KR20140014945A - Apparatus and method for fault detecting of global navigation satellite system using receiver baseline - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위성항법시스템의 고장 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a failure of a satellite navigation system, and more particularly, to a system and method for detecting a failure of a satellite navigation system using baseline information.
위성항법시스템을 이용하는 사용자는 위성과 사용자 수신기 간에 계산되는 거리 정보를 이용하여 사용자 위치를 측정한다. 여기서, 거리 정보는 의사거리(Pseudo range)를 나타낸다. 이때, 거리 정보가 정확하다면, 사용자는 더욱 정확한 위치를 측정할 수 있다.A user using the satellite navigation system measures the user position using the distance information calculated between the satellite and the user receiver. Here, the distance information represents a pseudo range. At this time, if the distance information is correct, the user can measure a more accurate position.
사용자의 안전이 중요시하는 분야에서는 정확성뿐만 아니라 무결성 (Integrity)도 확보되어야 한다. 이를 위해, 다양한 고장 검출 기법이 개발되고 있다. 특히, 안전성을 중요시하는 항공분야의 위성항법시스템은 사전에 위치가 정확하게 측정된 다수의 지상 기준국 정보를 활용하거나, 다양한 주파수 대역의 신호를 활용함으로써, 고장 여부를 검출한다. 그리고 항공분야의 위성항법시스템은 정해진 시간(TTA: Time to Alarm) 안에 사용자에게 알려주도록 설계되어 있다.Integrity must be ensured as well as accuracy in areas where user safety is important. To this end, various fault detection techniques have been developed. In particular, the satellite navigation system in the aviation sector, which emphasizes safety, detects a failure by utilizing a plurality of ground reference station information accurately measured in advance or using signals of various frequency bands. And the aeronautical satellite navigation system is designed to inform the user within a certain time (TTA: Time to Alarm).
하지만, 정확성뿐만 아니라 무결성이 더욱 요구되는 위성항법시스템에서는 다수의 지상 기준국 정보나 다양한 주파수 대역의 신호를 이용하더라도 요구되는 정확성 또는 무결성에 미치지 못하는 경우가 있다. 따라서 정확성뿐만 아니라 무결성이 최대한 요구되는 위성항법시스템의 고장 검출 기법에 대한 기술 개발이 절실히 필요한 상황이다.However, in a satellite navigation system not only in accuracy but also in integrity, even when using a plurality of terrestrial base station signals or signals of various frequency bands, the accuracy or integrity may not be satisfied. Therefore, it is urgently necessary to develop a technique for detecting a failure of a satellite navigation system that requires not only accuracy but also integrity as much as possible.
또한, 하나의 위성에서 송신되는 위성 신호는 지구상의 다수 수신기가 수신하여 위성과 사용자 간의 거리 정보를 계산할 수 있다. 전송되는 과정 중에 다양한 고장 요인(예컨대, 전리층 폭풍, 위성시계고장, 수신기 고장 등)에 의해 수신되는 거리 정보가 왜곡될 수 있다.Also, a satellite signal transmitted from one satellite can be received by a plurality of receivers on the earth, and the distance information between the satellite and the user can be calculated. Distance information received by various fault factors (e.g., ionospheric storms, satellite clock failures, receiver failures, etc.) during transmission may be distorted.
본 발명의 실시 예들은 위치가 알려진 다수의 위성항법시스템 수신기가 이루는 기저선 벡터 정보, 임의의 위성과 이루는 벡터 정보를 벡터 차분 연산을 통해 고장이 의심되는 위성과 수신기가 이루는 벡터의 크기를 예측하고, 이를 실제 위성 거리 측정값과 비교하여 고장 여부를 판단하고자 한다. 이때, 본 발명의 실시 예들은 위성항법시스템 위성에서 전송되는 항법메시지(Navigation Message)를 통해 얻을 수 있는 위성 위치 좌표, 사전에 자신의 위치를 정확하게 알고 있는 다수 수신기 및 사용자의 위치, 수신기에서 측정되는 의사거리 측정값을 활용하여 고장이 의심되는 위성의 측정값을 검사할 수 있다. The embodiments of the present invention predict the size of a vector formed by a satellite and a receiver, which are suspected to be malfunctioning, by vector difference calculation of vector information formed from a plurality of satellite navigation system receivers, This is compared with the actual satellite distance measurement value to determine the failure. In this case, the embodiments of the present invention include satellite position coordinates obtainable through a navigation message transmitted from a satellite navigation system satellite, a plurality of receivers and users' positions accurately knowing their positions in advance, Pseudorange measurements can be used to check the measurements of suspected malfunctioning satellites.
또한, 본 발명의 실시 예들은 다양한 위성항법시스템 고장 요인(예컨대, 전리층 폭풍, 위성시계고장, 수신기 고장 등)을 검출하여 위성항법 수신에 대한 무결성을 확보하고자 한다.Embodiments of the present invention also seek to ensure the integrity of satellite navigation reception by detecting various satellite navigation system failure factors (e.g., ionospheric storms, satellite clock failures, receiver failures, etc.).
