KR20010113672A - 확장범위 코드 트래킹기능을 갖는 고집중 적응ｉｎｓ／ｇｐｓ 내버게이터 - Google Patents

확장범위 코드 트래킹기능을 갖는 고집중 적응ｉｎｓ／ｇｐｓ 내버게이터 Download PDF

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데이비드 씨. 드리스콜
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Abstract

다중차원의 항행솔루션을 발생하기 위한 시스템과 방법이 지금까지는 얻을 수 없었던 성능의 레벨로 고도의 감섭과 다이나믹환경에서 고도로 신뢰가능하고 정확한 항행솔루션을 얻기 위하여 인공위성위치확인시스템(GPS)을 이용한다. 관성센서(자이로와 가속도계), 고도계, 레이더 등과 같은 부가적인 센서가 고집중 구조에 사용될 수 있다. 본 발명에서 취한 방식은 비선형 필터링방법의 개발을 통하여 종래의 기술과는 상이하다. 따라서, 본 발명의 항행시스템과 방법은 코드 트래킹과 재포착 및 캐리어 트래킹과 재포착에서 항행시스템성능의 현저한 개선을 가져온다. 이러한 개선점은 통상적인 방식이 특히 코드록 또는 캐리어록의 손실에 민감한 것에 반하여 낮은 신호/잡음비에서도 특히 현저하다.

Description

확장범위 코드 트래킹기능을 갖는 고집중 적응 ＩＮＳ／ＧＰＳ 내버게이터 {A DEEPLY-INTEGRATED ADAPTIVE INS/GPS NAVIGATOR}
현재의 항행시스템은 통상 항행플래트폼의 위치를 측정하기 위하여 무선항행수신기로부터 유도된 인공위성 항행데이터를 이용한다. 인공위성 데이터는 이러한 인공위성 데이터가 간헐적으로만 유용하거나 계획적이거나 비계획적인 간섭에 의하여 열화될 수 있는 상황에서 항행시스템의 성능을 개선하기 위하여 부가적인 센서로부터의 데이터에 의하여 증대된다. 예를 들어 관성센서(가속도계 및 자이로)로부터의 데이터는 전시간 인공위성 데이터 드롭아웃의 존재에서 전체 항행솔루션(위치, 속도 및 자세)이 유지될 수 있도록 이용될 수 있다. 무선항행데이터는 다수의 우주 또는 지상단말기로부터 송신된 무선신호를 수신하고 처리할 수 있도록 특별히 설계된 수신기에 의하여 발생된다. 항행센서는 필수적인 것은 아니나 일반적으로 동일한 항행플래트폼에 배치된다. 적용여하에 따라서, 항행시스템의 대상은 위치만, 또는 위치와 속도만 또는 항행플래트폼 자세를 포함하는 다수 셋트의 파라메타가 측정되어야 할 것이다. 만약 요구되는 경우, 인공위성 항행데이터는 다른 센서의 에러교정을 수행하는 데 사용될 수 있으며, 이로써 인공위성 데이터가 일시적으로 이용가능하지 않거나 간섭에 의하여 훼손될 때 항행시스템 에러를 감소시킨다.
무선항행데이터는 수신기 시야의 각 송신기로부터의 항행데이터의 시정거리를 측정하기 위하여 처리된다. 이는 각 신호의 도착시간을 측정하고 이를 알려진 송신시간에 비교하며 공통의 시간기준을 이용함으로서 수행된다.
일반적으로 이러한 목적을 위하여 사용되는 현재의 무선항행수신기는 무선신호를 수신하기 위한 안테나, 수신된 신호를 증폭하고 다운컨버팅하고 대역필터링하기 위한 프런트-엔드, 아날로그-디지털 변환기와 신호프로세서를 포함한다. 통상적으로 이러한 수신기는 동위상(I) 및 직각위상(Q) 베이스밴드신호를 발생하며 이들 신호는 잡음과 간섭을 분리하기 위하여 처리된다.
때로는 잡음과 간섭은 송신된 신호가 공지의 의사랜덤코드에 의하여 변조되는 확산스팩트럼기술에 의하여 현저히 감소된다. 수신기는 수신된 신호를 국부적으로 발생된 코드 리플리카에 상관시키고 그 피크값에서 또는 이에 근접하여 상관을 유지하기 위하여 추정된 지연시간을 변화시킴으로서코드 트래킹을 수행한다. 이와 같은 방법으로, 현저히 개선된 신호대 잡음비를 얻을 수 있다. 만약 입력신호대 잡음비가 충분히 높으면캐리어위상 트래킹을 수행할 수 있다. 성공적인 캐리어트래킹은 코드트래킹만을 이용하여 얻을 수 있는 것 보다 높은 항행정확성을 얻을 수 있다.
미국정부에 의하여 개발된 NAVSTAR 인공위성위치확인시스템(GPS)는 현재의 무선항행시스템의 한 예이다. 정확히 알려진 궤도에 배치된 24개 까지의 인공위성배열은 사용자 수신기로부터 이러한 수신기 시야의 인공위성까지의 시정거리를 계산하기 위하여 특별히 설계된 수신기에 의하여 사용되는 의사랜덤범위의 신호를 송신한다. 이러한 정보에 기초하여 항행솔루션을 얻을 수 있다.
최근에 GPS에 기초한 항행시스템에 있어서, 간섭은 GPS 수신기 코드 및 캐리어트래킹에 좋지 않은 영향을 주어 항행시스템의 성능을 떨어 뜨린다. 간섭은 계획적이거나 비계획적인 것일 수 있다. 비계획적 간섭의 예는 (1) 부적당한 무선주파수(rf)필터링이 이루어지는 인접송신기로부터의 대역외신호, (2) 여러 지상 및 공중 송신기의 고조파 또는 상호변조 프로덕트, (3) GPS 수신기와 동일한 플래트폼 또는 인접한 플래트폼에서 신호 또는 국부발진의 능동 또는 수동 상호변조 프로덕트, (4) 인접한 주파수대역에서 레이더신호로부터의 펄스형 간섭, (5) 무허가 송신기로부터의 우발적인 간섭 등이 있다. 이들 간섭의 결과로 수신기 입력에서 신호대 잡음비가 감소한다. 또한 송신된 GPS 신호는 나무나 건물 등에 의하여 감쇠되어 SNR이 추가로 감소될 수 있다. 계획적 간섭원은 수신기 입력에서 SNR을 감소시킬 수 있도록 특별히 설계된 협대역 및 광대역 잼머(jammer)를 포함한다.
현재의 GPS 인공위성은 두 주파수 L1=1575.42 MHZ 와 L2=1227.6 MHZ로 송신한다. 인공위성은 확산스펙트럼기술을 이용하여 이들의 신호를 송신하고 상이한 두 확산기능, 즉 (1) L1에서만 1.023 MHZ 개략/포착(C/A)코드와 (2) 양 L1 및 L2에서 1023 MHZ 정밀 P(Y)코드를 이용한다. 수신된 GPS신호의 최소신호파워는 다음과 같이 분류된다. 즉, L1에 대하여 C/A=-160dBW(1 Watt에 대한 데시벨), P=-163dBW; L2에 대하여 P=-166dBW. 전형적인 등가수신된 열적 잡음파워의 값은 -131 dBW이다.이와 같이, 간섭이 없다하여도 GPS신호의 회복은 확산스펙트럽과 같은 특수설계기술없이는 수행될 수 없다.
상기 언급된 바와 같이, GPS신호는 협대역폭신호가 의사랜덤코드를 이용하여 매우 넓은 대역폭으로 확산되는 표준확산스펙트럼기술을 이용하여 방송된다. 수신된 신호를 의사랜덤코드의 알려진 리플리카에 상관시키고 협신호대역폭상에서 그 결과를 대역필터링함으로서 간섭의 효과가 현저히 감소된다. 확산스펙트럼처리에 의한 SNR에서의 이득은 50Hz 대역폭에서 P(Y)코드의 경우 53dB 정도이고 C/A코드의 경우 43dB 정도이다.
다른 항행소오스(예를 들어 관성항행시스템 INS 출력, 레이더, 고도계 등)로부터의 출력은 종종 GPS 항행시스템 출력에 조합되어 독립적으로만 사용되었던 시스템으로부터의 이들 결과 이상으로 개선된 항행솔루션을 제공한다. 이들 출력은 GPS 드롭아웃의 시간중에서 제한된 시간동안 정밀한 항행솔루션을 유지하는데 보조한다. 또한 INS는 큰 플래트폼 가속의 존재하에 GPS 수신기를 보조하는데 사용되어 필터대역의 협소 트래킹이 가능하도록 한다.
현재의 GPS형 항행시스템의 구조는 일반적으로 "완결합형"과 "치밀결합형"으로 분류될 수 있다. 예를 들어 완결합형 시스템은 GPS 수신기에 의하여 발생된 항행솔루션(위치, 속도, 시간)을 일반적으로 칼만(Kalman) 필터에 기초하는 가중구조를 이용하는 INS 항행시스템에 의하여 제공된 항행솔루션(위치, 속도, 자세)에 조합한다. 치밀결합형 시스템은 GPS 수신기에 의하여 얻은 의사거리 및 델타거리(도플러 속도의 적분값)를 계산하고 예를 들어 이들을 INS 항행솔루션에 조합한다. 치밀결합형 시스템은 4개 이하의 인공위성시야로 항행솔루션을 얻을 수 있는 잇점을 제공한다.
간섭에 대한 현재의 GPS 수신기의 취약점은 수신기 입력의 전단에 배치된 패치 안테나와/또는 특정 신호처리기의 이용에 관련하는 간섭억제를 위한 여러 구조에서 결과로 나타나고 있다. 다른 방법으로는 항공기와 같이 고도로 동적인 영역의 협대역폭에서 캐리어/코드 트래킹이 이루어질 수 있도록 하는 관성과/또는 기타 다른 센서로부터의 신호를 보조하는 것을 이용하는 것이다. 이들 방법은 이들이 시스템내의 용이하게 접근가능한 지점에서 현재의 시스템을 수정하고자 하므로 애드 호크로서 간주될 수 있다. 따라서, 현재의 시스템은 간섭거절 및 항행정확성의 면에서 최적하다고 할 수 없다.
본 발명은 확장범위 코드트래킹기능을 갖는 고집중 적응 INS/GPS 내버게이터에 관한 것이다.
도 1a는 본 발명에 따라서 항행솔루션을 제공하기 위하여 GPS 코드 및 캐리어 트래킹을 이용한 항행시스템의 개략 블록다이아그램.
도 1b는 본 발명에 따라서 전파중 INS 데이터와 측정값업데이트중 다른 센서데이터을 이용한 도 1a의 항행시스템의 개략 블록다이아그램.
도 2는 본 발명에 따라서 칩 단위의 지연에러 eτ의 함수로서 이상적인 상관기함수 Rc(eτ)의 좌표.
도 3은 1/2 칩간격을 이용한, 본 발명에 따른 지연에러 eτ의 함수로서 확장범위 상관기단에서 다중상관기함수의 좌표.
도 4는 본 발명에 따라서, 각 샘플주기 j에서 k 상관기다네 의하여 발생되는 예시적인 상관기 측정값데이터 z(j,k)의 좌표.
도 5는 본 발명에 따라서 Rc 2에 대한 4개 세그먼트 구분적 상수근사값의 예를 보인 좌표.
도 6은 본 발명에 따른 코드처리 측정값업데이트함수의 블록다이아그램.
도 7은 본 발명에 따른 캐리어처리 측정값업데이트함수의 블록다이아그램.
도 8은 본 발명에 따른 코드처리 잡음파워 및 신호파워 평가함수의 블록다이아그램.
도 9는 본 발명에 따른 코드처리과정의 흐름도.
