KR20110075120A - 위성항법신호의 의사거리 보정정보 생성 방법 및 장치 - Google Patents

위성항법신호의 의사거리 보정정보 생성 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위성항법신호의 의사거리 보정정보 생성 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 방법은 복수 개의 수신기에서 각각 위성항법신호의 의사거리 보정값을 전달받는 단계, 상기 복수 개의 수신기로부터 전달되는 위성항법신호의 의사거리 보정값을 기초로 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 B-Value(이하 B-값)를 구하는 단계, 상기 복수 개의 수신기 각각에 대해 구해지는 B-값을 이용하여 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 가중치를 구하는 단계, 그리고 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 가중치와 상기 복수 개의 수신기에서 각각 전달되는 위성항법신호의 의사거리 보정값의 곱의 총합으로 위성항법신호의 의사거리 보정정보를 생성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 종래 수신기의 고장 여부를 항공기에 알려주기 위해 사용되는 B-값의 역수를 활용하여 구한 가중치를 각 수신기별로 적용함으로써 고장이 발생한 수신기의 영향을 최소화하여 보다 정확한 의사거리 보정정보를 생성할 수 있게 된다.
위성항법신호, 의사거리, 보정, B-Value

Description

위성항법신호의 의사거리 보정정보 생성 방법 및 장치{Method and Apparatus for Generating Pseudorange Correction Information}
본 발명은 위성항법신호의 의사거리 보정정보 생성 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 수신기 별로 계산되는 가중치를 적용하여 수신기의 고장을 반영하여 의사거리 보정정보를 생성할 수 있는 위성항법신호의 의사거리 보정정보 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.
항공기의 이착륙과 같이 매우 높은 무결성을 요구하는 응용분야에 위성항법 신호를 사용하는 경우 위성항법신호의 감시를 위해서는 3개 이상의 수신기를 각각 서로 200m 이상의 거리에 배치하여야 한다. 또한 각각의 수신기에서 획득한 위성항법신호는 한 곳의 컴퓨터에 집결시켜 일련의 과정을 거쳐 항공기에 전송할 보정정보와 무결성 정보를 생성한다. 이때 각각 수신기에서 획득한 위성항법신호를 사용하여 항공기에 전송할 의사거리 보정정보(Pseudoragne Correction Information)를 생성한다.
항공기에 전송될 의사거리 보정정보는 다음의 수식을 통해 생성된다.
Figure 112009080484276-PAT00001
항법위성 j : 지상의 수신기에서 동시에 보이는 항법 위성
수신기 i : 항법위성 j를 동시에 관측하는 지상의 수신기
m : 지상에 설치되어 있는 수신기의 수
prcji : 수신기 i에서 생성된 항법위성 j의 의사거리 보정값
prcj : 항법위성 j에 대응하여 항공기에 전송될 의사거리 보정값
그런데 기존의 의사거리 보정정보 생성방법에 따르면, 문제가 있는 수신기를 제거하지 않고 모든 수신기에서 구해진 의사거리 보정값을 합한 후 산술 평균하여 의사거리 보정값을 구한다. 즉 개별 수신기의 고장에 강인하지 않은 방법이 사용되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수신기 별로 계산되는 가중치를 적용하여 수신기의 고장을 반영하여 의사거리 보정정보를 생성할 수 있는 위성항법신호의 의사거리 보정정보 생성 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 위성항법신호의 의사거리 보정정보 생성 방법은, 복수 개의 수신기에서 각각 위성항법신호의 의사거리 보정값을 전달받는 단계, 상기 복수 개의 수신기로부터 전달되는 위성항법신호의 의사거리 보정값을 기초로 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 B-Value(이하 B-값)를 구하는 단계, 상기 복수 개의 수신기 각각에 대해 구해지는 B-값을 이용하여 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 가중치를 구하는 단계, 그리고 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 가중치와 상기 복수 개의 수신기에서 각각 전달되는 위성항법신호의 의사거리 보정값의 곱의 총합으로 위성항법신호의 의사거리 보정정보를 생성하는 단계를 포함한다.
