KR20020092718A - GPS Receiver and Method for Determining Position of a Wireless Terminal - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for measuring positions of a GPS(Global Positioning System) terminal and a wireless communication terminal are provided to reduce a time for obtaining a measuring value and increase receiving sensitivity of a GPS signal by reducing a code search range. CONSTITUTION: A communication link is set up between a base station(2) and a modem of a terminal(100). A position measuring command is transmitted to the terminal(102). The terminal receives a GPS signal and stores an IF sampling signal into a snap shot memory(104). The base station(2) prepares auxiliary information for measuring a position of the terminal(106). The base station(2) transmits the auxiliary information to the modem of the terminal and a microprocessor of a GPS receiver by using a serial communication method(108). The GPS receiver processes IF sampling signals to calculate pseudo distances of satellites(110). The microprocessor calculates the position of the terminal and transmits the calculated result to the base station(112,114).

Description

지피에스 단말기 및 무선통신 단말기에 대한 측위 방법{GPS Receiver and Method for Determining Position of a Wireless Terminal}GPS Receiver and Method for Determining Position of a Wireless Terminal

본 발명은 측위 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선통신망의 지원 하에 GPS 신호를 사용하여 측위를 하는 GPS 수신기 및 측위 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a positioning system and method, and more particularly, to a GPS receiver and a positioning method for positioning using a GPS signal in support of a wireless communication network.

항체의 위치를 측정하기 위한 측위 시스템의 사용이 다양한 분야에서 증가되고 있다. 이러한 측위 시스템 중 대표적인 것은 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS)이라 할 수 있다. GPS에 있어서 측위를 위한 원천 신호들은 지구로부터 약 20,200km 상공에 떠있는 위성들이 제공하게 되며, 각 수신기는 위성들 중 시선 범위 내에 있는 4개 이상의 위성들로부터 신호를 수신받아 자신의 위치 등을 계산하게 된다. GPS 수신기는 각 위성으로부터 수신된 신호의 시간지연 및 도플러 시프트를 계산하여 위성과 수신기 사이의 거리 및 거리 변화율을 계산하고, 수신된 신호를 복조하여 얻어지는 항법 데이터로부터 위성 위치 및 속도를 구한다. 이러한 방법으로 네 개이상의 위성에 대한 정보를 얻으면 수신기의 위치 및 속도를 구할 수 있게 된다.The use of positioning systems to measure the position of antibodies is increasing in various fields. Representative of such a positioning system may be called a global positioning system (GPS). In GPS, the source signals for positioning are provided by satellites floating about 20,200 km from the earth, and each receiver receives signals from four or more satellites within the gaze range of the satellites and calculates its position. Done. The GPS receiver calculates the time delay and Doppler shift of the signal received from each satellite to calculate the distance and rate of change of distance between the satellite and the receiver, and obtains the satellite position and speed from the navigation data obtained by demodulating the received signal. In this way, information about four or more satellites can be used to determine the position and velocity of the receiver.

GPS신호는 50Hz의 항법 데이터가 위성 고유의 의사잡음 코드로 대역확산된 후 약 1.5GHz의 반송파 신호에 BPSK 방법으로 변조된 형태를 가진다. 따라서, 수신기에서 GPS신호를 획득하고 데이터를 복조하기 위해서는 코드와 반송파를 제거해야 한다. 반송파를 제거하기 위해서는 도플러 시프트의 크기 및 방향에 대한 도플러 정보를 알아내야 하는데, 일반적으로 도플러 시프트는 수신기가 정지상태에 있는 경우 위성의 움직임에 의하여 최대 5kHz가 발생한다. 이러한 도플러 정보는 일반적으로 일정간격으로 신호를 검색하는 방법을 이용하여 계산하게 된다. 한편, GPS 신호에 섞여있는 코드는 민간이 수신할 수 있는 C/A 코드(Coarse Acquisition Code)와 군용 신호인 P(Precision) 코드로 나뉘며, 위성마다 다른 코드가 곱해져있다. 코드를 제거하는 과정은 수신기에서 동일한 코드를 생성하여 컨벌루션(Convolution)해 보는 방법으로 도플러 검색과정과 동시에 이루어진다.The GPS signal has a form in which 50 Hz navigation data is spread by a satellite-specific pseudo noise code and then modulated by a BPSK method to a carrier signal of about 1.5 GHz. Therefore, in order to acquire GPS signals and demodulate data in a receiver, codes and carriers need to be removed. To remove the carrier, it is necessary to find Doppler information on the magnitude and direction of the Doppler shift. In general, the Doppler shift generates a maximum of 5 kHz due to the movement of the satellite when the receiver is in a stationary state. Such Doppler information is generally calculated using a method of searching for a signal at regular intervals. Meanwhile, codes mixed with GPS signals are divided into C / A codes that can be received by civilians and P (Precision) codes, which are military signals, and different codes are multiplied by satellites. The process of removing the code is performed simultaneously with the Doppler search by generating the same code in the receiver and convolutional.

코드와 반송파가 모두 제거된 후에는 데이터 추출이 가능하다. GPS 데이터는 5개의 subframe이 하나의 frame을 이루며 25개의 frame이 모여 superframe을 이룬다. 데이터 중 subframe1, 2, 3은 전송되고 있는 위성의 시각 및 위치에 관한 값들을 지니고 있으므로 위성마다 다른 값들로 이루어져 있고, Subframe4, 5는 모든 위성에 관한 정보들을 지니고 있으며 각각의 위성은 같은 값들을 갖고 있다. 이상의 과정을 거쳐 3∼4개 이상의 위성 데이터를 복조하여 위성 위치 및 측정치를 획득한 후에 측위가 가능하게 된다.After both the code and the carrier are removed, data extraction is possible. In GPS data, five subframes form one frame and 25 frames form a superframe. Since subframes 1, 2, and 3 of the data have values related to the time and position of the satellite being transmitted, each satellite has different values. Subframes 4 and 5 have information about all satellites, and each satellite has the same values. have. Through the above process, three to four or more satellite data are demodulated to acquire satellite positions and measurements, and then positioning is possible.

한편, 무선통신망을 활용하여 무선통신 단말기들의 위치를 측정하기 위한 측위 시스템에 대한 요구도 날로 점증하고 있다. 무선통신망 기반 측위 시스템에 대한 요구가 가장 절실하게 요구되는 것은 긴급 구조 서비스라 할 수 있다. 이와 관련하여, 미국 연방통신위원회(FCC)는 1996년 6월 12일 채택한 규정에서 셀룰러 시스템 및 PCS를 포함한 모든 무선통신 서비스 시스템 사업자들로 하여금 무선통신 단말기로부터의 긴급구조요청 호에 대하여 신용확인 또는 인증 절차를 행하지 않고 즉시 긴급구조요청 접수 기관(Public Safety Answering Point: PSAP)으로 호를 전송하고 아울러 2001년까지 모든 긴급구조요청 호 중 67%에 대해 50m 정도, 95%에 대해 150m 정도의 정확도로 단말기의 위치정보를 제공할 것을 요구한 바 있는데, 이러한 규정 발표 이후에 무선통신망 기반 측위 시스템에 대한 연구는 큰 관심을 끌어왔다.Meanwhile, the demand for a positioning system for measuring the position of wireless communication terminals using a wireless communication network is increasing day by day. The urgent need for wireless communication network based positioning system is emergency rescue service. In this regard, the Federal Communications Commission (FCC), in a regulation adopted on 12 June 1996, requires all carriers of wireless telecommunications service systems, including cellular systems and PCS, to verify credit for emergency rescue requests from wireless terminals. Immediately send a call to the Public Safety Answering Point (PSAP) without performing the certification process, and by 2001, with the accuracy of about 50m for 67% of all emergency rescue calls and 150m for 95%. It was required to provide the location information of the terminal. Since the announcement of the regulations, the research on the wireless network-based positioning system has attracted great attention.

무선통신망을 활용하는 측위 시스템은 다음 세 가지 방법 즉, 망 시스템만을 이용하는 측위 방법, GPS 만을 이용하는 측위 방법, GPS와 망 시스템을 모두 이용하는 하이브리드 방식 중 어느 하나를 사용하여 무선단말기의 위치를 파악하게 된다.The positioning system using the wireless communication network uses the following three methods, the positioning method using only the network system, the positioning method using only the GPS, and the hybrid method using both the GPS and the network system to determine the position of the wireless terminal. .

망 시스템만을 이용하는 방법은 복수의 기지국들을 활용하여 삼각법에 의해 측위를 하는 지오로케이션(Geolocation) 방법으로서, 원격 측위(Remote Positioning) 방법 및 자가 측위(Self Positioning) 방법으로 구분될 수 있다. 원격 측위 방법은 단말기에서 송출한 신호를 여러 기지국에서 수신하여 중앙 관제소(Central site)에서 최종적으로 위치를 구하는 것이다. 이 방법은 단말기의 구조를 크게 바꾸지 않고 구현이 가능하다는 장점이 있으나, 통신망 장비의 구조가 바뀌어야 하며 단말기에서는 자신의 위치를 알 수 없다는 단점이 있다. 자가 측위 방법은 여러 기지국으로부터의 신호를 토대로 각 단말기가 측위를 하는 것이다. 이 방법은 기존의 통신망 장비를 크게 변화시키지 않고 단말기만을 보강하여 구현 가능할 수 있고 단말기에서 자신의 위치를 알 수 있게 되어 응용 범위가 넓다는 장점이 있는 반면에, 인접 기지국들 중 가청성(hearibility)이 높은 기지국이 많지 않은 경우 측위가 불가능하고, 비시선(NLOS: Non Line Of Sight) 오차로 인해 오차가 큰 위치 해를 제공하게 될 가능성이 높다는 단점이 있다.A method using only a network system is a geolocation method for positioning by a triangulation method using a plurality of base stations, and may be divided into a remote positioning method and a self positioning method. In the remote positioning method, a signal transmitted from a terminal is received at various base stations to finally obtain a location at a central site. This method has the advantage that it can be implemented without greatly changing the structure of the terminal, but there is a disadvantage that the structure of the network equipment must be changed and the terminal does not know its location. In the self positioning method, each terminal performs positioning based on signals from various base stations. This method can be implemented by reinforcing only the terminal without significantly changing the existing network equipment, and has the advantage of wide application range by knowing its position in the terminal, whereas audibility among neighboring base stations If there are not many high base stations, positioning is impossible and there is a high possibility of providing a large position solution due to non line of sight (NLOS) errors.

한편, GPS만을 이용하여 측위를 하는 방법에 따르면, GPS 수신 회로 또는 장치에 의해 측위된 데이터를 무선단말기가 무선통신망을 통해 중앙 관제국에 기관에 송신하게 된다. 이 방법은 기존 망 시스템을 크게 변화시키지 않고 구현이 가능하다는 장점이 있는 반면, 단말기에 두 개의 시스템이 혼합되므로 전력 소모가 많고 두 주파수 사이 간섭 등의 단점을 갖게 되며, 특히 실내에서는 GPS 신호 수신이 불가능하여 단말기의 위치 측정이 불가능하다는 문제점이 있다. 아울러, GPS만을 이용하여 측위를 하는 수신기에 있어서 초기 위치 획득 시간은 약 1분 정도인데, 이러한 초기 위치 획득 시간은 일반적인 항법 시스템의 응용에서는 크게 문제가 되지 않지만 긴급구조요청과 같은 긴급한 상황에서는 지나치게 길어서 문제가 된다.On the other hand, according to the method of positioning using only GPS, the wireless terminal transmits the data measured by the GPS receiver circuit or the device to the central control station through the wireless communication network to the engine. This method has the advantage that it can be implemented without significantly changing the existing network system, while the two systems are mixed in the terminal, which consumes a lot of power and has disadvantages such as interference between the two frequencies. There is a problem that it is impossible to measure the position of the terminal. In addition, the initial position acquisition time is about 1 minute in the receiver that performs positioning using only GPS. This initial position acquisition time is not a problem in general navigation system applications, but it is too long in an emergency situation such as an emergency rescue request. It is a problem.

하이브리드 방식은 망 시스템만을 이용하는 측위 방법과 GPS 만을 이용하는 측위 방법을 혼합하여 서로의 단점을 보완하는 것으로서, 기본적으로 망 시스템만을 이용하여 측위를 하되 기지국 수가 적거나 가청성이 높은 인접 기지국들이 적은 지역에서는 GPS에 의해 측위를 하는 방식을 말한다. 그런데, 이 방식은 단말기 구조가 복잡해지고 전력 소모가 많다는 문제점을 여전히 가지고 있게 된다.Hybrid method compensates for each other's shortcomings by mixing positioning method using only network system and positioning method using GPS only. The method of positioning by GPS. However, this method still has the problem of complicated terminal structure and high power consumption.

