KR20090036863A - 소프트웨어 기반 ｇｎｓｓ 검증 신호 생성 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소프트웨어 기반 GNSS 검증 신호 생성 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 소프트웨어 기반으로 GNSS 신호 환경을 구축하기 위하여 GPS 및 Galileo 신호를 실제와 유사한 환경으로 구현하여 시험하는 툴을 제공하여 실제에 가까운 위성 신호를 생성하고 이를 수신기에 송신해 줌으로써 생성된 신호를 검증한다.

이로써 가상의 소프트웨어 환경에서 다수의 시험대상을 동시에 시험할 수 있으므로 경제적이다.

GNSS, GPS, Galileo, 항법메시지, 오차정보, IF 신호

Description

소프트웨어 기반 ＧＮＳＳ 검증 신호 생성 장치 및 방법{Apparatus and Method for GNSS evaluation signal generation based on software}

본 발명은 위성항법시스템 검증 신호 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 다양한 항법 신호를 처리할 수 있는 수신기 개발을 위한 시험환경을 구축하기 위하여 소프트웨어 환경에서 위성 모의 신호를 생성하고 이를 실제 수신기에 송신해 줌으로써 생성된 신호를 검증할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-301-01, 과제명: 위성항법지상국시스템 및 탐색구조단말기 기술개발].

위성항법시스템(Global Navigation Satellite System: GNSS)은 이전에 볼 수 없었던 위치와 시각정보의 정확성으로 인해 그 응용이 더욱 확대되고 있다. 미국은 현재 민간서비스의 질을 개선하기 위한 GPS(Global Positioning System) 현대화 계획을 추진하고 있으며 러시아도 GLONASS(Russia's Global Navigation Satellite System)의 항법서비스 정상적인 가동 및 현대화를 진행하고 있다.

기존에는 미국의 GPS가 독자적으로 운영되어 왔으나 유럽이 GPS에 대응하여 독자적인 위성항법시스템인 Galileo 시스템 구축을 진행하고 있고 한국도 Galileo 프로젝트에 준회원국으로 참여하기로 결정하였다. 이외에도 일본은 QZSS, 중국은 북두(Beidou)와 같은 독자적인 위성항법시스템을 구축하고 있다.

최근 EU에서는 24000km 상공에 위성 30대로 구성된 Galileo 시스템 구축을 추진중에 있다. Galileo 시스템은 GPS와는 별도로 유럽에서 자체적인 위성을 사용하여 서비스될 계획으로 GPS만을 사용한 경우에 비해서 측위 정밀도, 신뢰성 및 이용성의 향상을 얻을 수 있다. 또한 미국이 주도하는 GPS 시스템은 현대화에 따른 서비스로 L2C, L5 신호 송신을 준비하고 있다. 이에 따라 세계 각국의 수신기 제조 업체에서는 GPS+Galileo 겸용 수신기 개발과 응용연구가 활발히 이루어지고 있다.

이와 같은 시점에서 다가올 위성항법시스템 시대를 대비하여 위성항법시스템 이용 기술을 개발하기 위한 단말기 관련 기술개발이 필요하다. 현재까지는 GPS 소프트웨어 시뮬레이터가 이미 개발되어 있고 현 위성항법시스템과 관련된 단말기와 서비스 기술에 대한 검증을 위해 사용되어 왔다.

그러나 앞서 언급한 GPS의 현대화에 따른 M-Code, L2C, L5등의 신규기술에 대한 시험환경이 확장 연구되고 있고 독점적인 GPS서비스에 대응하여 유럽의 Galileo 시스템이 개발되고 있는바 이에 따른 다중 GNSS 환경에서의 다양한 항법 신호를 처리할 수 있는 단말 및 응용서비스 시험환경 연구가 필요하다.