상기 B-값은 아래 수학식에 의해 구해질 수 있다.
Figure 112009080484276-PAT00002
항법위성 j : 지상의 수신기에서 동시에 보이는 항법 위성
수신기 i : 항법위성 j를 동시에 관측하는 지상의 수신기
m : 지상에 설치되어 있는 수신기의 수
prcji : 수신기 i에서 생성된 항법위성 j의 의사거리 보정값
prcjk : 수신기 k(k≠i)에서 생성된 항법위성 j의 의사거리 보정값
Bji : 항법위성 j에 대한 수신기 i의 B-값
상기 가중치는 아래 수학식에 의해 구해질 수 있다.
Figure 112009080484276-PAT00003
항법위성 j : 지상의 수신기에서 동시에 보이는 항법 위성
수신기 i : 항법위성 j를 동시에 관측하는 지상의 수신기
m : 지상에 설치되어 있는 수신기의 수
Bji : 항법위성 j에 대한 수신기 i의 B-값
Bjk : 항법위성 j에 대한 수신기 k의 B-값
αji : 수신기 i의 가중치
상기 위성항법신호의 의사거리 보정정보는 아래 수학식에 의해 구해질 수 있다.
Figure 112009080484276-PAT00004
항법위성 j : 지상의 수신기에서 동시에 보이는 항법 위성
수신기 k : 항법위성 j를 동시에 관측하는 지상의 수신기
m : 지상에 설치되어 있는 수신기의 수
prcjk : 수신기 k에서 생성된 항법위성 j의 의사거리 보정값
αjk : 수신기 k의 가중치
본 발명의 다른 실시예에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체는 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 장치는, 복수 개의 수신기에서 각각 항법위성 의사거리 보정값을 전달받는 통신부, 상기 복수 개의 수신기로부터 전달되는 항법위성 의사거리 보정값을 기초로 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 B-Value(이하 B-값)를 구하는 B-값 계산부, 상기 복수 개의 수신기 각각에 대해 구해지는 B-값을 이용하여 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 가중치를 구하는 가중치 계산부, 그리고 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 가중치와 상기 복수 개의 수신기에서 각각 전달되는 위성항법신호의 의사거리 보정값의 곱의 총합으로 항법위성 의사거리 보정정보를 생성하는 의사거리 보정정보 생성부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 종래 수신기의 고장 여부를 항공기에 알려주기 위해 사용되는 B-값의 역수를 활용하여 구한 가중치를 각 수신기별로 적용함으로써 고장이 발생한 수신기의 영향을 최소화하여 보다 정확한 의사거리 보정정보를 생성할 수 있게 된다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의사거리 보정정보 생성 장치를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 의사거리 보정정보 생성 장치(100)는 각 수신기(200)로부터 해당 수신기에서 구해지는 위성항법신호의 의사거리(Pseudorange) 보정값을 전달받는다.
일반적으로 항법위성으로부터 위성항법신호로 반송파에 실려 보내진 C/A 코드를 GPS 수신기가 감지하면 똑같은 코드를 생성해 두 코드의 시간차를 측정한다. 측정된 두 코드의 시간차에 전파의 속도를 곱하면 GPS 위성과 수신기간의 거리가 구해진다. 그러나 실제 전파 경로로 인한 오차, GPS 위성과 GPS 수신기에 내장된 시계의 오차, 수신기 내부 회로에서 발생하는 오차 등으로 인해 이렇게 구한 거리는 실제의 거리가 아닌 의사거리(pseudorange)이다.
수신기(200)는 공항에 설치되어 항법위성(300)으로부터 위성항법신호를 수신 하고 항법위성(300)에 대한 위성항법신호 의사거리 보정값을 생성한다. 위성항법신호 의사거리 보정값을 구하는 방법은 이미 잘 알려져 있으므로 여기서 자세한 설명은 생략한다.
