법을 실행한다.
본 출원의 일 실시예는 프로세서를 제공하고, 상기 프로세서는 프로그램을 작동하도록 설정되고, 상기 프로그램 작동 시상술한 임의의 기재된 측위 방법을 실행한다.
첨부 도면 및 상세한 설명을 열독하고 이해하여 다른 방면도 이해할 수 있다.
첨부 도면은 예시 실시형태를 보여주기 위한 것이고, 본 출원에 대해 한정하는 것으로 간주해서는 아니된다. 첨부 도면 전반에서 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
첨부 도면에서,
도 1은 본 출원의 일 실시예에 기재된 쾌속 정밀 측위 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 기재된 쾌속 정밀 측위 시스템의 구조 개략도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 기재된 쾌속 정밀 측위 방법의 흐름도이다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 출원의 예시적 실시예를 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 첨부 도면에서 본 개시의 예시적인 실시예를 보여주나, 여러 형식으로 본 개시를 실현할 수 있으며 여기에서 설명한 실시예에 의해 한정되지 않는 것을 이해해야 한다.
1. 하나의 위성 항법 시스템을 기준으로 정규화하여 얻은 중, 고, 저궤도 보강 위성 통일 선형 관측 방정식
본 출원에서 제공하는 측위 방법을 실현하고자, 우선 중, 고, 저궤도 보강 위성의 통일된 관측 방정식을 구축하고 선형화를 진행해야 하며, 수신기는 구축된 성형 관측 방정식을 통해 측위 속도 측정 파라미터 관측치을 얻는다. 여기서, 중, 고, 저궤도 군집 위성 다중 주파수 정보 소스는 기존의 모든 위성 항법 시스템 중 적어도 하나의 위성 항법 시스템 및 저궤도 보강 위성 항법 시스템의 다중 주파수 정보 소스를 포함한다. 항법 위성과 저궤도 보강 위성 측위 방식은 일치하고, 양자의 관측치는 함께 보정 전산(compensating computation)을 진행할 수 있다. 관측 방정식 자체의 수학 모델은 하나의 비선형 방정식이고, 따라서 해당 방정식에 대해 테일러 전개, 2차항 제거 후 하나의 선형 방정식을 얻을 수 있다. 항법 위성과 저궤도 보강 위성의 관측치는 위치와 수신기 클록 오프셋의 선형 방정식 그룹으로 표달할 수 있다. 차분 관측치를 이용하여, 감시국 속도항 및 수신기 클록 오프셋 변화율에 관련되는 관측 방정식을 얻을 수 있다. 이러한 두 종류의 관측 방정식을 연립하여, PVT 3개 파라미터의 최적 추정을 얻을 수 있다.
수신기가 항법 메시지에서 획득한 항법 위성 기본 관측치에 다중 주파수 포인트 의사 거리(
Figure 112022069897940-pct00073
) 및 반송파 위상(
Figure 112022069897940-pct00074
) 등 두 종류가 포함된다. 주파수 포인트(
Figure 112022069897940-pct00075
)에 있어서, 위성(
Figure 112022069897940-pct00076
)에서 감시국(
Figure 112022069897940-pct00077
)까지의 의사 거리 및 위상 관측치는 이하와 같이 표시할 수 있다.
Figure 112022069897940-pct00310
(1)
식에서,
Figure 112022069897940-pct00311
은 위성 및 감시국 사이의 기하학적 거리이고,
Figure 112022069897940-pct00312
는 감시국 천정 방향 대류권 지연 파라미터이며,
Figure 112022069897940-pct00313
에 대응되는 사상 함수는
Figure 112022069897940-pct00314
이고,
Figure 112022069897940-pct00083
는 진공중 광속이며,
Figure 112022069897940-pct00315
및
Figure 112022069897940-pct00316
는 각각 위성클록 오프셋 및 수신기 클록 오프셋이고,
Figure 112022069897940-pct00317
, 여기서
Figure 112022069897940-pct00318
는 주파수 포인트(
Figure 112022069897940-pct00088
)의 반송파 주파수이고,
Figure 112022069897940-pct00319
대응 파장은
Figure 112022069897940-pct00320
이며,
Figure 112022069897940-pct00321
는 경사 전리층 지연이며,
Figure 112022069897940-pct00322
및
Figure 112022069897940-pct00323
는 각각 수신기단의 의사 거리 및 반송파 위상 하드웨어 지연이고,
Figure 112022069897940-pct00324
및
Figure 112022069897940-pct00325
는 위성단의 의사 거리 및 반송파 위상 하드웨어 지연이며,
Figure 112022069897940-pct00326
는 모호 정수 파라미터이다. 상기 식에서 안테나 위상 편차 및 변화, 위상 트위스티드, 위성클록 오프셋의 상대론적 효과 등 오차 보정 및 멀티 경로 및 관측치노이즈 등 오차는 생략한다.
