KR20120050680A - 항법 위성 중계장치 및 항법 위성 신호 중계 방법 - Google Patents

항법 위성 중계장치 및 항법 위성 신호 중계 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 항법 위성 중계 장치는, 항법 위성으로부터 항법 위성 신호를 수신하고, 상기 수신된 항법 위성 신호로부터 위성 정보를 추출하는 실외 항법 위성 수신기, 및 건물의 내부에 배치되고, 상기 추출된 위성 정보를 전송 라인을 통하여 전송받고, 상기 전송 라인의 지연 시간을 고려하여 새로운 위성 정보를 발생하고, 상기 발생된 위성 정보에 대응하는 새로운 항법 위성 신호를 송신하는 복수의 항법 위성 신호 발생기들을 포함한다. 본 발명에 따른 항법 위성 중계 장치 및 항법 위성 신호 중계 방법은, 위성 정보의 지연 시간을 반영하여 새로운 항법 위성 신호를 중계함으로써, 항법 위성 신호가 수신되지 않은 실내에서도 항법 위성을 이용하여 정확한 위치 확인을 할 수 있다.

Description

항법 위성 중계장치 및 항법 위성 신호 중계 방법{NAVIGATION SATELLITE REPEATER AND NAVIGATION SATELLITE SIGNAL REPEATING METHOD}
본 발명은 항법 위성 중계장치 및 항법 위성 신호 중계 방법에 관한 것이다.
지금까지는 항법 위성의 신호가 수신되는 환경에서는 항법 위성을 이용한 정확한 위치확인이 가능하였지만 항법 위성의 신호가 수신되지 않는 환경에서는 이동통신 기지국에서 단말기의 송신신호를 이용하여 삼각측량 방법으로 위치를 측정하거나, 단말기에서 이동통신 기지국의 송신신호를 이용하여 삼각측량 방법으로 위치를 측정하거나, Assisted-GPS 방식과 같이 항법 위성 수신 단말기에게 탐색해야 할 위성정보를 제공하여 위치확인을 위한 신호처리 부담을 줄여주는 방식 등 여러 가지 방법들을 사용하였으나, 위치확인 정확도가 떨어지고 시스템이 복잡해지는 등의 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 항법 위성 신호가 수신되지 않는 실내와 같은 열악한 환경에서도 정확한 위치 확인을 가능하게 하는 항법 위성 중계 장치 및 항법 위성 신호 중계 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 항법 위성 중계 장치는, 항법 위성으로부터 항법 위성 신호를 수신하고, 상기 수신된 항법 위성 신호로부터 위성 정보를 추출하는 실외 항법 위성 수신기, 및 건물의 내부에 배치되고, 상기 추출된 위성 정보를 전송 라인을 통하여 전송받고, 상기 전송 라인의 지연 시간을 고려하여 새로운 위성 정보를 발생하고, 상기 발생된 위성 정보에 대응하는 새로운 항법 위성 신호를 송신하는 복수의 항법 위성 신호 발생기들을 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 위성 정보는, 항법 데이터, 위성 ID, 시간 정보를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 항법 위성 신호 발생기들 각각은, 상기 전송 라인을 통하여 상기 추출된 위성 정보를 전송받고, 상기 전송 라인의 지연 시간 정보를 갖는 새로운 항법 데이터를 발생하는 항법 위성 데이터 발생부, 상기 새로운 항법 데이터를 아날로그의 새로운 항법 신호로 변환하는 항법 위성 확산 신호 발생부, 및 상기 새로운 항법 신호를 송신 안테나를 통하여 전송하는 항법 위성 신호 송신부를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 송신 안테나는 3개의 안테나들을 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 3개의 안테나들은 서로 120° 간격으로 배치된다.
실시 예에 있어서, 상기 송신 안테나는 4개의 안테나들을 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 4개의 안테나들은 서로 90° 간격으로 배치된다.
실시 예에 있어서, 상기 송신 안테나는, 적어도 3개의 안테나들을 포함하고, 상기 적어도 3개의 안테나들 각각은 적어도 3개의 항법 위성들에 대응하여 상기 항법 위성 신호가 전송된다.
실시 예에 있어서, 상기 항법 위성 신호 송신부의 송신 출력을 제어하는 송신 출력 제어 신호를 발생하는 송신 출력 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 항법 위성 신호 중계 방법은, 실외 항법 위성 수신기에서 항법 위성 신호를 수신하는 단계, 상기 실외 항법 위성 수신기에서 상기 수신된 항법 위성 신호로부터 위성 정보를 추출하는 단계, 상기 추출된 위성 정보가 복수의 전송 라인들을 통하여 복수의 항법 위성 신호 발생기들로 전송되고, 상기 복수의 항법 위성 신호 발생기들 각각은, 대응하는 전송 라인의 지연 시간을 반영하여 새로운 항법 위성 정보를 생성하는 단계, 및 상기 복수의 항법 위성 신호 발생기들 각각은, 상기 새로운 항법 위성 정보에 대응하는 새로운 항법 위성 신호를 송신하는 단계를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 지연 시간이 반영되는 항법 위성 정보는 항법 데이터이다.
