KR20090084738A - 위성 신호 추적 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

위성 신호 추적 장치는 위성으로부터 수신되는 위성 신호를 추적하여 위성 기반 측정 결과를 생성하는 추적 모듈을 포함하되, 상기 추적 모듈은 상기 위성 신호로부터 서로 다른 적산 시간을 이용하여 각각 위성 기반 측정 결과를 생성하는 복수의 부-추적 모듈을 포함한다. 위성 신호의 동적 특성 변화에 따라 위성 신호를 추적함으로써 신속한 신호 재획득이 가능하고 및 높은 신뢰성의 위치 해를 구할 수 있다.

Description

위성 신호 추적 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRACKING SATELLITE SIGNAL}
본 발명은 신호의 추적에 관한 것으로, 보다 구체적으로 위성 신호를 추적하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
GNSS(Global Navigation Satellite System)은 우주 상공에 띄운 인공 위성의 네트워크를 이용, 지상에 있는 목표물의 위치를 정확히 추적해내는 시스템으로, 미국 국방부에서 운영하는 통상적인 GPS(Global Positioning System) 및 유럽 연합을 위주로 하여 개발중인 갈릴레오 위치 결정 시스템(Galileo Positioning System), 그리고 러시아에서 운영하는 GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System) 등을 지칭한다. 이러한 GNSS은 항공기, 차량, 선박의 위치 확인 및 텔레매틱스 등 정보통신 분야에 광범위하게 사용되고 있다.
대표적으로, GPS는 우주 궤도를 돌고 있는 위성을 이용해 위치 정보를 제공하는 위성 항법 시스템으로 초기에는 군사용 목적으로 구축되었지만 2000년 이후 고의 잡음인 SA(Selective Availability)를 제거하면서 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. GPS는 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식으로 같은 주파수 대 역을 이용해 서로 다른 코드를 사용하여 대역을 공유하고 있다.
GPS 수신기는 적어도 3 개의 위성을 이용하여 위치를 측정하는데, 1개 위성에 1개의 추적 모듈을 할당하여 1개의 측정 결과를 얻어낸다. 측정 결과는 위성 신호를 기반으로 얻어지는 데이터로 x, y, z와 같이 지구상의 3차원 직교 좌표 데이터 또는 상기 직교 좌표를 얻기 위한 데이터일 수 있다. 일반적으로 GPS 수신기는 12 개의 추적 모듈 내지 16 개의 추적 모듈을 포함한다.
GPS 수신기의 신뢰성을 높이기 위해서는 위성 신호를 추적하는 추적 모듈의 성능이 중요하다. 위성 신호의 세기는 GPS 수신기의 이동으로 인해 도플러 효과나 LOS(Line of Sight)의 변화로 인해 심한 변화를 겪을 수 있다. 이러한 위성 신호의 변화를 추적 모듈이 제대로 추적하지 못할 경우 측정 결과를 구하는 성공률이 급격하게 떨어질 수 있다. 추적 모듈의 신호 감도(signal sensitivity)를 줄이면 위성 신호의 세기가 줄어들어 측정 결과를 구하지 못할 수 있고, 신호 감도를 높이면 측정 오차가 커질 수 있다.
따라서, 위성 신호의 변화에 따른 동적 특성과 신호 감도를 동시에 만족시키기 위한 위성 신호 추적 방법이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 위성 신호의 동적 특성 변화에 대응할 수 있는 위성 신호 추적 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 위성 신호의 동적 특성 변화에 대응할 수 있는 GPS 수신기를 제공하는 데 있다.
일 양태에 있어서, 위성 신호 추적 장치는 위성으로부터 수신되는 위성 신호를 추적하여 위성 기반 측정 결과를 생성하는 추적 모듈을 포함하되, 상기 추적 모듈은 상기 위성 신호로부터 서로 다른 적산 시간을 이용하여 각각 위성 기반 측정 결과를 생성하는 복수의 부-추적 모듈을 포함한다.
