KR20160094728A - 위성 항법해를 생성하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

위성 항법해를 생성하는 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 위성 항법해 생성 장치는, 수신된 위성 항법 신호 내에 미리 지정된 정상 신호 수신 세기보다 미리 지정된 수치 범위만큼 더 높은 수신 세기의 신호가 포함되어 있는 경우 상기 위성 항법 신호 내에 기만 신호가 존재한다고 판단하는 판단부, 상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우 상기 위성 항법 신호로부터 정상 신호를 재검출하는 검출부, 및 상기 재검출된 정상 신호를 추적하여 위성 항법해를 생성하는 계산부를 포함할 수 있다. 상기 미리 지정된 수치 범위는 3 내지 5 dB 일 수 있다.

Description

위성 항법해를 생성하는 장치 및 방법{APPRATUS AND METHOD FOR GENERATING GLOBAL SATELLITE SYSTEM SOLUTION}
본 발명은 GPS(Global Positioning System)와 같은 위성항법 신호에 대한 기만공격이 감지된 경우 기만신호를 추적하지 않고 연속적으로 정상적인 GPS 신호를 다시 획득 및 추적하여 GPS 항법을 수행하기 위한 방법에 관한 것이다.
최근 GPS를 이용한 위성항법 시스템의 사용이 산업 전분야에서 이루어지고 있다. 이러한 위성항법 시스템의 활용이 빈번해지는 반면 해당 시스템을 교란하기 위한 악의적 의도도 또한 발생하고 있다.
기만 공격의 예를 보면 이란에서 미국의 드론을 기만하여 착륙시킨 사례와 미국 텍사스 대학에서 선박을 수 킬로미터 하이재킹(hijacking)하는 시험에 성공한 사례가 있으며 이는 향후 기만 공격이 빈번하게 이루어 질 수 있다는 증거이다.
기만 신호는 수신기가 항법해를 생성하는 과정에 있어서 측정값 및 데이터를 조작하여 수신기가 이를 감지하지 못한 상태에서 실제 위치가 아닌 다른 위치를 생성하도록 하는 것이다.
따라서 이러한 기만 신호가 감지될 경우 이에 대한 판단을 수행한 후 정상적인 GPS 신호를 처리 할 수 있어야 한다.
본 발명은 항법 수신기가 기만 신호원으로부터 영향을 받는 것에 대응하기 위하여 기만 신호원의 특성을 파악하고 기만 신호의 신호 특성 파라미터를 예측하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 위성 항법해 생성 장치는, 수신된 위성 항법 신호 내에 미리 지정된 정상 신호 수신 세기보다 미리 지정된 수치 범위만큼 더 높은 수신 세기의 신호가 포함되어 있는 경우 상기 위성 항법 신호 내에 기만 신호가 존재한다고 판단하는 판단부; 상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우 상기 위성 항법 신호로부터 정상 신호를 재검출하는 검출부; 및 상기 재검출된 정상 신호를 추적하여 위성 항법해를 생성하는 계산부를 포함할 수 있다. 상기 미리 지정된 수치 범위는 3 내지 5 dB 일 수 있다.
상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하지 않는 경우, 상기 검출부는 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크 및 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크를 검출하고, 상기 제1 피크의 수신 세기 및 상기 제2 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제1 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출할 수 있다. 상기 검출부는 상기 제1 피크의 수신 세기가 상기 제2 피크의 수신 세기의 1.5 배 이상인 경우에 상기 제1 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출할 수 있다.
상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우, 상기 검출부는 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크, 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크 및 수신 세기가 세 번째로 높은 제3 피크를 검출하고, 상기 제1 피크의 신호를 상기 기만 신호로 검출하고, 상기 제2 피크의 수신 세기 및 상기 제3 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제2 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출할 수 있다. 상기 검출부는 상기 제2 피크의 수신 세기가 상기 제3 피크의 수신 세기의 1.5 배 이상인 경우에 상기 제2 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출할 수 있다.
