KR20010106414A - 비상 통신 채널을 구비한 ｇｐｓ 수신기 - Google Patents

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KR20010106414A
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데니스지. 포베레니
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미카힐유. 실린
보리스디. 페도토프
보리스비. 셰브샤비치
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Abstract

본 발명은 비상 사태에 대한 메시지를 전달하기 위한 비상 통신 채널을 구비하는 GPS 시스템에 관한 것으로, GPS 시스템에서 동작하는 종래의 무선 항법 수신기를 포함한다. 상기 수신기는 정격값에 대하여 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치를 부가적으로 포함하고, 상기 편차 결정 장치의 제 1 입력단은 기준 신호 발생기의 출력단에 연결되고, 제 2 입력단은 시그널링 트렁크에 의해 통신 채널을 통하여 메시지들을 송수신하는 장치의 적당한 출력단에 연결되며, 상기 편차 결정 장치의 출력단은 항법 처리기의 메모리 장치에서 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 저장하는 수단에 연결되고, 상기 메모리 장치는 신호 탐색에서 신호 처리기와 상관 처리 장치를 제어하기 위하여 항법 처리기에서 반송파 주파수의 데이터를 컴파일링하는 수단에 연결된다.

Description

비상 통신 채널을 구비한 ＧＰＳ 수신기{GPS Receiver with Emergency Communication Channel}
GPS 신호에 따라 동작하는 사용자 장치의 중요한 응용 중에서 하나는 감시 시스템과 개인 안전 시스템을 포함하는 물체 추적 시스템에서 사용하는 것이다.
수송 추적 및 감시 시스템(예: 종래 기술 1 - 독일(DE) 출원 3501035, Int, C1, G08 G 1/00, 1986년 7월 17일; 종래 기술 2 - 유럽(EP) 출원(EPO) 0379198, Int, C1, G01 S 5/02, G01 S 5/14, 1990년 7월 25일; 종래 기술 3 - 유럽(EP) 출원(EPO) 0509775, Int, C1, G01 S 5/14, 1992년 4월 15일; 종래 기술 4 - 미국(US) 특허 5319374, Int, C1, G01 S 1/24, G01 S 5/02, G01 S 3/02, G04 C 11/02, 1994년 6월 7일)에서 차량은 GPS 신호에 따른 위치 결정을 위한 장치와 차량의 위치를 감시하는 중앙 기지국과 접속하기 위한 무선 통신 장치를 구비한다.
또한, GPS 신호에 따라 차량의 위치를 파악하고 비상 사태인 경우에는 위치 데이터를 추적 스테이션으로 전송하는 시스템이 알려져 있다(예: 종래 기술 5 - 독일(DE) 출원 3839959, Int, C1, G08 B 25/00, G08 G 1/123, B60 Q 9/00, H04 Q 7/00, 1990년 4월 12일; 종래 기술 6 - 미국(US) 특허 5355140, Int, C1, G01 S 1/08, G01 S 5/02, 1994년 10월 11일; 종래 기술 7 - PCT 출원(WO) 93/16452, Int. C1. G08 G 1/123, 1993년 8월 19일).
차량을 추적하고 감시하는 상기 시스템(종래 기술 1 내지 7)에서, 위치를 결정하기 위하여 위치에 대한 데이터를 전송하고 경보 신호를 감시 스테이션으로 전송하기 위한 별도의 장치를 장착한 GPS 신호의 표준 수신기가 사용된다. 일반적으로, 이와 같은 GPS 수신 시스템에는 GPS 신호 수신을 부분적으로 차단하는 상태에서 위치를 정하거나 장치를 소형화시켜야 할 필요성이 없다.
한편, 차량의 위치 결정과는 달리, 개인 안전 시스템은 위치를 정하기 위하여 동작하는 GPS 수신기에 부가적인 조건이 주어질지도 모른다. 먼저, 1993년 2월 24일에 공개된 유럽 출원(EPO) 0528090, Int. C1, G01 S 5/00(종래 기술 8)에 소개된 시스템에서와 같이 무선 전화의 몸체에 우선적으로 GPS 수신기를 수용하여야 한다. 이에 따라, GPS 수신기를 소형화시켜야 하고 전력 소비를 최소화해야 한다. 두 번째로, "under foliage"인 작동 조건에서 GPS 신호의 간섭이 있는 상태일 때 위치 결정을 해야 할지도 모른다.
GPS 수신기는 비상 사태일 때 발생하는 메시지를 전송/수신하기 위한 통신 채널을 구비하는 것으로 알려져 있다(참조: 종래 기술 9 - PCT출원 (WO) 97/14057, Int. C1, G01 S 5/14, G01 S 1/04, 1997년 4월 17일). 이로써, GPS 신호의 간섭이 있는 상태에서 대상을 검출해야 하는 문제가 해결된다. 종래 기술 9에 소개된 수신기는 표준으로 사용된다. 이와 같은 표준 수신기의 개략적인 구성을 나타낸 도면이 도 1에 나와 있다.
