KR20070038517A - 가상 위성 위치 확인 시스템 서버 - Google Patents

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KR20070038517A
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아슈토쉬 판드
스티븐 창
리오넬 가린
퀴우에 존 장
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서프 테크놀러지, 인코포레이티드
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Abstract

가상 위성 시스템 서버는 이벤트가 발생하거나 메시지를 수신하면 보조 및 지원 데이터를 수집하여 위성 위치 확인 시스템 가능 장치에 전송하고, 가상 위성 시스템 서버는 위치 데이터를 보유하고, 다른 장치가 그 위치를 판정하기 위해 어느 가상 위성 시스템 서버가 보조 또는 지원 정보를 원하는 다른 장치에 응답할지를 판정하는 위치 판정 서버를 구비할 수 있다.
가상 위성 시스템 서버, 위치 판정 서버, 위치 데이터, 지원 정보

Description

가상 위성 위치 확인 시스템 서버{VIRTUAL SATELLITE POSITION SYSTEM SERVER}
관련 출원에 대한 상호참조
본 출원은, "Virtual Satellite Position System Server"란 명칭으로 2004년 6월 23일에 출원된 미국 출원 제10/874,775호의 우선권을 주장하고, 상기 미국 출원 제10/874,775호는 Gregory B. Turetzky 등에 의해 "METHOD FOR SYNCHRONIZING A RADIO NETWORK USING END USER RADIO TERMINALS"란 명칭으로 2002년 5월 21일에 출원된 미국 특허 출원 제10/154,138호의 일부계속 출원으로 그 우선권을 주장하고, 상기 미국 특허 출원 제10/154,138호는 35 U.S.C.§119(e)에 따라 Gregory B. Turetzky 등의 2001년 5월 21일자 동일 명칭의 미국 가특허 출원 제60/292,774호의 우선권을 주장하며, 상기 출원들은 본 명세서에 참조결합되어 있다.
본 발명은 전반적으로 위성 위치 확인 시스템(SATPS)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가상 위성 위치 확인 시스템 서버로 위치 데이터를 수집 및 배포하는 것에 관한 것이다.
미국 정부에 의해 관리되는 위성 항법 장치(GPS) 등의 위성 위치 확인 시스템(SATPS)은 무선 내비게이션에 기초하고 있다. GPS 시스템은 6개의 균일하게 분 포된 궤도에서 지구 상공 11,000 해리를 도는 24개 위성과 궤도상 여분 위성의 네트워크를 구비하는 위성 기반 내비게이션 시스템이다. 각 GPS 위성은 12시간마다 지구를 한바퀴 돈다.
GPS 위성의 주기능은 시계로서 서비스하는 것이다. 각 GPS 위성은 그 신호를 탑재 10.23 MHz 세슘 원자 시계로부터 유도한다. 각 GPS 위성은 자신의 개별 의사 잡음(PN) 코드를 가지고 확산 대역 신호를 전송한다. 명확히 다른 PN 코딩 시퀀스를 사용하여 동일한 스펙트럼에서 다수의 신호를 전송하여 GPS 위성은 서로 간섭하지 않고 동일한 대역폭을 공유할 수 있다. GPS 시스템에서 사용되는 코드는 1023 비트 길이이고, 초당 1.023 메가비트의 레이트로 전송되어 거의 매 마이크로초마다 한 번, "칩"으로 불리는 시간 표시를 준다. 시퀀스는 밀리초마다 한번 반복하고 대략 획득 코드(coarse acquisition)(C/A 코드)라 불린다. 모든 20번째 사이클마다 코드는 위상을 바꿀 수 있고, 다른 GPS 위성을 위한 "책력" 데이터를 포함하는 1500 비트 길이 메시지를 인코딩하기 위해 사용된다.
GPS 기관에서 지정한 32개의 PN 코드가 있다. PN 코드 중 24개는 궤도에 있는 현재 GPS 위성에 속하고 25번째 PN 코드는 어떠한 GPS 위성에도 할당되지 않은 것으로 지정되어 있다. 나머지 PN 코드는 낡거나 고장난 유닛을 대체하기 위한 새로운 GPS 위성에서 사용될 수 있는 여유 코드이다. 다른 PN 시퀀스를 사용하여, GPS 수신기는 일치하는 신호 스펙트럼을 탐색할 수 있다. GPS 수신기가 일치되는 것을 찾으면, 그 신호를 생성한 GPS 위성을 식별한 것이다.
육상 기반 GPS 수신기는 육상 기반 GPS 수신기의 위치를 판정하기 위해서 삼 변 측량(trilateration)으로 불리는 라디오 범위 측정 방법의 변형을 사용한다. GPS 위치 판정은 라디오 비콘이 더 이상 고정적이지 않고 지구를 돌면서 초당 약 1.8 마일의 속도로 공중에서 이동하는 위성이라는 점에서 과거의 라디오 방향 탐색(RDF) 기술과 다르다. 공중 기반이어서, GPS 시스템은 삼변 측량과 같은 방법을 사용하여 가상적으로 지구의 모든 지점의 위치를 설정하기 위해 사용될 수 있다.
삼변 측량 방법은 GPS 위성으로부터 시간 신호를 획득하는 GPS 수신 유닛에 의존한다. 실제 시간을 알고 이를 GPS 위성으로부터 수신한 시간과 비교하여, 수신기는 GPS 위성까지의 거리를 계산할 수 있다. 예를 들면 GPS 위성이 수신기로부터 12,000마일 떨어져 있으면, 수신기는 그 GPS 위성으로부터 12,000 마일의 반경으로 정의된 위치 구 위 어딘가에 있는 것이다. GPS 수신기는 제2 GPS 위성의 위치를 확인하면 이는 수신기의 위치를 제2 GPS 위성 주위 위치 구에 기초하여 계산할 수 있다. 두 구는 교차하여 원을 이루고 그 위치 원 내 어딘가에 GPS 수신기가 위치하는 것이다. 제3 GPS 위성까지의 거리를 확인하여 GPS 수신기는 제3 GPS 위성 주위 위치 구를 투영할 수 있다. 제3 GPS 위성의 위치 구는 단지 두 지점에서 처음 두 GPS 위성의 위치 구들의 교차에 의해 생성된 위치 원과 교차할 것이다. 그 위치 구가 두 가능한 위치 지점 중 하나와 교차할 하나 이상의 GPS 위성의 위치 구를 판정하여, GPS 수신기의 정밀한 위치는 지구 위에 위치한 위치 지점으로 판정된다. 또한, 제4 GPS 위성은 수신기에서 시계 에러를 해결하기 위해 사용된다. 결국, 모든 GPS 위성의 위치를 고려할 수 있는 단지 하나의 시간 오프셋만이 있기 때문에, 정확한 시간도 판정될 수 있다. 삼변 측량 방법은 30 미터의 차수로 위치 정확도를 낼 수 있지만, 그러나, GPS 위치 판정의 정확도는 신호 세기 및 다중 경로 반사로 인해 저하될 수 있다.