각 부-추적 모듈은 상기 위성 신호로부터 적산 시간을 이용하여 적산하여 상관 신호를 생성하는 적산기 및 상기 상관 신호로부터 위성 기반 측정 결과를 생성하는 추적 루프를 포함할 수 있다. 각 부-추적 모듈은 상기 위성 신호로부터 상기 위성에 의해 적용된 반송파를 제거하는 반송파 제거부 및 상기 반송파가 제거된 신호로부터 상기 위성에 의해 적용된 코드를 제거하는 코드 제거부를 더 포함할 수 있다. 상기 적산기는 상기 코드가 제거된 신호로부터 상기 상관 신호를 생성할 수 있다. 상기 추적 루프는 상기 위성 신호의 잠금(lock)을 위해 상기 반송파 제거부와 상기 코드 제거부를 제어하는 제어신호를 출력할 수 있다. 상기 추적 루프는 측정한 상기 위성 신호의 신호 강도가 일정 값 이하인 경우 다른 부-추적 모듈이 측 정한 상기 위성 신호를 이용하여 상기 반송파 제거부와 상기 코드 제거부를 제어하는 제어신호를 출력할 수 있다.
상기 복수의 부-추적 모듈은 상기 위성 신호에 대해 서로 다른 신호 감도를 가질 수 있다. 각 부-추적 모듈의 적산 시간은 상기 위성 신호에 대한 신호 감도가 클수록 작을 수 있다. 각 부-추적 모듈의 적산 시간은 상기 위성 신호의 동적 특성에 대한 민감도가 클수록 작을 수 있다.
다른 양태에 있어서, 위성 신호 추적 방법은 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 단계, 및 상기 위성 신호를 서로 다른 적산 시간을 기반으로 적산하여 상기 위성 신호를 추적하는 단계를 포함한다.
상기 위성 신호를 수신하는 단계는 상기 위성 신호로부터 상기 위성에 의해 적용된 반송파를 제거하는 단계, 및 상기 반송파가 제거된 신호로부터 상기 위성에 의해 적용된 코드를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 위성 신호를 추적하는 단계는 상기 위성 신호를 서로 다른 적산 시간을 이용하여 적산하여 복수의 상관 신호를 생성하는 단계, 및 상기 복수의 상관 신호 중 상기 위성 신호를 잃은 상관 신호가 있을 때, 나머지 상관 신호를 이용하여 상기 위성 신호를 추적하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, GPS 수신기는 복수의 GPS 위성으로부터 수신되는 복수의 위성 신호를 추적하여 위성 기반 측정 결과를 생성하고, 하나의 추적 모듈은 하나의 GPS 위성을 추적하는 복수의 추적 모듈, 및 상기 위성 기반 측정 결과로부터 위치 해를 구하는 위성 프로세서를 포함한다. 상기 복수의 추적 모듈 중 적어도 하나의 추적 모듈은 GPS 위성으로부터 수신된 위성 신호에 대하여 제 1 적산 시간을 이용하여 추적하는 제 1 부-추적 모듈, 및 상기 GPS 위성으로부터 수신된 위성 신호에 대하여 제 2 적산 시간을 이용하여 추적하는 제 2 부-추적 모듈을 포함한다.
위성 신호의 동적 특성 변화에 따라 위성 신호를 추적함으로써 신속한 신호 재획득이 가능하고 및 높은 신뢰성의 위치 해(position solution)를 구할 수 있다. 따라서, GPS 수신기의 신뢰성을 높일 수 있다.
위성 추적 장치 및 방법은 인공 위성으로부터 수신된 위성 신호를 이용하여 위치를 결정하는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 또는 위성 신호를 이용하여 멀티미디어 서비스를 제공하는 시스템에 적용될 수 있다. GNSS는 GPS(Global Positioning System), 갈릴레오 위치 결정 시스템(Galileo Positioning System), 및 GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System) 등 어느 위성을 사용할 수 있다. 이하에서 GPS 위성은 위성으로부터 지상으로 위성 신호를 제공하는 위성을 말하며, 어느 특정 시스템에 적용되는 위성으로 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 수신기(GPS receiver)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, GPS 수신기(100)는 RF부(RF Unit, 120), 복수의 추적 모듈(Tracking Module, 130, 140, 150), 위성 프로세서(Satellite Processor, 190)를 포함한다.
GPS 안테나(110)로부터 수신되는 복수의 GPS 위성들의 합성(composite) 신호는 RF부(120)에 의해 적용된다. 각 GPS 위성의 신호는 각 추적 모듈(130, 140, 150)에 의해 추적된다. 각 추적 모듈(130, 140, 150)은 하나의 위성에 대한 위성 신호를 추적한다. 각 추적 모듈(130, 140, 150)은 3개의 부-추적 모듈(Sub-Tracking Module)을 포함한다. 즉, 제1 추적 모듈(130)은 3개의 부-추적 모듈(130-1, 130-2, 130-3)을 포함하고, 제2 추적 모듈(140)은 3개의 부-추적 모듈(140-1, 140-2, 140-3)을 포함하고, 제3 추적 모듈(150)은 3개의 부-추적 모듈(150-1, 150-2, 150-3)을 포함한다.