도 1의 표준 수신기에서, GPS 신호의 주파수 변환기(1)와, 신호의 아날로그-디지털 변환 장치(2)와, 채널 스위치(3)가 직렬로 연결되어 있다. 채널 스위치(3)의 제 1 출력단에는 신호값의 샘플을 저장하기 위한 장치(4)가 연결되고, 신호 처리기(5)가 직렬로 연결된다. 채널 스위치(3)의 제 2 출력단에는 종래의 상관 처리 장치(6)가 연결된다. 무선 주파수 변환기(1)의 헤테로다인식 입력단과 신호의 아날로그-디지털 변환 장치(2)의 택트 입력단, 그리고 신호값의 샘플을 저장하기 위한 장치(4)의 택트 입력단과, 상관 처리 장치(6)의 택트 입력단은, 주파수 합성기 등을 이용하여 신호 택트와 헤테로다인식 주파수를 형성하는 수단인 신호 택트와 헤테로다인식 주파수의 신호 형성기(7)의 적당한 출력단에 연결된다. 신호 형성기(7)의 기준 입력단은 적당한 주파수 합성기의 기준 입력단을 포함하며, 기준 신호 발생기(8)의 출력단에 연결된다. 주파수 합성기의 프리셋의 입력단들로 구성된 신호 형성기(7)의 제어 입력단은 스위치(3)의 제어 입력단이고, 신호 처리기(5)와 상관 처리 장치(6)의 데이터 출력단은 적당한 데이터 버스를 통하여 항법 처리기(9)에 연결된다. 항법 처리기(9)는 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 장치(10)를 구비한다. 주변 장치로서 데이터를 입출력하기 위한 장치(11)와 통신 채널을 통해 메시지를 송수신하기 위한 장치(12)도 항법 처리기(9)에 연결된다. 상기 데이터 입출력 장치(11)는 콘트롤러, 키패드 또는 디스플레이로 구현되며, 인터페이스 커넥터를 구비한다. 메시지 송수신 장치(12)는 항법 처리기(9)가 기지국(13)과 무선 주파수음성 통신을 수행하는 모뎀으로 구현된다. 기지국(13)은 수신기의 경보 및 위치 정보를 신호 수신하기 위한 수단을 구비한다. 또한, 기지국(13)은 단명 데이터, 수신기의 위치에 대한 대략적인 방위 정보, 도플러 쉬프트 데이터를 자체 형성하는 수단과, 이들 데이터를 무선 채널을 통해 메시지 송수신 장치(12)로 송신하는 수단을 포함한다.
표준 수신기는 다음과 같이 동작한다. 수신 안테나의 출력단으로부터 GPS 신호가 무선 주파수 변환기(1)의 입력단으로 입력되면, 무선 주파수 변환기(1)에서 GPS 신호가 저주파수로 변환된다. 이 과정에서, 무선 주파수 변환기(1)의 구성에 포함되며, 신호 형성기(7)의 적당한 출력단으로부터 출력되는 헤테로다인식 신호(Fr)를 가지고 동작하는 혼합기들도 사용된다. 신호 형성기(7)는 기준 주파수(Fb)의 신호를 이용하여 택트 신호(Ft)와 주파수의 헤테로다인(Fr)를 합성한다. 합성기들에 의해 발생된 주파수 값의 프리셋은 항법 처리기(9)로부터 출력된 적당한 조절 코드에 의해 영향을 받는다.
무선 주파수 변환기(1)의 출력단에서 출력되는 신호들은 신호의 아날로그-디지털 변환 장치(2)에 입력되어 디지털 신호로 변환된다. 아날로그-디지털 변환의 시간에 대한 샘플링 레이트는 신호 형성기(7)의 적당한 출력단에서 출력되는 카덴스(Ft)에 의해 결정된다.
이후에, 이들 신호는 처리 채널에 사용되는 스위치(3)의 입력단에 입력되고, 채널의 스위칭은 항법 처리기(9)에 의해 발생된 제어 신호의 영향을 받는다.
일반 모드에서, 스위치(3)는 아날로그-디지털 변환 장치(2)의 출력을 상관 처리 장치(6)의 입력단으로 보낸다. 항법 처리기(9)와 함께 상관 처리 장치(6)는 주파수와 코드에 따라 신호를 탐색하고, 위치표에 대한 서비스 정보를 추적, 복호화 및 추출하고, 항법 정보를 추출(무선 항법 파라미터 RNP의 결정)하는 것을 비롯하여, 1 초의 간격으로 수신 GPS 신호를 종래의 상관 처리 방법으로 상관 처리한다. 특히, 위치를 결정함에 있어서 항법 처리기(9)를 이용하여 가시 위성의 잡음 신호의 상관 함수에서 피크의 시간적 위치를 결정할 수 있다. 상관 처리 장치(6)에서의 상관 처리는 신호 형성기(7)의 출력단에서 출력되는 카덴스(Ft)에 의해 결정되는 택트 레이트로 구현된다.
위치 결정 정보는 데이터 입출력 장치(11)로 입력되어 화면에 표시된다.
또한, 위치 결정 정보는 기지국(13)과 교신 중인 메시지 송수신 장치(12)에도 입력된다. 이렇게 하여, 데이터 입출력 장치(11)와 항법 처리기(9)에 의해 생성된 위치에 대한 메시지와, 비상 사태시 경보 신호가 기지국(13)으로 전송된다.
기지국(13)에서는, 단명 데이터의 정보, 수신기의 위치에 대한 대략적인 방위 정보, 도플러 쉬프트 데이터가 수신기의 활동과는 무관하게 형성된다. 이들 데이터는 통신 채널을 통해 수신기의 메시지 송수신 장치(12)로 입력된다. 그러나, 수신기의 동작시 이들 데이터의 수신 상태는 매우 안좋기 때문에 (GPS 신호 차단에 의해) 신호대잡음비가 나쁘다.
수신 상태가 나쁜 경우 즉, GPS 신호 차단 영역에서 수신기가 작동하여 신호대잡음비가 낮은 경우에는, 스위치(3)가 아날로그-디지털 변환 장치(2)의 출력단을 샘플 저장 장치(4)의 입력단과 연결시킨다. 즉, 신호값의 샘플을 저장한다.