11개 정도로 많은 GPS 위성이 한 번에 GPS 수신기에서 수신될 수 있다. 협곡과 같은 일정 환경에서, 일부 GPS 위성은 차단될 수 있고, GPS 위치 판정 시스템은 위치 정보를 위해 수평선 근처의 GPS 위성과 같은 더 약한 신호 세기를 가진 GPS 위성에 의존할 수 있다. 다른 경우에 머리 위 잎가지들이 GPS 수신기 유닛이 수신하는 신호 세기를 감소시킬 수 있다. 두 경우 신호 세기는 감소되거나 완전히 차단될 수 있다. 이러한 경우에, 보조 정보가 위치 판정을 보조하기 위해 사용될 수 있다.
통신하기 위해 라디오 스펙트럼을 사용하는 여러 방법이 있다. 예를 들면 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 시스템에서, 주파수 대역은 일련의 주파수 슬롯으로 분할되고 다른 송신기는 다른 주파수 슬롯이 할당된다. 시간 분할 다중 접속(TDMA) 시스템에서, 각 송신기가 방송할 수 있는 시간은 시간 슬롯에 한정되어, 송신기는 그 할당된 주기 동안만 전송하여 그 메시지를 차례차례 전송한다. TDMA에서, 각 송신기가 전송하는 주파수는 일정한 주파수이거나 계속 변할 수 있다(주파수 도약).
전술한 것처럼, 여러 사용자에게 라디오 스펙트럼을 할당하는 다른 방법은 확산 스펙트럼으로도 알려진 코드 분할 다중 접속(CDMA)의 사용을 통하는 것이다. CDMA에서 모든 사용자는 모든 시간에 동일한 주파수 대역에서 전송한다. 각 사용자는 사용자의 전송을 다른 모든 것과 구별하기 위해 사용되는 지정된 코드를 가진 다. 이 코드는 대역에 정보를 확산시키기 때문에 흔히 확산 코드로 불린다. 또한 코드는 의사 잡음 또는 PN 코드로도 불린다. CDMA 전송에서, 전송된 데이터의 각 비트는 전송될 데이터가 "1"이면 특정 사용자의 확산 코드로 대체되고, 전송될 데이터가 "0"이면 확산 코드의 역으로 대체된다.
수신기 유닛에서 전송을 디코딩하기 위해서 코드를 "역확산"시키는 것이 필요하다. 역확산 프로세스는 도래하는 신호를 취하여 이를 확산 코드와 칩별로 적산하고 그 결과를 합산한다. 이 프로세스는 흔히 상관이라 불리고, 흔히 신호가 PN 코드와 상관된다고 말한다. 역확산 프로세스의 결과는 원래 데이터가 모든 다른 전송으로부터 분리될 수 있고 원래 신호가 복구될 수 있다는 것이다. CDMA 시스템에서 사용되는 PN 코드의 성질은 하나의 확산 스펙트럼 코드의 존재가 다른 코드의 디코딩 결과를 변동시키지 않는다는 것이다. 하나의 코드가 다른 코드의 존재에 간섭을 주지 않는 성질은 종종 직교성으로 불리고, 이 성질이 있는 코드는 직교한다고 한다. 확산 스펙트럼 신호로부터 데이터를 추출하는 프로세스는 흔히 상관, 디코딩, 역확산과 같은 많은 용어로 알려져 있다. 이러한 용어는 본 명세서에서 서로 교환이 가능하게 사용된다. 확산 스펙트럼 시스템에 의해 사용되는 코드는 흔히 이에 한정되지는 않지만 의사 잡음(Pseudo Noise: PN) 코드, 의사 랜덤 코드(Pseudo Random Codes: PRC), 확산 코드, 역확산 코드, 직교 코드를 포함하는 여러 용어로 불린다. 이러한 용어는 본 명세서에서 서로 교환이 가능하게 사용된다.
CDMA는 데이터를 전송하는데 꼭 필요한 것보다 큰 방송 스펙트럼에 데이터를 확산시키므로 CDMA는 종종 확산 스펙트럼으로 불린다. 확산 스펙트럼은 다수의 이 점을 가진다. 한 가지 이점은 전송된 데이터가 스펙트럼에 확산되므로 확산 스펙트럼은 일부 다른 프로토콜보다 더 간섭에 강할 수 있다는 것이다. 다른 이점은 메시지가 더 낮은 전력에서 전송되고도 디코딩될 수 있다는 것이고, 또 다른 이점은 다수의 신호가 동일 주파수에 맞춰진 하나의 수신기에서 동시에 수신될 수 있다는 것이다.
GPS 시스템은 그 데이터를 육상 유닛에 전달하기 위해 확산 스펙트럼 기술을 사용한다. 확산 스펙트럼의 사용은 특히 위성 위치 확인 시스템에서 유리하다. 확산 스펙트럼 기술은 GPS 수신기 유닛이 단일 주파수에서 동작할 수 있게 하여, 여러 주파수가 사용된다면 다른 대역으로 전환하고 맞추기 위해 필요할 추가 전자기기가 없어도 된다. 확산 스펙트럼은 GPS 수신기의 전력 소모 요구사항도 최소화한다. GPS 송신기는 예를 들면 50 와트 이하가 필요하고 실질적 간섭에도 강하다.
GPS 시스템이 널리 사용될 수 있지만, GPS 수신기와 같은 개별적인 GPS 위성 위치 확인 시스템 수신기 유닛의 성능을 저하시키거나 유효성이 차단되는 상황이 있다. 그러나 일부 GPS 수신기가 그 위치를 판정하는데 덜 효과적인 반면 다른 것은 차단되지 않고 그 위치를 판정할 수 있다.
