KR20160150039A - 최적 오차 보정 모드를 구현하기 위한 gnss 수신기 - Google Patents

최적 오차 보정 모드를 구현하기 위한 gnss 수신기 Download PDF

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KR20160150039A
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세바스티앙 루즈리
마리온 루디에
리오넬 리에스
로랑 레스타큇
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쌍트르 나쇼날 데튜드 스파씨알르 (쎄 엔 어 에스)
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Abstract

본 발명은 사용 가능한 모든 주파수들을 이용하는 제1 동작 모드 및 사용 가능한 일부 주파수들과 사용 가능한 보정 데이터의 조합을 이용하는 제2 동작 모드를 선택하는 컴퓨터 논리 연산부가 내장된 GNSS 측위 신호 수신기에 관한 것이다. 이러한 선택은 수신 지역의 품질 지표와 계산되거나 예측된 보정 값의 정밀 신뢰 수준의 비교에 기초한다. 로컬 모델을 이용하는 타입 및 조합 보정 값을 이용하는 타입을 포함하는 복수의 보정 유형이 가능하다. 일부 실시예들에서, 보정 값들의 정확도를 최적화하기 위해 복수의 로컬 모델들의 선택 및/또는 조합이 이루어질 수 있다.

Description

최적 오차 보정 모드를 구현하기 위한 GNSS 수신기{GNSS RECEIVER WITH AN ON-BOARD CAPABILITY TO IMPLEMENT AN OPTIMAL ERROR CORRECTION MODE}
본 발명은 위성 항법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 계산된 위치의 정밀도를 향상시킬 수 있는 오차 및 보정 모델을 사용하는 위성 항법 수신기에 관한 것이다.
위성 항법 측위 시스템(Global Navigation Satellite System)은 미국의 Global Positioning System, 러시아의 GLONASS, 중국의 Beidou Navigation Satellite Syetem, 및 유럽의 Galileo system 등이 있다. 이러한 위성 항법 측위 시스템들은 동일한 원리를 가질 수 있다. 즉, 비정지 궤도 상의 수많은 위성들로부터 마이크로파 무선 신호가 송출되고, 이러한 신호는 송출된 신호를 수신하기 위한 수신기 내의 로컬 복제(local replica)와 관련된 코드를 전달하고, 수신기가 최소 개수(일반적으로 4개)의 위성들로부터 신호를 획득하고 추적할 수 있다면, 위성들의 의사 거리(pseudo-ranges)로부터 수신기의 위치, 속력, 및 시간(PVT)을 계산해낼 수 있다. 이러한 계산에서 발생할 수 있는 오차의 다양한 원인 중 가장 중요한 하나는 것은 위성들에 의해 송출된 전자기 신호들이 벗어나는 대기 상부층의 이온화로 인한 전리층 오차(ionospheric error)이다.
전리층 오차로 인해 독립(standalone) 비지원(non-aided) 모드에서 동작하는 표준 단일 주파수 GNSS 수신기는 10미터 보다 좋은 위치 정밀도를 갖기 어려우며, 이러한 정밀도는 전문 어플리케이션이나 소비자용 어플리케이션에도 적합하지 않다. 정밀도를 수십에서 수백배 향상시키기 위하여 전리층 오차를 완화시킬 가능성들이 있다.
그 중 하나는 듀얼 주파수 수신기를 사용하는 것이다. 그러나, 이러한 수신기들은 도심 협곡이라 불리우는 상당한 노이즈를 초래하는 다중 경로 신호들이 존재하는 환경에서는 크게 효과적이지 않다. 도심 협곡은 예를 들어, 거리의 양측에 세워진 고층 건물들이 있는 도심 지역일 수 있다. 또한, 수신기들은 터널 또는 주차장을 빠져 나올 때와 같이 시야 손실 이후, 또는 콜드 스타트(cold start)와 같이 신호를 재 획득할 필요가 있는 때 크게 효과적이지 않다.
위성 기반 또는 지상 기반의 외부 시스템을 사용하여 계산된 보정을 사용하는 다른 방식의 접근 방법이 개발되고 있다. 위성 기반 보정 값은 모델을 사용하여 계산되고, 특정 위성단(Satellite Based Augmentation System, SBAS)을 통해 송출된다. EGNOS가 이 카테고리에 속한다. SBAS의 정밀도는 상기 모델이 반영된 기본 유닛의 크기에 따라 달라진다. 현재, 이 정밀도는 다소 제한되고, 그것을 증가시키는 것은 인프라의 관점에서 상당한 비용이 발생할 수 있다. 지상 기반 보정 값은 지상 기준국에서 만들어진 측정을 사용한다. 실시간 운동학(Real Time Kinematics, RTK) 시스템이 이 카테고리에 속한다. RTK 방식은 기준국 근방에서 양호한 정밀도를 제공하지만, 이러한 정밀도는 기준국으로부터 멀어질수록 빠르게 저하된다. 기업과 정부는 기준국의 네트워크를 개발하기 위하여 노력하고 있으나, 많은 비용을 들여 기준국들을 추가하여야만 넓은 지역에서 일정 수준 이상의 정밀도를 얻을 수 있다.
이러한 유형의 시스템의 성능을 개선하기 위하여, 본 발명의 양수인은 프랑스 특허 출원 n°FR14/58336에 개시된 발명 시스템을 개발했다. 이 발명에 따르면, 다수의 기여 수신기들은, 기여 수신기들의 지역 내에 적용 가능한 대기 보정 값을 결정하는 서버에 의해 처리된 채널에서 수신된 신호들의 코드 및 위상을 나타내는 GNSS 채널 데이터를 보내기 위해 협업한다. 낮은 정밀도 수신기들은 정확하게 보정될 수 있다. 그러나 보정의 정밀도는 일정 시간 동안 특정 지역 내에 존재하는 기여 수신기들의 밀도에 따라 달라진다.
종래 기술의 다른 해결 방안은 모든 장점과 단점을 가지며, 수신기에 탑재된 모델 및 수신기의 수신 품질과 외부 원조 서비스 품질 중 적어도 하나 이상의 평가에 기반하여 적시에 가장 효율적인 방안을 선택할 필요가 있다.
이에 본 발명은 종래 기술보다 향상된 수신기를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 서로 다른 주파수들에서 적어도 2개의 캐리어들을 수신하고, 수신기의 수신 품질과 외부 원조 서비스 품질 중 적어도 하나를 나타내는 입력 데이터를 수신하는 컴퓨터 논리 연산부에 의해 업데이트 되는 대기 보정 모델을 포함할 수 있는 GNSS 수신기를 제공하고자 한다.
GNSS(위성 측위 시스템) 측위 신호 수신기에 있어서, GNSS 위성단(constellations) 내의 복수의 위성들로부터 수신된 신호들을 처리하는 복수의 신호 처리 채널들, 상기 수신기에 적용 가능한 대기 오차 보정 값을 계산하는데 사용 가능한 데이터를 저장하는 제1 데이터 베이스를 포함하는 메모리부, 및 제1 파라미터와 제2 파라미터를 결정하는 컴퓨터 논리 연산부를 포함하며, 상기 제1 파라미터는 상기 수신기에 수신된 상기 신호들의 품질(quality), 및 상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값으로부터 계산된 위치의 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타내고, 상기 제2 파라미터는, 상기 대기 오차 보정 값의 현재 또는 예측 품질, 및 상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과, 상기 제1 데이터 베이스의 상기 데이터로부터 계산된 상기 대기 오차 보정 값의 조합으로부터 계산된 위치의 현재 또는 예측 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타내고, 상기 컴퓨터 논리 연산부는, 상기 제1 파라미터가 상기 제2 파라미터보다 우수(better)한 경우, 상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과, 상기 제1 데이터 베이스의 상기 데이터로부터 계산된 상기 대기 오차 보정 값을 조합하지 않는 제1 동작 모드, 및 상기 제1 파라미터가 상기 제2 파라미터보다 미흡(worse)하거나 동일한 경우, 상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과, 상기 제1 데이터 베이스의 상기 데이터로부터 계산된 상기 대기 오차 보정 값을 조합하는 제2 동작 모드로 구동하는 GNSS 측위 신호 수신기를 제공한다.
