KR20170115786A - Method for precise orbit determination of geostationary orbit satellite for satellite based augmentation system by adding vessel equippewd reference station, and control station - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법 및 통제국 및 선박기준국에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 협역기준국으로부터 상기 협역기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 상기 협역기준국의 위치 데이터를 수신하는 단계; 선박기준국으로부터 상기 선박기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 상기 선박기준국의 위치데이터를 수신하는 단계; 및 상기 협역기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터, 상기 협역기준국의 위치 데이터, 상기 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 상기 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 최상의 DOP를 이루는 기준국 레인징 정보로 상기 정지 궤도 위성의 궤도를 결정하는 단계를 포함하는 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법이 제공된다. The present invention relates to a precise orbit determination method and a control station and a ship reference station of a geosynchronous satellite for a SBAS system. According to the present invention, there is provided a method comprising: receiving SBAS correction data, ranging data and positional data of the narrowband reference station received from a geostationary orbit satellite from a narrow-band reference station; Receiving the SBAS correction data, the ranging data, and the position data of the ship reference station received from the geostationary orbit satellite from the ship reference station; And the SBAS correction data and the ranging data received from the narrow-area reference station, the location data of the narrow-area reference station, the SBAS correction data and the ranging data received from the ship reference station, and the position data of the ship reference station, And determining a trajectory of the geostationary-satellite using the reference station ranging information that forms the DOP of the geostationary satellite.

Description

선박기준국 추가에 의한 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법{METHOD FOR PRECISE ORBIT DETERMINATION OF GEOSTATIONARY ORBIT SATELLITE FOR SATELLITE BASED AUGMENTATION SYSTEM BY ADDING VESSEL EQUIPPEWD REFERENCE STATION, AND CONTROL STATION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for determining a precise orbit of a geostationary orbit satellite for a SBAS system by adding a reference point to a ship, and more particularly, to a method for determining a precise orbit of a geostationary-

본 발명은, 위성 기반 보정 시스템(SBAS : Satellite Based Augmentation System)을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정을 위하여 위성기반 보정시스템에 선박기준국을 추가하여 활용하는 것에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the use of a ship reference station in a satellite-based correction system for determining a precise orbit of a geostationary satellite for a satellite based augmentation system (SBAS).

정지궤도위성의 정밀 궤도 결정을 위한 종래기술은 지구상에 광범위하게 기준국을 분포하여 정밀궤도결정에 유리한 Geometry를 확보하거나 GPS 수신기를 정지 궤도 위성에 탑재시키고 그 정보를 이용하여 측위를 하는 것으로 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성에서 GPS 수신기의 탑재시, GPS신호가 지구방향으로만 방사됨에 따라 지구 반대편에 있는 제한된 FOV(Field of View)의 GPS위성의 신호만을 수신하여 처리할 수 밖에 없으므로 정지 궤도 위성의 궤도 결정정밀도는 한계가 있다.The prior art for determining the precise orbit of a geosynchronous orbit satellite is to distribute a reference station widely on the earth to secure a geometry advantageous for precise orbit positioning, or to mount a GPS receiver on a geosynchronous orbit satellite and to perform positioning using the information. (GPS) receiver, it is only necessary to receive and process GPS satellite signals of a limited field of view (FOV) on the opposite side of the earth as GPS signals are radiated only in the direction of the earth. Therefore, The accuracy of orbit determination is limited.

또다른, 종래기술은, 4 개의 지상국에서 신호를 정지궤도 위성에 보내고 위성에서 다시 신호를 각 지상 안테나에 보내어 신호를 수신하고 동시에 데이터를 처리할 지상국으로 수신한 데이터를 위성에서 전송한다. 이 때 모든 신호 송수신은 GPS시각과 같이 기준 시간에 의해 동기화 되어야 하고, 이 신호의 도착하는 시간 차에 의한 거리측정 데이터로 위성의 궤도를 결정하는 방법으로 지상국에서 송출한 신호를 수신 처리하여 정밀 정지 궤도 결정을 수행하므로, 위성체에 해당신호를 릴레이할 수 있는 장치를 추가해야 하고 작은 지역에 지상국을 설치시 문제점을 해결하는 데는 한계가 있다. Another conventional technique is to transmit signals from four ground stations to geostationary satellites and then send signals from the satellites to the terrestrial antennas to receive signals and simultaneously receive data from terrestrial stations to process the data. In this case, all signal transmission and reception must be synchronized by the reference time like GPS time, and the satellite's orbit is determined by the distance measurement data by the arrival time difference of this signal. Since the orbit determination is performed, it is necessary to add a device capable of relaying the signal to the satellite, and there is a limit to solve the problem when the ground station is installed in a small area.

또한, 현재 추진중인 협역(국내)에만 지상국을 두어 한국형 SBAS는 정지 궤도 위성의 정밀 궤도결정이 물리적으로 거의 불가능하고 선진국에서 사용하는 정밀궤도 결정을 위한 해외 고정 지상국은 설치와 유지 비용 문제로 설치 운용에 한계가 있다.In addition, the Korean SBAS, which has a ground station only in the currently undergoing negotiations (domestic), is almost impossible to determine the precise orbit of geostationary satellites and the overseas fixed ground station for precise orbit determination used in advanced countries is installed and operated due to installation and maintenance cost problems. .

