KR20110043364A - Ais reference system for marine service - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An AIS(automatic identification system) reference station system is provided to secure the safe of ship navigation through minute determination computation. CONSTITUTION: An AIS base station apparatus(150) transmits a wireless transmission signal to an AIS terminal. An AIS virtual reference station apparatus(110) is connected to a DGPS reference station transmitting satellite error information through a network, receives the satellite error information, creates compensated error information from the received satellite error information, and transmits to the AIS base station device.

Description

에이아이에스 기준국 시스템{AIS reference system for marine service}AIS reference system for marine service

본 발명은 에이아이에스 기준국 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 디지피에스 기준국에서 생성된 위성 오차정보를 이용하여 해양에서 사용되는 에이아이에스 단말기에서 수신될 수 있게 보정 오차정보를 생성하여 제공하는 에이아이에스 기준국 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a reference system for a reference system, in detail, using the satellite error information generated by the digital reference reference station to generate and provide correction error information that can be received from the AI terminal used in the ocean The reference station system.

디지피에스(DGPS; Differential GPS)는 GPS의 오차정보를 주변의 다른 GPS 이용자 단말기에게 알려주면, 이용자 단말기는 그 오차정보를 이용하여 보다 정확한 위치를 계산할 수 있는 시스템이다.Differential GPS (DGPS) informs other GPS user terminals of GPS error information, and the user terminal is a system that can calculate a more accurate position using the error information.

미국의 GPS, 러시아의 GLONASS, 유럽연합의 Galileo, 중국의 COMPASS 등의 위성 전파 항법시스템(GNSS; Global Navigation Satellite Systems)의 위치 정확도를 개선하고 무결성 기능을 강화하기 위한 시스템을 총칭하여 위성전파 항법 보정시스템(DGNSS;(Differential Global Navigation Satellite Systems)이라 한다.Global Navigation Satellite Systems (GNSS) such as GPS in the US, GLONASS in Russia, Galileo in the European Union, and COMPASS in China are collectively referred to as systems to improve the positioning accuracy and enhance the integrity functions. It is called a system (DGNSS) (Differential Global Navigation Satellite Systems).

일반적으로 DGNSS시스템은 기준국(RS; Reference Station), 무결성 감시국(IM; Integrity Monitor), 제어국(CS; Control Station)으로 되어 있다. 기준국은 위성 오차정보를 생성하여 RTCM(Radio Technical Commission for Maritime Services) 국제 표준 포맷으로 변환하여 MSK변조를 통해 방송한다. 무결성 감시국은 기준국에서 방송하는 위성 오차정보를 수신하여 복조한 다음 RTCM 위성 오차정보를 해석하여 무결성 여부를 감시하는 역할을 수행한다. 그리고 제어국은 RTCM메시지를 이용하여 기준국과 무결성 감시국을 제어하고 모니터링 하는 역할을 수행한다.In general, the DGNSS system includes a reference station (RS), an integrity monitor (IM), and a control station (CS). The reference station generates satellite error information, converts it to the Radio Technical Commission for Maritime Services (RTCM) international standard format, and broadcasts it through MSK modulation. The integrity monitoring station receives and demodulates satellite error information broadcast from the reference station, and then analyzes the RTCM satellite error information to monitor integrity. The control station controls and monitors the reference station and the integrity monitoring station by using the RTCM message.