각 추적 모듈(130, 140, 150)은 위성 기반 측정 결과를 출력하는 위성 추적 장치이다. 위성 기반 측정 결과는 위성 신호를 추적하여 획득한 위성 신호의 신호 세기(signal strength) 및/또는 위치 해(position solution)를 구하기 위한 위치 값들의 정보를 포함한다. 위성 프로세서(190)는 위성 기반 측정 결과를 기초로 위치 해를 결정한다. 결정된 위치 해는 항로 데이터 등에 사용될 수 있다.
비록 3개 내지 12개의 위성을 추적하고 1개 내지 12개의 추적 모듈을 사용하는 것이 일반적이나, 여기서 3개의 추적 모듈은 발명을 명확히 개시하기 위함이다. GPS 수신기에 포함되는 추적 모듈의 수는 제한이 아니다.
또한, 여기서 각 추적 모듈은 3개의 부-추적 모듈을 포함하나, 하나의 추적 모듈에 포함되는 부-추적 모듈의 수에는 제한이 없다. 하나의 추적 모듈은 복수의 부-추적 모듈을 포함할 수 있으며, 복수의 추적 모듈은 동일한 갯수의 부-추적 모 듈을 포함할 수 있고, 서로 다른 갯수의 부-추적 모듈을 포함할 수도 있다.
각 추적 모듈(130, 140, 150)은 하나의 위성에 대한 위성 신호를 추적하므로,그 동작이나 기능은 모두 동일하다. 이하에서는 제1 추적 모듈(130)을 위주로 기술한다.
추적 모듈(130)에 포함된 세 개의 부-추적 모듈(130-1, 130-2, 130-3)은 하나의 위성에 대한 위성 신호를 서로 다른 적산 시간(integral time)을 이용하여 추적한다. 적산 시간은 적산에 소요되는 시간을 말한다. 예를 들어, 제 1 부-추적 모듈(130-1)은 C/A(coarse acquisition) 코드의 주기인 1ms의 적산 시간으로 적산을 행하고, 제 2 부-추적 모듈(130-2)은 데이터 비트의 주기인 20ms의 적산 시간으로 적산을 행하며, 제 3 부-추적 모듈(130-3)은 20ms 이상의 적산 시간(예를 들어, 20ms ~ 100ms)으로 적산을 행할 수 있다.
부-추적 모듈(130-1, 130-2, 130-3)은 위성 신호와의 동기 획득에 따라 순차적으로 서로 다른 적산 시간이 설정될 수 있다. 즉, 부-추적 모듈(130-1, 130-2, 130-3)은 초기에 위성 신호를 수신하면 모두 1ms의 적산 시간으로 적산을 시작하고, 비트 동기가 획득되면 제 1 부-추적 모듈(130-1)은 1ms의 적산 시간으로 적산을 계속 행하고, 제 2 부-추적 모듈(130-2)과 제 3 추적 모듈(130-3)은 20ms의 적산 시간으로 적산을 행한다. 이후, 프레임 동기가 획득되면, 제 3 추적 모듈(130-3)은 20ms 이상의 적산 시간으로 적산을 행한다. 비트 동기화는 1ms의 시간 단위로 적산된 결과값을 토대로 데이터 비트의 천이(transition) 위치를 찾아 해당 위치에서 동작을 시작하는 것을 말한다.
서로 다른 적산 시간을 가짐으로써 부-추적 모듈(130-1, 130-2, 130-3)은 서로 다른 신호 감도를 가진다. 이는 각 부-추적 모듈(130-1, 130-2, 130-3)이 추적할 수 있는 신호 세기(signal strength)가 서로 다름을 의미한다. 예를 들어, 제 1 부-추적 모듈(130-1)은 -145㏈m까지의 위성 신호를 추적할 수 있고, 제 2 부-추적 모듈(130-2)은 -153㏈m까지의 위성 신호를 추적할 수 있고, 제 3 부-추적 모듈(130-3)은 -160㏈m까지의 위성 신호를 추적할 수 있다.
