KR20120037864A - 적응형 항법 신호 처리를 수행하는 위성 항법 신호 수신 장치 및 방법 - Google Patents

적응형 항법 신호 처리를 수행하는 위성 항법 신호 수신 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

복수 개의 항법 시스템이 제공하는 항법 신호를 모두 활용하도록 하고, 재밍이 발생할 경우 자체적으로 해결할 수 있는 위성 항법 신호 수신 장치 및 방법이 제공된다. 위성 항법 신호 수신 장치는, 복수의 항법 위성으로부터 복수의 항법 신호를 수신하는 RF 신호 처리부와, 수신된 복수의 항법 신호 각각의 신호 레벨을 측정하는 신호 레벨 측정부와, 신호 레벨 측정 결과를 이용하여 복수의 항법 신호 각각이 재밍 신호인지 재밍 신호가 아닌 정상 신호인지 여부를 판별하고, 재밍 신호에 대해서는 정상 신호에 비하여 높은 비율의 양자화를 수행하고, 양자화 수행으로 변환된 디지털 신호에 대한 신호를 처리하는 신호 처리부와, 신호 처리 결과를 이용하여 복수의 항법 신호 각각에 대한 위성 식별 번호를 판별하고, 판별된 위성 식별 번호에 따라 복수의 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성하는 보정 처리부와, 신호 처리부의 신호 처리 결과를 이용하여 신호 처리부 및 보정 처리부의 동작을 제어하는 제어부와, 보정 처리부의 보정 정보를 이용하여 항법해를 산출하는 항법해 처리부를 포함한다.

Description

적응형 항법 신호 처리를 수행하는 위성 항법 신호 수신 장치 및 방법{Apparatus and method for satellite navigation signal processing navigation signal adaptively}
본 발명은 위성 항법 신호 수신 처리 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 2개 이상의 위성 항법 시스템이 존재하는 상황에서 위성 항법 신호 수신 장치가 항법 신호의 이용 환경에 따라 항법 신호를 적응형으로 선정하여 처리하는 위성 항법 신호 수신기 및 방법에 관한 것이다.
위성 항법 시스템(GNSS: Global Navigation Satellite System)은 다수의 인공 위성과 지상의 수신 장비를 이용하여 목표물의 위치를 파악하고 시각 정보를 제공하는 시스템이다. 위성 항법 시스템은 정확한 위치 및 시각 정보의 제공으로, 지상, 항공, 해상 교통의 항법, 측지, 측량 등 다양한 분야에서 활용 범위가 확대되고 있다.
현재는 이용 가능한 위성 항법 시스템이 GPS(Global Positioning System)와 글로나스(GLONASS: GLObal NAvigation Satellite System)가 전부이고, GPS와 글로나스 항법 신호를 단독 처리하거나 통합처리가 가능하나 제한적이다. 처리할 수 있는 항법 주파수도 L1 또는 L2 신호로 매우 제한적으로 사용되고 있어 이러한 항법 신호를 처리할 수 있는 위성 항법 신호 수신 장치들로 단순히 GPS 또는 GPS와 글로나스 항법 시스템 및 이들 시스템이 제공하는 신호를 처리하도록 구현되어 있다.
그러나, 향후에는 대부분 사용자들이 현재 이용하고 있는 위성항법 시스템인 GPS시스템에서 벗어나 갈릴레오(Galileo), 글로나스, 컴파스(COMPASS), 준천정 위성에 이르기까지 다양한 항법 시스템이 활용할 것으로 예상되고 또한 이들 항법 시스템이 제공하는 항법 주파수도 기존의 1개 또는 2개에서 보다 다양화될 것으로 예상된다. 따라서, 종래의 항법수신기로는 항법 신호를 처리하는데 한계점을 가짐은 물론 항법 주파수가 거의 동일하거나 인접한 주파수를 사용하는 시스템간의 상호 호환이 되도록 하는데 한계점이 있다. 즉, 다원화 항법 시스템 및 항법 주파수를 처리할 수 있는 처리장치 및 방법에는 시스템의 가용도를 향상시키는데 한계점이 있고, 제공하는 위치 정확도 측면에서도 제약이 있으며, 특히 시스템의 확장성에 대한 대비가 부족한 상황이다. 재밍 신호에 대해 거의 무방비 상태로 재밍과 같은 항법 신호에 대한 간섭이 발생할 경우, 위성 항법 신호 수신 장치를 이용한 자신의 위치 파악이 어렵다.