이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 최근에는 GPS 신호를 토대로 측위를 하되, 통신망의 보조 하에서 즉 기지국과 단말기가 역할을 분담하여 데이터 처리를 하는 망지원 GPS(Network-assisted GPS) 측위 기법에 관심이 모아지고 있다. Network-assisted GPS 측위 기법에 따르면, GPS 측위 속도를 향상시키기 위하여 필요한 보조정보를 기지국이 무선통신망을 통해서 단말기로 전송하고, 단말기는 이러한 보조 정보를 활용하여 각 위성에 대한 의사거리를 구하게 된다. 여기서 기지국이 단말기에 제공하는 보조정보로는 측위 시각의 위성 위치 및 도플러 정보 등을 들 수 있다. 단말기는 각 위성에 대해 계산된 의사거리들을 사용하여 직접 측위를 한 후 측위 데이터를 중앙 관제소에 송신하거나, 또는 의사거리들을 기지국에 제공하여 기지국이나 교환국 또는 중앙 관제소가 측위를 할 수 있게 해준다. 이러한 Network-assisted GPS 측위 기법에 따르면, 측위 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 신호 감도가 낮은 실내에서도 측위가 가능하게 되며, 망 시스템만을 이용하는 측위 시스템에 비해 위치 정확도를 향상시킬 수 있게 된다.In order to solve these problems, in recent years, attention has been focused on network-assisted GPS (GPS) positioning techniques, which perform positioning based on GPS signals, but under the assistance of a communication network, that is, a base station and a terminal share a role. have. According to the network-assisted GPS positioning technique, the base station transmits auxiliary information necessary for improving the GPS positioning speed to the terminal through the wireless communication network, and the terminal uses the assistance information to obtain the pseudo distance for each satellite. The auxiliary information provided to the terminal by the base station may include satellite position and Doppler information at a positioning time. The terminal performs direct positioning using the pseudoranges calculated for each satellite and then transmits the positioning data to the central control station, or provides the pseudoranges to the base station so that the base station, the switching center or the central control station can perform the positioning. According to the network-assisted GPS positioning technique, not only can the positioning time be shortened, but also the positioning can be performed indoors with low signal sensitivity, and the positioning accuracy can be improved compared to the positioning system using only the network system.

Network Assisted GPS 측위 기법에 대한 연구는 크게 세 가지로 집약된다고 할 수 있다. 그중 첫 번째는 무선통신망을 이용하여 기지국에서 단말기로 적절한 보조정보를 제공함으로써 단말기에 포함되어있는 GPS 수신기에서 신호 획득 및 측위 시간을 단축시키는 것이고, 두 번째는 실내에서 측위가 가능하도록 GPS 신호의 수신감도를 높이기 위한 것이며, 세 번째는 시스템의 전력 소모를 줄이기 위한 것이다.There are three major researches on the Network Assisted GPS positioning technique. The first is to reduce the signal acquisition and positioning time in the GPS receiver included in the terminal by providing appropriate auxiliary information from the base station to the terminal using a wireless communication network, and the second is the reception of the GPS signal so that the positioning can be performed indoors. The third is to increase sensitivity, and the third is to reduce power consumption of the system.

측정치 획득 시간(TTFF: Time to First Fix)을 단축시키기 위해서는 위성 위치와 도플러 정보를 알아야 하는데, 위성 위치는 위성 궤적(Ephemeris) 데이터와 GPS 시간으로부터 계산할 수 있고, 도플러 정보는 위성 및 단말기 속도와 수신기 국부발진기 클럭 드리프트를 알면 계산이 가능하다. 따라서, 종래의 Network Assisted GPS 측위 기법에 있어서 기지국은 시각 정보, 주파수 정보 및 도플러 정보를 보조정보로써 단말기에 제공한다.In order to reduce the time to first fix (TTFF), satellite position and Doppler information must be known, which can be calculated from satellite Ephemeris data and GPS time, and Doppler information can be obtained from satellite and terminal speeds and receivers. Knowing the local oscillator clock drift can be done. Therefore, in the conventional Network Assisted GPS positioning technique, the base station provides time information, frequency information, and Doppler information to the terminal as auxiliary information.

시각 정보는 측위 기준 시각을 기지국과 단말기간에 동기시키기 위한 것으로서 Network Assisted GPS 측위 기법에서 있어서 기본적인 보조정보라 할 수 있는데, 단말기 모뎀은 기지국과 동기된 단말기 시각 정보를 GPS 수신기에서 제공하여 위성 위치를 구하는데 이용할 수 있게 해주고 코드 옵셋(Code offset)을 구하기 위한 검색범위를 줄이게 해준다. 기지국이 정밀한 반송파 주파수 정보를 제공하게 되면 GPS 수신기 국부발진기의 클럭 드리프트를 보상할 수 있는데, 이처럼 정밀한 반송파 주파수를 제공하는 예는 프리시젼 트래킹사(Precision Tracking, Inc.)에 부여된 미국특허 5,663,734호에 기재되어 있다. 한편, 기지국이 가시위성에 대한 도플러 정보를 제공하는 예는 위 미국특허 5,663,734호와 스냅트랙사(SnapTrack, Inc.)에 부여된 미국특허 5,781,156호에 기재되어 있다.The time information is to synchronize the positioning reference time between the base station and the terminal. The time information is a basic auxiliary information in the network-assisted GPS positioning technique. The terminal modem obtains the satellite position by providing the terminal time information synchronized with the base station in the GPS receiver. It can be used to reduce the search range to find the code offset. If the base station provides precise carrier frequency information, it can compensate for the clock drift of the GPS receiver local oscillator. It is described. On the other hand, an example in which the base station provides Doppler information on the visible satellite is described in US Patent No. 5,663, 734 and US Patent No. 5,781, 156 granted to SnapTrack, Inc.

한편, GPS 수신기를 이용하여 실내 측위를 가능하도록 하기 위해서는 수신감도를 높여야 한다. GPS 신호의 수신감도를 높이기 위해서, 위에서 기술한 바와 같이 기지국이 주파수 정보 등을 단말기와 제공하는 것과 아울러, 단말기가 신호를 추적하여 복조함에 있어 다수의 컨벌루션 연산 내지 고속푸리에변환 연산을 수행하는 방안이 제시된 바 있다. 예컨대, 위 미국특허 5,663,734호 및 5,781,156호와, 스냅트랙사에 부여된 미국특허 5,884,214호에는 이처럼 컨벌루션 연산 내지 고속푸리에변환 연산을 여러 번 수행하여 신호를 추적하고 복조하는 과정이 기술되어 있다. 아울러, 수신감도를 높이기 위한 전형적인 방법의 하나로서 위 미국특허 5,884,214호에 기재되어 있는 바와 같이 신호 적분 시간을 늘이는 것이 있다. 그런데, GPS 신호에는 50Hz의 데이터가 실려 있으므로 데이터 정보를 모를 경우 20msec이상 적분이 불가능하며, 추정된 도플러에 오차가 있을 경우 적분시간 제한은 더욱 커진다. 이를 해결하기 위한 핵심기술은 크게 두 가지로 나뉘며, 첫 번째는 기지국(2)의 정밀한 반송파 신호를 이용하여 수신기 클럭 드리프트를 보상한다. 두 번째는 도플러 오차에 의한 신호감쇄를 막기 위하여 짧은 주기로 여러 번 나누어 적분한 후 크기(magnitude)만을 다시 적분하거나, 도플러 오차를 추정하여 검색하게 된다.Meanwhile, in order to enable indoor positioning using a GPS receiver, reception sensitivity should be increased. In order to increase the reception sensitivity of the GPS signal, as described above, the base station provides frequency information and the like with the terminal, and the terminal performs a plurality of convolutional operations or fast Fourier transform operations in tracking and demodulating the signal. It has been suggested. For example, US Pat. Nos. 5,663,734 and 5,781,156, and US Pat. No. 5,884,214, assigned to SnapTrack, describe a process of tracking and demodulating a signal by performing multiple convolution or fast Fourier transform operations. In addition, one of the typical methods for increasing reception sensitivity is to increase the signal integration time as described in US Patent No. 5,884,214. However, since the GPS signal contains 50Hz of data, it is impossible to integrate more than 20msec when the data information is not known, and the integration time limit is further increased when there is an error in the estimated Doppler. There are two main technologies to solve this problem. First, the receiver clock drift is compensated for by using a precise carrier signal of the base station 2. Secondly, in order to prevent signal attenuation due to Doppler error, the signal is integrated by dividing it several times in short periods and then re-integrated only magnitude, or estimated by searching for Doppler error.

Network Assisted GPS 측위 기능을 구비한 단말기의 전력 소모를 줄이기 위한 방안으로서, 예컨대 위 미국특허 5,663,734호 및 5,781,156호에는 GPS 신호 수신 과정에서만 RF 신호 입력단과 스냅샷 메모리에 전력이 공급되도록 하고, IF 데이터 처리 과정에서만 디지털 신호처리부(DSP)에 전력이 공급되도록 하며, 측위가 불필요한 때나 측위 과정 중 여타 단계에서는 이들 부재에 전력이 공급되지 않도록 하는 회로가 기재되어 있다.As a method for reducing power consumption of a terminal having a Network Assisted GPS positioning function, for example, U.S. Patent Nos. 5,663,734 and 5,781,156 provide power to the RF signal input terminal and the snapshot memory only during GPS signal reception, and process IF data. The circuit is described so that power is supplied to the digital signal processor (DSP) only in the process, and power is not supplied to these members when positioning is unnecessary or at other stages of the positioning process.

본 발명은 측정치 획득 시간을 더욱 감소시킬 수 있고, 단말기의 GPS신호 수신감도를 실질적으로 증대시킬 수 있는 측위 방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.The present invention is to provide a positioning method that can further reduce the measurement acquisition time, and can substantially increase the GPS signal reception sensitivity of the terminal.

도 1은 본 발명에 의한 GPS 단말기의 바람직한 실시예를 보여주는 도면.1 is a view showing a preferred embodiment of a GPS terminal according to the present invention.

도 2는 도 1의 GPS 단말기에 있어서의 자가 측위 과정을 보여주는 흐름도.FIG. 2 is a flowchart showing a self positioning process in the GPS terminal of FIG. 1. FIG.

도 3은 도 1의 GPS 단말기에 있어서의 원격 측위 과정을 보여주는 흐름도.3 is a flowchart showing a remote positioning process in the GPS terminal of FIG.

도 4는 도 2에 도시된 IF 샘플링 신호 처리 과정을 보다 구체적으로 보여주는 흐름도.4 is a flowchart illustrating a process of processing an IF sampling signal illustrated in FIG. 2 in more detail.

도 5는 일반적인 GPS 신호의 구성을 보여주는 파형도.5 is a waveform diagram showing a configuration of a general GPS signal.

도 6은 GPS 신호로부터 반송파와 항법 데이터를 제거하는 과정을 보여주는 파형도.6 is a waveform diagram showing a process of removing carrier and navigation data from a GPS signal.

도 7은 수신된 C/A 코드를 코히런트 적분하는 과정을 개념적으로 보여주는 도면.7 conceptually illustrates a process of coherent integration of a received C / A code.

도 8은 본 발명에 있어서 시간지연 한계치의 추정을 토대로 코드 검색범위를 축소시키는 것을 개념적으로 보여주는 도면.8 conceptually illustrates reducing the code search range based on the estimation of the time delay threshold in the present invention.

도 9는 최고 상관값을 갖는 시점을 결정하기 위해 각 샘플링 시점 사이의 시점들에 대해 상관값들을 내삽하는 과정을 설명하기 위한 도면.9 is a view for explaining a process of interpolating correlation values for viewpoints between each sampling viewpoint to determine a viewpoint having the highest correlation value.

도 10은 본 발명의 측위 방법에 있어서 기지국에서 제공되는 측위 보조정보와 그 이용을 설명하기 위한 도면.10 is a view for explaining the positioning assistance information provided by the base station and its use in the positioning method of the present invention.

도 11은 위성과 단말기간의 의사거리 계산을 위한 검색범위 계산 방법을 설명하기 위한 도면.11 is a view illustrating a search range calculation method for calculating a pseudo distance between a satellite and a terminal.

도 12는 기지국에서 의사거리 정보가 제공되는 경우의 검색 방법을 보여주는 도면.12 is a diagram illustrating a search method when pseudo range information is provided from a base station.

도 13은 기지국에서 수집된 RTD 통계치의 일 예를 보여주는 도면.13 is a diagram illustrating an example of RTD statistics collected at a base station.

도 14는 다른 위성에 대해 먼저 계산된 의사거리를 활용하는 측위 방법에 있어서 두 번째 위성 신호 획득을 위한 검색범위를 보여주는 도면.FIG. 14 is a diagram illustrating a search range for obtaining a second satellite signal in a positioning method using a pseudorange calculated first with respect to another satellite.

도 15는 다른 위성에 대해 먼저 계산된 의사거리를 활용하는 측위 방법에 있어서 세 번째 위성 신호 획득을 위한 검색범위를 보여주는 도면.FIG. 15 is a diagram illustrating a search range for acquiring a third satellite signal in the positioning method using the pseudorange calculated first with respect to another satellite.

도 16은 섹터 정보를 활용하는 실시예에 있어서의 검색범위를 보여주는 도면.Fig. 16 is a diagram showing a search range in the embodiment utilizing sector information.

도 17은 단말기가 두 개의 기지국으로부터 신호를 받을 수 있는 상태를 보여주는 도면.17 is a diagram illustrating a state in which a terminal can receive signals from two base stations.