식 (1)에서 천정 대류권 지연 파라미터(
Figure 112022069897940-pct00327
), 수신기 클록 오프셋(
Figure 112022069897940-pct00328
)은 감시국에만 관계되고, 위성클록 오프셋(
Figure 112022069897940-pct00329
)은 위성에만 관계되며, 경사 전리층 지연 파라미터(
Figure 112022069897940-pct00330
)는 감시국 및 위성에 관계되고, 의사 거리 및 위상이 위성단 또는 수신기단에서의 하드웨어 지연 파라미터는 주로 각각 감시국, 위성, 관측치 유형 및 추적 주파수 등에 관계된다.
항법 위성 데이터 처리에서, 흔히 필요에 따라 여러 유형의 위성 및 의사 거리 관측지 조합을 구축하는 바, 여기서 전리층 프리 조합이 1차 전리층 영향을 해소하기에, 고정확도 데이터 처리의 관측 방정식의 구축에 광범위하게 사용되고, 상기 관측 방정식은 이하와 같이 표시할 수 있다.
Figure 112022069897940-pct00331
(2)
식에서,
Figure 112022069897940-pct00332
및
Figure 112022069897940-pct00333
는 각각 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치이고,
Figure 112022069897940-pct00334
및
Figure 112022069897940-pct00335
는 각각 수신기단 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치 하드웨어 지연이며, 그 값은 이하와 같다.
Figure 112022069897940-pct00336
(3)
위성단 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치 하드웨어 지연(
Figure 112022069897940-pct00337
및
Figure 112022069897940-pct00338
)은 각각 이하와 같다.
Figure 112022069897940-pct00339
(4)
식에서,
Figure 112022069897940-pct00340
는 전리층 프리 조합 관측치 파장이고,
Figure 112022069897940-pct00341
는 상응한 모호 정수 파라미터이며, 그 값은 이하와 같다.
Figure 112022069897940-pct00342
(5)
식 (2) 중 각각의 파라미터와 감시국, 위성 및 신호 주파수 등의 관련성을 고려하여, 멀티 시스템 관측치에 관련하여, 식 (2)는 이하와 같이 확장할 수 있다.
Figure 112022069897940-pct00343
(6)
식에서, S는 GNSS 시스템을 표시한다. GPS, Galileo, QZSS 및 북두 등 코드 분할 다중 접속 기술을 적용하는 항법 위성 시스템에 있어서, 다른 위성 반송파 주파수는 서로 같기에, 수신기단의 의사 거리 및 반송파 위상 관측치 하드웨어 지연은 모든 싱글 시스템 위성에 대해 서로 같다. 그러나 GLONASS 시스템은 주파수 분할 다중 접속 기술을 적용하기에, 상응한 수신기단 의사 거리 및 위상 하드웨어 지연은 위성(주파수)에도 관계되고, 다른 GLONASS 위성(주파수)은 다른 수신기단 하드웨어 지연에 대응된다.
PVT 모델에서, 항법 위성 클록 오프셋이 일치하고 추정 시 위성단 의사 거리 하드웨어 지연(
Figure 112022069897940-pct00344
)을 흡수하나, 수신기단의 의사 거리 하드웨어 지연은 수신기 클록 오프셋(
Figure 112022069897940-pct00345
)에 의해 흡수되기에, 이때 관측 방정식은 이하와 같다.
Figure 112022069897940-pct00346
(7)
식에서,
Figure 112022069897940-pct00347
이다. 다중 모드 항법 시스템 연합 처리 시, 일반적으로 하나의 수신기 클록 오프셋 파라미터만 추정하나, 전술한 설명에서 수신기 클록 오프셋 파라미터는 수신기단에서의 의사 거리 관측치의 하드웨어 지연을 흡수하고, 해당 지연 파라미터는 신호 주파수 및 항법 시스템에 관계되기에, 다른 시스템은 다른 수신기 클록 오프셋(
Figure 112022069897940-pct00348
)에 대응되고, GPS 시스템이 대응되는 수신기 클록 오프셋(
Figure 112022069897940-pct00349
)을 기준으로 하면, 다른 시스템 관측 방정식은 이하와 같이 변경할 수 있다.