본 발명의 일 측면에 따르면, 위성으로부터 수신된 항법 메시지로부터 위성 좌표를 계산하는 위성 좌표 계산부; 상기 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리를 측정하는 위성 거리 측정부; 상기 제1 수신기와 인접한 제2 수신기 간의 기저선 벡터와 상기 계산된 위성 좌표를 이용하여 상기 위성 및 상기 제2 수신기 간의 제2 위성 벡터를 계산하고, 상기 계산된 기저선 벡터와 제2 위성 벡터를 이용하여 상기 위성과 제1 수신기 간의 제1 위성 벡터를 계산하는 벡터 계산부; 및 상기 계산된 제1 위성 벡터의 크기와 상기 측정된 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리 측정값을 비교하여 위성항법시스템의 고장을 검출하는 고장 검출부를 포함하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a satellite navigation system including: a satellite coordinate calculator for calculating satellite coordinates from a navigation message received from a satellite; A satellite distance measuring unit for measuring a satellite distance between the satellite and the first receiver; Calculating a second satellite vector between the satellite and the second receiver using a basis vector between the first receiver and a second receiver and the calculated satellite coordinates and using the calculated basis vector and the second satellite vector A vector calculation unit for calculating a first satellite vector between the satellite and the first receiver; And a failure detector for detecting a failure of the satellite navigation system by comparing the calculated size of the first satellite vector with a measured satellite distance value between the measured satellite and the first receiver, and detecting a failure of the satellite navigation system using the baseline information A device may be provided.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 위성으로부터 수신된 항법 메시지로부터 위성 좌표를 계산하는 위성 좌표 계산 단계; 상기 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리를 측정하는 위성 거리 측정 단계; 상기 제1 수신기와 인접한 제2 수신기 간의 기저선 벡터를 계산하는 기저선 벡터 계산 단계; 상기 계산된 위성 좌표를 이용하여 상기 위성 및 상기 제2 수신기 간의 제2 위성 벡터를 계산하는 제2 위성 벡터 계산 단계; 상기 계산된 기저선 벡터와 제2 위성 벡터를 이용하여 상기 위성과 제1 수신기 간의 제1 위성 벡터를 계산하는 제1 위성 벡터 계산 단계; 및 상기 계산된 제1 위성 벡터의 크기와 상기 측정된 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리 측정값을 비교하여 위성항법시스템의 고장을 검출하는 고장 검출 단계를 포함하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for calculating satellite coordinates, comprising: calculating satellite coordinates from a navigation message received from a satellite; A satellite distance measuring step of measuring a satellite distance between the satellite and the first receiver; A baseline vector calculation step of calculating a baseline vector between the first receiver and a second receiver adjacent to the first receiver; A second satellite vector calculation step of calculating a second satellite vector between the satellite and the second receiver using the calculated satellite coordinates; A first satellite vector calculation step of calculating a first satellite vector between the satellite and the first receiver using the calculated basis vector and a second satellite vector; And a failure detection step of detecting a failure of the satellite navigation system by comparing the calculated size of the first satellite vector with the measured satellite distance value between the measured satellite and the first receiver, and a failure of the satellite navigation system using the baseline information A detection method can be provided.
본 발명의 실시 예들은, 사전에 이미 알고 있는 다수 수신기의 위치 정보로부터 생성된 신뢰성 있는 기저선 정보와 항법메시지로부터 계산되는 위성좌표를 이용하여 서로 간의 벡터 정보를 계산하고 이를 고장 의심이 되는 위성과 수신기가 이루는 벡터를 예측함으로써, 그 예측된 벡터의 크기와 실제 측정된 거리 측정값과 비교하여 고장 여부를 판단할 수 있는 효과가 있다.The embodiments of the present invention calculate vector information between each other using satellite coordinates calculated from reliable baseline information and navigation messages generated from previously known position information of multiple receivers, Predicted vector, and compare the magnitude of the predicted vector with the actually measured distance measurement value to determine whether a failure has occurred.
또한, 본 발명의 실시 예들은 다양한 고장 검출 기법에 기저선을 활용한 방법을 추가함으로써, 위성항법시스템의 거리 측정값의 무결성을 확보할 수 있는 효과가 있다.Further, embodiments of the present invention have an effect of ensuring the integrity of the distance measurement value of the satellite navigation system by adding a method using a baseline to various failure detection techniques.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기저선 정보를 이용한 고장 검출 장치가 적용된 위성항법시스템의 네트워크 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전리층 폭풍을 검출하는 고장 검출 장치가 적용된 위성항법시스템의 네트워크 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 운송수단과 수신기를 통해 전리층 폭풍을 검출하는 고장 검출 장치가 적용된 위성항법시스템의 네트워크 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 수신기를 통해 위성시계 고장 및 수신기 고장을 검출하는 고장 검출 장치가 적용된 위성항법시스템의 네트워크 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 요인 검출 방법에 대한 흐름도이다.1 is a network configuration diagram of a satellite navigation system to which a fault detection apparatus using baseline information according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a configuration diagram of a failure detection apparatus for a satellite navigation system using baseline information according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of detecting a failure of a satellite navigation system using baseline information according to an embodiment of the present invention.
4 is a network configuration diagram of a satellite navigation system to which a failure detection apparatus for detecting an ionospheric storm according to an embodiment of the present invention is applied.
5 is a network configuration diagram of a satellite navigation system to which a fault detection apparatus for detecting an ionospheric storm through a vehicle and a receiver according to an embodiment of the present invention is applied.
6 is a network configuration diagram of a satellite navigation system to which a failure detection device for detecting a satellite clock failure and a receiver failure is applied through a plurality of receivers according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of detecting a failure in a satellite navigation system using baseline information according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 및 그에 따른 작용 효과는 이하의 상세한 설명을 통해 명확하게 이해될 것이다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 동일한 구성요소에 대해서는 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호로 표시하며, 공지된 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 구체적인 설명은 생략하기로 함에 유의한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The configuration of the present invention and the operation and effect thereof will be clearly understood through the following detailed description. Before describing the present invention in detail, the same components are denoted by the same reference symbols as possible even if they are displayed on different drawings. In the case where it is judged that the gist of the present invention may be blurred to a known configuration, do.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기저선 정보를 이용한 고장 검출 장치가 적용된 위성항법시스템의 네트워크 구성도이다.1 is a network configuration diagram of a satellite navigation system to which a fault detection apparatus using baseline information according to an embodiment of the present invention is applied.
도 1에 도시된 바와 같이, 위성항법시스템은 위성 C(10), 수신기 A(11) 및 수신기 B(12)를 포함한다.1, the satellite navigation system includes satellite C 10, receiver A 11, and receiver B 12.