기존에는 하드웨어 중심의 GNSS(Global Navigation Satellite System) 단말기 검증시스템이 되어왔으나 고비용과 제한적 환경 구현 능력으로 활용도가 크지 않았다. 소프트웨어 기반으로 개발하게 될 경우 저비용과 시간 절감으로 기존의 검 증 시스템보다 개발 분야의 확대로 기술 발전을 유도할 수 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소프트웨어 기반으로 GNSS 신호 환경을 구축하기 위하여 실제와 유사한 환경을 구현하여 GPS 및 Galileo 신호를 시험하는 툴을 제공하여 생성된 모의 신호를 실제 수신기에 송신함으로써 검증할 수 있도록 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 위성항법시스템 검증 신호 생성 장치로서, 다수의 Galileo 위성 및 GPS 위성의 궤도 동역학 모델을 기초로 생성된 궤도 데이터를 시뮬레이션하여 상기 Galileo 위성 및 GPS 위성의 제1 궤도 정보를 생성하는 항법위성 궤도생성 모듈; 상기 제1 궤도 정보와 위성신호의 전송도중 발생하는 오차의 보정 정보를 포함하는 항법메시지를 생성하는 항법메시지 생성 모듈; 상기 제1 궤도 정보 및 위성신호 수신기의 동적 정보를 기초로 오차 정보를 생성하는 오차정보 처리 모듈; 및 상기 항법메시지 및 오차 정보를 포함하는 IF 디지털 검증 신호를 생성하는 IF 신호 생성 모듈;을 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 위성항법시스템 검증 신호 생성 방법으로서, 다수의 Galileo 위성 및 GPS 위성의 궤도 동역학 모델을 기초로 생성된 궤도 데이터를 시뮬레이션하여 상기 Galileo 위성 및 GPS 위성의 제1 궤도 정보를 생성하는 단계; 상기 제1 궤도 정보와 위성신호의 전송도중 발생하는 오차의 보정 정보를 포함하는 항법메시지를 생성하는 단계; 상기 제1 궤도 정보 및 위성신호 수신기의 동적 정보를 기초로 오차 정보를 생성하는 단계; 및 상기 항법메시지 및 오차 정보를 포함하는 IF 디지털 검증 신호를 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 위성항법시스템 검증 신호 생성 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.

본 발명은 GPS와 Galileo 신호를 기반으로 하는 기술로, 다양한 위성항법 응용장비 및 단말기 등의 주요 신호처리 항법 알고리즘을 모듈 단위로 시험 검증할 수 있는 기본적인 도구를 제공하고 다양한 가상의 시뮬레이션 환경 및 시험 환경을 제공함으로써 동시에 다량의 장비를 시험할 수 있는 환경을 제공할 수 있다. 이는 가상의 소프트웨어 환경에서 다수의 시험대상을 동시에 시험할 수 있으므로 경제적이다.

또한 모듈구조의 소프트웨어 환경에서 기본적으로 모듈 단위의 알고리즘의 시험이나 검증이 가능하고, 소프트웨어 환경이므로 유연성이 높고 비용면에서도 저비용 고효율의 시험환경의 제공이 가능하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 소프트웨어 기반으로 GNSS 신호 환경을 구축하기 위하여 GPS 및 Galileo 신호를 실제와 유사한 환경으로 구현하여 시험하는 툴을 제공할 수 있도록 한다. 본 발명은 기존의 GPS 신호뿐만 아니라 Galileo 신호를 생성하는 방법에 관한 것으로 24개의 GPS 위성과 30개의 Galileo 위성 궤도를 구현하고 위성환경에 관련된 모델을 통하여 실제에 가까운 신호를 생성하고 이를 수신기에 송신해 줌으로써 생성된 신호를 검증한다.

따라서 본 발명에서는 24개의 GPS 위성환경과 30개의 Galileo 위성궤도를 구현할 수 있어야 한다. 또한 신호환경오차 정보 및 가상 클럭오차(시계오차) 정보, 전파지연시간, 도플러 효과 등의 오차정보를 생성하여 실제에 가까운 항법 신호를 생성할 수 있어야 한다. 생성된 신호는 실제 수신기를 통해 검증하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트웨어 기반 GNSS 신호 생성 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 소프트웨어 기반 GNSS 신호 생성 장치(10)는 항법위성궤도 생성모듈(11), 항법메시지 생성모듈(12), 오차정보 처리 모듈(13), IF 신호 생성모듈(14), 설정 및 제어 모듈(15)을 포함한다.