본 발명은, 협역(국내) 지상국만으로 SBAS 정지 궤도 위성의 정밀 궤도결정이 불가함에 대한 문제를 해결하는 것을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to solve the problem that it is impossible to determine a precise orbit of a SBAS geostationary-orbit satellite only by a narrow-band (domestic) ground station.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다. In order to accomplish the objects of the present invention as described above and achieve the characteristic effects of the present invention described below, the characteristic structure of the present invention is as follows.

일실시예에 따르면, 위성 기반 보정 시스템(Satellite Based Augmentation System: SBAS)을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법에 있어서, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법은, GPS신호를 수신하여 GPS항법데이터와 레인징데이터를 통제국으로 보내주는 기준국과 이 데이터를 처리하여 보정데이터와 레인징신호를 생성하여 정지궤도(SBAS GEO)를 통하여 사용자에게 송출하여 GPS사용자가 보다 정밀하고 신뢰성이 있게 하는 보정데이터를 제공하는 위성기반보정시스템(SBAS: Satellite Based Augmentation System)에 선박기준국을 추가하여 기준국의 DOP를 향상시켜 정지궤도 위성의 정밀궤도 결정이 가능하도록 하는 것에 관한 발명이다. 이때 기준국 및 통제국은 모두 GPS신호로 시각동기를 유지하고 SBAS보정 데이터에 의해 동기성능을 향상하며 서로 주고 받는 데이터는 이렇게 동시된 시각에 의해 Time Tagging할 수 있다. According to one embodiment, there is provided a method of determining a precise orbit of a geostationary satellite for a satellite based augmentation system (SBAS), wherein the precise orbit determination method of a geostationary orbit satellite includes receiving GPS signals, This data is processed by the reference station which sends the ranging data to the control station to generate correction data and ranging signal, and transmitted to the user through the geostationary orbital (SBAS GEO) to provide more accurate and reliable correction data (SBAS: Satellite Based Augmentation System), which provides a satellite reference augmentation system (SBAS) which provides a satellite reference augmentation system (SBAS) to improve the DOP of the reference station to enable the determination of precise orbit of the geosynchronous satellite. At this time, both the reference station and the control station maintain the time synchronization with the GPS signal and improve the synchronization performance by the SBAS correction data, and the data to be exchanged with each other can be time tagged by the synchronized time.

일실시예에 따른, 통제국이 수행하는, 위성 기반 보정 시스템(Satellite Based Augmentation System: SBAS)을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법에 있어서, A method for determining a precise orbit of a geostationary satellite for a satellite based augmentation system (SBAS) performed by a control station,

정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법은, 협역기준국으로부터 상기 협역기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS보정데이터와 레인징데이터 및 상기 협역기준국에서 수신된 GPS 데이터를 수신하는 단계; 선박기준국으로부터 상기 선박기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS보정데이터와 레인징데이터 및 상기 선박기준국의 위치 데이터를 수신하는 단계; 및 상기 협역기준국으로부터 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS보정데이터와 레인징데이터, 상기 선박기준국으로부터 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS보정데이터와 레인징데이터 및 상기 선박기준국의 위치 데이터를 이용하여 상기 정지 궤도 위성의 궤도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.A method for determining a precise orbit of a geosynchronous orbit satellite, comprising the steps of: receiving, from a narrow base station, SBAS correction data and ranging data received from the geostationary orbit satellite and GPS data received from the narrowband reference station; Receiving from the ship reference station the SBAS correction data, ranging data and position data of the ship reference station received from the geostationary orbiting satellite from the geostationary orbiting satellite; And SBAS correction data and ranging data received from the geostationary orbit satellite from the narrow-band reference station, SBAS correction data and ranging data received from the geostationary orbit satellite from the ship reference station, and position data of the ship reference station, And determining a trajectory of the geostationary satellite.

다른 실시예에 따른, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법은, 상기 선박탑재 기준국으로부터 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS보정데이터와 레인징데이터 및 상기 선박기준국의 위치 데이터를 이용하여 지연 보정에 관한 데이터를 생성하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for determining a precise orbit of a geostationary satellite, the method comprising the steps of: obtaining SBAS correction data, ranging data, and position data of the ship reference station received from a geostationary- Generating data; As shown in FIG.

다른 실시예에 따른, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법은, 상기 선박기준국의 위치데이터, 수신된 GPS항법데이터를 이용하여 시각 동기를 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of determining a precise orbit of a geostationary satellite, the method further comprising: performing time synchronization using position data of the ship reference station and received GPS navigation data.

다른 실시예에 따른, 상기 시각 동기를 하는 단계는, 상기 선박기준국의 위치데이터와 상기 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터를 기초로 좀 더 정밀한 시각 동기를 할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the time synchronization step can perform more precise time synchronization based on the position data of the ship reference station and the SBAS correction data received from the ship reference station.