도 18은 두개 이상의 기지국을 이용하는 경우의 위치 오차 범위를 보여주는 도면.18 is a view showing a position error range when using two or more base stations.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 측위 방법에 있어서는, 기지국이 무선통신망을 통해서 단말기에 제공하는 보조정보에 기지국에 대한 의사거리 및 시간 정보와 함께 항법 데이터가 제공된다. 이에 따라, 단말기는 GPS 신호로부터 C/A 코드를 추출함에 있어서 항법 데이터에 의한 비트 위상 변화를 고려할 필요가 없어지게 되며, 적분시간을 항법 데이터의 주파수 즉 20msec이상으로 늘일 수 있으며 같은 크기의 데이터 처리 시에 처리횟수가 줄어들어 시간을 절약할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 측위 방법에 있어서는 수신기와 통신을 하는 기지국의 셀 커버리지에 대한 정보가 보조정보에 포함된다. 이때, 기지국과 단말기간의 경로왕복 지연시간(RTD: Round Trip Delay) 및/또는 섹터 정보 및 중계기 정보가 함께 포함될 수도 있다. 기지국은 이러한 보조정보를 이용하여 측위 과정에서 코드 검색 범위를 줄여서 계산량을 감소시켜 측정치 획득 시간을 짧게 함과 아울러 수신감도를 높일 수 있게 된다.In the positioning method of the present invention for achieving the above technical problem, navigation data is provided along with pseudo distance and time information for the base station to the auxiliary information provided to the terminal through the wireless communication network. Accordingly, the terminal does not need to consider the bit phase change by the navigation data when extracting the C / A code from the GPS signal, and can increase the integration time to the frequency of the navigation data, that is, 20 msec or more, and process the same size data. This saves time by reducing the number of processing times. In addition, in the positioning method of the present invention, the information on the cell coverage of the base station communicating with the receiver is included in the auxiliary information. In this case, a Round Trip Delay (RTD) and / or sector information and repeater information between the base station and the terminal may be included. The base station can reduce the amount of computation by reducing the code search range during the positioning process to shorten the measurement acquisition time and increase the reception sensitivity.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명에 의한 측위 방법을 구현하기 위한 GPS 단말기의 바람직한 실시예를 보여준다. 도 1의 GPS 단말기(10)는 무선신호 송수신 모뎀(12) 및 무선신호 송수신용 안테나(14)와, GPS 수신부(20)를 포함하며, 무선통신 기지국(2, 이하, "기지국"이라 약칭함)과 무선통신 링크를 통해 신호를 송수신할 수 있고 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신할 수 있다.1 shows a preferred embodiment of a GPS terminal for implementing a positioning method according to the present invention. The GPS terminal 10 of FIG. 1 includes a radio signal transmission / reception modem 12, an antenna for radio signal transmission and reception 14, and a GPS receiver 20, which is abbreviated as “base station”. And receive and receive GPS signals from GPS satellites.

바람직한 실시예에 있어서, 기지국(2)은 CDMA 통신망의 일부로서, 해당 셀 커버리지 내에 위치한 단말기를 대상으로 통신 서비스를 제공한다. 특히 본 발명에 있어서, 기지국(2)의 기지국 송수신기 서브시스템(BTS: Base Station Transceiver Subsystem)은 GPS 수신기를 포함하고 있으며, 연속적인 항법 해를 수행하면서 단말기(10)에 제공할 측위 보조정보를 생성하여 저장하고 지속적으로 갱신한다. 단말기(10)에 측위 시작 요구 명령을 송신하거나 단말기(10)로부터 측위 시작 요구를 수신하는 경우, 기지국(2)은 단말기(10)에 측위 보조정보를 제공하여, 단말기(10)가 보조정보를 사용하여 짧은 시간 내에 그리고 쉽게 측위를 할 수 있게해준다. 본 발명에서 사용되는 측위 보조정보에 대해서는 후술한다.In the preferred embodiment, the base station 2, as part of the CDMA communication network, provides communication services for terminals located within the cell coverage. In particular, in the present invention, the base station transceiver subsystem (BTS) of the base station 2 includes a GPS receiver, and generates positioning assistance information to be provided to the terminal 10 while performing continuous navigation solutions. Save and update continuously. When transmitting a positioning start request command to the terminal 10 or receiving a positioning start request from the terminal 10, the base station 2 provides the positioning assistance information to the terminal 10 so that the terminal 10 receives the assistance information. It allows for quick positioning and easy positioning. Positioning assistance information used in the present invention will be described later.

도 1에 있어서, 무선신호 송수신 모뎀(12, 이하 "모뎀"이라 약칭함)은 상향 통신 신호를 CDMA 신호로 변조하여 기지국(2)에 송신하고 기지국으로부터의 CDMA 신호를 복조하게 된다. 모뎀(12)과 GPS 수신부(20)는 직렬 I/O를 통해 접속된다. 기지국으로부터 측위 명령을 수신하거나 사용자에 의해 또는 단말기에 적재된 프로그램의 동작에 의해 측위 명령이 인가되는 경우, GPS 수신부(20)는 기지국(2)이 제공하는 측위 보조정보를 모뎀(12)을 통해 받아들이고 GPS 위성으로부터의 GPS 신호를 받아들여서, 상기 측위 보조정보 및 GPS 신호를 사용하여 단말기의 위치를 결정하게 된다.In Fig. 1, a radio signal transmission / reception modem 12 (hereinafter, abbreviated as " modem ") modulates an uplink communication signal into a CDMA signal, transmits it to the base station 2, and demodulates the CDMA signal from the base station. The modem 12 and the GPS receiver 20 are connected via serial I / O. When receiving the positioning command from the base station or when the positioning command is applied by the user or by the operation of a program loaded in the terminal, the GPS receiver 20 receives the positioning assistance information provided by the base station 2 through the modem 12. It accepts the GPS signal from the GPS satellites and uses the positioning assistance information and the GPS signal to determine the position of the terminal.

바람직한 실시예에 있어서는 GPS 수신부(20)와 모뎀(12)이 하나의 하우징 내에 일체화된 형태로 GPS 단말기(10)가 제작된다. 그렇지만, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는 GPS 수신부(20)가 별도로 제작되어 무선통신 단말기의 직렬 인터페이스 포트를 통해 무선통신 단말기 내에 있는 모뎀(12)에 접속될 수도 있다. 여기서 무선통신 단말기는 예컨대 셀룰러 전화기 또는 PDA가 될 수 있다.In a preferred embodiment, the GPS terminal 10 is manufactured in such a manner that the GPS receiver 20 and the modem 12 are integrated in one housing. However, in another embodiment of the present invention, the GPS receiver 20 may be manufactured separately and connected to the modem 12 in the wireless communication terminal through the serial interface port of the wireless communication terminal. The wireless communication terminal may be, for example, a cellular telephone or a PDA.

도 1의 실시예에 있어서, GPS 수신부(20)는 마이크로프로세서(22), 전력 제어부(24), 주파수 합성부(26), 안테나(28), 하향변환부(30), 아날로그/디지털 변환부(32), 스냅샷 메모리(34) 및 디지털 신호처리부(36)를 포함한다.In the embodiment of FIG. 1, the GPS receiver 20 includes a microprocessor 22, a power controller 24, a frequency synthesizer 26, an antenna 28, a down converter 30, and an analog / digital converter. 32, a snapshot memory 34, and a digital signal processor 36.

마이크로프로세서(22)는 모뎀(12)과의 데이터 송수신을 수행함과 아울러, GPS 수신부(20) 내에 있는 각 부분에 대한 전력 제어 기능을 수행한다. 즉, 마이크로프로세서(22)는 전력 제어부(24)를 제어하여, 정상 상태에서는하향변환부(30), 아날로그/디지털 변환부(32), 스냅샷 메모리(34) 및 디지털 신호처리부(36)에 전력이 공급되지 않거나 최소한의 대기전력만이 공급되도록 하고 측위 과정 중 일부 단계에서만 이들에 완전한 전력이 공급되도록 한다.The microprocessor 22 performs data transmission and reception with the modem 12 and performs a power control function for each part within the GPS receiver 20. That is, the microprocessor 22 controls the power control unit 24, and in the normal state, the microprocessor 22 controls the down converter 30, the analog / digital converter 32, the snapshot memory 34, and the digital signal processor 36. Ensure that no power is supplied or only minimal standby power is supplied and that full power is supplied to them only at some stage of the positioning process.

측위가 행해지지 않는 동안, 하향변환부(30), 아날로그/디지털 변환부(32), 스냅샷 메모리(34) 및 디지털 신호처리부(36)는 저전력 대기 상태에 있게 된다. 이와 같은 상태에서, 측위를 시작하게 되면 먼저 하향변환부(30), 아날로그/디지털 변환부(32) 및 스냅샷 메모리(34)에 완전한 전력이 공급된다. 하향변환부(30)는 안테나(28)를 통해 수신되는 RF 대역의 GPS 신호를 받아들이고, 주파수 합성부(26)로부터의 국부발진신호를 사용하여 GPS 신호의 주파수 대역을 IF 대역으로 하향변환한다. 아날로그/디지털 변환부(32)는 하향변환부(30)로부터의 IF 신호를 주파수 합성부(26)로부터의 샘플링 클럭을 사용하여 샘플링하고 양자화하여 그 결과 생성되는 디지털 데이터(이하, "IF 샘플링 신호"라 칭함)를 스냅샷 메모리(34)에 저장한다. 이와 같이 GPS 신호가 샘플링되어 스냅샷 메모리(34)에 저장되기까지의 과정에서 디지털 신호처리부(36)에는 대기 전력만이 공급된다.While the positioning is not performed, the down converter 30, analog / digital converter 32, snapshot memory 34, and digital signal processor 36 are in a low power standby state. In this state, when the positioning is started, complete power is first supplied to the down converter 30, the analog / digital converter 32, and the snapshot memory 34. FIG. The down conversion unit 30 receives the GPS signal of the RF band received through the antenna 28 and down converts the frequency band of the GPS signal into the IF band using the local oscillation signal from the frequency synthesizer 26. The analog / digital converter 32 samples and quantizes the IF signal from the downconverter 30 using a sampling clock from the frequency synthesizer 26 (hereinafter, referred to as "IF sampling signal"). "," Is stored in the snapshot memory 34. In this manner, only the standby power is supplied to the digital signal processor 36 in the process of the GPS signal being sampled and stored in the snapshot memory 34.

한편, 스냅샷 메모리(34) 내에 IF 샘플링 신호의 저장이 완료되면, 하향변환부(30) 및 아날로그/디지털 변환부(32)는 저전력 대기상태로 전환되며, 스냅샷 메모리(34)와 함께 디지털 신호처리부(36)에는 동작을 위한 완전한 전력이 공급되기 시작한다. 디지털 신호처리부(36)는 스냅샷 메모리(34)에 저장된 IF 샘플링 신호와 마이크로컨트롤러(22)를 경유하여 기지국(2)으로부터 받아들여진 보조정보를 사용하여 가시 위성들 각각에 대한 의사거리를 계산하게 된다. 이를 위해, 디지털신호처리부(36)에는 의사거리를 구하는 과정이 프로그램되어 있다.On the other hand, when the storage of the IF sampling signal in the snapshot memory 34 is completed, the down-converter 30 and the analog-to-digital converter 32 is switched to a low power standby state, the digital together with the snapshot memory 34 The signal processor 36 begins to be supplied with complete power for operation. The digital signal processor 36 calculates a pseudo distance for each of the visible satellites using the IF sampling signal stored in the snapshot memory 34 and the auxiliary information received from the base station 2 via the microcontroller 22. do. To this end, the digital signal processor 36 is programmed to obtain a pseudo distance.

가시 위성들 각각에 대한 의사거리 계산을 완료한 후, 디지털 신호처리부(36)는 의사거리 정보를 마이크로프로세서(22)에 제공한다. 의사거리 정보를 수신한 마이크로프로세서(22)는 다시 전력 제어부(24)를 제어하여, 스냅샷 메모리(34) 및 디지털 신호처리부(36)가 저전력 대기 상태에 들어가도록 하게 된다. 그 다음, 마이크로프로세서(22)는 동작 모드에 따라 의사거리 정보를 처리하게 된다. 즉, 단말기가 직접 자신의 위치를 결정하는 자가 측위 모드에 있어서, 마이크로프로세서(22)는 의사거리 정보를 사용하여 단말기 위치를 결정한 후, 단말기 위치 데이터를 단말기의 디스플레이에 표시하거나 기지국(2)에 전송한다. 한편 별도의 중앙 관제소가 단말기 위치를 결정하는 원격 측위 모드의 경우, 마이크로프로세서(22)는 의사거리 정보를 기지국(2)을 경유하여 중앙 관제소에 전송함으로써 중앙 관제소가 최종적으로 단말기의 위치를 구하도록 하게 된다.After completing the pseudorange calculation for each of the visible satellites, the digital signal processor 36 provides the pseudorange information to the microprocessor 22. Upon receiving the pseudorange information, the microprocessor 22 again controls the power controller 24 to cause the snapshot memory 34 and the digital signal processor 36 to enter a low power standby state. The microprocessor 22 then processes the pseudorange information in accordance with the mode of operation. That is, in the self-positioning mode in which the terminal directly determines its own position, the microprocessor 22 determines the terminal position using pseudo range information, and then displays the terminal position data on the display of the terminal or on the base station 2. send. On the other hand, in the remote positioning mode in which a separate central control station determines the terminal position, the microprocessor 22 transmits pseudorange information to the central control station via the base station 2 so that the central control station finally obtains the terminal position. Done.