실시 예에 있어서, 상기 새로운 항법 위성 신호를 송신하는 단계는, 상기 위성 정보에 포함된 위성 ID에 대응하는 안테나를 통하여 상기 새로운 항법 위성 신호를 송신한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 항법 위성 중계 장치 및 항법 위성 신호 중계 방법은, 위성 정보의 지연 시간을 반영하여 새로운 항법 위성 신호를 중계함으로써, 항법 위성 신호가 수신되지 않은 실내에서도 항법 위성을 이용하여 정확한 위치 확인을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 항법 위성 중계장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 복수의 항법 위성 신호 발생기들의 지연 시간들을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3는 도 1에 도시된 3개 안테나를 이용한 송신 안테나의 배치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 4개의 안테나들을 이용한 송신 안테나의 배치를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 4개의 안테나들은 90°차이로 배치될 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 항법 위성 중계 장치의 항법 위성 신호 중계 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 항법 위성 중계장치(100)를 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 항법 위성 중계장치(100)는 실외 항법 위성 수신기(110) 및 복수의 항법 위성 신호 발생기들(121~12n)을 포함한다. 여기서, n은 2보다 큰 정수이다.
실외 항법 위성 수신기(110)는 위성 안테나를 포함하고, 위성 안테나를 통해서 항법 위성으로부터 위성 신호를 수신한다. 여기서, 위성 신호는 위성과 위성 신호 수신기(110) 간의 시간 지연(Sd)을 포함한다. 실외 항법 위성 수신기(110)는 수신된 위성 신호를 이용하여 항법 데이터, 위성 ID(Identification), 시간 정보 등을 검출하고, 검출된 정보를 출력한다.
한편, 실외 항법 위성 수신기(110)는 위성 신호 수신을 할 수 있도록, 건물 외부, 건물 옥상 등의 장소에 설치될 수 있다.
항법 위성을 이용하여 2차원 측위(위도, 경도)를 위해서, 3개의 위성으로부터 항법 위성 신호가 수신되어야 하고, 3차원 측위(위도, 경도, 고도)를 위해서는 4개의 위성으로부터 항법 위성 신호가 수신되어야 한다. 현재의 GPS 항법 위성시스템은 지구상의 어느 장소에서도 항상 4개 이상의 위성이 상공에 존재하게 되어 고확도의 측위를 할 수 있다. 따라서 실외 항법 위성 수신기(110)는 적어도 3개의 위성들로부터 항법 위성 신호가 수신되어야 한다.
복수의 항법 위성 신호 발생기들(121~12n) 각각은, 건물 내부에 위치하며 실외 항법 위성 수신기(110)에 전송 선로를 통하여 연결되고, 실외 항법 위성 수신기(110)로부터 출력되는 항법 데이터, 위성 ID, 시간 정보 등의 위성 정보를 수신하고, 수신된 정보를 이용하여 항법 위성 송신 신호를 발생한다. 여기서, 항법 위성 송신 신호는 최대 4 개의 실내 송신 안테나들로부터 송신될 것이다.
복수의 항법 위성 신호 발생기들(121~12n) 각각은, 실외 항법 위성 수신기(110)로부터 위성 정보를 수신받을 때까지 서로 다른 지연 시간들(Td1~Tdn)을 갖는다. 아래에서는 복수의 항법 위성 신호 발생기들(121~12n) 중 제 1 항법 위성 신호 발생기(121)에 대하여 설명하도록 하겠다.
제 1 항법 위성 신호 발생기(121)는, 제 1 항법 위성 데이터 발생부(1211), 제 1 항법 위성 확산 신호 발생부(1212), 제 1 항법 위성 신호 송신부(1213), 제 1 송신 안테나(1214)를 포함한다.
제 1 항법 위성 데이터 발생부(1211)는 실외 항법 위성 수신기(110)로부터 수신된 위성 정보로부터 항법 데이터를 추출하고, 제 1 항법 위성 데이터 발생부(1211)의 전송 경로에 대한 시간 지연(Td1)을 갖는 새로운 항법 데이터를 발생한다.
제 1 항법 위성 확산 신호 발생부(1212)는 제 1 항법 위성 데이터 발생부(1211)로부터 출력된 항법 데이터를 아날로그의 항법 위성 신호로 변환한다.