본 발명은 지금까지는 얻을 수 없었던 성능상의 레벨로 고도의 간섭 및 동적인 환경에서 신뢰가능하고 정밀한 GPS 항행솔루션(즉시 문제에 대하여 적당한 현재의 위치, 시간과/또는 속도 및 자세와 같은 다른 파라메타의 최적평가값)을 얻기 위한 장치와 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 취하고 있는 접근방식은 기존의 기술과는 상이하다. 따라서, 본 발명에서 채택한 항행시스템구조와 방법은 코드 트래킹 및 재포착과 캐리어 트래킹 및 재포착의 면에서 항행시스템 성능을 현저히 개선한다. 이러한 개선점은 통상적인 방법에서는 코드록 또는 캐리어록의 손실이 특히 민감한 낮은 신호/잡음비에서 특히 현저하다.
본 발명은 항행문제로서 문제에 접근하였으며, 전체적인 목적은 상태벡터의 초기평가값과 측정값의 과거이력이 주어진 가운데 특정한 항행상태벡터의 성분을 최적 또는 "최상"으로 계산하는데 있다. 사용될 측정값을 "원시"측정값이라 하였으며, 이는 수신된 GPS신호로 작동하는 하나 이상의 상관기로부터 얻은 적어도 동위상(I) 및 직각위상(Q)으로 구성된다. 즉시 적용하는 것에 따라서 항행시스템 성능을 증강시키기 위하여 부가적인 항행센서가 사용될 수 있다. 이들 센서는 관성센서(자이로 및 가속도계), 고도계, 레이더 및 전기-광학장치를 포함하나 이로써 제한되는 것은 아니다. 모든 센서로부터의 "원시"측정값을 이용함으로서 전처리작동에 의한 정보의 잠재적인 손실이 방지된다.
우선실시형태에서, "최상"평가값은 최소분산평가값이며 이는 과거측정값이력에서 상태조절된 상태벡터의 조건평균값이다.
상태벡터평가값은 과거측정값이력이 주어지면 상태벡터의 첫번째 두 조건모멘트를 전파하기 위한 비선형 확률미분방정식을 이용하여 업데이트된다. 달리 조건평균값으로 불리는 제1조건모멘트의 결정은 평가값에러공분산매트릭스로 나타내는 제1조건모멘트를 알아야 한다. 조건평균값과 에러공분산 매트릭스 평가값은 이후 설명되는 항행필터에서 실시간에 반복적으로 계산된다.
본 발명의 기술은 어떠한 면에서는 통상적으로 이용된 트래킹 필터, 위상고정루프, 지연고정루프 등의 종래 관념에 좌우되지 않는다. 대신에 항행시스템구조와 방법은 문제의 설명과 GPS 및 다른 센서로부터의 측정값의 특징화로부터 자연적으로 유도된다. 이는 현재 구조의 모듈화된(그리고 최적하지 않은) 구조를 배제함으로서 단일 프로세서의 통합이 용이한 구조를 갖도록 한다.
이러한 결과의 항행필터방법은 GPS 항법에 일반적으로 사용된 전통적인 칼만필터 및 확장형 칼만필터와는 현저이 상이하다. 이러한 차이점은 근본적으로 측정함수가 비선형이라는 사실로부터 나타난다. 종래의 구조가 선형기술에 의존하는 반면에 본 발명은 전적으로 측정값의 비직선성을 고려한다. 따라서, 에러공분산 매트릭스가 측정값에 의하여 유도되고 상태벡터이득 매트릭스는 평가값에러공분산 매트릭스의 비선형함수이다.
비선형평가기술에 기초한 일단의 상관기와 처리구조는 고도의 재밍환경을 통하여 코드 트래킹을 유지하는데 이용된다. 상관기의 수는 통상적인 직접조사기술에 의하여 이용되는 것과 같은 시간소모형의 재포착의 필요성을 배제함으로서 GPS 신호드롭아웃에 이은 최적한 코드루프재포착이 이루어질 수 있도록 선택적으로 확대될 수 있다. 상관기단에서 각 상관기의 출력은 충분히 최적화된 항행솔루션을 제공할 수 있도록 가중되는 것이 좋다.
본 발명은 다중상관기의 이용을 통하여 직선범위를 넘어선 지연에러의 범위까지 확장된다. 상관기의 수는 임의적인 것이다. 평가된 캐리어/잡음(C/N0)비에 따라서 좌우되는 논리의 모드화를 위한 필요성이 배제된다. 현재의 수신기는 작동모드에 따라서 고정이득필터를 이용한다. 그러나, 본 발명은 어떠한 C/N0비에서 원활한 작동이 이루어질 수 있도록 하고 이에 따라서 스위칭논리가 요구되지 않는다.
제1실시형태에서, 본 발명은 외부단말기에 의하여 송신된 무선항행데이터에기초하여 항행플래트폼에 대한 다중차원의 항행상태를 측정하기 위한 시스템에 관한 것이다. 무선항행데이터수신기는 잡음에 묻혀 도착한 무선항행데이터를 수신하고 증폭한다. 확장범위 상관기단은 지연에러의 확장된 범위에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출한다. 상관기는 무선항행데이터와 잡음을 처리하여 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생한다. 평가기는 상관기 출력함수로부터 무선항행데이터신호파워와 잡음파워를 평가한다. 측정값 업데이트유니트는 평가된 무선항행데이터신호 및 잡음파워 평가값과 상관기출력에 기초하여 항행상태평가값을 업데이트한다.
제2실시형태에서, 본 발명은 외부단말기에 의하여 송신된 무선항행데이터와 플래트폼의 관성성향을 나타내는 관성데이터에 기초하여 항행플래트폼을 위한 다중차원 항행상태를 측정하기 위한 시스템에 관한 것이다. 무선항행데이터수신기는 잡음에 묻혀 도착한 무선항행데이터를 수신하고 증폭한다. 확장범위 상관기단은 지연에러의 확장된 범위에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출한다. 상관기는 무선항행데이터와 잡음을 처리하여 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생한다. 평가기는 상관기 출력함수로부터 무선항행데이터신호파워와 잡음파워를 평가한다. 관성센서유니트가 플래트폼의 관성성향을 나타내는 관성데이터를 발생한다. 측정값 업데이트유니트는 평가된 무선항행데이터신호 및 잡음파워 평가값, 상관기출력과 관성데이터에 기초하여 항행상태를 업데이트한다.
무선항행데이터는 인공위성위치확인시스템(GPS) 데이터로 구성되고,무선항행데이터수신기는 GPS 수신기로 구성되는 것이 좋다. 또한 이 시스템은 측정값업데이트유니트로 보내어지는 업데이트된 관성데이터를 발생토록 최근에 업데이트된 항행상태에 기초하여 감지된 관성데이터를 다이나믹 모델에 적용하기 위한 전파기를 포함한다. 다중차원 항행상태는 예를 들어 플래트폼 위치, 속도 및 자세에 관련된 정보, 수신기클록에러, 관성센서에러, 전파지연 및 인공위성에러를 포함한다. 우선실시형태에서, 측정값업데이트유니트는 평가된 무선항행데이터신호파워 및 잡음파워, 상관기출력과 관성데이터에 기초하여 항행상태의 조건모멘트를 계산함으로서 항행상태를 업데이트한다.
조건모멘트는 조건평균으로 구성되는 제1조건모멘트와, 조검에러공분산 매트릭스로 구성되는 제2조건모멘트로 구성된다.
평가기는 항행상태의 비선형 조건모멘트에 기초하여 무선항행데이터신호파워를 측정하기 위한 신호파워평가기와, 항행상태의 비선형 조건모멘트와 신호파워평가값에 기초하여 잡음파워를 평가하기 위한 잡음파워평가기로 구성된다.
제3의 관점에서, 본 발명은 외부단말기에 의하여 송신된 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼에 대한 다중차원의 항행상태를 측정하기 위한 시스템에 관한 것이다. 무선항행데이터수신기는 잡음에 묻혀 도착한 무선항행데이터를 수신하고 증폭한다. 일단의 상관기는 지연에러의 범위에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출한다. 상관기는 무선항행데이터와 잡음을 처리하여 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생한다. 평가기는 상관기출력함수로부터 무선항행데이터신호파워와 잡음파워를 평가한다. 측정값 업데이트유니트는 평가된 무선항행데이터신호 및 잡음파워와, 상관기출력함수에 따라서 계산된 항행상태의 조건모멘트에 기초하여 항행상태를 업데이트한다.
우선실시형태에서, 제3관점의 본 발명은 또한 플래트폼의 관성성향을 나타내는 관성데이터를 발생하기 위한 관성센서유니트로 구성된다. 이 실시형태에서, 항행상태의 조건모멘트는 관성데이터의 함수로서 계산되는 것이 좋다. 조건모멘트는 조건평균으로 구성되는 제1조건모멘트와 조건에러공분산 매트릭스로 구성되는 제2조건모멘트로 구성되는 것이 좋다. 조건모멘트는 측정비선형성을 포함하도록 계산되는 것이 좋다. 일단의 상관기는 확장범위의 지연에러에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장된 범위의 상관기단으로 구성된다.
제4의 관점에서, 본 발명은 잡음에 묻힌 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 다중차원 항행상태를 측정하기 위한 시스템에서 신호와 잡음파워를 평가하기 위한 평가기에 관한 것이다. 무선항행데이터신호는 지연에러의 전 범위에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출하기 위한 일단의 상관기를 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신된다. 상관기는 무선항행데이터와 잡음을 처리하여 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생한다. 평가기는 항행상태의 조건모멘트에 기초하여 무선항행데이터신호를 측정하기 위한 신호파워평가기와, 항행상태의 조건모멘트와 신호파워평가값에 기초하여 잡음파워를 평가하기 위한 잡음파워평가기를 포함한다.
제4관점의 본 발명의 우선실시형태에서, 평가기는 또한 상관기단에서 각 상관기의 바이어스평가값을 측정하기 위한 바이어스평가기를 포함한다. 이러한 구성에 있어서, 신호파워평가값과 잡음파워평가값이 또한 바이어스평가값에 기초한다. 바이어스평가기는 평활시정수에 따른 각 상관기의 바이어스평가값을 업데이트하기 위한 평활함수와, 평활바이어스평가값의 최소값으로서 바이어스평가값을 결정하기 위한 최소함수로 구성된다.
조건모멘트는 비선형 필터에 의하여 계산된 조건평균으로 구성되는 제1조건모멘트로 구성된다. 그 결과의 잡음파워평가값은 벡터로 구성되어 독립된 잡음파워평가값이 상관기단의 각 상관기에 대하여 계산된다. 상관기단은 확장된 범위의 지연에러에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위의 상관기단으로 구성되는 것이 좋다. 관성센서유니트가 플래트폼의 관성성향을 나타내는 관성데이터를 발생하기 위하여 포함되는 것이 좋다. 항행데이터의 조건모멘트는 또한 관성데이터의 함수로서 계산되는 것이 좋다.
제5의 관점에서, 본 발명은 잡음에 묻힌 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 측정값업데이트유니트에 관한 것이다. 무선항행데이터신호는 전 범위의 지연에러에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출하기 위한 상관기단을 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신된다. 상관기는 무선항행데이터와 잡음을 처리하여 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생한다. 상태업데이트유니트는 상태이득함수에 의하여 가중된 상관기출력함수에 따라서 항행상태를 업데이트한다. 상태이득함수는 항행상태의 비선형 함수의 조건모멘트와, 항행상태의 선행 에러공분산의 관성데이터전파에 기초한다. 에러공분산 매트릭스업데이트유니트는 항행상태의 비선형 함수의 조건모멘트와 무선항행데이터신호파워와 잡음파워의 평가값에 기초하여 항행상태의 에러공분산을 업데이트한다.