도 1에 도시된 GPS 단말기의 하드웨어 구조는 미국특허 5,663,734호 및 5,781,156호에 나타나있는 것과 유사하다고 할 수 있다. 그렇지만, 미국특허 5,663,734호 및 5,781,156호와 대비해볼 때, 도 1의 GPS 단말기에 있어서는 기지국(2)으로부터 수신하는 측위 보조정보의 종류가 상이하며, 특히 상기 보조정보에 우술하는 바와 같이 기지국이 획득한 항법 데이터와, 기지국의 셀 커버리지 범위 즉 유효범위 및/또는 기지국과 단말기간의 경로왕복 지연시간(RTD)과 같은 데이터가 추가된다. 이에 따라, 아래에서 구체적으로 기술하는 바와 같이 GPS 단말기가 수행하는 측위 방법이 위 미국특허들과 상이하게 된다.The hardware structure of the GPS terminal shown in FIG. 1 can be said to be similar to that shown in US Pat. Nos. 5,663,734 and 5,781,156. However, in contrast to US Pat. Nos. 5,663,734 and 5,781,156, the types of positioning assistance information received from the base station 2 are different in the GPS terminal of FIG. 1, and in particular, the base station acquires the information as described above. Navigation data and data such as the cell coverage range of the base station, that is, the effective range and / or the path reciprocal delay time (RTD) between the base station and the terminal are added. Accordingly, as described in detail below, the positioning method performed by the GPS terminal is different from the above-described US patents.

도 2는 도 1의 GPS 단말기에 있어서의 측위 방법을 개략적으로 보여준다.FIG. 2 schematically illustrates a positioning method in the GPS terminal of FIG. 1.

먼저, 측위를 위해서는 기지국(2)과 단말기(10)의 모뎀(12)사이에 통신 링크가 설정되어야 한다(제100단계). 통신 링크가 설정된 후 단말기(10)는 통신망에 있어서 사전에 정해진 프로토콜에 따라 기지국(2)에서 전달되는 신호를 이용하여 시각 오차를 보정한다. 아울러, 통신 링크가 설정된 상태에서 GPS 수신부(20)의 주파수 합성부(26)는 단말기 모뎀(12)과 클럭을 공유하여, 클럭 드리프트 오차 및 이로 인한 도플러 시프트를 최소화하게 된다.First, for positioning, a communication link must be established between the base station 2 and the modem 12 of the terminal 10 (step 100). After the communication link is established, the terminal 10 corrects the time error using a signal transmitted from the base station 2 according to a predetermined protocol in the communication network. In addition, the frequency synthesizer 26 of the GPS receiver 20 in the communication link is established to share the clock with the terminal modem 12, thereby minimizing the clock drift error and thereby the Doppler shift.

이와 같이 통신 링크가 설정된 상태에서, 기지국(2)은 단말기(10) 위치를 알기를 원하는 경우 단말기(10)에 측위 시작 명령을 송신할 수 있다(제102단계). 측위 시작 명령은 특정 시각을 지정하여 지정된 시각에 측위가 이루어지도록 할 수도 있고, 즉시 측위가 이루어지도록 할 수도 있다. 측위 시작 명령을 수신한 단말기(10)는 확인 신호를 기지국(2)에 송신한다. 아울러, 측위 시작 명령에 특정 시각을 지정되어 있는 경우, 해당 시각에 단말기(10)는 측위 시작 통지 신호를 기지국(2)에 송신한다. 한편, 단말기(10)에서 측위 시작을 기지국(2)에 요청할 수도 있는데, 이러한 경우 요청을 수신한 기지국(2)은 단말기(10)에 기지국(2)으로 측위 시작 통지 신호를 송신하게 된다.In this state, when the communication link is established, the base station 2 may transmit a positioning start command to the terminal 10 when it is desired to know the location of the terminal 10 (step 102). The positioning start command may designate a specific time so that positioning may be performed at the designated time, or may be performed immediately. Upon receiving the positioning start command, the terminal 10 transmits a confirmation signal to the base station 2. In addition, when a specific time is specified in the positioning start command, the terminal 10 transmits a positioning start notification signal to the base station 2 at that time. Meanwhile, the terminal 10 may request the base station 2 to start positioning. In this case, the base station 2 receiving the request transmits a positioning start notification signal to the base station 2 to the terminal 10.

이어서, 단말기(10)는 GPS 신호를 받아들이고 IF 샘플링 신호를 스냅샷 메모리(34)에 저장하게 된다(제104단계). 한편, 같은 시간에 기지국(2)은 단말기(10)에 대한 측위 보조정보를 준비하게 된다(제106단계). 기지국(2)에서 마련된 보조정보는 단말기(10)의 모뎀(12)으로 전송된 후, GPS 수신부(20)의마이크로프로세서(22)로 직렬통신에 의해 전달된다(제108단계). 바람직한 실시예에 있어서, 단말기(10)의 GPS 수신부(20)가 측위에 사용하는 보조정보는 기지국(2)에서 제공해 주는 것과 미리 계산하여 갖고 있는 것을 포함하는데, 이러한 보조정보의 종류가 표 1에 정리되어 있다.Subsequently, the terminal 10 receives the GPS signal and stores the IF sampling signal in the snapshot memory 34 (step 104). At the same time, the base station 2 prepares positioning assistance information for the terminal 10 (step 106). The auxiliary information provided by the base station 2 is transmitted to the modem 12 of the terminal 10, and then transmitted to the microprocessor 22 of the GPS receiver 20 by serial communication (step 108). In a preferred embodiment, the auxiliary information used by the GPS receiver 20 of the terminal 10 for positioning includes those provided by the base station 2 and those calculated in advance, and the types of the auxiliary information are shown in Table 1 below. It is arranged.

보조정보 종류Auxiliary Information Type 용도Usage 기지국에서 제공되는 것Provided by the base station 위성 코드(SV_ID)Satellite code (SV_ID) 신호를 처리할 위성을 선택Select a satellite to handle the signal 위성과 기지국간의의사거리(??BS)Distance between satellite and base station (?? BS ) 해당 위성에 대한 단말기 의사거리의 초기값Initial value of terminal pseudorange for the satellite 위성 궤적(Ephemeris)Satellite Trajectory (Ephemeris) 해당 위성에 대한 도플러 시프트 계산Doppler shift calculation for that satellite 항법 데이터Navigation data 단말기에서 수집된 신호에서 항법 데이터를 제거Remove navigation data from signals collected from the terminal 시간 정보Time information 위성 위치계산 시각 설정Satellite positioning time setting 측위 시간 설정Positioning time setting 단말기 의사거리 계산 기준 시각 설정Terminal pseudo distance calculation reference time setting 기지국 유효범위(RBS)Base Station Effective Range (R BS ) 코드 검색 범위 계산Calculate code search scope 경로왕복 지연시간(RTD)Route Round Trip Latency (RTD) 코드검색범위 축소Reduced code search range 기지국과 단말기간의 거리에 따른 시간오차 보정Time Error Correction According to Distance between Base Station and Terminal 미리 알고 있는 것Knowing in advance 단말기 클럭 오차Terminal Clock Error 코드 검색 범위 계산Calculate code search scope 기지국 클럭 오차Base Station Clock Error 코드 검색 범위 계산Calculate code search scope

한편, 코드 검색범위를 축소시키기 위하여 셀 커버리지 즉, 기지국 유효범위()대신에 또는 이와 함께 중계기 유효범위() 데이터가 제공될 수도 있다. 또한, 섹터 정보가 측위 보조정보에 포함될 수도 있다. 아울러, 단말기와 통신하는 기지국(또는 중계기)의 위치와, 통신 상대방이 기지국인지 중계기인지에 대한 정보가 측위 보조정보에 포함될 수도 있다. 특히, 중계기에 관한 정보를 모르거나 중계기가 사용되지 않는 경우의 기지국의 유효범위(R)는 후술하는 바와 같이 기지국이 사용되는 경우의 기지국 유효범위()와 다른 값을 가질 수도 있다.Meanwhile, in order to reduce the code search range, cell coverage, that is, base station effective range ( Instead of or in conjunction with the repeater coverage ( ) Data may be provided. In addition, sector information may be included in the positioning assistance information. In addition, the location assistance information may include information on the location of the base station (or repeater) communicating with the terminal and whether the communication counterpart is a base station or a repeater. In particular, the effective range R of the base station when the information on the repeater is not known or the repeater is not used is the base station effective range ( It can have a different value from).

제106단계 및 제108단계에서 IF 샘플링 신호가 수집되고 기지국(2)으로부터 측위 보조정보를 받아들인 후, 단말기의 GPS 수신부(20)는 IF 샘플링 신호를 처리하여 가시위성 모두 또는 그중 일부에 대한 의사거리를 계산한다(제110단계). 의사거리 계산이 완료되면, 마이크로프로세서(22)는 복수의 가시위성에 대한 의사거리와 위성 궤적(Ephemeris) 데이터로부터 단말기의 위치를 계산하여 기지국(2)에 전송한다(제112단계 및 제114단계). 한편, 도 2는 자가 측위의 경우의 경우를 예시한 것이며, 원격 측위의 경우에 있어서는 계산된 의사거리 정보를 기지국(2)을 경유하여 중앙 관제소에 전송함으로써 중앙 관제소가 최종적으로 단말기의 위치를 계산하도록 하게 된다. 이러한 원격 측위 과정이 도 3에 도시되어 있다.After the IF sampling signals are collected in steps 106 and 108 and the positioning assistance information is received from the base station 2, the GPS receiver 20 of the terminal processes the IF sampling signals to inquire about all or some of the visible satellites. The distance is calculated (step 110). When the pseudorange calculation is completed, the microprocessor 22 calculates the position of the terminal from the pseudoranges and the satellite Ephemeris data for the plurality of visible satellites and transmits the position of the terminal to the base station 2 (steps 112 and 114). ). On the other hand, Figure 2 illustrates the case of self-positioning, in the case of remote positioning, the calculated central distance information is transmitted to the central control station via the base station 2, the central control station finally calculates the position of the terminal Will be done. This remote positioning process is shown in FIG. 3.

도 4는 도 2에 도시된 IF 샘플링 신호 처리 과정 즉, 제110단계를 보다 구체적으로 보여준다. 도 4에 도시된 과정을 개략적으로 살펴보면, 먼저 어느 한 가시위성에 대한 C/A 코드를 생성한다(제150단계). 일반적으로 C/A 코드는 1메가헤르쯔(MHz)의 주파수를 가지며 1밀리초(msec)의 주기로 즉, 매 1023비트마다 반복되는 의사잡음(PN) 코드이다. 제150단계에 있어서, 이와 같은 C/A 코드는 디지털 신호처리부(36) 내에 있는 PN코드 발생기에 의해 생성된다. 그렇지만, 본 실시예가 변형된 다른 실시예에 있어서는 C/A 코드가 메모리 내에 적재되는 룩업테이블로부터 읽혀져서 사용될 수도 있다. C/A 코드가 생성된 다음에는, 스냅샷 메모리(34)내에 저장되어 있는 IF 샘플링 신호로부터 수신 GPS 신호 내에 포함된 C/A 코드(이하, "수신된 C/A 코드"라 칭함)를 복원하여 코히런트 적분한다(제154단계). 아울러, 기지국(2)으로부터 수신된 항법 데이터 비트에 붙어있는 시간-태그를 참조하여 생성된 C/A 코드와 적분된 C/A 코드간의 타이밍을 일치시킨 후 두 코드간의 코드 지연 시간을 계산함으로써 의사거리를 결정하게 된다(제156단계 내지 제168단계).4 illustrates the IF sampling signal processing process illustrated in FIG. 2, that is, step 110 in more detail. Referring to the process illustrated in FIG. 4 schematically, first, a C / A code for one visible satellite is generated (step 150). In general, a C / A code is a Pseudo Noise (PN) code with a frequency of 1 megahertz (MHz) and repeated every 1 millisecond (msec), that is, every 1023 bits. In step 150, such a C / A code is generated by a PN code generator in the digital signal processor 36. However, in another embodiment in which the present embodiment is modified, C / A code may be read and used from a lookup table loaded into memory. After the C / A code is generated, the C / A code (hereinafter referred to as "received C / A code") included in the received GPS signal is recovered from the IF sampling signal stored in the snapshot memory 34. Integrate to coherent (step 154). In addition, by matching the timing between the generated C / A code and the integrated C / A code with reference to the time-tag attached to the navigation data bits received from the base station 2, the pseudo delay is calculated by calculating the code delay time between the two codes. The distance is determined (steps 156 to 168).

제154단계 내지 제168단계에 대해 구체적으로 설명한다.Steps 154 to 168 will be described in detail.