다른 실시예에 따른, 상기 선박은, GPS 신호들을 수신하여 상기 선박기준국의 시간에 따른 위치데이터를 생성할 수 있다.According to another embodiment, the vessel can receive GPS signals and generate position data over time of the vessel reference station.

다른 실시예에 따른, 상기 선박기준국은, 해상 운행 중 상기 정지 궤도 위성으로부터 가시권에서 상기 SBAS 보정데이터를 수신할 수 있다.According to another embodiment, the ship reference station may receive the SBAS correction data from the geostationary orbit satellite during the maritime operation in the visible zone.

다른 실시예에 따른, 통제국은 SBAS 보정 데이터를 포함하는 SBAS 신호와 레인징 신호를 생성하고, 상기 생성한 보정 신호와 레인징 신호를 상기 정지 궤도 위성을 통하여, 선박기준국과 협역기준국으로 송출할 수 있다.According to another embodiment, the control station generates an SBAS signal including the SBAS correction data and a ranging signal, and transmits the generated correction signal and the ranging signal to the ship reference station and the narrow-band reference station through the geostationary- It can send out.

다른 실시예에 따른, 상기 지연 보정에 관한 데이터를 생성하는 단계는, 상기 선박기준국으로부터 상기 통제국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 레인징신호를 수신하고, 상기 수신한 레인징 데이터와 위치 상기 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 상기 선박의 위치데이터를 이용하여 지연 보정에 관한 데이터를 생성할 수 있다.According to another embodiment, the step of generating the data relating to the delay correction may include receiving the ranging signal received from the geostationary satellite by the control station from the ship reference station, The data relating to the delay correction can be generated using the SBAS correction data received from the ship reference station and the position data of the ship.

다른 실시예에 따른, 상기 정지 궤도 위성의 궤도를 결정하는 단계는, 상기 선박으로부터 상기 선박기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 레인징신호를 수신하는 단계; 상기 협역고정 기준국으로부터 상기 통제국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 레인징 신호를 수신하는 단계; 및 상기 선박기준국과 상기 협역고정 기준국으로부터 수신한 레인징 데이터와 SBAS 보정데이터 및 상기 선박의 위치데이터와 상기 협역고정 기준국의 위치 데이터를 기초로 상기 정지 궤도 위성의 궤도를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment, the step of determining the orbit of the geostationary satellite includes receiving a ranging signal received from the geostationary satellite by the ship reference station from the ship; Receiving a ranging signal received from the geostationary orbit satellite from the narrow-area fixed reference station; And determining the trajectory of the geostationary orbit satellite based on the ranging data and the SBAS correction data received from the ship reference station and the narrow-band stationary reference station, the position data of the ship, and the position data of the narrow- .

일실시예에 따른, 선박기준국이 수행하는, SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법에 있어서, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법은, 정지 궤도 위성으로부터 SBAS 신호 및 레인징 신호를 수신하는 단계; 상기 정지 궤도 위성과 다른 GPS위성들로부터 GPS 신호 및 레인징 신호를 수신하여 상기 선박기준국의 위치데이터를 생성하는 단계; 및 상기 수신한 SBAS 보정데이터 및 레인징 데이터와 상기 선박기준국의 위치데이터를 통제국으로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 통제국은, 상기 정지 궤도 위성의 정밀 궤도를 결정할 수 있다.A method of determining a precise orbit of a geostationary satellite for a SBAS system, the method comprising the steps of: receiving a SBAS signal and a ranging signal from a geostationary satellite; ; Receiving GPS signals and ranging signals from the geostationary-satellite and other GPS satellites to generate position data of the ship reference station; And transmitting the received SBAS correction data, ranging data, and position data of the ship reference station to the control station, wherein the control station can determine the precise orbit of the geostationary satellite.

다른 실시예에 따른, 상기 통제국은, GPS항법데이터 및 상기 선박의 위치데이터와 협역고정 기준국의 위치 데이터를 이용하여 시각 동기를 할 수 있다.According to another embodiment, the control station can perform time synchronization using GPS navigation data, position data of the ship, and position data of a narrow-angle stationary reference station.

다른 실시예에 따른, 상기 통제국은 상기 SBAS 보정데이터를 포함하는 SBAS 신호와 레인징 신호를 생성하고, 상기 정지 궤도 위성을 통하여 상기 생성한 SBAS 신호와 레인징 신호를 동시에 송출할 수 있다.According to another embodiment, the control station may generate an SBAS signal including the SBAS correction data and a ranging signal, and may simultaneously transmit the generated SBAS signal and the ranging signal through the geostationary satellite.