상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우, 상기 계산부는 대체 항법 시스템을 이용하여 상기 위성 항법해를 대체할 수 있는 대체 항법해를 생성할 수 있다. 상기 계산부는 상기 검출부에 의해 상기 정상 신호가 상기 기만 신호와 분리되었다고 판단되기 전까지 상기 대체 항법 시스템을 이용하여 상기 대체 항법해를 생성할 수 있다. 상기 검출부는 상기 기만 신호가 상기 정상 신호와 1칩 이상의 차이를 나타내는 경우 상기 정상 신호가 상기 기만 신호와 분리되었다고 판단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 위성 항법해 생성 장치는, 수신된 위성 항법 신호 내에 미리 지정된 정상 신호 수신 세기보다 미리 지정된 수치 범위만큼 더 높은 수신 세기의 신호가 포함되어 있는 경우 상기 위성 항법 신호 내에 기만 신호가 존재한다고 판단하는 판단부; 상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하지 않는 경우 정상 모드에서 상기 위성 항법 신호로부터 정상 신호를 검출하고, 상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우 기만 모드에서 상기 위성 항법 신호로부터 정상 신호를 검출하는 검출부; 및 상기 검출된 정상 신호를 추적하여 위성 항법해를 생성하는 계산부를 포함할 수 있다.
상기 검출부가 정상 모드에 있는 경우, 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크 및 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크를 검출하고, 상기 제1 피크의 수신 세기 및 상기 제2 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제1 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출할 수 있다.
상기 검출부가 기만 모드에 있는 경우, 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크, 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크 및 수신 세기가 세 번째로 높은 제3 피크를 검출하고, 상기 제1 피크의 신호를 상기 기만 신호로 검출하고, 상기 제2 피크의 수신 세기 및 상기 제3 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제2 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출할 수 있다.
상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우, 상기 계산부는 대체 항법 시스템을 이용하여 상기 위성 항법해를 대체할 수 있는 대체 항법해를 생성할 수 있다. 상기 계산부는 상기 검출부에 의해 상기 정상 신호가 상기 기만 신호와 분리되었다고 판단되기 전까지 상기 대체 항법 시스템을 이용하여 상기 대체 항법해를 생성할 수 있다. 상기 검출부는 상기 기만 신호가 상기 정상 신호와 1칩 이상의 차이를 나타내는 경우 상기 정상 신호가 상기 기만 신호와 분리되었다고 판단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 위성 항법해 생성 방법은, 수신된 위성 항법 신호 내에 미리 지정된 정상 신호 수신 세기보다 미리 지정된 수치 범위만큼 더 높은 수신 세기의 신호가 포함되어 있는 경우 상기 위성 항법 신호 내에 기만 신호가 존재한다고 판단하는 단계; 상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우 상기 위성 항법 신호로부터 정상 신호를 재검출하는 단계; 및 상기 재검출된 정상 신호를 추적하여 위성 항법해를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
위성 항법해 생성 방법은, 상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하지 않는 경우, 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크 및 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크를 검출하고, 상기 제1 피크의 수신 세기 및 상기 제2 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제1 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 정상 신호 재검출 단계는, 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크, 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크 및 수신 세기가 세 번째로 높은 제3 피크를 검출하는 단계; 상기 제1 피크의 신호를 상기 기만 신호로 검출하는 단계; 및 상기 제2 피크의 수신 세기 및 상기 제3 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제2 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우 위성 항법해 생성 방법은 대체 항법 시스템을 이용하여 상기 위성 항법해를 대체할 수 있는 대체 항법해를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 대체 항법해 생성 단계는 상기 정상 신호가 상기 기만 신호와 분리되었다고 판단되기 전까지 상기 대체 항법해를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명은 항법 수신기가 기만 신호원으로부터 영향을 받는 것에 대응하여 기만 신호에 대한 추적을 극복하고 정상적인 GPS 신호를 연속적으로 추적하기 위한 방법을 제시한다.
기만 신호의 공격이 판단되면 신호 획득 과정을 재수행하여 기만 신호의 위치가 아닌 정상 신호의 위치를 파악하고, 정상 신호에 해당하는 정보를 이용하여 신호 추적을 수행하게 된다. 즉, 수신기가 기만 신호를 추적하여 항법해를 산출하는 것이 아니라 정상 신호를 추적하여 하여 항법해를 산출할 수 있게 된다. 따라서, 기만 모드에서의 수신기의 신호 획득 재수행을 통하여 기만 신호의 공격을 효율적으로 극복할 수 있다.