수신기 A(11) 및 수신기 B(12)는 지구상에서 위성항법시스템 정보를 수신할 수 있는 기준국에 위치한 지상 수신기이거나, 이동 중인 운송수단에 위치한 이동 수신기일 수 있다. 기준국에 위치한 지상 수신기인 경우, 수신기 A(11) 및 수신기 B(12)는 사전에 정확하게 측정된 위치 좌표가 있다. 이러한 위치 좌표를 통해 수신기 A(11) 및 수신기 B(12) 간의 기저선 벡터()가 계산될 수 있다.The
수신기 A(11) 및 수신기 B(12)는 항법메시지를 통해 위성 C(10)의 위치 좌표를 계산한다. 이를 통해, 위성 C(10)와 수신기 B(12) 간의 제2 위성 벡터()가 계산된다. The
위성 C(10)는 위성항법시스템의 항법위성으로서, 수신기 A(11) 또는 수신기 B(12)에서 수신해야 하는 항법메시지 및 거리 정보를 계산할 수 있는 반송파, 코드 정보를 전송한다. 여기서, 수신기에 대해서 위성 C(10)는 가시위성이다.The satellite C (10) is a navigation satellite of the satellite navigation system, and transmits a navigation message and a carrier wave code information, which can calculate the distance information, to be received by the
이러한 위성항법시스템의 네트워크 구성에서, 고장 검출 장치는 수신기 A(11) 또는 수신기 B(12)와 통신망 등을 통해 연결되거나, 각 수신기에 위치할 수 있다. 고장 검출 장치는 수신기 A(11) 및 수신기 B(12)간의 기저선 벡터()와 제2 위성 벡터()를 이용하여 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 제1 위성 벡터()를 계산한다. 그리고 고장 검출 장치는 제1 위성 벡터와 위성 C(10)로부터 전송되는 위성 신호를 통해 측정된 거리 측정값을 비교하여 측정값에 대한 고장(오류)을 검출하게 된다. 이때, 고장 검출 장치는 하기의 [수학식 1]과 같이 위성 신호를 통해 측정된 거리 측정값()이 제1 위성 벡터() 크기와 유사한 경우, 정상 상태로 판단한다. 반면, 고장 검출 장치는 하기의 [수학식 2]와 같이 위성 신호를 통해 측정된 거리 측정값()이 제1 위성 벡터() 크기보다 크거나 작은 경우, 고장 상태로 검출한다.In the network configuration of such a satellite navigation system, the failure detection device may be connected to the
여기서, 는 거리 측정값, 는 제2 위성 벡터, 는 기저선 벡터, 는 제1 위성 벡터를 나타낸다.here, Is a distance measure, A second satellite vector, Is the baseline vector, Represents a first satellite vector.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of a failure detection apparatus for a satellite navigation system using baseline information according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치(100)는 위성 좌표 계산부(110), 위성 거리 측정부(120), 벡터 계산부(130) 및 고장 검출부(140)를 포함한다.2, the
위성 좌표 계산부(110)는 위성 C(10)로부터 수신된 항법 메시지로부터 위성 좌표를 계산한다.The satellite
위성 거리 측정부(120)는 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 위성 거리를 측정한다. 여기서, 위성 거리 측정부(120)는 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 거리를 코드 기반으로 측정하거나, 반송파 기반으로 측정할 수 있다.The satellite distance measuring unit 120 measures the satellite distance between the satellite C 10 and the receiver A 11. Here, the satellite distance measuring unit 120 may measure the distance between the satellite C 10 and the receiver A 11 based on a code or a carrier wave.
벡터 계산부(130)는 수신기 A(11)와 인접한 수신기 B(12) 간의 기저선 벡터와, 위성 좌표 계산부(110)에서 계산된 위성 좌표를 이용하여 위성 C(10) 및 수신기 B(12) 간의 제2 위성 벡터를 계산한다. 구체적으로, 벡터 계산부(130)는 기저선 벡터 및 제2 위성 벡터의 벡터 차분 연산을 통해 계산된 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 제1 위성 벡터를 계산한다.The
그리고 벡터 계산부(130)는 계산된 기저선 벡터와 제2 위성 벡터를 이용하여 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 제1 위성 벡터를 계산한다.Then, the
고장 검출부(140)는 벡터 계산부(130)에서 계산된 제1 위성 벡터의 크기와 위성 거리 측정부(120)에서 측정된 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 위성 거리 측정값을 비교하여 위성항법시스템의 고장을 검출한다. 여기서, 위성 C(10)와 수신기 A(11)는 고장을 검출하려는 대상이 된다. 고장 검출부(140)는 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간에 측정된 거리 측정값을 이용하여 고장을 검출할 수 있다. 구체적으로, 고장 검출부(140)는 벡터 계산부(130)에서 계산된 제1 위성 벡터의 크기와 측정된 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 위성 거리 측정값 간의 측정 차이값이 기설정된 고장 한계치를 초과하면 위성항법시스템의 고장을 검출할 수 있다. 여기서, 고장 검출부(140)는 고장 검출을 위해 미리 임의의 위성 벡터 크기와 임의의 위성과 수신기 간의 위성 거리 측정값의 측정 차이값들을 수집하고, 수집된 측정 차이값들을 정규분포 또는 영평균의 확률적 방법에 따라 분석하여 기설정된 고장 한계치를 결정할 수 있다.The
한편, 수신기 A(11)는 기설정된 위치를 가지는 지상 수신기 또는 이동 중인 운송수단에 위치한 이동 수신기일 수 있다. 이때, 위성 거리 측정부(120)는 수신기 A(11)가 이동 중인 운송수단에 위치한 이동 수신기인 경우, 위성항법보정시스템(DGPS: Differential Global Positioning System), 실시간 키네메틱(RTK: Real Time Kinematic) 및 보조센서 중 어느 하나를 통해 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 위성 거리에 대한 오차를 감소시켜 위성 거리를 측정할 수 있다. 여기서, 위성 거리 측정부(120)는 위성 C(10)와 이동 중인 운송수단에 위치한 수신기 A(11) 간의 위성 거리를 보조센서를 통해 측정하는 경우, 고장 발생 전까지 위성항법시스템을 통해 위성 거리를 측정하고, 고장 판단 시기에 관성항법시스템의 보조센서를 통해 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 위성 거리를 측정할 수 있다.On the other hand, the
위성 거리 측정에 대한 오차를 감소한 후, 위성 거리 측정부(120)는 최소자승법(LEAST SQUARE METHOD), 칼만 필터, 확장 칼만 필터, 무향 칼만 필터, 파티클 필터 중 어느 하나를 이용하여 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 위성 거리를 측정할 수 있다.After reducing the error of the satellite distance measurement, the satellite distance measuring unit 120 uses the LEAST SQUARE METHOD, the Kalman filter, the extended Kalman filter, the non-directed Kalman filter, and the particle filter, And the
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법에 대한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of detecting a failure of a satellite navigation system using baseline information according to an embodiment of the present invention.