항법위성궤도 생성모듈(11)은 30개의 Galileo 위성 및 24개의 GPS 위성의 궤도의 동역학 모델을 포함한다. 항법위성궤도 생성모듈(11)은 상기 동역학 모델을 기초로 생성된 궤도 데이터를 시뮬레이션하여 항법메시지 생성에 필요한 궤도정보를 생성한다.

항법메시지 생성모듈(12)은 위성 신호가 수신기까지 전송되면서 발생하는 오차를 보정하기 위한 보정 상수 등의 오차보정 정보를 생성하고, 상기 항법위성궤도 생성모듈(11)에서 생성한 궤도 정보와 오차보정 정보를 기초로 갈릴레오 및 GPS 항법메시지를 생성한다.

오차정보 처리 모듈(13)은 상기 항법위성궤도 생성모듈(11)에서 생성한 궤도 정보와 위성신호 수신기의 동적 정보를 이용하여 14개 갈릴레오 위성 및 12개 GPS 위성 간의 도플러 정보를 생성한다. 또한 오차정보 처리 모듈(13)은 제어 신호에 따라 상기 항법위성궤도 생성모듈(11)에서 생성한 궤도 정보에 실제 위성신호가 수신기까지 전송되면서 발생하는 오차를 처리하여 오차정보를 생성한다.

IF 신호 생성모듈(14)은 항법메시지 생성모듈(12)에서 생성된 항법메시지와 오차정보 처리 모듈(13)에서 생성된 오차정보가 포함된 IF 디지털 검증 신호를 생 성한다.

설정 및 제어 모듈(15)은 상기 각 모듈의 파라미터 값을 지정하고, 각 모듈의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성한다. 예를 들어, 설정 및 제어 모듈(15)은 GPS와 갈릴레오 신호 종류 및 신호생성시간, 샘플링 주파수, IF 중심주파수를 설정할 수 있고, 상기 위성신호 수신기의 동적 정보를 취득하여 상기 오차정보 처리 모듈로 전송할 수 있고, GPS와 갈릴레오의 항법데이터에 임의적인 시계오차, 이온층 오차, 대류층 오차, 다중경로 오차 등을 발생시키고 이를 조절할 수 있다.

최종 생성된 IF 디지털 검증 신호는 사용자용 GNSS 수신기(16)를 통해 검증된다.

이하 각 모듈의 구체적인 동작을 내부 구성과 함께 설명하도록 하겠다.

도 2는 도 1의 항법위성궤도 생성모듈의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 항법위성궤도 생성모듈(11)은 동역학 모델부(111), 좌표 변환부(113) 및 시뮬레이션부(115)를 포함한다.

동역학 모델부(111)는 30개의 Galileo 위성 및 24개의 GPS 위성 각각의 기본 궤도 동역학 모델에 우주 환경에 의한 섭동을 반영하고 궤도전파시켜 궤도 데이터를 획득한다. 우주 환경에 의한 섭동은 지구의 비대칭 중력효과, 태양, 달 및 다른 행성에 의한 중력효과, 태양 복사압 등을 포함한다.

좌표 변환부(113)는 궤도전파에 의해 획득된 궤도 데이터를 지구중심 고정 좌표계(Earth Centered Earth Fixed: ECEF)상의 궤도 데이터로 좌표 변환시킨다.

시뮬레이션부(115)는 24개 GPS 위성궤도 및 30개 Galileo 위성궤도에 대한 좌표 변환된 궤도 데이터를 시뮬레이션하고 RINEX(Receiver INdependent EXchange format)포맷으로 제1 궤도정보를 생성한다. 생성된 제1 궤도정보는 항법메시지 생성모듈(12)과 오차정보 생성모듈(13)로 전송된다.