도 1은 기만 공격의 일 유형을 예시적으로 도시한다.
도 2a 내지 2d는 기만 공격의 일 유형에 따라 기만 공격이 진행되는 과정을 예시적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 항법해 생성 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위성 항법해 생성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위에서의 신호 획득을 위한 코드 및 도플러 위치를 나타내는 도면이다.
도 6은 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위에서 수신된 예시적인 신호의 수신 세기를 나타내는 도면이다.
도 7은 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위에서 수신된 예시적인 신호의 수신 세기를 나타내는 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 기만 공격의 일 유형을 예시적으로 도시한다. GPS를 이용한 위성 항법은 GPS 위성(10)에서 동기된 위성 항법 신호를 전송하고, 이 신호를 GPS 수신기(20)에서 수신하여 위치 및 시각 정보를 생성하게 된다. 기만 공격기(30)는 이러한 GPS 위성 항법에 대하여 기만 공격을 수행하기 위하여 GPS 신호와 동기된 기만 신호를 생성하여 송출한다.
기만 공격기(30)는 기만 공격의 대상이 되는 GPS 수신기(20)와 동일하게 GPS 신호를 수신하여 GPS 수신기(20)와의 동기를 유지한다. 이와 같이 공격 대상 수신기와의 동기가 유지되면 기만 공격기(30)는 실제 GPS 위성(10)에서 전송한 정상 신호와 같은 기만 신호를 생성하여 송출함으로써 GPS 수신기(20)의 항법해를 원하는 위치로 기만하게 된다. 기만 신호는 일반적으로 수신되는 정상적인 GPS 신호보다 3~5 dB 더 높은 신호로 송출되어 공격 대상 수신기가 정상적인 GPS 신호를 추적하지 않고 기만 신호를 추적하도록 한다.
도 2a 내지 도 2d는 기만 공격이 진행되는 과정을 나타낸다.
도 2a를 참조하면, GPS 수신기는 정상적인 GPS 신호(100)의 신호 추적 위치(120)에서 신호를 추적하고 있으며, 기만 신호(110)는 정상적인 GPS 신호(100)의 신호 추적 위치를 향하여 진행(130)하는 단계가 도시된다. 이러한 경우, GPS 수신기가 기만 공격의 영향을 받지 않는 상태에 있다.
도 2b를 참조하면, 기만 신호(110)가 정상적인 GPS 신호(100)와 일부 결합된 단계가 도시된다. 이러한 경우, 신호 추적 위치(120)가 정상적인 GPS 신호(100)에서 기만 신호(110)로 넘어가게 되며, 그에 따라 기만 신호의 영향으로 GPS 수신기의 항법해가 변경될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 도 2b와 유사하게 기만 신호(110)가 정상적인 GPS 신호(100)와 일부 결합된 단계가 도시된다. GPS 수신기는 기만 신호(110)의 신호 추적 위치(120)에서 신호를 추적하고 있으며, 기만 공격자의 의도대로 기만 신호(110)의 신호 추적 위치(120)를 이동시킬 수 있다.
도 2d를 참조하면, 기만 신호(110)가 정상적인 GPS 신호(100)와 완전하게 분리된 단계가 도시된다. GPS 수신기는 기만 신호(110)의 신호 추적 위치(120)에서 신호를 추적하고 있으며, 기만 공격자의 의도대로 기만 공격의 대상이 되는 GPS 수신기를 기만할 수 있다.
도 3은 기만 공격이 존재하는지 여부에 대한 판단 후 기만 공격을 극복하고 정상 신호를 추적할 수 있는 위성 항법해 생성 장치(300)를 나타낸다.
신호 수신부(310)는 GPS 항법을 수행하기 위하여 GPS 신호에 대한 코드 위치 및 도플러 주파수 정보를 찾기 위한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 신호 수신부(310)는 코드 및 주파수의 상관 특성을 이용할 수 있다. 즉, 수신된 신호가 고유의 코드 정보와 일치할 경우 신호 세기가 증가하는 원리를 이용할 수 있다.