한편, 선박의 항해 안전 및 보안 강화를 위하여 국제해사기구(IMO)에서 채택한 선박자동식별시스템(AIS; Automatic Identification System)은 선박의 제원, 운항정보를 선박과 선박, 선박과 육상간 자동으로 송수신하여 연안해역 관제, 수색구조 및 해상교통관제 서비스 및 연안해역의 선박운항 모니터링에 이용되고 있다. 에이아이에스(AIS)는 디지털 VHF무선 트랜스폰더 시스템으로 선박이 어느 해역으로 항해 중이든 지속적인 모드로 동작하도록 되어 있다. 에이아이에스는 데이터 통신을 위하여 해상 이동주파수대역 내의 VHF 주파수 채널(87B, 88B)이 사용되고 , 각 채널은 9,600bps의 전송율과 분당 200개의 정보 전송이 가능하다. 또한, 우리나라 연근해를 운항하는 선박의 실시간 모니터링을 위하여 12개의 AIS 운영국과 11개의 이중화 기지국, 26개의 기지국을 구축하여 운영중이다.On the other hand, AIS (Automatic Identification System) adopted by the International Maritime Organization (IMO) to enhance the safety and security of ships is automatically sent and received between ships, ships, ships and land. It is used for coastal water control, search and rescue and maritime traffic control services, and monitoring of ship operations in coastal waters. AIS is a digital VHF wireless transponder system designed to operate in continuous mode no matter where the vessel is sailing. AIS uses VHF frequency channels 87B and 88B in the marine mobile frequency band for data communication, and each channel is capable of transmitting 9,600bps and 200 information per minute. In addition, 12 real-time AIS operating stations, 11 redundant base stations, and 26 base stations have been established and operated for real-time monitoring of ships operating in offshore Korea.

그런데, 앞서 설명된 DGPS 기준국을 통하여 위성 오차정보를 방송하는 서비스의 경우 해상 운항 선박에서 이를 수신하기 위해서는 DGPS비콘 수신기가 탑재되어야 하는데, 현재 운항 되는 선박의 DGPS 비콘 수신기의 탑재 비율이 10% 이내로 매우 미미한 실정이다. However, in the case of the service that broadcasts the satellite error information through the DGPS reference station described above, the DGPS beacon receiver should be mounted in order to receive the information from the maritime sailing vessel. It is very slight.

특히, 해상교통 밀집지역, 항만, 협수로를 안전하게 운항하고, 접안 서비스 를 효율적으로 수행하기 위해서는 운항 선박의 측위 정확도가 매우 중요함을 감안할 때 선박자동식별용 에이아이에스(AIS) 네트웍을 통해 정보를 송수신할 수 있는 에이아이에스 단말기를 이용하는 선박 또는 그 밖의 해상 시설물의 경우에도 위성 오차정보를 제공할 수 있는 방안이 요구되고 있다.In particular, in order to safely operate maritime traffic dense areas, ports, and narrow waterways and efficiently perform docking services, information is accurately transmitted and received through the AIS network for automatic identification of vessels. In the case of ships or other maritime facilities using the AI terminal can be provided a method that can provide satellite error information.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로, 에이아이에스 네트웍 통신망을 통해 위성오차 정보를 제공할 수 있는 에이아이에스 기준국 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was devised to improve the above problems, and an object thereof is to provide an AI RS reference system that can provide satellite error information through an AI network communication network.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에이아이에스 기준국 시스템은 에이아이에스 단말기로 무선송신신호를 송출하는 에이아이에스 기지국장치와; 위성 오차정보를 송출하는 디지피에스 기준국과 네트웍을 통해 접속되어 상기 위성 오차정보를 수신하고, 수신된 위성 오차정보로부터 보정 오차정보를 생성하여 상기 에이아이에스 기지국 장치로 송출하는 에이아이에스 가상 기준국 장치;를 구비한다.In order to achieve the above object, the CS reference station system according to the present invention comprises: an BS base station apparatus for transmitting a radio transmission signal to an AS terminal; AIS virtual reference station device connected to a digital PS reference station for transmitting satellite error information through a network to receive the satellite error information, generates correction error information from the received satellite error information, and transmits the error information to the AI BS base station device. It includes;

상기 에이아이에스 가상 기준국 장치는 GPS수신기와; 상기 GPS수신기에서 수신된 위성정보와, 상기 디지피에스 기준국에서 수신된 위성오차정보로부터 의사거리 잔차값을 보상한 보정 오차정보를 생성하여 상기 에이아이에스 기지국 장치로 전송하는 에이아이에스 가상 기준국;을 구비하는 것이 바람직하다.The AI virtual reference station device includes a GPS receiver; An AI virtual reference station for generating correction error information for compensating a pseudo-distance residual value from satellite information received from the GPS receiver and satellite error information received from the DS reference station, and transmitting the correction error information to the CS base station apparatus; It is preferable to provide.