우선실시형태에서, 조건모멘트는 각 인공위성 시야에 대하여 시정위치의 비선형 함수의 통계적 기대값으로 구성된다.
제5관점에 따라서, 상관기단은 확장범위의 지연에러에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위의 상관기단으로 구성된다. 무선항행데이터신호파워 평가값과 잡음파워 평가값은 항행상태의 조건모멘트에 기초하는 무선항행데이터 신호파워를 측정하기 위한 신호파워평가기와, 항행상태의 조건모멘트와 신호파워평가값에 기초하여잡음파워를 평가하기 위한 잡음파워평가기로 구성되는 평가기에 의하여 계산된다.
제6의 관점에서, 본 발명은 잡음에 묻힌 무선항행데이터 캐리어신호에서 반송되는 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 측정값업데이트유니트에 관한 것이다. 무선항행데이터신호는 전 범위의 지연에러에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출하기 위한 상관기단을 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신된다. 상관기는 무선항행데이터와 잡음을 처리하여 무선항행데이터와 알려진 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생한다. 상관기단은 무선항행데이터 코드 오프셋트에 근접한 무선항행데이터신호를 처리하기 위한 프롬프트 상관기를 포함한다. 상태업데이트유니트는 상태이득함수에 의하여 가중된 프롬프트 상관기출력함수에 따라서 항행상태를 업데이트한다. 상태이득함수는 무선항행데이터의 시정에러의 비선형 함수의 조건모멘트와 에러공분산 매트릭스에 기초한다. 에러공분산 매트릭스업데이트유니트는 상태이득함수에 기초하여 항행상태의 에러공분산을 업데이트한다.
제6관점의 본 발명의 우선실시형태에 있어서, 상태이득함수는 또한 무선항행데이터신호파워 및 잡음파워, 데이터 비트 평가값, 선행 항행상태의 관성데이터전파와, 에러공분산 매트릭스의 평가값에 기초한다. 잡음파워는 평균잡음파워와 적어도 두 논프롬프트 상관기출력함수에 기초하여 계산되는 것이 좋다. 상태업데이트유니트와 에러공분산 매트릭스 업데이트유니트는 비교적 큰 무선항행데이터 캐리어신호파워대 잡음파워비에 대하여 선형으로 작동하고 비교적 작은 무선항행데이터 캐리어신호파워대 잡음파워비에 대하여는 비선형으로 작동된다.
제7관점에서, 본 발명은 잡음에 묻힌 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 측정값업데이트유니트에 관한 것이다. 무선항행데이터신호는 전 범위의 지연에러에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출하기 위한 상관기단을 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신된다. 상관기는 무선항행데이터와 잡음을 처리하여 무선항행데이터와 알려진 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를발생한다. 측정값업데이트유니트는 상태업데이트유니트, 에러공분산 매트릭스 업데이트유니트와, 무결성관리유니트로 구성된다. 상태업데이트유니트는 상태이득함수에 의하여 가중된 상관기출력함수에 따라서 항행상태를 업데이트한다. 상태이득함수는 무선항행데이터의 시정에러의 비선형 함수의 조건모멘트, 선행 항행상태의 내부데이터전파와, 에러공분산 매트릭스에 기초한다. 에러공분산 매트릭스업데이트유니트는 시정에러의 비선형함수의 조건모멘트에 기초하여 항행상태의 에러공분산을 업데이트한다. 무결성관리유니트는 항행상태와 에러공분산의 무결성을 유지한다.
제7관점의 우선실시형태에서, 상태이득함수와 상태이득함수의 에러공분산은 또한 무선항행데이터신호파워 및 잡음파워에 기초한다. 조건모멘트는 시정에러변화의 비선형함수와 항행상태의 에러공분산의 함수로 구성되고, 무결성관리유니트는 신호 및 잡음파워를 모니터하고 제한한다. 또한 무결성관리유니트는 에러공분산의 성장율을 제한한다. 관성데이터는 관성데이터센서에 의하여 감지되고 에러공분산의 성장율은 관성센서의 평가된 정밀성에 기초하여 상한선이 제한된다. 또한 무결성관리유니트는 에러공분산 매트릭스의 포지티브-한계를 모니터하고 유지하며 또한 항행상태의 추정된 변화를 제한한다.
본 발명은 항공기, 선박, 병원(兵員) 및 자동차를 포함하는 GPS에 의존하는 광범위한 상업적인 분야에 적용할 수 있다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
I-개관
GPS 코드 트래킹은 민간용 C/A 코드에 대하여 약 100 미터(95% 확률)와 이중주파수 P(Y) 코드에 대하여 약 20 미터의 특정한 세계적 항행정밀성을 얻기 위하여 인공위성-수신기 시정을 따라서 상대적인 위치를 측정하도록 통과시간과 빛의 속도를 이용한다. 이들 정밀도는 실제로 초과하기도 한다. 항행에러는 수도우라이트(pseudolites)와 같은 인접한 GPS 송신기가 전파에러를 제거하도록 사용되는 경우 약 1 미터로 감소될 것이다. 캐리어 트래킹은 수신된 신호캐리어주파수의 변화를 반영하는 도플러(속도)측정값을 이용하여 현대의 시스템에서 유지된다. 만약 간섭환경이 양성이면 캐리어 트래킹은 1 센티미터 정도로 코드 트래킹에 의하여 성취될 수 있던 것 보다 큰 정밀도를 얻느데 이용될 수 있다. 그러나, 캐리어 트래킹의 한계는 코드 트래킹 한계 보다 낮은 약 15 dB이어서 캐리어 트래킹이 코드 트래킹 보다 신뢰가 떨어지도록 한다.
도 1a는 본 발명에 따라서 다중차원의 항행솔루션을 발생하기 위하여 동위상 및 직각위상 상관기 측정값을 이용하는 항행시스템의 개략 블록다이아그램을 보인 것이다. 도 1b는 본 발명에 따라서 전파중에 관성센서어레이 측정값과 측정값업데이트중 다른 센서데이터를 이용하는 도 1a의 시스템의 블록다이아그램이다. 도 9는 항행솔루션을 결정하기 위한 처리단계의 흐름도를 보인 것으로, 도 1a 및 도 1b의 설명을 통하여 설명될 것이다.
도 1a에서, RF신호 r(t)가 안테나(20)에 의하여 수신되고, 잡음과 간섭에 의하여 훼손된 다중 인공위성 GPS 신호를 포함한다(도 9의 단계 200 참조). GPS 신호는 L1(1575.42 MHz) 및 L2(1227.6 MHz) 캐리어주파수 또는 미래의 적용을 위하여 고려된 Lm과 같은 다른 주파수에 중심을 둔 신호로 구성된다. 사간 t에서 단일인공위성으로부터수신된 대상의 신호 r(t)의 모델은 다음과 같이 표현된다.
여기에서 S(t)는 수신된 신호파워를 나타내고, τ는 시정범위와 대기전파효과에 의한 시간지연을 나타내며, C(t)는 예를 들어 C/A 또는 P(Y) 코드와 같은 의사랜덤코드를 나타내고, D(t)는 50 Hz 레이트에서 전형적으로 송신된 GPS "데이터 비트"신호를 나타내며(2 킬로비트/초까지상승될 수 있다), ωc는 캐리어주파수를 나타내고, φ(t)는 도플러 시프트의 효과를 포함하는 위상각을 나타내며, J(t)는 열배경잡음과 간섭을 나타낸다.
수신된 신호 r(t)는 대상의 주파수대를 벗어난 에너지를 제거하도록 작동하는 프론트 엔드 전자회로(22)에 의하여 처리된다. 프론트 엔드(22)는 보다 처리가 용이한 비율로 신호를 하위중간주파수로 복조한다. 프론트 엔드는 예를 들어 대역필터를 포함할 수 있다.
다음으로 필터링된 신호는 수신신호 r(t)의 동위상 I(t) 및 직각위상 Q(t) 성분을 발생토록 처리된다. 표준시스템에 있어서, 이들 성분은 위상이 90°를 이룬다.
다음으로 성분 I(t), Q(t)가 디지털화되고 샘플러(24)에서 디스크리트형으로 변환된다. 한 예로서, 이를 위하여 "인테그레이트와 덤프"기술이 이용될 수 있다. 그 결과의 디지탈화되고 샘플링된 동위상 및 직각위상성분 신호가 예를 들어 10MHz의 레이트로 발생된다.
그리고 샘플링된 신호는 캐리어처리 수치제어발진기(NCO)(28)로부터의 피드백신호를 이용하여 추정된 도플러 시프트를 제거하도록 처리된다. 결과의 신호 Is, Qs는 위상에러를 포함하고 예를 들어 10 MHz의 레이트로 발생된다.
디스크리트-시간 샘플링된 동위상 및 직각위상신호 Is, Qs가 잡음 및 간섭에 묻힌 GPS 신호전송에 속하는 정보를 추출토록 작동하는 일단의 상관기단(30)에 의하여 처리된다(도 9의 단계 202 참조). 상관기단(30)은 다수, 예를 들어 100개의 상관기를 포함한다. 상관은 50 Hz 데이터 비트간격으로 동기화된 예를 들어 20msec의 사전에 결정된 시간동안 수행된다.
i번째 타임포인트에서 k번째 상관기의 출력은 다음과 같이 표현된다
여기에서, I50(i,k)와 Q50(i,k)은 각각 디스크리트-타임 50Hz 동위상과 직각위상 상관기출력신호를 나타내고, δt 는 50Hz에 해당하는 0.02초이며, eτ는 "칩"단위의 지연에러를 나타내고, Δ는 도 3에서 설명되는 바와 같은 칩단위의 상관기단에서 상관기사이의 간격을 나타내며, k는 -m,....,+m까지의 상관기 수를 나타내고, eθ는캐리어위상에러를 나타내며, Rc는 다음의 상관함수를 나타낸다.
여기에서, p는 샘플수를 나타내고, C(iT)는 필터링후 수신된 의사랜덤코드를 나타내며, Creplica(iT-x)는 x 만큼 지연된 리플리카 의사랜덤코드를 나타내고, l/T는 칩핑레이트(P(Y)코드에 대하여 10.23 MHz, C/A 코드에 대하여 1.023 MHz)이다. 부가적인 잡음 ~ni(j,k)와 ~nq(j,k)는 열적잡음과 간섭의 효과를 나타낸다. 50Hz의 데이터 레이트는 본문에서 단순히 설명을 위하여 사용된 것으로, 본 발명에 있어서는 50Hz 데이터 비트 레이트로 제한되지는 않는다.
도 2는 "칩"단위로 지연에러 eτ의 함수로서 이상적인 상관기함수 Rc(eτ)의 좌표를 보인 것이다. 칩길이는 P(Y) 코드의 경우 약 30 미터이고 C/A 코드의 경우 300 미터이다. 만약 입력신호 I(i), Q(i)가 수신기에 의하여 발생된 리플리카신호에 완벽히 상관되는 경우, eτ= 0 이고 Rc= 1 이다. 만약 지연에러가 +1 칩 보다 크고 -1 칩 보다 작은 경우, Rc는 0 이다. 제로와 ±1 칩지연사이에서 상관기 함수 Rc는 도 2에서 보인 바와 같이 이상적으로 직선의 성질을 갖는다.
확장범위 상관
통상적인 수신기는 전형적으로 1/2 칩의 간격을 두고 채널당 3개의 상관기(조기, 프롬프트, 지연)를 이용한다. 에러신호는 조기 및 지연상관기의 출력차이에 의하여 발생되고 수신기와 현재 인공위성사이의 시야를 따라 항행위치에러 elos의 함수인 변수 α(elos)를 발생한다. 만약 ｜elos｜<1/2 칩인 경우, α는 이상적으로 선형함수이고 코드 트래킹루프를 폐쇄하고 항행솔루션을 업데이트하기 위한 유용한 신호를 제공한다. 만약 ｜elos｜>1/2 칩인 경우, α는 비선형함수이어서 이러한 시스템이 직선성을 취하므로 통상적인 수신기의 성능을 떨어뜨리는 원인이 된다. 만약 ｜elos｜>3/2 칩인 경우, α= 0 이다.