Figure 112022069897940-pct00350
(8)
식에서,
Figure 112022069897940-pct00351
는 상기 GPS와 상기 GPS 이외의 임의의 하나의 위성 항법 시스템이 수신단에서의 의사 거리 하드웨어 지연 차이이고, 다시 말해서 코드 편차이다. 다른 항법 시스템 사이의 시간 기준 차이를 고려하면, 별도로 하나의 상수 편차 파라미터를 인입해야 하고, 이러한 상수 편차 파라미터와 차분 코드 편차(Differential Code Bias, DCB) 파라미터는 시스템 사이 편차(Inter-System Bias, ISB) 파라미터를 구성하게 된다. 코드 분할 다중 접속을 적용하는 항법 시스템에 있어서, 그 모든 위성은 동일한 ISB 파라미터에 대응되고, GLONASS시스템은 주파수 분할 다중 접속 기술을 적용하기에, 그 다른 위성(주파수)는 다른 ISB 파라미터에 대응되며, 이 때 ISB파라미터는 실제로 다른 시스템 사이 코드 편차, 시간 기준차 및 GLONASS 시스템 내 다른 위성 주파수 사이 편차(Inter-Frequency Bias, IFB)의 조합이다. 저궤도 보강 위성 그룹은 위성 항법 시스템으로서, 그 측위 수학 모델은 관련 GNSS시스템과 같다. 저궤도 보강 위성 항법 시스템은 새로운 항법 시스템으로 간주될 수 있고, 별도로 ISB 파라미터를 추정하기만 하면 된다.
GNSS관측 방정식 자체는 비선형 방정식이고, 관련된 파라미터 추정 방법은 일반적으로 선형 시스템에 적용되기에, 테일러 전개을 진행해야 한다. 감시국 근사 좌표 위치에서의 GNSS관측 방정식을 테일러 공식에 따라 전개하고, 2차항을 제거함으로써, 위치 및 시간에 관한 선형 표현식을 얻으며, 이하와 같다.
Figure 112022069897940-pct00352
(9)
식에서,
Figure 112022069897940-pct00353
는 감시국과 위성(衛星)의 초기 좌표에 근거하여 산출된 감시국과 위성 간 거리(衛星距離)이고,
Figure 112022069897940-pct00354
,
Figure 112022069897940-pct00355
,
Figure 112022069897940-pct00356
은 선형화 계수이며, 각각
Figure 112022069897940-pct00357
,
Figure 112022069897940-pct00358
,
Figure 112022069897940-pct00359
이고,
Figure 112022069897940-pct00360
,
Figure 112022069897940-pct00361
및
Figure 112022069897940-pct00362
는 위성 좌표이며,
Figure 112022069897940-pct00363
,
Figure 112022069897940-pct00364
및
Figure 112022069897940-pct00365
는 감시국 초기 좌표이고,
Figure 112022069897940-pct00366
,
Figure 112022069897940-pct00367
및
Figure 112022069897940-pct00368
는 각각 그 보정치이다.
식 (9)에서 타이밍 및 측위 기능만 완성하고, 속도 측정 관측 방정식은 이하와 같다.
Figure 112023007598941-pct00511
(10)
Figure 112022069897940-pct00370
식에서,
Figure 112022069897940-pct00371
는 감시국과 위성 간 위상 변화율을 나타내고, 단위는 cycle/s이며,
Figure 112022069897940-pct00372
는 샘플링 간격을 나타내고,
Figure 112022069897940-pct00373
,
Figure 112022069897940-pct00374
및
Figure 112022069897940-pct00375
는 위성 속도이며,
Figure 112022069897940-pct00376
,
Figure 112022069897940-pct00377
및
Figure 112022069897940-pct00378
는 감시국 속도이고,
Figure 112022069897940-pct00379
는 수신기 클록 속도를 나타내며,
Figure 112022069897940-pct00380
는 대류권의 변화율을 나타낸다.
2. 평균평방근 필터링 산법 측위 속도 측정 파라미터 상태 방정식 구축
위치 및 시간 관측 방정식 및 속도 관측 방정식을 세운 후, 평균평방근 필터링 산법을 이용하여 측위 속도 측정 파라미터에 대해 상태 추정을 진행하고, 저궤도 보강 위성 관측치를 추가하였기에, PPP 쾌속 수렴을 실현할 수 있어, 더욱 높은 정확도의 파라미터 정보를 얻는다.
이하 평균평방근 정보 필터링의 주요 단계를 보여주며, 그 상태 방정식은 이하와 같다.
Figure 112022069897940-pct00381
식에서,
Figure 112022069897940-pct00382
는 선험치(
Figure 112022069897940-pct00383
) 및 선험 분산(
Figure 112022069897940-pct00384
)을 가지고, 추정하고자 하는 위치, 속도 또는 클록 오프셋 파라미터이다. 선험 분산을 제곱근(Cholesky 분해)하여, 가상 관측 방정식을 세운다.
Figure 112022069897940-pct00385
식에서,
Figure 112022069897940-pct00386
,
Figure 112022069897940-pct00387
이다. 원식에서,
Figure 112022069897940-pct00388
Figure 112022069897940-pct00389
이고, 이로써 상태 노이즈 가상 관측 방정식을 구축한다.
Figure 112022069897940-pct00390
.
필터링 관측 방정식은 이하와 같다.
Figure 112022069897940-pct00391
식에서,
Figure 112022069897940-pct00392
이다.