일반적으로 GPS 신호는 도 5에 도시된 바와 같이 항법 데이터, C/A 코드 및 반송파로 이루어져 있으며, 항법 데이터 또는 C/A 코드가 논리상태를 천이할 때 반송파의 위상이 반전되는 파형을 갖는다. 이와 같은 GPS 신호를 사용하여 의사거리를 구하는 기본 원리는 GPS 신호에 실려있는 C/A 코드의 지연시간을 계산하는 것이며, 이를 위해서는 반송파가 먼저 제거되어야 한다. 일반적으로 반송파를 제거할 때에는 항법 데이터에 의한 비트 위상 변화를 고려해야만 한다. 즉, 50 Hz의 주파수를 가지는 항법 데이터가 남아 있는 경우에는, 제154단계의 코히런트 적분 과정에서 적분 시간을 20 ms 이상으로 늘일 수 없게 되고 이에 따라 적분을 통한 수신감도 증대가 한계를 가지게 된다.In general, the GPS signal includes a navigation data, a C / A code, and a carrier as shown in FIG. 5, and has a waveform in which the phase of the carrier is inverted when the navigation data or the C / A code transitions to a logic state. The basic principle of calculating the pseudorange using the GPS signal is to calculate the delay time of the C / A code included in the GPS signal, and the carrier must be removed first. In general, when removing a carrier, it is necessary to take into account the bit phase change caused by the navigation data. That is, when navigation data having a frequency of 50 Hz remains, in the coherent integration process of step 154, the integration time cannot be extended to 20 ms or more, thereby increasing the reception sensitivity through integration.

그렇지만, 도 1의 단말기에 있어서는 디지털 신호처리부(36)가 모뎀(12) 및 마이크로프로세서(22)를 경유하여 기지국(2)으로부터 항법 데이터를 받아들이기 때문에, 도 6에 도시된 바와 같이 GPS 신호 즉 IF 샘플링 신호로부터 반송파와 함께 항법 데이터도 동시에 제거해낸다. 이와 같이 항법 데이터를 제거한 후에는 C/A 코드가 모두 같은 위상임을 도 6에서 쉽게 확인할 수 있다. 이에 따라, 항법 데이터에 의한 비트 위상 변화를 고려할 필요가 없어지게 되며, 적분시간을 20msec이상으로 늘일 수 있으며 같은 크기의 데이터 처리 시에 처리횟수가 줄어들어 시간을 절약할 수 있다. 예를 들어 1초 데이터를 처리할 경우 10msec단위로 나누면 100개의 블록이 생기고, 100msec단위로 나누면 10개의 블록이 생기므로, 10msec단위로 나눈 경우에 비하여 100msec로 나눈 경우 계산시간이 10분의 1로 줄어든다. 한편, 반송파를 제거함에 있어서는 도플러 시프트도 함께 제거하게 되는데, 도플러 시프트를 제거하는 방법은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 용이하게 구현할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.However, in the terminal of Fig. 1, since the digital signal processing unit 36 receives the navigation data from the base station 2 via the modem 12 and the microprocessor 22, the GPS signal, i. Along with the carrier, navigation data is also removed from the IF sampling signal. After the navigation data is removed in this way, it can be easily confirmed from FIG. 6 that the C / A codes are all in the same phase. Accordingly, it is not necessary to consider the bit phase change due to the navigation data, and the integration time can be increased to 20 msec or more, and the processing frequency can be reduced when processing the same size data, thereby saving time. For example, when processing 1 second data, 100 blocks are generated when dividing by 10 msec unit, and 10 blocks are generated when dividing by 100 msec unit. Therefore, the calculation time is 1/10 when dividing by 100 msec, compared to dividing by 10 msec unit. Decreases. Meanwhile, in removing the carrier, the Doppler shift is also removed. A method of removing the Doppler shift can be easily implemented by those skilled in the art to which the present invention pertains, and thus a detailed description thereof will be omitted.

GPS 신호로부터 항법 데이터와 반송파를 제거하면 수신된 C/A 코드만이 남게 된다. 따라서, 컨벌루션에 의해 생성된 C/A 코드와의 상관관계를 파악함으로써 코드 지연 시간을 계산할 수 있다. 여기서 수신 감도를 높이기 위하여 수신된 C/A 코드를 직접 사용하여 컨벌루션하는 대신에, 수신된 C/A 코드를 코히런트 적분하여 적분된 수신 C/A 코드와 생성된 C/A 코드간의 상관관계를 파악하게 된다. 도 7은 수신된 C/A 코드를 코히런트 적분하는 과정을 개념적으로 보여준다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는 수신된 C/A 코드를 1주기 단위로 분할한 후, 이를 더해주게 된다. 만약 스냅샷 메모리(34)에 1초 분량의 GPS 신호가 저장되어 있는 경우, 코히런트 적분 과정에서 1000주기의 C/A 코드가 더해질 수 있고 이에 따라 C/A 코드는 적분 전에 비해 1000배의 진폭을 가지게 된다(제154단계). 이와 같이 크기가 커진 신호를 사용하여 컨벌루션을 행하기 때문에 수신 감도가 실질적으로 향상된다. 도 5 내지 도 7에 도시된 C/A 코드에 있어서 하나의 펄스는 한 주기의 C/A 코드를 간략하게 표시한 것임을 유의해야 한다.Removing the navigation data and the carrier from the GPS signal leaves only the received C / A code. Therefore, the code delay time can be calculated by identifying the correlation with the C / A code generated by the convolution. Here, instead of directly convolving the received C / A code to increase reception sensitivity, the correlation between the integrated received C / A code and the generated C / A code is obtained by coherently integrating the received C / A code. Figure out. 7 conceptually illustrates a process of coherent integration of a received C / A code. As shown, in the preferred embodiment of the present invention, the received C / A code is divided into units of one cycle and then added thereto. If the GPS memory of one second is stored in the snapshot memory 34, 1000 cycles of C / A code may be added during the coherent integration process, so that the C / A code has an amplitude 1000 times greater than before integration. (Step 154). The reception sensitivity is substantially improved because convolution is performed using the signal having such a large size. It should be noted that one pulse in the C / A code shown in FIGS. 5 to 7 is a simplified representation of one cycle of the C / A code.

다시 도 4를 참조하면, 제156단계에서는 적분된 C/A 코드와 생성된 C/A 코드를 이용하여 상관값을 획득하기 위해 타이밍을 계산하고 검색 영역을 결정한다.그리고, 검색 영역 내에서 컨벌루션 기법에 의해 C/A 코드를 검색하면서 상관값 피크를 찾고, 상관값을 넌코히런트 적분한다(제158단계 및 제160단계). 그리고 검색 영역에 대해 검색이 완료될 때까지 제152단계 내지 제160단계를 반복한다(제162단계).Referring back to FIG. 4, in step 156, a timing is calculated and a search range is determined to obtain a correlation value by using the integrated C / A code and the generated C / A code. The technique finds the correlation peak while searching the C / A code, and noncoherently integrates the correlation values (steps 158 and 160). Steps 152 to 160 are repeated until the search is completed for the search area (step 162).

이때 일반적인 컨벌루션 기법을 이용하는 경우에는 C/A 코드 전 범위를 검색해야 하나, 본 발명에 있어서는 기지국(2)에서 제공하는 의사거리(또는 이와 함께 RTD 정보나 섹터 정보를 함께)를 사용하여 시간지연 검색 범위를 크게 줄일 수 있고 이에 따라 빠르게 시간지연을 계산할 수 있게 된다. 예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이 측위 보조정보를 토대로 시간지연 한계치를 추정할 수 있다면, 실제 예상 시간지연은 상기 한계치 범위 내에 있게 될 것이고, 이 범위 내에서만 코드 검색을 하면 족하게 된다. 본 발명에 있어서는 RTD, 해당 셀의 섹터 정보, 기지국 의사거리 등을 토대로 시간지연 한계치를 계산하고 이를 기초로 하여 검색범위를 축소시키게 되는데, 그 구체적인 방법에 대해서는 아래에서 상술한다.In this case, if a general convolution technique is used, the entire range of C / A codes should be searched. However, in the present invention, a time delay search is performed by using a pseudo distance provided by the base station 2 (or RTD information or sector information together). The range can be greatly reduced, and thus time delay can be calculated quickly. For example, if the time delay limit value can be estimated based on the positioning assistance information as shown in FIG. 8, the actual expected time delay will be within the limit value range, and the code search will be sufficient within this range. In the present invention, the time delay limit is calculated based on the RTD, the sector information of the corresponding cell, the base station pseudo-distance, and the like, and the search range is reduced based on this. A detailed method thereof will be described below.

한편, 제162단계에서 검색 영역 전체에 대해 검색이 완료된 것으로 판단되면, 의사거리를 결정한다. 이때, 계산된 시간지연 값은 샘플 주파수에 따라 분해능(Resolution)이 결정되기 때문에, 분해능으로 말미암아 측위 오차가 커지는 원인이 된다. 이 문제를 해결하기 위하여, 도 9에 도시된 바와 같이 각 샘플링 시점 사이의 시점들에 대해 상관값들을 내삽(Interpolation)하여 최고 상관값을 갖는 시점을 결정하고, 이에 상응한 의사거리를 결정하게 된다(제164단계 및 제166단계). 한편, 제150단계 내지 제166단계는 측위에 사용하고자 하는 모든 가시위성들 각각에 대해서 순차적으로 수행된다(제168단계).On the other hand, if it is determined in step 162 that the search has been completed for the entire search area, the pseudo range is determined. In this case, since the resolution is determined according to the sample frequency, the calculated time delay value causes a large positioning error due to the resolution. In order to solve this problem, as shown in FIG. 9, the correlation values are interpolated with respect to the time points between each sampling time point to determine the time point having the highest correlation value, and the pseudo distance corresponding thereto is determined. (Steps 164 and 166). On the other hand, steps 150 to 166 are sequentially performed for each of the all visible satellites to be used for positioning (step 168).

기지국에서의 항법 데이터 생성 및 전송Generation and transmission of navigation data at base station

기지국(2)에서 항법 데이터를 제공하고 단말기(10)에서 이 데이터를 측위 보조정보로 사용함에 있어서의 관건은 시각동기이다. 즉, 기지국(2)에 의해 획득된 항법 데이터를 단말기(10)에서 수집된 IF 신호에 적용함에 있어서 시각동기가 맞지 않는 경우에는 신호 손실이 야기된다. 따라서, 단말기(10)에서 IF 데이터를 수집하는 시각과 기지국(2)에서 항법 데이터를 수집하는 시각을 일치시켜야 한다. 이와 같이 데이터 수집시각을 일치시키기 위해서, 본 발명에서는 기지국(2)에서 수집된 항법 데이터 비트에 시간-태그를 붙여서 단말기(10)에 전송하고, 단말기(10)에서는 시간-태그를 참조하여 IF 신호를 수집한 시각과 타이밍을 일치시키게 된다.The key to providing navigation data in the base station 2 and using this data as positioning assistance information in the terminal 10 is time synchronization. That is, when the time synchronization is not correct when applying the navigation data obtained by the base station 2 to the IF signal collected by the terminal 10, signal loss is caused. Therefore, the time when the terminal 10 collects the IF data and the time when the base station 2 collects the navigation data must match. In order to match the data collection time as described above, in the present invention, the navigation data bits collected by the base station 2 are time-tagged and transmitted to the terminal 10, and the terminal 10 refers to the time-tag and the IF signal. The timing is matched with the collected time.

일반적으로 동일 시각에 각 위성으로부터 수신되는 항법 데이터 비트에는 위상 차이가 존재한다. 이러한 현상이 나타난 이유는 GPS수신기에서 각 위성까지의 거리가 다르기 때문이다. 따라서, 단말기(10)가 항법 데이터를 이용할 때에는 우선적으로 항법 데이터 수집 시작 시점의 비트 위상을 계산하게 된다. 기지국(2)에서는 항법 데이터 비트를 수집한 시각과 각 위성에 대한 의사거리 정보를 지니고 있으며, 각 위성에 대한 의사거리는 신호를 받은 시각과 위성이 보낸 시각의 차이이므로 이 두 가지 정보를 이용하여 각 위성이 위성 신호를 보낸 시각을 다음 수학식 1과 같이 구할 수 있다.Generally, there is a phase difference in the navigation data bits received from each satellite at the same time. This is because the distance from the GPS receiver to each satellite is different. Therefore, when the terminal 10 uses the navigation data, the terminal 10 first calculates the bit phase at the start of navigation data collection. The base station 2 has the time at which the navigation data bits are collected and the pseudorange information for each satellite. The pseudorange for each satellite is the difference between the time at which the signal is received and the time sent by the satellite. The time when the satellite sends the satellite signal can be obtained as in Equation 1 below.

수학식 1에서는 i-번째 위성이 위성 신호를 보낸 시각,는 신호 수신 시각,는 i-번째 위성과 기지국간의 의사거리를 각각 나타낸다. 한편, 위성 신호는 GPS 시간에 동기되어 전송되므로 보낸 시각으로부터 비트 위상을 검출해낼 수 있는데, 비트 위상은 다음과 같다.In Equation 1 Is the time when the i-th satellite sent the satellite signal, Signal reception time, Denotes the pseudo distance between the i-th satellite and the base station, respectively. On the other hand, since the satellite signal is transmitted in synchronization with GPS time, it is possible to detect the bit phase from the sent time, the bit phase is as follows.

수학식 2에서는 기지국(2) 시계와 GPS 시간 사이에 발생하는 오차이다.In equation (2) Is an error occurring between the base station 2 clock and the GPS time.