또한, 상기 에이아이에스 가상 기준국 장치는 상기 디지피에스 기준국에서 수신된 위성 오차정보를 디코딩하는 RTCM디코더와; 상기 RTCM디코더에서 출력되는 위성오차정보에 상기 GPS수신기에서 출력되는 의사거리를 적용하여 1차 보정된 1차 의사거리를 산출하는 제1보정부와; 상기 가상 에이아이에스 기준국 장치의 절대좌 표를 기준으로 위성과의 거리로부터 상기 제1보정부에서 출력되는 1차 의사거리를 차감하여 상기 의사거리 잔차값을 구하는 의사거리 잔차 계산부와; 상기 의사거리 잔차 계산부에서 산출된 의사거리 잔차값을 상기 디지피에스 기준국에서 수신한 위성오차에 더하여 상기 보정오차정보를 생성하는 제2보정부와; 상기 제2보정부에서 생성된 상기 보정오차정보를 상기 에이아이에스 기지국 장치의 통신포맷에 대응되게 엔코딩하여 전송하는 RTCM엔코더;를 구비한다.The AI virtual reference station apparatus may further include: an RTCM decoder configured to decode satellite error information received from the digital PS reference station; A first correction unit for calculating a first-corrected first pseudorange by applying a pseudorange output from the GPS receiver to the satellite error information output from the RTCM decoder; A pseudo-range residual calculator configured to obtain the pseudo-range residual value by subtracting the first pseudo-range output from the first correction unit from the distance from the satellite based on the absolute coordinates of the virtual AI reference apparatus; A second correction unit for generating the correction error information by adding the pseudo distance residual value calculated by the pseudo distance residual calculator to the satellite error received from the digital PS reference station; And an RTCM encoder for encoding and transmitting the correction error information generated by the second correction unit to correspond to the communication format of the AS base station apparatus.

본 발명에 따른 에이아이에스 기준국 시스템에 의하면, 에이아이에스 단말기가 장착된 선박이 DGPS 위성 오차 정보를 기반으로 하는 보정 오차정보 서비스를 제공받을 수 있어 보다 정밀한 측위 산출이 가능하여 선박 통항의 안전을 확보할 수 있다.According to the AIS reference station system according to the present invention, a ship equipped with an AIS terminal can be provided with a correction error information service based on the DGPS satellite error information, so that accurate positioning can be calculated to ensure the safety of vessel navigation. can do.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에이아이에스 기준국 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the AI reference system according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에이아이에스 기준국 시스템을 나타내 보인 도면이다.1 is a diagram illustrating an AIS reference station system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 에이아이에스 기준국 시스템(100)은 에이아이에스 가상 기준국 장치(110)와, 에이아이에스 기지국 장치(150)를 구비한다.Referring to FIG. 1, the AI reference station system 100 includes an AI virtual reference station device 110 and an AI base station device 150.

에이아이에스(AIS) 가상 기준국 장치(110)는 위성 오차정보를 송출하는 디지피에스(DGPS) 기준국(101)과 네트웍을 통해 접속되어 위성 오차정보를 수신하고, 수신된 위성 오차정보로부터 보정 오차정보를 생성하여 에이아이에스 기지국 장치(150)로 송출한다.The AIS virtual reference station apparatus 110 is connected to a DGPS reference station 101 that transmits satellite error information through a network to receive satellite error information, and corrects an error from the received satellite error information. The information is generated and transmitted to the AI base station apparatus 150.