일실시예에 따른, 통제국에 있어서, 통제국은, 협역기준국으로부터 상기 협역기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 상기 협역기준국의 위치 데이터를 수신하는 지상국 데이터 수신부; 선박기준국으로부터 상기 선박기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 상기 협역기준국의 위치 데이터를 수신하는 선박기준국 데이터 수신부; 및 상기 협역기준국으로부터 수신한 위치 보정데이터, 레인징 데이터, 상기 협역기준국의 위치 데이터, 상기 선박기준국으로부터 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 상기 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 상기 정지 궤도 위성의 궤도를 결정하는 궤도 결정부를 포함할 수 있다.According to an embodiment, in the control station, the control station receives, from the narrow-area reference station, the SBAS correction data and the ranging data received from the geostationary satellite and the position data of the narrow- A data receiving unit; A ship reference station data receiving unit for receiving SBAS correction data, ranging data, and position data of the narrow-area reference station received from the geostationary orbit satellite from the ship reference station; And a position information acquiring unit that acquires the position information of the geosynchronous reference station based on the position correction data, ranging data, positional data of the narrow-range reference station, SBAS correction data, ranging data, And an orbit determining unit for determining the orbit of the satellite.

다른 실시예에 따른, 통제국은, 상기 선박기준국으로부터 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터와 상기 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 지연 보정에 관한 데이터를 생성하는 지연 보정 데이터 생성부;를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment, the control station further includes a delay correction data generation unit for generating data on delay correction using the SBAS correction data, ranging data, and position data of the ship reference station from the ship reference station can do.

다른 실시예에 따른, 통제국은, GPS 항법데이터 및 레인징 데이터 및 상기 선박기준국과 협역 기준국의 위치데이터를 이용하여 시각 동기를 하는 시각 동기부;를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment, the control station may further include a time synchronization unit for performing time synchronization using GPS navigation data, ranging data, and position data of the marine reference station and the narrow base station.

일실시예에 따른, SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 수행하는 선박기준국에 있어서, 선박기준국은, 정지 궤도 위성으로부터 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터를 수신하는 정지 궤도 위성 신호 수신부; 상기 정지 궤도 위성과 다른 GPS 위성들로부터 GPS 신호를 수신하여 상기 선박기준국의 위치데이터를 생성하는 위치 데이터 생성부; 및 상기 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터와 상기 선박기준국의 위치데이터를 통제국으로 전송하는 통제국 전송부를 포함하고, 상기 통제국은, 상기 정지 궤도 위성의 정밀 궤도를 결정할 수 있다.In a ship reference station that performs a precise orbit determination method for geostationary orbiting satellites for a SBAS system, the ship reference station includes a geostationary satellite signal receiving SBAS correction data and ranging data from geostationary- A receiving unit; A position data generation unit for receiving GPS signals from the geostationary-satellite and other GPS satellites and generating position data of the ship reference station; And a control station transmitting unit for transmitting the received SBAS correction data, ranging data, and position data of the ship reference station to the control station, wherein the control station can determine the precise orbit of the geostationary satellite.

일실시예에 따른, 상기 통제국은, 상기 협역기준국과 선박기준국에서 수신된 복수개의 레인징 데이터 중 베스트 DOP(Best DOP) - 상기 베스트 DOP는, 정지궤도 위성 입장에서의 기준국간 이각이 가장 큰 조합의 레인징 데이터 - 를 선정하는 궤도결정부;를 더 포함할 수 있다.The best DOP (Best DOP) among the plurality of ranging data received from the narrow base station and the ship reference station according to an embodiment includes a best DOP, And a trajectory determination unit for selecting the ranging data of the largest combination.

본 발명은, 기존의 기술을 활용하여 선박탑재 기준국을 이용하여 협역 고정기준국 만으로의 SBAS시스템 구성의 한계를 극복하고 할 수 있다는 효과가 있다.The present invention has an effect that it is possible to overcome the limitations of the SBAS system configuration using only the narrow-band fixed reference station by using the existing technology and using the ship-mounted reference station.

본 발명은, SBAS시스템의 중요 핵심 인프라는 협역에 위치시키고 정밀 궤도 결정을 위한 기준국을 대양 이동 선박기준국에 설치 운용함으로써 운용상 SBAS 위성궤도 정밀도의 제약을 극복을 제공할 수 있다는 효과가 있다.The present invention has an effect that it is possible to overcome the constraint of the SBAS satellite orbital accuracy in operation by locating the critical core infrastructure of the SBAS system in the narrow area and installing and operating the reference station for determining the precise orbit in the ocean navigation standard reference station .

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법으로서, SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 나타내는 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법의 흐름을 나타내는 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 수행하는 통제국으로서, 통제국을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 수행하는 선박기준국으로서, 선박기준국을 나타내는 블록도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a precise orbit determination method for a geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method for determining a precise orbit of a geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B illustrate a precise orbit determination method of geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for determining a precise orbit of a geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a control station that performs a method for determining a precise orbit of a geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a ship reference station as a ship reference station for performing a precise orbit determination method for a geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법으로서, SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 나타내는 개념도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a precise orbit determination method for a geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.