스위치(3)의 스위칭 동작은 항법 처리기(9)에 의해 정형된 신호에 의해 제어된다. 이 신호는 상관 처리 장치(6)를 이용하여 신호 탐색에 실패하거나 데이터 입출력 장치(11)에서 전송된 오퍼레이터의 신호에 의해 발생된다.
샘플 저장 장치(4)는 약 1 초의 간격으로 아날로그-디지털 변환 장치(2)에 의해 정형되는 신호값의 샘플을 버퍼에 저장한다.
샘플 저장 장치(4)에서 샘플이 기록된다. 이 때, 택트 레이트는 신호 형성기(7)의 적당한 출력단에서 출력되는 카덴스(Ft)에 의해 결정된다.
샘플 저장 장치(4)에 저장되는 신호값의 샘플들은 신호의 탐색과 그 상관 처리를 담당하는 신호 처리기(5)에 의해 항법 정보(RNP)를 추출하는 데에 사용된다. RNP에 관한 데이터는 항법 처리기(9)에 입력된다. 여기서, 위치 결정이 이루어진다. 따라서, 신호 처리기(5)의 GPS 신호 수신이 나쁜 경우, 신호를 탐색하고, 항법 정보를 추출하고, 위치 결정을 할 때에는 항법 처리기(9)가 기지국(13)으로부터 통신 채널을 통해 수신한 단명 데이터, 수신기의 위치에 대한 대략적인 방위 정보, 도플러 쉬프트 데이터를 이용한다.
항법 처리기(9)에서 결정된 위치 결정 정보는 데이터 입출력 장치(11)에 입력되어 표시되고, 메시지 송수신 장치(12)에 입력되어 수신기를 감시하는 기지국(13)으로 전송된다. 위치 결정 정보와 함께, 기지국(13)은 비상 사태에 관한메시지로 수신한다. 즉, 경보 신호들은 데이터 입출력 장치(11)와 항법 처리기(9)에 의해 정형되어 메시지 송수신 장치(12)에 의해 통신 채널을 통해 기지국(13)으로 전송된다.
따라서, 표준 수신기는 GPS 신호 수신 상태가 보통이거나 나쁜 경우에도 위치 결정 및 경보 정보를 검출할 수 있다.
이와 같이 비상 사태일 때 메시지(위치 결정 정보와 함께 경보 신호 포함)를 전송하는 표준 수신기의 특징 중에 하나는 GPS 신호 수신 상태가 보통이거나 나쁜 경우에 신호를 신속하게 탐색해야 한다는 것이다. 표준 수신기는 기준 신호 발생기(8)로서 안정성이 높은 발생기를 사용함으로써 이 문제를 해결하고 있다. 기준 신호 발생기(8)의 안정성이 높을수록 동일한 신호 수신 상태에서 GPS 신호 수신 상태가 보통이거나 나쁜 경우에 신호를 추적하는 데에 걸리는 시간이 짧아진다. 그러나, 기준 신호 발생기의 안정성을 높게 유지하기 위해서는 내열성(열보상)을 위한 특수 수단이 필요하므로 표준 수신기의 구성이 복잡해지고 가격이 비싸지는 단점이 있다.
본 발명은 무선 항법 분야에 관한 것으로, 특히 비상 상태에서 위성 무선 항법 시스템(GPS)에서 전송된 신호에 따라 물체의 위치를 표시하고 위치 결정 데이터를 담고 있는 비상 메시지를 발생하는 개인 안전 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 구현 가능성과 산업적 이용과 같은 특성은 다음의 첨부된 도면(도 1, 도 2 및 도 3)을 통하여 설명하기도 한다:
도 1은 표준 수신기의 일반적인 구성을 보여주는 도면이다. 도면에서, 참조 번호 1은 GPS 신호의 무선 주파수 변환기, 참조 번호 2는 신호의 아날로그-디지털 변환기, 참조 번호 3은 처리 통신기, 참조 번호 4는 신호값의 샘플 저장 장치, 참조 번호 5는 신호 처리기, 참조 번호 6은 종래의 상관 처리 장치, 참조 번호 7은 신호 택트와 헤테로다인식 주파수 형성기, 참조 번호 8은 기준 신호 발생기, 참조 번호 9는 항법 처리기, 참조 번호 10은 메모리 장치, 참조 번호 11은 데이터 입출력 장치, 참조 번호 12는 메시지 송수신 장치, 참조 번호 13은 기지국을 나타낸다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수신기의 구성을 보여주는 도면이다. 도면에서, 참조 번호 1은 GPS 신호의 무선 주파수 변환기, 참조 번호 2는 신호의 아날로그-디지털 변환기, 참조 번호 3은 처리 통신기, 참조 번호 4는 신호값의 샘플 저장 장치, 참조 번호 5는 신호 처리기, 참조 번호 6은 종래의 상관 처리 장치, 참조 번호 7은 신호 택트와 헤테로 주파수 형성기, 참조 번호 8은 기준 신호 발생기, 참조 번호 9는 항법 처리기, 참조 번호 10은 메모리 장치, 참조 번호 11은 데이터 입출력 장치, 참조 번호 12는 메시지 송수신 장치, 참조 번호 13은 기지국, 참조 번호 14는 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치, 참조 번호 15는 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터 저장 수단, 참조 번호 16은 항법 처리기에서 반송파 주파수의 데이터 수단을 나타낸다; 그리고
도 3은 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치의 구성을 보여 주는 도면이다. 도면에서, 참조 번호 17은 위상 검출기, 참조 번호 18은 주파수 튜닝 장치, 참조 번호 19는 제 1 주파수 분배기, 참조 번호 20은 제 2 주파수 분배기, 참조 번호 21은 통합 링크, 참조 번호 22는 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 형성하는 장치를 나타낸다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 문제는 무선 채널을 통하여 기지국으로부터 수신된 외부의 고안정성 기준 사인파 신호를 이용하여 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 주파수 편차를 결정할 수 있는 수신 장치를 통해 해결된다.