에이아이에스(AIS) 가상 기준국 장치(110)는 GPS수신기(112)와 에이아이에스(AIS) 가상 기준국(120)을 구비한다.The AIS virtual reference station device 110 includes a GPS receiver 112 and an AIS virtual reference station 120.

에이아이에스(AIS) 가상 기준국(120)은 디지피에스 기준국(101)과 유선 또는 무선 네트웍을 통해 디지피에스 기준국(101)으로부터 위성오차정보를 수신받을 수 있도록 구축되어 있다. The AIS virtual reference station 120 is configured to receive satellite error information from the digital reference station 101 through the wired or wireless network with the digital PS reference station 101.

에이아이에스(AIS) 가상 기준국(120)은 GPS수신기(112)에서 수신된 위성정보와, 디지피에스 기준국(101)에서 수신된 위성오차정보로부터 의사거리 잔차값을 보상한 보정 오차정보를 생성하여 에이아이에스 기지국 장치(150)로 전송하도록 구축되는 것이 바람직하고 그 상세구조를 도 2를 참조하여 설명한다.The AIS virtual reference station 120 generates correction error information that compensates for the pseudo-distance residual value from the satellite information received from the GPS receiver 112 and the satellite error information received from the digital PS reference station 101. The base station apparatus 150 is preferably constructed to transmit to the BS base station apparatus 150, and a detailed structure thereof will be described with reference to FIG.

에이아이에스 가상 기준국(120)은 RTCM디코더(121), 제1보정부(123), 의사거리 잔차 계산부(125), 제2보정부(127) 및 RTCM엔코더(129)를 구비한다.The AI virtual reference station 120 includes an RTCM decoder 121, a first correction unit 123, a pseudo distance residual calculation unit 125, a second correction unit 127, and an RTCM encoder 129.

RTCM디코더(121)는 디지피에스 기준국(101)에서 수신된 위성 오차정보를 디코딩 한다.The RTCM decoder 121 decodes satellite error information received from the digital PS reference station 101.

여기서 위성 오차 정보는 RTCM #1번 또는 #9번 메시지에 포함된 정보로서, 의사거리 보정정보(PRC; Pseudorange Correction)와 의사거리 변화율 보정정보(RRC;Pseudorange Rate Correction)가 포함된다.Here, the satellite error information is information included in the RTCM # 1 or # 9 message, and includes pseudorange correction information (PRC) and pseudorange rate correction information (RRC).

제1보정부(123)는 RTCM디코더(121)에서 출력되는 위성오차정보 중 의사거리 보정정보(PRC)에 GPS수신기(112)에서 출력되는 의사거리(PR)를 합산하여 1차 보정 된 1차 의사거리(Corrected PR)를 산출한다.The first correction unit 123 is a first-corrected primary by adding the pseudo-range PR output from the GPS receiver 112 to the pseudo-range correction information PRC among the satellite error information output from the RTCM decoder 121. Calculate the corrected PR.

의사거리 잔차 계산부(125)는 가상 에이아이에스 기준국 장치(110)의 절대좌표를 기준으로 위성과의 거리(Range)로부터 제1보정부(123)에서 출력되는 1차 의사거리를 차감하여 의사거리 잔차값(LSA; PR Residual)을 구한다.The pseudorange residual calculator 125 subtracts the first pseudorange output from the first correction unit 123 from the range with respect to the satellite based on the absolute coordinates of the virtual AIRS reference station apparatus 110. The distance residual value LSA (PR Residual) is obtained.

제2보정부(127)는 의사거리 잔차 계산부(125)에서 산출된 의사거리 잔차값을 디지피에스 기준국(101)에서 수신한 위성오차의 의사거리 보정정보(PRC)에 합산하여 최종 보정오차정보를 생성한다.The second correction unit 127 adds the pseudo-range residual value calculated by the pseudo-range residual calculator 125 to the pseudo-range correction information (PRC) of the satellite error received from the DS reference station 101 to obtain a final correction error. Generate information.