상기 GNSS 측위 신호 수신기는 상기 제1 데이터 베이스에 저장된 제1 타입 대기 오차 보정 값을 계산하는 로컬 모델(local model)을 더 포함할 수 있다.
상기 로컬 모델은 Kobluchar 또는 Nequick 모델들을 포함하는 전리층 오차 보정 모델들 중 적어도 하나 이상의 조합(combination)일 수 있다.
상기 조합은 상기 제1 동작 모드에서 계산된 사용 가능한 최근(last)의 PVT 데이터에 가장 근접한 PVT 데이터를 출력하는 전리층 오차 보정 모델을 포함할 수 있다.
상기 조합은 적어도 하나 이상의 시간 또는 위치의 함수로서 미리 정의된 전리층 오차 보정 모델을 포함할 수 있다.
상기 조합은 미리 정의된 신뢰 구간 내의 PVT 데이터를 출력하는 모든 가능한 모델들을 포함할 수 있다.
상기 조합은 가중 평균일 수 있다.
상기 GNSS 측위 신호 수신기는 상기 수신기가 위치하는 지리적 지역에 적용 가능한 적어도 하나 이상의 위성 송출 대기 오차 보정 값과 연결된 통신을 더 포함하며, 상기 대기 오차 보정 값은 제2 타입 대기 오차 보정 값으로 제2 데이터 베이스에 저장될 수 있다.
상기 GNSS 측위 신호 수신기는 기준국(reference station)들의 네트워크로부터 계산된 제3 타입 대기 오차 보정 값의 제3 데이터 베이스와 연결된 서버와 연결된 통신을 더 포함할 수 있다.
상기 GNSS 측위 신호 수신기는 제4 타입 대기 오차 보정 값의 제4 데이터 베이스와 연결된 서버와 연결된 통신을 더 포함하며, 상기 서버는, 상기 수신기가 위치하는 지리적 지역 내에 위치하는 기여 수신기(contributing receiver)들의 목록을 결정하고, 할당 주파수 및 상기 목록 내의 기여 수신기들로부터 전송된 데이터의 시간 순서(timed sequences)를 획득하고, 상기 지리적 지역에 적용 가능한 대기 오차 보정 값의 시간 순서를 계산하고, 제4 데이터 베이스에 상기 대기 오차 보정 값의 시간 순서를 제4 타입 대기 오차 보정 값으로 저장하는 하드 웨어 및 소프트 웨어 리소스들을 포함하며, 상기 데이터의 시간 순서는, 상기 각각의 기여 수신기들의 채널의 코드 및 위상(phase), 및 그 계산된 데이터를 포함할 수 있다.
상기 제1 파라미터는, 상기 수신기에 수신된 다중 경로 신호들의 강도, 상기 수신기에 수신된 상기 신호들의 SN비, 상기 신호 처리 채널들에서 처리된 상기 신호들을 송신하는 위성들의 고도, 상기 신호 처리 채널들에서 처리된 상기 신호들의 코드 및 위상의 차이 중 적어도 하나를 나타내는 정규화된 지표일 수 있다.
상기 제2 파라미터는, 상기 복수의 신호 처리 채널들의 상기 출력 값과 상기 제1 데이터 베이스의 상기 데이터로부터 계산된 상기 대기 오차 보정 값의 조합으로부터 계산된 위치의 예측 정밀 신뢰 구간을 나타낼 수 있다.
상기 제1 데이터 베이스는 상기 제2 데이터 베이스로부터의 푸쉬(push) 및 풀(pull) 중 어느 하나에 의해 업데이트되며, 제3 파라미터가 상기 제2 파라미터 보다 우수(better)한 경우, 상기 제3 파라미터는, 상기 제2 타입 대기 오차 보정 값의 현재 또는 예측 품질, 및 상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과 상기 제2 타입 대기 오차 보정 값의 조합으로부터 계산된 위치의 현재 또는 예측 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
상기 제1 데이터 베이스는 상기 제3 데이터 베이스로부터 의 푸쉬(push) 및 풀(pull) 중 어느 하나에 의해 업데이트되며, 제4 파라미터가 상기 제2 파라미터 보다 우수(better)한 경우, 상기 제4 파라미터는, 상기 제3 타입 대기 오차 보정 값의 현재 또는 예측 품질, 및 상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과 상기 제3 타입 대기 오차 보정 값의 조합으로부터 계산된 위치의 현재 또는 예측 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
상기 제1 데이터 베이스는 상기 제4 데이터 베이스로부터 의 푸쉬(push) 및 풀(pull) 중 어느 하나에 의해 업데이트되며, 제5 파라미터가 상기 제2 파라미터 보다 우수(better)한 경우, 상기 제5 파라미터는, 제4 타입 대기 오차 보정 값의 현재 또는 예측 품질, 및 상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과 상기 제4 타입 대기 오차 보정 값의 조합으로부터 계산된 위치의 현재 또는 예측 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
수신기로부터 수신된 GNSS 측위 신호 처리 방법에 있어서, 상기 수신기에서 GNSS 위성단 내의 복수의 위성들로부터 복수의 항법 신호들을 수신하는 단계, 상기 수신기에 적용 가능한 대기 오차 보정 값을 검색하기 위하여 제1 데이터 베이스에 접근하는 단계, 상기 수신기에 수신된 상기 신호들의 품질, 및 상기 복수의 항법 신호들로부터 계산된 위치의 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타내는 제1 파라미터, 및 상기 대기 오차 보정 값의 현재 또는 예측 품질, 및 상기 복수의 항법 신호들과 상기 대기 오차 보정 값으로부터 계산된 위치의 현재 또는 예측 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타내는 제2 파라미터를 계산하는 단계, 상기 제1 파라미터가 상기 제2 파라미터보다 우수(better)한 경우 상기 대기 오차 보정 값과 상기 항법 신호들을 조합하지 않는 제1 동작 모드, 및 상기 제1 파라미터가 상기 제2 파라미터 보다 미흡(worse)하거나 동일한 경우 상기 대기 오차 보정 값과 상기 항법 신호들을 조합하는 제2 동작 모드로 작동시키는 단계를 포함하는 GNSS 측위 신호 처리 방법을 제공한다.
GNSS 측위 신호들의 사용자 수신기들을 지원하기 위한 서버에 있어서, 상기 서버는, RTK 및 RTIGS 중 적어도 하나 이상의 대기 오차 보정 값과, 상기 오차 보정 값의 신뢰 수준 매트릭스(metrics)를 획득하기 위한 인터페이스, 컴퓨터 논리 연산부, 및 상기 사용자 수신기들에 RTK, RTIGS, 및 공동 중 적어도 하나 이상의 대기 오차 보정 값과 이와 관련된 신뢰 수준 매트릭스를 전송하기 위한 통신 회선을 포함하며, 상기 컴퓨터 논리 연산부는, 복수의 지리적 지역에 배치된 기여 수신기들의 목록을 결정하고, 할당 주파수 및 상기 목록 내의 기여 수신기들로부터 전송된 데이터의 시간 순서(timed sequences)를 획득하고, 상기 복수의 지리적 지역 내에 적용 가능한 공동 대기 오차 보정 값의 시간 순서 및 상기 오차 보정 값의 신뢰 수준 매트릭스를 계산하고, 상기 데이터의 시간 순서는, 상기 각각의 기여 수신기들의 채널의 코드 및 위상(phase), 및 그 계산된 데이터를 포함하는 서버를 제공한다.
