KR20040070847A - Automatic identification system and method using pseudo-satellite - Google Patents

Automatic identification system and method using pseudo-satellite Download PDF

Info

Publication number
KR20040070847A
KR20040070847A KR1020030007039A KR20030007039A KR20040070847A KR 20040070847 A KR20040070847 A KR 20040070847A KR 1020030007039 A KR1020030007039 A KR 1020030007039A KR 20030007039 A KR20030007039 A KR 20030007039A KR 20040070847 A KR20040070847 A KR 20040070847A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
satellite
pseudo
signal
automatic identification
information
Prior art date
Application number
KR1020030007039A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이상정
김영백
서상현
최일흥
Original Assignee
주식회사 네비콤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 네비콤 filed Critical 주식회사 네비콤
Priority to KR1020030007039A priority Critical patent/KR20040070847A/en
Publication of KR20040070847A publication Critical patent/KR20040070847A/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/185Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18513Transmission in a satellite or space-based system
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B1/00Border constructions of openings in walls, floors, or ceilings; Frames to be rigidly mounted in such openings
    • E06B1/04Frames for doors, windows, or the like to be fixed in openings
    • E06B1/26Frames of plastics
    • E06B1/30Frames of plastics composed of several parts with respect to the cross-section of the frame itself
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E06DOORS, WINDOWS, SHUTTERS, OR ROLLER BLINDS IN GENERAL; LADDERS
    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B7/00Special arrangements or measures in connection with doors or windows
    • E06B7/16Sealing arrangements on wings or parts co-operating with the wings
    • E06B7/22Sealing arrangements on wings or parts co-operating with the wings by means of elastic edgings, e.g. elastic rubber tubes; by means of resilient edgings, e.g. felt or plush strips, resilient metal strips
    • E06B7/23Plastic, sponge rubber, or like strips or tubes

Abstract

PURPOSE: An automatic identification system and a method using a pseudo-satellite are provided to implement the automatic identification function under the bad electromagnetic condition such as a small intensity of the global positioning system(GPS) signal. CONSTITUTION: An automatic identification system using a pseudo-satellite are provided to at least one pseudo-satellite and at least one automatic identification system(AIS). The pseudo-satellite is located at a specific position of the ground around the harbor for generating an identification code, a navigation message including the position of pseudo-satellite and a pseudo-satellite signal including the time information to transmit them. The AIS is installed on the ship for calculating the dynamic information including the position and speed by using GNSS satellite signal and at least one pseudo-satellite signals from the pseudo-satellite. And, the AIS transmits the AIS signals including the calculated navigation information through the TDMA method and receives the AIS signals from the other object to output.

Description

의사위성을 이용한 자동 식별 시스템 및 자동 식별 방법{Automatic Identification System and Method using Pseudo-Satellite}Automatic Identification System and Method using Pseudo-Satellite}

본 발명은 의사위성(Pseudolite 또는 Pseudo-satellite)을 이용한 자동 식별시스템(AIS: Automatic Identification System, 이하 “AIS”라 칭함) 및 자동 식별 방법, 더 상세하게는 종래의 글로벌 위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System; 이하 “GNSS"라 칭함) 이외에 별도의 지상 의사위성을 항만의 소정 위치에 배치하고, 자동 식별 시스템에서 그를 이용하게 함으로써, GNSS의 위성 신호를 수신할 수 없는 경우에도 자동 식별 기능을 수행할 수 있게 할 뿐 아니라, 자동 식별의 정확도를 향상시킬 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic identification system using pseudo satellites (Pseudolite or Pseudo-satellite) (AIS) and an automatic identification method, and more particularly to a conventional global navigation satellite (Global Navigation Satellite). System (hereinafter referred to as "GNSS"), by placing a separate terrestrial pseudo-satellite at a certain location of the port and using it in an automatic identification system, the automatic identification function can be performed even when a satellite signal of the GNSS cannot be received. As well as systems and methods that can improve the accuracy of automatic identification.

한편, 자동 식별 시스템(Automatic Identification System; AIS)은 VHF(Very High Frequency)대역에서의 무선 송수신 시스템으로서, 본선(本船)의 위치정보를 포함하는 신호를 계속해서 방송(Broadcast)하고 주위 다른 선박들의 위치, 속도, 방향을 감시해 선박 사고를 방지하도록 고안된 선박 관제 시스템이다. 2002년 하반기부터 아래 내용과 같이 점차 모든 선박에 의무 장착해야 한다.On the other hand, the Automatic Identification System (AIS) is a wireless transmission / reception system in the VHF (Very High Frequency) band, which continuously broadcasts a signal including the position information of the main ship and broadcasts other ships. It is a ship control system designed to prevent a ship accident by monitoring position, speed and direction. Beginning in the second half of 2002, all ships should be mandated as follows.

- 2002년 7월 1일 이후 건조되는 신조선-New ships built after July 1, 2002

- 2002년 7월 1일 이전 건조된 국제항해 조사선박-International aviation investigation ship built before 1 July 2002

- 여객선의 경우 : 2003년 7월 1일 이전까지-For passenger ships: before July 1, 2003

- 탱커선의 경우 : 2003년 7월 1일 이후 안전장비의 첫 번째 검사까지For tanker ships: From 1 July 2003 until the first inspection of safety equipment

- 여객선과 탱커선을 제외한 50,000 G/T 이상의 선박의 경우 : 2004년 7월 1일까지-For vessels over 50,000 G / T excluding passenger ships and tanker ships: Until July 1, 2004

- 여객선과 탱커선을 제외한 10,000 G/T ~ 50,000 G/T 미만의 경우 : 2005년 7월 1일까지-In case of 10,000 G / T ~ 50,000 G / T excluding passenger ship and tanker ship: Until July 1, 2005

- 여객선과 탱커선을 제외한 3,000 G/T ~ 10,000 G/T 미만의 경우 : 2006년 7월 1일까지-3,000 G / T ~ less than 10,000 G / T excluding passenger ships and tanker ships: Until July 1, 2006

- 여객선과 탱커선을 제외한 300 G/T ~ 3,000 G/T 미만의 경우 : 2007년 7월 1일까지-In case of 300 G / T ~ 3,000 G / T excluding passenger and tanker ships: Until July 1, 2007

- 2002년 7월 1일 이전 비국제 항해 선박의 경우 : 2008년 7월 1일까지-For non-international sailing vessels before July 1, 2002: Until July 1, 2008.

AIS는 TDMA에 의한 데이터 통신을 위해 해사 이동 주파수 대역 내의 두채널(87B, 88B)을 기본 주파수 채널로 사용하고, 9,600 bps의 데이터 전송률로 각 채널을 분당 2,250 슬롯으로 나누어 최대 4,500 개의 메시지 전송이 가능하다.AIS uses two channels (87B, 88B) in the maritime mobile frequency band as the basic frequency channel for data communication by TDMA, and transmits up to 4,500 messages by dividing each channel into 2,250 slots per minute at a data rate of 9,600 bps. Do.

이렇게 AIS에 의한 데이터 통신을 위하여 사용되는 것이 자동 식별 장치(AIS Transponder, 이하 '자동 식별 장치'라 칭함)이다. 이러한 자동 식별 장치는 2 개의 독립된 수신기와 1개의 송신기로 구성되어 있으며, 수신기는 2개의 채널로부터 동시에 정보를 수신할 수 있고, 송신기는 2개의 채널을 번갈아 사용하면서 송신한다. 이와 관련해 국제 해사 기구(IMO: International Maritime Organization)에서는 수년간의 검토를 거쳐 전파의 교란 가능성이 적고, 채널의 활용을 극대화할 수 있도록 SOTDMA(Self-Organized Time Division Multiple Access) 기술을 이용한 4S Broadcasting 방식(Ship to Ship, Ship to Shore)의 자동 식별 장치(AIS 트랜스폰더)를 범용 선상(Universal Shipborne)의 AIS로 채택하고 성능 기준안(Performance Standard for an Universal Automatic Identification System, Resolution MSC.74(69))을 승인하였다.The automatic identification device (AIS Transponder, hereinafter referred to as 'automatic identification device') is used for data communication by AIS. This automatic identification device is composed of two independent receivers and one transmitter, which can simultaneously receive information from two channels, and the transmitter alternately transmits two channels. In this regard, the International Maritime Organization (IMO) has undergone many years of review and has a low possibility of disturbance of radio waves and 4S Broadcasting method using Self-Organized Time Division Multiple Access (SOTDMA) technology to maximize the use of the channel. Ship to Ship, Ship to Shore (AIS transponder) is adopted as AIS of Universal Shipborne and Performance Standard for an Universal Automatic Identification System (Resolution MSC.74 (69)) Approved.

일반적인 자동 식별 과정을 개략적으로 설명하면, 자동 식별장치는 자체 시계나 다른 장치로부터의 신호 또는 UTC 정보를 이용하여 다른 장치와의 시각 동기를 수행하고, 데이터 전송 슬롯을 설정한다. 그 다음으로 내외부에 구비되어 있는 항법해 산출수단 등을 이용하여 자신의 현재 위치, 속도 등의 동적 정보(Dynamic Information)을 산출하고, 산출된 동적 정보와 그 외의 정적 정보, 안전 관련 정보 등을 TDMA 통신 방법을 이용해 방송한다. 시각 동기와 항법해 산출은 주로 GPS(Global Positioning System)와 같은 GNSS를 이용한다.In general, the automatic identification process will be described. The automatic identification apparatus performs time synchronization with another apparatus using a clock or UTC information from its own clock or another apparatus and sets a data transmission slot. Next, using the navigation solution calculation means provided inside and outside, it calculates dynamic information such as its current position and speed, and calculates the calculated dynamic information, other static information, safety related information, etc. Broadcast using a communication method. Visual synchronization and navigation solution calculation mainly use GNSS such as Global Positioning System (GPS).

즉, AIS에서 TDMA 통신을 위하여 다른 장비와의 시각 동기, 데이터 전송슬롯의 동기 등을 수행하고, 자신의 위치, 속도 등의 항해정보를 산출하기 위하여 GPS와 같은 GNSS를 이용하는 것이다.That is, the AIS uses GNSS, such as GPS, to perform time synchronization with other equipment, synchronization of data transmission slots, etc. for TDMA communication, and calculate navigation information such as its location and speed.

이러한 GNSS는 인공 위성을 이용하여 전 세계 어디서나 위치, 속도 및 시각 정보를 제공하는 전파 항법 시스템으로 미국에서 운용하는 GPS가 대표적인 예이다. 이하에서는 GNSS를 대표하는 GPS로 통일하여 설명한다.The GNSS is a radio navigation system that provides location, speed, and visual information anywhere in the world using satellites. Hereinafter, a description will be given of the GPS representative GNSS.

이러한 GPS는 인공위성을 이용한 범세계적 위치결정 체계로, 정확한 위치를 알고 있는 위성에서 발사한 전파를 수신·처리하여, 관측점까지의 소요시간과 거리를 관측함으로써 관측점의 위치 및 속도 등을 구할 수 있도록 하는 시스템을 의미한다. 구체적으로는 4개 이상의 위성으로부터 고유한 PRN(Pseudo Random Noise)로 변조된 신호를 수신하고, 그를 복조하여 해당 위성과 위성의 정확한 위치를 식별한다. 또한, 4개 이상의 위성 신호의 진행시간으로부터 위성과 수신기 사이의 거리(Pseudo Range)를 산출한 후, 삼각측량의 원리를 이용하여 수신기의 위치를 산출해 내는 것이다.This GPS is a global positioning system using satellites, which receives and processes radio waves emitted from satellites that know the exact location, and calculates the position and speed of the observation point by observing the time and distance to the observation point. Means system. Specifically, a signal modulated with unique PRN (Pseudo Random Noise) from four or more satellites is received and demodulated to identify the satellite and its precise location. In addition, after calculating the distance (Pseudo Range) between the satellite and the receiver from the progress time of four or more satellite signals, the position of the receiver is calculated by using the principle of triangulation.