최소 평균편차(minimum variance) 준칙에 따라, 평균평방근 정보 필터링 산법 관측을 구축하여 성능 함수를 업데이트할 수 있다.
Figure 112022069897940-pct00393
,
이를 매트릭스 형식으로 변경하여,
Figure 112022069897940-pct00394
이고,
상기 식에 대해 직교 변화을 진행하여 이하의 식을 얻을 수 있다.
Figure 112022069897940-pct00395
.
마찬가지로 최소 평균편차 준칙에 따라, 평균평방근 정보 필터링 산법 상태를 구축하여 성능 함수를 업데이트한다.
Figure 112022069897940-pct00396
매트릭스 형식으로 작성하여,
Figure 112022069897940-pct00397
이다.
식에서,
Figure 112022069897940-pct00398
이고, 직교 전환을 진행하여 이하와 같이 얻을 수 있다.
Figure 112022069897940-pct00399
(11)
중, 고 궤도 정보 소스를 이용하여 측위 속도 측정 파라미터를 구할 때, 위성 군집 위성의 제한으로 인해 전산 정확도 및 수렴 시간은 자주 쾌속 고정확도 측위의 요구를 만족시킬 수 없다. 중, 고, 저궤도 다중 주파수 정보 소스를 적용하고 측위를 융합하여, 가시 위성의 기하학적 구조를 보강할 수 있고, 쾌속 수렴을 실현함으로써, 측위 전산 정확도를 향상시킨다. 도 1은 본 출원의 일 실시예에 기재된 측위 방법 흐름도을 보여준다. 해당 방법은 측위 시스템을 통해 실행될 수 있고, 해당 측위 시스템은 소프트웨어 및 하드웨어 중의 적어도 하나의 형태로 실현될 수 있다 여기서, 중, 고, 저궤도 군집 위성 다중 주파수 정보 소스는 기존 모든 위성 항법 시스템 중 적어도 하나의 위성 항법 시스템 및 저궤도 보강 위성 항법 시스템의 다중 주파수 정보 소스를 포함한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에 기재된 측위 방법은 단계 S110 내지 단계 S160을 포함한다.
단계 S110에서, 현재 이포크에서, 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 관측 데이터를 획득하고 선행 처리를 진행한다. 과정은 이하와 같다. 수신기 추적 관측을 통해, 멀티 시스템 다중 주파수구간의 관측치 및 저궤도 보강 위성 관측치를 획득하고, 데이터에 대해 선행 처리를 진행한다.
여기서, 항법 위성은 미국 GPS, 중국 북두, 유럽 연합 갈릴레오 및 러시아 GLONASS 위성 항법 시스템 중 적어도 하나를 포함한다.
단계 S120에서, 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 항법 메시지를 획득하고, 획득한 저궤도 보강 위성의 항법 메시지에 근거하여 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋을 동시에 얻는다. 과정은 이하와 같다. 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 항법 메시지를 획득하고, 항법 메시지에서 제공하는 궤도 요소 및 클록 오프셋 계수를 이용하여 현재 시각의 위성 위치 및 위성 클록 오프셋을 얻는다. 여기서, 저궤도 보강 위성은 항법 위성과 다른 특점을 가지기에, 저궤도 보강 위성의 항법 메시지와 항법 위성의 항법 메시지는 다른 점을 가진다. 예를 들어, 저궤도 보강 위성의 항법 메시지의 파라미터의 종류가 더욱 많고, 따라서 저궤도 보강 위성의 궤도 및 클록 오프셋의 산출도 항법 위성의 궤도 및 클록 오프셋의 산출과 다른 점을 가지며, 예를 들어, 저궤도 보강 위성의 궤도의 산출은 항법 위성의 궤도의 산출에 비해 고려해야 하는 섭동 요소가 더욱 많다. 방송 궤도 정보에서 제공한 항법 위성과 저궤도 보강 위성 궤도 및 위성 클록 오프셋의 정확도는 일반적으로 고정확도의 측위 요구를 만족시킬 수 없다. 일 실시예에서, 고정확도의 실시간 궤도 및 실시간 클록 오프셋을 획득하기 위해, 네트워크를 통해 실시간으로 상태 공간 표시법(State Space Representation, SSR)보정 정보을 수신한다.
단계 S130에서, 획득한 항법 메시지에 근거하여 측위 과정에서의 오차를 보정한다.
오차 모델에 대해 보정할 수 있는 오차는 단계 130에서 보정하고, 오차 모델에 대해 보정할 수 없는 오차는 단계 S140의 측위 속도 측정 파라미터 관측치 산출 및 단계 S150의 측위 속도 측정 파라미터 추정을 통해 보정한다. 저궤도 보강 위성 및 항법 위성의 일부 오차가 다르고, 필요에 따라 다른 위성 항법 시스템에 대해 대응되게 오차를 보정한다.