본 발명에서는 복수 개의 항법 시스템이 제공하는 항법 신호를 모두 활용하도록 하고, 재밍이 발생할 경우 위성 항법 신호 수신 장치에서 자체적으로 해결할 수 있는 위성 항법 신호 수신 장치 및 방법이 제공된다.
일 측면에 따른 위성 항법 신호 수신 장치는, 복수의 항법 위성으로부터 복수의 항법 신호를 수신하는 RF 신호 처리부와, 수신된 복수의 항법 신호 각각의 신호 레벨을 측정하는 신호 레벨 측정부와, 신호 레벨 측정 결과를 이용하여 복수의 항법 신호 각각이 재밍 신호인지 재밍 신호가 아닌 정상 신호인지 여부를 판별하고, 재밍 신호에 대해서는 정상 신호에 비하여 높은 비율의 양자화를 수행하고, 양자화 수행으로 변환된 디지털 신호에 대한 신호를 처리하는 신호 처리부와, 신호 처리 결과를 이용하여 복수의 항법 신호 각각에 대한 위성 식별 번호를 판별하고, 판별된 위성 식별 번호에 따라 복수의 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성하는 보정 처리부와, 신호 처리부의 신호 처리 결과를 이용하여 신호 처리부 및 보정 처리부의 동작을 제어하는 제어부와, 보정 처리부의 보정 정보를 이용하여 항법해를 산출하는 항법해 처리부를 포함한다.
다른 측면에 따른 위성 항법 신호 수신 방법은, 복수의 항법 위성으로부터 복수의 항법 신호를 수신하는 단계와, 수신된 복수의 항법 신호 각각의 신호 레벨을 측정하는 단계와, 신호 레벨 측정 결과를 이용하여 복수의 항법 신호 각각이 재밍 신호인지 재밍 신호가 아닌 정상 신호인지 여부를 판별하고, 재밍 신호에 대해서는 정상 신호에 비하여 높은 비율의 양자화를 수행하고, 양자화 수행으로 변환된 디지털 신호에 대한 신호를 처리하는 단계와, 신호 처리 결과를 이용하여 복수의 항법 신호 각각에 대한 위성 식별 번호를 판별하고, 판별된 위성 식별 번호에 따라 복수의 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성하는 단계와, 생성된 보정 정보를 이용하여 항법해를 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 2개 이상의 위성 항법 시스템 및 위성항법 주파수가 가용한 다원화된 환경하에서, 복수의 항법 시스템에 제공하는 다양한 주파수 대역의 항법 신호를 적응적으로 이용하여 항법 수신 장치를 이용한 위치 정보를 이용하는 분야의 확장과 더불어 재밍 신호에 대응하도록 함으로써, 위성 항법 신호 수신 장치의 가용성을 증대할 수 있다. 또한, 복수의 항법 신호를 통해 확보한 정보의 상호 작용을 통해 위성 항법 신호 수신 장치에서 위치 정보를 보다 신속하게 획득하여 처리할 수 있다. 따라서, 보다 신속한 위치 정보 획득과 이용 환경에 보다 능동적으로 대처할 수 있는 능력을 제공하여, 사용자들로 하여금 위성 항법 신호 수신 단말의 활용도를 높이는데 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 항법 신호 처리를 수행하는 위성 항법 수신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 항법 신호 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 재밍 신호 발생에 따른 제어 동작을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명한다. 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, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 항법 신호 처리를 수행하는 위성 항법 신호 수신 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
위성 항법 신호 수신 장치(100)는, 항법 안테나(110), RF 신호 처리부(120), 신호레벨 측정부(130), 신호 처리부(140), 제어부(150), 보정 처리부(160) 및 항법해 처리부(170)를 포함한다. 위성 항법 신호 수신 장치(100)는 개인용 컴퓨터, 랩탑, 휴대 전화, 스마트 폰, 내비게이션 장치, PDA 등 다양한 전자 장치로 구현될 수 있다.
위성 항법 신호 수신 장치(100)는 다중 위성 항법 시스템 및 다원화 항법 주파수 환경하에서 위치 정보를 보다 신속하고 가용도를 높이도록 다중 위성 항법 시스템으로 수신되는 항법 신호를 처리하도록 구성된다. 또한, 위성 항법 신호 수신 장치(100)는 항법 시스템이 제공하는 항법 신호가 재밍 신호에 취약함을 고려하여, 재밍 신호에 능동적으로 대처할 수 있도록 구성된다.