가시 GPS 위성을 획득하기 위한 GPS 수신기 유닛의 능력을 개선하는 알려진 방법은 고정된 지상 네트워크에 의해 제공되는 타이밍 신호 또는 고정된 네트워크 장치에 저장된 책력 및 천문력 데이터와 같은 보조 정보를 사용하는 것이다. 그러나, GPS 수신기 유닛은 GPS 위성은 물론 지상 네트워크로부터 신호를 수신하는 문제를 가질 수 있다. 또한, 고정 네트워크 해결책의 구현은 네트워크 운영자가 구 매하여 관리하는 비싼 장비를 요구한다. 고정 네트워크 해결책은 네트워크 사용불능 및 고장에 취약하기도 하다. 흔히 네트워크 해결책의 확장은 고려할만한 비용에서 네트워크에 추가적인 하드웨어를 추가하는데 한정된다.
GPS 위성을 획득하고 GPS 수신기 유닛의 위치를 판정하기 위한 GPS 수신기 유닛의 능력을 증가시키는 이전의 방법은 셀룰러 네트워크와 같은 다른 네트워크로부터 보조 또는 지원 데이터를 수신하도록 구성되는 GPS 수신기 유닛을 수반하였다. 그러나, 이러한 방법은 다른 유형의 네트워크의 수, 네트워크 기반시설의 비용, 고정 네트워크에서 발생할 수 있는 사용불능으로 인한 문제로 인해 덜 최적이다.
그러므로, 전술한 단점 및 이전에 경험했던 그 밖의 단점을 해결하기 위해 그 위치를 판정하는 GPS 수신기 유닛의 능력을 개선하기 위한 방법 및 시스템이 필요하다.
발명의 개요
본 발명에 따른 시스템은 무선 장치, GPS 가능 무선 장치, 고정 네트워크 구성요소에 배치되거나 GPS 가능 장치에 의해 접속될 수 있는 가상 위성 시스템 서버를 제공한다. 가상 위성 시스템 서버는 GPS 가능 장치의 위치를 판정하거나 GPS 위성을 획득하는 시간을 줄이는데 일조하기 위해 충분한 GPS 위성으로부터 위성 위치 확인 데이터를 수신할 수 없는 GPS 가능 장치에 보조 또는 지원 위치 데이터를 수신, 저장, 전송할 수 있다.
가상 위성 시스템 서버는, 예를 들면 이동국, PDA, 블루투스 가능 장치와 같 은 무선 장치에 구현될 수 있다. 가상 위성 시스템 서버를 구비한 무선 장치는 다른 가상 위성 시스템 서버 또는 고정 네트워크 기반 위치 확인 서버에 보조 또는 다른 정보를 제공할 수 있다. 가상 위성 시스템 서버가 있거나 없는 무선 장치는 가상 위성 시스템 서버 가능 장치로부터 보조 또는 지원 정보도 수신할 수 있다.
당업자들이라면 본 발명의 다른 시스템, 방법, 특징 및 이점들은 다음의 도면 및 상세한 설명을 통해 알 수 있을 것이다. 본 명세서 내에 포함되는 이러한 추가 시스템, 방법, 특징 및 이점들 모두는 본 발명의 범주 내에 속하며, 첨부된 청구범위에 의해 보호되어 진다.
도 1은 GPS 데이터 센터를 구비한 위성 위치 확인 시스템의 기능적 프레임워크를 도시하는 도면.
도 2는 가상 위성 시스템 서버를 구현하고, GPS 클라이언트가 있는 도 1의 이동국의 블록도.
도 3은 GPS 기준 수신기와 GPS 데이터 센터의 기능을 구현하는 가상 위성 시스템 서버를 구비한 도 2의 GPS 가능 이동국의 내부 블록도.
도 4는 다른 무선 장치로부터 정보를 수신하는 가상 위성 서버를 무선 네트워크 내에 구비한 도 2의 GPS 가능 이동국을 도시하는 도면.
도 5는 도 2의 가상 위성 시스템 서버에 결합되어 있는 네트워크 구성요소의 블록도.
도 6은 가상 위성 시스템 서버에서 구현되는 네트워크 구성요소를 도시하는 블록도.
도 7은 무선 네트워크 내에서 도 2의 가상 위성 시스템 서버를 구비하는 다른 GPS 가능 장치와 통신하는 GPS 가능 장치를 나타내는 도면.
도 8은 복수의 GPS 클라이언트와 통신하는 도 6의 가상 위성 시스템 서버의 블록도.
본 도면들에서의 구성요소들은 정확한 비율로 스케일링되어 있지 않으며, 본 발명의 원리를 설명하기 위해 강조될 수도 있다. 유사한 참조 부호는 여러 도면들에서 대응하는 부문을 나타내고 있다.
앞서 언급한 공지의 방법과는 달리, 가상 위성 시스템 서버는, 예를 들면 셀룰러 네트워크, 블루투스 네트워크, 802.11 무선 네트워크인 다수의 위성 시스템 서버가 무선 네트워크를 통해 전개될 수 있게 한다. 고정 네트워크 GPS 기준 수신기 구현예와 달리, 가상 위성 시스템 서버는 네트워크 운영자가 네트워크를 통해 비싼 고정 GPS 기준 수신기를 구현해야 하는 것을 피하면서 GPS 가능 무선 장치의 네트워크 보조의 신뢰성을 증가시킬 수 있게 한다.
먼저 도 1을 참조하면, 위성 위치 확인 시스템(100)의 기능 프레임워크가 도시되어 있다. 그 중 하나가 참조번호(102)로 도시된 복수의 위성은 컨스텔레이션에서 지구를 돈다. 이러한 위성 컨스텔레이션의 일례는 미국 정부에 의해 운영되는 위성 항법 장치(GPS)이다. 위성(102)은 이동국(108)과 같은 GPS 가능 장치 및 GPS 기준 수신기(110)와 통신한다(104, 106). 이동국(108)은 GPS 클라이언트(112) 및, 예를 들면 셀룰러, 블루투스, 802.11 타입의 무선 네트워크와 같은 통신 및/또는 데이터 네트워크(117)와 통신할 수 있는 통신부(호 처리부)(114)를 구비할 수 있다.