많은 항행에러에 대하여 유용한 측정값을 얻기 위하여, 본 발명은 상관기의 수를 3개 이상으로 확장하여 "확장범위의 상관기단"을 제공한다. 확장범위의 상관기단에 사용된 상관기의 수는 이론적으로 제한은 없다. 각 상관기로부터의 출력은 최적한 방식으로 처리되고 현재신호와 잡음파워 평가값에 종속하는 가중함수에 따른 항행솔루션과, 각 특정 상관기에 대하여 계산된 추정 rms 시정위치에러에 종속하는 강한 비선형종속성에 기여한다. 최적가중함수의 계산은 상태벡터의 최소변화평가값을 얻고자 하는 목적의 중심에 있으며 비선형평가이론을 이용한다. 3개의 상관기로 이루어지는 상관기단은 본 발명의 원리에도 동일하게 적용될 수 있다.
실제로, 상관기단의 범위는 코드 트래킹중에 최대예상 위치항행에러를 커버할 수 있도록 선택된다. 예를 들어 C/A 코드 트래킹에서는 600 미터의 최대예상 위치에러가 가정되고 또한 인접한 상관기사이의 간격이 1/2 칩인 것으로 가정된다. 하나의 C/A 칩이 약 300 미터인 경우, ±600 미터의 위치에러를 취급하기 위하여전체 9개의 상관기가 필요하다.
최대예상 위치에러는 코드록이 지나치게 높은 간섭레벨에 의하여 손실될 것으로 예상되는 최대시간간격과 코드록이 손실될 때 항행솔루션을 제공하는 관성센서의 정밀도를 포함하는 여러 요인에 따라서 달라질 수 있다. 설계가 정확하다면 항행위치에러크기는 상관기단의 범위를 넘지 않을 것이며 항행시스템은 추정 rms 위치항행에러가 고도의 정밀성으로 실제에러를 추적할 것이므로 추적이 실패하지는 않을 것이다. 이들 상황하에서, 간섭레벨이 코드 트래킹의 회복을 허용하는 값으로 떨어질 때 코드 트래킹의 재포착이 비교적 신속히 이루어진다.
상관기출력함수
도 1a에서 보인 바와 같은 비코히어런트 GPS 코드 트래킹시스템에서, 캐리어위상에러 eθ는 관심의 대상이 아니다. 이러한 이유로 상관기출력함수 I50(i,k), Q50(i,k)는 캐리어위상에러 eθ와 데이터비트 D(i)를 제거하기 위하여 제곱검파기(30)에 인가되어 캐리어 록의 필요성을 배제한다.
제곱검파기(30)는 다음의 관계식에 따라서 상관기출력함수 I50(i,k), Q50(i,k)의 제곱의 합을 제공토록 작동한다.
여기에서, z(j,k)는 j번째 샘플시간에서 k번째 상관기로부터의 코드측정값을 나타낸다. 출력 z(j,k)이 d 항의 합이고, 예를 들어 d=5 이면 z(j,k)는 10 Hz 신호이다. 파라메타 d는 프로세서(44)에 코드측정값 데이터입력레이트를 설정하는데 사용된다. 적용여하에 따라서 그리고 처리율에 따라서 다른 값이 사용될 수 있다. 설명을 간명히 하기 위하여, 다음의 설명에서는 시간지수 "i"는 동위상 및 직각위상 상관기출력함수 I50(i,k), Q50(i,k)의 출력레이트, 예를 들어 50 Hz에 해당하고, 시간지수 "j"는 코드처리율, 예를 들어 10 Hz에 해당할 것이다.
도 9의 단계(204)에서, 측정값 z(j,k)는 다음의 식으로 나타낼 수 있다.
여기에서,
는 부가적인 잡음이고,
와
만약 ~ni(j,k)와 ~nq(j,k)가 i=d(j-1)+1,...dj에 대하여 분산 N(j)를 갖는 제로평균 가우스백색잡음에 독립적인 것이라고 가정하는 경우 v(j,k)는 평균 2N(j)d과 분산 4N2(j)d를 가지고 w(j,k)는 제로평균과 분산 2N(j)d를 갖는다. 이들 통계적특징은 이후 상세히 설명되는 바와 같이 본 발명의 우선실시형태에서 이용된다.
도 2와 도 3은 단일중안의 상관기함수와 칩 단위의 지연에러 eτ의 함수로서 상관기단(30)에서 다수의 이상적인 상관기함수 Rc(eτ)의 좌표를 보인 것이다. 도 3의 상관기단은 각각 Δ칩 만큼 인접한 상관기로부터 간격을 두고 있으며 k 상관기의 범위가 -m,...,+m 사이인 다수의 오버랩핑 상관기함수를 포함하는 것으로 설계되었다.
각 샘플주기 j에서, 코드측정값 z(j,k)이 계산되어 프로세서(44)에 제공된다. z(j,k)에 대한 데이터의 예가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에서 보인 바와 같이, 데이터포인트는 상관기 수 k의 함수로서 도시되어 있다. 이들 데이터는 모든 k 상관기에 대하여 각 샘플주기 j에서 발생된다. 연속 토드측정값으로부터의 데이터는 이후 설명되는 바와 같이 저장되고 잡음바이어스레벨(50)을 계산하는데 사용된다. 등식(5)로 주어진 상관기측정값함수는 코드 트래킹을 위하여 사용되는 중요한 양이며 측정값업데이트함수필터(40)에 대한 입력이다. 제1항은 신호에 의하여 발생하고 제2항은 잡음에 의하여 발생한다. k번째 상관기에 존재하는 신호의 양은 지연에러 eτ(j)와 k번째 상관기 kΔ에 관련된 지연에 종속한다. 측정값의신호성분은 지연에러가 k번째 상관기에 대하여 추정된 지연과 같은 경우 최대화된다. 이와 같이 함으로서 지연에러의 음측정값을 얻는다. 중요한 정보는 신호파워 잡음파워 및 시정에러분산의 평가값에 기초하여 모든 상관기에서 일련의 측정값으로부터 추출된다. 이는 측정값업데이트필터(40)에서 수행된다.
II-측정값업데이트
최소분산평가
본 발명은 (1) 초기시간 t0에서 상태벡터의 평가값, (2) 시간 t0에서 상태벡터평가에러의 에러공분산 매트릭스의 평가값, (3) 초기시간 t0로부터 현재시간 t까지의 측정이력이 주어지는 경우 다중차원 항행상태벡터 x(t)의 진성최소분산평가값의 계산에 기초한다. 상태벡터 x(t)는 연속확률미분방정식을 만족시키는 것으로 추정된다.
여기에서, f(x,t)는 알려진 벡터함수이고 'q(t)는 알려진 멱스펙트럼밀도 매트릭스 Q(t)를 갖는 벡터제로평균 백색가우스잡음이다. 상태벡터 x(t)의 비선형측정값은 다음의 식으로부터 얻는다.
여기에서, h(x,t)는 x(t)와 t의 알려진 함수이고, 'r(t)는 알려진 멱스펙트럼밀도 매트릭스 R(t)를 갖는 벡터제로평균 백색가우스잡음이다. 측정값은 연속 또는 불연속적으로 얻을 수 있다.
p(x,t)가 과거 측정값이력과 초기조건에서 조절된 x(t)의 확률밀도를 나타내고 xest(t)가 x(t)의 어떠한 평가값이라 하자. 그리고 e(t)=xest(t)-x(t)가 시간 t에서 평가에러를 나타낸다고 하자. 그러면, 다음의 일반화된 분산
은 어떠한 양-정의 가중매트릭스 W(t)에 대하여 다음의 평가값에 의해 최소화된다.
여기에서, ＾x(t)는 x(t)의조건평균과최소분산평가값이다.
목적은 후처리중에 실시간 또는 다른 계획에 따라서 ＾x(t)를 계산하는데 있다. 추정된 기초가우스 조건확률밀도함수를 적당히 특정하기 위하여 실시간에 다음의 조건공분산 매트릭스를 계산하는 것이 좋다.
여기에서
본 발명의 우선실시형태는 실시간 또는 후처리단계에서 디지털 프로세서에서등식(12)(13)에 대하여 근사값을 계산하여 가능한 한 요구된 최소분산평가기를 얻는다. 그 결과의 평가기는 현재 치밀하게 결합된 시스템과는 현저히 다르고 높은 간섭레벨에서 지금까지는 얻을 수 없었던 항행시스템의 성능을 얻을 수 있도록 한다.
본 발명의 시스템구조는 등식(12)(13)의 근사값으로부터 직접 유도되고 트래킹루프 또는 특별한 처리모듈의 존재에 관련한 종래의 어떠한 관념에도 기초하지않는다.
처리개관
도 1a로 돌아가서, 프로세서(44)는 예를 들어 10 Hz의 레이트에서 코드측정값 z(j,k)과, 예를 들어 100Hz의 주기적인 레이트에서 관성센서어레이(36)로부터의 관성센서측정값을 수신하고 이에 응답하여 측정값업데이트함수(40)에서 예를 들어 항행솔루션을 나타내는 업데이트된 상태벡터 ＾x(j)를 발생한다(도 9의 단계 210 참조). 예를 든 바와 같이, 상태벡터 ＾x(j)는 수신기위치와 속도, 수신기클록에러, 대기전파지연, 인공위성에러 등에 관한 정보를 포함할 수 있다. 우선실시형태에서, 상태벡터 ＾x(j)와 함께, 프로세서(44)의 측정값업데이트함수(40)는 항행솔루션의 품질을 평가하는데 요구된 평가에러 ＾P(i)의 공분산 매트릭스를 발생하고 유지한다. 측정값업데이트함수의 작동은 이후 상세히 설명된다.
또한 코드측정값 z(j,k)이 신호파워 S(j,k),잡음바이어스 ＾b(j,k)와, 이들로부터의 잡음파워 N(j,k)의 상대적인 길이를 평가하는 평가기(34)에 제공된다(도 9의 단계 212 참조). 평가기의 작동은 이후 상세히 설명된다. 평가값은 시스템의 정밀성을 개선하기 위하여 측정값업데이트함수(40)에 제공된다.
전파
측정값사이의 상태평가값과 공분산 매트릭스의 전파는 센서위치에 좌우된다. 도 1a는 GPS 데이터만이 유효한 경우에 해당한다. 지연함수(46)는 상태벡터 ＾x(i)와 에러공분산 매트릭스 ＾P(i)의 일시적인 저장을 위한 메모리를 나타내고, 전파함수(38)에 지연된 상태벡터 ＾x(i-1)와 지연된 에러공분산 매트릭스 ＾P(i-1)를 제공한다. 전파함수(38)는 "전파된" 상태벡터 x'(i)와 전파된 에러공분산 매트릭스 P_(i)를 발생하기 위하여 업데이트되고 지연된 상태벡터 ＾x(i-1)와 에러공분산 매트릭스 ＾P(i-1)에 다이나믹 모델을 부여한다(도 9의 단계 208 참조). 전파된 에러공분산 매트릭스 P'(i)는 측정값업데이트과정에서 사용된 가중함수를 계산하기 위하여 요구된다. 전파된 상태벡터 x'(i)는 다음의 관계식에 따라서 다이나믹 모델 f를 이용하여 업데이트된 상태벡터 ＾x(i-1)의 함수로서 계산된다.