GPS는 우주 부문(Space Segment), 관제 부문(Control Segment), 사용자 부문(User Segment) 3가지 영역으로 구성된다. 현재 정상 동작하고 있는 GPS의 경우는 다음과 같이 설계되어 있다.GPS consists of three areas: Space Segment, Control Segment, and User Segment. GPS, which is currently operating normally, is designed as follows.

GPS 우주 부문은 모두 24개의 위성으로 구성되는데 이 중 21개가 항법에 사용되며 3개의 위성은 예비용으로 배치된다. 모든 위성은 고도 20,200 km 상공에서 12시간을 주기로 지구 주위를 돌고 있으며 궤도면은 지구의 적도면과 55의 각도를이루고 있다. 모두 6개의 궤도는 60도씩 떨어져 있고 한 궤도면에는 4개의 위성이 위치한다. 이와 같이 GPS 위성을 지구 궤도상에 배치하는 것은 지구상 어느 지점에서나 동시에 5개에서 최대 8개까지 위성을 볼 수 있게 하기 위함이다.The GPS space sector consists of 24 satellites, 21 of which are used for navigation and three of which are reserved. All satellites are orbiting the earth at an altitude of 20,200 km or 12 hours, and the orbit is at an angle of 55 to the Earth's equator. All six orbits are 60 degrees apart and four satellites are located on one orbit. This arrangement of GPS satellites on Earth's orbit is intended to allow five to eight satellites to be viewed simultaneously at any point on Earth.

GPS의 관제는 하나의 주 관제국(MCS: Master Control Station)과 무인으로 운영되는 다섯개의 부 관제국(Monitor Station)으로 구성된다. 이들 관제국 이외에 적도면을 따라 일정한 간격으로 위치하고 있는 3개의 지상 안테나를 운영하고 있다.The GPS control consists of a Master Control Station (MCS) and five Monitor Stations that operate unattended. In addition to these control stations, there are three terrestrial antennas located at regular intervals along the equator.

무인으로 운영되는 부 관제국들은 주어진 시간에 관측할 수 있는 모든 GPS 위성의 신호를 추적, 신호를 저장한 다음 주 관제국으로 전송하게 되는데 이 통신 시설을 DSCS(Defense Satellite Communication System)이라고 부른다. 이렇게 여러 부 관제국에서 보내온 자료를 주 관제국에서는 위성 궤도 정보 및 전파 지연 보정 정보, 위성 시계 오차(Clock-bias)를 추정하는데 사용하며 결과를 주기적으로 GPS 위성으로 재전송하게 된다.Unmanned sub-controllers track the signals of all GPS satellites that can be observed at any given time, store the signals, and transmit them to the main control station. This communication facility is called the DSCS (Defense Satellite Communication System). The data from several sub-controllers are used by the main control station to estimate satellite orbit information, propagation delay correction information and satellite clock-bias, and the results are periodically re-transmitted to the GPS satellites.

GPS의 사용자 부문은 GPS 수신기를 이용하는 여러 장치들로 이루어진다. 사용하는 GPS 수신기는 위성으로부터 수신 받은 신호를 처리하여 수신기의 위치와 속도, 시간을 계산하는데 4개 이상 위성의 동시관측을 필요로 한다. 이것은 3차원 좌표와 시간이 합쳐져 4개의 미지수를 결정해야 하기 때문이다. GPS 수신기는 현재 항해와, 위치 측량, 시간 보정등 다양한 분야에 이용되고 있다.The user sector of GPS consists of several devices using GPS receivers. The GPS receiver used requires simultaneous observation of four or more satellites to calculate the position, speed and time of the receiver by processing the signals received from the satellites. This is because three-dimensional coordinates and time must be combined to determine four unknowns. GPS receivers are currently used in various fields such as navigation, position surveying, and time correction.

그러나, 종래의 GPS를 이용한 자동 식별 장치에서는, 지형 또는 위성의 배치 상의 이유로 GPS의 가시위성이 4개 이상 확보되지 않는 경우에는 이용할 수 없으며, 4개 이상의 위성이 확보되더라도 DOP(Dilution of Precision; 가시위성 배치의 항법 정확도에 미치는 영향을 나타내는 척도)가 높아질 경우 위치 및 속도 측정이 부정확해 진다는 단점이 있었다.However, in the conventional automatic identification apparatus using GPS, it cannot be used when four or more visible satellites are not secured due to the geographical or satellite arrangement, and even if four or more satellites are secured, the DOP (Dilution of Precision; visibility) A high measure of the impact on the positioning accuracy of satellite deployments is that the position and velocity measurements become inaccurate.

또한, GPS 시스템에서 사용하는 신호의 경우 1.5GHz의 고주파수대역을 이용하고, 수신기에서의 신호세기가 약 -160dBW 정도로 작다. 고주파이고 신호의 세기가 아주 작으므로 주위 전파환경이 좋거나, 위성으로의 지향성이 좋은 경우와 같이 아주 좋은 조건하에서 정확한 위치결정 및 자동 식별이 가능할 뿐이고, 조건이 약간이라도 열악해 지는 경우에는 정밀한 AIS를 구현할 수 없었다.In addition, the signal used in the GPS system uses a high frequency band of 1.5GHz, the signal strength of the receiver is as small as about -160dBW. High frequency and very small signal strength allows accurate positioning and automatic identification under very good conditions, such as good ambient radio wave conditions or good directivity to satellites, and precise AIS when conditions are even slightly worse. Could not be implemented.

본 발명의 목적은 GNSS에 의한 인공위성 이외에, 항만 주위의 지상에 배치되는 하나 이상의 의사위성을 이용함으로써, GNSS를 이용할 수 없는 환경에서의 자동 식별 및 더 정밀한 자동 식별 기능을 수행할 수 있는 자동 식별 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to use an automatic identification system capable of performing automatic identification and more accurate automatic identification in an environment where GNSS cannot be used by using one or more pseudo-satellites disposed on the ground around a port in addition to satellites by GNSS. And a method.

본 발명의 다른 목적은 하나 이상의 의사위성을 이용함으로써, 유사시 접근 권한이 없는 선박 또는 GNSS를 이용하는 무기 등에 대한 접근방해 및 항만보호기능을 수행할 수 있는 자동 식별 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an automatic identification system and method capable of performing access and port protection functions for ships or weapons using GNSS which do not have access rights in case of emergency by using one or more pseudo-satellites.

도 1은 종래기술에 의한 자동 식별 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한다.1 schematically shows the overall configuration of a conventional automatic identification system.

도 2는 본 발명에 의한 위사위성을 이용한 자동 식별 시스템의 전체 구성을 도시한다.Figure 2 shows the overall configuration of the automatic identification system using the false satellite according to the present invention.

도 3은 본 발명에 이용되는 의사위성의 기능별 내부구성의 일례를 도시한다.Figure 3 shows an example of the internal configuration of each of the pseudo-satellite used in the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 자동 식별 장치(Automatic Identification System Transponder)의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.4 is a block diagram schematically showing the configuration of an Automatic Identification System Transponder according to the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 자동 식별 장치가 사용하는 HDLC (High Level Data Link Protocol)메시지의 구성을 도시한다.5 shows the configuration of a High Level Data Link Protocol (HDLC) message used by the automatic identification device according to the present invention.

도 6은 자동 식별 장치에서 사용되는 시각 기준과 슬롯, 비트의 관계를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the relationship between a time reference, a slot, and a bit used in the automatic identification device.

도 7은 본 발명에 의한 의사위성을 이용한 자동 식별 시스템의 흐름을 도시하는 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating the flow of an automatic identification system using a pseudo satellite according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

200, 200': 의사위성 202 : 데이터 메시지 산출/코드 발생 제어부200, 200 ': Pseudosatellite 202: Data message output / code generation control unit

204 : 위치결정부 205 : 시각결정부204: positioning unit 205: time determining unit

206 : 시각 동기부 208 : 식별코드발생부206: time synchronization unit 208: identification code generation unit

210 : 주파수 합성부 214 : 위상 모듈레이터210: frequency synthesizer 214: phase modulator

216 : 주파수 변환부 218 : 전력제어부216: frequency conversion unit 218: power control unit

300 : 의사위성 신호 수신부300: pseudo-satellite signal receiver

400 : 자동 식별 장치(Automatic Identification Transponder)400: Automatic Identification Transponder

410 : GNSS 정보 수신부 420 : 표시부410: GNSS information receiving unit 420: display unit

430 : VHF 트랜시버 440 : 통신 처리부430: VHF transceiver 440: communication processing unit

500, 500': 선박(Ship) 600, 600' : 가시 GPS 위성500, 500 ': Ship 600, 600': visible GPS satellite

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 자동 식별 시스템은, 항만 주위 지상의 소정 위치에 배치되어 자신의 식별코드와, 자신의 위치를 포함하는 항법 메시지 및 시각정보를 포함하는 의사위성 신호를 생성하여 송출하는 하나 이상의의사위성과,In order to achieve the above object, the automatic identification system according to the present invention is disposed at a predetermined position on the ground around a port to generate a pseudo-satellite signal including its own identification code, navigation message including its location, and visual information. One or more pseudolites that are sent out,

GNSS 위성 또는 상기 의사위성으로부터의 의사위성 신호를 이용하여 위치, 속도를 포함하는 동적정보를 산출하고, 산출된 항행정보를 포함하는 AIS 신호를 TDMA 방식으로 송출하며, 타 대상체로부터의 AIS 신호를 수신하여 출력하는 하나 이상의 자동 식별 장치를 포함한다.Calculate dynamic information including position and velocity using GNSS satellite or pseudo-satellite signal from the pseudo-satellite, transmit AIS signal including calculated navigation information by TDMA method, and receive AIS signal from other object And at least one automatic identification device for outputting.

상기 GNSS는 대표적으로 GPS이며, 의사 위성의 식별코드는 고유한 PRN(Pseudo Random Noise) 또는 현재 비가시상태인 GPS 위성의 PRN일 수 있다. 의사위성은 이러한 식별코드를 자신의 위치정보 및 시각정보에 중첩하고, 통상의 GPS 신호와 유사한 형식의 의사위성 신호를 생성하여 송출한다. 또한, 의사위성의 시각정보는 GPS 위성에 의한 UTC 시각정보에 동기되거나, 다른 의사위성으로부터의 신호를 이용하여 동기될 수 있다.The GNSS is typically GPS, and the pseudo code of the pseudo satellite may be a unique pseudo random noise (PRN) or a PRN of a GPS satellite currently invisible. The pseudo-satellite superimposes this identification code on its own location information and visual information, and generates and transmits a pseudo-satellite signal similar to a general GPS signal. In addition, the time information of the pseudo satellite may be synchronized with UTC time information by the GPS satellite, or may be synchronized using a signal from another pseudo satellite.