항법 안테나(110)는 재밍신호에 강한 적응형 항법 안테나일 수 있다. 항법 안테나(110)는 다원화 위성 항법 시스템이 가용하고 또한 각 위성항법 시스템이 제공하는 항법 신호 주파수가 1개 이상인 환경의 다중 위성 항법 시스템으로부터 수신되는 신호를 수신하도록 구성된다. 예를 들어, 항법 안테나(110)는 GPS 위성으로부터 L1, L2, L6의 주파수 밴드를 통해 항법 신호를 수신하고, 갈릴레오 위성으로부터, L1, L2, E1, E2, E6, E6의 주파수 밴드를 통해 항법 신호를 수신할 수 있다.
항법 안테나(110)는 각 위성 항법 시스템이 제공하는 항법 신호에 대하여 원하는 신호를 통과하고 재밍이 발생된 신호에 대해서는 일부도 제거할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 항법 안테나(110)는, 복수의 안테나 소자를 포함하는 능동형 배열 안테나 형태일 수 있다. 항법 안테나(110)는 재밍 신호가 발생되는 방향에 대해서는, 널링(Nulling) 등에 의해 재밍 신호를 제거하고, 항법 신호에 대해서는 증폭함으로써, 신호대 재밍 신호의 비율을 향상시킬 수 있다.
RF 신호 처리부(120)는 항법 안테나(110)를 통해 처리된 RF 신호를 신호 처리를 위한 주파수 변환을 위하여 IF 신호로 주파수 변환을 수행한다.
신호 레벨 측정부(120)는 수신되는 모든 항법 신호에 대해 신호 레벨을 측정한다. 재밍은 예를 들어, CW(Continuous Wave) 재밍일 수 있다. 예를 들어, 신호 레벨 측정부(120)는 복수의 안테나 각각으로부터 수신되어 IF 신호로 변환된 신호에 대하여, 정상 신호 및 재밍 신호에 대하여 상이한 값을 나타내는 신호 레벨로서 신호 대 잡음비(carrier to noise ratio)를 계산할 수 있다. 신호 레벨 측정부(120)는 신호 레벨이 측정된 항법 신호를 측정된 신호 레벨 값과 함께 신호 처리부(140)로 전달한다.
신호 처리부(140)는 신호 레벨 측정 결과를 이용하여 복수의 항법 신호 각각이 재밍 신호인지 재밍 신호가 아닌 정상 신호인지 여부를 판별하고, 재밍 신호에 대해서는 정상 신호에 비하여 높은 비율의 양자화를 수행하고, 양자화 수행으로 변환된 디지털 신호에 대한 신호를 처리한다. 신호 처리부(140)는 적응형 신호 선정부(142), 8비트 ADC(144), 24비트 ADC(146) 및 항법 신호 처리부(148)를 포함할 수 있다.
적응형 신호 선정부(142)는, 신호 레벨 측정부(120)로부터 전달된 신호 레벨 값 및 제어부(142)의 제어 신호 중 적어도 하나를 이용하여 신호 레벨 측정부(120)로부터 수신된 항법 신호에 대한 처리 루틴을 결정할 수 있다. 적응형 신호 선정부(142)는 수신된 항법 신호가 정상 신호로 판별되면 수신된 항법 신호를 정상 신호 처리 루틴으로 신호를 처리하는 8비트 ADC(144)로 전달하고, 수신된 항법 신호가 재밍 신호로 판별되면, 수신된 항법 신호를 재밍 신호 처리 루틴으로 신호를 처리하는 24비트 ADC(146)로 전달한다. 적응형 신호 선정부(142)는, 수신된 항법 신호에 대해 우선적으로 정상신호 루틴으로 처리하도록, 수신된 항법 신호를 8비트 ADC(144)로 전달하여, 신호가 처리되도록 할 수도 있다.
8 비트 ADC(144)는 정상 신호 처리 루틴의 신호 처리를 수행하며, 수신된 아날로그 항법 신호에 대한 8비트 양자화를 수행하여 디지털 신호로 변환한다.
24비트 ADC(146)는 재밍 신호 처리 루틴의 신호 처리를 수행하며, 수신된 아날로그 항법 신호에 대한 24비트 양자화를 수행하여 디지털 신호로 변환한다. 8비트 양자화에 비하여 24비트 양자화를 수행하게 되면, 예를 들어, CW 재밍 등에 의해 데이터 비트가 깨지는 비율이 훨씬 낮아지게 된다. 어떤 신호에 의해 8비트에 모두 오류가 발생되는 비율이, 24비트 모두에 오류가 발생되는 비율보다는 훨씬 높기 때문에, 재밍에 대한 영향을 줄이기 위해서는 8비트 양자화보다는 24비트 양자화를 사용할 수 있다.