정지 궤도 위성은 지구가 하루에 한번씩 자전하는 것과 마찬가지로 하루에 한번씩 지구를 공전하기 때문에 지구상에서 볼 때 시간에 관계 없이 항상 일정한 지점에 위치할 수 있다. 하지만, 정지 궤도 위성도 정밀하게 보면 지구의 중력장 불균일성, 태양 및 달의 중력, 그리고 섭동의 영향을 받아서 조금씩 궤도 위치가 바뀌게 되므로 위성이 일정한 범위 내에 있을 수 있도록 궤도 유지 조정이 필요할 수 있다.Geostationary satellites can always be located at a certain point in time, regardless of time, because the Earth revolves once a day, just like the Earth rotates once a day. However, precise geostationary satellites can also be affected by gravitational unevenness of the earth, gravitational forces of the sun and moon, and perturbations, so that the orbital position changes little by little, so it may be necessary to adjust the orbital to keep the satellite within a certain range.

한편, 위성기반 보정 시스템(SBAS: Satellite Based Augmentation System)은 전 지구를 대상으로 GPS(Global Positioning System) 위성이 제공하는 레인징 신호와 항법 메시지 데이터를 활용해 사용자의 위치 및 시각데이터에 대해, 지상에서 전파경로 상의 오차, 위성시계 오차 등의 보정은 물론 항법 신호 사용에 관한 무결성 데이터를 정지 궤도 위성을 통해 제공함으로써 항공기가 활용할 수 있는 시스템이다. 예를 들어, SBAS는 GPS 신호 오차를 보정하여 정지 궤도 위성을 통해 전 국토에 1m 급의 정확한 위치 데이터를 위치기반서비스를 위해 제공할 수 있는, 위성 기반의 위치 보정 항법 시스템일 수 있다.On the other hand, the satellite based augmentation system (SBAS) utilizes ranging signals and navigation message data provided by GPS (Global Positioning System) satellites globally, , It is a system that the aircraft can use by providing the integrity data about the use of the navigation signal through the geostationary orbit satellite as well as the correction of the error on the propagation path and the satellite clock error. For example, the SBAS may be a satellite-based position-compensating navigation system capable of correcting GPS signal errors and providing accurate 1m-level position data for location-based services over geostationary satellites all over the country.

먼저, 도 1을 참조하면, 선박탑재 기준국(선박기준국)에 의한 위성 기반 보정 시스템인 SBAS을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정을 위한 전체 시스템은 통제국(110), 지상국(121), 선박기준국(122), 정지 궤도 위성(130)으로 구성될 수 있다. 이때, 통제국(110), 지상국(121), 선박기준국(122) 중 적어도 하나는, GPS 수신기, 위성 통신기, 데이터송수신기, 안테나, 메모리, 프로세서 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 지상국(121), 선박기준국(122) 중 적어도 6개이상의 복수개일 수 있다. 또한, 통제국(110)은, 지상에 위치한 지상 통제국일 수 있다. 물론, 경우에 따라서 통제국(110)은, 지상이 아닌 위치에 설치될 수도 있다.1, an overall system for precise orbit determination of a geosynchronous orbit satellite for SBAS, which is a satellite-based correction system by a ship loading reference station (ship reference station), includes a control station 110, a ground station 121, A ship reference station 122, and geostationary satellites 130. At this time, at least one of the control station 110, the ground station 121, and the ship reference station 122 may include at least one of a GPS receiver, a satellite communicator, a data transceiver, an antenna, a memory and a processor, But is not limited thereto. Further, it may be a plurality of at least six of the ground station 121 and the ship reference station 122. In addition, the control station 110 may be a ground control station located on the ground. Of course, depending on the case, the control unit 110 may be installed at a position other than the ground.

일실시예에 따르면, 선박에 탑재된 기준국(선박기준국(122))을 이용하여, SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도를 결정할 수 있다. 예를 들면, 한반도 내와 같은 작은 지역의 협역기준국(121)인 협역기준국만으로 정지 위성의 정밀 궤도 결정시 한계를 극복하기 위하여 이동형 선박에 선박기준국(122)을 탑재하여 SBAS 정지 궤도 위성의 정밀 궤도를 결정할 수 있다. 선박기준국(122)은 GPS 위성들로부터 GPS 신호를 수신하여 삼각 측량을 이용하여 위도 경도 고도 등의 위치 및 시각를 결정하고, 선박기준국(122)의 위치 데이터를 통제국(110)에 전송할 수 있다. 이때, 통제국(110)과 협역기준국(121) 또는 선박기준국(122)과의 통신은 무선 통신을 통하여 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.According to one embodiment, the precise orbit of geostationary satellites for the SBAS system can be determined using a reference station (vessel reference station 122) mounted on the vessel. For example, in order to overcome the limitation of determining the precision orbits of geostationary satellites only by the Narcotic Reference Station, which is the Narrowing Reference Station (121) in a small area such as the Korean Peninsula, the ship reference station (122) Can be determined. The vessel reference station 122 receives GPS signals from GPS satellites and uses triangulation to determine the location and time of the latitude and longitude altitude and to transmit position data of the vessel reference station 122 to the control station 110 have. At this time, the communication between the control station 110 and the narrow-range reference station 121 or the ship reference station 122 can be performed through wireless communication, but is not limited thereto.