GPS 기준 수신기(110)는 위치 확인 데이터를 GPS 수신기로부터 수집한다. 위치 확인 데이터는 다른 GPS 데이터는 물론 천문력, 책력, GPS 시간을 포함할 수 있다. GPS 기준 수신기(110)는 NMEA-108, RTCM104 및/또는 적절한 메시지 포맷과 같은 프로토콜을 전달하는 RS232 링크(113)와 같은 통신 링크를 통해 GPS 데이터 센터(115)와 통신하고 있을 수 있다. GPS 데이터 센터(115)는 GPS 기준 수신기(110)에 의해 수신된 위치 확인 데이터를 저장한다.
RS232 링크(113)는 몇 가지 예로서 전화 네트워크(공중 시스템 전화 네트워크) 또는 초고주파 통신 링크와 같은 전용 링크를 통해 전송될 수 있다. GPS 데이터 센터(115)는 TCP/IP 연결(118)을 통해 GPS 서버(116)와 통신하고 있을 수 있다.
GPS 서버(116)는 위치를 판정하기 위해서 GPS 기준 수신기(110)로부터 수신되어 GPS 데이터 센터(115)에 저장된 위치 확인 데이터를 처리할 수 있다. 또한, GPS 서버(116)는 다른 장치로부터 위치 확인 데이터를 수신하고 그 위치 확인 데이터를 처리하여 위치를 판정할 수 있다. GPS 서버(116)는 위치 확인 결과를 가지고 다른 장치에 응답할 것이다. GPS 서버(116)는 TCP/IP 링크(122)를 통해 메인 서버(120)와 통신할 수 있다.
메인 서버(120)는 다른 TCP/IP 링크(126)를 통해 사용자(124)와도 통신할 수 있다. 메인 서버(120)는 사용자(124)로부터 위치 제공 요청을 수신하고 GPS 서버(116)와 이동국(108) 사이에 전송 메커니즘을 제공하고 궁극적으로 사용자(124)에게 위치 제공 정보를 리턴할 수 있다. 사용자(124)는 공중 안전 응답 지점(PSAP) 또는, 예를 들면 근처 식당, 상점 또는 유흥지의 위치를 제공하는 것과 같은 다른 데이터 서비스를 위한 강화된 911(E911) 서버일 수 있다. 네트워크 구성요소(110, 115, 116, 120, 124)는 별개의 네트워크 구성요소로 도시되었다. 다른 구현예에서, 네트워크 구성요소는 네트워크 내에서 결합되거나 재배치될 수 있다.
GPS 서버(116)는 이동국(108)과 무선 인터페이스(128)를 사용하여 통신한다. 이동국(108)은 이에 한정되지는 않지만 셀룰러 전화, 개인용 컴퓨터(PC), 휴대용 컴퓨터, 휴대용 개인 정보 단말기(PDA), PCS 장치, 블루투스 가능 장치와 같은 전기 장치일 수 있다. 무선 인터페이스(128)는, 예를 들면 IS-801, CDMA, TDMA, AMP, NAMP, iDEN과 같은 셀룰러 전자통신 표준 또는 몇 가지를 들면 블루투스 또는 Wi-Fi와 같은 다른 무선 통신 표준일 수 있다. 무선 인터페이스(128)는 기지국 및 PSTN과 같은 전송 네트워크에 연결된 네트워크 탑과 같은 네트워크의 기반시설(117)을 통해 전송될 수 있다.
도 2를 참조하면, 가상 위성 시스템 서버(VSSS)(202)를 구현하는 GPS 클라이언트(112)가 있는 도 1의 이동국(108)의 블록도가 도시되어 있다. GPS 가능 이동국(108)의 GPS 클라이언트(112)는 GPS RF 수신기(204), 제어기(206), 동기식 동적 랜덤 액세스 메모리(SDRAM)(208), 플래시 메모리(210), 버스(212), 로직 프로세서 블럭(214)을 구비한다. GPS RF 수신기(204)는 배회 신호(본 발명의 구현에서 확산 스펙트럼 신호)를 안테나(216)를 통해 수신한다. 제어기(206)는 가상 위성 시스템 서버(202), GPS RF 수신기(204), 로직 프로세서 블럭(214)과 통신한다.
제어기(206)는 메모리, 즉 SDRAM(208), 플래시 메모리(210)에 저장된 복수의 명령을 실행하고, 수신 확산 스펙트럼 신호를 처리하는 로직 프로세서 블럭(214)에 의해 생성된 결과에 따라 작동한다. 이와 다른 구현예에서, 플래시 메모리(210)는 판독 전용 메모리 또는 다른 타입의 재프로그램가능 메모리일 수 있다. 로직 프로세서(214)는 아날로그 대 디지털 변환기, 매칭 필터, 상관기 또는 이전 디지털 로직 장치와 GPS 확산 스펙트럼 신호와 같은 배회 신호의 처리를 돕는 다른 로직 장치의 결합일 수 있다. 제어기(206)는 SDRAM(208) 및 플래시 메모리(210)를 버스(212)를 통해 접속한다.
제어기(206)는 기저대역 프로세서 외에 프로세서 또는 제어기를 구비하고 안테나(218)를 통해 무선 네트워크와 통신할 수 있는 호스트부 또는 CP부(114)와도 통신할 수 있다. 프로세서 또는 제어기는 CP부(114)에서 데이터 네트워크(118)로부터의 I ＆ Q 측정치 또는 디지털 RF를 처리한다. CP부(114)는 I ＆ Q 측정치를 수신하기 위해 제어기(206)와 통신할 수 있다. 또한, 이와 다른 구현예에서, CP부(114)는 GPS RF 수신기(204)와 통신하고 디지털 RF 데이터를 수신할 수 있다. CP부(114)의 처리부는 I ＆ Q 측정치를 처리하기 위해 프로세서 또는 제어기가 실행하는 복수의 명령을 가진 메모리를 구비할 수 있다.