따라서, 기준값으로부터 기준 신호 발생기의 주파수 편차를 나타내는 데이터를 얻고, 이 데이터는 신호 탐색을 통해 신호 처리기(5)와 상관 처리 장치(6)를 제어하기 위하여 항법 처리기(9)에서 반송파 주파수의 조정 데이터를 형성하는 데에 사용할 수 있다. 이렇게 함으로써, GPS 신호 수신 상태가 보통이거나 나쁠 때 위치 결정에 신호를 신속하게 탐색할 수 있으므로 보상 칩을 구비하지 않고도 간단히 기준 신호 발생기를 사용할 수 있게 된다.
본 발명은 비상 사태에 대한 메시지를 전달하기 위한 통신 채널을 구비하는 GPS 신호의 수신기로 구성되며, 상기 수신기에는 GPS 신호의 무선 주파수 변환기, 아날로그-디지털 변환 장치, 및 채널을 처리하기 위한 통신기가 순차적으로 연결된다. 상기 통신기의 제 1 출력단에는 신호값의 샘플을 저장하기 위한 장치와 신호 처리기가 순차적으로 연결되고, 상기 통신기의 제 2 출력단에는 상관 처리 장치가 연결되고, 상기 신호 처리기와 상관 처리 장치는 항법 처리기에 연결되고, 상기 항법 처리기는 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리 장치를 구비하고, 상기 신호값 샘플 저장 장치와 상관 처리 장치의 신호들을 아날로그-디지털 변환하는 장치의 클럭(택트) 입력단과 상기 무선 주파수 변환기의 헤테로다인식 입력단은 택트(클럭) 신호와 헤테로다인식 주파수를 형성하는 신호 형성기의 적당한 출력단에 연결되고, 상기 신호 형성기는 주파수 합성기와 같이 (택트) 클럭 신호와 헤테로다인식 주파수를 형성하기 위한 수단을 구비하고, 상기 주파수 합성기의 기준 입력단에 의해 형성되는 클럭 신호와 헤테로다인식 주파수의 형성기의 기준 입력단은 상기 합성기의 프리셋의 입력단에 의해 형성된 클럭 신호와 헤테로다인식 주파수의 형성기의 제어 입력단과 기준 신호 발생기의 출력단에 연결되고, 채널을 처리하기 위한 통신기의 제어 입력단은 항법 처리기에 연결되고, 상기 통신기의 제어 입력단은 또한 수신기를 기지국에 링크시키는 통신 채널을 통해 메시지들을 송수신하는 장치와 데이터의 입출력 장치에 연결된다. 상기 수신기는 정격값에 대하여 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치를 부가적으로 포함하고, 상기 편차 결정 장치의 제 1 입력단은 기준 신호 발생기의 출력단에 연결되고, 제 2 입력단은 시그널링 트렁크에 의해 통신 채널을 통하여 메시지들을 송수신하는 장치의 적당한 출력단에 연결되며, 상기 편차 결정 장치의 출력단은 항법 처리기의 메모리 장치에서 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 저장하는 수단에 연결되고, 상기 메모리 장치는 신호 탐색에서 신호 처리기와 상관 처리 장치를 제어하기 위하여 항법 처리기에서 반송파 주파수의 데이터를 형성하는 수단에 연결된다.
정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치는 제 1 주파수 분배기를 포함한다. 제 1 주파수 분배기의 출력단은 주파수 튜닝 장치를 통하여 위상 검출기의 제 1 입력단에 연결된다. 위상 검출기의 제 2 입력단은 제 2 주파수 분배기의 출력단에 연결된다. 그리고, 제 2 주파수 분배기의 출력단은 통합 링크를 통하여 주파수 튜닝 장치의 제어 입력단에 연결되고, 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 형성하는 장치의 신호 입력단에 연결된다. 따라서, 제 1 주파수 분배기의 입력단과, 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 정형하는 장치의 출력단은 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치의 제 1 입력단과 출력단을 형성한다. 그리고, 제 2 주파수 분배기의 입력단과, 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 형성하는 장치의 제어 입력단은 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치의 제 2 입력단을 형성한다.
본 발명의 실시예(도 2 및 도 3)에 따라 통신 채널을 통하여 GPS 신호를 수신하여 비상 사태에 대한 메시지를 전달받는 수신기는 GPS 신호의 조인트 무선 주파수 변환기(1), 신호의 아날로그-디지털 변환을 담당하는 장치(2), 및 처리 채널을 스위칭하는 스위치(3)를 포함한다.
채널 스위치(3)의 제 1 출력단에는 신호값의 샘플을 저장하기 위한 장치(4)가 연결되고, 신호 처리기(5)가 순차적으로 연결된다. 채널 스위치(3)의 제 2 출력단에는 상관 처리 장치(6)가 연결된다. 택트 및 헤테로다인식 주파수의 신호 형성기(7)에는 주파수 합성기(도시되어 있지 않음)와 같이 신호 택트 및 헤테로다인식 주파수를 형성하기 위한 수단이 구비된다. 주파수 합성기의 기준 신호 입력에 의해형성되는 신호 형성기(7)의 기준 입력단은 기준 신호 발생기(8)의 출력단에 연결된다. 기준 신호 발생기(8)는 보상 칩이 아니라 간단한 칩의 단위로 구성될 수 있다.