기만 판단부(320)는 신호 수신부(310)에서 수신된 GPS 신호 내에 기만 신호가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 수신된 기만 신호는 일반적으로 수신되는 정상적인 GPS 신호의 수신 세기보다 더 높은 수신 세기를 가질 수 있다. 예를 들어, 수신된 기만 신호는 일반적으로 수신되는 정상적인 GPS 신호의 수신 세기보다 3 내지 5 dB 높은 수신 세기를 가질 수 있다. 따라서, 기만 판단부(320)는 수신된 GPS 신호 내에 미리 지정된 정상 신호 수신 세기보다 미리 지정된 수치 범위만큼 더 높은 수신 세기의 신호가 포함되어 있는 경우 수신된 GPS 신호 내에 기만 신호가 존재한다고 판단할 수 있다.
신호 검출부(330)는 수신된 GPS 신호로부터 정상 신호를 검출할 수 있다. 신호 검출부(330)는 코드 검색 범위의 모든 코드 위치 및 도플러 검색 범위의 모든 도플러 위치에서 신호의 수신 세기 값을 계산한 후 이에 기초하여 정상 신호를 검출할 수 있다. 도 5를 참조하면, 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서의 코드 위치 및 도플러 위치가 도시된다. 모든 코드 위치 및 모든 도플러 위치에서 신호의 수신 세기 값을 계산하는 경우 총 (코드 개수)×(도플러 주파수 개수) 만큼의 수신 세기 값이 계산된다.
기만 판단부(320)가 수신된 GPS 신호에 기만 신호가 존재하지 않는다고 판단한 경우, 신호 검출부(330)는 수신된 GPS 신호로부터 정상 신호를 검출하기 위하여 정상 모드에서 동작할 수 있다. 정상 모드에서, 신호 검출부(330)는 계산된 총 수신 세기 값 중 수신 세기가 가장 높은 제1 피크 및 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크를 검출할 수 있다. 도 6을 참조하면, 코드 및 도플러 위치에 따른 예시적인 제1 피크(610) 및 제2 피크(620)가 도시된다. 신호 검출부(330)는 제1 피크(610) 및 제2 피크(620) 간의 피크 비율을 수학식 1과 같이 계산할 수 있다.
Figure pat00001
이와 같이 피크 비율이 계산되면, 신호 검출부(330)는 수학식 2와 같이 미리 지정된 정상 신호 검출 임계값인 Acquisition_Threshold 값보다 피크 비율이 더 큰 경우에만 정상 신호를 검출한다.
Figure pat00002
피크 비율이 Acquisition_Threshold 값보다 더 큰 경우, 제1 피크(610) 지점의 코드 위치 및 도플러 위치가 정상 신호의 획득 정보로 생성된다. 정상적인 GPS 신호만 수신되는 경우 제1 피크(610)는 정상 신호의 수신 세기 값이고 제2 피크(620)는 잡음 성분의 수신 세기 값이 된다. 제1 피크(610)와 제2 피크(620)의 비율은 일반적으로 1.5 이상의 값을 갖는다. 따라서, 정상 신호 검출 여부의 판단의 기준이 되는 Acquisition_Threshold 값은 예를 들어 1.5로 설정될 수 있다.
기만 판단부(320)가 수신된 GPS 신호에 기만 신호가 존재한다고 판단한 경우, 신호 검출부(330)는 수신된 GPS 신호로부터 정상 신호를 검출하기 위하여 기만 모드에서 동작할 수 있다. 기만 신호가 존재함에도 불구하고 정상 모드에서와 같은 방식으로 정상 신호를 검출하는 경우 신호 추적의 대상이 정상 신호의 코드 위치(720)에서 기만 신호의 코드 위치(710)로 변경될 수 있다. 기만 신호를 추적하여 항법해를 생성하는 경우 잘못된 항법해가 생성될 수 있기 때문에, 기만 모드에서는 기만 신호가 정상 신호로서 검출되지 않도록 하기 위하여 정상 신호를 재검출한다. 이를 위하여, 신호 검출부(330)는 계산된 총 수신 세기 값 중 수신 세기가 가장 높은 제1 피크, 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크 및 수신 세기가 세 번째로 높은 제3 피크를 검출할 수 있다. 도 7을 참조하면, 코드 및 도플러 위치에 따른 예시적인 제1 피크(710), 제2 피크(720) 및 제3 피크(730)가 도시된다. 정상 모드에서 도 6과 같이 잡음 성분과 정상 신호만이 검출되는 것과 달리, 기만 모드에서는 정상 신호보다 일정한 값만큼 더 큰 수신 세기의 기만 신호가 검출될 수 있다. 기만 모드에서는 제1 피크(710)를 기만 신호로 판단하고 제2 피크(720)를 정상 신호로 검출한다. 여기서, 제2 피크(720) 지점의 코드 위치 및 도플러 위치가 정상 신호의 획득 정보로 생성되기 위해서는 제2 피크(720)와 제3 피크(730) 간의 피크 비율은 정상 신호 검출 임계값인 Acquisition_Threshold 값보다 더 커야 한다.