도 2는 도 1의 부-추적 모듈의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 부-추적 모듈(200)은 반송파 제거부(Carrier Remover, 210), 코드 제거부(Code Remover, 220), 적산기(Accumulator, 230) 및 추적 루프(Tracking Loop, 240)를 포함한다.
반송파 제거부(210)는 위성 신호(201)로부터 반송파를 제거한다. 위성 신호(201)에는 위성이 적용한 반송파가 결합되어 있으므로, 반송파 제거부(210)는 상기 위성이 적용한 반송파와 동일한 반송파를 위성 신호(201)로부터 제거한다. 코드 제거부(220)는 반송파가 제거된 신호(211)에 상기 위성이 적용한 코드의 복제(copy)를 이용하여 반송파가 제거된 신호(211)로부터 코드를 제거한다. 반송파 제거부(210)가 적용하는 반송파와 코드 제거부(210)가 적용하는 코드는 추적 루프(240)의 제어신호(242)를 통해 생성된다.
적산기(230)는 상기 코드 제거부(220)에서 출력되는 신호(221)를 적산 시간동안 적산하여 상관 신호(231)을 출력한다.
추적 루프(240)는 상기 상관 신호(231)로부터 위성 기반 측정 결과를 생성한 다. 또한, 추적 루프(240)는 위성 신호의 변화에 따라 제어신호(242)를 생성하여 반송파 제거부(210)와 코드 제거부(220)에 제공한다. 위성 신호는 도플러 효과 등으로 인해 왜곡이 발생하므로, 이를 보상하기 위해 제어신호(242)는 반송파 제거부(210)가 적용하는 반송파와 코드 제거부(220)가 적용하는 코드를 조절하는 것이다. 추적 루프(240)는 위성 신호(201)를 송출한 위성이 적용한 코드와 코드 제거부(210)에 의해 복제된 코드 간에 지연이 없도록 제어신호(242)를 생성하고, 또한 위성 신호(201)의 반송파와 복제된 반송파 간의 주파수 및 위상이 동일하도록 제어신호(242)를 생성한다. 이를 위성 신호(201)의 잠금(lock)이라 한다. 위성 신호(201)의 잠금을 위해, 추적 루프(240)는 반송파 추적을 위해 FLL(Frequency Lock Loop) 또는 PLL(Phase Lock Look)을 적용할 수 있고, 코드 추적을 위해 DLL(Delay Lock Loop)을 적용할 수 있다.
도 3은 부-추적 모듈의 구현 예를 나타낸 블록도이다. 반송파 제거부(210)는 반송파 생성기(215) 및 반송파 믹서(carrier mixer, 217, 218)을 포함한다. 반송파 생성기(215)는 추적 루프(240)로부터의 제어신호(242)에 따라 주파수가 가변되는 반송파를 생성한다. 반송파 믹서(217, 218)은 수신되는 위성 신호(201)과 생성된 반송파를 믹싱하여 위성 신호(201)를 송출한 위성이 적용한 반송파를 제거한다. 이때, 반송파의 위상은 I-위상(phase)와 Q-위상 2 부분으로 나누어 제거하기 위해 2개의 반송파 믹서(217, 218)가 제공된다.
코드 제거부(220)는 코드 생성기(222), 코드 클럭 생성기(223), 복수의 코드믹서(224, 225, 226, 227, 228, 229)를 포함한다. 코드 클럭 생성기(223)는 추적 루프(240)로부터의 제어신호(242)에 따라 클럭 신호를 생성한다. 코드 생성기(222)는 추적 루프(240)로부터의 제어신호(242)와 클럭 신호에 따라 코드를 생성한다. 보다 구체적으로, 코드 생성기(222)는 반송파의 위상, I-위상(phase)와 Q-위상 각각에 대해 Prompt (P) 코드, 1 칩 이내 지연의 Early (E) 코드 및 Late (L) 코드를 생성한다. 복수의 코드믹서(224, 225, 226, 227, 228, 229)는 코드 생성기(222)에서 생성된 코드를 이용하여 위성 신호로부터 코드를 제거한다.
적산기(230)는 상기 코드 제거부(220)에서 출력되는 신호를 적산 시간동안 적산하여 상관 신호를 출력한다. 적산기(230)에서 생성되는 상관 신호는 적산 시간 동안의 I-위상 신호 및 P, E, L 코드의 상관 및 Q-위상 신호 및 P, E, L 코드의 상관에 대한 결과라 할 수 있다. 적산기(230)는 코드 제거부(220)에 포함되는 코드믹서(224, 225, 226, 227, 228, 229)의 갯수에 대응하는 갯수만큼 적산기(230-1, 230-2, 230-3, 230-4, 230-5, 230-6)를 구비한다.