또한, 의사위성은 의사위성 신호에 DGPS(Differential GPS) 정보 및/또는 RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring) 정보를 포함함으로써 GPS만을 이용한 자동 식별 시스템의 경우에 비하여 정확도를 향상시킬 수 있다.In addition, the pseudo-satellite may improve accuracy compared to an automatic identification system using only GPS by including differential GPS (DGPS) information and / or receiver autonomous integrity monitoring (RAIM) information in the pseudo-satellite signal.

본 발명에 의한 자동 식별 장치는 선택적으로 GPS 위성으로부터의 위성신호 및/또는 의사위성으로부터의 의사위성 신호를 이용하여 해당 위성까지의 거리를 산출하고, 그로부터 자신의 위치와 속도등의 동적 정보 등을 산출하고, 산출된 동적정보(위치, 속도 등) 및 시각정보를 주위 선박의 자동 식별 장치로 송출하는 기능을 구비하고 있어야 한다.The automatic identification device according to the present invention optionally calculates the distance to the satellite by using a satellite signal from a GPS satellite and / or a pseudosatellite signal from a pseudo satellite, and provides dynamic information such as its position and speed from the satellite. It should be equipped with a function to calculate and send the calculated dynamic information (position, speed, etc.) and visual information to the automatic identification device of the surrounding ship.

본 발명에 의한 의사위성을 이용한 자동 식별 방법은 항만 주위의 지상에 배치되는 하나 이상의 의사위성과, 하나 이상의 선박에 장착되는 자동식별 장치를 이용하는 것으로, 상기 의사위성이 소정 주기마다 의사위성 신호를 단속적으로 송출하는 제 1 단계와, 상기 자동 식별장치는 3개 이상의 GNSS 위성 및/또는 의사위성으로부터 특정 포맷의 항법신호를 수신하는 제 2 단계와, 상기 항법신호로부터 각 GNSS 위성 또는 의사위성 까지의 거리를 산출하고, 그를 기초로 해당 선박의 위치와 속도와 같은 동적정보 및 시각정보를 산출하는 제 3 단계와, 산출된 동적정보 및 시각정보를 AIS 표준에 맞도록 변환하여 AIS 신호를 생성하고 VHF 대역에서 TDMA방식으로 송출하는 제 4 단계와, 소정 주기마다 타 선박의 자동 식별장치로부터 수신한 AIS 신호를 분석하여 타 선박의 동적정보 또는 시각정보를 출력하는 제 5 단계로 이루어진다.The automatic identification method using pseudo-satellite according to the present invention uses one or more pseudo-satellite arranged on the ground around the harbor and an automatic identification device mounted on one or more ships. And a second step of receiving a navigation signal of a specific format from three or more GNSS satellites and / or pseudosatellites, and a distance from the navigation signal to each GNSS satellite or pseudosatellite. The third step of calculating the dynamic information and time information, such as the position and speed of the vessel, and converting the calculated dynamic information and time information to meet the AIS standard to generate an AIS signal and VHF band The fourth step of transmitting by TDMA method and the AIS signal received from the automatic identification device of another ship It comprises a fifth step of outputting the dynamic information or time information of the night.

상기 제 2 단계에서의 항법신호에는 위성의 식별코드 정보가 포함되어 있고, 자동 식별 장치내에는 각 위성의 위치에 관한 정보가 저장되어 있을 수 있다. 물론, 각 위성에 관한 위치 정보는 위성으로부터의 항법신호로부터 직접 산출되도록 구성할 수도 있을 것이다.The navigation signal in the second step may include the identification code information of the satellite, and the information about the position of each satellite may be stored in the automatic identification device. Of course, the location information for each satellite may be configured to be calculated directly from the navigation signal from the satellite.

또한, 본 발명에 의한 의사위성은 필요한 경우에 한하여 의사위성 신호의 송신전력을 소정 임계치 이상으로 하거나, 신호 송출 단속 주기를 조절함으로써, 의사위성 수신 기능이 없이 GNSS에 의한 위성 항법 기능만을 가지는 권한 없는 선박이 GNSS에 의한 관제를 수행하지 못하도록 함으로써, 권한없는 선박의 항만 접근을 방지하는 재머(Jammer)로 기능하도록 할 수 있다. 또한, GNSS에 의한 위치확인 시스템을 장착한 무기 등이 의사위성이 설치된 항만으로 접근할 때, 의사위성이 전술한 재머 신호를 송출하여 GNSS에 의한 항만 위치 확인을 방해함으로써 항만을 보호할 수도 있을 것이다.In addition, the pseudo-satellite according to the present invention is not authorized to have only the satellite navigation function by the GNSS without the pseudo-satellite reception function by making the transmission power of the pseudo-satellite signal more than a predetermined threshold or adjusting the signal transmission interruption period only when necessary. By preventing vessels from performing control by GNSS, they can function as jammers that prevent unauthorized vessels from accessing ports. In addition, when a weapon equipped with a positioning system by the GNSS approaches a harbor equipped with a pseudo satellite, the pseudo satellite may transmit the jammer signal described above to prevent the harbor positioning by the GNSS, thereby protecting the harbor. .

이하에서는 첨부되는 도면을 참고로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 1은 종래기술에 의한 자동 식별 시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한다.1 schematically shows the overall configuration of a conventional automatic identification system.

종래의 자동 식별 시스템 환경은 크게 4 이상의 가시 GPS위성 (Visible GPS Satellite, 100)과, GPS 수신기(111) 및 자동 식별 장치(AIS Transponder, 112)를 구비하는 하나 이상의 선박(Ship; 110, 110'), 및 GPS수신기를 포함하는 지상 AIS 기지국(120)으로 이루어진다.Conventional automatic identification system environment is largely one or more ship (Ship 110, 110 ') having four or more visible GPS satellite (Visible GPS Satellite) 100, GPS receiver 111 and automatic identification device (AIS Transponder, 112). And a terrestrial AIS base station 120 including a GPS receiver.

GPS 수신기(111)는 크게 하드웨어 부분과 소프트웨어 부분으로 나뉜다. 하드웨어 부분은 다시 RF부, 상관기부, 중앙 처리부 등으로 나뉘고 소프트웨어 부분은 위성추적부, 측정치 획득부, 항법해부 등으로 나뉠 수 있다. GPS수신기의 하드웨어 부문은 하나 이상의 GPS 신호 안테나와, 고주파 신호를 중간주파수 신호로 변환하는 RF/IF부, 수신된 GPS 신호로부터 위성을 식별하는데 이용되는 DSP로 구성된 상관기부, 변환된 GPS 신호로부터 해당 수신기의 위치, 속도 등의 동적 정보와 시각정보를 산출하는 중앙 처리부, 각종 데이터가 저장되는 메모리부 및 입/출력부로 나뉜다.The GPS receiver 111 is largely divided into a hardware part and a software part. The hardware part is divided into RF part, correlator part and central processing part, and the software part can be divided into satellite tracking part, measurement acquisition part and navigation part. The hardware section of a GPS receiver consists of one or more GPS signal antennas, an RF / IF unit for converting high frequency signals to intermediate frequency signals, a correlator unit consisting of a DSP used to identify satellites from the received GPS signal, and a corresponding GPS signal from the converted GPS signal. It is divided into a central processing unit for calculating dynamic information such as position and speed of a receiver and visual information, a memory unit for storing various data, and an input / output unit.

이러한 GPS 위성(100)의 구성, GPS 수신기(111), 사용되는 데이터 포맷 및 항법해 산출 알고리즘 등은 이미 관련분야에서 널리 알려져 있으므로 그 상세한 설명은 생략한다.Since the configuration of the GPS satellite 100, the GPS receiver 111, the data format and navigation solution calculation algorithm, etc. are already well known in the related art, a detailed description thereof will be omitted.

자동 식별장치(112)는 GPS 수신기로부터 수신한 UTC 시각정보를 기초로 타 선박과의 AIS 표준에 따른 TDMA 통신을 하기 위한 시각 동기 및 데이터 전송을 위한 슬롯 설정을 수행하며, 역시 GPS 수신기로부터 전송받은 선박의 동적 정보 및 시각 정보를 GMSK/FM 방식으로 변조하여 브로드캐스팅(Broadcasting)하는 기능을 수행한다.The automatic identification device 112 performs slot setting for time synchronization and data transmission for TDMA communication according to AIS standard with other ships based on UTC time information received from the GPS receiver, and also received from the GPS receiver. It performs broadcasting by modulating ship's dynamic information and visual information by GMSK / FM method.

또한, 자동 식별 장치는 이러한 선박 식별 정보의 전송기능 이외에, 타 선박에 장착된 자동 식별장치로부터 AIS 신호를 수신하고, 그로부터 해당 선박 및 그의 위치, 속도 등의 동적 정보 및 항법 정보를 산출하여 모니터 등 적당한 출력수단으로 출력하는 선박 식별 정보 수신 기능을 추가로 구비한다.In addition to the transmission function of the vessel identification information, the automatic identification device receives the AIS signal from the automatic identification device mounted on the other vessel, calculates dynamic information and navigation information such as the vessel, its position and speed, and monitors it. It is further provided with a ship identification information receiving function for outputting to an appropriate output means.

이러한 종래 방식에 의한 AIS를 이용하는 경우, 가시 GPS 위성의 수가 확보되지 아니하거나, 주위의 전파환경에 의하여 충분한 GPS 수신 강도가 확보되지 않는 경우에는 AIS가 제대로 작동할 수 없었다. 또한, 위성배치에 의하여 DOP(Dilution of Precision)이 커지게 되면 항법해의 정확도가 떨어지게 되므로 정밀한 AIS가 불가능하다.When using the conventional AIS, when the number of visible GPS satellites is not secured or sufficient GPS reception strength is not secured by the surrounding radio environment, the AIS could not operate properly. In addition, when the DOP (Dilution of Precision) is increased by satellite arrangement, the accuracy of navigation solution is lowered, so precise AIS is impossible.

도 2는 본 발명에 의한 위사위성을 이용한 자동 식별 시스템의 전체 구성을 도시하는 것으로, 항만 주위의 지상에 배치되는 하나 이상의 의사위성(Pseudolite, 200)과, 본 발명에 의한 의사위성 신호 수신기(300), 자동 식별 장치(AIS Transponder, 400)를 구비하는 하나 이상의 선박(Ship; 500, 500' 및 GPS수신기를 포함하는 지상 AIS 기지국(700)으로 이루어진다. 물론, 하나 이상의 가시 GPS위성(600, 600')을 포함할 수 있다.Figure 2 shows the overall configuration of the automatic identification system using the weft satellite according to the present invention, one or more pseudosatellite (Pseudolite, 200) disposed on the ground around the harbor and the pseudo-satellite signal receiver 300 according to the present invention ), One or more ships (Ship) 500, 500 'with an automatic identification device (AIS Transponder, 400) and a terrestrial AIS base station 700 including a GPS receiver, of course, one or more visible GPS satellites 600, 600 May include ').

본 발명에 사용되는 의사위성(200)은 GPS와 동일하거나 유사한 포맷의 항법 메시지를 생성하고, 자신만의 고유한 PRN(Pseudo Random Noise) 또는 현재 비가시 상태에 있는 GPS 위성의 PRN을 이용해 데이터 신호를 대역 확산 시키고 송출한다. 즉, 선박에 설치되어 있는 GPS 수신기가 의사위성 신호를 GPS 신호 처리와 동일한 방법으로 처리할 수 있도록 GPS 신호와 같은 신호 구조를 갖도록 설계한다.Pseudosatellite 200 used in the present invention generates a navigation message of the same or similar format as the GPS, using a unique PRN (Pseudo Random Noise) or PRN of the GPS satellites currently invisible state Spread out the band. That is, the GPS receiver installed in the ship is designed to have the same signal structure as the GPS signal so that the pseudo-satellite signal can be processed in the same way as the GPS signal processing.