기만 모드에서, 신호 검출부(330)는 수신된 GPS 신호 내에 존재하는 기만 신호가 정상 신호와 분리되었는지 여부를 판단할 수 있다. 도 2b 또는 도 2c와 같이 기만 신호와 정상 신호가 결합된 구간에서 정상 신호를 추적하는 경우, 정상 신호가 여전히 기만 신호의 영향 범위에 있기 때문에 다시 기만될 수 있다. 따라서, 정상 신호를 올바르게 검출했다 하더라도 기만 신호가 정상 신호와 분리되기 전까지는 검출된 정상 신호를 추적하여 생성되는 항법해를 신뢰할 수 없다. 기만 신호에 의한 공격이 정상 신호와 1칩 이내에서 이루어지지 않는 경우 기만 신호는 정상 신호에 영향을 줄 수 없다. 따라서, 신호 검출부(330)는 기만 신호가 정상 신호와 1칩 이상의 차이를 보이게 되는 경우 기만 신호가 정상 신호와 분리되었다고 판단할 수 있다. 기만 신호가 정상 신호와 분리되었다고 판단된 경우, 신호 검출부(330)는 기만 판단부가 수신된 GPS 신호에 기만 신호가 존재한다고 또 다시 판단하기 전까지 수신된 GPS 신호로부터 정상 신호를 검출하기 위하여 정상 모드에서 동작할 수 있다.
항법해 계산부(340)는 신호 검출부(330)에 의해 정상 신호로 검출된 GPS 신호의 코드 위치 및 도플러 주파수 정보를 이용하여 항법해를 생성할 수 있다. 항법해 계산부(340)는 항법해를 생성하기 위하여 신호 추적 결과에 따라 생성되는 의사 거리 측정 정보 및 항법 메시지를 이용하여 GPS 항법해인 수신기의 위치를 계산할 수 있다. 기만 판단부(320)가 수신된 GPS 신호에 기만 신호가 존재한다고 판단한 경우, 항법해 계산부(340)는 신호 검출부(330)에 의해 검출된 신호로부터의 신호 추적 및 항법해 생성을 중단하고 대체 항법 시스템을 이용하여 항법해를 생성할 수 있다. 항법해 계산부(340)는 신호 검출부(330)에 의해 기만 신호가 정상 신호와 분리되었다고 판단하기 전까지 대체 항법 시스템을 이용하여 항법해를 생성할 수 있다. 기만 신호가 정상 신호와 분리되었다고 판단된 경우, 항법해 계산부(340)는 기만 판단부가 수신된 GPS 신호에 기만 신호가 존재한다고 또 다시 판단하기 전까지 신호 검출부(330)에 의해 정상 신호로 검출된 GPS 신호의 코드 위치 및 도플러 주파수 정보를 이용하여 항법해를 생성할 수 있다. 이와 같이, 항법해 계산부(340)는 대체 항법 시스템을 이용함으로써 정상 신호가 기만 신호의 영향을 받고 있는 동안에도 연속적인 항법해를 생성할 수 있다.
도 4는 기만 공격이 존재하는지 여부에 대한 판단 후 기만 공격을 극복하고 정상 신호를 추적할 수 있는 위성 항법해 생성 방법을 나타낸 순서도이다.