제 1 항법 위성 신호 송신부(1213)는 제 1 항법 위성 확산 신호 발생부(1212)로부터 전송된 항법 위성 신호를 송신 안테나(1214)를 통하여 송신한다. 여기서, 송신 안테나는 3개 혹은 4개의 안테나로 구성된다.
한편, 제 1 항법 위성 신호 송신부(1213)는 제 1 송신 출력 제어 신호(TPC1)에 응답하여 송신 출력을 제어할 수 있다. 여기서 제 1 송신 출력 제어 신호는, 도시되지 않았지만, 송신 출력 제어부에서 발생될 것이다.
송신 안테나를 통하여 전송되는 항법 위성 신호는, 제 1 항법 위성 신호 발생기(121)에 대응하는 지연 시간(Td1) 정보를 포함한다. 따라서, 항법 위성 신호를 수신하는 위성 단말기(도시되지 않음)는 지연 시간(Td1)을 정보를 통하여 제 1 항법 위성 신호 발생기(121)의 위치를 정확하게 확인할 수 있다.
일반적인 항법 위성 중계 장치는 항법 위성 신호를 재전송할 때 전송 선로의 신호 지연을 반영하지 못한다. 이에, 항법 위성 신호가 수신되지 않는 실내와 같은 열악한 환경에서 정확한 위치 확인이 불가능하였다.
반면에, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 신호 중계 장치(100)는 실외 위성 신호 수신기(110)에서 수신된 항법 위성 신호를 재전송할 때 시간 지연 정보를 추가하여 전송함으로써, 항법 위성 신호로부터 항법 위성 신호 발생기의 정확한 위치를 확인할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 복수의 항법 위성 신호 발생기들(121~12n)의 지연 시간들(Td1~Tdn)을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 실외 항법 위성 수신기(110, 도 1 참조)로부터 위성 신호를 수신한 시간을 기준 시간으로, 제 1 항법 위성 신호 발생기(121)는 제 1 지연 시간(Td1)을 갖고, 제 n 항법 위성 신호 발생기(12n)는 제 n 지연 시간(Tdn)을 갖는다. 여기서, 항법 위성 신호 발생기들(121~12n) 각각은 건물 각 층에 배치될 수 있다.
만약, 항법 위성 신호 발생기들(121~12n)이 건물 각 층에 배치될 경우, 지연 시간과 건물 각 층은 서로 연관성을 갖는다. 예를 들어, 옥상에 가까운 층에 배치된 항법 위성 신호 발생기일수록 지연 시간이 작고, 옥상에 멀리 떨어진 층에 배치된 항법 위성 신호 발생기일수록 지연 시간이 클 것이다.
본 발명에 따른 항법 위성 신호 발생기들(121~12n) 각각은 전성된 위성 정보, 항법 데이터, 위성ID, 시간정보를 이용하여 새로운 항법 위성 신호 발생 및 전송한다. 이때, 하나의 송신 안테나를 사용하면 항법 위성 신호의 신호원이 동일하기 때문에 항법 위성 수신기(도시되지 않음)는 송신 안테나와의 거리정보만을 구할 수 있게 된다. 이에 본 발명의 항법 위성 신호 발생기들(121~12n) 각각에서는 적어도 3개의 안테나가 송신 안테나로 이용될 것이다.
도 3는 도 1에 도시된 3개 안테나를 이용한 송신 안테나의 배치를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 3개의 안테나들은 120°차이로 배치될 것이다.
도 4는 도 1에 도시된 4개의 안테나들을 이용한 송신 안테나의 배치를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 4개의 안테나들은 90°차이로 배치될 것이다.
도 3 및 도 4에서는 송신 안테나의 배치를 예시적으로 도시한 것이다. 실제 안테나의 배치는 주위 여건에 따라 적절하게 변경될 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 항법 위성 신호 중계 장치(100)는, 위성 ID별로 송신신호를 발생하고, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 각각의 위성 ID에 대응하는 송신 안테나를 통하여 송신할 수 있다. 이에, 항법 위성 신호의 신호원이 동일해지는 문제가 해결될 수 있다. 따라서, 건물 내부의 항법 위성 단말기는 실내에서 측위가 가능하게 된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 항법 위성 중계 장치의 항법 위성 신호 중계 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 항법 위성 중계 장치(100)의 항법 위성 신호 중계 방법은 다음과 같다.
실외 항법 위성 수신기(110, 도 1 참조)는 적어도 하나의 항법 위성으로부터 항법 위성 신호를 수신한다(S110). 실외 항법 위성 수신기(110)는 수신된 항법 위성 신호로부터 위성 정보, 예를 들어, 항법 데이터, 위성 ID, 및 시간 정보를 추출한다(S120).