후술할 의사위성 신호 수신기(300)는 ①해당 위성의 PRN 코드의 전송시점, ②수신기가 PRN 코드를 수신한 시점 및 ③광속을 이용하여 해당 의사위성까지의 거리를 결정할 수 있다. 의사위성의 위치 정보와 3개 이상의 의사위성까지의 거리가 산출되면 삼각측량에 의하여 의사위성 신호 수신기의 정확한 위치를 결정할 수 있는 것이다.Pseudo-satellite signal receiver 300 to be described later can determine the distance to the pseudo-satellite using ① when the PRN code of the satellite, ② when the receiver receives the PRN code and ③ luminous flux. If the position information of the pseudo satellite and the distance to three or more pseudo satellites are calculated, the exact position of the pseudo satellite signal receiver can be determined by triangulation.

이렇게 지상에 설치되는 의사위성은 이동하지 않기 때문에 수신기의 정확한 위치결정이 가능하다는 장점을 가진다.Since the pseudo-satellite installed on the ground does not move, the receiver has an advantage of accurate positioning.

도 3은 본 발명에 이용되는 의사위성(200)의 기능별 내부구성의 일례를 도시하는 것으로, 메시지생성부(202), 메시지 가공부(203)와, 위치결정부(204), 시각결정부(205), 시각 동기부(206), 반송파발생부(208), 주파수 합성부(210), BPSK 위상 변조기(214), 주파수 변환부(216), 전력제어부(218), 전력증폭부(220), 송출안테나(220) 및 코드발생부(300)등을 포함한다.FIG. 3 shows an example of the internal structure of each function of the pseudo-satellite 200 used in the present invention. The message generating unit 202, the message processing unit 203, the positioning unit 204, and the time determining unit ( 205, time synchronizer 206, carrier generator 208, frequency synthesizer 210, BPSK phase modulator 214, frequency converter 216, power controller 218, power amplifier 220 , The transmitting antenna 220 and the code generating unit 300 and the like.

위치결정부(204)는 GPS 수신기, 관성항법시스템(INS) 또는 기타 위치결정 수단 등을 구비할 수 있다. 그러나, 위사위성이 고정형으로 설치되는 경우에는 이러한 위치결정부(204)는 생략될 수 있다.The positioning unit 204 may include a GPS receiver, an inertial navigation system (INS) or other positioning means. However, when the weft satellite is installed in a fixed type, this positioning unit 204 can be omitted.

메시지가공부(203) 및 메시지 생성부(202)는 의사 위성 위치 정보 및 GPS 보정 정보를 가공하여 생성한다. 바람직한 실시예에 따르면, 통상적인 GPS 위성에서 사용하는 50Hz 메시지 양식일 수 있다. 의사위성이 지상에 고정되어 있으므로 궤도정보 파라미터 대신 자신의 위치정보를 포함하고, 전리층 오차 보정 정보 등은 제외될 수 있다. 또한 DGPS(Differential GPS) 정보를 이용해 GPS 위성별 오차를 보정하고, RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring) 정보를 이용해 오류가 발생한 GPS 위성을 항법에서 배제하도록 할 수 있다. GPS만을 이용한 자동 식별 시스템의 경우에 비하여 항법 정확도를 향상시킬 수 있다.The message processing unit 203 and the message generating unit 202 process and generate pseudo satellite position information and GPS correction information. According to a preferred embodiment, this may be the 50 Hz message format used by conventional GPS satellites. Since the pseudo-satellite is fixed on the ground, it may include its own location information instead of the orbital information parameter, and exclude ionospheric error correction information. In addition, DGPS (Differential GPS) information can be used to correct errors by GPS satellites, and Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM) information can be used to exclude faulty GPS satellites from navigation. The navigation accuracy can be improved compared to the GPS-only automatic identification system.

시각결정부(205)는 GPS 신호를 수신하거나 다른 의사 위성 신호를 수신하여 의사위성의 작동 기준 시각을 제공한다. 물론, GPS 위성과 마찬가지로 정밀한 원자 시계(세슘시계 등)와 같은 자체 시각 결정 수단을 구비할 수도 있다.The time determining unit 205 receives a GPS signal or another pseudo satellite signal to provide an operation reference time of the pseudo satellite. Of course, like GPS satellites, it may be provided with its own time-determining means, such as precise atomic clocks (such as cesium clocks).

시각 동기부는 코드나 반송파 합성이 시각 결정부에서 제공하는 기준 시각에 동기되도록 주파수 합성부를 제어한다.The time synchronizer controls the frequency synthesizer so that code or carrier synthesis is synchronized with a reference time provided by the time determiner.

주파수 합성부(210)는 의사 위성에서 사용되는 다양한 주파수를 합성한다. 즉, 메시지 생성, 코드 발생, 반송파 발생, 송신 전력 제어에 필요한 주파수를 발생한다.The frequency synthesizer 210 synthesizes various frequencies used in the pseudo satellite. That is, a frequency required for message generation, code generation, carrier generation, and transmission power control is generated.

코드 발생부(300)는 출력을 통하여 1.023MHz의 C/A 코드 또는 10.23MHz의 P코드를 발생시킬 수 있다. 이 때, 사용되는 C/A 코드는 임의의 PRN일 수 있으나, 이미 GPS에서 사용되고 있는 우수한 상관특성을 가진 32개의 PRN 중 하나인 것이바람직하다. 따라서, 의사위성에서는 현재 의사위성이 있는 장소에서의 가시 GPS 위성을 파악하고, 그 위성을 제외한 다른 GPS 위성의 C/A 코드를 이용하도록 하여야 한다. 물론, 기존 GPS 위성의 C/A 코드를 이용하지 않고 별도의 고유한 PRN을 이용할 수 있다. 의사위성 신호를 수신하는 장치, 즉 의사위성 신호 수신기(300) 또는 자동 식별 장치(400) 내에 해당 의사위성의 식별코드를 미리 규정해야 한다.The code generator 300 may generate a C / A code of 1.023 MHz or a P code of 10.23 MHz through an output. At this time, the C / A code used may be any PRN, but is preferably one of 32 PRNs having excellent correlation characteristics already used in GPS. Therefore, the pseudo-satellite should identify visible GPS satellites in the place where the current pseudo-satellite is present, and use C / A codes of other GPS satellites except the satellites. Of course, a separate unique PRN can be used without using the C / A code of the existing GPS satellites. In the apparatus for receiving the pseudo-satellite signal, that is, the pseudo-satellite signal receiver 300 or the automatic identification device 400, the identification code of the corresponding pseudo-satellite should be defined in advance.

합성 노드(212)에서, 50Hz의 데이터 메시지가 의사위성의 C/A코드와 결합되고, 결합된 신호는 위상 변조기(214)로 제공된다. 위상 변조기(214)는 합성노드(212) 출력 신호를 반송파 발생부(208)에서 생성한 중간 주파수(IF) 신호로 위상 변조한다. 중간 주파수 신호로 위상 변조된 신호는 주파수 변환부(216)를 거쳐 L-밴드로 주파수 변환을 하고 전력 증폭부(220)를 거쳐 송출된다.At the synthesis node 212, a 50 Hz data message is combined with the pseudo-satellite C / A code, and the combined signal is provided to the phase modulator 214. The phase modulator 214 phase modulates the output signal of the synthesized node 212 into an intermediate frequency (IF) signal generated by the carrier generator 208. The signal modulated with the intermediate frequency signal is frequency-converted into the L-band via the frequency converter 216 and is transmitted through the power amplifier 220.

전력 제어부(218)는 주파수 합성부에서 제공하는 신호에 따라 송출되는 의사 위성 신호를 단속하도록 전력 증폭기를 제어한다.The power controller 218 controls the power amplifier to intercept the pseudo satellite signal transmitted according to the signal provided by the frequency synthesizer.

한편, 본 발명에 사용되는 의사위성 신호 수신기(300)는 GPS 위성 신호와 의사위성 신호를 구별하지 않을 수도 있으며, 이러한 경우에는 의사위성 신호의 데이터 메시지에 해당 신호가 의사위성으로부터의 신호라는 정보가 포함되어 있을 수도 있다.On the other hand, the pseudo-satellite signal receiver 300 used in the present invention may not distinguish the GPS satellite signal and the pseudo-satellite signal. In this case, the data message of the pseudo-satellite signal indicates that the signal is a signal from the pseudo-satellite. It may be included.

다만, 의사위성에서 송출되는 신호는 GPS 위성 신호보다 세기 때문에, 단속적으로 신호를 송출함으로써 듀티 싸이클(Duty Cycle)을 낮출 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서는 전력 제어부(218)가 전력 증폭부(220)를 제어함으로써 매 20ms 중 1 내지 2ms 동안만 위상 변조 L-밴드 신호를 송출하는 것이 바람직하다.However, since the signal transmitted from the pseudo satellite is stronger than the GPS satellite signal, it is necessary to lower the duty cycle by transmitting the signal intermittently. Therefore, in the present invention, it is preferable that the power control unit 218 transmits the phase modulated L-band signal only for 1 to 2 ms of every 20 ms by controlling the power amplifier 220.

본 발명의 한 실시예에 따라, 의사위성 신호를 일종의 항만 보호용 방해신호(Jammer)로 이용하기 위하여, 전술한 전력 제어부는 신호 송출 전력을 높이거나, 신호의 단속시간을 감소, 즉 단위시간당 신호 송출시간을 증가시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in order to use the pseudo-satellite signal as a kind of port protection jammer, the above-described power control unit increases the signal transmission power or decreases the signal interruption time, that is, signal transmission per unit time. You can increase the time.

이렇게 하면, 본 발명에 따르는 자동 식별 장치(400) 및/또는 의사위성 신호 수신기(300)를 구비하지 않은 권한 없는 선박은 의사위성이 송출하는 방해신호로 인하여 GPS 위성을 이용한 AIS를 이용할 수 없고, 타선박 등으로부터 받은 신호 등을 기초로 AIS를 수행할 수는 있으나 정확도가 많이 떨어지게 된다. 따라서, 유사시 권한 없는 선박이 항만으로 접근하는 것을 방지할 수 있는 것이다. 또한, GNSS에 의한 위치확인 시스템을 장착한 무기 등이 의사위성이 설치된 항만으로 접근할 때, 의사위성이 재머 신호를 송출하여 GNSS에 의한 항만 위치 확인을 방해함으로써 항만을 보호할 수도 있을 것이다.In this way, an unauthorized vessel not equipped with the automatic identification device 400 and / or the pseudo-satellite signal receiver 300 according to the present invention cannot use the AIS using GPS satellites due to the interference signal transmitted by the pseudo-satellite, AIS can be performed based on signals received from other ships, etc., but the accuracy is inferior. Therefore, it is possible to prevent unauthorized ship access to the port in case of emergency. In addition, when a weapon equipped with a positioning system by the GNSS approaches a port equipped with a pseudo satellite, the pseudo satellite may transmit a jammer signal to prevent the harbor from being identified by the GNSS.