단계(410)에서, 위성 항법해 생성 방법의 초기화가 이루어질 수 있다. 단계(410)에서는 수신 신호에 기만 신호가 존재하는지 여부를 나타내는 GPS 기만 플래그가 OFF 값을 갖도록 설정될 수 있다.
단계(420)에서, GPS 항법을 수행하기 위하여 GPS 신호에 대한 코드 위치 및 도플러 주파수 정보를 찾기 위한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, GPS 신호 획득을 위하여 코드 및 주파수의 상관 특성을 이용할 수 있다.
단계(430)에서, 단계(420)에서 결정된 코드 위치 및 도플러 주파수 정보를 이용하여 GPS 신호를 연속적으로 추적할 수 있다. GPS 신호를 추적하기 위하여, 추적 루프 및 반송파 추적 루프를 이용하여 시간에 따른 코드 위치 및 도플러 주파수 정보를 결정할 수 있다.
단계(440)에서, 수신된 GPS 신호 내에 기만 신호가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 수신된 기만 신호는 일반적으로 수신되는 정상적인 GPS 신호의 수신 세기보다 더 높은 수신 세기를 가질 수 있다. 예를 들어, 수신된 기만 신호는 일반적으로 수신되는 정상적인 GPS 신호의 수신 세기보다 3 내지 5 dB 높은 수신 세기를 가질 수 있다. 따라서, 단계(440)에서는 수신된 GPS 신호 내에 미리 지정된 정상 신호 수신 세기보다 미리 지정된 수치 범위만큼 더 높은 수신 세기의 신호가 포함되어 있는 경우 수신된 GPS 신호 내에 기만 신호가 존재한다고 판단할 수 있다.
단계(440)에서 GPS 신호에 기만 신호가 존재하지 않는다고 판단한 경우, 단계(445)에서 GPS 기만 플래그가 ON 값을 갖도록 설정할 수 있다.
단계(450)에서, GPS 기만 플래그의 값에 기초하여 기만 모드 또는 정상 모드를 선택할 수 있다. GPS 기만 플래그가 ON 값을 갖는 경우 기만 모드에서 항법해를 생성하도록 진행될 수 있고, GPS 기만 플레그가 OFF 값을 갖는 경우 정상 모드에서 항법해를 생성하도록 진행될 수 있다.
단계(450)에서 정상 모드가 선택된 경우, 단계(460)으로 진행될 수 있다. 단계(460)에서는 코드 검색 범위의 모든 코드 위치 및 도플러 검색 범위의 모든 도플러 위치에서 신호의 수신 세기 값을 계산한 후 이에 기초하여 정상 신호를 검출할 수 있다. 단계(460)에서는 계산된 총 수신 세기 값 중 수신 세기가 가장 높은 제1 피크(610) 및 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크(620)를 검출할 수 있다. 단계(460)에서는 제1 피크(610) 및 제2 피크(620) 간의 피크 비율을 수학식 1과 같이 계산하고, 계산된 피크 비율이 미리 지정된 정상 신호 검출 임계값인 Acquisition_Threshold 값보다 더 큰 경우에만 정상 신호를 검출한다. 피크 비율이 Acquisition_Threshold 값보다 더 큰 경우, 제1 피크(610) 지점의 코드 위치 및 도플러 위치가 정상 신호의 획득 정보로 생성된다. 정상적인 GPS 신호만 수신되는 경우 제1 피크(610)는 정상 신호의 수신 세기 값이고 제2 피크(620)는 잡음 성분의 수신 세기 값이 된다. 정상 신호 검출 여부의 판단의 기준이 되는 Acquisition_Threshold 값은 예를 들어 1.5로 설정될 수 있다.
단계(460)에서는 이와 같이 정상 신호로 검출된 GPS 신호의 코드 위치 및 도플러 주파수 정보를 이용하여 항법해를 생성할 수 있다. 항법해를 생성하기 위하여 신호 추적 결과에 따라 생성되는 의사 거리 측정 정보 및 항법 메시지를 이용하여 GPS 항법해인 수신기의 위치를 계산할 수 있다.