도 3은 도 1의 항법메시지 생성모듈(12)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 항법메시지 생성모듈(12)은 제2 궤도 정보 생성부(121), 보정정보 생성부(123) 및 항법메시지 생성부(125)를 포함한다.

제2 궤도 정보 생성부(121)는 항법메시지 생성모듈(12)에서 생성된 제1 궤도 정보를 바탕으로 추정 위치표(Ephemeris) 및 책력(Almanac)을 포함하는 제2 궤도 정보를 생성한다.

보정정보 생성부(123)는 환경오차 보정 정보 및 시계오차 보정 정보를 생성한다.

항법메시지 생성부(125)는 제2 궤도 정보와 보정 정보를 GPS 및 Galileo ICD (무슨 약어인지요?) 규격에 맞춰 프레임을 생성하여 항법메시지를 생성하고, 이를 IF 신호 생성 모듈(14)로 전송한다.

도 4는 도 1의 오차정보 처리모듈(13)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 오차정보 처리모듈(13)은 제1 오차 처리부(131), 제2 오차 처리부(133) 및 오차정보 생성부(135)를 포함한다.

일반적으로 위성 신호가 수신기에 전송되는 도중에는 여러 가지 오차 원인에 의해 전송시간이 지연된다. 따라서 검증(모의) 신호를 생성하기 위해 이러한 오차요인까지 포함해 줘야 한다. 여기에 포함되는 오차가 이온층과 대류층, 다중경로에 의해 생기는 신호환경 오차, 시계의 차이(위성시계와 수신기 시계가 다르기 때문에 생기는 차이)에 의해 생기는 시계(클럭) 오차이다. 또한 수신기가 움직이면서 도플러 효과가 생성되는데 이로 인해 전파가 지연이 되므로 이 또한 오차에 포함되어야 한다.

제1 오차 처리부(131)는 항법위성궤도 생성모듈(11)로부터 수신한 제1 궤도 정보와 설정 및 제어 모듈(15)로부터 수신한 사용자 동 특성 정보를 기초로 도플러 효과에 의한 도플러 주파수 및 전파지연 시간을 계산한다. 상기 사용자 동 특성 정보는 사용자의 위성신호 수신기가 움직이는 방향 및 속도 등에 관련된 특성이다.

제2 오차 처리부(133)는 검증 신호가 실제 위성 신호와 근사하도록 제1 궤도 정보에 실제 위성 신호에 포함되는 환경오차 및 시계오차를 처리하여 환경오차 및 시계오차 정보를 생성한다.

오차정보 생성부(135)는 도플러 주파수, 상기 전파지연 시간, 상기 환경오차 및 시계오차 정보를 모두 포함하는 오차정보를 생성하여 IF 신호생성 모듈(14)로 전송한다.

도 5는 도 1의 IF 신호생성 모듈(14)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 5를 참조하면, IF 신호생성 모듈(14)은 캐리어 생성부(141), 노이즈 생성 부(143) 및 IF 신호 생성부(145)를 포함하여, IF 검증 신호를 생성한다.

일반적으로 위성에서 신호를 보낼 때는 마이크로웨이브(Microwave) 반송파(carrier, 캐리어)에 신호를 실어보내게 되는데 GPS의 경우는 L1 반송파 (1.57542 GHz), L2 반송파(1.2276 GHz)로 구성되어 있다. 이러한 캐리어에 중첩되는 정보는 PRN(Pseudo Random Noise) 코드와 항법메시지이다.

PRN(Pseudo Random Noise) 코드는 위성의 식별과 의사거리 측정을 위해서 사용되며, 일반사용자를 위한 C/A 코드(Coarse/Acquisition code)와 제한된 사용자만이 사용할 수 있도록 암호화된 군용 P코드(Precision code)가 있다. PRN 코드는 각 위성마다 유일하도록 서로 다르며 이진 부호로 구성되는데 매우 길고 복잡하다. 항법메시지는 위성 시계보정 상수 및 위성궤도 정보, 위성 상태 등의 정보를 포함한다.