제어기(206)가 GPS 가능 이동국(108)의 위치를 판정할 수 없으면, 추가적인 확장 데이터 또는 보조 데이터가 사용될 수 있다. 이러한 데이터는 가상 위성 시스템 서버(202)로부터 수신될 수 있다. 가상 위성 시스템 서버(202)는 GPS 클라이언트(112) 안 또는 CP부(114) 안에 국지적으로 존재할 수 있다. 가상 위성 시스템 서버(202)에 포함될 수 있는 데이터는 이에 한정되지는 않지만 책력, 천문력, GPS 시간, DGPS 데이터를 포함한다. 제어기(206)는 GPS 가능 이동국(108)의 위치를 판정하기 위해서 가상 위성 시스템 서버(202)에 포함된 보조 또는 지원 데이터를 접속할 수 있다.
GPS 가능 이동국(108)의 위치가 판정되면, 현재 책력, 천문력, GPS 시간, DGPS 데이터와 같은 데이터는 GPS 클라이언트(112) 안에 존재할 수 있는 가상 위성 시스템 서버(202)로 전송될 수 있다. 또한, 가상 위성 시스템 서버(202)의 주기적인 갱신은 미리 정해진 간격 또는 이벤트가 발생할 때 일어날 수 있다. 이벤트의 예는 무선 네트워크를 통한 토큰의 수신, 무선 네트워크를 통한 방송 메시지의 수신, 타이머의 만료, GPS RF 수신기(204)에 의한 새로운 위성 신호의 수신을 포함할 수 있다.
GPS 가능 이동국(108)의 GPS 클라이언트(112)는 자율 모드, 네트워크 지원 모드, 가상 위성 시스템 서버와의 통신을 포함할 수도 있는 네트워크 중심 모드와 같은 여러 모드일 수 있다. 도 2에서, GPS 클라이언트(112)는 CP부(114)에 의해 사용하기 위한 I ＆ Q 측정치와 같은 미가공 데이터를 생성하는 제어기(206)가 있는 센서로서 작동한다. 이 구성에서, 다기능부의 더 많은 전력이 약한 신호를 획득하기 위해 사용될 수 있다.
활성 모드의 GPS 가능 이동국(108)은 센서 기능으로서 GPS 클라이언트(112)를 작동하는 복수의 명령을 실행할 수 있다. 센서 기능은 GPS 클라이언트(112)가 확산 스펙트럼 신호를 안테나(216)를 통해 GPS RF 수신기(204)에서 수신하고 제어기(206)에 의해 미가공 의사 배회 데이터를 생성하게 한다. 미가공 의사 배회 데이터는 통신 경로(122)를 통해 CP부(114)로 전송된다. CP부(114)의 처리력은 위도, 경도, 고도, 시간, 방향, 속도를 계산하기 위해서 제어기(206)와 결합하여 사용될 수 있다. CP부(114)는 제어기(206)에 위치 데이터를 단순히 전달하고, GPS 클라이언트에 대한 호스트로서 작동하거나, 위치 데이터를 전처리/처리할 수 있다. 그러므로, CP부(114)의 추가된 처리력은 위치 판정에서 보조하기 위해 사용될 수 있다. 센서 기능의 다른 이점은 약한 신호(-162dbm 정도로 낮은)를 획득하는 능력이다. 센서 기능은 GPS 클라이언트(112)를 포함하는 장치에 가장 큰 영향을 주지만, 약한 위성 신호를 획득하고 획득된 신호에 더 신속하게 로킹하는 능력이 생긴다.
SDRAM(208) 또는 플래시 메모리(210)와 같은 메모리가 도 2에 도시되었지만, 당업자는 본 발명에 따른 시스템 및 방법의 전부 또는 일부가, 예를 들면 하드디스크, 플로피 디스크, CD-ROM과 같은 2차 저장 장치인 다른 기계 판독가능 매체, 네트워크로부터 수신된 신호, 또는 현재 공지되거나 향후 개발될 ROM 또는 RAM의 다른 형태에 저장되어 판독될 수 있음을 알 것이다. 또한, GPS 가능 이동국(108)의 특정 구성요소가 설명되었지만, 당업자라면 본 발명에 따른 방법, 시스템, 제조물에서 사용하기에 적절한 위치 확인 시스템은 추가적 또는 다른 구성요소를 포함할 수 있음을 알 것이다. 예를 들면 제어기(206)는 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 주문형 집적 회로(ASIC), 중앙 처리 장치로서 동작하는 별개 또는 결합된 다른 타입의 회로, 8비트의 배수가 아닌 블럭 크기로 데이터를 처리하는 특수 설계 DSP일 수 있다. 메모리(208)는 RAM, DRAM, EEPROM, 또는 임의의 다른 타입의 판독/기록가능 메모리일 수 있다.
도 3에서, GPS 기준 수신기(110), GPS 데이터 센터(115), GPS 서버(116)의 기능을 구현하는 가상 위성 시스템 서버(202)를 구비하는 도 2의 GPS 가능 이동국(108)의 내부 블록도가 도시되어 있다. GPS 클라이언트(112)는 이동국(108)에 구현될 수 있는 내부 GPS 기준 수신기부(302), GPS 데이터 센터부(304), GPS 서버(306)로 이루어진 가상 위성 시스템 서버(202)를 구비한다. 가상 위성 시스템 서버(202)는 GPS 지원 데이터 소스(내비게이션할 때) 또는 GPS 지원 데이터 사용자(위성을 획득하려고 할 때)로서 사용될 수 있다. 그러므로, 공동 지역(이웃으로 불리는)에서 가상 위성 시스템 서버를 구비한 다른 이동국이 주어진 이동국을 위한 GPS 지원 데이터를 제공하거나 또는 가상 위성 시스템 서버를 구비한 다른 이동국이 위성을 획득하려고 할 때 지원을 요청할 수 있다. 가상 위성 시스템 서버(202)의 사용은 고정된 실제/물리적 GPS 기준 수신기를 네트워크를 통해 구현하는 비용을 절약한다.