GNSS 측위 신호 수신기에 있어서, GNSS 위성단 내의 복수의 위성들로부터 수신된 신호를 처리하는 복수의 신호 처리 채널들, 적어도 하나 이상의 대기 오차 보정 모델들의 조합으로부터 상기 수신기에 적용 가능한 대기 오차 보정 값을 계산하는데 사용 가능한 데이터를 저장하는 제1 데이터 베이스를 포함하는 메모리부, 및 컴퓨터 논리 연산부를 포함하며, 상기 컴퓨터 논리 연산부는, 상기 수신기에서 사용 가능하거나, 소정의 기간 전에 사용 가능한 기준 신호들로부터 계산된 PVT의 최적 조합을 계산하고, 적어도 하나 이상의 시간 또는 위치에 기초하여 제1 데이터 베이스에 저장된 소정의 모델을 선택하고, 미리 정의된 신뢰 수준 밖의 PVT 출력 값을 제거하기 위하여 적어도 하나 이상의 대기 오차 모델들을 필터링하고, 필터링된 출력 값에 잔존하는 모델들을 조합하는 GNSS 측위 신호 수신기를 제공한다.
상기 기준 신호들은 다중 주파수 신호들, 및 GNSS 보정(augmentation) 시스템으로부터 수신된 대기 오차 보정 값의 지원을 받는 단일 주파수 신호들 중 어느 하나일 수 있다.
상기 로컬 모델은 Kobluchar 또는 Nequick 모델들을 포함하는 전리층 오차 보정 모델들 중 적어도 하나 이상의 조합(combination)일 수 있다.
본 발명에 따르면, 수신기가 최적의 동작 모드를 적시에 선택할 수 있다.
또한, 적용되는 보정 값의 로컬 모델과 로컬 데이터 베이스를 유지할 수 있고, 서비스 제공자에 의해 제공된 데이터에 기반하여 이 모델을 업데이트 할 수 있다.
또한, 본 발명은 GNSS 신호들 수신 지역 상황의 관점에서 최적화에 기초하여 Kobluchar 또는 Nequick 모델들과 같이, 특정 GNSS 위성단에 적용 가능한 다양한 로컬 모델들을 선택, 강화, 조합할 수 있다.
도 1은 종래 GNSS 시스템을 나타낸 도이다.
도 2는 종래 협력(collaborative) 전리층 보정 시스템을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전리층 보정 시스템을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 보정 시스템을 사용하는 수신기를 나타낸 도이다.
도 5는 본 발명에 따른 일반적인 순서도를 나타낸 도이다.
도 6은 도 5에 도시된 일반적인 순서도에서 세부 사항을 나타낸 도이다.
도 7은 도 5에 도시된 일반적인 순서도에서 세부 사항을 나타낸 도이다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따라 수신 지역 상황의 관점에서 선택되거나 적용되는 최적 로컬 모델의 순서도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경이 가능하고, 여러 가지 형태로 실시될 수 있는 바, 특정의 실시예만을 도면에 예시하고 본문에는 이를 중심으로 설명한다. 그렇다고 하여 본 발명의 범위가 상기 특정한 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 또는 대체물은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제1 구성 요소가 제2 또는 제3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제2 또는 제3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙인다.
도 1은 종래 GNSS 시스템을 나타낸 도이다.
측위 시스템에서, 사용자(100)는 적어도 하나 이상의 위성단(114, 119, 121, 123)으로부터 위치 신호를 수신한다. 이러한 위성들로부터의 위치 신호는 기준국(130)에 의해서도 수신된다. 사용자(100)는 이동할 수 있다. 기준국(130)은 사용자(100)로부터 10 내지 20km 반경 내의 충분한 정밀도를 갖는 고정된 위치에 있어야 한다. (http://www.navipedia.net/index.php/RTK_Fundamentals 참조)
RTK 알고리즘은 항법 신호의 코드 또는 위상으로 사용되거나, 이들의 조합, 가변 가중치로 사용될 수 있다. 노이즈가 적기 때문에 항법 신호의 위상을 이용하여 계산된 위치의 정밀도가 우수하나, 지불해야 하는 가격은 측정의 정수 모호성을 해결해야 하는 복잡성이다.
RTK 시스템은 대기 오차(전리층, 대류권)뿐 아니라 클럭 오차(clock error)도 보정할 수 있다. GPS 위성의 L1 캐리어의 경우, 1주기(cycle)동안 20cm 정도를 갖는 위상 모호성을 해결하고자, 2개의 위성들로부터 RTK 기준국(130)의 측정 값과 사용자 단말기(100)의 이중 차이(double differences)가 계산된다.
도 2는 종래 협력(collaborative) 전리층 보정 시스템을 나타낸 도이다.
이 시스템은 프랑스 특허 출원 n°FR14/58336에 개시되어 있다. 이 시스템은 도 1에 도시된 동일한 위성들(114, 119, 121, 123)을 사용한다.
지리적 지역들(210, 220)은 이러한 지리적 지역 내에서 동작하고, 전리층 오차의 전반적인 계산에 기여하는 단말기들/수신기들(2111, 2112, 2113, 2211, 2212, 2213)의 측정에 의해 정의된다. 지리적 지역들(210, 220)은 수 킬로미터(예를 들어, 1 내지 10km)의 전형적인 메쉬(mesh) 형태를 갖는다. 위치 데이터(240) 제공자가 관리하는 서버(230)는 단말기들로부터 데이터를 수신하고 단말기에 데이터를 송신할 수 있다.
단말기들/수신기들은 모든 타입, 단일 또는 듀얼 주파수, 및 단일 위성단 또는 복수의 위성단으로부터 신호를 수신할 수 있다. 단말기들/수신기들은 다중 반사의 영향을 완화하기 위한 안테나를 구비하거나 구비하지 않을 수 있다. 이들의 위치 계산은 관성(inertial) hybridization 또는 지도에 의해 도움 받거나 받지 않을 수 있다. 이들은 데이터를 무선으로 송수신하기 위해 통신 모듈과 연결될 수 있다. 예를 들어, 표준 GPS 칩을 갖는 스마트폰이 이 시스템의 일부가 될 수 있다.
수신기들(2111, 2112, 2211, 2212)은 예를 들어, 서버 및/또는 다른 수신기들에 데이터를 송신하는 "기여(contributing)" 단말기일 수 있다. 데이터는 원시 코드 및 위상 데이터이거나 처리 전 데이터일 수 있다. 상기 원시 또는 처리 전 데이터는 "이용" 단말기 없이 지리적 지역(210, 220) 내의 전리층 오차를 계산하는데 사용될 수 있다.
또한, 수신기들(2113, 2213)은 예를 들어, 수신기들(2113, 2213)의 데이터를 시스템에 기여하지 않고, 위치 데이터를 수신하는 "이용(using)" 단말기일 수 있다. 또한, 수신기들은 "기여" 모드, 또는 "이용" 모드를 연속적으로 전환하거나 또는 동시에 사용할 수 있다.
보정 데이터는 이용 수신기들의 원시 코드 및 위상 신호들로부터 서버에 의해 계산될 수 있다. 보정 데이터는 코드 및 위상과 함께 전송되는 기여 수신기의 위치들 또는 독립적으로 획득된 예를 들어, 통신 서비스 제공자 데이터와 관련이 있다. 또한, 보정 데이터는 품질의 지표를 이용하여 필터링 될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 전리층 보정 시스템을 나타낸 도이다.
본 발명에 따른 시스템은 적어도 하나 이상의 위성단들(114, 119, 121, 123)의 다수의 위성들로부터의 신호들이 지리적 지역(210, 220)내의 측위 기능을 갖는 단말기에 의해 수신된다. 도 2에서 논의된 바와 같이, 다수의 이용 단말기들이 배치되어, 그들의 보정 데이터를 데이터 베이스(320)를 갖는 서버(310)에 송신한다.