측위 과정에서, 측위 결과는 흔히 여러항의 오차의 영향을 받기에, 오차의 영향을 줄여 고정확도 측위 결과의 기초를 획득할 수 있다. 이러한 오차는 연관성에 따라 감시국에 관련된 오차, 위성에 관련된 오차 및 위성 신호 전파에 관련된 오차로 구분될 수 있다. 자주 사용되는 측위 오차를 줄이는 방법은 모델 보정 및 파라미터 추정이 있다. 일부 그 물리적 특성을 이해하는 오차항은 보정 공식을 이용하여 그 영향을 정확하게 줄이고, 예를 들어 상대론적 효과, 지구 자전 효과 등을 이용하여 줄이며, 일부 모델로 맞출 수 있는 오차항은 맞춤 모델을 이용하여 획득한 모델값으로 그 영향을 줄일 수 있고, 예를 들어 지구 조석 보정, 대류권 보정 등이 있으며, 물리적 특성이 명확하지 않고, 모델 맞춤이 좋치 않은 오차항은 파라미터 추정의 방법을 적용하여 측위에 미치는 영향를 해소할 수 있으며, 예를 들어 수신기 클록 오프셋 등이 있다.
단계 S140에서, 하나의 위성 항법 시스템을 기준으로 정규화하여 얻은 통일된 선형 관측 방정식에 근거하여 측위 속도 측정 파라미터 관측치를 산출한다. 과정은 이하와 같다. 획득한 관측 데이터 및 항법 메시지에 근거하여, 상술한 공식 (9)를 거쳐 수신기의 위치를 산출하고, 동시에 수신기의 클록 오프셋도 산출할 수 있으며, 상술한 공식(10)을 거쳐 수신기의 속도를 산출할 수도 있다.
단계 S150에서, 산출하여 얻은 측위 속도 측정 파라미터 관측치 및 이전 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여, 상태 방정식을 통해 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터를 추정하여, 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치를 얻는다. 과정은 이하와 같다. 산출하여 얻은 측위 속도 측정 파라미터 관측치 및 이전 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여, 상술한 공식 (11)을 거쳐 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치를 산출하고, 산출하여 얻은 측위 속도 측정 파라미터 추정치를 저장한다.
단계 S160에서, 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여 현재 이포크의 측위 및 속도 측정 결과를 생성하고 저장하며, 단계 S110으로 되돌아간다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 기재된 측위 시스템을 보여준다. 여기서, 중, 고, 저궤도 군집 위성 다중 주파수 정보 소스는 기존 모든 위성 항법 시스템 중 적어도 하나의 위성 항법 시스템 및 저궤도 보강 위성 항법 시스템의 다중 주파수 정보 소스를 포함한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 출원의 일 실시예에 기재된 측위 시스템은 위성 관측 데이터 수신 및 처리장치(11), 위성 항법 메시지 수신 및 처리장치(12), 측위 오차 보정장치(13), 측위 속도 측정 파라미터 관측치 산출장치(14), 측위 속도 측정 파라미터 추정치 산출장치(15) 및 측위 속도 측정 결과 저장장치(16)를 포함한다.
여기서, 위성 관측 데이터 수신 및 처리장치(11)는 각 이포크에서 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 관측 데이터를 획득하고 데이터에 대해 선행 처리를 진행하도록 설정된다.
위성 항법 메시지 수신 및 처리장치(12)는 각 이포크에서 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 항법 메시지를 획득하고, 획득한 저궤도 보강 위성의 항법 메시지에 근거하여 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋을 동시에 얻도록 설정된다. 일 실시예에서, 위성 항법 메시지 수신 및 처리장치(12)는 항법 위성 항법 메시지 수신 및 처리유닛 및 저궤도 보강 위성 항법 메시지 수신 및 처리유닛을 포함한다.
측위 오차 보정장치(13)는 획득한 항법 메시지에 근거하여 측위 과정에서의 오차를 보정하도록 설정된다. 일 실시예에서, 측위 오차 보정장치(13)는 항법 위성 오차 보정 유닛 및 저궤도 보강 위성 오차 보정 유닛을 포함한다.
측위 속도 측정 파라미터 관측치 산출장치(14)는 하나의 위성 항법 시스템을 기준으로 정규화하여 얻은 통일된 선형 관측 방정식에 근거하여 측위 속도 측정 파라미터 관측치를 산출하도록 설정된다.
측위 속도 측정 파라미터 추정치 산출장치(15)는 산출하여 얻은 측위 속도 측정 파라미터 관측치 및 이전 이포크에 저장된 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여, 상태 방정식을 거쳐 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정을 진행하여, 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치를 얻는다.