캐리어 생성부(141)는 오차정보를 기초로 사용자로부터 위성까지의 거리를 측정하기 위한 정보에 대한 코드 및 캐리어를 생성한다. 캐리어 생성부(141)는 캐리어에 항법메시지 및 코드를 함께 삽입하여 캐리어 신호를 생성한다.

노이즈 생성부(143)는 열적 잡음(thermal noise) 등의 노이즈를 생성하여 캐리어 신호에 삽입한다.

IF 신호 생성부(145)는 대역 통과 필터(146), 이득 조절기(147) 및 양자화부(148)를 포함하고, 캐리어 신호를 IF 디지털 신호로 변환한다. 대역 통과 필터(146)는 생성된 캐리어 신호의 대역폭이 넓으므로 신호의 대역폭을 줄이기 위해 신호를 필터링한다. 이득 조절기(147)는 필터링된 RF 신호의 주파수를 IF 주파수로 변경하기 위해 자동으로 이득을 조절한다. 양자화부(148)는 IF 주파수로 변경된 신호를 양자화(아날로그 신호를 디지털 신호로 변환)하여 최종 IF 디지털 신호를 생성한다. 최종 IF 디지털 신호는 GPS L1 C/A(Coasrse Acquisition), L2C 와 Galileo E1(B&C), E5A의 IF 신호에 대해 생성된 검증 신호이며, 상기 GPS L1 C/A, L2C 와 Galileo E1(B&C) IF 주파수는 4.5MHz이고, 상기 Galileo E5A의 IF 주파수는 12.5MHz를 갖도록 설정된다.

상기 IF 디지털 신호를 위성신호 수신기가 수신하여 초기에 신호 생성에 지정된 값들이 수신기가 수신했을 때 나온 값들과 일치하게 되면 신호가 제대로 생성된 것이고 그렇지 않으면 신호가 제대로 생성되지 않은 것으로 판단하여 생성된 IF 디지털 신호를 검증할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성항법시스템 검증 신호 생성 방법을 설명하는 흐름도이다. 이하에서는 전술된 내용과 중복되는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 GNSS 검증 신호 생성 장치는 다수의 Galileo 위성 및 GPS 위성의 궤도 동역학 모델을 기초로 생성된 궤도 데이터를 시뮬레이션하여 제1 궤도 정보를 생성한다(S610). 상기 Galileo 위성 및 GPS 위성 각각의 궤도 동역학 모델에 우주 환경에 의한 섭동을 반영하고 궤도전파시킨 후, 지구중심 고정 좌표계 상의 궤도 데이터로 변환하고, 시뮬레이션하여 RINEX 포맷의 제1 궤도 정보를 생성한다.

다음으로 GNSS 검증 신호 생성 장치는 상기 제1 궤도 정보와 위성신호의 전 송도중 발생하는 오차의 보정 정보를 포함하는 항법메시지를 생성한다(S630). 생성된 제1 궤도 정보를 바탕으로 Ephemeris 및 Almanac를 생성하고, 여기에 환경오차 보정 정보 및 시계오차 보정 정보를 부가하여 GPS 및 Galileo ICD 규격에 맞춰 프레임을 생성함으로써 항법메시지를 생성한다.

GNSS 검증 신호 생성 장치는 제1 궤도 정보 및 위성 신호 수신기의 동적 정보를 기초로 오차 정보를 생성한다(S650). GNSS 검증 신호 생성 장치는 제1 궤도 정보와 사용자 동 특성 정보를 이용하여 도플러 효과에 의한 도플러 정보를 생성하고, 제1 궤도 정보에 오차를 처리하여 이온층, 대기권, 다중경로에 의한 신호환경오차 정보, 시계오차 정보를 생성한다. GNSS 검증 신호 생성 장치는 발생한 도플러 주파수와 함께 전파지연시간, 신호환경오차 정보, 시계오차 정보를 처리하여 오차정보를 생성한다.