도 2에서 전술된 바와 같이, 컴퓨터 코드 명령은 기여 수신기들에 의해 수신된 데이터로부터 보정 데이터를 계산하는데 사용될 것이다. 그리고, 서버는 정밀(elaborated)한(예를 들어, 신뢰 지수가 포함된) 보정 데이터를 본 발명의 단말기(350)와 같은 사용자 단말기들에 배포할 것이다.
서버 및 데이터 베이스는 물리적 또는 가상의 서버 및 데이터 베이스일 수 있다. 예를 들어, 서버 및 데이터 베이스는 이들의 저장 공간과 함께 컴퓨터에 내장되거나, 인터넷 네트워크에 의해 연결된 하드 웨어 자원들의 다양한 조합일 수 있다. 서버 및 데이터 베이스는 측위 데이터 제공자에 의해 관리될 수 있다.
도 1을 참조하면, 동일한 지리적 지역(210, 220) 내의 다수의 RTK 기준국(130, 131)들 및 RTIGS(Real Time International GNSS Service)(331, 332)이 도시되어 있다. RTK 및 RTGIS 데이터는 서버에 의해 위치 보정 값(position corrections)을 사용자 단말기(350)에 배포하는데 사용될 수 있다.
또한, 서버는 유선 회선 또는 무선으로 연결된 소스들로부터 다른 종류의 데이터도 수신할 수 있다. 이러한 데이터는 보정 데이터 또는 위치 보정 데이터를 계산하는데 사용될 수 있는 데이터일 수 있다. 예를 들어, 실제 또는 예측 기상 데이터, 또는 지자기(geomagnetic) 간섭 데이터일 수 있다.
다른 종류의 보정 값은 단말기(350)로 직접 전송될 수 있다. 예를 들어, 정지 궤도 위성(340)에 의해 전송된 EGNOS 타입의 SBAS 보정 값이 있다.
본 발명에 따른 단말기(350)는 GNSS 수신 기능 및 무선 통신 기능을 갖는다. GNSS 수신 기능은 복수의 신호 처리 채널들을 포함한다. 신호 처리 채널은 위성으로부터 수신된 RF 캐리어 코드 및 위상 신호들을 처리한다. 적어도 2 이상의 RF 캐리어들은 동일한 위성의 적어도 2 이상의 다른 주파수들에 의해 전송된다. 듀얼 주파수 수신기는 두 개의 서로 다른 주파수에서 측정한 차이를 계산함으로써 항법 신호들의 고유한 정수 위상 모호성을 해결할 수 있다. 따라서, 일반적으로 듀얼 주파수 수신기는 1cm, 내지 10cm 수준의 정밀도를 달성하기 위한 대기 보정 값이 제공될 필요가 없다. 그러나 이러한 정밀도는 도심 협곡과 같이 상당한 다중 반사가 일어나는 환경에서 다소 감소된다. 또한, 듀얼 주파수 신호들은 단일 주파수 신호들보다 신호가 유실된 영역을 종료할 때 재 획득하는 것이 어렵다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 특히 이러한 환경에서, 단말기가, 2 이상의 주파수들로부터의 신호들의 처리에 의해 제공되는 것과 동일한 순서의 정밀도를 달성하기 위하여, 단일 주파수 모드로 자동 전환되거나, 원격 위치 보정 데이터를 지역적으로 생성하거나 획득할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 보정 시스템을 사용하는 수신기를 나타낸 도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 단말기(350)는 복수의 위성들로부터 신호들을 획득하기 위한 안테나들(410, 411)을 포함한다. 예를 들어, 위성(114)은 가능한 2 또는 3개의 주파수들(GPS3 위성단의 L1, L2, L5; Galileo 위성단의 E1, E5, 및 E6 주파수들을 나타내는 E1, E2, E3)을 포함한다. 또한, 단말기(350)는 서버(310)로부터 신호들을 획득하기 위한 안테나(420)를 포함한다. 통신은 셀룰러 네트워크(3G, 4G)를 사용할 수 있다. 또한, 단말기(350)는 예를 들어, EGNOS 타입의 SBAS 위성으로부터 신호를 획득하는 안테나(430)를 더 포함할 수 있다. 또한, 서버(310)로부터의 정보가 상기 안테나(430)에 제공될 수 있다. SBAS 신호들 및 서버 정보는 상기 안테나들(410, 411)을 이용하여 획득될 수 있다.
또한, 단말기(350)는 복수의 신호 처리 채널들을 포함한다. 단말기(350)는 동일한 위성(114)으로부터의 신호를 처리하기 위한 2개의 신호 처리 채널들(440, 441)을 포함할 수 있다. 일반적으로 단말기는 평행한 적어도 4개의 위성들의 신호들을 처리할 수 있는 2 이상의 처리 채널들을 포함한다. 복수의 위성들의 신호 처리 채널들은 도면에 도시되지 않았다.
종래 GNSS 측위 신호 수신기는 일반적으로 위성 캐리어 및/또는 캐리어의 위상을 조절하는 코드 신호로부터 의사 거리(pseudo-range)를 계산하는 컴퓨터 논리 연산부를 갖는다. 수신기는 로컬 복제와 함께 수신된 신호들의 연관 회로를 사용함으로써 신호들을 추적할 수 있고, Kalman 타입의 필터링 알고리즘을 사용하여 위성의 의사 거리를 계산할 수 있다. 그리고, 위성들로부터의 의사 거리들은, 필터(미도시), 및 다른 측위 수단(Inertial Navigation System, 지도, Radio Direction Finder 등)로부터의 데이터를 포함하는 하이브리드 계산 모듈(미도시)을 포함하는 PVT 계산 모듈(470)에 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예들에서, 단말기(350)는 메모리부(450), 및 컴퓨터 논리 연산부(460)를 포함할 수 있다.
메모리부(450)는 서로 다른 종류의 보정 데이터 베이스를 저장한다. 본 발명에 따른 실시예들에서, 메모리부(450)는 수신기에 적용 가능한 대기 오차 보정 값을 계산하기 위한 로컬 모델 또한 저장할 수 있다. 로컬 모델은 매우 간단하다. 예를 들어, 상기 모델은 주파수들 중 어느 하나에서 위성의 신호들을 처리하고, 의사 거리를 데이터 베이스들 중 어느 하나에 저장된 보정 값에 추가하는 신호 처리 채널 중 어느 하나로부터 수신된 의사 거리를 입력으로 수신한다. 상기 모델은 더 복잡할 수 있다. 복잡한 로컬 모델의 예시는 Laurent Lestarquit, Norbert Suard, Jean-Luc Issler, "Determination of the Ionospheric Error Using Only Ll Frequency GPS Receiver", CNES, 1997에 개시되어 있다. 이러한 유형의 모델 내에 관측 모델이 포함되고, 오차와 보정의 추정은 지역적으로 수행된다. 이러한 추정은 상당한 컴퓨팅 성능과 에너지를 필요로 하고, 다소 속도 지연(latency)을 초래할 수 있다. 일실시예에서, 메모리부(450)는 로컬 모델의 출력 값으로 제공되는 제1 타입 보정 값들을 포함하는 제1 데이터 베이스를 저장한다. 일실시예에서, 메모리부(450)는 SBAS 위성단에 의해 제공되는 제2 타입 보정 값들을 포함하는 제2 데이터 베이스를 저장한다. 일실시예에서, 메모리부(450)는 서버(310)에 의해 제공되며, RTIGS 또는 RTK 기준국을 이용하여 계산되는 제3 타입 보정 값들을 포함하는 제3 데이터 베이스를 저장한다. 일실시예에서, 메모리부(450)는 서버(310)에 의해 제공되며, 도 2에 설명된 이용 수신기들로부터 계산된 제4 타입 보정 값들을 포함하는 제4 데이터 베이스를 저장한다.