수학식 2에 의해 계산된 비트 위상은 기지국(2)을 기준으로 계산된 것으로서, 단말기(10)에서 그대로 이용할 경우 거리차에 의해서 발생하는 시각 동기 오차를 포함하게 된다. 따라서, 본 발명에 있어서는 RTD 정보를 이용하여 오차를 줄일 수 있는데, 이에 따라 단말기(10)에 적용될 수 있는 비트 위상 정보는 다음과 같다.The bit phase calculated by Equation 2 is calculated based on the base station 2, and includes the time synchronization error generated by the distance difference when used in the terminal 10 as it is. Accordingly, in the present invention, the error can be reduced by using the RTD information. Accordingly, the bit phase information applicable to the terminal 10 is as follows.

수학식 3에서는 MS 및 BS 클락 오차를 나타낸다.In equation (3) Denotes MS and BS clock error.

RTD를 이용한 코드 검색범위 축소Code Search Range with RTD

단말기의 위치를 구하기 위해서는 각 위성과 단말기사이의 거리를 구해야 하며, 위성과 단말기사이의 거리를 구하기 위해서는 위성 신호의 반송파와 코드 획득 및 추적이 선행되어야 한다. 위에서 기술한 바와 같이, GPS에서 코드를 획득하는 원리는 위성으로부터 전달된 신호와 수신기에서 생성한 신호를 코드 주기동안 컨벌루션해보는 것이다. 만약, 기지국에서 별도의 정보가 제공되지 않는다면, GPS 신호의 C/A 코드 주기인 1 msec에 해당하는 신호의 전 범위를 검색해야 하며, 이 때 상관값 계산을 위해서는 한 주기가 m개의 샘플로 이루어져 있다고 가정하는 경우 2m2의 덧셈과 곱셈이 필요하다. 그렇지만, 본 발명에 있어서는, 단말기에서 신호 획득할 시에 기지국에서 RTD를 포함한 보조정보가 제공되어 코드 검색시간을 크게 단축시키게 된다.In order to find the position of the terminal, the distance between each satellite and the terminal must be obtained. In order to obtain the distance between the satellite and the terminal, carrier and code acquisition and tracking of the satellite signal must be preceded. As described above, the principle of obtaining a code in GPS is to convolve the signal from the satellite and the signal generated by the receiver during the code period. If no separate information is provided from the base station, the entire range of the signal corresponding to 1 msec, which is the C / A code period of the GPS signal, needs to be searched. In this case, one cycle consists of m samples to calculate a correlation value. Suppose that we need to add and multiply 2m 2 . However, in the present invention, the auxiliary information including the RTD is provided at the base station when the terminal acquires the signal, thereby greatly reducing the code search time.

도 10은 본 발명의 측위 방법에 있어서 기지국에서 제공되는 측위 보조정보와 그 이용을 설명하기 위한 도면이다. 도면 중, SV1∼SV3은 위성을 나타내고, BS는 기지국을 나타내며, Repeater1∼Repeater3은 중계기를 나타내고, MS1∼MS4는 단말기를 나타낸다. 한편,는 위성과 기지국사이의 의사거리,는 위성과 단말기사이의 의사거리,는 기지국의 유효범위,는 중계기의 유효범위, R은 중계기에 관한 정보를 모를 경우의 기지국의 유효범위,는 RTD에 상응한 거리를 각각 나타낸다.10 is a view for explaining the positioning assistance information provided by the base station and its use in the positioning method of the present invention. In the figure, SV1 to SV3 represent satellites, BS represents a base station, Repeater1 to Repeater3 represent a repeater, and MS1 to MS4 represent terminals. Meanwhile, Is the pseudorange between the satellite and the base station, Is the pseudorange between the satellite and the terminal, Is the effective range of the base station, Is the effective range of the repeater, R is the effective range of the base station when the information on the repeater is not known, Represents the distance corresponding to RTD, respectively.

기지국을 기준으로 계산된 의사거리( )의 이용: Pseudorange calculated from the base station ( Use of):

기지국에서 계산된 의사거리가 단말기에 제공되는 경우, C/A 코드 한 주기 전체를 검색할 필요가 없게 된다. 즉, 단말기는 통신중인 기지국에 인접해 있으므로는 크게 차이가 나지 않는다. 따라서, C/A 코드의 처음부터 검색하지 않고를 기준으로 일부분만 검색하면 된다. 이때, 검색범위는 단말기와 기지국사이의 거리 차와 두 시스템 사이의 시각동기 차에 의해서 결정된다. 도 11은계산을 위한 검색범위 계산 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도면에서,는 기지국을 기준으로 한 위성의 앙각(Elevation Angle)을 나타낸다. 여기서, 기지국과 단말기사이의 거리차에 의해서 발생하는 의사거리 최대 오차는 기지국의 유효범위()를 기지국으로부터 위성을 향하는 벡터 방향으로 정사영시킨 값인가 된다. 이때, 검색 기준점은로부터 계산된 C/A 코드 위상이 되며 다음 수학식 1에 의해 계산할 수 있다.When the pseudorange calculated at the base station is provided to the terminal, it is not necessary to search the entire cycle of the C / A code. That is, the terminal is adjacent to the base station with which communication Wow Does not make a big difference. Therefore, without searching from the beginning of the C / A code You only need to search for a part based on. At this time, the search range is determined by the distance difference between the terminal and the base station and the time synchronization difference between the two systems. 11 is A diagram for describing a search range calculation method for calculation. In the drawing, Denotes the elevation angle of the satellite with respect to the base station. Here, the maximum pseudo-range error caused by the distance difference between the base station and the terminal is the effective range of the base station ( ) Is orthogonal to the vector direction from the base station to the satellite, Becomes In this case, the search reference point It is calculated from the C / A code phase can be calculated by the following equation (1).

여기서는 소수점 이하의 값을 계산하는 함수이며,는 C/A 코드의 파장이고 C는 광속이다. 검색범위는와 두 시스템 사이에서 발생되는 시각동기 오차로부터 계산할 수 있으며, 단말기(10)에서의 C/A 코드 위상는다음과 같은 범위를 갖는다.here Is a function that calculates values below the decimal point, Is the wavelength of the C / A code and C is the luminous flux. Search range is Can be calculated from the time synchronization error generated between the two systems, and the C / A code phase at the terminal 10 Has the following range:

여기서,은 두 시스템 사이에서 발생되는 시각동기 오차를 나타낸다. 도 12는 기지국에서 의사거리 정보가 제공되는 경우의 검색 방법을 보여준다. 도시된 바와 같이 코드 검색을 행함에 있어서는, 검색 기준점()을 기준으로 위 수학식 5에 표시된 범위 내에서 적분된 수신 C/A 코드와 생성된 C/A 코드를 컨벌루션하게 된다.here, Represents the time synchronization error occurring between the two systems. 12 illustrates a search method when pseudo range information is provided from a base station. In the code search as shown, the search reference point ( ), The integrated C / A code and the generated C / A code are convolved within the range shown in Equation 5 above.

한편, 만약 기지국(2)의 셀 커버리지 내에 중계기가 설치되어 있고 단말기가 어떤 중계기를 통하여 신호를 수신하고 있는지를 알 수 없는 경우에는, 기지국(2) 유효범위를대신에 도 10에 표시된 R을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, R이보다 크기 때문에, 검색 범위는 늘어나게 된다.On the other hand, if a repeater is installed in the cell coverage of the base station 2 and the terminal does not know through which repeater the signal is received, the effective range of the base station 2 is determined. It is preferable to use R shown in FIG. 10 instead. In this case, R As it is larger, the search range is increased.

RTD에 상응한 거리 정보의 이용:Use of distance information corresponding to RTD:

RTD는 기지국과 단말기사이의 거리를 반영하는 정보로서 기지국에서 그 정보를 갖고 있거나 쉽게 확보할 수 있다. RTD 또는 RTD에 상응한 거리 정보를 단말기에서 제공받게 되는 경우, 검색범위는 더욱 줄어들게 된다. 즉, 기지국 유효범위 전체를 검색하는 대신 도 10의안쪽만 검색하면 되기 때문에 이때의 검색범위는 수학식 6과 같이 된다.RTD is information reflecting the distance between the base station and the terminal can be obtained or easily obtained from the base station. When the terminal receives the RTD or the distance information corresponding to the RTD, the search range is further reduced. That is, instead of searching the entire base station effective range of FIG. Since only the inside needs to be searched, the search range at this time is as shown in Equation 6.

한편, 중계기를 통과한 신호의 경우 중계기를 통과하지 않은 신호에 비해 큰 RTD 값을 갖게 된다. 여기서, 셀 커버리지 내에 다수의 중계기가 설치되어 있는 경우에는 RTD 통계치를 이용하여 해당 링크가 어느 중계기를 경유하고 있는지를 알 수 있다. 도 13은 기지국에서 수집된 RTD정보의 통계치의 일 예를 보여준다. 이처럼 중계기를 통과한 신호의 경우에는 중계기 위치를 기준으로 한 의사거리 정보() 와 앙각 정보() 그리고 중계기 유효범위() 값을 사용하여 검색 기준점()을 계산하여야 한다. 중계기를 통과한 신호의 검색 기준점 및 검색범위는 다음 수학식 7 및 수학식 8과 같이 표시될 수 있다.On the other hand, the signal passing through the repeater has a larger RTD value than the signal not passing through the repeater. Here, when a plurality of repeaters are installed in the cell coverage, it is possible to know which repeater the link is passing through using the RTD statistics. 13 shows an example of statistics of RTD information collected by a base station. In the case of the signal passing through the repeater, pseudorange information based on the repeater position ( ) And elevation information ( ) And repeater coverage ( ) Value, the search base point ( ) Should be calculated. The search reference point and the search range of the signal passing through the repeater may be represented by Equations 7 and 8 below.

여기서 중계기 유효범위()는 RTD 정보와 중계기 및 기지국간의 광케이블 시간지연()에 의하여 다음과 같이 간단하게 근사시킬 수도 있다.Where repeater coverage ( ) Is the time delay between the RTD information and the fiber ) Can be simply approximated as follows.

다른 위성에 대해 먼저 계산된 의사거리의 활용:Use of pseudoranges calculated first for other satellites:

첫 번째 위성의 의사거리를 계산한 후 두 번째 이후 위성의 의사거리를 계산할 때, 다른 위성에 대해 먼저 계산된 의사거리 정보를 활용하면 위성신호 획득 과정에서 검색범위를 더욱 줄일 수 있다. 이와 같은 실시예에 있어서는, 첫 번째 위성에 대한 의사거리를 획득하면 기지국 의사거리()와 단말기 의사거리()를 비교하여 단말기가 기지국에 비하여 먼 쪽에 있는지 또는 가까운 쪽에 있는지 판단하고 판단 결과를 토대로 검색 범위를 한정하게 된다.When calculating the pseudoranges of the first satellite and then calculating the pseudoranges of the second and subsequent satellites, the search range can be further reduced in the satellite signal acquisition process by using the pseudorange information calculated first for the other satellites. In such an embodiment, if the pseudorange for the first satellite is obtained, the base station pseudorange ( ) And terminal pseudoranges ( ) To determine whether the terminal is far or near to the base station and limit the search range based on the determination result.

도 14는 이와 같이 다른 위성에 대해 먼저 계산된 의사거리를 활용하는 측위방법에 있어서 두 번째 위성 신호 획득을 위한 검색범위를 보여준다. 도 14에는 기지국을 중심점으로 하는 2차원 평면에 첫 번째 위성(SV1)과 두 번째 위성(SV2)이 투시되어 표시되어 있다. 도면 중,는 i-번째 지점,는 i-번째 지점의 방위각,는 j-번째 위성과 기지국간의 의사거리,는 j-번째 위성의 정사영 지점,는 i-번째 위성의 방위각,는 j-번째 위성의 앙각을 각각 나타낸다.FIG. 14 shows a search range for second satellite signal acquisition in the positioning method using the pseudorange calculated first with respect to another satellite. In FIG. 14, the first satellite SV1 and the second satellite SV2 are projected and displayed in a two-dimensional plane centered on a base station. In the drawings, Is the i-th point, Is the azimuth of the i-th point, Is the pseudorange between the j-th satellite and the base station, Is the orthographic point of the j-th satellite, Is the azimuth of the i-th satellite, Represents the elevation angle of the j-th satellite, respectively.

도 14에서보다 작은 것으로 가정하면, 단말기는 기지국 유효 범위 중에서 첫 번째 위성(SV1)에 가까운 쪽의 반원(음영이 가해진 곳)에 있게 되며, 따라서 두 번째 위성(SV2) 신호를 획득함에 있어서는 음영이 가해진 반원부분만 검색하면 된다. 이와 같은 경우에 있어서는 두 번째 위성(SV2)의 위치에 따라서 검색 범위가 달라지게 되지만, 반원부분 내에서 의사거리의 최대값과 최소값을 별도로 구할 수 있다. 최대값과 최소값은 원을 두 개의 반원으로 구분하는 직선과 원이 교차하는 두 점(,), 두 번째 위성(SV2)의 시선각 방향 직선과 원의 교점(), 그리고 중심점인 기지국 위치() 중 하나가 된다. 따라서, SV2로부터 네 점()까지의 거리를 구한 후 크기를 비교하여 최대값과 최소값을 구할 수 있다. 위성 위치에서 각 점까지의 거리는 수학식 10에 의해서 구할 수 있다.In Figure 14 this Assuming smaller, the terminal is in the semicircle (the shaded area) closer to the first satellite SV1 of the base station effective range, and thus the shaded semicircle portion when acquiring the second satellite (SV2) signal. You only need to search. In this case, the search range varies depending on the position of the second satellite SV2, but the maximum and minimum values of the pseudoranges can be obtained separately in the semicircle. The maximum and minimum values are a straight line that divides the circle into two semicircles and two points where the circle intersects ( , ), The intersection of the line of sight and the circle of the second satellite (SV2) ( ), And the base station location as the center point ( ) Therefore, four points from SV2 ( To After calculating the distance to), you can find the maximum and minimum values by comparing the sizes. The distance from the satellite position to each point can be obtained by Equation 10.