위성 좌표 계산부(110)는 위성 C(10)로부터 수신된 항법 메시지로부터 위성 좌표를 계산한다(S302).The satellite
그리고 위성 거리 측정부(120)는 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 위성 거리를 측정한다(S304). 여기서, 위성 거리 측정부(120)는 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 위성 거리를 코드 또는 반송파 기반으로 측정할 수 있다.The satellite distance measuring unit 120 measures the satellite distance between the satellite C 10 and the receiver A 11 (S304). Here, the satellite distance measuring unit 120 may measure the satellite distance between the
이후, 벡터 계산부(130)는 수신기 A(11)와 인접한 수신기 B(12) 간의 기저선 벡터를 계산한다(S306).Thereafter, the
그리고 벡터 계산부(130)는 계산된 위성 좌표를 이용하여 위성 C(10) 및 수신기 B(12) 간의 제2 위성 벡터를 계산한다(S308).Then, the
벡터 계산부(130)는 계산된 기저선 벡터와 제2 위성 벡터를 이용하여 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 제1 위성 벡터를 계산한다. 여기서, 벡터 계산부(130)는 기저선 벡터 및 제2 위성 벡터의 벡터 차분 연산을 통해 계산된 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 제1 위성 벡터를 계산한다(S310).The
고장 검출부(140)는 계산된 1 위성 벡터의 크기와 측정된 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 위성 거리 측정값을 비교하여 제1 위성 벡터 크기와 위성 거리 측정값 간의 측정값 차이가 고장 한계치를 초과하는지 여부를 확인한다(S312).The
상기 확인 결과(S312), 제1 위성 벡터 크기와 위성 거리 측정값 간의 측정값 차이가 고장 한계치를 초과하면, 고장 검출부(140)는 위성 거리 측정값에 대해서 고장이 발생한 것으로 검출한다(S314). 반면, 상기 확인 결과(S312), 제1 위성 벡터 크기와 위성 거리 측정값 간의 측정값 차이가 고장 한계치 이하이면, 고장 검출부(140)는 위성 거리 측정값에 대해서 정상적인 측정값으로 검출한다.If the measured value difference between the first satellite vector magnitude and the satellite distance measurement value exceeds the failure threshold value, the
이후, 고장 검출부(140)는 고장 검출 후 고장 요인으로 위성시계 고장, 수신기 고장, 전리층 폭풍에 의한 고장뿐만 아니라 측정값 고장에 영향을 미칠 수 있는 모든 고장 요인을 확인할 수 있다. 이하, 도 4 내지 도 6을 순서대로 참조하여 전리층 폭풍에 의한 고장, 위성시계 고장, 수신기 고장에 대해서 설명하고, 도 7을 통해 고장 발생 여부뿐만 아니라 고장 요인을 검출하는 위성항법시스템의 고장 검출 방법에 대해서 설명하기로 한다.Thereafter, the
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전리층 폭풍을 검출하는 고장 검출 장치가 적용된 위성항법시스템의 네트워크 구성도이다.4 is a network configuration diagram of a satellite navigation system to which a failure detection apparatus for detecting an ionospheric storm according to an embodiment of the present invention is applied.
도 4에 도시된 바와 같이, 고장 검출 장치(100)는 지상에 위치한 다수의 수신기 A(11), 수신기 B(12)를 통해 전리층 폭풍을 검출할 수 있다. 고장 검출 장치(100)의 고장 검출부(140)는 측정 차이값을 다른 수신기들에서 계산된 다른 측정 차이값들과 비교하여 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치를 초과하고, 측정 차이값을 다른 위성들에 대한 또 다른 측정 차이값들과 비교하여 위성 비교 차이값들이 기설정된 수신기 고장치를 초과하면 전리층 폭풍에 의한 고장으로 검출할 수 있다.As shown in FIG. 4, the
여기서, 전리층 폭풍은 태양의 활동주기에 따라 국지적으로 발생할 수 있다. 전리층 폭풍이 발생하면 전리층(400)의 두께가 급격하게 두꺼워진다. 즉, 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 전리층(400) 두께와 위성 C(10)와 수신기 B(12) 간의 전리층(400) 두께가 서로 다를 수 있고, 전리층(400) 두께는 위성 신호의 지연현상을 유발할 수 있다. 이로써, 수신기 A(11) 또는 수신기 B(12)는 동일한 위성 C(10)로부터 위성 신호를 수신하지만, 통과지점에 따라 지연현상의 차이가 발생하여 지연된 위성 신호를 수신할 수 있다.Here, the ionospheric storms can occur locally, depending on the solar cycle. When the ionospheric storm occurs, the thickness of the
이때, 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 위성 거리는 수신기 A(11)에서 측정된 거리 측정값()(401)이다. 한편, 고장 검출 장치(100)는 위성 C(10)와 수신기 B(12) 간의 제2 위성 벡터()(402)와 수신기 A(11) 및 수신기 B(12) 간의 기저선 벡터()(403)를 계산한다. 그리고 고장 검출 장치(100)는 계산된 제2 위성 벡터()(402)와 기저선 벡터()(403)의 벡터 차분 연산을 통해 예측된 위성 C(10)와 수신기 A(11) 간의 제1 위성 벡터()의 크기를 계산할 수 있다. 이후, 고장 검출 장치(100)는 거리 측정값()(401)과 제1 위성 벡터()의 크기를 비교하여 전리층 폭풍을 검출할 수 있다. 즉, 고장 검출 장치(100)는 측정 차이값이 다른 수신기나 다른 위성에 대한 수신기 고장치 또는 위성 고장치를 초과하는지 여부를 통해 전리층 폭풍을 검출할 수 있다.At this time, the satellite distance between the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 운송수단과 수신기를 통해 전리층 폭풍을 검출하는 고장 검출 장치가 적용된 위성항법시스템의 네트워크 구성도이다.5 is a network configuration diagram of a satellite navigation system to which a fault detection apparatus for detecting an ionospheric storm through a vehicle and a receiver according to an embodiment of the present invention is applied.