RTCM엔코더(129)는 제2보정부(127)에서 생성된 보정오차정보를 에이아이에스 기지국 장치(150)의 통신 포맷에 대응되는 송신포맷으로 엔코딩하여 전송한다.The RTCM encoder 129 encodes and transmits the correction error information generated by the second correction unit 127 in a transmission format corresponding to the communication format of the BS base station apparatus 150.

에이아이에스 기지국장치(150)는 기지국 제어기(152)와 에이아이에스 기지국(154)으로 되어 있다.The Ace base station apparatus 150 includes a base station controller 152 and an Ace base station 154.

기지국 제어기(152)는 에이아이에스 가상 기준국(120)과 통신 네트워크를 통해 접속되어 에이아이에스 가상 기준국(120)으로부터 보정 오차정보를 수신받아 에이아이에스 기지국(154)에 대응되는 송신 포맷으로 변환하여 에이아이에스 기지국(154)으로 전송한다.The base station controller 152 is connected to the AI virtual reference station 120 through a communication network, receives correction error information from the AI virtual reference station 120, and converts it into a transmission format corresponding to the AI base station 154. It transmits to the HS base station 154.

에이아이에스 기지국(154)은 기지국 제어기(152)로부터 수신된 보정 오차정보를 에이아이에스 단말기(200)가 수신할 수 있도록 무선으로 방송한다.The Ace base station 154 wirelessly broadcasts the correction error information received from the base station controller 152 so that the Ace terminal 200 can receive it.

여기서, 에이아이에스 단말기(200)는 선박자동 식별장치(AIS) 시스템에서 에이아이에스 통신 방식에 의해 무선 신호를 송수신하는 무선 단말기이다.Here, the AI terminal 200 is a wireless terminal that transmits and receives a radio signal by an AI communication system in an automatic vessel identification system (AIS) system.

이러한 에이아이에스 기준국 시스템(100)에서 신호 전송과정을 도 3을 함께 참조하며 설명하면, DGPS 기준국(101)에서 전송되는 RTCM #1번 또는 #9번 메시지와 보정데이터(PRC/RRC)를 포함하는 위성 오차정보가 에이아이에스 가상 기준국(120)에 수신된 후 앞서 설명된 보정 오차정보가 생성되면 RTCM #1번 또는 #9을 통해 기지국 제어기(152)에 전송하고, 기지국 제어기(152)는 ITU #17번 메시지의 데이터 필드에 보정 오차정보를 삽입하여 전송한다. 그러면, 에이아이에스 기지국(154)은 보정 오차정보가 포함된 #17번 메시지를 무선으로 방송한다.Referring to FIG. 3, the signal transmission process of the AI reference system 100 is described with reference to the RTCM # 1 or # 9 message and correction data (PRC / RRC) transmitted from the DGPS reference station 101. After the satellite error information is received by the AI virtual reference station 120, the correction error information described above is generated and transmitted to the base station controller 152 through RTCM # 1 or # 9, and the base station controller 152 Inserts correction error information into the data field of message ITU # 17 and transmits it. Then, the BS base station 154 broadcasts the message # 17 including the correction error information wirelessly.

따라서, 선박(300)에 장착된 에이아이에스 단말기(200)는 에이아이에스 기지국(154)으로부터 무선으로 방송되는 메시지 내에 포함된 보정 오차정보를 이용하여 현재의 위치를 더욱 정확하게 산출할 수 있다.Accordingly, the AI terminal 200 mounted on the vessel 300 may more accurately calculate the current position using the correction error information included in the message broadcast wirelessly from the AI base station 154.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에이아이에스 기준국 시스템을 나타내 보인 도면이고,1 is a diagram illustrating an AIS reference station system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 AIS가상 기준국의 상세 블록도이고,FIG. 2 is a detailed block diagram of the AIS virtual reference station of FIG. 1;

도 3은 도 1의 DGPS기준국으로부터 AIS기지국으로의 신호 전달 계통을 나타내 보인 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating a signal transmission system from the DGPS reference station of FIG. 1 to an AIS base station.