실시예들에서, 메모리부(450)는 제1 내지 제4 타입 데이터 베이스로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나 이상을 저장할 수 있다. 이러한 데이터 베이스들은 바람직하게는 단말기에 저장되거나, 다른 실시예에서, 일부 또는 모든 데이터 베이스들은 서버(310)에 연결된 데이터 베이스(320)와 동일하거나 상이한 데이터 베이스 설비에 저장될 수 있다. 실시예들에서, 제1 내지 제4 타입 데이터 베이스들은 단일 데이터 베이스 설비에 서로 다른 데이터 타입으로 형성될 수 있다. 즉, 단일 데이터 베이스 내의 필드에 의해 구분될 수 있다.
컴퓨터 로직 연산부(460)는 의사 거리 및/또는 PVT가 신호 처리 채널들의 출력 값에만 기초하여 계산되어야 할 지, 또는 적어도 보정 데이터 베이스 중 어느 하나의 출력 값으로부터 계산되어야 할 지 결정한다. 이러한 결정은 후술할 다수의 파라미터들의 평가에 기초하여 이루어진다.
또한, 복수의 보정 데이터의 타입들이 이용 가능하면, 컴퓨터 로직 연산부(460)는 다수의 파라미터들에 기초하여 로컬 데이터 베이스 및/또는 로컬 모델을 업데이트 할 지를 결정한다.
또한, 컴퓨터 로직 연산부(460)는 신호 처리 채널들로부터의 보정 전 출력 값을 포함하는 로컬 데이터 베이스를 업데이트할 수 있다.
컴퓨터 로직 연산부(460)는 단말기에 완전히 상주하거나, 데이터 베이스(320)와 같이 원격으로 저장된 다른 절차(procedure)들을 호출하는 코드들 또는 절차들의 라인(line)들을 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 일반적인 순서도를 나타낸 도이다.
제1 파라미터(A)는 루틴(510)에서 계산된다.
제1 파라미터는 수신기에 수신된 신호들의 품질을 나타낼 수 있다. 수신기에 수신된 신호들의 품질은 수신기에 수신된 다중 경로 신호들의 강도에 의해 측정될 수 있다. 높은 강도는 다중 주파수 모드에서 동작하고 있는 수신기가 최적의 결과를 제공하고 있지 않으며, 대기 보정 값의 지원을 받는 단일 주파수 모드를 이용하는 것이 바람직할수도 있는 상황을 나타낸다. 수신기에 수신된 신호들의 품질을 나타내는 다른 표시는 상기 신호들을 전송하는 위성의 고도이다. 실제로, 상기 고도는 일부의 경우에 다중 반사의 강도와 연관될 수 있다. 그러나, 수신기에 수신된 신호들의 품질을 나타내는 다른 표시는 코드와 위상 신호들의 차이다. 높은 값은 보정될 필요가 있는 상당한 대기 오차를 나타낸다. 그러나, 수신기에 수신된 신호들의 품질을 나타내는 전형적인 표시는 신호 대 잡음비(SN비)이다. 바람직하게는, 제1 파라미터는 중심 값 100에서 평균 품질을 나타내고, 100 이상에서 평균 품질보다 위의 품질을 갖고, 100 이하에서 평균 품질보다 아래의 품질을 갖는 정규화된 지표이다. 지표로 측정된 품질이 비선형 거동을 갖는 경우, 이를 선형으로 변환하는 지표를 사용하는 것이 바람직할 것이다.
또한, 제1 파라미터는 의사 거리(pseudo-range)의 정밀도 또는 신뢰 구간, 또는 복수의 신호 처리 채널들(440, 441)의 출력 값으로부터 계산된 수신기의 위치를 나타낼 수 있다.
정밀도 또는 신뢰 구간은 신호 처리 채널의 출력 값에서 품질 지표로부터 유도된 값으로 직접 계산될 수 있다. 또한, 정밀도 및 신뢰 구간은 다수의 파라미터들(예를 들어, 수신지에서의 GNSS 위성단 구성, 또는 수신기의 하드 웨어 및 소프트 웨어 구성 등)에 기초하여 예측될 수 있다. 신뢰 구간을 예측하는 방법은 프랑스 특허 출원 n°FR14/58862에 개시되어 있다. 이러한 예측은 신호 처리 채널들, 안테나들, 획득 가능한 위성단 등의 처리 종류에 따라 달라질 것이다. 또한, 신뢰 구간도 중심 값 100 주변으로 정규화될 수 있다.
제1 파라미터(A)를 계산하기 위하여, 수신 신호의 품질 지표, 및 신뢰 구간 중 어느 하나가 선택될 수 있다. 이들의 조합 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 선택될 수 있다. 신뢰 구간이 작을수록 신뢰성이 우수한 반면, 품질 지표가 클수록 품질이 우수하기 때문에, 형용사 "우수(better)하다"는 상기 두 가지 특성을 규정하는 하나의 단어로 사용될 수 있다. 마찬가지로, 형용사 "미흡(worse)하다"는큰 신뢰 구간 및 작은 품질 지표의 두 가지 특성을 규정하는 하나의 단어로 사용될 수 있다.
수신된 신호들의 품질 및 신뢰 구간의 계산은 두 가지 동작 모드로 수행될 수 있다. 하나는 단말기에 의해 수신된 항법 신호들의 모든 주파수를 이용하는 것이고, 다른 하나는 모든 가능 주파수를 사용하지 않고, 예를 들어, 하나의 주파수만 사용하는 것이다. 제1 동작 모드에서의 계산 결과는 "A"로 나타내는 제1 파라미터(A)이다. 제2 동작 모드에서의 계산 결과는 후술할 제2 파라미터(B)의 계산에 사용될 수 있다. "우수(better)", 및 "미흡(worse)" 규정은 상기 제1 파라미터와 동일한 의미로 제2 파라미터에 사용될 수 있다.
또한, 제1 데이터 베이스의 보정 값을 이용하는 수신기 위치 계산의 신뢰 구간은 단계(520)에서 제2 파라미터(B)로 계산된다. 제2 파라미터는 단일 주파수(또는 가능한 주파수보다 적은 주파수)에서 동작하고, 사용 가능한 보정 값들 중 어느 하나를 사용하는 수신기의 수신 품질을 측정한다. 다양한 종류의 보정 값들은 도 7에서 설명될 수 있다. 그러나, 어느 시점에서 제1 데이터 베이스 내의 하나의 타입의 보정 값만이 사용 가능하다. 왜냐하면, 이 타입의 보정 값이 제1 데이터 베이스에서 이전에 존재하는 데이터보다 우수(better)하다는 것은 이전 시점에서 결정되기 때문이다. 또한, 제2 파라미터(B)도 정규화된 지표이다.
단계(530)에서, 제1 파라미터(A)와 제2 파라미터(B)가 비교된다. 제1 파라미터(A)가 제2 파라미터(B)보다 우수(better)하거나 동일한 경우(A>=B), 컴퓨터 로직 연산부는 수신기에서 사용 가능한 모든 주파수를 사용하는 제1 동작 모드를 선택하고, 제1 파라미터(A)가 제2 파라미터(B)보다 미흡(worse)한 경우(A<B), 수신기의 제2 동작 모드가 선택된다. 그리고, 보정 값들은 의사 거리/PVT 측정에 적용된다. 제1 동작 모드에서, 제1 데이터 베이스는, 의사 거리 값 및/또는 이 제1 동작 모드에서 계산된 수신기의 PVT 위치로 업데이트 된다.