항법 신호 처리부(148)는 8비트 ADC(144) 또는 24비트 ADC(146)로부터 양자화 과정을 통해 디지털 신호로 변환된 항법 신호에 대한 항법 신호 처리를 수행한다. 항법 신호 처리부(148)는 수신된 디지털 항법 신호를 이용하여 신호 획득 및 신호 처리 기능을 수행한다. 항법 신호 처리는, 항법 신호에 대한 신호 획득 및 신호 축적, 의사 거리 추출 및 항법 메시지 추출을 포함할 수 있다.
예를 들어, 항법 신호 처리부(148)는, 항법 신호와 동일한 코드를 발생하여, 이를 수신된 항법 신호와 상관시켜서, 항법 신호에 대한 코드 지연 값(또는 코드 위상 정보)과, 도플러 주파수 값 등을 포함하는 위성 데이터를 추출한다. 그런 다음, 항법 신호 처리부(148)는 추출된 위성 데이터를 이용하여, 의사 거리를 산출할 수 있다. 또한, 항법 신호 처리부(148)는 수신된 신호에 대하여 항법 메시지 추출에 필요한 비트 동기 등의 과정을 수행하여 항법 메시지를 추출할 수 있다. 일반적으로, 항법 메시지에는, 위성에서 전송하는, 위성 시계값, 위성 궤도값 등이 포함된다. 또한, 항법 신호 처리부(148)는 의사 거리를 이용하여 의사 거리 변화량을 계산할 수 있다.
항법 신호 처리부(148)는 위성 항법 시스템의 종류에 따른 복수의 항법 신호 처리 모듈로 구성될 수 있다. 예를 들어, 항법 신호 처리부(148)는, GPS 항법 신호, 갈릴레오 항법 신호, 콤파스 항법 신호 및 QZSS 항법 신호에 대한 처리 모듈을 각각 포함할 수 있다. 항법 신호 처리부(148)는 하나의 항법 신호의 처리 결과를 다른 항법 신호 처리 과정에서 이용하여, 항법 신호 처리 시간을 단축할 수 있다. 예를 들어, 항법 신호 처리부(148)는, 하나의 항법 신호(예를 들어, GPS 항법 신호)에 대한 코드 지연 값 및 도플러 주파수 값을 추출한 경우, 이전에 추출된 GPS 항법 신호에 대한 코드 지연 값 및 도플러 주파수 값의 각각의 주변값의 범위에서, 다른 항법 신호(예를 들어, 갈릴레오 항법 신호)에 대한 코드 지연 값 및 도플러 주파수 값을 찾음으로써 위성 데이터 획득 시간을 단축할 수 있다.
위성 항법 신호 수신 장치(100)의 위치 정보를 산출하기 위해서는, 최소 4개 이상의 위성으로부터 항법 신호가 수신되어야 하므로, 항법 신호 처리부(148)는 최소 4개 이상의 위성으로부터 항법 신호가 수신된 경우 동작될 수 있다. 항법 신호 처리부(148)의 신호 처리 결과 즉, 의사 거리, 항법 메시지 등을 위성 항법 신호 수신 장치(100) 전체에 대한 제어 기능을 수행하는 제어부(150)으로 전송한다.
제어부(150)는 항법 신호 처리부(148)에서 수신된 결과를 바탕으로 신호 처리부(140)의 적응형 신호 선정부(142) 및 위성 식별 번호 판별부(161)에 관련 결과에 대한 조치 명령을 수행한다. 제어부(150)는 의사 거리의 변화량을 이용하여 수신된 항법 신호가 재밍 신호인지를 판별할 수 있다. 예를 들어, 제어부(150)는 의사 거리의 변화량이 미리 정해진 예측값 범위에서 벗어나는 경우, 처리된 항법 신호를 재밍 신호로 판별할 수 있다.
제어부(150)는 적응형 신호 선정부(142)에 수신되어 처리된 항법 신호가 재밍 신호인 경우, 적응형 신호 선정부(142)가 다른 항법 신호를 선정하여 처리하도록 적응형 신호 선정부(142)를 제어할 수 있다. 또는, 제어부(150)는, 여러 신호(예를 들어, GPS L1. L2C, L5 등) 중에서 재밍이 발생한 신호를 판별하여, 재밍이 발생하지 않은 신호는 정상 신호 처리 루틴으로 처리되고, 재밍이 발생한 신호는, 재밍 신호 처리 루틴이 적용되도록 적응형 신호 선정부(142)에 제어 신호를 전달할 수 있다. 또한, 제어부(150)는, 여러 신호 중에서 재밍이 발생한 신호를 판별하여, 재밍이 발생하지 않은 정상 신호에 대한 위성 식별 번호를 판별하고, 보정 처리가 수행되도록 보정 처리부(160)에 제어 명령을 전달할 수 있다.