단계(450)에서 기만 모드가 선택된 경우, 단계(470)으로 진행될 수 있다. 단계(470)에서는 대체 항법 시스템을 이용하여 대체 항법해를 생성할 수 있다. 대체 항법해는 정상 신호가 기만 신호의 영향을 받고 있는 동안에 제공되므로, 기만 신호가 정상 신호와 분리되기 전까지 대체 항법해를 이용하여 항법해를 생성할 수 있다. 이와 같이, 대체 항법 시스템을 이용함으로써 정상 신호가 기만 신호의 영향을 받고 있는 동안에도 연속적인 항법해를 생성할 수 있다.
단계(480)에서는 기만 신호가 정상 신호로서 검출되지 않도록 하기 위하여 정상 신호를 재검출한다. 이를 위하여, 단계(480)에서는 계산된 총 수신 세기 값 중 수신 세기가 가장 높은 제1 피크(710), 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크(720) 및 수신 세기가 세 번째로 높은 제3 피크(730)를 검출할 수 있다. 단계(480)에서는 제1 피크(710)를 기만 신호로 판단하고 제2 피크(720)를 정상 신호로 검출한다. 여기서, 제2 피크(720) 지점의 코드 위치 및 도플러 위치가 정상 신호의 획득 정보로 생성되기 위해서는 제2 피크(720)와 제3 피크(730) 간의 피크 비율은 정상 신호 검출 임계값인 Acquisition_Threshold 값보다 더 커야 한다.
이어서, 단계(490)에서는 수신된 GPS 신호 내에 존재하는 기만 신호가 정상 신호와 분리되었는지 여부를 판단할 수 있다. 단계(490)에서는 기만 신호가 정상 신호와 1칩 이상의 차이를 보이게 되는 경우 기만 신호가 정상 신호와 분리되었다고 판단할 수 있다.
단계(490)에서 기만 신호가 정상 신호와 분리되지 않았다고 판단된 경우, 수신된 GPS 신호가 아직 기만 신호의 영향을 받고 있는 경우에 해당하므로, 기만된 항법해를 생성하지 않도록 다시 단계(470)로 진행될 수 있다.
단계(490)에서 기만 신호가 정상 신호와 분리되었다고 판단된 경우, 단계(495)에서 GPS 기만 플래그가 OFF 값을 갖도록 설정할 수 있다. 수신된 GPS 신호가 기만 신호의 영향으로부터 벗어난 경우에 해당하므로, 단계(430)으로 진행되어 GPS 신호를 연속적으로 추적할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 설명된 시스템, 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 수신된 위성 항법 신호 내에 미리 지정된 정상 신호 수신 세기보다 미리 지정된 수치 범위만큼 더 높은 수신 세기의 신호가 포함되어 있는 경우 상기 위성 항법 신호 내에 기만 신호가 존재한다고 판단하는 판단부;
    상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우 상기 위성 항법 신호로부터 정상 신호를 재검출하는 검출부; 및
    상기 재검출된 정상 신호를 추적하여 위성 항법해를 생성하는 계산부
    를 포함하는 위성 항법해 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 지정된 수치 범위는 3 내지 5 dB인, 위성 항법해 생성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하지 않는 경우,
    상기 검출부는 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크 및 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크를 검출하고, 상기 제1 피크의 수신 세기 및 상기 제2 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제1 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출하는, 위성 항법해 생성 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 제1 피크의 수신 세기가 상기 제2 피크의 수신 세기의 1.5 배 이상인 경우에 상기 제1 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출하는, 위성 항법해 생성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우,
    상기 검출부는 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크, 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크 및 수신 세기가 세 번째로 높은 제3 피크를 검출하고, 상기 제1 피크의 신호를 상기 기만 신호로 검출하고, 상기 제2 피크의 수신 세기 및 상기 제3 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제2 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출하는, 위성 항법해 생성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 제2 피크의 수신 세기가 상기 제3 피크의 수신 세기의 1.5 배 이상인 경우에 상기 제2 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출하는, 위성 항법해 생성 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우,
    상기 계산부는 대체 항법 시스템을 이용하여 상기 위성 항법해를 대체할 수 있는 대체 항법해를 생성하는, 위성 항법해 생성 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 계산부는 상기 검출부에 의해 상기 정상 신호가 상기 기만 신호와 분리되었다고 판단되기 전까지 상기 대체 항법 시스템을 이용하여 상기 대체 항법해를 생성하는, 위성 항법해 생성 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 기만 신호가 상기 정상 신호와 1칩 이상의 차이를 나타내는 경우 상기 정상 신호가 상기 기만 신호와 분리되었다고 판단하는, 위성 항법해 생성 장치.