다른 실시예들에서, 단계(540)에서, 제1 데이터 베이스는 서버로부터의 보정 값들로 업데이트될 수 있다. 이러한 업데이트는, 단계(550)에서 계산된 거리 보정 값의 신뢰 수준(C)이 제1 데이터 베이스의 측정/보정 값의 신뢰 수준보다 우수(better)한 경우, 실행될 수 있다. 신뢰 수준(C)를 계산하는 방법은 후술한다.
도 6은 도 5에 도시된 일반적인 순서도에서 세부 사항을 나타낸 도이다.
도 6은 도 5의 단계(510)을 보다 상세하게 설명한다. 가지 그룹(610)은 전술한 다양한 품질 지표들이다. 품질 지표는 정밀도 또는 신뢰 수준의 예측 변수(predictor)로써 고려될 수 있다. 또한, 가지(620)는 전술한 정밀도 또는 신뢰 수준의 직접 계산을 나타낸다. 선택 사항으로서, 품질 지표 계산의 부산물로서 수렴 시간(convergence time)을 계산하거나 예측하는 것이 가능하다. 선택적인 단계(630)으로서, 이 수렴 시간은 최종 신뢰 수준(A)의 계산에서 입력 값이 될 수 있다. 원시 제1 파라미터(A)가 제2 파라미터(B)보다 우수(better)하더라도, 수렴 시간이 단일 주파수 보정 동작 모드보다 우수(better)한 경우, 제1 다중 주파수 동작 모드 대신에 제2 보정 동작 모드를 이용하도록 결정될 수 있다. 이러한 상황은 특히, 터널, 주차장 또는 전파 차단 지역(black area)을 빠져 나온 후, 또는 콜드 스타트와 같이 신호를 재 획득하여야 할 때 종종 발생한다.
도 7은 도 5에 도시된 일반적인 순서도에서 세부 사항을 나타낸 도이다.
서버(310) 또는 GNSS 수신기의 위성 회선을 통해 서로 다른 종류의 보정 값들에 접근할 수 있다. 제2 타입의 보정 값(720)은 SBAS 보정 값(위성 회선을 통해 접근할 수 있음)일 수 있다. 또한, 다른 SBAS 보정 값들은 물론 서버(310)로부터 이용 가능하다. 제3 타입 보정 값(730)은 일반적으로 서버(310)를 통해 접근할 수 있는 RTK/RTIGS 보정 값일 수 있다. 제4 타입 보정 값(740)은 조합(collaborative) 보정 값일 수 있다. 조합 보정 값은 동일 지리적 지역 내의 기여 수신기들의 목록으로부터 서버에 의해 만들어질 수 있다. 또한, 보정 값은 다른 타입 예를 들어, 지자기(geomagnetic) 지표들은 전리층 상태를 나타낼 수 있다. 이러한 지표들은 일반적으로 적용 가능한 보정 값들을 수정하기 위하여 다른 타입의 보정 값과 조합되어 사용될 수 있다. 왜냐하면, 지자기 지표는 예를 들어, 전리층 섬광(ionospheric scintillation)이 존재하는 경우와 같이, 전리층의 상태가 표준이 아니라는 것을 보여주기 때문이다. 흐린 상태와 같이 기상(meteorological) 조건도 마찬가지이다. 또는 이러한 보정 값은 각각 평가되고, 다른 보정 값보다 우수(better)한 신뢰 수수준을 갖는 경우 로컬 모델에 공급될 수 있다. 다른 실시예들에서, 이러한 가능한 보정 값의 일부만을 이용할 수 있다.
신뢰 수준들 C1, C2, C3, C4…은 제1 타입(로컬 모델)의 보정 값과 동일한 절차 및 PVT 계산의 신뢰 수준을 이용하여 가능한 모든 보정 값들을 위해 계산된다(단계 750). 단계(750)는 단계(550)을 대체할 수 있다. 이 경우, 각 타입의 사용 가능한 보정 값의 신뢰 수준은 제1 데이터 베이스의 오차 보정 값의 신뢰 수준 값과 비교된다. 선택적으로, 단계(550)는 추가적인 단계가 될 수 있으며, 미리 계산된 모든 신뢰 수준들(Ci)의 함수(f(Ci))가 사용될 수 있다. 예를 들어, 이 함수는 순간 최대(instantaneous maximum), 시간대에서 최대(maximum on a time window)일 수 있다. 상기 시간대(time window)는 과거 또는 적어도 일부가 앞선 시간대 중 선택될 수 있다.
그리고, 결과 파라미터들(제3, 제4, 제5…) 또는 결과 파라미터(제3), C1, C2, C3, C4… 또는 C는 로컬 데이터를 외부 보정에 의해 개선시킬지 여부를 결정하기 위해 제2 파라미터(B)와 비교된다.
로컬 모델은 단계(760)에서 초기화되어야 한다. 초기화시키는 방법 중 하나는 원격 서버에서 가능한 최적의 보정 값을 선택하는 것이다.
또한, 본 발명의 방법은 프랑스 특허 출원 n°FR14/58862에 개시된 방법과 통합될 수 있다. 단계(770)에서, 제1 데이터 베이스로부터 수집된 데이터는 조합(collaborative) 보정 값을 계산하는 과정에 포함될 수 있게 서버(310)로 전달된다.
도 8은 본 발명의 실시예들에 따라 수신 지역 상황의 관점에서 선택되거나 적용되는 최적 로컬 모델의 순서도이다.
본 발명의 이러한 실시예들에 따르면, 기준 신호(reference signal)들은 적어도 하나 이상의 GNSS 위성단들로부터의 다중 주파수 신호들이 될 수 있다. 또한, 기준 신호들은 SBAS 보정 값 또는 다른 보정 값의 지원을 받는 적어도 하나 이상의 GNSS 위성단으로부터의 단일 주파수 신호들일 수 있다. 복수의 위성단들로부터의 항법 신호들을 수신하고 처리하는 능력을 갖는 GNSS 수신기들이 사용될 수 있으며, 이러한 보정 값들은 정지 궤도 상의 위성에 의해 송출되기 때문에 일정 지역에서 우수한 성능을 갖는다. 기준 신호들은 전체 전리층 오차의 50% 내지 80%로 제한된 정확도를 갖는다. 예를 들어, GPS, Glonass, Beidou, Galileo 또는 로컬 커버리지(coverage)를 갖는 다른 위성단 등이 있다.
전리층 오차 보정 모델들은 이러한 위성단의 일부를 튜닝하기 위해 개발되고 파라미터화(parameterized) 되고 있다. 2개의 가장 잘 알려진 모델은 Klobuchar과 NeQuick 모델이다. Klobuchar 모델은 GPS 항법 신호들에 영향을 미치는 전리층 오차를 보정하는데 사용된다.
(http://www.navipedia.net/index.php/Klobuchar_Ionospheric_Model)
NeQuick 모델은 Galileo 항법 신호들을 영향을 미치는 전리층 오차를 보정하는데 사용된다.