의사거리 보정정보 생성 장치(100)는 복수 개의 수신기(200)로부터 전달되는 위성항법신호의 의사거리 보정값들에 대해서 해당 수신기(200)의 고장 등을 고려한 가중치를 적용하여 항공기에 전송될 의사거리 보정정보를 생성한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참고하여, 본 발명에 따른 의사거리 보정정보 생성 장치(100)의 동작에 대해 자세히 설명한다.
도 2는 도 1의 의사거리 보정정보 생성 장치를 자세히 나타낸 블록도이고, 도 3은 의사거리 보정정보 생성 장치의 의사거리 보정정보 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 의사거리 보정정보 생성 장치(100)는 통신부(110), B-값 계산부(130), 가중치 계산부(150) 및 의사거리 보정정보 생성부(170)를 포함한다.
통신부(110)는 복수 개의 수신기(200)로부터 해당 수신기에서 계산된 항법위성(300)에 대한 위성항법신호 의사거리 보정값을 전달받는다(S310).
B-값 계산부(130)는 복수 개의 수신기(200)로부터 전달되는 위성항법신호 의사거리 보정값을 이용하여 해당 수신기의 B-값을 계산한다(S320). B-값은 비교 대상 수신기를 제외한 다른 수신기 오차의 합과 비교 대상 수신기의 오차를 비교함으로써 해당 수신기의 고장 여부를 항공기에 알려주기 위해 사용되는 값으로 B-값은 아래 수학식 1에 의해 구할 수 있다.
Figure 112009080484276-PAT00005
항법위성 j : 지상의 수신기에서 동시에 보이는 항법 위성
수신기 i : 항법위성 j를 동시에 관측하는 지상의 수신기
m : 지상에 설치되어 있는 수신기의 수
prcji : 수신기 i에서 생성된 항법위성 j의 의사거리 보정값
prcjk : 수신기 k(k≠i)에서 생성된 항법위성 j의 의사거리 보정값
Bji : 항법위성 j에 대한 수신기 i의 B-값
다음으로 가중치 계산부(150)는 아래 수학식 2를 통해 수신기 별 가중치를 구한다(S330).
Figure 112009080484276-PAT00006
항법위성 j : 지상의 수신기에서 동시에 보이는 항법 위성
수신기 i : 항법위성 j를 동시에 관측하는 지상의 수신기
m : 지상에 설치되어 있는 수신기의 수
Bji : 항법위성 j에 대한 수신기 i의 B-값
Bjk : 항법위성 j에 대한 수신기 k의 B-값
αji : 수신기 i의 가중치
이후 의사거리 보정정보 생성부(170)는 가중치(αji)를 적용하여 아래 수학식 3에 의해 항법위성 j에 대응하여 항공기에 전송될 의사거리 보정정보를 구한다(S340).
Figure 112009080484276-PAT00007
항법위성 j : 지상의 수신기에서 동시에 보이는 항법 위성
수신기 k : 항법위성 j를 동시에 관측하는 지상의 수신기
m : 지상에 설치되어 있는 수신기의 수
prcjk : 수신기 k에서 생성된 항법위성 j의 의사거리 보정값
αjk : 수신기 k의 가중치
이와 같은 방법에 의하면 종래 수신기의 고장 여부를 항공기에 알려주기 위해 사용되는 B-값의 역수를 활용하여 구한 가중치를 각 수신기별로 적용해서 항공기에 전송될 의사거리 보정정보를 구할 수 있게 된다.
마지막으로 통신부(110)는 수학식 3에 의해 구해지는 위성항법신호의 의사거리 보정정보를 항공기에 제공한다(S350).
본 실시예에서는 의사거리 보정정보 생성 장치(100)가 공항에 설치된 수신기들(200)로부터 의사거리 보정값을 전달받고 이를 이용하여 수신기 별 가중치를 적용한 항법위성 의사거리 보정정보를 생성하여 항공기에 전달하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 의사거리 보정정보를 이용하는 다른 시스템에 적용가능함은 물론이다.