본 발명에 의한 의사위성이 별도의 GPS 수신기를 구비하는 경우에는, 의사위성이 일종의 "기준국"의 역할을 하는 것이다. 따라서, 이 경우에는 의사위성측에서 산출한 (오차) 보정 데이터를 무선으로 의사위성 신호 수신기(300)로 송출하여 오차를 보정할 수 있다. 이렇게 의사위성 신호에 DGPS 정보를 포함하는 경우에는, 선박의 위치오차는 거의 1m 내지 5m로 작아져, 보다 정확한 위치를 얻을 수 있다.If the pseudosatellite according to the present invention has a separate GPS receiver, the pseudosatellite serves as a kind of "reference station". Therefore, in this case, the (error) correction data calculated by the pseudo-satellite side can be wirelessly transmitted to the pseudo-satellite signal receiver 300 to correct the error. When the DGPS information is included in the pseudo-satellite signal in this way, the positional error of the vessel is reduced to almost 1 m to 5 m, so that a more accurate position can be obtained.

이동체의 항법장치로 사용되기 위하여 위성항법시스템은 국제 민간 항공기구(ICAO, International Civil Aviation Organization)에서 제시한 정확성(Accuracy), 무결성(Integrity), 연속성(Continuity), 가용성(Availability)의 성능요구조건(RNP, Required Navigation Performance)을 만족시켜야 한다. 이 가운데 무결성은 항법해의 신뢰도와 관련되는 척도로서 항법시스템의 정상작동여부를 판단하여 이상이 있을 경우 이를 사용자에게 경보(Alarm)할 수 있는 성능을 의미한다.In order to be used as a navigation device for mobile vehicles, the satellite navigation system has the performance requirements of accuracy, integrity, continuity and availability as set forth by the International Civil Aviation Organization (ICAO). (RNP, Required Navigation Performance) must be satisfied. Among these, integrity is a measure related to the reliability of navigation solution, and it means the ability to alarm the user when there is an error by determining whether the navigation system is operating normally.

무결성의 검증은 크게 지상감시국(Monitoring Station)을 이용하는 방법(Ground Monitoring Scheme)과 사용자측에서 얻을 수 있는 정보만을 이용하는 방법으로 나눌 수 있으며, 사용자정보만을 이용하는 방법은 위성항법이외의 보조센서를 이용하는 방법과 위성항법시스템의 측정치 여유분만을 이용하는 방법(RAIM, Receiver Autonomous Integrity Monitoring)으로 나눌 수 있다.Integrity verification can be largely divided into a method of using a ground monitoring station (Ground Monitoring Scheme) and a method of using only information that can be obtained from the user side, and a method of using only user information includes a method of using an auxiliary sensor other than satellite navigation. It can be divided into the method using only the measurement margin of the satellite navigation system (RAIM, Receiver Autonomous Integrity Monitoring).

본 발명에서는 의사위성에서 RAIM 기법에 의하여 해당 GPS 신호의 무결성을 검증한 후, 그에 대한 정보를 의사위성 신호와 함께 송출하는 방법을 이용한다. 즉, 의사위성의 위치는 이미 정확하게 알고 있기 때문에, 의사위성의 GPS 수신기를 통하여 수신된 가시 위성의 GPS 신호로부터 자신의 위치를 산출한 결과 실제 위치와 차이를 나타내는 경우에는 그 GPS 신호의 무결성에 오류가 있다는 증거일 것이다. 이 경우에는 현재의 가시 GPS 위성의 신호를 신뢰할 수 없다는 RAIM 정보를 선박으로 알려주어야 한다. 따라서, 본 발명에서 말하는 "RAIM"정보는 의사위성이 판단한 가시 GPS 위성 신호의 무결성 여부에 대한 정보를 의미하는 것이다.In the present invention, after verifying the integrity of the GPS signal by the RAIM method in the pseudo-satellite, the method for transmitting the information with the pseudo-satellite signal is used. That is, since the position of the pseudo satellite is already known accurately, when the position of the pseudo satellite is calculated from its GPS signal of the visible satellite received through the GPS receiver of the satellite, and the difference is different from the actual position, the integrity of the GPS signal is in error. It will be proof that there is. In this case, the ship should be informed of the RAIM information that the signal of the current visible GPS satellite is unreliable. Therefore, "RAIM" information in the present invention means information on the integrity of the visible GPS satellite signal determined by the pseudo-satellite.

이렇게 가시 GPS 위성 신호의 무결성이 검증되지 아니하는 경우에는, 그를 선박의 자동 식별 장치로 통지함으로써, GPS 위성이 아닌 의사위성 신호를 우선적으로 이용하도록 하는 것이다.If the integrity of the visible GPS satellite signal is not verified in this way, the automatic identification device of the ship is notified so that the pseudo satellite signal is used preferentially rather than the GPS satellite.

선박(500)에 설치되는 의사위성 신호 수신기(300)는 GPS 수신기와 유사한 구조를 하는 것으로, 하드웨어적으로 RF부, 상관기부, 중앙 처리부 등으로 나뉘고 소프트웨어적으로는 위성추적부, 측정치 획득부, 항법해부 등을 포함한다.The pseudo-satellite signal receiver 300 installed in the vessel 500 has a structure similar to a GPS receiver, and is divided into an RF unit, a correlator unit, and a central processing unit in hardware, and in software, a satellite tracking unit, a measurement acquisition unit, Navigation anatomy, etc.

의사위성 신호 수신기(300)의 하드웨어 부문은 하나 이상의 의사위성 신호 안테나와, 수신된 고주파 의사위성 신호를 중간주파수 신호로 변환하는 RF/IF부, 수신된 의사위성으로부터 해당되는 의사위성을 식별하는데 이용되는 DSP로 구성된 상관기부, 변환된 의사위성 신호로부터 해당 수신기의 위치, 속도 등의 동적 정보와 시각정보를 산출하는 중앙 처리부, 각종 데이터가 저장되는 메모리부를 포함한다. 메모리부에는 각종 GPS 위성에 대한 코드정보(PRN) 및/또는 의사위성에 대한 정확한 위치정보가 저장될 수 있다.The hardware portion of the pseudo-satellite signal receiver 300 is used to identify one or more pseudo-satellite signal antennas, an RF / IF unit for converting the received high-frequency pseudo-satellite signal into an intermediate frequency signal, and a corresponding pseudo-satellite from the received pseudo-satellite. A correlator comprising a DSP, a central processing unit for calculating dynamic and visual information such as a position and a speed of a corresponding receiver from the converted pseudo-satellite signal, and a memory unit for storing various data. The memory unit may store code information (PRN) of various GPS satellites and / or accurate location information of pseudo satellites.

본 발명에 의한 의사위성 신호 수신기(300)는 일반적인 GPS 위성의 신호를 수신하고, 그로부터 수신기의 위치 또는 자세를 결정하는 GPS 수신기 기능을 구비한다. 즉, 통상적인 환경에서는 가시 GPS 위성으로부터의 신호를 이용한 위치결정 모드에 있다가, 항만에 접근함에 따라 의사위성 신호가 수신되는 경우에 한하여 의사위성 신호만을 이용하거나, GPS 위성 신호를 함께 이용하여 수신기의 위치를 결정하도록 할 수 있다.The pseudosatellite signal receiver 300 according to the present invention has a GPS receiver function for receiving a signal of a general GPS satellite and determining a position or attitude of the receiver therefrom. That is, in a normal environment, the receiver is in a positioning mode using a signal from a visible GPS satellite and only uses a pseudo-satellite signal or a GPS satellite signal together when a pseudo-satellite signal is received as the port approaches. To determine the position of.

의사위성 신호로부터 수신기의 정확한 위치를 결정하는 과정은 GPS 신호로부터 위치를 결정하는 것과 유사하며 다음과 같이 수행될 수 있다. 우선 안테나가 의사위성 신호를 수신하여 아날로그 신호처리부(또는 RF/IF부)로 전달한다. 아날로그 신호 처리부에서는 수신된 위상 변조 L-밴드 신호를 필터링하고 증폭한 후, 중간주파수로 변환하고 디지털 신호로 변환한다.The process of determining the exact position of the receiver from the pseudo-satellite signal is similar to determining the position from the GPS signal and can be performed as follows. First, the antenna receives the pseudo-satellite signal and delivers it to the analog signal processor (or RF / IF unit). The analog signal processor filters and amplifies the received phase modulated L-band signal, converts it into an intermediate frequency, and converts it into a digital signal.

DSP로부터의 제어신호에 따라, 상관기부는 기준 코드 신호를 생성하고, 기준 코드신호를 이용하여 디지털화되어 있는 의사위성 신호로부터 C/A 코드를 제거한다. 그후에 신호를 기저대역으로 변환한다.In accordance with the control signal from the DSP, the correlator section generates a reference code signal and removes the C / A code from the pseudosatellite signal digitized using the reference code signal. The signal is then converted to baseband.

중앙처리부에 설치되어 있는 항법해 산출 소프트웨어는 수신된 의사위성 신호로부터 해당 의사위성을 식별하고, 의사위성 신호의 송신시점, 수신시점을 파악하며, 그 사이의 경과시간에 광속을 곱함으로써 해당 의사위성까지의 거리(Pseudo Range)를 산출한다. 3개 이상의 의사위성에 대하여 전술한 과정을 반복하여 각각의 위성까지의 거리가 산출되면, 각 의사위성의 위치가 이미 알려져 있으므로, 그를 이용하여 수신기의 정확한 위치를 산출하게 된다.The navigation solution calculation software installed in the central processing unit identifies the pseudo-satellite from the received pseudo-satellite signal, grasps the time and reception point of the pseudo-satellite signal, and multiplies the elapsed time by the luminous flux. Calculate the pseudo range. When the distance to each satellite is calculated by repeating the above-described process for three or more pseudo-satellites, the position of each pseudo-satellite is already known, and thus, the exact position of the receiver is used.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 의사위성 신호 수신기(300)는 전술한 기능 이외에 일반적인 GPS에 의한 항법해 산출 기능도 함께 구비할 수 있다. 다만, 소정의 우선 순위에 따라 GPS 에 의한 항법해 산출과 의사위성 신호에 의한 항법해 산출을 독립적 또는 동시적으로 적용되도록 하는 것이 바람직하다.As described above, the pseudo-satellite signal receiver 300 according to the present invention may also include a navigation solution calculation function by a general GPS in addition to the above-described function. However, it is preferable to apply the navigation solution calculation by GPS and the navigation solution calculation by a pseudo-satellite signal independently or simultaneously according to a predetermined priority.

도 4는 본 발명에 의한 자동 식별 장치(Automatic Identification Transponder; 400)의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다. 자동 식별 장치는 OSI(Open System Interconnection) 7 계층 구조에서 물리 계층(Physical Layer), 링크 계층(Link Layer), 네트워크 계층(Network Layer), 전송 계층(Transport Layer), 및 프리젠테이션 계층(Presentation Layer)만으로 구성한다.4 is a block diagram schematically illustrating the configuration of an Automatic Identification Transponder 400 according to the present invention. The automatic identification device includes a physical layer, a link layer, a network layer, a transport layer, and a presentation layer in an OSI (Open System Interconnection) 7 layer structure. It consists only.

이러한 자동 식별 장치는 AIS 표준에 따라 자신의 위치, 속도 등의 동적정보 및 시각정보를 적절하게 변조(GMSK/FM)하고, 고주파 대역(VHF)에서 TDMA방식에 의하여 송출하는 기능을 하는 장치를 의미한다.The automatic identification device refers to a device that functions to modulate (SKSK / FM) dynamic information such as its own position, speed, and visual information according to the AIS standard, and to transmit the TDMA method in a high frequency band (VHF). do.