도 5에 도시된 바와 같이, 고장 검출 장치(100)는 이동 중인 운송수단과 지상의 수신기 B(12)를 통해 전리층 폭풍을 검출할 수 있다. 여기서, 운송수단을 항공기 D(13)로 정하여 설명하기로 한다. 하지만, 특정 운송수단에 한정되지 않고 이동할 수 있는 모든 운송수단이 적용될 수 있다.As shown in FIG. 5, the
이때, 기저선 벡터 구성을 위해서는, 수신기 B(12)의 위치와 항공기 D(13)의 정확한 위치를 알아야 한다. 하지만, 운송수단의 위치는 움직이고 있는 상태라 정확히 알 수 없다. 또한, 전리층 폭풍이 발생한 거리 측정값을 통해 운송수단의 위치가 결정되면 거리 측정값에 오류가 발생할 수 있다. 따라서 고장 검출 장치(100)는 전리층 폭풍이 발생하기 전에 계산된 운송수단의 위치 정보에 또 다른 보조수단 항법장치(예컨대, 관성항법시스템(INS: Inertial Navigation System)를 통해 항공기 D(13)의 위치 정보를 결정한다.At this time, for the baseline vector construction, it is necessary to know the position of the
이후, 전술된 도 4와 같이, 고장 검출 장치(100)는 위성 C(10)와 수신기 B(12) 간의 제2 위성 벡터()와, 항공기 D(13) 및 수신기 B(12) 간의 기저선 벡터()를 계산한다. 그리고 고장 검출 장치(100)는 계산된 제2 위성 벡터()와 기저선 벡터()의 벡터 차분 연산을 통해 예측된 위성 C(10)와 항공기 D(13) 간의 제1 위성 벡터()의 크기를 계산할 수 있다. 이후, 고장 검출 장치(100)는 거리 측정값()과 제1 위성 벡터()의 크기를 비교하여 전리층 폭풍을 검출할 수 있다.4, the
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 다수의 수신기를 통해 위성시계 고장 및 수신기 고장을 검출하는 고장 검출 장치가 적용된 위성항법시스템의 네트워크 구성도이다.6 is a network configuration diagram of a satellite navigation system to which a failure detection device for detecting a satellite clock failure and a receiver failure is applied through a plurality of receivers according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 고장 검출 장치(100)는 다수의 지상 수신기를 통해 위성시계 고장 또는 수신기 고장(600)을 검출할 수 있다. 위성시계 및 수신기에서 고장(600)이 발생하면, 수신기에서 수신된 거리 측정값의 거리 정보에 이상이 발생한다.As shown in FIG. 6, the
위성시계 고장부터 살펴보면, 고장 검출부(140)는 측정 차이값을 다른 수신기들에서 계산된 다른 측정 차이값들과 비교하여 수신기 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치 이하이면 위성 C(10)의 위성시계 고장으로 검출할 수 있다.The
수신기 고장을 살펴보면, 고장 검출부(140)는 측정 차이값을 다른 수신기들에서 계산된 다른 측정 차이값들과 비교하여 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치를 초과하고, 측정 차이값을 다른 위성들에 대한 또 다른 측정 차이값들과 비교하여 위성 비교 차이값들이 기설정된 수신기 고장치 이하이면 수신기 A(11)의 고장으로 검출할 수 있다.The
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 요인 검출 방법에 대한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method of detecting a failure in a satellite navigation system using baseline information according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 고장 검출 장치(100)는 전리층 폭풍, 위성시계고장 및 수신기 고장 여부를 구분할 수 있다.As shown in FIG. 7, the
고장 검출부(140)는 도 3에서 전술된 바와 같이, 제1 위성 벡터 크기와 위성 거리 측정값 간의 측정값 차이가 고장 한계치를 초과하면 거리 측정값에 대해서 고장으로 검출한다(S702).As described above with reference to FIG. 3, the
이후, 고장 검출부(140)는 측정 차이값을 다른 수신기들에서 계산된 다른 측정 차이값들과 비교하여 수신기 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치 이하인지 여부를 확인한다(S704). 이러한 과정은 동일한 위성 C(10)에 대해 주변에 인접한 다른 지상 수신기에서의 측정 차이값과 유사 여부를 판단하기 위함이다. 만약, 고장 검출부(140)는 측정 차이값과 유사하다면 위성시계 고장으로 검출할 수 있다.Thereafter, the
상기 확인 결과(S704), 고장 검출부(140)는 수신기 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치 이하이면 위성 C(10)의 위성시계 고장으로 검출한다(S706).In step S704, the
반면, 상기 확인 결과(S704), 고장 검출부(140)는 수신기 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치를 초과하면, 측정 차이값을 다른 위성들에 대한 또 다른 측정 차이값들과 비교하여 위성 비교 차이값들이 기설정된 수신기 고장치 이하인지 여부를 확인한다(S708). 이러한 과정은 동일한 수신기에 대해 다른 위성을 이용해 검사하였을 경우 측정 차이값이 유사할 경우 수신기 고장으로 검출하고, 유사하지 않은 경우 전리층 폭풍으로 고장 요인을 검출하기 위함이다.On the other hand, if it is determined in step S704 that the receiver comparison difference values are greater than the preset satellite difference value, the
상기 확인 결과(S708), 고장 검출부(140)는 위성 비교 차이값들이 기설정된 수신기 고장치 이하이면 수신기 A(11)의 고장으로 검출한다(S710).If it is determined that the satellite comparison difference values are equal to or lower than the predetermined receiver high apparatus, the
반면, 상기 확인 결과(S708), 고장 검출부(140)는 위성 비교 차이값들이 기설정된 수신기 고장치를 초과하면 전리층 폭풍에 의한 고장으로 검출한다(S712).On the other hand, if it is determined in step S708 that the satellite comparison difference values exceed the preset receiver height, the
한편, 본 발명은 이상에서 설명한 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법을 소프트웨어적인 프로그램으로 구현하여 컴퓨터로 읽을 수 있는 소정 기록 매체에 기록해 둠으로써 다양한 재생 장치에 적용할 수 있다. Meanwhile, the present invention can be applied to various playback apparatuses by implementing a method of detecting a failure of a satellite navigation system using the above-described baseline information by a software program and recording the program on a predetermined recording medium readable by a computer.
다양한 재생 장치는 앞서 설명한 고장 검출 장치로서 이동 단말기, PDA, 노트북, 네비게이션, PMP, 스마트폰 등일 수 있다.Various playback apparatuses may be a mobile terminal, a PDA, a notebook computer, a navigation system, a PMP, a smart phone, and the like as the above-described failure detection apparatus.