도 1b는 관성센서가 사용된 경우를 보이고 있다. 관성센서어레이(36)에 의하여 제공된 관성센서데이터는 최근의 관성측정값, 예를 들어 플래트폼의 속도에서 벡터변화 ΔV(i)와 자제각도의 벡터변화 Δθ(i)을 포함한다. 이들 데이터는 일반적으로 스트랩다운 자이로스코프와 가속도계를 이용한 동체프레임에서 측정된다. 그러나, 다른 구조가 이용될 수도 있다. 관성데이터는 전파된 상태벡터 x'(i)를 제공하기 위하여 다음의 관계식에 따라서 지연되고 업데이트된 상태벡터 ＾x(i-1)에 인가된다.
여기에서, x'(i)는 전파된 상태벡터를 나타내고, ＾x(i-1)는 지연되고 업데이트된 상태벡터를 나타내며, f는 다이나믹 모델, 운동법칙의 적용과 관성센서에러, 클록에러, 인공위성에러, 및 모든 상태로 구성된 대기에러에 대한 다이나믹 모델을 나타내고, ΔV(i)는 관성센서어레이(36)에서 측정되었을 때 시간[i-1,i]에서 속도의 벡터변화를 나타내며, Δθ(i)는 관성센서어레이(36)에서 측정되었을 때 자세각도의 속도의 벡터변화를 나타내고, δt는 측정값사이의 시간간격을 나타낸다. 이와 같은 방법으로, 다음측정값 샘플주기 j에 대한 상태벡터의 전파가 이루어진다. 이러한 관계는 상기 등식(12)에서 실현된다.
유사한 방법으로, 에러공분산 매트릭스 ＾P(i-1)의 전파는 다음의 관계식에 따라서 발생된다.
여기에서, P'(i)는 전파된 에러공분산 매트릭스를 나타내고, ＾P(i-1)는 지연되고 업데이트된 에러공분산 매트릭스를 나타내며, F는 일반적인 경우(GPS),
그리고 관성데이터인 경우,
인 함수 f로부터 유도된 매트릭스를 나타내고, FT는 이러한 매트릭스의 전치를 나타낸다. 등식(15)의 관계는 상기 등식(13)에서 실현된다.
등식(14)-(16)은 만약 δt가 충분히 작다면 통상적으로 고정되는 것과 같이 고정된다. 만약 δt가 충분히 작지 않다면 δt는 작은 시간간격으로 나누어질 수 있으며 전파가 이러한 작은 시간간격에서 수행될 것이다.
상기 관계식에 관하여, 평가에러공분산 매트릭스는 다음과 같이 정의된다.
여기에서, e(i)는 측정값업데이트직후 상태평가에러벡터를 나타내고, e'(i)는 측정값업데이트직전 상태평가에러벡터를 나타낸다.
코드처리-상태벡터의 측정값업데이트
도 1a와 도 1b로 돌아가서, 그리고 도 6의 블록다이아그램에 대한 이 부분의 설명을 통하여, 전파된 상태벡터 x'(i)와 전파된 에러공분산 매트릭스 P'(i)는 전파된 상태벡터 x'(i), 전파된 에러공분산 매트릭스 P'(i), 평가기함수(34)로부터 신호 S와 잡음 N에 대한 평가값과, 코드측정값 z(j,k)에 기초하여 업데이트된 상태벡터 ＾x(i)와 업데이트된 에러공분산 매트릭스 ＾P(i)를 발생하는 측정값업데이트함수(40)에 인가한다. 업데이트된 상태벡터 x_(i) 및 업데이트된 에러공분산 매트릭스 ＾P(i)와 함께, 측정값업데이트함수는 또한 코드 트래킹처리에 대한 평가된 지연 ＾τk(j)과 캐리어 트래킹처리에 대한 평가된 위상 ＾φk(j)를 계산한다.
도 6의 상태이득계산부분(102), 승산기(104) 및 가산기(106)에 의하여 표현되는 상태벡터 x_(j)에 대한 코드측정값업데이트등식은 다음과 같다.
여기에서, x'(j)는 전파된 상태벡터를 나타내고, Gx(j)는 다음 등식(21)의 아래에서 정의된 상태이득을 나타내며, ~Z(j)는 평가된 바이어스 ~Z(j)=Z(j)-~b(j)1(여기에서 ~b(j)는 평가된 바이어스이고1은 등식(50)으로 표현된다)에 대하여 보상된 코드측정값벡터를 나타내고, 여기에서,
등식(19)의 관계는 등식(12)에서 실현된다.
도 6의 상태이득계산블록(102)에서 계산되는 바와 같이 상태이득함수 Gx(j)는 다음의 관계식으로 표현된다.
여기에서, β(j)=2~S(j)δt 이고, ~S(j)는 등식(51)에서 보인 바와 같은 S(j)의 평가된 값이며, r(1)(j)는 다음과 같고,
여기에서, S=1 이고, ＾Nk(j)는 평가된 대각행렬측정값 잡음공분산 매트릭스의 k번째 대각행렬이다.
그리고 여기에서 Mc (1)(f)는 벡터를 나타낸다.
그 요소는 3개 상관기 모멘트중 두번째인 Mc (s)(f); s=0,1,2 이다.
여기에서 k는 상관기지수{-m...+m}을 나타내고, Δ는 칩단위의 상관기간격을 나타내며, nseg는 도 5에서 보인 바와 같은 상관곡선에서 근사값세그먼트의 수를 나타내고, Plos(j)는 j번째 타임포인트에서 시정에러의 분산을 나타낸다.
여기에서, gτ는 다음의 식이 만족되는 상태정의 및 구조에 기초하여 결정되는 벡터이다
여기에서, e'(j)는 등식(18)에서 정의되어 있다. 예를 들어 상태벡터 ＾x(j)가
이면
이다. 여기에서, 인공위성을 향하는 항행플래트폼으로부터의 단위벡터 usat는
이고, ＾rsat는 인공위성위치이며, r'는 항행좌표프레임에서 평가된 항행플래트폼위치이다,
등식(25)으로 돌아가서, Pα는 가우스밀도함수
를 나타내고, Ar은 도 5의 i번째 직사각형 하측의 면적이다. 직사각형의 면적은 직사각형 경계상의 곡선 하측의 면적과 거의 같다. rms시정에러가 약 0.1칩을 초과할 때10개의 직사각형이면 충분하고, 보다 작은 시정에러인 경우 정확한 근사식이 사용되어야 한다. 칩단위가 τ인 이상적인 근사식을 이용하여,
세그먼트 면적은 다음과 같다.
여기에서, nseg는 근사값에서 세그먼트의 총수이다.
등식(25)의 표현과는 달리, 상관기 모멘트는 다음의 방식으로 결정될 수 있다. 이러한 방법은 어떤 양의 rms 에러에 대하여서는 유리하나 계산이 좀 복잡하다. k번째 상관기(k=-m...+m)에 대하여, 영번째, 첫번째 및 두번째 모멘트 Mck(s)(j); s=0,1,2는 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기에서,
그리고, 여기에서
이며, 여기에서 erf는 수학적인 소프트웨어 라이브러리에서 상업적으로 입수가능한 표준에러함수이다.
다시 등식(21)의 상태이득합수로 돌아가서, u(j)는 다음과 같이 표현되는 벡터이다.
여기에서, P'(j)는 전파된 에러공분산 매트릭스이고, gτ(j)는 등식(27)에서 정의된 바와 같으며, Plos(j)는 등식(26)에서 정의된 바와 같다.
코드처리-에러공분산 매트릭스의 측정값업데이트
에러공분산 매트릭스의 업데이트등식은 도 6의 공분산가중계산블록(108), 공분산계산블록(110) 및 가산기(112)에 의하여 계산되고 다음 등식으로 표현된다.
여기에서 공분산가중치는 다음의 관계식에 따라서 도 6의 블록(108)에서 계산된다.
여기에서,
여기에서, r(s)(j); s=0,1,2는 등식(22)에서 정의되고, P'(j)는 상기 언급된 바와 같은 전파된 에러공분산 매트릭스이며, Δt=dδt, Mc (s)(j)는 상기 등식(24)에서 정의되었다. 등식(41)의 관계는 상기 등식(13)에서 실현된다.
코드 NCO 42에 제공된 ＾τk(j)를 처리하는 코드 트래킹에 대한 평가된 지연의 파라메타는 다음의 관계식에 따라서 측정값업데이트함수에서 발생된다.
여기에서, ＾bclk는 상태벡터 ＾x(i)의 성분인 클록바이어스의 평가값이다. 평가된지연파라메타 ＾τk(j)는 리플리카 코드를 수신된 코드에 일치시키기 위하여 코드처리 NCO에 제공된다.
코드처리-신호 및 잡음평가
도 1a 및 도 1b로 돌아가서, 그리고 도 8을 참조하여, 평가기(34)는 코드측정값데이터 Z(j,k)에 기초하여 잡음바이어스＾b(j,k), 신호파워 ＾S(j,k)와, 잡음파워 ＾N(j,k)를 평가할 수 있게 되어 있다.
잡음바이어스평가값 ＾b(j,k),에 관하여, 이는 모든 상관기의 잡음이 통계적으로 동일한 것으로 간주된다. 그러나, 일부의 상관기측정값은 잡음에 부가하여 신호파워를 포함한다. 바이어스평가값은 다음단계에 따라서 계산된다.
먼저, 각 상관기에서 바이어스평가값은 도 8의 블록(114)에서 평활등식을 이용하여 업데이트된다.
여기에서,
여기에서, τb는 예를 들어 1초인 평활시정수이다. 바이어스는 모든 상관기에 존재하며 부호는 양이다. 신호파워는 수개의 상관기에만 존재하고 역시 부호는 양이다.이와 같이, 바이어스는 다음과 같이 블록(116)에서 평가된다.
신호파워는 다음과 같이 함수(118)에서 평가된다. 다음과 같이 최소제곱평가값이 계산되며,
여기에서,
그리고 여기에서,
그리고 이 평가값은 다음과 같은 평활등식을 이용하여 잡음을 제거토록 여파하는 함수(120)에서 평활처리된다.
여기에서, 평활파라메타 α는 등식(46)에서 정의되었다.
다음의 잡음파워평가값
이 다음의 등식에 따라서 블록(122)에서 계산된다.
이 기술은 일부 상관기에는 어느정도 양의 신호가 있으나 다른 상관기에는 없다는 사실을 고려한다. 즉, 등식(6)의 Rc항은 상관기범위밖네서 에러에 대하여 제로에 근접한다.
캐리어처리-상태벡터와 공분산 매트릭스의 측정값업데이트
등식(2b)에서 주어진 바와 같이 50 Hz의 직각위상신호 Q50(i,k)를 이용하여 캐리어 트래킹이 수행된다. 상태벡터는 프롬프트 상관기(k=0)로부터만의 출력을 이용하여 도 7의 이득계산블록(124), 승산기(126)와, 가산기(128)에 의하여 업데이트되는 것이 좋다. 캐리어신호의 작은 파장 때문에 작은 에러판독값만이 식별될 수 있ㅇ므로 프롬프트상관기 출력만이 캐리어를 처리하는데 필요하다. 예를 들어 L1캐리어파장은 19cm로서 300m의 C/A 코드칩길이내에 있으며 이보다 큰 에러는 캐리어위상ㅣ 불명료하게 한다. 상태벡터는 다음을 이용하여 업데이트된다.
블록(124)에서 계산되는 이득매트릭스 Gy(i)는 다음과 같이 표현된다.
여기에서, H(i)는 측정값벡터이다.
여기에서, ＾D(i)는 데이터비트평가값(아래의 등식 63 참조)이고, 여기에서
그리고 fcarr은 캐리어주파수이고, fcode는 의사랜덤코드 칩핑레이트이며, gτ(i)는 등식(27)에서 주어져 있고,
여기에서 σθ'(i)2는 시정을 따른 평가된 위상에러분산이다
이상으로부터, 이는 시정을 따른 RMS 위상에러의 필터 평가값이 예를 들어 0.1 래디안 정도로 작으므로 등식(56)으로부터의 파라메타 exp(σθ'(i)2)/2는 등식(58)의 파라메타 p(i)와 같이 1에 근접하는 것으로 결정될 수 있다. 따라서, 신호 SNR의 한계값이 증가하고 RMS 위상에러가 감소하므로 이들 함수의 작동은 높은 SNR영역에서 작동하는데 적합한 칼만필터의 작동에 접근한다.