상기 주파수 합성기의 프리셋의 입력에 의해 형성되는 신호 형성기(7)의 제어 입력단은 적당한 데이터 버스에 의해 항법 처리기(9)에 연결된다. 스위치(3)의 제어 입력단, 그리고 신호 처리기(5)와 상관 처리 장치(6)의 데이터 입출력단도 적당한 데이터 버스에 의해 항법 처리기(9)에 연결된다.
항법 처리기(9)에는 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 장치(10)가 구비된다. 데이터 입출력 장치(11)와 통신 채널을 통해 메시지를 송수신하는 장치(12)는 주변 장치로서 항법 처리기(9)에 연결된다. 데이터 입출력 장치(11)는 콘트롤러, 키패드 또는 디스플레이로 구현되며, 인터페이스 커넥터를 구비한다. 메시지 송수신 장치(12)는 항법 처리기(9)가 기지국(13)과 무선 주파수 음성 통신을 수행하는 모뎀으로 구현된다. 기지국(13)은 수신기의 경보 및 위치 정보를 신호 수신하기 위한 수단을 구비한다. 또한, 기지국(13)은 단명 데이터, 수신기의 위치에 대한 대략적인 방위 정보, 도플러 쉬프트 데이터를 자체 형성하는 수단과, 이들 데이터를 안정성이 높은 반송파 주파수 상의 메시지 송수신 장치(12)에서 무선 채널로 송신하는 수단을 포함한다.
표준 수신기와는 달리, 상기 수신기는 정격값에 대한 기준 신호 발생기(8)의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치(14)를 부가적으로 포함한다. 상기 장치(14)의 제 1 입력단은 기준 신호 발생기(8)의 출력단에 연결되고, 제 2 입력단은 시그널링 트렁크에 의해 메시지 송수신 장치(14)의 적당한 출력단에 연결된다. 상기장치(14)의 출력단은 항법 처리기(9)의 메모리 장치(10)에 저장되어 있는 정격값에 대한 기준 신호 발생기(8)의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 저장하기 위한 장치(15)에 데이터 교환 트렁크를 통해 연결된다. 데이터 레지스터의 저장 위치를 나타내는 장치(15)는 항법 처리기(9)에서 반송파 주파수 상의 데이터 전송 장치(16)에 연결되어 신호 처리기(5)와, 신호 탐색을 통해 상관 처리하는 장치(6)를 제어한다. 실시예에 있어서, 정격값에 대한 기준 신호 발생기(8)의 신호 주파수의 편차를 결정하기 위한 상기 장치(14)(도 3)는 위상 검출기(17)를 포함한다. 위상 검출기(17)의 제 1 입력단은 주파수 튜닝을 위한 장치(18)의 출력단에 연결되므로 주파수 튜닝 장치(18)의 신호 입력단은 제 1 주파수 분배기(19)의 출력단에 연결된다. 위상 검출기(17)의 제 2 입력단은 제 2 주파수 분배기(20)의 출력단에 연결되고, 통합 링크(21)를 통한 출력은 주파수 튜닝 장치(18)의 제어 입력단과, 정격값에 대한 기준 신호 발생기(8)의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 형성하기 위한 장치(22)의 신호 입력단에 연결된다. 주파수 분배기(19)의 입력단은 상기 편차 결정 장치(14)의 출력단을 형성하고, 상기 장치(22)의 출력단은 편차 결정 장치(14)의 출력단을 형성한다. 주파수 분배기(20)의 입력단과 상기 장치(22)의 제어 입력단은 편차 결정 장치(14)의 제 2 입력단을 형성한다. 주파수 분배기(20)의 분배 인수는 위상 검출기(17)의 활동이 상기 장치(12)를 통하여 통신 채널 상에서 기지국(13)으로부터 전송되는 외부 기준 신호(F ext. base)의 외부 기준 신호의 주파수로 지정되는 중간 주파수(F med.norm)의 정격값의 애티튜드와 같다. 예를 들면, 주파수 분배기(19)의 분배 인수는 기준 신호 발생기(8)에서 정형된 신호 주파수의 정격값에 대한 소정의 중간 주파수 정격값의 애티튜드와 같다. 주파수 튜닝 장치(18)는 분배의 재설정 인수를 갖는 주파수의 분배기(곱셈기)로 구현된다. 정격값에 대한 기준 신호 발생기(8)의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 형성하는 장치(22)는 데이터의 레지스터로 구현된다. 따라서, 상기 데이터 레지스터의 제어 입력단과 출력단은 상기 장치(22)의 제어 입력단과 출력단을 형성한다. 통합 링크(21)는 위상 검출기(17)의 통합 신호의 아날로그-디지털 변환기에 의해 얻어진 디지털 신호를 출력단에서 정형한다. 상기 장치(18)를 제어 위상 스위치와 같이 아날로그로 구현하는 경우, 통합 링크(21)는 아날로그 신호를 출력단에서 정형하고, 상기 장치(22)의 구조는 적당한 A/D 변환기로 구동된다.
상기 수신기는 다음과 같이 동작한다.