예컨대, 기록 매체는 각 재생 장치의 내장형으로 하드 디스크, 플래시 메모리, RAM, ROM 등이거나, 외장형으로 CD-R, CD-RW와 같은 광디스크, 콤팩트 플래시 카드, 스마트 미디어, 메모리 스틱, 멀티미디어 카드일 수 있다. For example, the recording medium may be a hard disk, a flash memory, a RAM, a ROM, or the like embedded in each reproduction apparatus, or an external optical disk such as a CD-R or a CD-RW, a compact flash card, a smart media, have.
이 경우, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록한 프로그램은, 위성으로부터 수신된 항법 메시지로부터 위성 좌표를 계산하는 위성 좌표 계산 기능, 상기 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리를 측정하는 위성 거리 측정 기능, 상기 제1 수신기와 인접한 제2 수신기 간의 기저선 벡터를 계산하는 기저선 벡터 계산 기능, 상기 계산된 위성 좌표를 이용하여 상기 위성 및 상기 제2 수신기 간의 제2 위성 벡터를 계산하는 제2 위성 벡터 계산 기능, 상기 계산된 기저선 벡터와 제2 위성 벡터를 이용하여 상기 위성과 제1 수신기 간의 제1 위성 벡터를 계산하는 제1 위성 벡터 계산 기능, 및 상기 계산된 제1 위성 벡터의 크기와 상기 측정된 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리 측정값을 비교하여 위성항법시스템의 고장을 검출하는 고장 검출 기능을 포함하여 실행될 수 있다.In this case, a program recorded on a computer-readable recording medium may include a satellite coordinate calculation function for calculating satellite coordinates from a navigation message received from a satellite, a satellite distance measurement function for measuring a satellite distance between the satellite and the first receiver, A second satellite vector calculation function for calculating a second satellite vector between the satellite and the second receiver using the calculated satellite coordinates, a second satellite vector calculation function for calculating a second satellite vector between the first receiver and the second receiver, A first satellite vector calculation function for calculating a first satellite vector between the satellite and the first receiver using the calculated basis vector and a second satellite vector, And a failure detection function for detecting a failure of the satellite navigation system by comparing the satellite distance measurement values between the two receivers .
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the present invention, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the specification of the present invention are not intended to limit the present invention. The scope of the present invention should be construed according to the following claims, and all the techniques within the scope of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
본 발명은 이미 장시간의 데이터를 통해 계산된 위치 정보를 활용하였기 때문에 고장 검출에 신뢰성 있는 정보로 활용될 수 있는 기저선 정보를 이용하여 위성 또는 수신기 등의 고장 여부를 검출할 수 있고, 산업상에서는 활용될 수 있는 위성항법시스템을 이용하여 항법을 수행하는 운송수단들(예컨대, 선박, 항공기, 차량)에 적용되어 위성항법시스템 고장 여부를 용이하게 판단함으로써, 위성항법시스템 수신기에 대한 무결성을 확보하여 시스템의 안전성을 높일 수 있다. 이러한 점에서 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용 가능성이 있는 발명이다.Since the present invention utilizes the position information calculated through the long time data, it is possible to detect the failure of the satellite or the receiver by using the baseline information which can be used as reliable information in the failure detection, (Eg, a vessel, an aircraft, a vehicle) that performs navigation using a satellite navigation system capable of easily detecting whether or not the satellite navigation system is malfunctioning, thereby ensuring integrity of the satellite navigation system receiver, Safety can be enhanced. In this respect, the invention is a commercially available invention because the possibility of marketing or operating the applied device is not only sufficient for the use of the related technology, but also practically evident as it exceeds the limitation of the existing technology.
10: 위성 C 11: 수신가 A
12: 수신기 B 100: 고장 검출 장치
110: 위성 좌표 계산부 120: 위성 거리 측정부
130: 벡터 계산부 140: 고장 검출부
400: 전리층 13: 항공기10: satellite C 11: receiving point A
12: Receiver B 100: Fault detection device
110: satellite coordinate calculation unit 120: satellite distance measurement unit
130: Vector calculation unit 140: Fault detection unit
400: ionosphere 13: aircraft
Claims (19)
상기 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리를 측정하는 위성 거리 측정부;
상기 제1 수신기와 인접한 제2 수신기 간의 기저선 벡터와 상기 계산된 위성 좌표를 이용하여 상기 위성 및 상기 제2 수신기 간의 제2 위성 벡터를 계산하고, 상기 계산된 기저선 벡터와 제2 위성 벡터를 이용하여 상기 위성과 제1 수신기 간의 제1 위성 벡터를 계산하는 벡터 계산부; 및
상기 계산된 제1 위성 벡터의 크기와 상기 측정된 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리 측정값을 비교하여 위성항법시스템의 고장을 검출하는 고장 검출부
를 포함하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치.A satellite coordinate calculator for calculating satellite coordinates from the navigation message received from the satellite;
A satellite distance measuring unit for measuring a satellite distance between the satellite and the first receiver;
Calculating a second satellite vector between the satellite and the second receiver using a basis vector between the first receiver and a second receiver and the calculated satellite coordinates and using the calculated basis vector and the second satellite vector A vector calculation unit for calculating a first satellite vector between the satellite and the first receiver; And
And comparing the calculated first satellite vector with a satellite distance measurement value between the measured satellite and the first receiver to detect a failure of the satellite navigation system,
And a satellite navigation system using the baseline information.
상기 벡터 계산부는,
상기 벡터 계산부에서 상기 기저선 벡터 및 상기 제2 위성 벡터의 벡터 차분 연산을 통해 계산된 상기 위성과 제1 수신기 간의 제1 위성 벡터를 계산하고,
상기 고장 검출부는,
상기 계산된 제1 위성 벡터의 크기와 상기 측정된 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리 측정값 간의 측정 차이값이 기설정된 고장 한계치를 초과하면 위성항법시스템의 고장을 검출하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치.The method of claim 1,
Wherein the vector calculation unit calculates,
Calculating a first satellite vector between the satellite and the first receiver calculated through a vector difference calculation of the baseline vector and the second satellite vector in the vector calculation unit,
Wherein the failure detection unit comprises:
And detecting a failure of the satellite navigation system if the measured difference value between the calculated size of the first satellite vector and the satellite distance measurement value between the measured satellite and the first receiver exceeds a predetermined failure threshold value. Fault Detection System of Satellite Navigation System Using.