측위 속도 측정 결과 저장장치(16)는 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여 현재 이포크의 측위 및 속도 측정 결과을 생성하고 저장하도록 설정된다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에서 제공하는 쾌속 정밀 측위 방법의 작동 원리 개략도이다. 여기서, 측위 방법의 실현은 항법 위성 군집 위성, 저궤도 군집 위성, 지면 작동 제어 시스템 및 사용자 수신기를 포함하고, 여기서 항법 위성 군집 위성은 미국 GPS, 중국 북두, 유럽 연합 갈릴레오, 러시아 GLONASS 위성 항법 시스템의 적어도 하나를 포함하며, 항법 위성 신호를 브로드캐스팅하도록 설정된다. 저궤도 군집 위성은 복수의 궤도면에 분포된 복수의 저궤도 위성을 포함하고, 상기 복수의 저궤도 위성은 특정 주파수 구역의 브로드캐스팅를 통해 고정확도 시간 및 빈도 기준(time and frequency standards)에 따른 항법 직발송 신호를 기반으로, 글로벌 또는 특정 서비스 구역에 안정적으로 도달하고, 항법 직발송 신호 및 항법 보강 정보를 브로드캐스팅하도록 설정된다. 지면 작동 제어 시스템은 업무 산출 처리를 진행하여, 위성 및 군집 위성을 제어 관리한다. 사용자 수신기는 항법 위성 및 저궤도 위성에서 브로드캐스팅하는 항법 직발송 신호 및 저궤도 위성에서 브로드캐스팅하는 항법 보강 정보를 수신하고, 항법 위성 및 저궤도 위성의 항법 직발송 신호 및 상기 항법 보강 정보에 근거하여 정밀 측위, 속도 측정 및 타이밍을 진행한다.

Claims (11)

  1. 쾌속 정밀 측위 방법으로서, 상기 방법은:
    현재 이포크에서, 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 관측 데이터를 획득하여 상기 관측 데이터에 대해 선행 처리를 진행하는 단계 1,
    항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 항법 메시지를 각기 획득하고, 획득한 저궤도 보강 위성의 항법 메시지에 근거하여, 상기 항법 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋 및 상기 저궤도 보강 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋을 얻는 단계 2,
    획득한 상기 항법 메시지에 근거하여 측위 과정에서 발생하는 오차를 보정하는 단계 3,
    하나의 위성 항법 시스템을 기준으로 정규화하여 통일된 선형 관측 방정식을 획득하고, 측위 속도 측정 파라미터 관측치를 산출하는 단계 4,
    산출하여 얻은 상기 측위 속도 측정 파라미터 관측치 및 이전 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여, 상태 방정식으로 상기 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치를 얻는 단계 5, 및
    상기 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여 상기 현재 이포크의 측위 및 속도 측정 결과를 생성하고 저장하며 단계 1로 되돌아가는 단계 6을 포함하고,
    상기 방법의 각 단계는 사용자 수신기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 쾌속 정밀 측위 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통일된 선형 관측 방정식은 측위 관측 방정식을 포함하고, 글로벌 포지셔닝 시스템 GPS에 대응되는 수신기 클록 오프셋(
    Figure 112022069897940-pct00507
    )을 기준으로 하면, 상기 GPS 이외의 위성 항법 시스템의 측위 관측 방정식은 이하와 같고,
    Figure 112022069897940-pct00400

    식에서,
    Figure 112022069897940-pct00401
    는 GNSS 시스템에서 감시국 천정 방향 대류권 지연 파라미터에 대응되는 사상 함수이고,
    Figure 112022069897940-pct00402
    는 감시국 천정 방향 대류권 지연 파라미터이고,
    Figure 112022069897940-pct00403
    및
    Figure 112022069897940-pct00404
    는 각각 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치이고,
    Figure 112022069897940-pct00405
    및
    Figure 112022069897940-pct00406
    는 각각 수신기단 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치 하드웨어 지연이며,
    Figure 112022069897940-pct00407
    및
    Figure 112022069897940-pct00408
    는 각각 위성단 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치 하드웨어 지연이고,
    Figure 112022069897940-pct00409
    는 전리층 프리 조합 관측치 파장이며,
    Figure 112022069897940-pct00410
    는 진공중 광속이며,
    Figure 112022069897940-pct00411
    은 주파수 포인트 1의 반송파 주파수이고,
    Figure 112022069897940-pct00412
    는 주파수 포인트 2의 반송파 주파수이고,
    Figure 112022069897940-pct00413
    는 상응한 모호 정수 파라미터이고, 식에서,
    Figure 112022069897940-pct00414
    는 상기 GPS와 상기 GPS 이외의 임의의 하나의 위성 항법 시스템의, 수신기단에서의 의사 거리 하드웨어 지연의 차이이며, 다시 말해서 코드 편차이고,
    Figure 112022069897940-pct00415
    는 감시국과 위성의 초기 좌표에 근거하여 산출된 감시국과 위성 간 거리이고,
    Figure 112022069897940-pct00416
    ,
    Figure 112022069897940-pct00417
    ,
    Figure 112022069897940-pct00418
    은 선형화 계수이며, 각각
    Figure 112022069897940-pct00419
    ,
    Figure 112022069897940-pct00420
    ,