GNSS 검증 신호 생성 장치는 항법메시지 및 오차 정보를 포함하는 IF 디지털 검증 신호를 생성한다(S670). GNSS 검증 신호 생성 장치는 오차정보를 받아 코드 및 캐리어를 생성한다. 항법메시지를 처리하여 코드와 함께 캐리어에 삽입하고, 노이즈를 캐리어에 포함시킨다. 이렇게 생성된 캐리어 신호는 대역폭 필터링, 자동이득 조절, 양자화 과정을 거쳐 GPS L1 C/A, L2C IF 디지털 신호 및 Galileo E1(B&C), E5(A) IF 디지털 신호를 생성한다. 생성된 IF 디지털 신호는 검증을 위해 사용자용 GNSS 수신기에 전달된다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스 템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

지금까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다.

그러므로 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트웨어 기반 GNSS 신호 생성 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.

도 2는 도 1의 항법위성궤도 생성모듈의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 3은 도 1의 항법메시지 생성모듈(12)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 4는 도 1의 오차정보 처리모듈(13)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 5는 도 1의 IF 신호생성 모듈(14)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성항법시스템 검증 신호 생성 방법을 설명하는 흐름도이다.

Claims (15)

1. 다수의 Galileo 위성 및 GPS 위성의 궤도 동역학 모델을 기초로 생성된 궤도 데이터를 시뮬레이션하여 상기 Galileo 위성 및 GPS 위성의 제1 궤도 정보를 생성하는 항법위성 궤도생성 모듈;

   상기 제1 궤도 정보와 위성신호의 전송도중 발생하는 오차의 보정 정보를 포함하는 항법메시지를 생성하는 항법메시지 생성 모듈;

   상기 제1 궤도 정보 및 위성신호 수신기의 동적 정보를 기초로 오차 정보를 생성하는 오차정보 처리 모듈; 및

   상기 항법메시지 및 오차 정보를 포함하는 IF 디지털 검증 신호를 생성하는 IF 신호 생성 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 각 모듈을 제어하는 제어 신호를 생성하며, 상기 위성신호 수신기의 동적 정보를 취득하고, 상기 제1 궤도 정보에 오차를 발생시키는 설정 및 제어 모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 항법위성 궤도생성 모듈은,

   상기 Galileo 위성 및 GPS 위성 각각의 궤도 동역학 모델에 우주 환경에 의 한 섭동을 반영하여 궤도전파시키는 동역학 모델부;

   상기 궤도전파에 의해 획득된 궤도 데이터를 지구중심 고정 좌표계 상의 궤도 데이터로 변환하는 좌표 변환부; 및

   상기 좌표 변환된 궤도 데이터를 시뮬레이션하여 RINEX 포맷의 제1 궤도 정보를 생성하는 시뮬레이션부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 우주 환경에 의한 섭동은 지구의 비대칭 중력효과, 태양, 달 및 다른 행성에 의한 중력효과, 태양 복사압을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 항법메시지 생성 모듈은,

   상기 제1 궤도 정보를 기초로 책력(Almanac)과 추정 위치표(Ephemeris)를 포함하는 제2 궤도 정보를 생성하는 제2 궤도 정보 생성부;

   환경오차 및 시계오차 보정 정보를 생성하는 보정 정보 생성부; 및

   상기 제2 궤도 정보와 오차보정 정보를 포함하는 프레임을 생성하여 항법 메시지를 생성하는 항법메시지 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 오차정보 처리 모듈은,

   상기 제1 궤도 정보와 사용자 동 특성 정보를 기초로 도플러 효과에 의한 도플러 주파수 및 전파지연시간을 계산하는 제1 오차 처리부;

   상기 제1 궤도 정보에 환경오차 및 시계오차를 처리하여 환경오차 및 시계오차 정보를 생성하는 제2 오차처리부; 및

   상기 도플러 주파수, 상기 전파지연시간, 상기 환경오차 및 시계오차 정보를 기초로 오차정보를 생성하는 오차정보 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 IF 신호 생성 모듈은,