보정 처리부(160)는, 위성 식별 번호 판정부(161) 및 신호 보정부(162)를 포함한다.
위성 식별 번호 판정부(161)는, 다원화 항법 시스템하에서의 항법 시스템 구분을 위한 위성 식별 번호를 판별한다. 위성 식별 번호 판정부(161)는 제어부(150)로부터 재밍이 발생하지 않은 정상적인 항법 신호에 대한 위성 식별 번호를 판정하도록 하는 제어 신호에 따라 동작할 수 있다.
위성 식별 번호 판별부(161)에서는 제어부(150)의 제어 명령에 따라, 보다 정밀한 항법해 도출을 위한 보정을 수행할 수 있으며, 판별된 위성 식별 번호를 이용하여 수신된 항법 신호가 어떤 위성 항법 시스템에 해당되는지에 따라, 신호 보정부(162)가 각 항법 시스템에 따른 항법 신호 보정을 수행하도록 신호 보정부(162)를 제어할 수 있다.
신호 보정부(162)는 다원화 항법 시스템에 대한 항법 신호를 보정하도록 구성된다. 신호 보정부(162)는 위성과 위성 항법 신호 수신 장치(100) 간의 위성 링크 상에서 항법 메시지에 에러가 존재하는지 점검할 수 있다. 이때, 신호 보정부(162)는 비트 동기, 프레임 동기 및 메시지에 대한 오류 정정 기법을 적용할 수 있다. 신호 보정부(162)는 하나의 항법 신호에 대하여 산출된 보정 정보를 참조하여, 다른 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성할 수 있다.
신호 보정부(162)는, 복수의 항법 신호 보정부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 신호 보정부(162)는 GPS 항법 신호 보정부(163), 갈릴레오 항법 신호 보정부(164), 콤파스 항법 신호 보정부(165) 및 QZSS 항법 신호 보정부(166)를 포함할 수 있다. 여기에서, 신호 보정부(162)는 4개의 항법 시스템의 신호를 보정하는 모듈로 구성되어 있으나, 이에 제한되지 않는다. 신호 보정부(162)는 각 항법 시스템의 항법 신호에 대한 보정 정보를 항법해 처리부(170)에 전달한다.
GPS 항법 신호 보정부(163)는 수신된 GPS 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성한다. 갈릴레오 항법 신호 보정부(164)는 수신된 갈릴레오 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성한다. 콤파스 항법 신호 보정부(165)는 수신된 콤파스 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성한다. QZSS 항법 신호 보정부(166)는, 수신된 QZSS 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성한다.
GPS 항법 신호 보정부(163), 갈릴레오 항법 신호 보정부(164), 콤파스 항법 신호 보정부(165) 및 QZSS 항법 신호 보정부(166)는 각각 생성된 보정 정보를 서로 교환할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, GPS 항법 신호 보정부(163)에서 생성된 보정 정보는 갈릴레오 항법 신호 보정부(164), 콤파스 항법 신호 보정부(165) 및 QZSS 항법 신호 보정부(166)에 전달될 수 있다.
예를 들어, 위성 식별 번호 판별부(150)에서 판별된 위성 식별 번호가 GPS 위성인 경우, GPS 항법 신호 보정부(163)에서 GPS 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성하고 있다고 가정한다. 이러한 상황에서, 위성 식별 번호 판별부(150)에서 새로 입력된 항법 신호의 위성 식별 번호를 갈릴레오 위성으로 판별한 경우, 갈릴레오 항법 신호 보정부(164)는 GPS 항법 신호 보정부(163)에서 제공된 보정 정보를 참조하여, GPS 항법 신호에 대한 보정 정보의 주변 값에서 갈릴레오 항법 신호에 대한 보정 정보를 찾을 수 있으므로, 보정 정보 생성 시간을 단축할 수 있다.