다시 도 1을 참조하면, 상술한 바와 같이 각 부-추적 모듈마다 적산 시간이 서로 다르게 설정되고, 부-추적 모듈의 적산기는 설정된 적산 시간 동안 적산을 행한다. 세 개의 부-추적 모듈(130-1, 130-2, 130-3) 중 한 개의 부-추적 모듈이 위성 신호를 잃더라도, 상기 신호를 잃은 부-추적 모듈은 다른 부-추적 모듈에서 출력되는 데이터를 이용하여 제어신호를 계속 갱신할 수 있다. 부-추적 모듈(130-1, 130-2, 130-3)의 신호 감도가 서로 다르게 설정된다면, 신호 감도가 가장 좋은 제1 추적 모듈(130-1)이 위성 신호를 가장 먼저 잃을 수 있다. 이때, 신호 감도가 더 낮은 나머지 추적 모듈(130-2, 130-3)은 아직 위성 신호를 계속 추적할 수 있다. 제1 추적 모듈(130-1)은 나머지 추적 모듈(130-2, 130-3)의 추적 신호를 이용하여 계속적인 제어신호의 갱신이 가능하다. 이때, 상황 변화에 따라 제1 추적 모듈(130-1)이 다시 위성 신호를 획득하게 하면, 제1 추적 모듈(130-1)은 신호 획득 검색 범위를 바로 알 수 있으므로, 신호 재획득 시간을 줄일 수 있다.
서로 다른 적산 시간을 이용하는 세 개의 부-추적 모듈(130-1, 130-2, 130-3)을 통해, 어느 부-추적 모듈이 신호를 잃더라도 다른 부-추적 모듈에서 출력되는 데이터를 이용하여 상기 신호를 잃은 부-추적 모듈의 제어신호를 계속 갱신함으로써 신호 재획득 시간을 줄일 수 있다.
각 부-추적 모듈(130-1, 130-2, 130-3)은 수신한 위성 신호의 신호 세기, 예를 들어 SNR(Signal-to-Noise Ratio)이 소정의 임계치보다 낮은 경우 신호를 잃은 것으로 판단할 수 있다. 적산 시간이 짧을수록 수신 가능한 신호 세기의 임계치가 줄어 들어 위성 신호를 자주 잃을 수 있다.
도 4는 적산 시간을 설정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 단계 S410에서, 부-추적 모듈들(130-1, 130-2, 130-3)에 대해 모두 동일한 적산시간, 예를 들어 1ms으로 설정한다.
단계 420에서, 부-추적 모듈들(130-1, 130-2, 130-3)이 1ms의 적산 시간으로 동작을 시작하여 그 적산 결과(즉, 상관값)가 각 추적 루프로 전달되면, 각 추적 루프는 그 적산 결과를 토대로 비트 동기화를 수행한다. 즉 각 부-추적 모듈들(130-1, 130-2, 130-3)의 추적 루프는 적산 결과를 토대로 데이터 비트의 위치를 판별한다. 예컨대, 수신되는 데이터에 나타나는 0에서 1로, 1에서 0으로 변하는 위 상 고정 루프 방법에 의해 비트의 위치를 판별할 수 있다.
단계 S430에서, 제 1 부-추적 모듈(130-1)의 적산 시간을 1ms로 유지시킨 채, 제 2, 3 부-추적 모듈(130-2, 130-3)의 적산 시간을 데이터 비트 주기인 20ms로 변경시킨다(S307). 따라서, 제 1 부-추적 모듈(130-1)은 1ms의 적산 시간으로 적산을 행하고 제 2, 3 부-추적 모듈(130-2, 130-3)은 20ms의 적산 시간으로 적산을 행한다.
단계 S440에서, 제 3 부-추적 모듈(130-3)은 출력되는 적산 결과를 토대로 하나의 프레임 데이터 비트가 획득되는지 판단하는, 프레임 동기화를 수행한다.
단계 S450에서, 프레임 동기화가 획득되면, 제 3 부-추적 모듈(130-3)의 적산 시간을 20ms 이상으로 변경한다.