수신기는 기지국(13)과 무선 통신이 가능한 구역에 위치해야 한다. 기지국(13)으로서, 이동 전화망의 기지국을 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 장치(12)는 무선 전화에서 메시지를 송수신하는 장치를 나타낸다. 기지국(13)에서 단명 데이터, 수신기의 위치에 대한 대략적인 방위 정보 데이터, 및 도플러 쉬프트 데이터가 형성된다. 이들 데이터는 설정된 통신 구간에서 안정성이 높은 반송파 주파수를 통하여 수신기의 장치(12) 내에 전송된다. 상기 장치(12)가 수신한 단명 데이터, 수신기의 위치에 대한 대략적인 방위 정보 데이터(F ext. base), 및 도플러 쉬프트 데이터는 GPS 신호 수신 상태가 나쁜 경우 즉, GPS 신호를 차단함에 따라 신호대잡음비가 낮을 때 수신기에 의해 이용된다. 상기 데이터가 전송되는 안정성이 높은 반송파 주파수(F ext. base)는 외부 기준 주파수로서 수신기에서 사용된다. 상기 외부 기준 주파수에 대하여 정격값에 대한 기준 신호 발생기(8)의 신호 주파수의 편차가 결정된다. 수신기에서 GPS 신호에 따라 위치 결정이 이루어진다. 수신 안테나의 출력단으로부터 출력된 GPS 신호는 무선 주파수 변환기(1)의 입력단에 입력되어 주파수 하향 변환이 이루어진다. 그러므로, 상기 변환기(1)의 구성에 포함되는 혼합기들은 신호 형성기(7)의 적당한 출력단으로부터 출력되는 헤테로다인식 신호(Fr)를 가지고 동작한다. 신호 형성기(7)는 기준 신호 발생기(8)의 출력단으로부터 출력된 기준 주파수(Fbase)의 신호를 이용하여 택트(클럭) 주파수(Ft)와 헤테로다인식 주파수(Fr)의 신호들을 합성한다. 합성기에 의해 정형된 주파수 값의 프리셋은 항법 처리기(9)로부터 출력된 적당한 조절 코드의 공급에 의해 구현된다. 기준 주파수(Fbase)의 불안정성과 그 변위는 헤테로다인식 주파수가 정격값에 대한 벗어나는 편차에 반영되어 무선 주파수 변환기(1)의 출력에서 신호 주파수의 변위가 발생한다. 무선 주파수 변환기(1)의 출력단에서 출력되는 신호들은 신호의 아날로그-디지털 변환 장치(2)의 입력단으로 입력되어 디지털화된다. 아날로그-디지털 변환시 이산화 시간 비율은 신호 형성기(7)에서 출력되는 카덴스(Ft)에 의해 결정된다. 또한, 상기 신호들은 스위치(처리 채널)(3)의 입력단으로 입력되어 항법 처리기(9)로부터 출력된 제어 신호를 스위칭한다. 일반 모드(즉, GPS 신호가 차단되지 않아서 신호대잡음비가 보통인 경우)에서, 스위치(3)는 아날로그-디지털 변환 장치(2)의 출력단을 상관 처리 장치(6)의 입력단에 연결한다. 상관 처리 장치(6)는 항법 처리기(9)와 함께 주파수와 코드에 따라 신호를 탐색하고, 위치표에 대한 서비스 정보를 추적, 복호화 및 추출하고, 항법 정보를 추출(무선 항법 파라미터 RNP의 결정)하는 것을 비롯하여, 1 초의 간격으로 GPS 신호를 기존의 상관 처리 방법으로 상관 처리한다. 특히, 위치 결정에 있어서, 항법 처리기(9)에서 사용된 가시 위성 잡음 신호의 상관 함수 피크의 시간적 위치를 결정한다. 상관 처리 장치(6)의 상관 처리에 있어서, 클럭 레이트는 신호 형성기(7)의 출력단에서 출력되는 카덴스(Ft)에 의해 결정된다. 항법 처리기(9)에 의해 결정된 위치 결정 정보는 데이터 입출력 장치(11)로 입력되어 화면에 표시된다. 또한, 위치 결정 정보는 기지국(13)과 교신중인 메시지 송수신 장치(12)에도 입력된다. 메시지 송수신 장치(12)는 데이터 입출력 장치(11)와 항법 처리기(9)에 의해 생성된 위치에 대한 메시지와, 비상 사태시 발생되는 경보 신호를 기지국(13)으로 전송한다. GPS 신호가 방해받는 구역에서 수신기를 사용하여 GPS 신호 수신 상태가 나쁜 경우, 신호대잡음비가 나빠지면 스위치(3)는 아날로그-디지털 변환 장치(2)의 출력단을 신호값의 샘플 저장 장치(4)의 입력단에 연결시킨다. 스위치(3)의 스위칭 동작은 항법 처리기(9)에 의해 파형된 신호에 의해 제어된다. 이 신호는 상관 처리 장치(6)를 이용하여 신호 탐색에 실패하거나 데이터 입출력 장치(11)에서 전송된 오퍼레이터의 신호에 의해 발생된다. 샘플 저장 장치(4)는 약 1 초의 간격으로 아날로그-디지털 변환 장치(2)에 의해 정형되는 신호값의 샘플을 버퍼에 저장한다. 샘플 저장 장치(4)에서 샘플이 기록된다. 이 때, 택트 레이트는 신호 형성기(7)의 적당한 출력단에서 출력되는 카덴스(Ft)에 의해 결정된다.
샘플 저장 장치(4)에 저장되는 신호값의 샘플들은 신호의 탐색과 그 상관 처리를 담당하는 신호 처리기(5)에 의해 항법 정보(RNP)를 추출하는 데에 사용된다. RNP에 관한 데이터는 항법 처리기(9)에 입력된다. 여기서, 위치 결정이 이루어진다. 따라서, 신호 처리기(5)의 GPS 신호 수신이 나쁜 경우, 신호를 탐색하고, 항법 정보를 추출하고, 위치 결정을 할 때에는 항법 처리기(9)가 기지국(13)으로부터 통신 채널을 통해 수신한 단명 데이터, 수신기의 위치에 대한 대략적인 방위 정보, 도플러 쉬프트 데이터를 이용한다.