  10. 수신된 위성 항법 신호 내에 미리 지정된 정상 신호 수신 세기보다 미리 지정된 수치 범위만큼 더 높은 수신 세기의 신호가 포함되어 있는 경우 상기 위성 항법 신호 내에 기만 신호가 존재한다고 판단하는 판단부;
    상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하지 않는 경우 정상 모드에서 상기 위성 항법 신호로부터 정상 신호를 검출하고, 상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우 기만 모드에서 상기 위성 항법 신호로부터 정상 신호를 검출하는 검출부; 및
    상기 검출된 정상 신호를 추적하여 위성 항법해를 생성하는 계산부
    를 포함하는 위성 항법해 생성 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 검출부가 정상 모드에 있는 경우, 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크 및 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크를 검출하고, 상기 제1 피크의 수신 세기 및 상기 제2 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제1 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출하는, 위성 항법해 생성 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 검출부가 기만 모드에 있는 경우, 코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크, 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크 및 수신 세기가 세 번째로 높은 제3 피크를 검출하고, 상기 제1 피크의 신호를 상기 기만 신호로 검출하고, 상기 제2 피크의 수신 세기 및 상기 제3 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제2 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출하는, 위성 항법해 생성 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우,
    상기 계산부는 대체 항법 시스템을 이용하여 상기 위성 항법해를 대체할 수 있는 대체 항법해를 생성하는, 위성 항법해 생성 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 계산부는 상기 검출부에 의해 상기 정상 신호가 상기 기만 신호와 분리되었다고 판단되기 전까지 상기 대체 항법 시스템을 이용하여 상기 대체 항법해를 생성하는, 위성 항법해 생성 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 검출부는 상기 기만 신호가 상기 정상 신호와 1칩 이상의 차이를 나타내는 경우 상기 정상 신호가 상기 기만 신호와 분리되었다고 판단하는, 위성 항법해 생성 장치.
  16. 수신된 위성 항법 신호 내에 미리 지정된 정상 신호 수신 세기보다 미리 지정된 수치 범위만큼 더 높은 수신 세기의 신호가 포함되어 있는 경우 상기 위성 항법 신호 내에 기만 신호가 존재한다고 판단하는 단계;
    상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우 상기 위성 항법 신호로부터 정상 신호를 재검출하는 단계; 및
    상기 재검출된 정상 신호를 추적하여 위성 항법해를 생성하는 단계
    를 포함하는 위성 항법해 생성 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하지 않는 경우,
    상기 위성 항법해 생성 방법은,
    코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크 및 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크를 검출하는 단계; 및
    상기 제1 피크의 수신 세기 및 상기 제2 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제1 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출하는 단계
    를 더 포함하는, 위성 항법해 생성 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 정상 신호 재검출 단계는,
    코드 검색 범위 및 도플러 검색 범위 내에서 상기 위성 항법 신호 내의 수신 세기가 가장 높은 제1 피크, 수신 세기가 두 번째로 높은 제2 피크 및 수신 세기가 세 번째로 높은 제3 피크를 검출하는 단계;
    상기 제1 피크의 신호를 상기 기만 신호로 검출하는 단계; 및
    상기 제2 피크의 수신 세기 및 상기 제3 피크의 수신 세기 간의 비율이 임계값 이상인 경우에 상기 제2 피크의 신호를 상기 정상 신호로 검출하는 단계
    를 포함하는, 위성 항법해 생성 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 판단에 따라 상기 기만 신호가 존재하는 경우,
    상기 위성 항법해 생성 방법은,
    대체 항법 시스템을 이용하여 상기 위성 항법해를 대체할 수 있는 대체 항법해를 생성하는 단계를 더 포함하는, 위성 항법해 생성 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 대체 항법해 생성 단계는 상기 정상 신호가 상기 기만 신호와 분리되었다고 판단되기 전까지 상기 대체 항법해를 생성하는 단계를 포함하는, 위성 항법해 생성 장치.
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