검색범위는 수학식 10에 의해서 구해지는 거리 중 최대값()과 최소값()에 의해 정해지며, 다음 수학식 11로 나타낼 수 있다.The search range is the maximum value of the distances obtained by ) And minimum value ( It is determined by), and can be represented by the following equation (11).

이러한 방법으로 두 번째 위성의 의사거리를 구한 후, 세 번째 위성신호 획득 시에는 더욱 줄어든 부분만을 검색하면 된다. 세 번째 위성 신호 획득을 위한 검색범위가 도 15에 도시되어 있다. 도 15의 예에 있어서도 SV3으로부터 네 점()까지의 거리를 구한 후 그 크기를 비교하여 검색범위의 최대값과 최소값을 구할 수 있다. 연속적으로 네 번째 위성 신호를 검색할 시에는 마찬가지 방법으로 검색범위를 더욱 감소시킬 수 있게 된다. 이와 같은 방법을 사용하여 검색범위를 줄이게 되면, 계산량이 줄어들 뿐만 아니라 잡음으로 인해 C/A 코드 위상을 잘못 구할 가능성도 낮아지게 된다.In this way, after finding the pseudorange of the second satellite, we only need to search for the reduced part when acquiring the third satellite signal. The search range for the third satellite signal acquisition is shown in FIG. 15. In the example of Fig. 15, four points (from SV3) To The maximum and minimum values of the search range can be obtained by calculating the distances to) and comparing the magnitudes. When searching for the fourth satellite signal continuously, the search range can be further reduced in the same manner. Using this approach to reduce the search range not only reduces the computational complexity, but also reduces the likelihood of incorrectly estimating the C / A code phase due to noise.

섹터 정보의 활용:Use of sector information:

기지국에서 측위 보조정보로 활용할 수 있는 또 다른 정보로서 섹터 정보가 있다. 일반적으로 하나의 기지국에는 3개의 섹터가 존재하는데, 본 실시예에 있어서는 섹터 정보를 활용하여 검색 범위를 더욱 감소시키게 된다. 본 실시예에 따라 섹터 정보를 이용하여 검색범위를 한정하는 방법은 위에서 기술한 먼저 계산된 의사거리를 활용하는 방법과 유사하며, 이러한 경우의 검색범위가 도 16에 도시되어 있다.Sector information is another information that can be utilized as positioning assistance information in the base station. In general, three sectors exist in one base station. In the present embodiment, the search range is further reduced by utilizing sector information. The method of defining the search range using the sector information according to the present embodiment is similar to the method using the previously calculated pseudo distance described above, and the search range in this case is shown in FIG.

섹터 정보를 활용하는 경우에는 첫 번째 위성 신호를 검색할 때부터 검색범위를 줄일 수 있다. 도 16의 예에 있어서 단말기 해가 있을 수 있는 곳은 회색의 부채꼴 모양 안쪽이 된다. 최대값과 최소값은 섹터를 구분하는 두 직선과 원의 교점(,), 위성의 시선각 방향 직선과 원의 교점() 그리고 중심점인 기지국 위치() 중 하나가 되므로, 위성에서부터 네 점까지의 거리를 구한 후 크기를 비교하여 검색범위의 최대값과 최소값을 구해낼 수 있다. 이와 같이 섹터 정보를 이용하는 경우 두 번째 위성부터는 다른 위성에 대해 먼저 계산된 의사거리를 함께 고려하여 교차되는 범위를 검색하면 더욱 효과적으로 신호를 획득할 수 있다.If sector information is used, the search range can be reduced from the first satellite signal search. In the example of FIG. 16, where the terminal solution may be, the inside of the gray fan shape. The maximum and minimum values are the intersections of two straight lines and circles ( , ), The intersection point of the satellite's line of sight and the circle ( ) And the base station location (the center point) ), So that the maximum and minimum values of the search range can be obtained by comparing the magnitudes of the distances from the satellite to four points. In this case, when the sector information is used, a signal can be obtained more effectively by searching for the intersecting range from the second satellite, taking into account the pseudo distance calculated first with respect to the other satellite.

두 개 이상의 기지국을 이용한 상관값 검색범위 축소Reduction of correlation value search range using two or more base stations

이상의 설명에서는 단말기가 하나의 기지국과 통신하는 경우에 RTD를 사용하여 검색 범위를 줄이는 경우를 예시하였다. 그런데, 일 수 있음을 살펴보았으며, RTD값이 클수록 검색 범위가 늘어남을 확인하였다. 이때, 단말기(10)가 통신 중인 기지국과 멀리 떨어져 있는 경우에는 다른 기지국과의 거리가 가까워져 있을 수 있으므로 상기 다른 기지국과의 통신 가능성이 높아지고, 이에 따라 여분의 측정치를 획득하여 이용할 수 있게 된다. 즉, 도 17과 같이 두 개 이상의 기지국으로부터 신호를 받을 수 있는 경우에는 C/A 코드 검색 범위를 더울 줄일 수 있다. 그러나, 이와 같은 경우에 구해진 위치는 비시선(NLOS: Non Line-of-sight) 경로 전파 또는 다중 경로 효과 등에 의한 오차를 포함하게 되고, 도 17에서 사각형으로 표시된 곳을 또 하나의 해로서 제공하게 된다.In the above description, the case where the terminal communicates with one base station is used to reduce the search range by using the RTD. By the way, it can be seen that, the larger the RTD value was confirmed that the search range increases. In this case, when the terminal 10 is far from the base station in communication, the distance from the other base station may be close, so the possibility of communication with the other base station is increased, and thus the extra measurement value may be obtained and used. That is, when the signal can be received from two or more base stations as shown in FIG. 17, the C / A code search range can be further reduced. However, the position obtained in such a case may include errors due to non line-of-sight (NLOS) path propagation or multipath effect, and provide a solution represented by a rectangle in FIG. 17 as another solution. do.

두 개의 기지국을 이용하는 경우:If you have two base stations:

도 17에 있어서, 단말기(MS)가 기지국1(BS1)에 소속되어 있고 기지국1(BS1)과 단말기(MS)간의 RTD를 알고 있다고 가정할 때, 기지국1(BS1)과 단말기(MS)사이의 거리()와 기지국2(BS2)와 단말기(MS)사이의 거리()는 각각 다음과 같다.In FIG. 17, assuming that the terminal MS belongs to the base station 1 BS1 and knows the RTD between the base station 1 BS1 and the terminal MS, between the base station 1 BS1 and the terminal MS. Street( ) And the distance between BS2 and MS ) Are as follows.

여기서, C는 광속, tPNoffseti는 기지국마다 다르게 설정되어 있는 PN 코드 옵셋, ??는 기지국1(BS1)과 기지국1(BS2)의 상관 지연 시간을 각각 나타낸다.Here, C denotes a luminous flux, t PNoffseti denotes a PN code offset set differently for each base station, and ?? denotes a correlation delay time between the base station 1 (BS1) and the base station 1 (BS2).

단말기 위치를 (x,y,z), 기지국1(BS1)의 위치를 (x1, y1, z1), 기지국2(BS2)의 위치를 (x2, y2, z2)라 하면, 거리에 관한 측정 방정식은 다음과 같다.If the position of the terminal is (x, y, z), the position of the base station 1 (BS1) is (x 1 , y 1 , z 1 ), and the position of the base station 2 (BS2) is (x 2 , y 2 , z 2 ) The measurement equation for the distance is as follows.

여기서,로서 측정잡음과 NLOS 오차로 이루어져 있으며,로서 첫 번째 측정치의 오차에 두 번째 측정치의 오차를 포함한다. 측정식이 두개뿐이므로 3차원 위치를 구할 수는 없으나 고도를 알고 있다고 가정하면 다음과 같은 식을 추가할 수 있다.here, It consists of measurement noise and NLOS error. The error of the second measurement is included in the error of the first measurement. Since there are only two equations, you cannot obtain a three-dimensional position, but assuming you know the altitude, you can add

여기에서,는 고도 오차의 제곱을 의미한다. 수학식 14에서는 고도를 알고 있다고 가정하였으므로의 오차를 포함한다. 한편, 수학식 13은 다음과 같이 변형될 수 있다.From here, Is the square of the altitude error. In Equation 14, it is assumed that the altitude is known. Includes the error. Equation 13 may be modified as follows.

여기서,는 지구 중심에서 i번째 기지국(BSi)까지의 거리를 나타내는데, 각 기지국 위치를 정확히 알고 있으므로 오차를 포함하지 않는다.here, Represents the distance from the center of the earth to the i-th base station BSi, and does not include an error since the location of each base station is accurately known.

이제 수학식 15를 이용하여 x와 y를 z에 관한 함수로 나타내면 다음과 같다.Now, x and y can be expressed as a function of z using Equation 15 as follows.

수학식 16을 간단하게 표현하기 위하여 수학식 17과 같이 계수를 정의하면 수학식 16은 수학식 18과 같이 표현된다.In order to simplify the expression (16), a coefficient is defined as in Equation 17, and Equation 16 is expressed as in Equation 18.

여기서는 측정치 오차와 고도 오차를 포함하며, 이들 오차를 고려하여 다음과 같이 나타낼 수 있다.here And Includes measurement error and altitude error, and can be expressed as follows in consideration of these errors.

이제 수학식 18을 수학식 14에 대입하여 z를 구하면 다음과 같다.Now, z is obtained by substituting Equation 18 into Equation 14.

수학식 20에서 구한 z를 수학식 18에 대입하면 최종적으로 두 개의 위치해를 구할 수 있다.Substituting z obtained in Equation 20 into Equation 18, two positions can be finally obtained.

세 개이상의 기지국을 이용하는 경우:If you have more than two base stations:

세 개이상의 기지국을 이용하는 경우는 거리 측정식을 다음과 같이 설정할 수 있다.When three or more base stations are used, the distance measurement equation may be set as follows.

여기서 아래첨자는 기지국 식별자이다. 수학식 21을 다시 정리하면 다음과 같이 표현할 수 있다.Where the subscript is the base station identifier. Reassembling Equation 21 can be expressed as follows.

수학식 22를 n개의 위성에 대한 식으로 표현하면 수학식 23과 같다.Equation 22 is expressed as equation 23 for n satellites.

여기서 X는 계산할 위치이며, H,는 각각 다음과 같다.Where X is the position to calculate, H, And Are as follows.

수학식 23으로부터 X는 다음과 같이 결정될 수 있다.X from Equation 23 can be determined as follows.

그러나 미지수때문에 수학식 23에서 직접 위치해를 구할 수 없으므로, 수학식 14에 대입하면에 대한 2차 방정식을 얻을 수 있으며 이로부터 두개의을 계산한 후, 수학식 25에 대입하여 2개의 항법해를 얻는다.But the unknown Since it is not possible to find the position directly in Equation 23, Gives you a quadratic equation for After calculating the equation, two navigation solutions are obtained by substituting Eq.

이와 같이, 기지국이 두 개이상인 경우에도 단말기 위치를 구할 수 있는데, 다만 항상 두개가 구해지고 측정치 오차의 크기에 의하여 위치 오차 범위도 결정된다. 그렇다 할지라도 두 개이상의 기지국을 이용하게 되면, 도 18의 회색 부분만을 검색하면 되므로 코드 검색범위는 더욱 감소된다.As such, even if there are two or more base stations, the terminal position can be obtained. However, two terminals are always obtained and the position error range is also determined by the magnitude of the measurement error. Even so, when using two or more base stations, the code search range is further reduced since only the gray part of FIG. 18 needs to be searched.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기지국이 단말기에 제공하는 보조정보에 항법 데이터를 포함시키기 때문에 이에 따라 측위 과정에서 계산량을 감소시키게 됨과 아울러 수신감도를 높이게 된다. 따라서, GPS 신호 전력이 미약한 실내에서도 측위가 가능해지는 효과가 있다. 또한, 보조정보에 기지국의 셀 커버리지에 대한 정보를 포함시킴으로써 측위 과정에서 코드 검색범위를 줄이고 계산량을 감소시키게 된다. 본 발명에 의한 GPS 수신기 및 측위 방법은 긴급 구조 서비스는 물론 지능형 물류 시스템(Intelligent Transportation System), 범죄자 추적, 셀룰러 시스템 설계, 또는 호발신 위치에 따른 차등적 과금(Location-based Billing) 등의 분야에서도 널리 사용될 수 있다.As described above, according to the present invention, since the base station includes the navigation data in the auxiliary information provided to the terminal, the calculation amount is reduced and the reception sensitivity is increased during the positioning process. Therefore, the positioning can be performed even in a room where GPS signal power is weak. In addition, by including information on the cell coverage of the base station in the auxiliary information, the code search range is reduced and the amount of calculation is reduced in the positioning process. The GPS receiver and the positioning method according to the present invention can be used not only for emergency rescue services but also for intelligent transportation systems, criminal tracking, cellular system design, and location-based billing according to call location. It can be widely used.