결국 하나의 프레임 데이터 비트가 획득되고 난 후에는 제 1 부-추적 모듈(130-1)은 1ms의 적산 시간으로 적산을 하고, 제 2 부-추적 모듈(130-2)은 20ms의 적산 시간으로 적산을 행하며, 제 3 부-추적 모듈(130-3)은 20ms 이상의 적산 시간으로 적산을 행한다. 따라서, 제 2 부-추적 모듈(130-2)은 제 1 부-추적 모듈(130-1) 보다 긴 적산 시간을 갖기 때문에 신호 감도가 좋지 않은 지역에서도 신호를 잃어버리지 않는다. 나아가 제 3 부-추적 모듈(130-3)은 제 2 부-추적 모듈(130-2)보다 더 긴 적산 시간을 갖기 때문에 신호 감도가 더 좋다.
반면에 이동속도가 큰 환경에서는 1ms 적산시간을 이용하는 것이 보다 긴 적산 시간을 갖는 부-추적 모듈보다 더 좋은 성능을 가질 수 있다. 이동 속도가 큰 환경에서 긴 적산 시간을 이용한 부-추적 모듈은 신호를 잃기 쉽기 때문이다. 따라 서 서로 다른 적산 시간을 갖는 복수의 부-추적 모듈을 통해 급격한 가속도 변화 구간에서도 위성 신호를 추적할 수 있다.
도 5는 위성 신호 추적 방법을 나타내는 흐름도이다. 제 1 부-추적 모듈(130-1)은 1ms의 적산 시간으로 적산을 하고, 제 2 부-추적 모듈(130-2)은 20ms의 적산 시간으로 적산을 행하며, 제 3 부-추적 모듈(130-3)은 20ms 이상의 적산 시간으로 적산을 행한다고 하자.
단계 S510에서, 부-추적 모듈들(130-1, 130-2, 130-3)은 측정되는 위성 신호의 신호 세기를 이용하여 위성 신호를 잃었는지 확인한다. 신호 세기는 SNR일 수 있으며, 신호 세기가 일정 값이하인 경우 위성 신호를 잃었다고 결정할 수 있다.
단계 S520에서, 위성 신호를 잃은 부-추적 모듈은 다른 부-추적 모듈의 상관 신호를 이용하여 제어신호를 갱신한다. 즉, GPS 수신기가 신호 감도가 좋지 않은 곳에 위치하는 경우, 제 1 부-추적 모듈(130-1)이 가장 먼저 위성 신호를 잃을 수 있다. 제 1 부-추적 모듈(130-1)은 아직 위성 신호를 잃지 않은 다른 부-추적 모듈(예를 들어, 제 2 추적 모듈(130-2) 및/또는 제 3 추적 모듈(130-3))이 획득한 신호를 통해 반송파 및 코드 생성을 위한 제어신호를 계속 갱신한다.
단계 S530에서, 상기 제 1 부-추적 모듈(130-1)은 위성 신호의 재수신 여부를 판단한다. 수신되는 위성 신호의 신호 세기가 일정 값이상인 경우 위성 신호를 재수신했다고 판단할 수 있다.
단계 S540에서, 위성 신호를 재수신한 상기 제 1 부-추적 모듈(130-1)은 갱신되고 있는 제어신호를 통해 수신한 위성 신호로부터 적합한 반송파 및 코드를 즉 시 적용하여 추적을 개시한다. 만약 제 1 부-추적 모듈(130-1)이 재수신되는 위성 신호를 통해 반송파 및 코드를 생성한다면 이를 위한 제어신호의 생성에 시간이 필요하다. 하지만, 이미 갱신되고 있는 제어신호를 이용한다면 즉각적인 적용이 가능하다. 따라서 위성 신호의 재획득에 필요한 시간을 줄일 수 있고, 보다 빠르게 신호 추적을 개시할 수 있다.
위성 신호의 동적 특성이 급격하게 변화하면, 기존과 같이 하나의 위성에 대해 1개의 추적 모듈을 사용한다면 신호를 놓칠 가능성이 높다. 따라서, 하나의 추적 모듈이 복수개의 부-추적 모듈을 포함하고, 각 부-추적 모듈은 적산 시간 및/또는 신호 감도를 달리함으로써 위성 신호의 동적 특성에 따라 효율적인 위성 신호 추적이 가능하도록 한다.
본 발명은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 제어기, 마이크로 프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하는 모듈로 구현될 수 있다.
소프트웨어는 메모리 유닛에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리 유닛이나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다. 이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는, 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 수신기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 부-추적 모듈의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 부-추적 모듈의 구현 예를 나타낸 블록도이다.