상기 고장 검출부는,
고장 검출을 위해 미리 임의의 위성 벡터 크기와 상기 임의의 위성과 수신기 간의 위성 거리 측정값의 측정 차이값들을 수집하고, 상기 수집된 측정 차이값들을 정규분포 또는 영평균의 확률적 방법에 따라 분석하여 상기 기설정된 고장 한계치를 결정하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the failure detection unit comprises:
The method comprising the steps of: collecting measurement difference values of an arbitrary satellite vector size and satellite distance measurement between the arbitrary satellite and a receiver in advance for fault detection; analyzing the collected measurement difference values according to a probabilistic method of normal distribution or zero mean And determining the predetermined fault threshold value based on the detected ground fault information.
상기 고장 검출부는,
상기 측정 차이값을 다른 수신기들에서 계산된 다른 측정 차이값들과 비교하여 수신기 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치 이하이면 상기 위성의 위성시계 고장으로 검출하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치.The method of claim 1,
Wherein the failure detection unit comprises:
And comparing the measured difference value with other measured difference values calculated by the other receivers to detect a satellite clock failure of the satellite if the receiver comparison difference values are equal to or less than a predetermined satellite high device. System fault detection device.
상기 고장 검출부는,
상기 측정 차이값을 상기 다른 수신기들에서 계산된 다른 측정 차이값들과 비교하여 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치를 초과하고, 상기 측정 차이값을 다른 위성들에 대한 또 다른 측정 차이값들과 비교하여 위성 비교 차이값들이 기설정된 수신기 고장치 이하이면 상기 제1 수신기의 고장으로 검출하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치.The method of claim 1,
Wherein the failure detection unit comprises:
Comparing the measured difference value with other measured difference values calculated at the different receivers so that the comparison difference values exceed a predetermined satellite high device and comparing the measured difference value with another measured difference value for other satellites And detects a failure of the first receiver when the satellite comparison difference values are equal to or less than the predetermined receiver high apparatus.
상기 고장 검출부는,
상기 측정 차이값을 상기 다른 수신기들에서 계산된 다른 측정 차이값들과 비교하여 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치를 초과하고, 상기 측정 차이값을 상기 다른 위성들에 대한 또 다른 측정 차이값들과 비교하여 위성 비교 차이값들이 기설정된 수신기 고장치를 초과하면 전리층 폭풍에 의한 고장으로 검출하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치.The method of claim 1,
Wherein the failure detection unit comprises:
Comparing the measured difference value with other measured difference values calculated at the other receivers so that the comparison difference values exceed a predetermined satellite high apparatus and comparing the measured difference value with another measured difference values for the other satellites When the satellite comparison difference value is greater than a predetermined receiver height, the failure is detected as a failure due to an ionospheric storm.
상기 제1 수신기는,
기설정된 위치를 가지는 지상 수신기 또는 이동 중인 운송수단에 위치한 이동 수신기인 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치.The method of claim 1,
The first receiver comprising:
Wherein the mobile receiver is a mobile receiver located in a terrestrial receiver having a predetermined position or on a traveling vehicle being moved.
상기 위성 거리 측정부는,
상기 제1 수신기가 이동 중인 운송수단에 위치한 이동 수신기인 경우, 위성항법보정시스템(DGPS: Differential Global Positioning System), 실시간 키네메틱(RTK: Real Time Kinematic) 및 보조센서 중 어느 하나를 통해 상기 위성과 상기 제1 수신기 간의 위성 거리에 대한 오차를 감소시켜 위성 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치.The method of claim 7, wherein
The satellite-
Wherein the first receiver is a mobile receiver located on a moving vehicle, the first receiver is coupled to the satellite via either a Differential Global Positioning System (DGPS), a Real Time Kinematic (RTK) And the satellite distance is measured by reducing the error of the satellite distance between the first receiver and the first receiver.
상기 위성 거리 측정부는,
상기 위성과 상기 이동 중인 운송수단에 위치한 제1 수신기 간의 위성 거리를 상기 보조센서를 통해 측정하는 경우, 고장 발생 전까지 위성항법시스템을 통해 위성 거리를 측정하고, 고장 판단 시기에 관성항법시스템의 보조센서를 통해 상기 위성과 상기 제1 수신기 간의 위성 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치.The method of claim 8,
The satellite-
When the satellite distance between the satellite and the first receiver located on the moving transportation means is measured through the auxiliary sensor, the satellite distance is measured through the satellite navigation system until the failure occurs, and when the failure is detected, Wherein the satellite distance between the satellite and the first receiver is measured through the first satellite and the second satellite.
상기 위성 거리 측정부는,
최소자승법(LEAST SQUARE METHOD), 칼만 필터, 확장 칼만 필터, 무향 칼만 필터, 파티클 필터 중 어느 하나를 이용하여 상기 위성과 상기 제1 수신기 간의 위성 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 장치.The method of claim 8,
The satellite-
Characterized in that the satellite distance between the satellite and the first receiver is measured using one of a LEAST SQUARE METHOD, a Kalman filter, an extended Kalman filter, an unvoiced Kalman filter and a particle filter. System fault detection device.
상기 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리를 측정하는 위성 거리 측정 단계;
상기 제1 수신기와 인접한 제2 수신기 간의 기저선 벡터를 계산하는 기저선 벡터 계산 단계;
상기 계산된 위성 좌표를 이용하여 상기 위성 및 상기 제2 수신기 간의 제2 위성 벡터를 계산하는 제2 위성 벡터 계산 단계;
상기 계산된 기저선 벡터와 제2 위성 벡터를 이용하여 상기 위성과 제1 수신기 간의 제1 위성 벡터를 계산하는 제1 위성 벡터 계산 단계; 및
상기 계산된 제1 위성 벡터의 크기와 상기 측정된 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리 측정값을 비교하여 위성항법시스템의 고장을 검출하는 고장 검출 단계
를 포함하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법.A satellite coordinate calculation step of calculating satellite coordinates from the navigation message received from the satellite;
A satellite distance measuring step of measuring a satellite distance between the satellite and the first receiver;
A baseline vector calculation step of calculating a baseline vector between the first receiver and a second receiver adjacent to the first receiver;
A second satellite vector calculation step of calculating a second satellite vector between the satellite and the second receiver using the calculated satellite coordinates;
A first satellite vector calculation step of calculating a first satellite vector between the satellite and the first receiver using the calculated basis vector and a second satellite vector; And
A failure detection step of detecting a failure of the satellite navigation system by comparing the calculated size of the first satellite vector with the satellite distance measurement value between the measured satellite and the first receiver
The method comprising the steps of:
상기 제1 위성 벡터 계산 단계는,
상기 벡터 계산부에서 상기 기저선 벡터 및 상기 제2 위성 벡터의 벡터 차분 연산을 통해 계산된 상기 위성과 제1 수신기 간의 제1 위성 벡터를 계산하고,
상기 고장 검출 단계는,
상기 계산된 제1 위성 벡터의 크기와 상기 측정된 위성과 제1 수신기 간의 위성 거리 측정값 간의 측정 차이값이 기설정된 고장 한계치를 초과하면 위성항법시스템의 고장을 검출하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법.The method of claim 11,
Wherein the first satellite vector calculation step comprises:
Calculating a first satellite vector between the satellite and the first receiver calculated through a vector difference calculation of the baseline vector and the second satellite vector in the vector calculation unit,
Wherein the failure detection step comprises:
And detecting a failure of the satellite navigation system if the measured difference value between the calculated size of the first satellite vector and the satellite distance measurement value between the measured satellite and the first receiver exceeds a predetermined failure threshold value. Fault Detection Method of Satellite Navigation System Using.