일실시예에 따르면, SBAS 정지 궤도 위성의 레인징을 위한 지상 수신장비가 선박기준국(122)에 설치될 수 있다. 또한, 선박기준국(122)과 통제국(110)은, 그 지상 장비의 정밀 측위와 시각동기를 GPS 수신기를 이용하여 할 수 있다. 이때, 선박기준국(122)은, 정지 궤도 위성(130)으로부터 수신된 SBAS보정데이터와 레인징 데이터를 협역 운용국인 통제국(110)으로 전송하여 이를 처리함으로써 해외 지상국을 설치한 것과 같은 효과로 정밀 궤도를 결정할 수 있는 장점이 있다. 물론, 선박기준국(122)은, 대형 유조선 또는 컨테이너선일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to one embodiment, ground receiving equipment for ranging of SBAS geosynchronous orbiting satellites may be installed in vessel reference station 122. Further, the ship reference station 122 and the control station 110 can perform precise positioning and time synchronization of the ground equipment using a GPS receiver. At this time, the ship reference station 122 transmits the SBAS correction data and ranging data received from the geostationary-satellite station 130 to the control station 110, which is a narrow-range operation station, and processes the SBAS correction data and ranging data, There is an advantage that the precise orbit can be determined. Of course, the ship reference station 122 may be a large oil tanker or a container ship, but is not limited thereto.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 나타내는 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for determining a precise orbit of a geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 통제국이 수행하는, 위성 기반 보정 시스템(SBAS)을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법은, 하기와 같은 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 2, a precise orbit determination method of a geostationary satellite for a satellite-based correction system (SBAS), which is performed by an control station, may include the following steps.

단계(201)에서, 통제국은, 협역고정 기준국으로부터 협역기준국이 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 협역기준국의 위치 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 통제국은, 보정 데이터를 포함하는 SBAS보정 신호와 레인징 신호를 생성하고, 정지궤도위성을 통하여 생성한 보정 신호와 레인징 신호를 선박기준국과 협역기준국으로 송출할 수 있다. In step 201, the control station may receive SBAS correction data, ranging data, and position data of the narrow-area reference station received from the geostationary orbit satellite from the narrow-area stationary reference station. At this time, the control station can generate the SBAS correction signal and the ranging signal including the correction data, and transmit the correction signal and the ranging signal generated through the geosynchronous satellite to the marine reference station and the narrow base station.

단계(202)에서, 통제국은, 선박기준국으로부터 선박기준국이 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 선박기준국의 위치 정보를 수신할 수 있다. 이때, 선박기준국은, GPS 신호들을 수신하여 선박기준국의 위치데이터를 생성할 수 있다. 또한, 선박기준국은, 해상 운행 중 가시 정지 궤도 위성으로부터 SBAS 보정데이터를 수신할 수도 있다.In step 202, the control station may receive SBAS correction data, ranging data, and location information of the ship reference station received from the geostationary satellites by the ship reference station from the ship reference station. At this time, the ship reference station can receive GPS signals and generate position data of the ship reference station. The vessel reference station may also receive SBAS correction data from visible geostationary-orbiting satellites during maritime operations.

단계(203)에서, 통제국은, 협역기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 협역기준국의 위치 데이터, 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 정지 궤도 위성의 궤도를 결정할 수 있다. 다음으로, 통제국은, 선박기준국과 협역기준국으로부터 수신한 레인징 데이터와 SBAS 보정데이터와 선박기준국의 위치데이터와 협역기준국의 위치 데이터를 기초로 정지 궤도 위성의 궤도를 결정할 수 있다.In step 203, the control station transmits SBAS correction data, ranging data and location data of the narrow-area reference station received from the narrow-area reference station, SBAS correction data and ranging data received from the ship reference station, The orbit of the geostationary satellite can be determined using the data. Next, the control station can determine the orbit of the geostationary satellite based on the ranging data, the SBAS correction data, the position data of the ship reference station, and the position data of the narrow base station received from the ship reference station and the narrow base station .

또한, 통제국은, 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 지연 보정에 관한 정보를 생성할 수 있다. 통제국은, 선박기준국으로부터 선박기준국이 정지 궤도 위성으로부터 수신한 레인징 데이터를 수신하고, 수신한 레인징 데이터와 위치 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 지연 보정에 관한 정보를 생성할 수 있다.In addition, the control station can generate information about the delay correction using the SBAS correction data received from the ship reference station and the position data of the ship reference station. The receiving station receives the ranging data received from the geostationary orbiting satellite from the ship reference station and uses the received ranging data and the SBAS correction data received from the position reference station and the position data of the ship reference station Thereby generating information on the delay correction.

또한, 통제국은, 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 시각 동기를 할 수 있다. 이때, 통제국은, 선박기준국의 위치데이터와 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터를 기초로 시각 동기를 향상할 수도 있다.In addition, the control station can perform time synchronization using the position data of the ship reference station. At this time, the control station may improve the time synchronization based on the position data of the ship reference station and the SBAS correction data received from the ship reference station.