이동국(108)은 네트워크 보조 GPS 모드에서 동작할 수 있고, 이는 지원을 제공하는데 필요한 모든 천문력 및 책력 데이터를 전부 수집하는데 충분한 시간 동안 전원이 켜져 있을 수 있다. 켜짐 시간은 1-10초일 수 있고, 천문력 데이터 수집은 대략 30초까지 요구할 수 있고 이동국이 거친 환경에 있으면 가능하지 않을 수 있다. 다른 구현예에서, 지원 GPS 모드는 천문력 및/또는 책력 데이터의 일부를 수집 및 전송하기에 충분한 시간 동안 전원이 켜져 있을 수 있다. 이동국(108)은 내비게이션 데이터 또는 메시지의 일부(즉, 기껏해야 하나의 워드 또는 하나의 서브프레임)만을 수집할 수 있고, 그 정보는 다른 이동국이 수집한 다른 조각의 데이터와 결합될 수 있다. 위치 확인 데이터는 부분 데이터를 전송하는 셔틀 메시지를 사용하여 이동국에서 이동국으로 또는 장치에서 장치로 전달될 수 있고 셔틀 메시지를 현재 가진 장치에 의해 갱신된다. 데이터가 수집되면, 이는 이동국에서 또는 충분한 정보가 직접 사용가능하지 않고 충분한 정보가 셔틀 메시지에 있는 장소에서 디코딩될 수 있다.
셔틀 메시지에서 전달되는 위치 확인 데이터는 처리의 다른 수준에 있을 수 있다. 위치 확인 데이터는 즉각적인 위성 획득에 사용될 수 있는 위치 확인 데이터의 완전한 현재 유효 세트일 수 있다. 데이터는 다른 수준의 수집 및 검증에서 불완전 미가공 데이터일 수 있고 향후 위치 확인 데이터에 속할 수 있다. 이 데이터는 셔틀 메시지에서 배경으로 수집되고 위치 확인 데이터의 완전한 현재 검증된 세트로 대체될 수 있다. 그러므로, 향후 위치 확인 데이터를 병행하여 준비하면서 GPS 위성의 획득을 가속화한다는 셔틀 메시지의 동시적 이점이 있다. 다른 실시예에서, 단지 셔틀 메시지는 위치 확인 데이터의 현재 검증된 세트를 조립 및 제공할 수 있다.
도 4에서, 다른 이동국(404, 406)으로부터 정보를 수신하는 무선 네트워크(402) 내 가상 위성 시스템 서버(202)가 있는 도 1의 GPS 가능 이동국을 도시한다. 다른 이동국은 이동국(404)과 같이 무선 네트워크 내에 위치하거나 이동국(108)과 이동국(406)이 통신할 수 있는 한 무선 네트워크선 외부에 있는 이동국(406)일 수 있다. 이러한 통신의 예는 셀룰러 네트워크(402)가 아닌 블루투스 네트워크를 사용하여 통신하는 이동국(108)과 이동국(406)일 것이다. 무선 네트워크(402)는 같이 위치하는 GPS 기준 수신기(110) 및 GPS 데이터 센터(115)가 있는 GPS 서버(116)를 포함하고 안테나(410) 및 GPS 안테나(412)에 연결된 기지국(408)을 구비한다. 가상 위성 시스템 서버(412)를 구비한 다른 무선 장치(404)도 무선 네트워크(402) 내에 있다. 무선 네트워크(402) 외부의 제3 장치(406)도 가상 위성 시스템 서버(414)를 포함한다. 제3 장치(406)는 가상 위성 시스템 서버(414)를 포함하는 블루투스 가능 무선 장치일 수 있다.
추가적인 장치(404, 406)는 공중 교환 전화 네트워크 및/또는 초고주파와 같은 다른 네트워크에 연결된 기지국을 통해 네트워크(402)의 네트워크 기반시설 내에 설정된 통신 링크(117)를 통해(또는 제어 채널을 통해) GPS 가능 이동국(108)과 통신할 수 있다. 무선 장치(406)는 무선 장치(404)가 무선 네트워크(402) 내에 있는 동안 무선 네트워크(402)의 외부에 있는 것으로 도시되어 있다. 무선 장치(108, 406) 및 이동국(404)은 무선 장치인 것으로 도시되었지만, 다른 구현에에서 무선 장치, 유선 장치 또는 전송가능 유/무선 장치일 수 있다.
GPS 가능 이동국(108)이 GPS 신호(110)로부터 그 위치를 판정할 수 없고, 도 3의 GPS 기준 수신기(302) 및 GPS 데이터 센터(304)와 같은 가상 위성 시스템 서버(202)를 가지고 있으면, 도 4의 GPS 가능 이동국(108)은 안테나(410)를 통해 기지국(408)과 같은 네트워크(402)에 위치한 다른 장치, 무선 장치(404) 또는 다른 무선 장치(406)의 다른 위성 위치 확인 시스템에 보조 또는 지원 정보를 요청할 수 있다. 방송 메시지는 응답할 수 있는 가상 위성 시스템 서버를 구비한 다른 장치(408, 404, 406)로부터 보조 또는 지원 정보를 요청하는 GPS 가능 이동국(108)에 의해 제어 채널을 통해 전송될 수 있다. 다른 실시예에서, 응답은 GPS 가능 이동국(108)과 다른 장치(404, 406, 408) 사이에 설정된 음성 또는 데이터 채널을 통해 전송된다. 이러한 통신은 도 4에 가상 위성 시스템 서버(202)에서 종료하는 화살표가 있는 점선으로 도시되어 있다.
도 5를 참조하면, 가상 GPS 데이터 센터(VGDC)(502)에 결합된 네트워크 구성요소(110, 115)의 블록도이다. VGDC(502)는 GPS 서버(116)와 통신한다. GPS 서버(116)는 각각의 이동국(도시되지 않음)에 있을 수 있는 GPS 클라이언트(502) 및 추가 GPS 클라이언트(504, 506)와 통신한다. GPS 클라이언트(502, 504, 506)는 보조 또는 지원 정보를 수신하기 위해서 GPS 서버(116)와 통신할 수 있다. 이와 달리, GPS 클라이언트(502, 504, 506)는 무선 또는 휴대용 장치 GPS 데이터 센터의 가상 위성 시스템 서버(202)의 서브세트인 가상 GPS 데이터 센터(508)의 기능을 포함할 수 있다. 가상 GPS 데이터 센터는 네트워크 내의 기반시설로서 고정된 GPS 서버(116)와 통신한다.