그러나, 상기 등식으로 특징지어지는 필터는 MS 위상에러가 증가할 때측정값이득에서 ㅠ리하게 감소됨을 보인다. 그 결과로 전통적인 수신기에 존재하는 위상의 불명확성의 문제가 유리하게 경감될 수 있도록 한다. 상기 등식(2a)(2b)에 의하여 특징지어지는 측정값은 cos(eθ)와 sin(eθ)에 따라서 달라질 수 있으므로 "싸이클 슬리핑"의 비선형 현상에 관련된 정보를 포함하지 않는다. 이러한 불명료성은 현재의 수신기에 심각한 문제를 야기한다.
이러한 문게를 해결하기 위한 한가지 방법은 다중 인공위성으로부터의 솔루션을 비교하고, 교차구면의 기하학적 고찰을 이용하여 싸이클 슬리피의 평가갑시 결정될 수 있다. 그러나, 이 기술은 복잡하고 시간이 많이 소요되어많은 경비가 든다.
본 발명은 SNR이 증가함에 따라서 선형 칼만필터의 성향에 접근하나 SNR의 낮은 값에 대하여 비선형 필터처럼 작동하여 비선형 싸이클 슬리핑 문제의 비선형 특징화가 허용될 수 있도록 하는 필터를 이용하여 이러한 문제를 해결하고자 하는데 있다. 이러한 방법으로, 본 발명은 통계적으로 싸이클 슬리핑문제를 고려한다.
공분산 매트릭스 평가값은 다음의 관계식은 이용하여 도 7의 블록(130)에서 업데이트된다.
여기에서, Gy(i)와 H(i)는 각각 등식(55)(56)에서 보이고 있다.
캐리어처리-잡음파워평가값
캐리어잡음파워 평가값 ＾Nczrr은 상관기단이 충분히 넓어 두 단부의 상관기에만 잡음이 나타나는 것으로 가정하여 계산된다. 이러한 가정으로, 순간잡음분산평가값은 다음과 같다.
필터에 사용된 잡음평가값은 평활을 통하여 얻는다.
캐리어처리-데이터비트평가값
데이터비트 D(i)는 인공위성 소오스와 인공위성달력을 확인하는데 사용된 50Hz로 구성된다. 등식(2a)를 이용하여, 위상에러 eθ(i)와 잡음이 충분히 작아서 우선실시형태에서 데이터비트가 다음과 같이 계산되는 것으로 가정된다.
본 발명의 기술분야의 전문가에게 알려진 다른 보다 복잡한 기술이 데이터비트를 결정하기 위하여 적용될 수 있을 것이다.
캐리어처리-평가된 위상결정
캐리어 NCO (28)에 제공된 캐리어 트래킹 처리＾φk(i)에 대한 평가된 캐리어의 파라메타는 다음 관계식에 따라서 스케일 프로세서(41)에 의하여 발생된다.
여기에서, ＾τk는 등식(44)에서 보였다. 평가된 위상파라메타 ＾φk(i)는 평가된 위상을 실위상에 일치시키기 위하여 캐리어 NCO (28)에 제공된다.
III-필터무결성관리
낮은 파워의 GPS 신호에서 계획적이든 비계획적이든 모델화되지 않은 간섭의 존재는 실제작동에 있어서 성능을 떨어뜨릴 수 있다. 더욱이, 필터 프로세스는 정확한 연속시간 비선형 필터링 등식에 대하여 불연속시간 근시값을 가지므로 시간분량화효과가 도입되어 평가된 공분산 매트릭스의 논-포지티브-한정성을 유도할 수 있다. 모델화되지 않은 잡음버스트를 포함하는 광범위한 작동시나리오하에, 그리고 불연속시간 처리의 한계하에 항횅솔루션의 무결성을 보존하기 위하여 측정값업데이트유니트(40)의 여러 성향을 모니터하고 관리하는 서브프로세스의 형태로 필터무결성관리유니트(47)(도 1a 및 도 1b 참조)를 통하여 프로세스를 다양하게 수정하는 것이 좋다.
신호파워평가값에 대하여, 등식(48)의 분모가 2 Δt δt로 바뀐다. 그 본래의 형태에서, 분모는 평가된 시정분산 Plos(j)의 매우 큰 값에서 너무 작게되어 가중값 Gx(j)의 크기가 너무 커진다.
에러공분산 매트릭스 P의 무결성을 보존하기 위하여, 등식(42)에서 정의된 파라메타 CP(j)가 보정의 형태를 결정하기 위하여 사용된다. 만약 CP(j)>0 이면 ＾P(j)>P'(j) 이며, 측정값의 효과는 평가된 에러공분산 매트릭스가 보다 양의 값을 갖도록 한다. 물리적인 논증으로부터 상부경계는 진실에 따르는 P에서의 상대적인 증가에 놓일 수 있다. 이러한 점에서, 공분산업데이트 등식(15)는 다음과 같이 변경된다.
여기에서,
그리고,
파라메타 dPlimit는 적용여하에 따라 설정된다. 예를 들어 dPlimit의 전형적인 값은 0.1 이다.
만약 CP(j)<0 이면, 측정값의 효과가 평가된 에러공분산 매트릭스가 작은 양의 값을 갖도록 할 것이다. 이와 같은 경우에 있어서, ＾P(j)가 측정값업데이트 후 양의 갑도록 하는 것이 필요하다. 이는 다음식에서 성취된다.
여기에서,
상기 언급된 바와 같이, 평가된 공분산 매트릭스가 그 공칭값으로부터 수정되는 경우 이득매트릭스 Gx(j)도 등식(21)의 프로세스를 변경시켜 다음과 같이 수정된다.
물리적인 고찰은 상부한계를 측정업데이트중 진실에 일치하는 평가위치의 변화크기상에 놓는다. 측정업데이트에서 상태벡터평가값의 3개 위치성분의 평가된 변화는 다음과 같이 계산된다. 등식(19)로부터, 측정값에서 평가위치의 변화는 다음과 같다.
여기에서, ir은 3x1 위치지수이다. 업데이트된 위치벡터는 다음과 같이 계산된다.
여기에서,
그리고
파라메타 drlimit는 적용여하에 따라서 설정된다. 예를 들어 drlimit에 대한 전형적인 값은 코드처리를 위하여 0.1 칩일 수 있다.
이상으로 본 발명은 우선실시형태를 이용하여 설명되었으나 전문가라면 본 발명의 기술사상과 범위를 벗어남이 없이 다양한 수정이 있을 수 있음을 이해할 것이다.
예를 들어, 상기 계산은 벡터 또는 매트릭스를 기초로 하여 수행될 수 있다. 본 발명의 원리는 이들 모드에 적용될 수 있다. 아울러, 본 발명은 예를 들어 디지털 마이크로프로세서, 특수디지털신호프로세서, 프로그래머블 게이트어레이, 커스텀 어플리케이션 집적회로(ASIC), 또는 기타 적당한 수단과 같은 다수의 하드웨어/소프트웨어 구조에서 실행될 수 있다.
본 발명에 있어서는 설명을 위하여, 캐리어처리용으로 50Hz의 처리속도가 이용되었고 코드처리를 위하여 10Hz가 사용되었으나 본 발명에서는 다른 속도가 이용될 수 있다. 비록 L1과 L2방송주파수가 예로서 주어졌으나, 본 발명에서는 예를 들어 Lm과 같은 미래방송주파수에도 적용될 수 있다. 아울러도 3의 예에서 1/2 칩 간격이 이용되었으나 본 발명은 임의의 상관기 간격을 포함할 수 있다.

Claims (107)

  1. 외부단말기에 의하여 송신된 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼에 대한 다중차원의 항행상태를 측정하기 위한 시스템에 있어서, 이 시스템이 잡음에 묻혀 도착한 무선항행데이터를 수신하고 증폭하기 위한 무선항행데이터수신기와, 지연에러의 확장된 범위에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위 상관기단으로 구성되고, 상기 상관기는 무선항행데이터와 잡음을 처리하여 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생하며, 상관기 출력함수로부터 무선항행데이터신호파워와 잡음파워를 평가하기 위한 평가기와, 평가된 무선항행데이터신호 및 잡음파워 평가값과 상관기출력에 기초하여 항행상태평가값을 업데이트하기 위한 측정값 업데이트유니트로 구성됨을 특징으로 하는 항행플래트폼의 다중차원 항행상태 측정시스템.
  2. 제1항에 있어서, 무선항행데이터가 인공위성위치확인시스템(GPS)데이터로 구성되고, 무선항행데이터수신기가 GPS 수신기로 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 측정값업데이트유니트에 의하여 처리하기 위한 전파된 항행상태를 발생하기 위하여 항행상태에 다이나믹 모델을 적용하기 위한 전파기가 구성되어 있음을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 플래트폼의 관성성향을 나타내는 관성데이터를 발생하기 위한 관성센서유니트가 구성되어 있고 관성데이터가 다이나믹 모델에 적용됨을 특징으로 하는 시스템
  5. 제1항에 있어서, 항행상태를 업데이트하기 위하여 보조센서데이터가 측정값업데이트유니트에 제공됨을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 보조데이터가 관성데이터, 고도계데이터, 레이더데이터와, 전기-광학장치데이터로 구성되는 데이터형태의 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 다중차원 항행상태가 위치, 속도, 자세, 수신기록에러, 관성센서에러, 전파지연 및 인공위성에러로 구성되는 그룹으로부터 선택된 정보를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 측정값업데이트유니트가 평가된 무선항행데이터 신호파워 및 잡음파워와, 상관기출력에 기초하여 항행상태의 조건모멘트를 계산하는 것에 기초하여 항행상태를 업데이트함을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 조건모멘트가 시정위치에러분산의 비선형함수의 통계적인 기대값인 일련의 상관기 모멘트를 이용하여 계산됨을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 조건모멘트가 상관기출력함수에서 측정값 비선형성을 포함토록 계산됨을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 측정값업데이트유니트가 상관기의 수를 최소화하기 위하여 사용되는 평가시간지연을 발생함을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 측정값업데이트유니트가 상기 시스템의 성능을 개선토록 사용된 평가위상을 발생함을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 평가기가 상관기 모멘트에 기초하여 무선항행데이터 신호파워를 결정하기 위한 신호파워평가기와, 상관기 모멘트와 상기 신호파워평가값에 기초하여 잡음파워를 평가하기 위한 잡음파워평가기로 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  14. 외부단말기에 의하여 송신된 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼을 위한 다중차원 항행상태를 측정하기 위한 시스템에 있어서, 이 시스템이 잡음에 묻혀 도착한 상기 무선항행데이터를 수신하고 증폭하기 위한 무선항행데이터수신기와,지연에러의 범위에서 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위 상관기단으로 구성되고, 상기 상관기는 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생토록 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하며, 상관기 출력함수로부터 무선항행데이터신호파워와 잡음파워를 평가하기 위한 평가기와, 평가된 무선항행데이터신호 및 잡음파워 평가값과 상관기출력의 함수로서 계산된 항행상태의 조건모멘트에 기초하여 항행상태를 업데이트하기 위한 측정값 업데이트유니트이 구성되어 있음을 특징으로 하는 항행플래트폼의 다중차원 항행상태 측정시스템.