고장 검출을 위해 미리 임의의 위성 벡터 크기와 상기 임의의 위성과 수신기 간의 위성 거리 측정값의 측정 차이값들을 수집하는 측정 차이값 수집 단계; 및
상기 수집된 측정 차이값들을 정규분포 또는 영평균의 확률적 방법에 따라 분석하여 상기 기설정된 고장 한계치를 결정하는 고장 한계치 결정 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법.13. The method of claim 12,
A measurement difference value collection step of collecting measurement difference values of any satellite vector size and satellite distance measurement between the arbitrary satellite and the receiver in advance for fault detection; And
A failure threshold value determination step of analyzing the collected measurement difference values according to a probabilistic method of normal distribution or zero mean to determine the predetermined failure limit value
Further comprising the steps of: detecting a failure of the satellite navigation system using the baseline information.
상기 고장 검출 단계는,
상기 측정 차이값을 다른 수신기들에서 계산된 다른 측정 차이값들과 비교하여 수신기 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치 이하이면 상기 위성의 위성시계 고장으로 검출하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법.The method of claim 11,
Wherein the failure detection step comprises:
And comparing the measured difference value with other measured difference values calculated by the other receivers to detect a satellite clock failure of the satellite if the receiver comparison difference values are equal to or less than a predetermined satellite high device. A system fault detection method.
상기 고장 검출 단계는,
상기 측정 차이값을 상기 다른 수신기들에서 계산된 다른 측정 차이값들과 비교하여 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치를 초과하고, 상기 측정 차이값을 다른 위성들에 대한 또 다른 측정 차이값들과 비교하여 위성 비교 차이값들이 기설정된 수신기 고장치 이하이면 상기 제1 수신기의 고장으로 검출하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법.The method of claim 11,
Wherein the failure detection step comprises:
Comparing the measured difference value with other measured difference values calculated at the different receivers so that the comparison difference values exceed a predetermined satellite high device and comparing the measured difference value with another measured difference value for other satellites And detecting a failure of the first receiver if the satellite comparison difference values are less than or equal to the predetermined receiver high apparatus.
상기 고장 검출 단계는,
상기 측정 차이값을 상기 다른 수신기들에서 계산된 다른 측정 차이값들과 비교하여 비교 차이값들이 기설정된 위성 고장치를 초과하고, 상기 측정 차이값을 상기 다른 위성들에 대한 또 다른 측정 차이값들과 비교하여 위성 비교 차이값들이 기설정된 수신기 고장치를 초과하면 전리층 폭풍에 의한 고장으로 검출하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법.The method of claim 11,
Wherein the failure detection step comprises:
Comparing the measured difference value with other measured difference values calculated at the other receivers so that the comparison difference values exceed a predetermined satellite high apparatus and comparing the measured difference value with another measured difference values for the other satellites Wherein the failure is detected as a failure due to an ionospheric storm if the satellite comparison difference values exceed a predetermined receiver high apparatus.
상기 위성 거리 측정 단계는,
상기 제1 수신기가 이동 중인 운송수단에 위치한 이동 수신기인 경우, 위성항법보정시스템, 실시간 키네메틱 및 보조센서 중 어느 하나를 통해 상기 위성과 상기 제1 수신기 간의 위성 거리에 대한 오차를 감소시켜 위성 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법.The method of claim 11,
The satellite distance measuring step includes:
Wherein when the first receiver is a mobile receiver located in a moving vehicle on which the satellite is located, the error in the satellite distance between the satellite and the first receiver is reduced through either the satellite navigation correction system, the real-time kinematic, The method comprising the steps of: (a) detecting a position of the satellite navigation system;
상기 위성 거리 측정 단계는,
상기 위성과 상기 이동 중인 운송수단에 위치한 제1 수신기 간의 위성 거리를 상기 보조센서를 통해 측정하는 경우, 고장 발생 전까지 위성항법시스템을 통해 위성 거리를 측정하고, 고장 판단 시기에 관성항법시스템의 보조센서를 통해 상기 위성과 상기 제1 수신기 간의 위성 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법.The method of claim 17,
The satellite distance measuring step includes:
When the satellite distance between the satellite and the first receiver located on the moving transportation means is measured through the auxiliary sensor, the satellite distance is measured through the satellite navigation system until the failure occurs, and when the failure is detected, And measuring a satellite distance between the satellite and the first receiver through the first satellite and the second satellite.
상기 위성 거리 측정 단계는,
최소자승법(LEAST SQUARE METHOD), 칼만 필터, 확장 칼만 필터, 무향 칼만 필터, 파티클 필터 중 어느 하나를 이용하여 상기 위성과 상기 제1 수신기 간의 위성 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 기저선 정보를 이용한 위성항법시스템의 고장 검출 방법.The method of claim 17,
The satellite distance measuring step includes:
Characterized in that the satellite distance between the satellite and the first receiver is measured using one of a LEAST SQUARE METHOD, a Kalman filter, an extended Kalman filter, an unvoiced Kalman filter and a particle filter. A system fault detection method.
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- 2012-07-27 KR KR1020120082350A patent/KR101392068B1/en active IP Right Grant
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