본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함한다. 이 매체는 지금까지 설명한 의사거리 보정정보 생성 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 이 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 매체의 예에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 자기-광 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치 등이 있다. 또는 이러한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발 명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 의사거리 보정정보 생성 장치를 설명하기 위해 제공되는 도면이다.
도 2는 도 1의 의사거리 보정정보 생성 장치를 자세히 나타낸 블록도이다.
도 3은 의사거리 보정정보 생성 장치의 의사거리 보정정보 생성 방법을 나타낸 흐름도이다.

Claims (6)

  1. 복수 개의 수신기에서 각각 위성항법신호의 의사거리 보정값을 전달받는 단계,
    상기 복수 개의 수신기로부터 전달되는 위성항법신호의 의사거리 보정값을 기초로 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 B-Value(이하 B-값)를 구하는 단계,
    상기 복수 개의 수신기 각각에 대해 구해지는 B-값을 이용하여 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 가중치를 구하는 단계, 그리고
    상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 가중치와 상기 복수 개의 수신기에서 각각 전달되는 위성항법신호의 의사거리 보정값의 곱의 총합으로 위성항법신호의 의사거리 보정정보를 생성하는 단계
    를 포함하는 위성항법신호 의사거리 보정정보 생성 방법.
  2. 제 1 항에서,
    상기 B-값은 아래 수학식에 의해 구해지는 위성항법신호 의사거리 보정정보 생성 방법:
    Figure 112009080484276-PAT00008
    항법위성 j : 지상의 수신기에서 동시에 보이는 항법 위성
    수신기 i : 항법위성 j를 동시에 관측하는 지상의 수신기
    m : 지상에 설치되어 있는 수신기의 수
    prcji : 수신기 i에서 생성된 항법위성 j의 의사거리 보정값
    prcjk : 수신기 k(k≠i)에서 생성된 항법위성 j의 의사거리 보정값
    Bji : 항법위성 j에 대한 수신기 i의 B-값.
  3. 제 2 항에서,
    상기 가중치는 아래 수학식에 의해 구해지는 위성항법신호 의사거리 보정정보 생성 방법:
    Figure 112009080484276-PAT00009
    항법위성 j : 지상의 수신기에서 동시에 보이는 항법 위성
    수신기 i : 항법위성 j를 동시에 관측하는 지상의 수신기
    m : 지상에 설치되어 있는 수신기의 수
    Bji : 항법위성 j에 대한 수신기 i의 B-값
    Bjk : 항법위성 j에 대한 수신기 k의 B-값
    αji : 수신기 i의 가중치.
  4. 제 3 항에서,
    상기 위성항법신호의 의사거리 보정정보는 아래 수학식에 의해 구해지는 위성항법신호 의사거리 보정정보 생성 방법:
    Figure 112009080484276-PAT00010
    항법위성 j : 지상의 수신기에서 동시에 보이는 항법 위성
    수신기 k : 항법위성 j를 동시에 관측하는 지상의 수신기
    m : 지상에 설치되어 있는 수신기의 수
    prcjk : 수신기 k에서 생성된 항법위성 j의 의사거리 보정값
    αjk : 수신기 k의 가중치.
  5. 컴퓨터에 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체.
  6. 복수 개의 수신기에서 각각 위성항법신호의 의사거리 보정값을 전달받는 통신부,
    상기 복수 개의 수신기로부터 전달되는 위성항법신호의 의사거리 보정값을 기초로 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 B-Value(이하 B-값)를 구하는 B-값 계 산부,
    상기 복수 개의 수신기 각각에 대해 구해지는 B-값을 이용하여 상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 가중치를 구하는 가중치 계산부, 그리고
    상기 복수 개의 수신기 각각에 대한 가중치와 상기 복수 개의 수신기에서 각각 전달되는 위성항법신호의 의사거리 보정값의 곱의 총합으로 위성항법신호의 의사거리 보정정보를 생성하는 의사거리 보정정보 생성부
    를 포함하는 위성항법신호 의사거리 보정정보 생성 장치.
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