항법 처리기(9)에서 결정된 위치 결정 정보는 데이터 입출력 장치(11)에 입력되어 표시되고, 메시지 송수신 장치(12)에 입력되어 수신기를 감시하는 기지국(13)으로 전송된다. 위치 결정 정보와 함께, 기지국(13)은 비상 사태에 관한 메시지를 수신한다. 즉, 경보 신호들은 데이터 입출력 장치(11)와 항법 처리기(9)에 의해 정형되어 메시지 송수신 장치(12)에 의해 통신 채널을 통해 기지국(13)으로 전송된다.
표준 수신기를 포함하여 본 발명에 따른 수신기는 비상 사태일 때 위치를 결정하고 위치 데이터를 담고 있는 경보 정보를 전송할 수 있다. 이와 같은 수신기들의 특징은 GPS 신호 수신 상태가 보통인 경우와 GPS 신호 수신이 방해되는 경우에 신호를 신속하게 탐색해야한다는 거시다. 상기 수신기에서 신호를 신속하게 탐색하기 위해서는 무선 주파수 변환기(1)의 주파수 변환의 결과로 얻어지는 실주파수를 정확히 알아야 한다. 실주파수는 편차 결정 장치(14)와 데이터 저장 장치(15), 데이터 전송 장치(16), 및 항법 처리기(9)를 이용하여 상기 수신기에서 결정된다.
이들 수단의 동작은 다음과 같다.
메시지 송수신 장치(12)에서 안정성이 높은 반송파 신호(Fbase,extern)가 선택되면, 통신 채널을 통해 기지국(13)으로부터 전송된 신호가 협대역 여과된다. 메시지 송수신 장치(12)에서는, 소정 레벨의 반송파 신호(Fbase,extern)의 존재 여부를 나타내는 부가적인 제어 신호(Vcontr)가 정형된다. 제어 신호(Vcontr)의 컨디셔닝은 반송파 신호(Fbase,extern)를 검출하여 한계값과 비교함으로써 수행된다. 메시지 송수신 장치(12)의 적당한 출력단에서 출력되는 반송파 신호(Fbase,extern)와 제어 신호(Vcontr)는 편차 데이터 형성 장치(22)의 구성에 포함되는 데이터 레지스터의 제어 입력에 따라 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 형성하는 장치(22)의 제어 입력단에 입력된다. 이렇게 하여, 통합 링크(21)의 출력단에서 출력되는 데이터를 기록할 수 있다. 제어 신호(Vcontr)는 반송파 신호(Fbase,extern)가 있는 경우에만 편차 결정 장치(14)가 구동된다. 상기 반송파 신호(Fbase,extern)는 편차 결정 장치(14)의 에러 데이터(반송파 신호(Fbase,extern)가 없는 경우)의 형성을 방지한다. 안정성이 높은 반송파 신호(Fbase,extern)의 신호는 주파수 분배기(20)의 입력단으로 입력되어 위상 검출기(17)가 동작하는 주파수에 적당한 주파수(Fmed,norm)의 신호로 변환된다. 편차 결정 장치(14)의 제 1 출력단에서 출력되는 기준 신호 발생기(8)의 주파수 신호(Fbase)는 주파수 분배기(19)에서 주파수(Fmed)로 변환된다. 일반적으로, 상기 주파수(Fmed,norm)와 주파수(Fmed)는 서로 일치하지 않는다. 이와 같이 정격값에 대한 기준 신호 발생기(8)의 신호 주파수(Fbase)의 편차를 설명하는 이들 주파수의 불일치는 위상 검출기(17)의 PLL 회로, 통합 링크(21) 및 주파수 튜닝 장치(18)에 의해 결정된다.
상기 회로의 동작은 다음과 같다. 주파수 분배기(19)의 출력단으로부터 출력된 주파수(Fmed)의 신호는 주파수 튜닝 장치(18)의 신호 입력단에 입력되어 통합 링크(21)의 출력단으로부터 제어 입력단으로 입력되는 신호(△F)에 따라 변환된다. 주파수 튜닝 장치(18)의 출력 신호는 위상 검출기(17)의 제 1 입력단에 입력되어 주파수 분배기(20)의 출력단에서 출력되는 주파수 신호(Fmed,norm)와 비교된다. 위상 검출기(17)의 출력단에서 출력되는 잘못 정렬된 신호는 통합 링크(21)의 입력단에 입력되어 제어 신호를 정형하게 된다. 이 때, 제어 신호는 주파수(Fmed)와 주파수 (Fmed,norm)의 발산에 비례한다. 정상 동작치인 경우, 주파수 튜닝 장치(18)의 출력단에서 출력되는 신호는 위상 검출기(17)의 출력단에서 출력되는 주파수 신호(Fmed.norm)와 주파수와 위상이 일치한다. 이렇게 하여, 오정렬이 최소화되고, 통합 링크(21)의 출력단으로부터 제어 입력단으로 입력되는 신호(△F)는 주파수(Fmed.norm)와 주파수(Fmed)의 발산값과 발산 특성을 결정한다. 즉, 주파수(Fmed.norm)와 주파수(Fmed)는 정격값에 대한 기준 신호 발생기(8)의 신호 주파수의 편차를 결정한다. 정격값에 대한 기준 신호 발생기(8)의 신호 주파수의 편차를 나타내는 신호(△F)는 (특성의 관점에서 볼 때) 편차 데이터 형성 장치(22)의 데이터 레지스터에서 둔화된다. 편차 데이터 형성 장치(22)의 데이터 레지스터의 출력단으로부터 출력되는, 정격값에 대한 기준 신호 발생기(8)의 신호 주파수의 편차값과 편차 특성에 대한 정지 데이터는 메모리 장치(10)로 입력되어 데이터 저장 수단(15)에 의해 저장된다. 데이터 저장 수단(15)에 저장되는, 정격값에 대한 기준 신호 발생기(8)의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터는 신호 탐색에서 신호 처리기(5)와 상관 처리 장치(6)의 동작을 제어하기 위하여 항법 처리기(9)에서 반송파 주파수의 조정 데이터를 형성하는 데에 소자(16)에 의해 사용된다. 따라서, 무선 주파수 변환기(1)의 출력에 따라 얻어지는 신호의 실주파수율에 의해 상기 장치들(5)(6)에 구비된 반송파 주파수의 미세 설정 수단에 의해 신속한 신호 탐색이 이루어진다. 실제로, 주파수의 미세 설정시 신속한 신호 탐색은 탐색 1 주기의 한계 내에서 이루어진다.