(http://www.navipedia.net/index.php/NeQuick_Ionospheric_Model)
본 발명의 실시예들에 따르면, 어느 시점에서의 수신기의 구성을 정의하는데 사용될 수 있는 기준 신호들은 다중 주파수 신호들이거나 위성단을 정의하는 단일 주파수 신호들일 수 있으며, SBAS 보정 값 또는 이 위성단에 적용된 로컬 모델에 의해 보정된다. 보정 값은 제2 데이터 베이스로부터 사용 가능할 수 있다. 사용 가능한 기준 신호들은 기준 신호들이 존재한다는 점, 또는 기준 신호들이 미리 설정된 값(전술된 다중 주파수 신호들을 위한 제1 파라미터, 보정된 신호들을 위한 제2 파라미터)보다 높은 신뢰 지표(confidence index)를 갖는다는 점을 의미한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 단일 주파수 캐리어가 사용 가능하면, 각 위성단의 각 위성에 대한 상기 캐리어의 원시 데이터(raw data)를 취득한다. 그리고, 원시 데이터는 그 본래의 위성단에 적용 가능한 보정 값을 이용하여 보정될 수 있다. 품질 표시가 계산될 수 있다. 이는 모든 측정 값의 신뢰 구간을 비교할 수 있게 한다. 최우수 품질 표시가 주어진 신호들은 기준 신호들로 선택될 수 있다. 또한, 원시 데이터는 기준 신호들을 사용하는 모델 뿐아니라, 모델들의 조합(blend)을 이용하여 보정된 신호들을 사용하여 계산될 수 있다. 조합 방법은 시간 및/또는 위치에 따라 만들어질 수 있다. 또한, 조합 방법은 신경망(neural network)와 같은 인공 지는 기술을 이용하여 튜닝될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 조합 방법은 도 8에 도시된 순서도와 동일하거나 유사한 순서도에 기초하여 실시될 수 있다.
도 8을 참조하면, 테스트(810)는 기준 신호들이 사용 가능한지 여부를 묻고, 사용 가능한 경우 가지(811)가 실행되고, 그렇지 않은 경우, 가지(812)가 실행된다.
가지(811)에서, 기준 신호들을 사용할 수 있는 한(821), 기준 신호들로부터 사용 가능한 최근의 PVT 값에 가장 근접한 PVT 값을 출력하는 모델이 선택(820)된다. 사용 가능하다는 것은 어느 시점에서 사용 가능하다는 의미이고, 항상 사용 가능하다는 것은 아니다.
가지(812)에서, 테스트(830)는 사용할 수 있었던 최근의 기준 신호의 신선도(freshness)(T<=Tmax)를 묻고, 테스트(830)가 긍적적(positive)이면(831), 기준 신호를 사용할 수 없는 한(841), 최근 사용 가능한 최적의 모델이 사용된다(840). 그리고, 테스트(830)가 부정적(negative)이면(832), 제1 옵션으로, 기준 신호를 사용할 수 없는 한(851), 시간 및/또는 사용 위치에 저장된 소정의 모델이 사용된다(850). 또한, 제2 옵셥으로, 사용 가능한 모든 모델들의 신뢰 수준 또는 품질 지표가 비교될 수 있다(860). 정의된 영역 밖의 값(이상치)들은 제거될 수 있다. 그리고 기준 신호를 사용할 수 없는 한(871), 잔존 모델들의 결과 값은 단계(870)에서 조합될 수 있다. 예를 들어, 조합(combination)은 가중 평균(weighted average)일 수 있다. 가중치는 신뢰 수준 및/또는 품질 지표들의 함수로서 동적(dynamically)으로 계산될 수 있다. 가중치는 품질 지표에 의해 최적으로 지정되기 때문에 어느 시점에서 단일 모델(single model)이 선택되는 방식으로 가중치가 계산될 수 있다. 신뢰 수준 및 품질 지표들은 전술한 바와 같이 계산될 수 있다.
가지들(811, 812)은 기준 신호들의 사용 가능성이 변경될 때, 논리 연결들(822, 842, 872)에 의해 양 방향으로 연결될 수 있다.
이러한 실시예들에 선택 사항으로서, 컨트롤 파라미터에 기초하여 기준 신호들의 사용 가능성을 전환하는 것이 가능하다. 컨트롤 파라미터는 단순히 소정의 기간일 수 있다. 컨트롤 파라미터는 수신기의 전력 소비를 조절할 수 있는 전력 레벨의 지표일 수 있다. 컨트롤 파라미터는 다중 반사의 수준일 수 있다. 전술한 바와 같이, 다중 주파수 신호들은 다중 경로에 의한 단일 주파수 신호들보다 더 많은 영향을 받는다.
본 발명에 따른 실시예들은 독립적으로 또는 다른 실시예들과 결합되어 구현될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
310: 서버
320: 데이터 베이스
340: 정지 궤도 위성
350: 단말기
410, 411, 420, 430: 안테나
440, 441: 신호 처리 채널
450: 메모리부
460: 컴퓨터 논리 연산부
470: PVT 계산 모듈

Claims (20)

  1. GNSS(위성 측위 시스템) 측위 신호 수신기에 있어서,
    GNSS 위성단(constellations) 내의 복수의 위성들로부터 수신된 신호들을 처리하는 복수의 신호 처리 채널들;
    상기 수신기에 적용 가능한 대기 오차 보정 값을 계산하는데 사용 가능한 데이터를 저장하는 제1 데이터 베이스를 포함하는 메모리부; 및
    제1 파라미터와 제2 파라미터를 결정하는 컴퓨터 논리 연산부;를 포함하며,
    상기 제1 파라미터는 상기 수신기에 수신된 상기 신호들의 품질(quality), 및 상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값으로부터 계산된 위치의 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타내고,
    상기 제2 파라미터는,
    상기 대기 오차 보정 값의 현재 또는 예측 품질, 및
    상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과, 상기 제1 데이터 베이스의 상기 데이터로부터 계산된 상기 대기 오차 보정 값의 조합으로부터 계산된 위치의 현재 또는 예측 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타내고,
    상기 컴퓨터 논리 연산부는,
    상기 제1 파라미터가 상기 제2 파라미터보다 우수(better)한 경우, 상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과, 상기 제1 데이터 베이스의 상기 데이터로부터 계산된 상기 대기 오차 보정 값을 조합하지 않는 제1 동작 모드, 및
    상기 제1 파라미터가 상기 제2 파라미터보다 미흡(worse)하거나 동일한 경우, 상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과, 상기 제1 데이터 베이스의 상기 데이터로부터 계산된 상기 대기 오차 보정 값을 조합하는 제2 동작 모드로 구동하는 GNSS 측위 신호 수신기.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 데이터 베이스에 저장된 제1 타입 대기 오차 보정 값을 계산하는 로컬 모델(local model)을 더 포함하는 GNSS 측위 신호 수신기.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 로컬 모델은 Kobluchar 또는 Nequick 모델들을 포함하는 전리층 오차 보정 모델들 중 적어도 하나 이상의 조합(combination)인 GNSS 측위 신호 수신기.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 조합은 상기 제1 동작 모드에서 계산된 사용 가능한 최근(last)의 PVT 데이터에 가장 근접한 PVT 데이터를 출력하는 전리층 오차 보정 모델을 포함하는 GNSS 측위 신호 수신기.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 조합은 적어도 하나 이상의 시간 또는 위치의 함수로서 미리 정의된 전리층 오차 보정 모델을 포함하는 GNSS 측위 신호 수신기.
  6. 제3 항에 있어서, 상기 조합은 미리 정의된 신뢰 구간 내의 PVT 데이터를 출력하는 모든 가능한 모델들을 포함하는 GNSS 측위 신호 수신기.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 조합은 가중 평균인 GNSS 측위 신호 수신기.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 수신기가 위치하는 지리적 지역에 적용 가능한 적어도 하나 이상의 위성 송출 대기 오차 보정 값과 연결된 통신을 더 포함하며, 상기 대기 오차 보정 값은 제2 타입 대기 오차 보정 값으로 제2 데이터 베이스에 저장되는 GNSS 측위 신호 수신기.
  9. 제1 항에 있어서, 기준국(reference station)들의 네트워크로부터 계산된 제3 타입 대기 오차 보정 값의 제3 데이터 베이스와 연결된 서버와 연결된 통신을 더 포함하는 GNSS 측위 신호 수신기.