항법해 처리부(170)는 위치 정보에 따른 오차 보정을 모두 적용하여, 위성 항법 신호 수신 장치(100)의 항법해(예를 들어, 위성 항법 신호 수신 장치(100)의 최종 위치, 이동 속도, 시각 정보 등)을 산출한다. 항법해 처리부(170)는 신호 보정부(163)의 각 위성 항법 시스템에 대한 보정 정보를 이용하여 위성 항법 신호 수신 장치(100)의 최종 위치, 속도, 시각 정보 등을 산출할 수 있다.
항법해 처리부(170)는 GPS 항법 신호 보정부(163)의 동작과 유사하게, 하나의 항법 신호를 통해 얻은 항법해를 참조하여, 다른 항법 신호를 이용하여 도출되는 항법해를 산출할 수 있다. 예를 들어, 항법해 처리부(170)는 GPS 항법 신호를 이용하여 도출된 항법해의 값에 근사한 주변값의 범위에서, 갈릴레오 항법 신호에 대한 항법해를 찾음으로써, 보다 신속하게 항법해를 찾을 수 있다.
항법해 처리부(170)는, 사용자들이 자신의 위치정보를 인지할 수 있도록, 항법해 처리부(170)에서 산출된 위치 정보를 디스플레이와 같은 출력 장치(도시되지 않음)로 제공할 수 있다.
다원화 위성항법 시스템 및 다원화 항법 주파수 환경하에서 위성항법수신기를 이용하여 자신의 위치를 산출할 경우, 정상적인 항법 신호 외에도 CW 신호 형태의 재밍 신호로 항법 신호에 교란을 야기하는 환경에서도 어느 정도까지는 항법 신호 교란을 해결할 수 있으며, 다원화 항법 시스템 환경하에서 사용하는 항법 신호간의 상호 정보교류를 통해 항법 신호를 보다 신속하게 획득할 수 있다.
이와 같이 다원화 위성항법 시스템, 다원화 항법 주파수 환경 및 항법 신호가 CW 재밍 신호가 발생할 수 있는 환경하에서도 위성 항법 신호 수신 장치 단독으로 항법 신호의 가용성을 높일 수 있다. 또한, 기존의 항법 시스템에 향후에 도래할 항법 시스템에서도 사용할 수 있도록 하는 기능을 제공하며 각 항법 시스템들이 제공하는 항법 신호의 확장성에도 대비할 수 있어, 사용자들로 하여금 다원화 항법 시스템환경하에서도 대비할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 각 항법 시스템으로부터 수신된 항법 신호들에 대한 신호 처리 모듈들 간에 항법 신호로부터 산출된 정보를 서로 교환하여, 하나의 항법 신호로부터 산출되는 정보를 다른 항법 신호의 해석에 참조하여 신호획득의 시간을 단축할 수 있어 보다 효과적으로 위성항법 시스템을 활용한 위치정보 산출에 기여할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 항법 신호 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 위성 항법 신호 수신 장치(100)는 복수의 항법 위성으로부터 복수의 항법 신호를 수신한다(210). 복수의 항법 위성은 서로 이종의 항법 위성 시스템일 수 있다. 복수의 항법 위성으로부터 적응형 항법 안테나와 같은 능동형 배열 안테나를 이용하여 재밍에 대처할 수 있도록 항법 신호를 수신할 수 있다.
위성 항법 신호 수신 장치(100)는 수신된 항법 신호에 대한 주파수 변환 및 신호 레벨 측정을 수행한다(210).
위성 항법 신호 수신 장치(100)는 신호 레벨 측정 결과를 이용하여 복수의 항법 신호 각각이 재밍 신호인지 재밍 신호가 아닌 정상 신호인지 여부를 판별한다(230).
위성 항법 신호 수신 장치(100)는, 재밍 신호에 대해서는 최대 24비트까지 양자화를 수행하여 재밍신호에 대하여 대응하고(240), 정상 신호에 대해서는 ADC 양자화 레벨을 최대 8비트까지만 수행할 수 있다(250).
위성 항법 신호 수신 장치(100)는, 양자화 수행으로 변환된 디지털 신호에 대한 신호 처리를 수행한다(260). 위성 항법 신호 수신 장치(100)는, 이 과정에서 양자화 과정을 거친 디지털 항법 신호에 대한 신호 획득, 신호 추적, 및 항법 메시지를 추출 등의 동작을 수행할 수 있다.
위성 항법 신호 수신 장치(100)는, 신호 처리 결과를 이용하여 복수의 항법 신호 각각에 대한 위성 식별 번호를 판별하고(270), 판별된 위성 식별 번호에 따라 복수의 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성한다(280).