    Figure 112022069897940-pct00421
    이고,
    Figure 112022069897940-pct00422
    ,
    Figure 112022069897940-pct00423
    및
    Figure 112022069897940-pct00424
    는 위성 좌표이며,
    Figure 112022069897940-pct00425
    ,
    Figure 112022069897940-pct00426
    및
    Figure 112022069897940-pct00427
    는 감시국 초기 좌표이고,
    Figure 112022069897940-pct00428
    ,
    Figure 112022069897940-pct00429
    및
    Figure 112022069897940-pct00430
    는 각각 그 보정치인 것을 특징으로 하는 쾌속 정밀 측위 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 통일된 선형 관측 방정식은 속도 측정 관측 방정식을 포함하고, 상기 속도 측정관측 방정식은 이하와 같으며,
    Figure 112022069897940-pct00431

    Figure 112022069897940-pct00508

    식에서,
    Figure 112022069897940-pct00432
    는 감시국과 위성 간 위상 변화율을 나타내고, 단위는 cycle/s이며,
    Figure 112022069897940-pct00433
    는 샘플링 간격을 나타내고,
    Figure 112022069897940-pct00434
    ,
    Figure 112022069897940-pct00435
    및
    Figure 112022069897940-pct00436
    는 위성 속도이며,
    Figure 112022069897940-pct00437
    ,
    Figure 112022069897940-pct00438
    및
    Figure 112022069897940-pct00439
    는 감시국 속도이고,
    Figure 112022069897940-pct00440
    는 수신기 클록 속도를 나타내며,
    Figure 112022069897940-pct00441
    는 대류권의 변화율을 나타내는 것을 특징으로 하는 쾌속 정밀 측위 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 항법 위성은 미국 글로벌 포지셔닝 시스템 GPS, 중국 북두, 유럽 연합 갈릴레오 및 러시아 글로나스 GLONASS 위성 항법 시스템 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 쾌속 정밀 측위 방법.
  5. 사용자 수신기 내에 구성되는 쾌속 정밀 측위 시스템으로서:
    각 이포크에서 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 관측 데이터를 획득하고 상기 관측 데이터에 대해 선행 처리를 진행하도록 설정되는 위성 관측 데이터 수신 및 처리장치,
    각 이포크에서 각각 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 항법 메시지를 획득하고, 획득한 저궤도 보강 위성의 항법 메시지에 근거하여, 항법 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋, 저궤도 보강 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋을 얻도록 설정되는 위성 항법 메시지 수신 및 처리장치,
    획득한 상기 항법 메시지에 근거하여 측위 과정에서 발생하는 오차를 보정하도록 설정되는 측위 오차 보정장치,
    하나의 위성 항법 시스템을 기준으로 정규화하여 통일된 선형 관측 방정식을 획득하고, 측위 속도 측정 파라미터 관측치를 산출하도록 설정되는 측위 속도 측정 파라미터 관측치 산출장치,
    산출하여 얻은 상기 측위 속도 측정 파라미터 관측치 및 이전 이포크에 저장된 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여, 상태 방정식으로 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치를 산출하도록 설정되는 측위 속도 측정 파라미터 추정치 산출장치, 및
    상기 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여 상기 현재 이포크의 측위 및 속도 측정 결과를 생성하고 보관하도록 설정되는 측위 속도 측정 결과 저장장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 쾌속 정밀 측위 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    위성 항법 메시지 수신 및 처리장치는 항법 위성 항법 메시지 수신 및 처리유닛 및 저궤도 보강 위성 항법 메시지 수신 및 처리유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 쾌속 정밀 측위 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    측위 오차 보정장치는 항법 위성 오차 보정유닛 및 저궤도 보강 위성 오차 보정유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 쾌속 정밀 측위 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 통일된 선형 관측 방정식은 측위 관측 방정식을 포함하고, 글로벌 포지셔닝 시스템 GPS에 대응되는 수신기 클록 오프셋(
    Figure 112022069897940-pct00509
    )을 기준으로 하면, 상기 GPS 이외의 위성 항법 시스템의 측위 관측 방정식은 이하와 같으며,
    Figure 112022069897940-pct00442

    식에서,
    Figure 112022069897940-pct00443
    는 GNSS 시스템에서 감시국 천정 방향 대류권 지연 파라미터에 대응되는 사상 함수이고,
    Figure 112022069897940-pct00444
    는 감시국 천정 방향 대류권 지연 파라미터이고,
    Figure 112022069897940-pct00445
    및
    Figure 112022069897940-pct00446
    는 각각 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치이고,