도 4는 적산 시간을 설정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 위성 신호 추적 방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (15)

  1. 위성으로부터 수신되는 위성 신호를 추적하여 위성 기반 측정 결과를 생성하는 추적 모듈을 포함하되,
    상기 추적 모듈은 상기 위성 신호로부터 서로 다른 적산 시간을 이용하여 각각 위성 기반 측정 결과를 생성하는 복수의 부-추적 모듈을 포함하는 위성 신호 추적 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 각 부-추적 모듈은
    상기 위성 신호로부터 적산 시간을 이용하여 적산하여 상관 신호를 생성하는 적산기; 및
    상기 상관 신호로부터 위성 기반 측정 결과를 생성하는 추적 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 추적 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 각 부-추적 모듈은
    상기 위성 신호로부터 상기 위성에 의해 적용된 반송파를 제거하는 반송파 제거부; 및
    상기 반송파가 제거된 신호로부터 상기 위성에 의해 적용된 코드를 제거하는 코드 제거부를 더 포함하고,
    상기 적산기는 상기 코드가 제거된 신호로부터 상기 상관 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 추적 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 추적 루프는 상기 위성 신호의 잠금(lock)을 위해 상기 반송파 제거부와 상기 코드 제거부를 제어하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 추적 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 추적 루프는 측정한 상기 위성 신호의 신호 강도가 일정 값 이하인 경우 다른 부-추적 모듈이 측정한 상기 위성 신호를 이용하여 상기 반송파 제거부와 상기 코드 제거부를 제어하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 추적 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 부-추적 모듈은 상기 위성 신호에 대해 서로 다른 신호 감도를 갖는 것을 특징으로 하는 위성 신호 추적 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 각 부-추적 모듈의 적산 시간은 상기 위성 신호에 대한 신호 감도가 클수록 작은 것을 특징으로 하는 위성 신호 추적 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 각 부-추적 모듈의 적산 시간은 상기 위성 신호의 동적 특성에 대한 민감도가 클수록 작은 것을 특징으로 하는 위성 신호 추적 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 각 부-추적 모듈의 적산 시간은 상기 위성 신호와의 동기를 획득함에 따라 순차적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 위성 신호 추적 장치.
  10. 위성으로부터 위성 신호를 수신하는 단계;
    상기 위성 신호를 서로 다른 적산 시간을 기반으로 적산하여 상기 위성 신호를 추적하는 단계를 포함하는 위성 신호 추적 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 위성 신호를 수신하는 단계는
    상기 위성 신호로부터 상기 위성에 의해 적용된 반송파를 제거하는 단계; 및
    상기 반송파가 제거된 신호로부터 상기 위성에 의해 적용된 코드를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 추적 방법.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 위성 신호를 추적하는 단계는
    상기 위성 신호를 서로 다른 적산 시간을 이용하여 적산하여 복수의 상관 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 상관 신호 중 상기 위성 신호를 잃은 상관 신호가 있을 때, 나머지 상관 신호를 이용하여 상기 위성 신호를 추적하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 신호 추적 방법.
  13. 복수의 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 수신되는 복수의 위성 신호를 추적하여 위성 기반 측정 결과를 생성하고, 하나의 추적 모듈은 하나의 GPS 위성을 추적하는 복수의 추적 모듈; 및
    상기 위성 기반 측정 결과로부터 위치 해를 구하는 위성 프로세서를 포함하되,
    상기 복수의 추적 모듈 중 적어도 하나의 추적 모듈은
    GPS 위성으로부터 수신된 위성 신호에 대하여 제 1 적산 시간을 이용하여 추적하는 제 1 부-추적 모듈; 및
    상기 GPS 위성으로부터 수신된 위성 신호에 대하여 제 2 적산 시간을 이용하여 추적하는 제 2 부-추적 모듈을 포함하는 GPS 수신기.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 추적 모듈은
    상기 GPS 위성으로부터 수신된 위성 신호에 대하여 제 3 적산 시간을 이용하여 추적하는 제 3 부-추적 모듈을 더 포함하는 GPS 수신기.
  15. 제 13 항에 있어서, 각 부-추적 모듈은
    상기 위성 신호로부터 적산 시간을 이용하여 적산하여 상관 신호를 생성하는 적산기; 및
    상기 상관 신호로부터 위성 기반 측정값을 생성하는 추적 루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기.
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