VGDC(508)는 근사 위치를 판정하고, 책력 데이터 및 천문력 데이터를 획득하고, 그 정보를 가상 GPS 데이터 센터(202)에 저장한다. VGDC(508)에 포함된 정보는 GPS 서버(116)와 교환될 수 있다. 정보는 GPS 서버(116)에 의해 획득되면 GPS 클라이언트1(502), GPS 클라이언트2(504), GPS 클라이언트3(506)과 같은 다른 GPS 클라이언트로부터 접속가능하다.
도 6에서, 가상 위성 시스템 서버(VSSS)(202)에 구현된 네트워크 구성요소(110, 115, 116)를 도시하는 블록도이다. 네트워크 구성요소는 점 대 점 연결로 GPS 클라이언트(502, 504, 506)와 통신하는 것으로 도시되어 있다. VSSS는 GPS 기준 수신기(110), GPS 데이터 센터(115), GPS 서버(116)의 기능을 VSSS(202)에 결합한다. 결합된 기능은 이동국(108)과 같은 무선 장치가 책력 데이터, 천문력 데이터, 위치 데이터와 같은 위치 확인 데이터를 수신 및 저장할 수 있게 하고, 네트워크 기반 또는 무선 기반일 수 있는 다른 가상 위성 시스템 서버로부터의 이러한 데이터를 수신할 수 있게도 한다. 그러므로, 가상 위성 시스템 서버 사이의 점 대 점 통신은 위치 확인 데이터를 전달 및 공유하기 위해 설명될 수 있다. 또한, 가상 위성 시스템 서버(602)는 보조 또는 지원 데이터를 가상 위성 시스템 서버에 보조 또는 지원 정보를 요청할 수만 있는 다른 GPS 클라이언트에 제공할 수 있다.
도 7을 참조하면, 무선 네트워크(402) 내의 가상 위성 시스템 서버(202)를 구비한 GPS 가능 장치(108)와 통신하는 GPS 가능 장치(702)이다. GPS 가능 장치(702)는 안테나(216)에 연결된 위성 위치 확인 시스템(SATPS) 수신기를 구비한다. GPS 클라이언트(112) 내에 포함된 가상 위성 시스템 서버(202)가 있는 GPS 가능 장치(108)는 기반시설, 즉 안테나(218)를 통해 기지국(408)을 사용하여 무선 네트워크(402)을 통해 GPS 가능 장치(702)와 직접 통신할 수 있다. GPS 가능 장치(108)의 가상 위성 시스템 서버(202)는 보조 및/또는 지원 데이터를 다른 이동 유닛에 제공한다. 가상 위성 시스템 서버(202)에 의존하여, GPS 서버는 네트워크에 구현되거나 가상 위성 시스템 서버(202)의 일부일 수 있다. 가상 위성 시스템 서버(202)는 GPS 가능 클라이언트(112)에 존재하거나 셀룰러 전화와 같은 무선 장치의 호처리부(114)에 있을 수 있다. 가상 위성 시스템 서버(202)를 구비한 GPS 가능 클라이언트(112)는 요청하는 무선 장치(702)와 동일한 무선 네트워크 내에 있거나 없을 수 있다. 무선 네트워크(402)는 보조 및/또는 지원 데이터의 전송(117)을 가능하게 할 수 있다. 일반용 제어 채널 또는 다른 실시예에서 연결 지향 또는 비연결 세션을 통해 이를 달성할 수 있다. 다른 무선 시스템에서, 연결은 IP 베어러 상에서 또는 인스턴트 메시지와 같은 네트워크 형태를 통해 다중 무선 장치 사이에 직접 될 수 있다.
가상 위성 시스템 서버(202)는 그 위치를 판정하려고 시도하는 지원 또는 보조 장치를 위해 요구되는 것과 같은 GPS 위성 정보를 제공하는 GPS 수신기, GPS 데이터 센터, GPS 서버를 구현한다. 가상 위성 시스템 서버(202)는 기지국(408) 또는 다른 장치와 같은 네트워크 엔티티 내에 있을 수 있다. 가상 위성 시스템 서버(202)는 가상 위성 시스템 서버(202)를 구현하는 명령의 세트를 실행하기 위한 무선 장치의 제어기를 사용하거나 별도의 제어기를 구비할 수 있다. 가상 위성 시스템 서버(202)는 휴대용 PDA, 셀룰러 전화, 다른 무선 및 비무선 휴대용 장치에 있는 GPS 클라이언트에 있을 수 있다.
도 8을 참조하면, 복수의 GPS 클라이언트(502, 504, 506)와 통신하는 가상 위성 시스템 서버(602)의 블록도이다. 이 구현예에서, 가상 위성 시스템 서버(602)는 도 1의 GPS 클라이언트(112)와 같은 GPS 클라이언트 내 GPS 기준 수신기(110), GPS 데이터 센터(115), GPS 서버(116)의 네트워크 기능을 결합한다. GPS 서버(116)는 다수의 GPS 클라이언트(502, 504, 506)와 통신할 수 있다. 마찬가지로, 가상 위성 시스템 서버(602)는 도 6의 점 대 점 타입 통신과 반대로 다수의 GPS 클라이언트(502, 504, 506)와 통신할 수 있다(802, 804, 806).
이 구현예의 일부는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 본 발명의 형태는 메모리의 명령으로서 구현될 수 있지만, 당업자는 본 발명에 따른 시스템 및 방법의 전부 또는 일부가, 예를 들면 하드디스크, 플로피 디스크, CD-ROM인 2차 저장 장치, 네트워크로부터 수신된 신호, 또는 현재 공지되거나 향후 개발될 다른 형태의 ROM 또는 RAM인 다른 기계 판독가능 매체에 저장되어 판독될 수 있음을 알 것이다.
전술한 구현예의 설명은 도시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 이것은 배타적인 것이 아니고 개시된 상세 형태로 본 발명의 청구범위를 한정하려는 것이 아니다. 이상의 설명을 통해 본 발명의 수정예 및 변경예를 구현할 수 있다. 예를 들면, 전술한 구현예는 소프트웨어를 포함하지만, 본 발명은 하드웨어와 소프트웨어의 결합 또는 하드웨어 단독으로 구현될 수 있다. 또한, 상기 구현예는 시스템마다 변경될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 발명의 청구범위 및 그 균등물이 본 발명의 범주를 규정한다.