Claims (3)

에이아이에스 단말기로 무선송신신호를 송출하는 에이아이에스 기지국장치와;An Ace base station apparatus for transmitting a wireless transmission signal to an Ace terminal; 위성 오차정보를 송출하는 디지피에스 기준국과 네트웍을 통해 접속되어 상기 위성 오차정보를 수신하고, 수신된 위성 오차정보로부터 보정 오차정보를 생성하여 상기 에이아이에스 기지국 장치로 송출하는 에이아이에스 가상 기준국 장치;를 구비하는 것을 특징으로 하는 에이아이에스 기준국 시스템.AIS virtual reference station device connected to a digital PS reference station for transmitting satellite error information through a network to receive the satellite error information, generates correction error information from the received satellite error information, and transmits the error information to the AI BS base station device. AIS reference station system comprising a. 제1항에 있어서, 상기 에이아이에스 가상 기준국 장치는The apparatus of claim 1, wherein the AI virtual reference station apparatus GPS수신기와;A GPS receiver; 상기 GPS수신기에서 수신된 위성정보와, 상기 디지피에스 기준국에서 수신된 위성오차정보로부터 의사거리 잔차값을 보상한 보정 오차정보를 생성하여 상기 에이아이에스 기지국 장치로 전송하는 에이아이에스 가상 기준국;을 구비하는 것을 특징으로 하는 에이아이에스 기준국 시스템.An AI virtual reference station for generating correction error information for compensating a pseudo-distance residual value from satellite information received from the GPS receiver and satellite error information received from the DS reference station, and transmitting the correction error information to the CS base station apparatus; AIS reference station system characterized in that it comprises. 제2항에 있어서, 상기 에이아이에스 가상 기준국 장치는The apparatus of claim 2, wherein the AI virtual reference station apparatus 상기 디지피에스 기준국에서 수신된 위성 오차정보를 디코딩하는 RTCM디코더와;An RTCM decoder for decoding the satellite error information received from the digital PS reference station; 상기 RTCM디코더에서 출력되는 위성오차정보에 상기 GPS수신기에서 출력되는 의사거리를 적용하여 1차 보정된 1차 의사거리를 산출하는 제1보정부와;A first correction unit for calculating a first-corrected first pseudorange by applying a pseudorange output from the GPS receiver to the satellite error information output from the RTCM decoder; 상기 가상 에이아이에스 기준국 장치의 절대좌표를 기준으로 위성과의 거리로부터 상기 제1보정부에서 출력되는 1차 의사거리를 차감하여 상기 의사거리 잔차값을 구하는 의사거리 잔차 계산부와;A pseudo-range residual calculator configured to obtain the pseudo-range residual value by subtracting the first pseudo-range output from the first correction unit from the distance from the satellite based on the absolute coordinates of the virtual AI reference apparatus; 상기 의사거리 잔차 계산부에서 산출된 의사거리 잔차값을 상기 디지피에스 기준국에서 수신한 위성오차에 더하여 상기 보정오차정보를 생성하는 제2보정부와;A second correction unit for generating the correction error information by adding the pseudo distance residual value calculated by the pseudo distance residual calculator to the satellite error received from the digital PS reference station; 상기 제2보정부에서 생성된 상기 보정오차정보를 상기 에이아이에스 기지국 장치의 통신포맷에 대응되게 엔코딩하여 전송하는 RTCM엔코더;를 구비하는 것을 특징으로 하는 에이아이에스 기준국 시스템.And an RTCM encoder for encoding and transmitting the correction error information generated by the second correction unit to correspond to the communication format of the BS base station apparatus.
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