위성 항법 신호 수신 장치(100)는, 생성된 보정 정보를 이용하여 항법해를 산출하여 위성 항법 신호 수신 장치(100) 또는 장치(100)의 사용자에 대한 위치 정보를 산출할 수 있다(290).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 재밍 신호 발생에 따른 제어 동작을 나타내는 순서도이다.
위성 항법 신호 수신 장치(100)는 동작 260을 통해 산출된 의사 거리의 변화량을 이용하여 수신된 항법 신호가 재밍 신호인지를 판별할 수 있다(310).
수신된 항법 신호가 정상 신호로 판별되면, 정상 신호로 판별된 항법 신호에 대한 위성 번호 식별 과정을 수행하는 동작 270으로 진행될 수 있다. 수신된 항법 신호가 재밍 신호로 판별되면(310), 현재 처리된 항법 신호와 다른 항법 신호를 선정하여 다시 신호 레벨이 정상인지 여부를 판별하는 동작 230으로 진행될 수 있다. 또한, 동작 230에서 정상 신호로 판별되었지만, 동작 320에서 재밍 신호로 판별된 신호에 대해서는 다시 24비트 양자화를 수행한 후(250), 24비트 양자화를 통해 변환된 디지털 신호에 대하여 항법 신호 처리(260)가 수행될 수도 있다.
또한, 수신된 항법 신호가 재밍 신호로 판별되면(310), 재밍 신호로 판별된 항법 신호에 대해서는 위성 번호 식별 과정이 수행되지 않도록 위성 번호 식별 과정을 중지할 수 있다(340).
이와 같은 과정을 통해, 2개 이상의 다원화 위성 항법 시스템 및 위성항법 주파수가 가용한 다원화된 환경하에서, 복수의 항법 시스템에 제공하는 다양한 주파수 대역의 항법 신호를 적응적으로 이용하여 항법 수신 장치를 이용한 위치 정보를 이용하는 분야의 확장과 더불어 재밍 신호에 대응하도록 함으로써, 위성 항법 신호 수신 장치의 가용성을 증대할 수 있다. 또한, 복수의 항법 신호를 통해 확보한 정보의 상호 작용을 통해 위성 항법 신호 수신 장치에서 위치 정보를 보다 신속하게 획득하여 처리할 수 있다. 따라서, 보다 신속한 위치 정보 획득과 이용 환경에 보다 능동적으로 대처할 수 있는 능력을 제공하여, 사용자들로 하여금 위성 항법 신호 수신 단말의 활용도를 높이는데 기여할 수 있다.
본 발명의 일 양상은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 상기의 프로그램을 구현하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 복수의 항법 위성으로부터 복수의 항법 신호를 수신하는 RF 신호 처리부;
    상기 수신된 복수의 항법 신호 각각의 신호 레벨을 측정하는 신호 레벨 측정부;
    상기 신호 레벨 측정 결과를 이용하여 상기 복수의 항법 신호 각각이 재밍 신호인지 재밍 신호가 아닌 정상 신호인지 여부를 판별하고, 상기 재밍 신호에 대해서는 상기 정상 신호에 비하여 높은 비율의 양자화를 수행하고, 상기 양자화 수행으로 변환된 디지털 신호에 대한 신호를 처리하는 신호 처리부;
    상기 신호 처리 결과를 이용하여 상기 복수의 항법 신호 각각에 대한 위성 식별 번호를 판별하고, 상기 판별된 위성 식별 번호에 따라 상기 복수의 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성하는 보정 처리부;
    상기 신호 처리부의 신호 처리 결과를 이용하여 상기 신호 처리부 및 상기 보정 처리부의 동작을 제어하는 제어부;
    상기 보정 처리부의 보정 정보를 이용하여 항법해를 산출하는 항법해 처리부를 포함하는 위성 항법 신호 수신 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리부는, 상기 정상 신호로 판별된 항법 신호에 대한 8비트 양자화를 수행하여 디지털 신호로 변환하고, 상기 재밍 신호로 판별된 항법 신호에 대해서는 24비트 양자화를 수행하여, 상기 항법 신호를 디지털 신호로 변환하는 위성 항법 신호 수신 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리 결과는 의사 거리 변화량을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 의사 거리 변화량을 참조하여 상기 신호 처리된 항법 신호가 정상 신호인지 재밍 신호인지를 다시 판별하고, 상기 판별에 따라, 상기 재밍 신호로 판별된 신호가 아닌 다른 항법 신호를 선정하도록 상기 신호 처리부를 제어하는 위성 항법 신호 수신 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리 결과는 의사 거리 변화량을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 의사 거리 변화량을 참조하여 상기 신호 처리된 항법 신호가 정상 신호인지 재밍 신호인지를 다시 판별하고, 상기 판별에 따라, 상기 보정 처리부가, 상기 정상 신호로 판별된 신호에 대하여 위성 식별 번호를 판별하도록 제어하는 위성 항법 신호 수신 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 항법 신호 처리부는 하나의 항법 신호에 대한 코드 지연 값 및 도플러 주파수 값을 추출한 경우, 상기 추출된 하나의 항법 신호에 대한 코드 지연 값 및 도플러 주파수 값의 각각의 주변값의 범위에서, 다른 항법 신호에 대한 코드 지연 값 및 도플러 주파수 값을 찾음으로써 위성 데이터 획득 시간을 단축하는 위성 항법 신호 수신 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보정 처리부는, 하나의 항법 신호에 대하여 산출된 보정 정보를 참조하여, 다른 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성하는 위성 항법 신호 수신 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 항법해 처리부는 하나의 항법 신호를 통해 얻은 항법해를 참조하여, 다른 항법 신호를 이용하여 도출되는 항법해를 산출하는 위성 항법 신호 수신 장치.