일실시예에 따르면, 선박기준국이 수행하는, SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법은 하기와 같은 단계를 포함하여 구성될 수도 있다.According to one embodiment, a precise orbit determination method of geosynchronous orbit satellite for SBAS system, which is performed by a ship reference station, may be configured including the following steps.

먼저, 선박기준국은, 정지 궤도 위성으로부터 SBAS 보정데이터 및 레인징 신호를 수신할 수 있다. 이때, 통제국은, SBAS 보정데이터를 포함하는 보정 신호와 레인징 신호를 생성하고, 생성한 보정 신호와 거리 측정 신호를 동시에 정지궤도 위성을 통하여 송출할 수 있다.First, the ship reference station can receive the SBAS correction data and the ranging signal from the geostationary-satellite. At this time, the control station can generate the correction signal and the ranging signal including the SBAS correction data, and transmit the generated correction signal and the distance measurement signal simultaneously through the geostationary satellite.

다음으로, 선박기준국은, 정지 궤도 위성와 다른 GPS 위성들로부터 GPS 신호를 수신하여 선박기준국의 위치 데이터를 생성할 수도 있다. Next, the ship reference station may receive GPS signals from geostationary satellites and other GPS satellites to generate position data of the ship reference station.

다음으로, 선박기준국은, 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터와 선박기준국의 위치데이터를 통제국으로 전송할 수 있다. 이때, 통제국은, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도를 결정할 수 있다. 또한, 통제국은, 선박기준국의 위치데이터와 협역기준국의 위치 데이터를 이용하여 시각 동기를 할 수도 있다.Next, the ship reference station may transmit the received SBAS correction data, ranging data, and position data of the ship reference station to the control station. At this time, the control station can determine the precise orbit of the geostationary satellite. The control station may also perform time synchronization using the position data of the vessel reference station and the position data of the narrow-angle reference station.

도 3a 및 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 나타내는 것이다.3A and 3B illustrate a precise orbit determination method of geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.

일실시예에 따르면, SBAS 정지 궤도 위성의 정밀 궤도를 결정하기 위하여, 협역에 협역기준국(321)만으로 정지 궤도 위성(330)의 궤도 결정시, 위성에서 본 협역기준국의 분포가 좁게 되어 정밀도 저하율(DOP, Dilution of Precision) 값이 클 수 밖에 없어 사용자 오차값(UERE)에 DOP를 곱하는 측위정밀도가 낮을 수밖에 없다. 이는 GPS의 측위와 역방향으로 궤도 정밀도가 낮음을 방지하기 위해서는 정해진 UERE에 대하여 DOP값을 줄이는 방안이 필요하다. According to one embodiment, in order to determine the precise orbit of the SBAS geosynchronous orbit satellite, the distribution of the narrow-band reference station viewed from the satellite is narrowed when determining the orbit of the geosynchronous geostationary satellite 330 only with the narrow- The value of the DOP (Dilution of Precision) is inevitably large, so that the positioning accuracy of multiplying the user error value (UERE) by the DOP is inevitably low. It is necessary to reduce the DOP value for the specified UERE in order to prevent the low accuracy of the orbit due to the positioning of the GPS and the reverse direction.

도 3b를 참조하면, 정밀도 저하율(DOP)을 계산하는 방식을 알 수 있다. Referring to FIG. 3B, a method of calculating the rate of reduction (DOP) can be known.

일실시예에 따르면, WGS84좌표계(GPS좌표계)에서의 정지 궤도 위성(GEO)의 위치벡터 Rg 는 x, y, z 축 좌표값, xg, yg, zg를 기초로 하기 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.According to one embodiment, the position vector Rg of the geosynchronous geo-station GEO in the WGS84 coordinate system (GPS coordinate system) is calculated according to the following equation (1) based on the x, y and z axis coordinate values, xg, yg and zg .

Figure pat00001
Figure pat00001

또한, 일실시예에 따르면, WGS84좌표계(GPS좌표계)에서의 기준국(협역 및 선박)의 위치벡터 Ri 는 x, y, z 축 좌표값, xi, yi, zi 를 기초로 하기 수학식 2와 같이 계산될 수 있다. 이때, i는 기준국의 일련번호로서, 예를 들어, N 개의 기준국에 대응하여 각각의 다른 일련번호 N개가 있을 수 있다. N 개의 기준국은 최소 4 개, 보통 6 개, 최상 8개 이상일 수 있다.According to one embodiment, the position vector Ri of the reference station (narrow-gauge and ship) in the WGS84 coordinate system (GPS coordinate system) is calculated by the following equations 2 and 3 based on the x-, y-, Can be calculated as follows. In this case, i is a serial number of the reference station, for example, there may be N different serial numbers corresponding to N reference stations. The N reference stations can be at least four, usually six, or at best eight or more.

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 일실시예에 따르면,

Figure pat00003
는 i 번째 기준국에서 정지 궤도 위성(330)인 GEO 위성까지의 거리인 의사거리로서, xg, yg, zg와 xi, yi, zi 를 기초로 하기 수학식 3과 같이 계산될 수 있다. Also, according to one embodiment,
Figure pat00003
Is a pseudo range that is a distance from the i-th reference station to the GEO satellite serving as the geostationary orbit satellite 330, and can be calculated as shown in Equation (3) based on xg, yg, zg and xi, yi, zi.