  10. 제1 항에 있어서, 제4 타입 대기 오차 보정 값의 제4 데이터 베이스와 연결된 서버와 연결된 통신을 더 포함하며,
    상기 서버는, 상기 수신기가 위치하는 지리적 지역 내에 위치하는 기여 수신기(contributing receiver)들의 목록을 결정하고, 할당 주파수 및 상기 목록 내의 기여 수신기들로부터 전송된 데이터의 시간 순서(timed sequences)를 획득하고, 상기 지리적 지역에 적용 가능한 대기 오차 보정 값의 시간 순서를 계산하고, 제4 데이터 베이스에 상기 대기 오차 보정 값의 시간 순서를 제4 타입 대기 오차 보정 값으로 저장하는 하드 웨어 및 소프트 웨어 리소스들을 포함하며,
    상기 데이터의 시간 순서는,
    상기 각각의 기여 수신기들의 채널의 코드 및 위상(phase); 및
    그 계산된 데이터;를 포함하는 GNSS 측위 신호 수신기.
  11. 제1 항에 있어서, 상기 제1 파라미터는, 상기 수신기에 수신된 다중 경로 신호들의 강도, 상기 수신기에 수신된 상기 신호들의 SN비, 상기 신호 처리 채널들에서 처리된 상기 신호들을 송신하는 위성들의 고도, 상기 신호 처리 채널들에서 처리된 상기 신호들의 코드 및 위상의 차이 중 적어도 하나를 나타내는 정규화된 지표인 GNSS 측위 신호 수신기.
  12. 제1 항에 있어서, 상기 제2 파라미터는, 상기 복수의 신호 처리 채널들의 상기 출력 값과 상기 제1 데이터 베이스의 상기 데이터로부터 계산된 상기 대기 오차 보정 값의 조합으로부터 계산된 위치의 예측 정밀 신뢰 구간을 나타내는 GNSS 측위 신호 수신기.
  13. 제1 항에 있어서, 상기 제1 데이터 베이스는 상기 제2 데이터 베이스로부터의 푸쉬(push) 및 풀(pull) 중 어느 하나에 의해 업데이트되며,
    제3 파라미터가 상기 제2 파라미터 보다 우수(better)한 경우, 상기 제3 파라미터는,
    상기 제2 타입 대기 오차 보정 값의 현재 또는 예측 품질, 및
    상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과 상기 제2 타입 대기 오차 보정 값의 조합으로부터 계산된 위치의 현재 또는 예측 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타내는 GNSS 측위 신호 수신기.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 제1 데이터 베이스는 상기 제3 데이터 베이스로부터 의 푸쉬(push) 및 풀(pull) 중 어느 하나에 의해 업데이트되며,
    제4 파라미터가 상기 제2 파라미터 보다 우수(better)한 경우, 상기 제4 파라미터는,
    상기 제3 타입 대기 오차 보정 값의 현재 또는 예측 품질, 및
    상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과 상기 제3 타입 대기 오차 보정 값의 조합으로부터 계산된 위치의 현재 또는 예측 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타내는 GNSS 측위 신호 수신기.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 제1 데이터 베이스는 상기 제4 데이터 베이스로부터 의 푸쉬(push) 및 풀(pull) 중 어느 하나에 의해 업데이트되며,
    제5 파라미터가 상기 제2 파라미터 보다 우수(better)한 경우, 상기 제5 파라미터는,
    제4 타입 대기 오차 보정 값의 현재 또는 예측 품질, 및
    상기 복수의 신호 처리 채널들의 출력 값과 상기 제4 타입 대기 오차 보정 값의 조합으로부터 계산된 위치의 현재 또는 예측 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타내는 GNSS 측위 신호 수신기.
  16. 수신기로부터 수신된 GNSS 측위 신호 처리 방법에 있어서,
    상기 수신기에서 GNSS 위성단 내의 복수의 위성들로부터 복수의 항법 신호들을 수신하는 단계;
    상기 수신기에 적용 가능한 대기 오차 보정 값을 검색하기 위하여 제1 데이터 베이스에 접근하는 단계;
    상기 수신기에 수신된 상기 신호들의 품질, 및 상기 복수의 항법 신호들로부터 계산된 위치의 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타내는 제1 파라미터, 및 상기 대기 오차 보정 값의 현재 또는 예측 품질, 및 상기 복수의 항법 신호들과 상기 대기 오차 보정 값으로부터 계산된 위치의 현재 또는 예측 정밀 신뢰 구간 중 어느 하나를 나타내는 제2 파라미터를 계산하는 단계;
    상기 제1 파라미터가 상기 제2 파라미터보다 우수(better)한 경우 상기 대기 오차 보정 값과 상기 항법 신호들을 조합하지 않는 제1 동작 모드, 및 상기 제1 파라미터가 상기 제2 파라미터 보다 미흡(worse)하거나 동일한 경우 상기 대기 오차 보정 값과 상기 항법 신호들을 조합하는 제2 동작 모드로 작동시키는 단계;를 포함하는 GNSS 측위 신호 처리 방법.
  17. GNSS 측위 신호들의 사용자 수신기들을 지원하기 위한 서버에 있어서,
    상기 서버는,
    RTK 및 RTIGS 중 적어도 하나 이상의 대기 오차 보정 값과, 상기 오차 보정 값의 신뢰 수준 매트릭스(metrics)를 획득하기 위한 인터페이스;
    컴퓨터 논리 연산부; 및
    상기 사용자 수신기들에 RTK, RTIGS, 및 공동 중 적어도 하나 이상의 대기 오차 보정 값과 이와 관련된 신뢰 수준 매트릭스를 전송하기 위한 통신 회선;을 포함하며,
    상기 컴퓨터 논리 연산부는,
    복수의 지리적 지역에 배치된 기여 수신기들의 목록을 결정하고,
    할당 주파수 및 상기 목록 내의 기여 수신기들로부터 전송된 데이터의 시간 순서(timed sequences)를 획득하고,
    상기 복수의 지리적 지역 내에 적용 가능한 공동 대기 오차 보정 값의 시간 순서 및 상기 오차 보정 값의 신뢰 수준 매트릭스를 계산하고,
    상기 데이터의 시간 순서는,
    상기 각각의 기여 수신기들의 채널의 코드 및 위상(phase); 및
    그 계산된 데이터;를 포함하는 서버.
  18. GNSS 측위 신호 수신기에 있어서,
    GNSS 위성단 내의 복수의 위성들로부터 수신된 신호를 처리하는 복수의 신호 처리 채널들;
    적어도 하나 이상의 대기 오차 보정 모델들의 조합으로부터 상기 수신기에 적용 가능한 대기 오차 보정 값을 계산하는데 사용 가능한 데이터를 저장하는 제1 데이터 베이스를 포함하는 메모리부; 및
    컴퓨터 논리 연산부;를 포함하며,
    상기 컴퓨터 논리 연산부는,
    상기 수신기에서 사용 가능하거나, 소정의 기간 전에 사용 가능한 기준 신호들로부터 계산된 PVT의 최적 조합을 계산하고,
    적어도 하나 이상의 시간 또는 위치에 기초하여 제1 데이터 베이스에 저장된 소정의 모델을 선택하고,
    미리 정의된 신뢰 수준 밖의 PVT 출력 값을 제거하기 위하여 적어도 하나 이상의 대기 오차 모델들을 필터링하고, 필터링된 출력 값에 잔존하는 모델들을 조합하는 GNSS 측위 신호 수신기.
  19. 제18 항에 있어서, 상기 기준 신호들은 다중 주파수 신호들, 및 GNSS 보정(augmentation) 시스템으로부터 수신된 대기 오차 보정 값의 지원을 받는 단일 주파수 신호들 중 어느 하나인 GNSS 측위 신호 수신기.
  20. 제18 항에 있어서, 상기 로컬 모델은 Kobluchar 또는 Nequick 모델들을 포함하는 전리층 오차 보정 모델들 중 적어도 하나 이상의 조합(combination)인 GNSS 측위 신호 수신기.
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