  8. 복수의 항법 위성으로부터 복수의 항법 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 복수의 항법 신호 각각의 신호 레벨을 측정하는 단계;
    상기 신호 레벨 측정 결과를 이용하여 상기 복수의 항법 신호 각각이 재밍 신호인지 재밍 신호가 아닌 정상 신호인지 여부를 판별하고, 상기 재밍 신호에 대해서는 상기 정상 신호에 비하여 높은 비율의 양자화를 수행하고, 상기 양자화 수행으로 변환된 디지털 신호에 대한 신호를 처리하는 단계;
    상기 신호 처리 결과를 이용하여 상기 복수의 항법 신호 각각에 대한 위성 식별 번호를 판별하고, 상기 판별된 위성 식별 번호에 따라 상기 복수의 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 보정 정보를 이용하여 항법해를 산출하는 단계; 를 포함하는 위성 항법 신호 수신 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 결정에 따라 상기 복수의 항법 신호를 처리하는 단계는,
    상기 정상 신호로 판별된 항법 신호에 대한 8비트 양자화를 수행하여 디지털 신호로 변환하고, 상기 재밍 신호로 판별된 항법 신호에 대해서는 24비트 양자화를 수행하여, 상기 항법 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계를 포함하는 위성 항법 신호 수신 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 신호 처리 결과는 의사 거리 변화량을 포함하고,
    상기 의사 거리 변화량을 참조하여 상기 신호 처리된 항법 신호가 정상 신호인지 재밍 신호인지를 다시 판별하는 단계를 더 포함하는 위성 항법 신호 수신 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 판별에 따라, 상기 재밍 신호로 판별된 신호가 아닌 다른 항법 신호를 선정하는 단계; 및
    상기 판별에 따라, 상기 정상 신호로 판별된 신호에 대하여 위성 식별 번호를 판별하는 단계를 더 포함하는 위성 항법 신호 수신 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 양자화 수행으로 변환된 디지털 신호에 대한 신호를 처리하는 단계는,
    하나의 항법 신호에 대한 코드 지연 값 및 도플러 주파수 값을 추출한 경우, 상기 추출된 하나의 항법 신호에 대한 코드 지연 값 및 도플러 주파수 값의 각각의 주변값의 범위에서, 다른 항법 신호에 대한 코드 지연 값 및 도플러 주파수 값을 찾음으로써 위성 데이터 획득 시간을 단축하는 단계를 포함하는 위성 항법 신호 수신 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 판별된 위성 식별 번호에 따라 상기 복수의 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성하는 단계는,
    하나의 항법 신호에 대하여 산출된 보정 정보를 참조하여, 다른 항법 신호에 대한 보정 정보를 생성하는 단계를 포함하는 위성 항법 신호 수신 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 생성된 보정 정보를 이용하여 항법해를 산출하는 단계는,
    하나의 항법 신호를 통해 얻은 항법해를 참조하여, 다른 항법 신호를 이용하여 도출되는 항법해를 산출하는 단계를 포함하는 위성 항법 신호 수신 방법.
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KR20140049787A (ko) * 2012-10-18 2014-04-28 한국전자통신연구원 위성항법 기만신호 제거 방법 및 장치
KR20140051036A (ko) * 2012-10-22 2014-04-30 한국전자통신연구원 Ｇｐｓ 교란을 고려한 교통관제 방법 및 시스템

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