Claims (20)

  1. 수신기와 송신기를 구비한 장치로서,
    제어기와,
    상기 제어기에 결합되는 메모리와,
    상기 수신기로부터 위치 확인 데이터를 수신할 수 있고, 상기 메모리에 상기 위치 확인 데이터를 저장할 수 있는 가상 위성 시스템 서버를 포함하고,
    상기 위치 확인 데이터는 이벤트 발생시에 전송될 수 있는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 확인 데이터가 상기 이벤트에 응답하여 상기 송신기에 의해 송신될지를 판정하는 위치 확인 서버를 더 포함하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    위치 확인 데이터를 포함하는 메시지를 수신하는 수신기를 더 포함하는 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 송신기에 의한 송신을 위해 상기 메모리로부터의 위치 확인 데이터를 이용하여 상기 제어기에 의해 구성되는 셔틀 메시지를 더 포함하는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위치 확인 데이터는 책력, 천문력, GPS 시간, DGPS 데이터, GPS/UTC 시간 차이, 전리층 보정으로부터 선택되는 적어도 하나의 데이터 타입인 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가상 위성 시스템 서버는 무선 장치 내에 배치되는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가상 위성 시스템 서버는 네트워크 엔티티 내에 배치되는 장치.
  8. 위치 판정 방법으로서,
    위치 확인 데이터를 포함하는 위치 확인 신호를 위성 위치 확인 시스템으로부터 수신하는 단계와,
    위치를 판정하기 위해 추가의 위치 확인 데이터가 필요한지를 판정하는 단계와,
    가상 위성 시스템 서버로부터 상기 추가의 위치 확인 데이터를 요청하는 메시지로, 위치 확인 데이터를 갖는 메시지를 생성하는 단계와,
    상기 추가의 위치 확인 데이터를 포함하는 다른 메시지를 상기 가상 위성 시스템 서버로부터 수신하는 단계를 포함하는 위치 판정 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    위치 확인 데이터를 포함하는 메시지를 다른 가상 위성 시스템 서버로부터 수신하는 단계와,
    상기 가상 위성 시스템 서버에 보유된 위치 확인 데이터와 상기 위치 확인 데이터를 비교하는 단계와,
    상기 메시지가 상기 가상 위성 시스템 서버에 보유된 상기 위치 확인 데이터보다 더 새로운 위치 확인 데이터를 포함하는 경우에는, 상기 가상 위성 시스템 서버에 상기 위치 확인 데이터를 저장하는 단계를 포함하는 위치 판정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 확인 데이터의 일부를 저장하는 단계는 책력, 천문력, GPS 시간, DGPS 데이터, GPS/UTC 시간 차이, 전리층 보정으로 구성되는 위치 확인 데이터 타입 중의 적어도 하나의 위치 확인 데이터 타입을 저장하는 단계를 더 포함하는 위치 판정 방법.
  11. 송신기와 수신기를 구비한 네트워크 장치로서,
    제어기와,
    상기 제어기에 결합되는 메모리와,
    상기 네트워크 장치에서의 요청의 수신에 응답하여 가상 위성 시스템 서버가 위치 확인 데이터를 상기 메모리에 저장하게 하고, 상기 위치 확인 데이터를 상기 메모리로부터 검색하게 하는 상기 제어기에 의해 실행되는 복수의 명령을 포함하는 네트워크 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 명령은 상기 가상 위성 시스템 서버가 상기 요청에 응답하는지 위치 확인 서버가 식별하게 하는 상기 제어기에 의해 실행되는 다른 복수의 명령을 더 포함하는 네트워크 장치.
  13. 수신기와 송신기를 구비한 장치로서,
    제어기와,
    상기 제어기에 결합되는 메모리와,
    상기 수신기에서 메시지를 수신하면 위치 확인 데이터를 처리하고, 상기 메모리에 상기 위치 확인 데이터를 저장할 수 있는 가상 위성 시스템 서버 수단을 포함하며,
    상기 위치 확인 데이터는 이벤트 발생시 상기 가상 위성 시스템 서버 수단에 의해 전송될 수 있는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이벤트에 응답하여 상기 위치 확인 데이터가 상기 송신기에 의해 송신 될지를 판정하는 위치 확인 서버 수단을 더 포함하는 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 위치 확인 데이터는 책력, 천문력, GPS 시간, DGPS 데이터, GPS/UTC 시간 차이, 전리층 보정으로부터 선택되는 적어도 하나의 데이터 타입인 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 가상 위성 시스템 서버는 무선 장치 내에 배치되는 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 가상 위성 시스템 서버는 네트워크 엔티티 내에 배치되는 장치.
  18. 위치 판정의 방법을 구현하기 위한 복수의 명령을 갖는 기계 판독가능 매체로서,
    상기 복수의 명령은,
    위치 확인 데이터를 포함하는 위치 확인 신호를 위성 위치 확인 시스템으로부터 수신하고,
    위치를 판정하기 위해 추가의 위치 확인 데이터가 필요한지를 판정하고,
    가상 위성 시스템 서버로부터 상기 추가의 위치 확인 데이터를 요청하는 메시지로, 위치 확인 데이터를 갖는 메시지를 생성하며,
    상기 가상 위성 시스템 서버로부터 상기 추가의 위치 확인 데이터를 포함하는 다른 메시지를 수신하기 위한 명령을 포함하는 기계 판독가능 매체.
  19. 제18항에 있어서,
    위치 확인 데이터를 포함하는 메시지를 다른 가상 위성 시스템 서버로부터 수신하고,
    상기 가상 위성 시스템 서버에 보유된 위치 확인 데이터와 상기 위치 확인 데이터를 비교하고,
    상기 위치 확인 데이터가 상기 가상 위성 시스템 서버에 보유된 상기 위치 확인 데이터보다 더 새로운 경우에는, 상기 위치 확인 데이터를 상기 가상 위성 시스템 서버에 저장하기 위한 복수의 명령을 포함하는 기계 판독가능 매체.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 위치 확인 데이터를 저장하기 위한 명령은 책력, 천문력, GPS 시간, DGPS 데이터, GPS/UTC 시간 차이, 전리층 보정으로 구성되는 위치 확인 데이터 타입 중의 적어도 하나의 위치 확인 데이터 타입을 저장하기 위한 복수의 명령을 더 포함하는 기계 판독가능 매체.
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