그러므로, 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 산업적인 이용이 용이하고, 기지국으로부터 무선 채널을 통해 수신된 안정성이 높은 외부 기준(베이스) 신호를 이용하여 정격값에 대한 기준(베이스) 주파수의 편차를 결정하기 위한 기술적 수단을 구비하는 수신기를 제공하는 문제를 해결한다. 그 결과, 정격값에 대한 기준 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 형성할 수 있다. 이와 같은 결과는 신호 탐색에 있어서 신호 처리기(5)와 상관 처리 장치(6)를 제어하기 위하여 항법 처리기(9)에서 반송파 주파수의 조정 데이터를 형성하는 데에 이용된다. 따라서, GPS 신호 수신 상태가 보통이거나 나쁜 경우에도 위치 결정시 신속한 신호 탐색이 가능하다. 또한, 보상 칩이 아닌 단순한 칩으로 이루어진 간단한 기준 신호 발생기를 사용하는 것이 가능하다. 이와 같은 본 발명의 이점은 개인 안전 시스템에 적용시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. GPS 신호의 무선 주파수 변환기, 아날로그-디지털 변환 장치, 및 채널을 처리하기 위한 통신기가 순차적으로 연결되고, 상기 통신기의 제 1 출력단에는 신호값의 샘플을 저장하기 위한 장치와 신호 처리기가 순차적으로 연결되고, 상기 통신기의 제 2 출력단에는 상관 처리 장치가 연결되고, 상기 신호 처리기와 상관 처리 장치는 항법 처리기에 연결되고, 상기 항법 처리기는 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리 장치를 구비하고, 상기 신호값 샘플 저장 장치와 상관 처리 장치의 신호들을 아날로그-디지털 변환하는 장치의 클럭(택트) 입력단과 상기 무선 주파수 변환기의 헤테로다인식 입력단은 택트(클럭) 신호와 헤테로다인식 주파수를 형성하는 신호 형성기의 적당한 출력단에 연결되고, 상기 신호 형성기는 주파수 합성기와 같이 (택트) 클럭 신호와 헤테로다인식 주파수를 형성하기 위한 수단을 구비하고, 상기 주파수 합성기의 기준 입력단에 의해 형성되는 클럭 신호와 헤테로다인식 주파수의 형성기의 기준 입력단은 상기 합성기의 프리셋의 입력단에 의해 형성된 클럭 신호와 헤테로다인식 주파수의 형성기의 제어 입력단과 기준 신호 발생기의 출력단에 연결되고, 채널을 처리하기 위한 통신기의 제어 입력단은 항법 처리기에 연결되고, 상기 통신기의 제어 입력단은 또한 수신기를 기지국에 링크시키는 통신 채널을 통해 메시지들을 송수신하는 장치와 데이터의 입출력 장치에 연결되는 비상 통신 채널을 구비한 GPS 수신기에 있어서,
    정격값에 대하여 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치가부가적으로 포함되고, 상기 편차 결정 장치의 제 1 입력단은 기준 신호 발생기의 출력단에 연결되고, 제 2 입력단은 시그널링 트렁크에 의해 통신 채널을 통하여 메시지들을 송수신하는 장치의 적당한 출력단에 연결되며, 상기 편차 결정 장치의 출력단은 항법 처리기의 메모리 장치에서 정격값에 대한 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터를 저장하는 수단에 연결되고, 상기 메모리 장치는 신호 탐색에서 신호 처리기와 상관 처리 장치를 제어하기 위하여 항법 처리기에서 반송파 주파수의 데이터를 형성하는 수단에 연결되는 것임을 특징으로 하는 비상 통신 채널을 구비한 GPS 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서, 정격값에 대하여 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치는 제 1 주파수 분배기와 제 2 주파수 분배기를 포함하고,
    상기 제 1 주파수 분배기의 출력단은 주파수 튜닝 장치를 통하여 위상 검출기의 제 1 입력단에 연결되고, 상기 위상 검출기의 제 2 입력단은 제 2 주파수 분배기의 출력단에 연결되고, 상기 위상 검출기의 출력단은 통합 링크를 통하여 주파수 튜닝 장치의 제어 입력단과, 정격값에 대하여 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터의 정형 장치의 신호 입력단에 연결되어,
    제 1 주파수 분배기의 입력단과, 정격값에 대하여 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터의 형성 장치의 출력단은 정격값에 대하여 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치의 제 1 입력단과 출력단을 형성하고,
    제 2 주파수 분배기의 입력단과, 정격값에 대하여 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 나타내는 데이터의 형성 장치의 제어 입력단은 정격값에 대하여 기준 신호 발생기의 신호 주파수의 편차를 결정하는 장치의 제 2 입력단을 형성하는 것임을 특징으로 하는 수신기.
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