   상기 오차정보를 기초로 사용자로부터 위성까지의 거리를 측정하기 위한 정보에 대한 코드 및 캐리어를 생성하고, 상기 캐리어에 상기 항법메시지를 상기 코드와 함께 삽입하여 캐리어 신호를 생성하는 캐리어 생성부;

   상기 캐리어 신호에 노이즈를 삽입하는 노이즈 생성부; 및

   상기 캐리어 신호를 IF 신호로 변환하는 IF 신호 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 IF 신호 생성부는,

   상기 캐리어 신호를 필터링하여 대역폭을 감소시키는 대역 통과 필터;

   상기 대역폭 감소된 신호의 이득을 조절하여 상기 신호의 주파수를 IF 주파 수로 변환하는 이득 조절기; 및

   상기 주파수 변환된 IF 신호를 양자화하여 IF 디지털 검증 신호를 생성하는 양자화부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 장치.
9. 다수의 Galileo 위성 및 GPS 위성의 궤도 동역학 모델을 기초로 생성된 궤도 데이터를 시뮬레이션하여 상기 Galileo 위성 및 GPS 위성의 제1 궤도 정보를 생성하는 단계;

   상기 제1 궤도 정보와 위성신호의 전송도중 발생하는 오차의 보정 정보를 포함하는 항법메시지를 생성하는 단계;

   상기 제1 궤도 정보 및 위성신호 수신기의 동적 정보를 기초로 오차 정보를 생성하는 단계; 및

   상기 항법메시지 및 오차 정보를 포함하는 IF 디지털 검증 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 제1 궤도 정보 생성 단계는,

    상기 Galileo 위성 및 GPS 위성 각각의 궤도 동역학 모델에 우주 환경에 의한 섭동을 반영하여 궤도전파시키는 단계;

    상기 궤도전파에 의해 획득된 궤도 데이터를 지구중심 고정 좌표계 상의 궤도 데이터로 변환하는 단계; 및

    상기 좌표 변환된 궤도 데이터를 시뮬레이션하여 RINEX 포맷의 제1 궤도 정 보를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 항법메시지 생성 단계는,

    상기 제1 궤도 정보를 기초로 책력(Almanac)과 추정 위치표(Ephemeris)를 포함하는 제2 궤도 정보를 생성하는 단계;

    환경오차 및 시계오차 보정 정보를 생성하는 단계; 및

    상기 제2 궤도 정보와 오차보정 정보를 포함하는 프레임을 생성하여 항법 메시지를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 방법.
12. 제9항에 있어서, 상기 오차정보 생성 단계는,

    상기 제1 궤도 정보와 사용자 동 특성 정보를 기초로 도플러 효과에 의한 도플러 주파수 및 전파지연시간을 계산하는 단계;

    제1 궤도 정보에 환경오차 및 시계오차를 처리하여 환경오차 및 시계오차 정보를 생성하는 단계; 및

    상기 도플러 주파수, 상기 전파지연시간, 상기 환경오차 및 시계오차 정보를 기초로 오차정보를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 방법.
13. 제9항에 있어서, 상기 IF 디지털 모의 신호 생성 단계는,

    상기 오차정보를 기초로 사용자로부터 위성까지의 거리를 측정하기 위한 정보에 대한 코드 및 캐리어를 생성하고, 상기 캐리어에 상기 항법메시지를 상기 코드와 함께 삽입하여 캐리어 신호를 생성하는 단계;

    상기 캐리어 신호에 노이즈를 삽입하는 단계; 및

    상기 캐리어 신호를 IF 신호로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 IF 신호 변환 단계는,

    상기 캐리어 신호를 필터링하여 대역폭을 감소시키는 단계;

    상기 대역폭 감소된 신호의 이득을 조절하여 상기 신호의 주파수를 IF 주파수로 변환하는 단계; 및

    상기 주파수 변환된 IF 신호를 양자화하여 IF 디지털 검증 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성항법시스템 검증 신호 생성 방법.
15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.

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