  15. 제14항에 있어서, 플래트폼의 관성성향을 나타내는 관성데이터를 발생하기 위한 관성센서유니트가 구성되어 있고 항행상태의 조건모멘트가 관성데이터의 함수로서 계산됨을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 무선항행데이터가 인공위성위치확인시스템(GPS)데이터로 구성되고, 무선항행데이터수신기가 GPS 수신기로 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 측정값업데이트유니트에 제공된 업데이트된 관성데이터를 발생토록 최근에 업데이트된 항행상태에 기초하여 다이나믹 모델에 감지된 관성데이터을 적용하기 위한 전파기가 구성되어 있음을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제14항에 있어서, 다중차원 항행상태가 위치, 속도, 자세, 수신기록에러, 관성센서에러, 전파지연 및 인공위성에러로 구성되는 그룹으로부터 선택된 정보를 포함함을 특징으로 하는 시스템.
  19. 제14항에 있어서, 조건모멘트가 시정위치에러분산의 비선형함수의 통계적인 기대값인 일련의 상관기 모멘트를 이용하여 계산됨을 특징으로 하는 시스템.
  20. 제14항에 있어서, 조건모멘트가 상관기출력함수에서 측정값 비선형성을 포함토록 계산됨을 특징으로 하는 시스템.
  21. 제14항에 있어서, 상관기단이 지연에러의 확장된 범위에서 상기 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위의 상관기단으로 구성되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생함을 특징으로 하는 시스템.
  22. 제14항에 있어서, 상기 평가기가 상관기 모멘트에 기초하여 무선항행데이터 신호파워를 결정하기 위한 신호파워평가기와, 상관기 모멘트와 상기 신호파워평가값에 기초하여 잡음파워를 평가하기 위한 잡음파워평가기로 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  23. 잡음에 묻힌 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 다중차원 항행상태를 결정하기 위한 시스템에서 신호와 잡음파워를 평가하기 위한 평가기에 있어서, 상기 무선항행데이터신호가 지연에러의 범위에서 상기 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 일단의 상관기를 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생하며, 상기 평가기가 상관기 모멘트에 기초하여 무선항행데이터 신호파워를 결정하기 위한 신호파워평가기와, 상관기 모멘트와 상기 신호파워평가값에 기초하여 잡음파워를 평가하기 위한 잡음파워평가기로 구성됨을 특징으로 하는 항행플래트폼의 다중차원 항행상태 결정시스템에서 신호와 잡음파워의 평가기.
  24. 제23항에 있어서, 상관기단의 각 상관기의 바이어스평가값을 결정하기 위한 바이어스평가기가 구성되어 있고, 신호파워평가값과 잡음파워평가값이 바이어스평가기에 기초가 됨을 특징으로 하는 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 바이어스평가기는 평활시정수에 따른 각 상관기의 바이어스평가값을 업데이트하기 위한 평활함수와, 평활바이어스평가값의 최소값으로서 바이어스평가값을 결정하기 위한 최소함수로 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  26. 제23항에 있어서, 상기 조건모멘트가 조건평균으로 구성되는 제1조건모멘트로 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  27. 제23항에 있어서, 조건모멘트가 비선형필터로 계산됨을 특징으로 하는 시스템.
  28. 제23항에 있어서, 잡음파워평가값이 벡터로 구성되어 독립된 잡음파워평가값이 상관기단의 각 상관기에 대하여 계산됨을 특징으로 하는 시스템.
  29. 제23항에 있어서, 상관기단이 지연에러의 확장된 범위에서 상기 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위의 상관기단으로 구성되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생함을 특징으로 하는 시스템.
  30. 제23항에 있어서, 플래트폼의 관성성향을 나타내는 관성데이터를 발생하기 위한 관성센서유니트가 구성되어 있고 항행상태의 조건모멘트가 관성데이터의 함수로서 계산됨을 특징으로 하는 시스템.
  31. 제23항에 있어서, 무선항행데이터가 인공위성위치확인시스템(GPS)데이터로 구성되고, 무선항행데이터수신기가 GPS 수신기로 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  32. 외부 단말기에 의하여 송신되고 잡음에 묻힌 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 측정값업데이트유니트에 있어서, 상기 무선항행데이터신호가 전 범위의 지연에러에서 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 상관기단을 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생하며, 상기 측정값업데이트유니트가 상태이득함수에 의하여 가중된 상관기출력함수에 따라서 항행상태를 업데이트하기 위한 상태업데이트유니트로 구성되고, 상태이득함수는 항행상태의 비선형 함수인 일련의 상관기모멘트, 선행항행상태의 전파 및 에러공분산 매트릭스에 기초하며, 시정에러의 비선형 함수의 조건모멘트에 기초하여 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 에러공분산 매트릭스업데이트유니트가 구성되어 있음을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  33. 제32항에 있어서, 선행항행상태의 전파가 관성데이터전파로 구성됨을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  34. 제32항에 있어서, 조건모멘트가 시정위치에러분산의 비선형함수의 통계적 기대값인 일련의 상관기모멘트를 이용하여 계산됨을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  35. 제32항에 있어서, 항행상태의 상태이득함수와 에러공분산이 무선항행데이터 신호파워와 잡음파워의 평가값에 기초함을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  36. 제35항에 있어서, 상기 무선항행데이터 신호파워의 평가값과 잡음파워의 평가값이 상관기모멘트에 기초하는 무선항행데이터 신호파워를 결정하기 위한 신호파워평가기와, 상관기모멘트와 상기 신호파워평가값에 기초하여 잡음파워를 평가하기 위한 잡음파워평가기로 구성되는 평가기에 의하여 계산됨을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  37. 제32항에 있어서, 상관기단이 지연에러의 확장된 범위에서 상기 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위의 상관기단으로 구성되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생함을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  38. 제32항에 있어서, 무선항행데이터가 인공위성위치확인시스템(GPS)데이터로구성되고, 무선항행데이터수신기가 GPS 수신기로 구성됨을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  39. 제32항에 있어서, 시정에러가수신기와 외부단말기사이의 측정된 시정범위와 평가된 시정범위사이의 차이로 구성됨을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  40. 잡음에 묻힌 무선항행데이터 캐리어신호에서 반송되는 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 측정값업데이트유니트에 있어서, 상기 무선항행데이터신호가 전 범위의 지연에러에서 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 상관기단을 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신되고, 상기 상관기가 무선항행데이터와 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생하며, 상기 상관기단이 무선항행데이터 캐리어주파수에 근접한 무선항행데이터신호를 처리하기 위한 프롬프트 상관기를 포함하고, 상기 측정값업데이트유니트가 상태이득함수에 의하여 가중된 프롬프트 상관기출력함수에 따라서 항행상태를 업데이트하기 위한 상태업데이트유니트로 구성되며, 상태이득함수가 시정위치에러분산의 비선형함수인 일련의 상관기모멘트에 기초하고, 상기 상태이득함수에 기초하여 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 에러공분산 매트릭스업데이트유니트가 구성되어 있음을 특징으로 하는 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 측정값업데이트유니트.
  41. 제40항에 있어서, 상태이득함수가 무선항행데이터 캐리어신호파워 및 잡음파워의 평가값, 데이터비트평가값, 선행항행상태의 관성데이터전파와 에러공분산 매트릭스에 기초함을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  42. 제40항에 있어서, 잡음파워가 적어도 두 논-프롬프트 상관기출력함수에서 평균잡음파워에 기초하여 계산됨을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  43. 제40항에 있어서, 상태업데이트유니트와 에러공분산 매트릭스 업데이트유니트가 비교적 큰 무선항행데이터 캐리어신호파워대 잡음파워비에 대하여 선형으로 작동하고 비교적 작은 무선항행데이터 캐리어신호파워대 잡음파워비에 대하여는 비선형으로 작동됨을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  44. 제40항에 있어서, 상관기단이 지연에러의 확장된 범위에서 상기 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위의 상관기단으로 구성되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생함을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  45. 잡음에 묻힌 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 측정값업데이트유니트에 있어서, 상기 무선항행데이터신호가 전 범위의 지연에러에서 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 상관기단을 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 무선항행데이터와 알려진 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생하는 측정값업데이트유니트에 있어서, 상기 측정값업데이트유니트가 상태이득함수에 의하여 가중된 상관기출력함수에 따라서 항행상태를 업데이트하기 위한 상태업데이트유니트로 구성되고, 상기 상태이득함수가 시정위치에러분산의 비선형 함수인 일련의 상관기모멘트, 선행 항행상태의 전파와, 에러공분산 매트릭스에 기초하며, 시정에러의 비선형함수의 조건모멘트에 기초하여 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 에러공분산 매트릭스업데이트유니트와, 항행상태와 에러공분산의 무결성을 유지하기 위한 무결성관리유니트가 구성되어 있음을 특징으로 하는 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 측정값업데이트유니트.
  46. 제45항에 있어서, 선행 항행상태의 전파가 관성데이터전파로 구성됨을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  47. 제45항에 있어서, 항행상태의 상태이득함수와 에러공분산이 무선항행데이터 신호파워와 잡음파워의 평가값에 기초함을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  48. 제45항에 있어서, 조건모멘트가 시정에러분산의 비선형함수인 일련의 상관기모멘트의 함수와 항행상태의 에러공분산의 함수로 구성되고, 무결성관리유니트가 신호 및 잡음파워값을 모니터하고 제한함을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  49. 제45항에 있어서, 무결성관리유니트가 에러공분산의 성장율을 제한함을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  50. 제49항에 있어서, 관성데이터가 관성데이터센서에 의하여 감지되고 에러공분산의 성장율이 관성센서의 평가된 정밀성에 기초하여 상한선이 제한됨을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  51. 제45항에 있어서, 무결성관리유니트가 에러공분산 매트릭스의 포지티브-한계를 모니터하고 유지함을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  52. 제45항에 있어서, 무결성관리유니트가 항행상태의 추정된 변화를 제한함을 특징으로 하는 측정값업데이트유니트.
  53. 외부단말기에 의하여 송신된 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼에 대한 다중차원의 항행상태를 측정하기 위한 방법에 있어서, 이 방법이 무선항행데이터수신기에서 잡음에 묻혀 도착한 무선항행데이터를 수신하고 증폭하는 단계와, 확장범위 상관기단에서 지연에러의 확장된 범위에서 잡음으로부터 무선항행데이터를 추출하는 단계로 구성되고, 상기 상관기는 무선항행데이터와 잡음을 처리하여 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생하며, 상관기 출력함수로부터 무선항행데이터신호파워와 잡음파워를 평가하는 단계와, 평가된 무선항행데이터신호 및 잡음파워 평가값과 상관기출력에 기초하여 항행상태평가값을 업데이트하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 항행플래트폼의 다중차원 항행상태 측정방법.
  54. 제53항에 있어서, 무선항행데이터가 인공위성위치확인시스템(GPS)데이터로 구성되고, 무선항행데이터수신기가 GPS 수신기로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  55. 제53항에 있어서, 전파된 항행상태를 발생하기 위하여 항행상태에 다이나믹 모델을 적용하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  56. 제55항에 있어서, 플래트폼의 관성성향을 나타내는 관성데이터를 다이나믹 모델에 적용하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  57. 제53항에 있어서, 보조센서데이터에 기초하여 항행상태를 업데이트하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  58. 제57항에 있어서, 보조데이터가 관성데이터, 고도계데이터, 레이더데이터와, 전기-광학장치데이터로 구성되는 데이터형태의 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  59. 제53항에 있어서, 다중차원 항행상태가 위치, 속도, 자세, 수신기록에러, 관성센서에러, 전파지연 및 인공위성에러로 구성되는 그룹으로부터 선택된 정보를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  60. 제53항에 있어서, 평가된 무선항행데이터 신호파워 및 잡음파워와, 상관기출력에 기초하여 항행상태의 조건모멘트를 계산함으로서 항행상태를 업데이트하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  61. 제60항에 있어서, 조건모멘트가 시정위치에러분산의 비선형함수의 통계적인 기대값인 일련의 상관기 모멘트를 이용하여 계산됨을 특징으로 하는 방법.