이러한, 자동 식별 장치(400)는 기능별로 GNSS로부터의 정보 수신부(410), 자선 및 타선 정보를 나타내기 위한 표시부(420), 물리 계층을 이루는 VHF 트랜시버(430), 그 외 상위 계층들을 이루는 통신 처리부(440)로 구성되고, 기타 다른 장치와의 연결이 가능하다. 물론, 전술한 의사위성 신호 수신부(300) 또는 GPS 수신부가 자동 식별장치와 통합되어 구현될 수도 있을 것이다.The automatic identification device 400 includes information receiving unit 410 from the GNSS, a display unit 420 for indicating own ship and other ship information, a VHF transceiver 430 forming a physical layer, and other higher layers. The processor 440 is configured to connect with other devices. Of course, the above-described pseudo-satellite signal receiver 300 or GPS receiver may be integrated with the automatic identification device.

자동 식별 장치의 표시부(420)는 자기 정보뿐만 아니라 자동 식별 장치를 통해 수집한 다른 선박의 정적 정보, 동적 정보, 항해 정보 및 안전 관련 정보를 표시해 줌으로써 선박 상호간 또는 육상(해안) AIS 기지국에서 선박 식별을 자동적으로 할 수 있게 해준다.The display unit 420 of the automatic identification device displays the ship's information at mutual or onshore (shore) AIS base stations by displaying not only magnetic information but also static information, dynamic information, navigation information, and safety related information of other vessels collected through the automatic identification device. It allows you to do this automatically.

VHF 트랜시버(430)는 GMSK(Gaussian Minimum Shift Keying) 모듈(431)과 FM(Frequency Modulation) 모듈(432)을 구비하고 VHF 대역 무선 통신을 수행하며, 가변 반송 주파수로서 156.025 MHz ~ 162.025 ㎒를 사용하고, 가변 전송 전력으로서 2W 또는 12.5W를 사용한다.The VHF transceiver 430 is equipped with a Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) module 431 and a Frequency Modulation (FM) module 432 to perform VHF band wireless communication, and uses 156.025 MHz to 162.025 MHz as a variable carrier frequency. 2W or 12.5W is used as the variable transmission power.

통신 처리부(440)는 외부 장치와의 인터페이스 및 자기 식별 장치 운용을 관장하는 마이크로 프로세서(441), AIS 메시지의 처리를 위한 HDLC(High-level Data Link Control) 모듈(442), TDMA 통신을 위한 시각 동기 및 장치 제어를 위한 자동 식별 장치 제어기(443)로 이루어져 있다.The communication processor 440 may include a microprocessor 441 that manages an interface with an external device and operation of a self-identifying device, a high-level data link control (HDLC) module 442 for processing an AIS message, and a time for TDMA communication. Automatic identification device controller 443 for synchronization and device control.

마이크로 프로세서(441)는 링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층, 및 프리젠테이션 계층으로 구성되고 자동 식별 장치 운용을 담당한다.The microprocessor 441 is composed of a link layer, a network layer, a transport layer, and a presentation layer and is responsible for automatic identification device operation.

링크 계층은 MAC(Medium Access Control), DLS(Data Link Service) 및 LME(Link Management Entity) 세 개의 부계층으로 나뉜다.The link layer is divided into three sublayers: medium access control (MAC), data link service (DLS), and link management entity (LME).

MAC 계층은 자동 식별 장치 제어기(443)와 연계하여 TDMA 통신을 위한 슬롯 동기 및 프레임 동기를 수행한다.The MAC layer, in conjunction with the automatic identification device controller 443, performs slot synchronization and frame synchronization for TDMA communications.

DLS 계층은 HDLC 모듈(442)과 연계하여 데이터 링크 활성화 또는 해제, 데이터 전송, 오류 검출 및 제어를 수행한다.The DLS layer, in conjunction with the HDLC module 442, performs data link activation or release, data transmission, error detection, and control.

LME 계층은 DLS, MAC 및 물리 계층의 동작을 제어하며, 전송 메시지를 생성하거나 구성하며, 동작 모드를 결정하고 동작 모드에 적합한 채널 접속 기능을 수행하며 채널을 초기화한다. 특히 LME 계층에는 다른 다수의 선박과 효율적인 통신을 수행하기 위해서 AIS 표준에서 정의한 채널 접속 알고리즘으로 ITDMA(Incremental Time Division Multiple Access), RATDMA(Random Access Time Division Multiple Access), FATDMA(Fixed Access Time Division Multiple Access), SOTDMA(Self Organized Time Division Multiple Access) 방법을 수행한다. 이들 채널 접속 알고리즘은 전송 충돌을 최소화하고 충돌 발생시 이를 자율적으로 해결하도록 하여 기기 운용자 및 AIS 기지국의 개입을 최소화한다. 네트워크 계층은 채널의 연결 시도와 유지, 메시지 할당 우선 순위 관리, 채널간 전송 패킷 분배, 데이터 링크 정체 해결 등을 담당한다.The LME layer controls the operation of the DLS, MAC and physical layers, generates or configures a transmission message, determines an operation mode, performs a channel access function appropriate to the operation mode, and initializes a channel. In particular, in the LME layer, the channel access algorithm defined in the AIS standard is used for efficient communication with a large number of other ships.Incremental Time Division Multiple Access (ITDMA), Random Access Time Division Multiple Access (RATDMA), and Fixed Access Time Division Multiple Access Self Organized Time Division Multiple Access (SOTDMA) method. These channel access algorithms minimize transmission collisions and autonomously resolve them when collisions occur, minimizing the intervention of device operators and AIS base stations. The network layer is responsible for channel connection attempts and maintenance, message allocation priority management, distribution of transport packets between channels, and data link congestion resolution.

전송 계층은 외부로부터 수신한 데이터를 올바른 크기의 패킷으로 전환하고데이터 패킷의 순서를 조절하며 상위 계층과의 인터페이스를 담당한다. 프리젠테이션 계층은 다른 항행 장치와의 인터페이스를 담당한다.The transport layer converts data received from the outside into packets of the correct size, controls the order of data packets, and is in charge of interfacing with higher layers. The presentation layer is responsible for interfacing with other navigational devices.

HDLC 모듈(442)은 데이터 링크 활성화 또는 해제를 제어하며, AIS 표준에 의한 데이터의 생성 및 전송과, 오류 검출/제어를 수행한다.The HDLC module 442 controls data link activation or release, and generates and transmits data according to the AIS standard, and performs error detection / control.

자동 식별 장치 제어기(443)는 TDMA 통신을 위한 시각 동기를 수행하는 것으로, AIS 표준에 맞도록 UTC 또는 다른 자동 식별 장치와 비트 전송 클럭, 프레임 등을 동기시키는 기능을 수행한다.The automatic identification device controller 443 performs time synchronization for TDMA communication, and performs a function of synchronizing bit transmission clocks, frames, and the like with UTC or other automatic identification devices in accordance with the AIS standard.

즉, 자동 식별 장치를 구성하는 자동 식별 장치 제어기는 링크 계층 소프트웨어와 함께 TDMA 통신을 위한 시각 동기를 수행하고, 자동 식별 장치의 동작을 제어하기 위한 신호를 발생한다. 도 6에 나타냈듯이 모든 자동 식별 장치는 동일 시각 기준(예를 들어 UTC)으로 하나의 VHF 데이터 채널을 분당 2250 슬롯으로 나누어 사용하고, 한 슬롯은 256 비트에 해당하는 시간을 갖는다.That is, the automatic identification device controller constituting the automatic identification device performs the time synchronization for TDMA communication with the link layer software, and generates a signal for controlling the operation of the automatic identification device. As shown in FIG. 6, all automatic identification apparatuses use one VHF data channel divided into 2250 slots per minute on the same time reference (for example, UTC), and one slot has a time corresponding to 256 bits.

한편, AIS에서는 여러 자동 식별 장치 간의 TDMA 통신을 원활하게 하기 위하여 동일한 시각 기준에 채널 또는 슬롯을 동기시킬 필요가 있는데, 주로 GPS 위성이 제공하는 UTC에 동기된 1PPS 신호를 이용한다. 이러한 시각 동기는 현재 여러 다양한 방법으로 구현되고 있으며, 바람직하게는 본 출원인의 제 호 한국출원에 기재된 방식을 이용한다.Meanwhile, in the AIS, it is necessary to synchronize a channel or a slot to the same time reference in order to facilitate TDMA communication between various automatic identification devices, and mainly uses a 1PPS signal synchronized with UTC provided by a GPS satellite. This time synchronization is currently implemented in a variety of ways, preferably using the method described in the applicant's Korean application.

도 5는 본 발명에 의한 자동 식별 장치가 사용하는 HDLC (High Level Data Link Protocol)메시지의 구성을 도시한다.5 shows the configuration of a High Level Data Link Protocol (HDLC) message used by the automatic identification device according to the present invention.

HDLC는 정보 전송을 위하여 국제 표준 위원회(ISO : InternationalStandardization Organization, 이하 ISO라 칭함)에서 규정한 비트 중심의 데이터 통신 프로토콜이다. AIS에서는 ISO에 정의한 HDLC 프로토콜 프레임 양식을 도 5에 나타낸 양식으로 수정해 사용하는데, 램프업(Ramp-up, 8bit), 트레이닝 시퀀스(Training Sequence, 24bit 또는 32bit), 스타트 플래그(Start Flag, 8bit), 데이터(최대 1008 bit), 프레임 오류 검출 정보(FCS : Frame Check Sequence, 16bit), 그리고 엔드 플래그(End Flag, 8bit)로 구성한다. 즉, HDLC 모듈은 데이터 프레이밍 및 에러 검출 정정 용도로 비트 기반의 동기식 프로토콜을 사용한다.HDLC is a bit-oriented data communication protocol defined by the International Standardization Organization (ISO) for information transmission. In AIS, the HDLC protocol frame format defined in ISO is modified to be used in the format shown in Fig. 5, which includes ramp-up (8-bit), training sequence (24-bit or 32-bit), and start flag (8-bit). It consists of data (maximum 1008 bits), frame error detection information (FCS: Frame Check Sequence, 16bit), and end flag (8bit). That is, the HDLC module uses a bit-based synchronous protocol for data framing and error detection correction.

도 6은 자동 식별 장치에서 사용되는 시각 기준과 슬롯, 비트의 관계를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the relationship between a time reference, a slot, and a bit used in the automatic identification device.

자동 식별 장치에 사용되는 전송 슬롯은, 1초 동안 37.5개의 타임 슬롯으로 구성되고, 1분 동안에는 2,250개의 타임슬롯으로 구성된다. 1개의 타임 슬롯은 256비트(Bit/Slot)로 구성되어 있어서, 결국 1초 동안 9,600 비트(bps)의 전송 속도를 가진다.The transmission slot used in the automatic identification device is composed of 37.5 time slots in one second and 2,250 time slots in one minute. One time slot consists of 256 bits (Bit / Slot), and thus has a transmission rate of 9,600 bits (bps) for 1 second.