Claims (8)

적어도 하나의 기지국을 포함하는 무선통신망을 통해 보조정보를 받아들이고, 상기 보조정보를 활용하여 복수의 위성 각각에 대한 의사거리를 측정하는 위성 측위 시스템(GPS) 수신기에 있어서,A satellite positioning system (GPS) receiver for receiving auxiliary information through a wireless communication network including at least one base station and measuring pseudo ranges for each of a plurality of satellites using the auxiliary information. 상기 복수의 위성 각각으로부터 반송파, 항법 데이터 및 제1 의사잡음 코드를 포함하는 GPS 신호를 받아들이고, 중간주파수(IF) 대역으로 하향변환한 후 샘플링하여 IF 샘플링 신호를 생성하는 단계;Receiving an GPS signal including a carrier wave, navigation data, and a first pseudo noise code from each of the plurality of satellites, downconverting to an intermediate frequency (IF) band, and sampling and generating an IF sampling signal; 상기 기지국으로부터 시간-태그된 항법 데이터를 포함하는 상기 보조정보를 받아들이고, 상기 제1 의사잡음 코드와 동일할 것이 요구되는 제2 의사잡음 코드를 생성하는 단계;Accepting the assistance information including time-tagged navigation data from the base station and generating a second pseudonoise code required to be identical to the first pseudonoise code; 상기 IF 샘플링 신호로부터 상기 시간-태그된 항법 데이터를 사용해서 상기 항법 데이터를 제거하여 상기 제1 의사잡음 코드를 복구하는 단계; 및Recovering the first pseudonoise code by removing the navigation data using the time-tagged navigation data from the IF sampling signal; And 상기 제2 의사잡음 코드와의 상관값 계산을 토대로 상기 제1 의사잡음코드의 지연시간을 계산하여 상기 의사거리를 결정하는 단계;Determining a pseudo distance by calculating a delay time of the first pseudo noise code based on a calculation of a correlation value with the second pseudo noise code; 를 포함하는 측위 방법.Positioning method comprising a. 적어도 하나의 신호 송수신 시스템을 포함하는 무선통신망을 통해 보조정보를 받아들이고, 상기 보조정보를 활용하여 복수의 위성 각각에 대한 의사거리를 측정하는 위성 측위 시스템(GPS) 수신기에 있어서,A satellite positioning system (GPS) receiver for receiving auxiliary information through a wireless communication network including at least one signal transmission and reception system and measuring pseudo ranges for each of a plurality of satellites using the auxiliary information. (a) 상기 복수의 위성 각각으로부터 반송파, 항법 데이터 및 제1 의사잡음 코드를 포함하는 GPS 신호를 받아들이고 중간주파수(IF) 대역으로 하향변환한 후 샘플링하여 IF 샘플링 신호를 생성하고, 상기 IF 샘플링 신호로부터 제1 의사잡음 코드를 복구하며, 상기 제1 의사잡음 코드와 동일할 것이 요구되는 제2 의사잡음 코드를 생성하는 단계;(a) receiving a GPS signal including a carrier wave, navigation data, and a first pseudo noise code from each of the plurality of satellites, downconverting to an intermediate frequency (IF) band, and sampling to generate an IF sampling signal, and generating the IF sampling signal; Recovering a first pseudonoise code from the second pseudonoise code, and generating a second pseudonoise code required to be identical to the first pseudonoise code; (b) 상기 신호 송수신 시스템에 대한 의사거리 정보와, 상기 신호 송수신 시스템 및 상기 수신기 사이의 거리 범위를 나타내는 유효범위 정보를 상기 신호 송수신 시스템으로부터 받아들이는 단계; 및(b) receiving pseudorange information about the signal transmission and reception system and valid range information indicating a distance range between the signal transmission and reception system and the receiver; And (c) 상기 제2 의사잡음 코드와의 상관값 계산을 토대로 상기 제1 의사잡음코드의 지연시간을 계산하여 상기 의사거리를 결정하는 단계;(c) determining the pseudo distance by calculating a delay time of the first pseudo noise code based on a calculation of a correlation value with the second pseudo noise code; 를 포함하며,Including; 상기 (c)단계에서 상기 신호 송수신 시스템에 대한 의사거리 정보와, 상기 유효범위 데이터를 사용하여 상기 상관값 계산을 위한 검색 범위를 축소하고 축소된 검색 범위에 대해서만 상기 상관값 계산을 수행하는 측위 방법.In step (c), a positioning method of reducing the search range for the correlation value calculation using the pseudorange information of the signal transmission and reception system and the effective range data and performing the correlation value calculation on the reduced search range only. . 제2항에 있어서, 상기 (c)단계가The method of claim 2, wherein step (c) (c1) 상기 신호 송수신 시스템에 대한 의사거리 정보를 사용하여 검색 기준점을 설정하는 단계; 및(c1) setting a search reference point using pseudorange information of the signal transmission / reception system; And (c2) 상기 유효범위 데이터를 사용하여 상기 검색 기준점을 기준으로 한 검색 범위를 정하는 단계;(c2) determining a search range based on the search reference point using the effective range data; 를 포함하는 측위 방법.Positioning method comprising a. 제3항에 있어서, 상기 (c2)단계가The method of claim 3, wherein step (c2) (c2a) 상기 신호 송수신 시스템에 대한 의사거리 정보를 사용하여 검색 기준점을 설정하는 단계; 및(c2a) setting a search reference point using pseudorange information of the signal transmission / reception system; And (c2b) 상기 유효범위 데이터를 사용하여 상기 검색 기준점을 기준으로 한 검색 범위를 정하는 단계;(c2b) determining a search range based on the search reference point using the effective range data; 를 포함하는 측위 방법.Positioning method comprising a. 적어도 하나의 신호 송수신 시스템을 포함하는 무선통신망을 통해 보조정보를 받아들이고, 상기 보조정보를 활용하여 복수의 위성 각각에 대한 의사거리를 측정하는 위성 측위 시스템(GPS) 수신기에 있어서,A satellite positioning system (GPS) receiver for receiving auxiliary information through a wireless communication network including at least one signal transmission and reception system and measuring pseudo ranges for each of a plurality of satellites using the auxiliary information. RF 대역의 GPS 신호를 받아들이고, 소정의 국부발진신호를 사용하여 상기 GPS 신호의 주파수 대역을 IF 대역으로 하향변환하는 하향변환부;A down converter for receiving a GPS signal in an RF band and downconverting a frequency band of the GPS signal to an IF band using a predetermined local oscillation signal; 상기 하향변환부로부터의 IF 신호를 소정의 샘플링 클럭을 사용하여 샘플링하여 IF 샘플링 신호를 출력하는 아날로그/디지털 변환부;An analog / digital converter configured to output an IF sampling signal by sampling the IF signal from the down converter using a predetermined sampling clock; 상기 IF 샘플링 신호를 저장하기 위한 스냅샷 메모리;A snapshot memory for storing the IF sampling signal; 시간-태그된 항법 데이터를 사용해서 상기 IF 샘플링 신호에 포함된 항법 데이터를 제거하여 상기 IF 샘플링 신호에 포함된 제1 의사잡음 코드를 복구하고, 상기 제1 의사잡음 코드와 동일할 것이 요구되는 제2 의사잡음 코드를 생성하며, 상기 제2 의사잡음 코드와의 상관값 계산을 토대로 상기 제1 의사잡음코드의 지연시간을 계산하여 상기 복수의 위성들 각각에 대한 의사거리를 계산하는 디지털 신호처리부;Time-tagged navigation data to remove navigation data included in the IF sampling signal to recover a first pseudonoise code included in the IF sampling signal and to be identical to the first pseudonoise code. A digital signal processor for generating a pseudo-noise code and calculating a pseudo-distance for each of the plurality of satellites by calculating a delay time of the first pseudo-noise code based on calculation of a correlation value with the second pseudo-noise code; 상기 하향변환부, 상기 아날로그/디지털 변환부, 상기 스냅샷 메모리, 상기 디지털 신호처리부에 대한 전력 공급을 제어하는 전력 제어부; 및A power control unit controlling power supply to the down conversion unit, the analog / digital conversion unit, the snapshot memory, and the digital signal processing unit; And 소정의 모뎀을 통해 상기 시간-태그된 항법 데이터를 받아들여 상기 디지털 신호처리부에 제공하고, 상기 전력 제어부를 제어하는 제어 수단;Control means for receiving the time-tagged navigation data through a predetermined modem and providing the time-tagged navigation data to the digital signal processor; 을 포함하는 GPS 수신기.GPS receiver comprising a. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 소정의 기준 클럭을 사용하여 상기 국부발진신호 및 상기 샘플링 클럭을 발생하는 주파수 합성부;A frequency synthesizer configured to generate the local oscillation signal and the sampling clock using a predetermined reference clock; 를 더 포함하며, 상기 주파수 합성부가 상기 기준 클럭을 상기 제어 수단과 공유하는 GPS 수신기.The GPS receiver further comprises, wherein the frequency synthesizer shares the reference clock with the control means. 적어도 하나의 신호 송수신 시스템을 포함하는 무선통신망을 통해 보조정보를 받아들이고, 상기 보조정보를 활용하여 복수의 위성 각각에 대한 의사거리를 측정하는 위성 측위 시스템(GPS) 수신기에 있어서,A satellite positioning system (GPS) receiver for receiving auxiliary information through a wireless communication network including at least one signal transmission and reception system and measuring pseudo ranges for each of a plurality of satellites using the auxiliary information. RF 대역의 GPS 신호를 받아들이고, 소정의 국부발진신호를 사용하여 상기 GPS 신호의 주파수 대역을 IF 대역으로 하향변환하는 하향변환부;A down converter for receiving a GPS signal in an RF band and downconverting a frequency band of the GPS signal to an IF band using a predetermined local oscillation signal; 상기 하향변환부로부터의 IF 신호를 소정의 샘플링 클럭을 사용하여 샘플링하여 IF 샘플링 신호를 출력하는 아날로그/디지털 변환부;An analog / digital converter configured to output an IF sampling signal by sampling the IF signal from the down converter using a predetermined sampling clock; 상기 IF 샘플링 신호를 저장하기 위한 스냅샷 메모리;A snapshot memory for storing the IF sampling signal; 상기 IF 샘플링 신호에 포함된 제1 의사잡음 코드를 복구하고, 상기 제1 의사잡음 코드와 동일할 것이 요구되는 제2 의사잡음 코드를 생성하며, 상기 제2 의사잡음 코드와의 상관값 계산을 토대로 상기 제1 의사잡음코드의 지연시간을 계산하여 상기 복수의 위성들 각각에 대한 의사거리를 계산하는 디지털 신호처리부;Recovering a first pseudo noise code included in the IF sampling signal, generating a second pseudo noise code required to be the same as the first pseudo noise code, and calculating a correlation value with the second pseudo noise code; A digital signal processing unit calculating a pseudo distance for each of the plurality of satellites by calculating a delay time of the first pseudo noise code; 상기 하향변환부, 상기 아날로그/디지털 변환부, 상기 스냅샷 메모리, 상기 디지털 신호처리부에 대한 전력 공급을 제어하는 전력 제어부; 및A power control unit controlling power supply to the down conversion unit, the analog / digital conversion unit, the snapshot memory, and the digital signal processing unit; And 소정의 모뎀을 통해 상기 신호 송수신 시스템에 대한 의사거리 정보와, 상기 신호 송수신 시스템 및 상기 수신기 사이의 거리 범위를 나타내고 시간-태그되어 있는 유효범위 정보를 상기 신호 송수신 시스템으로부터 받아들여 상기 디지털 신호처리부에 제공하고, 상기 전력 제어부를 제어하는 제어 수단;The digital signal processor receives pseudo range information of the signal transmission / reception system and valid range information indicating a distance range between the signal transmission / reception system and the receiver through a predetermined modem from the signal transmission / reception system. Control means for providing and controlling the power control unit; 을 포함하며, 상기 디지털 신호처리부는 상기 신호 송수신 시스템에 대한 의사거리 정보와, 상기 유효범위 데이터를 사용하여 상기 상관값 계산을 위한 검색 범위를 축소하고 축소된 검색 범위에 대해서만 상기 상관값 계산을 수행하는 GPS 수신기.The digital signal processing unit may reduce the search range for the correlation value calculation using the pseudo distance information of the signal transmission and reception system and the effective range data, and perform the correlation value calculation only on the reduced search range. GPS receiver. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 소정의 기준 클럭을 사용하여 상기 국부발진신호 및 상기 샘플링 클럭을 발생하는 주파수 합성부;A frequency synthesizer configured to generate the local oscillation signal and the sampling clock using a predetermined reference clock; 를 더 포함하며, 상기 주파수 합성부가 상기 기준 클럭을 상기 제어 수단과 공유하는 GPS 수신기.The GPS receiver further comprises, wherein the frequency synthesizer shares the reference clock with the control means.
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