    Figure 112022069897940-pct00447
    및
    Figure 112022069897940-pct00448
    는 각각 수신기단 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치 하드웨어 지연이며,
    Figure 112022069897940-pct00449
    및
    Figure 112022069897940-pct00450
    는 각각 위성단 전리층 프리 조합 의사 거리 및 위상 관측치 하드웨어 지연이고,
    Figure 112022069897940-pct00451
    는 전리층 프리 조합 관측치 파장이며,
    Figure 112022069897940-pct00452
    는 진공중 광속이며,
    Figure 112022069897940-pct00453
    은 주파수 포인트 1의 반송파 주파수이고,
    Figure 112022069897940-pct00454
    는 주파수 포인트 2의 반송파 주파수이고,
    Figure 112022069897940-pct00455
    는 상응한 모호 정수 파라미터이고, 식에서,
    Figure 112022069897940-pct00456
    는 상기 GPS와 상기 GPS 이외의 임의의 하나의 위성 항법 시스템의, 수신기단에서의 의사 거리 하드웨어 지연의 차이이며, 다시 말해서 코드 편차이고,
    Figure 112022069897940-pct00457
    는 감시국과 위성의 초기 좌표에 근거하여 산출된 감시국과 위성 간 거리이고,
    Figure 112022069897940-pct00458
    ,
    Figure 112022069897940-pct00459
    ,
    Figure 112022069897940-pct00460
    은 선형화 계수이며, 각각
    Figure 112022069897940-pct00461
    ,
    Figure 112022069897940-pct00462
    ,
    Figure 112022069897940-pct00463
    이고,
    Figure 112022069897940-pct00464
    ,
    Figure 112022069897940-pct00465
    및
    Figure 112022069897940-pct00466
    는 위성 좌표이며,
    Figure 112022069897940-pct00467
    ,
    Figure 112022069897940-pct00468
    및
    Figure 112022069897940-pct00469
    는 감시국 초기 좌표이고,
    Figure 112022069897940-pct00470
    ,
    Figure 112022069897940-pct00471
    및
    Figure 112022069897940-pct00472
    는 각각 그 보정치인 것을 특징으로 하는 쾌속 정밀 측위 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 통일된 선형 관측 방정식은 속도 측정 관측 방정식을 포함하고, 상기 속도 측정관측 방정식은 이하와 같으며,
    Figure 112022069897940-pct00473

    Figure 112022069897940-pct00510

    식에서,
    Figure 112022069897940-pct00474
    는 감시국과 위성 간 위상 변화율을 나타내고, 단위는 cycle/s이며,
    Figure 112022069897940-pct00475
    는 샘플링 간격을 나타내고,
    Figure 112022069897940-pct00476
    ,
    Figure 112022069897940-pct00477
    및
    Figure 112022069897940-pct00478
    는 위성 속도이며,
    Figure 112022069897940-pct00479
    ,
    Figure 112022069897940-pct00480
    및
    Figure 112022069897940-pct00481
    는 감시국 속도이고,
    Figure 112022069897940-pct00482
    는 수신기 클록 속도를 나타내며,
    Figure 112022069897940-pct00483
    는 대류권의 변화율을 나타내는 것을 특징으로 하는 쾌속 정밀 측위 시스템.
  10. 적어도 하나의 실행가능한 명령을 저장하는 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 상기 실행가능한 명령은 프로세서로 하여금 쾌속 정밀 측위 방법을 수행하게 하도록 설정되고, 상기 방법은
    현재 이포크에서, 항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 관측 데이터를 획득하여 상기 관측 데이터에 대해 선행 처리를 진행하는 단계 1(S110),
    항법 위성 및 저궤도 보강 위성의 항법 메시지를 각기 획득하고, 획득한 저궤도 보강 위성의 항법 메시지에 근거하여, 상기 항법 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋 및 상기 저궤도 보강 위성의 정밀 궤도 및 클록 오프셋을 얻는 단계 2(S120),
    획득한 상기 항법 메시지에 근거하여 측위 과정에서 발생하는 오차를 보정하는 단계 3(S130),
    하나의 위성 항법 시스템을 기준으로 정규화하여 통일된 선형 관측 방정식을 획득하고, 측위 속도 측정 파라미터 관측치를 산출하는 단계 4(S140),
    산출하여 얻은 상기 측위 속도 측정 파라미터 관측치 및 이전 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여, 상태 방정식으로 상기 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치를 얻는 단계 5(S150), 및
    상기 현재 이포크의 측위 속도 측정 파라미터 추정치에 근거하여 상기 현재 이포크의 측위 및 속도 측정 결과를 생성하고 저장하며 단계 1로 되돌아가는 단계 6(S160)을 포함하고,
    상기 방법의 각 단계는 사용자 수신기에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  11. 프로그램을 작동하도록 설정되고, 상기 프로그램 작동 시 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는 프로세서.
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