추출된 위성 정보는 대응하는 전송 라인들을 통하여 복수의 항법 위성 신호 발생기들(121~12n, 도 1 참조)로 전송된다. 항법 위성 신호 발생기들(121~12n)의 항법 위성 데이터 발생부들(1211~12n1, 도 1 참조) 각각은, 항법 데이터에 대응하는 시간 지연 정보를 추가하여 새로운 항법 데이터를 발생한다(S130).
항법 위성 신호 발생기들(121~12n)의 항법 위성 확산 신호 발생부들(1212~12n2, 도 1 참조) 각각은, 새로운 항법 데이터에 대응하는 새로운 항법 위성 신호를 발생한다(S140).
항법 위상 신호 발생기들(121~12n)의 항법 위성 신호 송신부들(1213~12n3, 도 1 참조) 각각은, 새로운 항법 위성 신호를 대응하는 송신 안테나들(1214~12n4)을 통하여 송신한다(S150).
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지로 변형할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 항법 위성 중계장치
110: 실외 항법위성 수신기
121~12n: 항법 위성 신호 발생기
1211~12n1: 항법 데이터 발생부
1212~12n2: 항법 위성 확산 신호 발생부
1213~12n3: 항법 위성 신호 송신부
1214~12n4: 송신 안테나

Claims (12)

  1. 항법 위성으로부터 항법 위성 신호를 수신하고, 상기 수신된 항법 위성 신호로부터 위성 정보를 추출하는 실외 항법 위성 수신기; 및
    건물의 내부에 배치되고, 상기 추출된 위성 정보를 전송 라인을 통하여 전송받고, 상기 전송 라인의 지연 시간을 고려하여 새로운 위성 정보를 발생하고, 상기 발생된 위성 정보에 대응하는 새로운 항법 위성 신호를 송신하는 복수의 항법 위성 신호 발생기들을 포함하는 항법 위성 중계 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위성 정보는, 항법 데이터, 위성 ID, 시간 정보를 포함하는 항법 위성 중계 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 항법 위성 신호 발생기들 각각은,
    상기 전송 라인을 통하여 상기 추출된 위성 정보를 전송받고, 상기 전송 라인의 지연 시간 정보를 갖는 새로운 항법 데이터를 발생하는 항법 위성 데이터 발생부;
    상기 새로운 항법 데이터를 아날로그의 새로운 항법 신호로 변환하는 항법 위성 확산 신호 발생부; 및
    상기 새로운 항법 신호를 송신 안테나를 통하여 전송하는 항법 위성 신호 송신부를 포함하는 항법 위성 중계 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 송신 안테나는 3개의 안테나들을 포함하는 항법 위성 중계 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 3개의 안테나들은 서로 120° 간격으로 배치되는 항법 위성 중계 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 송신 안테나는 4개의 안테나들을 포함하는 항법 위성 중계 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 4개의 안테나들은 서로 90° 간격으로 배치되는 항법 위성 중계 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 송신 안테나는, 적어도 3개의 안테나들을 포함하고,
    상기 적어도 3개의 안테나들 각각은 적어도 3개의 항법 위성들에 대응하여 상기 항법 위성 신호가 전송되는 항법 위성 중계 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 항법 위성 신호 송신부의 송신 출력을 제어하는 송신 출력 제어 신호를 발생하는 송신 출력 제어부를 더 포함하는 항법 위성 중계 장치.
  10. 실외 항법 위성 수신기에서 항법 위성 신호를 수신하는 단계;
    상기 실외 항법 위성 수신기에서 상기 수신된 항법 위성 신호로부터 위성 정보를 추출하는 단계;
    상기 추출된 위성 정보를 복수의 전송 라인들을 통하여 복수의 항법 위성 신호 발생기들로 전송하고, 상기 복수의 항법 위성 신호 발생기들 각각은, 대응하는 전송 라인의 지연 시간을 반영하여 새로운 항법 위성 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 항법 위성 신호 발생기들 각각은, 상기 새로운 항법 위성 정보에 대응하는 새로운 항법 위성 신호를 송신하는 단계를 포함하는 항법 위성 신호 중계 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 지연 시간이 반영되는 항법 위성 정보는 항법 데이터인 항법 위성 신호 중계 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 새로운 항법 위성 신호를 송신하는 단계는,
    상기 위성 정보에 포함된 위성 ID에 대응하는 안테나를 통하여 상기 새로운 항법 위성 신호를 송신하는 단계를 포함하는 항법 위성 신호 중계 방법.
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