이하 자동 식별 장치의 세부적인 구성은 본 발명의 핵심이 아니고, 현재 당업자에게 알려진 기술이므로 상세한 설명은 생략한다. 또한, 전술한 바와 같이, 본 발명에 사용되는 의사위성 신호 수신기(300)와 자동 식별 장치(400)는 물리적으로 별도로 구현되지 않고 하나로 통합되어 구현될 수도 있다.Hereinafter, the detailed configuration of the automatic identification device is not the core of the present invention, and a detailed description thereof will be omitted since it is currently known to those skilled in the art. In addition, as described above, the pseudo-satellite signal receiver 300 and the automatic identification device 400 used in the present invention may not be physically implemented separately but may be integrated into one.

도 7은 본 발명에 의한 의사위성을 이용한 자동 식별 방법의 흐름을 도시하는 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a flow of an automatic identification method using a pseudo satellite according to the present invention.

우선, 의사위성은 현재 자신의 위치에서 신호를 수신할 수 있는 가시 GPS 위성을 확인하고(S711), 비가시 위성 중 하나의 C/A 코드를 이용하여 의사위성이라는 정보와, 자신의 정확한 위치정보 및 UTC 시각정보를 포함하는 데이터 메시지를 변조하여 송출한다(S712, S713).First, the pseudo-satellite identifies a visible GPS satellite capable of receiving a signal at its current location (S711), using the C / A code of one of the invisible satellites, and the information about the pseudo-satellite and its exact location information. And modulate and transmit a data message including UTC time information (S712, S713).

각 선박에 설치되어 있는 의사위성 신호 수신기(300)는 가시 GPS 위성 또는 의사위성으로부터 신호를 수신한다. 수신기는 GPS 위성 신호 또는 의사위성 신호로부터 위성과 수신기 사이의 거리를 산출하고, 그 거리를 기초로 수신기의 위시, 속도 등의 동적 정보 및 UTC 또는 1PPS와 같은 시각정보를 산출하여 자동 식별 장치로 전달한다(S714).The pseudo satellite signal receiver 300 installed in each ship receives a signal from a visible GPS satellite or pseudo satellite. The receiver calculates the distance between the satellite and the receiver from the GPS satellite signal or the pseudo-satellite signal, and calculates and transmits dynamic information such as wishing and speed of the receiver and visual information such as UTC or 1PPS based on the distance to the automatic identification device. (S714).

의사위성 신호 수신기로부터 동적 정보 및 시각 정보를 수신한 자동 식별 장치에서는, AIS표준에 따라 UTC에 동기된 비트 전송 클럭 및 비트 전송 슬롯을 생성하고(S716) 해당 선박의 동작 정보 및 시각 정보를 포함하는 AIS 데이터를 생성한다. 생성된 AIS 데이터를 AIS 표준에 맞도록 GMSK/FM 변조하고, 정해진 전송 슬롯에서 AIS 신호를 송출한다(S717).In the automatic identification device that receives the dynamic information and the time information from the pseudo-satellite signal receiver, a bit transmission clock and a bit transmission slot synchronized to UTC according to the AIS standard are generated (S716), and includes operation information and time information of the corresponding vessel. Create AIS data. GMSK / FM modulation is performed on the generated AIS data according to the AIS standard, and an AIS signal is transmitted in a predetermined transmission slot (S717).

또한, 자동 식별 장치는 다른 선박이 송출한 AIS 신호를 수신하고, 복조하여 해당 선박의 동적정보 및 시각정보를 산출하여, 모니터와 같은 소정의 출력수단으로 출력한다(S718).In addition, the automatic identification device receives and demodulates the AIS signal sent by another vessel, calculates dynamic information and time information of the vessel, and outputs it to a predetermined output means such as a monitor (S718).

본 발명에 의한 의사 위성은 기존 AIS에 부가적으로 덧붙는 형태이므로, 의사 위성의 동작이 AIS 운용에 미치는 영향은 최소화 되어야 한다. 따라서, 예를 들면, DOP가 좋은 4개 이상의 가시 GPS 위성이 있는 경우에는 그를 기초로 AIS를 운용하는 것이 바람직하며, 그러한 전파환경이 아닌 예외적인 상황에 한하여 본 발명에 의한 의사위성을 이용하는 것이 바람직하다는 것이다. 다만, 정상적인 전파환경에서도 본 발명에 의한 의사위성은 AIS 운용의 효율성, 특히 시각 정보나 위치 정보 제공에 대한 정확도를 향상시키는 데 이용될 수 있을 것이다.Since the pseudo satellite according to the present invention is in addition to the existing AIS, the influence of the operation of the pseudo satellite on the AIS operation should be minimized. Thus, for example, when there are four or more visible GPS satellites having a good DOP, it is preferable to operate the AIS based on them, and it is preferable to use the pseudolite according to the present invention only in exceptional circumstances, not in such a radio wave environment. It is. However, even in a normal radio wave environment, the pseudo satellite according to the present invention may be used to improve the efficiency of AIS operation, in particular, the accuracy of providing visual information or location information.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may various modifications without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the present invention but to describe the present invention, and the spirit and scope of the present invention are not limited by these embodiments. It is intended that the scope of the invention be interpreted by the following claims, and that all descriptions within the scope equivalent thereto shall be construed as being included in the scope of the present invention.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 시스템 및 방법을 이용하면, 충분한 GPS 가시위성이 확보되지 않거나, GPS 신호의 강도가 약한 전파환경 하에서도 선박의 자동 식별(Automatic Identification) 기능을 구현할 수 있다.As described above, by using the system and method according to the present invention, an automatic identification function of a ship can be implemented even in a radio wave environment in which sufficient GPS visibility is not secured or the strength of the GPS signal is weak.

또, 지상의 특정 위치에 고정되어 있는 의사위성을 일종의 기준국으로 이용하기 때문에, 더 정확한 선박의 위치, 속도 등의 정보를 제공함으로써, 정밀한 자동 식별 시스템 구현이 가능하다.In addition, since a pseudo-satellite fixed at a specific position on the ground is used as a kind of reference station, a precise automatic identification system can be realized by providing more accurate information about a ship's position and speed.

또한, GPS 위성 신호를 이용하더라도, 의사위성에서 DGPS에 의한 오차 보정 정보 및/또는 RAIM에 의한 GPS 신호 무결성 정보를 추가로 제공함으로써, 자동 식별의 정밀도를 향상시킬 수 있다.In addition, even when using a GPS satellite signal, the accuracy of automatic identification can be improved by additionally providing error correction information by DGPS and / or GPS signal integrity information by RAIM in the pseudo satellite.

한편, 본 발명의 다른 실시예를 이용하면, 의사위성 신호를 일종의 방해신호 또는 재머(Jammer)로 이용함으로써, 본 발명에 의한 자동 식별 장치를 구비하지 않은 선박 또는 무기 등이 항만으로 접근하는 것을 방해하는 항만보호 기능을 수행할 수 있다.On the other hand, by using another embodiment of the present invention, by using the pseudo-satellite signal as a kind of jammer or jammer, the vessel or weapon which does not have the automatic identification device according to the present invention prevents access to the harbor. It can perform port protection function.

Claims (13)