  62. 제60항에 있어서, 조건모멘트가 상관기출력함수에서 측정값 비선형성을 포함토록 계산됨을 특징으로 하는 방법.
  63. 제53항에 있어서, 평가시간지연을 발생하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  64. 제53항에 있어서, 평가위상을 발생하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  65. 제53항에 있어서, 평가단계가 상관기 모멘트에 기초하여 무선항행데이터 신호파워를 평가하는 단계와, 상관기 모멘트와 상기 신호파워평가값에 기초하여 잡음파워를 평가하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  66. 외부단말기에 의하여 송신된 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼을 위한 다중차원 항행상태를 측정하기 위한 방법에 있어서, 이 시스템이 무선항행데이터수신기에서 잡음에 묻혀 도착한 상기 무선항행데이터를 수신하고 증폭하는 단계와, 상관기단에서 지연에러의 범위에서 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하는 단계로 구성되고, 상기 상관기는 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생토록 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하며, 상관기 출력함수로부터 무선항행데이터신호파워와 잡음파워를 평가하는 단계와, 평가된 무선항행데이터신호 및 잡음파워 평가값과 상관기출력의 함수로서 계산된 항행상태의 조건모멘트에 기초하여 항행상태를 업데이트하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 항행플래트폼의 다중차원 항행상태 측정방법.
  67. 제66항에 있어서, 플래트폼의 관성성향을 나타내는 관성데이터를 발생하는 단계가 구성되어 있고 항행상태의 조건모멘트가 관성데이터의 함수로서 계산됨을 특징으로 하는 방법.
  68. 제66항에 있어서, 무선항행데이터가 인공위성위치확인시스템(GPS)데이터로 구성되고, 무선항행데이터수신기가 GPS 수신기로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  69. 제66항에 있어서, 업데이트될 관성데이터를 발생토록 항행상태에 다이나믹 모델을 적용하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  70. 제69항에 있어서, 플래트폼의 관성성향을 나타내는 관성데이터를 다이나믹 모델에 적용하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  71. 제66항에 있어서, 보조센서데이터에 기초하여 항행상태를 업데이트하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  72. 제71항에 있어서, 보조데이터가 관성데이터, 고도계데이터, 레이더데이터와, 전기-광학장치데이터로 구성되는 데이터형태의 그룹으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  73. 제66항에 있어서, 다중차원 항행상태가 위치, 속도, 자세, 수신기록에러, 관성센서에러, 전파지연 및 인공위성에러로 구성되는 그룹으로부터 선택된 정보를 포함함을 특징으로 하는 방법.
  74. 제66항에 있어서, 조건모멘트가 시정위치에러분산의 비선형함수의 통계적인 기대값인 일련의 상관기 모멘트를 이용하여 계산됨을 특징으로 하는 방법.
  75. 제74항에 있어서, 조건모멘트가 상관기출력함수에서 측정값 비선형성을 포함토록 계산됨을 특징으로 하는 방법.
  76. 제75항에 있어서, 상관기단이 지연에러의 확장된 범위에서 상기 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위의 상관기단으로 구성되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생함을 특징으로 하는 방법.
  77. 제14항에 있어서, 평가단계가 상관기 모멘트에 기초하여 무선항행데이터 신호파워를 평가하는 단계와, 상관기 모멘트와 상기 신호파워평가값에 기초하여 잡음파워를 평가하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  78. 잡음에 묻힌 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 다중차원 항행상태를 결정하기 위한 시스템에서 신호와 잡음파워를 평가하기 위한 방법에 있어서, 상기 무선항행데이터신호가 지연에러의 범위에서 상기 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 일단의 상관기를 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생하며, 상기 방법이 상관기 모멘트에 기초하여 무선항행데이터 신호파워를 결정하는 단계와, 상관기 모멘트와 상기 신호파워평가값에 기초하여 잡음파워를 평가하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 항행플래트폼의 다중차원 항행상태 결정시스템에서 신호와 잡음파워의 평가방법.
  79. 제78항에 있어서, 상관기단의 각 상관기의 바이어스평가값을 결정하는 단계가 구성되어 있고, 신호파워평가값과 잡음파워평가값이 바이어스평가기에 기초가 됨을 특징으로 하는 방법.
  80. 제79항에 있어서, 평활시정수에 따른 각 상관기의 바이어스평가값을 업데이트하는 단계와, 평활바이어스평가값의 최소값으로서 바이어스평가값을 결정하는 단계로 구성되는 단계에 따라 바이어스평가값을 결정하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  81. 제78항에 있어서, 상기 조건모멘트가 조건평균으로 구성되는 제1조건모멘트로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  82. 제78항에 있어서, 비선형필터로 상관기머멘트를 계산하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  83. 제78항에 있어서, 잡음파워평가값이 벡터로 구성되어 독립된 잡음파워평가값이 상관기단의 각 상관기에 대하여 계산됨을 특징으로 하는 방법.
  84. 제78항에 있어서, 상관기단이 지연에러의 확장된 범위에서 상기 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위의 상관기단으로 구성되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생함을 특징으로 하는 방법.
  85. 제78항에 있어서, 플래트폼의 관성성향을 나타내는 관성데이터를 발생하는 단계가 구성되어 있고 항행상태의 조건모멘트가 관성데이터의 함수로서 계산됨을 특징으로 하는 방법.
  86. 제78항에 있어서, 무선항행데이터가 인공위성위치확인시스템(GPS)데이터로 구성되고, 무선항행데이터수신기가 GPS 수신기로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  87. 외부 단말기에 의하여 송신되고 잡음에 묻힌 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 방법에 있어서, 상기 무선항행데이터신호가 전 범위의 지연에러에서 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 상관기단을 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생하며, 상기 방법이 상태이득함수에 의하여 가중된 상관기출력함수에 따라서 항행상태를 업데이트하는 단계로 구성되고, 상태이득함수는 항행상태의 비선형 함수인 일련의 상관기모멘트, 선행항행상태의 전파 및 에러공분산 매트릭스에 기초하며, 시정에러의 비선형 함수의 조건모멘트에 기초하여 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 방법.
  88. 제87항에 있어서, 선행항행상태의 전파가 관성데이터전파로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  89. 제87항에 있어서, 조건모멘트가 시정위치에러분산의 비선형함수의 통계적 기대값인 일련의 상관기모멘트를 이용하여 계산됨을 특징으로 하는 방법.
  90. 제87항에 있어서, 항행상태의 상태이득함수와 에러공분산이 무선항행데이터 신호파워와 잡음파워의 평가값에 기초함을 특징으로 하는 방법.
  91. 제87항에 있어서, 상기 무선항행데이터 신호파워의 평가값과 잡음파워의 평가값이 상관기모멘트에 기초하는 무선항행데이터 신호파워를 평가하는 단계와, 상관기모멘트와 상기 신호파워평가값에 기초하여 잡음파워를 평가하기 단계에 의하여 계산됨을 특징으로 하는 방법.
  92. 제87항에 있어서, 상관기단이 지연에러의 확장된 범위에서 상기 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위의 상관기단으로 구성되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생함을 특징으로 하는 방법.
  93. 제87항에 있어서, 무선항행데이터가 인공위성위치확인시스템(GPS)데이터로 구성되고, 무선항행데이터수신기가 GPS 수신기로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  94. 제87항에 있어서, 시정에러가수신기와 외부단말기사이의 측정된 시정범위와평가된 시정범위사이의 차이로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  95. 잡음에 묻힌 무선항행데이터 캐리어신호에서 반송되는 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 방법에 있어서, 상기 무선항행데이터신호가 전 범위의 지연에러에서 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 상관기단을 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신되고, 상기 상관기가 무선항행데이터와 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생하며, 상기 상관기단이 무선항행데이터 캐리어주파수에 근접한 무선항행데이터신호를 처리하기 위한 프롬프트 상관기를 포함하고, 상기 측정값업데이트유니트가 상태이득함수에 의하여 가중된 프롬프트 상관기출력함수에 따라서 항행상태를 업데이트하기 단계와, 상기 상태이득함수에 기초하여 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 단계로 구성되어 있음을 특징으로 하는 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 방법.
  96. 제95항에 있어서, 상태이득함수가 무선항행데이터 캐리어신호파워 및 잡음파워의 평가값, 데이터비트평가값, 선행항행상태의 관성데이터전파와 에러공분산 매트릭스에 기초함을 특징으로 하는 방법.
  97. 제95항에 있어서, 잡음파워가 적어도 두 논-프롬프트 상관기출력함수에서 평균잡음파워에 기초하여 계산됨을 특징으로 하는 방법.
  98. 제95항에 있어서, 상태업데이트유니트와 에러공분산 매트릭스 업데이트유니트가 비교적 큰 무선항행데이터 캐리어신호파워대 잡음파워비에 대하여 선형으로 작동하고 비교적 작은 무선항행데이터 캐리어신호파워대 잡음파워비에 대하여는 비선형으로 작동됨을 특징으로 하는 방법.
  99. 제95항에 있어서, 상관기단이 지연에러의 확장된 범위에서 상기 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 확장범위의 상관기단으로 구성되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 상기 무선항행데이터와 알려진 내부발생 리플리카 신호사이에서 확장범위의 상관기단의 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 출력함수를 발생함을 특징으로 하는 방법.
  100. 잡음에 묻힌 무선항행데이터에 기초하여 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 방법에 있어서, 상기 무선항행데이터신호가 전 범위의 지연에러에서 잡음으로부터 상기 무선항행데이터를 추출하기 위한 상관기단을 포함하는 무선항행데이터수신기에 의하여 수신되고, 상기 상관기가 상기 무선항행데이터와 상기 잡음을 처리하여 무선항행데이터와 알려진 리플리카 신호사이에서 각 상관기에 대한 상관도를 나타내는 상관기출력함수를 발생하는 측정값업데이트유니트에 있어서, 상기 측정값업데이트유니트가 상태이득함수에 의하여 가중된상관기출력함수에 따라서 항행상태를 업데이트하기 위한 단계로 구성되고, 상기 상태이득함수가 시정위치에러분산의 비선형 함수인 일련의 상관기모멘트, 선행 항행상태의 전파와, 에러공분산 매트릭스에 기초하며, 시정에러의 비선형함수의 조건모멘트에 기초하여 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 단계와, 항행상태와 에러공분산의 무결성을 유지하기 위한 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 항행플래트폼의 항행상태와 항행상태의 에러공분산을 업데이트하기 위한 방법.
  101. 제100항에 있어서, 선행 항행상태의 전파가 관성데이터전파로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  102. 제101항에 있어서, 관성데이터센서에 의하여 관성데이터를 감지하는 단계와 관성센서의 평가된 정밀성에 기초하는 상한선에 에러공분산의 성장율을 제한하는 단계가 구성되어 있음을 특징으로 하는 방법.
  103. 제100항에 있어서, 항행상태의 상태이득함수와 에러공분산이 무선항행데이터 신호파워와 잡음파워의 평가값에 기초함을 특징으로 하는 방법.
  104. 제100항에 있어서, 비선형 조건모멘트가 시정에러분산의 비선형함수인 일련의 상관기모멘트의 함수와 항행상태의 에러공분산의 함수로 구성되고, 유지단계가 신호 및 잡음파워값을 모니터하고 제한하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  105. 제100항에 있어서, 무결성을 유지하는 단계가 에러공분산의 성장율을 제한하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  106. 제100항에 있어서, 무결성을 유지하는 단계가 에러공분산 매트릭스의 포지티브-한계를 모니터하고 유지하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  107. 제100항에 있어서, 무결성을 유지하는 단계가 항행상태의 추정된 변화를 제한하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
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