항만 주위 지상의 특정 위치에 배치되어 자신의 식별코드와, 자신의 위치를 포함하는 항법 메시지 및 시각정보를 포함하는 의사위성 신호를 생성하여 송출하는 하나 이상의 의사위성;One or more pseudo-satellite satellites disposed at a specific location on the ground around the harbor to generate and transmit pseudo-satellite signals including their identification codes, navigation messages and their visual information including their location; 선박에 설치되며, GNSS 위성 신호 및 상기 의사위성으로부터의 의사위성 신호 중 하나 이상을 이용하여 위치, 속도를 포함하는 동적정보를 산출하고, 산출된 항행정보를 포함하는 AIS 신호를 TDMA 방식으로 송출하며, 타 대상체로부터의 AIS 신호를 수신하여 출력하는 하나 이상의 자동 식별 장치;Installed in the vessel, using the one or more of the GNSS satellite signal and the pseudo-satellite signal from the pseudo-satellite to calculate the dynamic information including the position, speed, and transmits the AIS signal containing the calculated navigation information by TDMA method At least one automatic identification device for receiving and outputting an AIS signal from another object; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 시스템.Automatic identification system using a pseudo satellite, characterized in that it comprises a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 GNSS는 GPS이고, 상기 의사위성의 식별코드는 고유한 PRN(Pseudo Random Noise)인 C/A 코드 또는 현재 비가시상태에 있는 GPS 위성의 PRN인 C/A 코드 중 하나인 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 시스템.The GNSS is GPS, and the pseudo code of the pseudo satellite is one of a C / A code which is a unique PRN (Pseudo Random Noise) or a C / A code which is a PRN of a GPS satellite currently invisible. Automatic identification system using satellites. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 의사위성은 상기 식별코드를 이용하여, GPS에서와 동일하거나 유사한 포맷으로 상기 항법 메시지를 변조하여 의사위성 신호를 생성하고, 소정 주기마다 의사위성 신호를 단속적으로 송출하는 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동식별 시스템.The pseudo satellite generates a pseudo satellite signal by modulating the navigation message in the same or similar format as in GPS using the identification code, and transmits the pseudo satellite signal intermittently every predetermined period. Automatic identification system using. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 의사위성은 상기 의사위성 신호의 송출전력을 높이거나, 신호 송출 단속 주기를 변경함으로써, 상기 의사위성 수신 기능이 없는 자동 식별 장치가 위성 항법 시스템에 의한 위성 항법 기능을 수행하지 못하도록 하여, 권한 없는 선박 또는 무기 등이 항만으로 접근하는 것을 방지하는 재머(Jammer)로 기능하도록 하는 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 시스템.The pseudo-satellite increases the power output of the pseudo-satellite signal or changes the signal transmission interruption period, thereby preventing the automatic identification device without the pseudo-satellite receiving function from performing the satellite navigation function by the satellite navigation system. Automatic identification system using a pseudo-satellite, characterized in that to function as a jammer (Jammer) to prevent the vessel or weapons, such as to approach the port. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 의사위성은 GNSS 위성신호를 이용하여 UTC에 시각동기하는 제 1 방식, 주위의 다른 의사위성 신호를 이용하여 서로 시각동기를 수행하는 제 2 방식, 및 자체적인 정밀 시각장치를 이용하여 시각을 동기하는 제 3 방식 중 하나 이상의 시각 동기방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 시스템.The pseudo-satellite is a first method of synchronizing time to UTC using a GNSS satellite signal, a second method of synchronizing time to each other using other pseudo-satellite signals around, and synchronizing the time using its own precise visual device. Automatic identification system using a pseudo-satellite, characterized in that using one or more of the time synchronization method of the third method. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 GNSS에 의한 AIS 운용의 정확도를 향상시키기 위하여, 상기 의사위성 신호에는 차동 GNSS(DGNSS)에 의한 오차 보정 정보와, RAIM 방식에 의한 GNSS 신호 무결성 정보 중 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 시스템.In order to improve the accuracy of the AIS operation by the GNSS, the pseudo-satellite signal includes at least one of error correction information by the differential GNSS (DGNSS) and GNSS signal integrity information by the RAIM method. Automatic identification system. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 자동 식별 장치는The automatic identification device 상기 의사위성으로부터의 신호와 가시 GNSS 위성으로부터의 신호 중 하나 이상을 수신하여, 각 위성까지의 거리를 산출하고, 그를 기초로 상기 선박의 위치, 속도를 포함하는 동적정보 및 시각정보를 생성하는 의사위성 신호 수신부와,A doctor that receives at least one of a signal from the pseudo-satellite and a signal from a visible GNSS satellite to calculate a distance to each satellite and generate dynamic and visual information, including the position and velocity of the vessel, based thereon; A satellite signal receiver, UTC 또는 타 장치 시각과의 동기를 수행하고, 상기 의사위성 신호 수신부로부터 상기 선박의 동적 정보 및 시각정보를 수신하여, AIS 표준에 맞도록 변조한 후 TDMA 방식으로 타 선박으로 송출하는 자동 식별 장치부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 시스템.Synchronize with UTC or other device time, receive dynamic information and time information of the ship from the pseudo-satellite signal receiver, modulate it to meet AIS standard, and send it to other ship by TDMA method Automatic identification system using a pseudo-satellite, characterized in that made. 항만 주위의 지상에 배치되는 하나 이상의 의사위성과, 하나 이상의 선박에 장착되는 자동식별 장치를 이용하는 것으로,Using one or more pseudo-satellite satellites placed on the ground around the harbor and automatic identification devices mounted on one or more ships, 상기 의사위성이 소정 주기마다 의사위성 신호를 단속적으로 송출하는 제 1 단계;A first step of intermittently transmitting the pseudo-satellite signal every predetermined period; 상기 자동 식별장치는 3 이상의 GNSS 위성 및/또는 의사위성으로부터 특정 포맷의 항법신호를 수신하는 제 2 단계와,The automatic identification device includes a second step of receiving a navigation signal of a specific format from three or more GNSS satellites and / or pseudo-satellites; 상기 항법신호로부터 각 GNSS 위성 또는 의사위성 까지의 거리를 산출하고, 그를 기초로 해당 선박의 위치와 속도와 같은 동적정보 및 시각정보를 산출하는 제 3 단계와,A third step of calculating a distance from each navigation signal to each GNSS satellite or pseudosatellite, and calculating dynamic and visual information such as the position and speed of the corresponding vessel based on the navigation signal; 산출된 동적정보 및 시각정보를 AIS 표준에 맞도록 변환하여 AIS 신호를 생성하고 VHF 대역에서 TDMA방식으로 송출하는 제 4 단계와,A fourth step of generating the AIS signal by converting the calculated dynamic information and visual information to conform to the AIS standard and transmitting the TIS method in the VHF band; 소정 주기마다 타 선박의 자동 식별장치로부터 수신한 AIS 신호를 분석하여 타 선박의 동적정보 또는 시각정보를 출력하는 제 5 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 방법.And a fifth step of analyzing the AIS signal received from the automatic identification device of another ship at predetermined intervals and outputting dynamic or visual information of another ship. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 항법신호에는 위성에 고유한 식별코드 정보가 포함되어 있으며, 상기 GNSS 위성의 식별코드는 GPS에 사용되는 C/A코드이고, 상기 의사위성의 식별코드는 각 의사위성에 고유한 PRN(Pseudo Random Noise) 또는 상기 의사위성의 위치에서 비가시 상태에 있는 GPS 위성의 C/A코드인 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 방법.The navigation signal includes identification code information unique to the satellite, and the identification code of the GNSS satellite is a C / A code used for GPS, and the identification code of the pseudo satellite is a PRN (Pseudo Random) unique to each pseudo satellite. Noise) or a C / A code of a GPS satellite in an invisible state at the position of the pseudo satellite. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 의사위성 신호에는 의사위성의 식별코드, 의사위성으로부터의 신호라는 것을 나타내는 정보 및 해당 의사위성의 위치정보 중 하나 이상이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 방법.The pseudo-satellite signal includes an identification code of a pseudo-satellite, information indicating that the signal is from a pseudo-satellite, and location information of the pseudo-satellite. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 의사위성은 필요한 경우에 한하여 의사위성 신호의 송신전력을 소정 임계치 이상으로 하거나, 신호 송출 단속 주기를 조절함으로써, 의사위성 수신 기능이 없는 자동 식별 장치가 위성 항법 시스템에 의한 위성 항법 기능을 수행하지 못하도록 하여, 권한 없는 선박 또는 무기 등이 항만으로 접근하는 것을 방지하는 재머(Jammer)로 기능하도록 하는 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 방법.The pseudosatellite does not perform the satellite navigation function by the satellite navigation system by the automatic identification device without the pseudo-satellite reception function by setting the transmission power of the pseudo-satellite signal above a predetermined threshold or adjusting the signal transmission interruption period only when necessary. A method of automatic identification using pseudo-satellite, which prevents unauthorized ships or weapons from accessing the harbor. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 의사위성은 상기 제 1 단계에서, GNSS 위성신호를 이용하여 UTC에 시각동기하는 제 1 방식, 주위의 다른 의사위성 신호를 이용하여 서로 시각동기를 수행하는 제 2 방식, 및 자체적인 정밀 시각장치를 이용하여 시각을 동기하는 제 3 방식 중 하나 이상에 의하여 시각을 동기시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 방법.In the first step, the pseudo satellite is a first method of synchronizing time to UTC using a GNSS satellite signal, a second method of synchronizing each other using another pseudo satellite signal of the surroundings, and its own precise visual device. And synchronizing the time by one or more of the third methods of synchronizing the time by using the pseudo- satellite. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 GNSS에 의한 AIS 운용의 정확도를 향상시키기 위하여, 상기 의사위성 신호에는 차동 GNSS(DGNSS)에 의한 오차 보정 정보와, RAIM 방식에 의한 GNSS 신호 무결성 정보 중 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 의사위성을 이용한 자동 식별 방법.In order to improve the accuracy of the AIS operation by the GNSS, the pseudo-satellite signal includes at least one of error correction information by the differential GNSS (DGNSS) and GNSS signal integrity information by the RAIM method. Automatic identification method using.
KR1020030007039A 2003-02-04 2003-02-04 Automatic identification system and method using pseudo-satellite KR20040070847A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030007039A KR20040070847A (en) 2003-02-04 2003-02-04 Automatic identification system and method using pseudo-satellite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030007039A KR20040070847A (en) 2003-02-04 2003-02-04 Automatic identification system and method using pseudo-satellite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040070847A true KR20040070847A (en) 2004-08-11

Family

ID=37359062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030007039A KR20040070847A (en) 2003-02-04 2003-02-04 Automatic identification system and method using pseudo-satellite

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20040070847A (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100687277B1 (en) * 2005-03-14 2007-02-27 삼영이엔씨 (주) Automatic Identification System built in Electronic Chart
KR100775434B1 (en) * 2006-01-20 2007-11-12 삼성전자주식회사 Marine Switching System for Providing Time Information and Method Thereof
US7990263B2 (en) * 2006-09-28 2011-08-02 Beatty Street Properties, Inc. Vector-based harbor scheduling
KR101055807B1 (en) * 2005-10-27 2011-08-09 현대중공업 주식회사 Integrated navigation system that performs time synchronization.
US8035556B2 (en) 2009-08-17 2011-10-11 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for transmitting pseudollite signal based on single clock and positioning system using the same
CN102800215A (en) * 2012-08-01 2012-11-28 上海海事大学 AIS (Automatic Identification System)-data-based regional idle ship counting system and realization method thereof
CN102103802B (en) * 2009-12-17 2014-04-16 株式会社Gmt Passenger ship navigation management system using AIS two-way communication and control method thereof
KR20140051036A (en) * 2012-10-22 2014-04-30 한국전자통신연구원 System and apparatus for managing traffic considering gps jamming
CN104992540A (en) * 2015-06-16 2015-10-21 江苏海事职业技术学院 Transmission control system for inland ship energy consumption data based on AIS network
KR20160046815A (en) * 2013-08-27 2016-04-29 마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨 Cloud-offloaded global satellite positioning
KR20160084316A (en) * 2015-01-05 2016-07-13 삼성전자주식회사 Method of multiplen satellite measurement failure detection and isolation for gnss

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100687277B1 (en) * 2005-03-14 2007-02-27 삼영이엔씨 (주) Automatic Identification System built in Electronic Chart
KR101055807B1 (en) * 2005-10-27 2011-08-09 현대중공업 주식회사 Integrated navigation system that performs time synchronization.
KR100775434B1 (en) * 2006-01-20 2007-11-12 삼성전자주식회사 Marine Switching System for Providing Time Information and Method Thereof
US7990263B2 (en) * 2006-09-28 2011-08-02 Beatty Street Properties, Inc. Vector-based harbor scheduling
TWI427570B (en) * 2006-09-28 2014-02-21 Beatty Street Properties Inc Vector-based harbor scheduling method
US8035556B2 (en) 2009-08-17 2011-10-11 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus for transmitting pseudollite signal based on single clock and positioning system using the same
CN102103802B (en) * 2009-12-17 2014-04-16 株式会社Gmt Passenger ship navigation management system using AIS two-way communication and control method thereof
CN102800215A (en) * 2012-08-01 2012-11-28 上海海事大学 AIS (Automatic Identification System)-data-based regional idle ship counting system and realization method thereof
KR20140051036A (en) * 2012-10-22 2014-04-30 한국전자통신연구원 System and apparatus for managing traffic considering gps jamming
KR20160046815A (en) * 2013-08-27 2016-04-29 마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨 Cloud-offloaded global satellite positioning
KR20160084316A (en) * 2015-01-05 2016-07-13 삼성전자주식회사 Method of multiplen satellite measurement failure detection and isolation for gnss
CN104992540A (en) * 2015-06-16 2015-10-21 江苏海事职业技术学院 Transmission control system for inland ship energy consumption data based on AIS network

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11770714B2 (en) Satellite echoing for geolocation and mitigation of GNSS denial
US4751512A (en) Differential navigation system for remote mobile users
Dardari et al. Satellite and terrestrial radio positioning techniques: a signal processing perspective
EP0512789B1 (en) Vehicle tracking system employing global positioning system (GPS) satellites
CN102540227B (en) The method and system of aerogram target geo-location in search and rescue system
US7440427B1 (en) Increasing channel capacity of TDMA transmitters in satellite based networks
EP2618182B1 (en) Location information providing device
US5554993A (en) Global position determining system and method
EP2211195B1 (en) Position information providing system indoor transmitter and method for providing position information
US9213103B2 (en) Cells obtaining timing and positioning by using satellite systems with high power signals for improved building penetration
EP2965112A1 (en) Acquisition channel geolocation
CN108076445B (en) GNSS signal transmission using wireless communication network
CN103323864B (en) Accurate absolute time transmission from satellite system
WO1998058273A1 (en) Gps based search and rescue transceiver
EP1166142B1 (en) Position finding
KR20040070847A (en) Automatic identification system and method using pseudo-satellite
US10088312B2 (en) Geolocation using acquisition signals
KR101490838B1 (en) Positioning System based on Ground Control Center to Aerospace Relay Node
US20230275651A1 (en) Methods for the transmission of data between a resource constrained device and a non-geostationary satellite and associated system
Owens et al. The Feasibility of a VDE-SAT Ranging Service as an Augmentation to GNSS for Maritime Applications
KR102480637B1 (en) Non-contact ais and dsc perfomance vertification device using gps satellite signals
GB2456150A (en) A transmitter providing a signal indicating a time difference between respective reference clocks of a first and second global navigation satellite system
KR100520303B1 (en) Apparatus for measuring location using wireless communication network and method thereof
Gewies et al. R-mode baltic-a user need driven testbed development for the baltic sea
Nguyen et al. The Method for Enhancing Positioning Accuracy Based on Automatic Identification System

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application