Figure pat00004
Figure pat00004

또한, 일실시예에 따르면, Matrix D는 기준국의 배치에 의한 정밀도 저하율(DOP : Dilution of Precision)을 계산하기 위한 것으로서 하기의 수학식 4와 같이 계산될 수 있다.In addition, according to an embodiment, Matrix D is for calculating a dilution of precision (DOP) by the arrangement of reference stations and can be calculated as shown in Equation 4 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

또한, 일실시예에 따르면, Matrix D의 각각의 Element는 하기 수학식 5를 이용하여 계산될 수 있다.Further, according to one embodiment, each Element of Matrix D can be calculated using Equation 5 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

또한, 일실시예에 따르면, 하기 수학식 6을 이용하여 Matrix D의 연산 및 역행렬에 의해 DOP의 계산을 위한 요소로서 XDOP, YDOP, ZDOP, TDOP가 계산될 수 있다.Further, according to an embodiment, XDOP, YDOP, ZDOP, and TDOP can be calculated as elements for calculation of DOP by Matrix D operation and inverse matrix using Equation (6).

Figure pat00007
Figure pat00007

또한, 일실시예에 따르면, Position DOP인 PDOP는 하기 수학식 7을 이용하여 계산될 수 있다.Further, according to one embodiment, the PDOP, which is a Position DOP, can be calculated using the following Equation (7).

Figure pat00008
Figure pat00008

또한, 일실시예에 따르면, 시간요소까지 포함된 Global DOP인 GDOP는 하기 수학식 8을 이용하여 계산될 수 있다.Also, according to one embodiment, the GDOP, which is a global DOP including up to a time element, can be calculated using the following equation (8).

Figure pat00009
Figure pat00009

또한, 일실시예에 따르면, DOP값은 작을수록 위치정밀도가 좋아질 수 있다. 이때, 가용 기준국에 대한 D Matrix가 계산되고, 이를 이용하여 산출된 DOP가 최소값이 되는 4개 이상의 기준국 조합으로 정지궤도 위성의 궤도가 결정될 경우, 주어진 환경에서의 최상의 정밀도의 궤도가 결정될 수 있다.Also, according to one embodiment, the smaller the DOP value, the better the positional accuracy. In this case, if the D-matrix of the available reference station is calculated and the trajectory of the geostationary satellite is determined by the combination of four or more reference stations whose DOP is the minimum value, the orbit of the best precision in the given environment can be determined have.

이때, 협역기준국(321)은, 지상에 설치되며, 대륙에 설치될 수도 있으며, 섬에 설치될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.At this time, the narrow-area reference station 321 is installed on the ground, may be installed on the continent, or may be installed on the island, but is not limited thereto.

예를 들면, 대양을 항해하는 선박기준국(322)으로서 컨테이너선이나 유조선에 SBAS 신호 수신기와 항법 수신기가 탑재될 수 있다. 이때, 선박기준국(322)이 수신된 데이터를 통제국(310)에 송출하여 SBAS 정지 궤도 위성(330)의 정밀 궤도 결정을 용이하게 할 수 있다. 물론, 경우에 따라서, 선박기준국(322)은 GPS 위성으로부터 수신한 GPS 신호를 이용하여 선박기준국(322)의 정확한 위치를 통제국(310)으로 전송할 수도 있다.For example, as a vessel reference station 322 navigating the ocean, an SBAS signal receiver and a navigation receiver may be mounted on a container ship or an oil tanker. At this time, the ship reference station 322 can send the received data to the control station 310 to facilitate the precise orbit determination of the SBAS geostationary-orbit satellite 330. [ Of course, in some cases, the ship reference station 322 may transmit the correct position of the ship reference station 322 to the control station 310 using the GPS signal received from the GPS satellite.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법의 흐름을 나타내는 것이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for determining a precise orbit of a geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법에서의 데이터의 수집 및 처리 과정의 동작 흐름을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, operation flow of collecting and processing data in the precise orbit determination method of geostationary satellite for SBAS system can be seen.

SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법은, 하기와 같은 단계를 포함하여 이루어 질 수 있다.The precise orbit determination method of the geosynchronous satellite for the SBAS system may include the following steps.

먼저, SBAS 정지 궤도 위성은 SBAS 보정 신호를 거리 측정(Ranging) 신호와 함께 송출할 수 있다. 다음으로, 단계(411)에서, 선박기준국은, SBAS 및 GPS 신호를 수신할 수 있다. 다음으로, 단계(412)에서, 수신국으로서 선박기준국은, GPS 신호를 이용하여 실시간 위치를 결정하고, 수신국 간 시각 동기를 할 수 있다. 물론, 선박기준국으로부터 GPS 신호 또는 위치 정보를 수집한 통제국이 수신국인 선박기준국 간의 시각 동기를 GPS 수신 및 항법해(위치 및 시각)에 의해 할 수도 있다. 좀더 정밀한 선박기준국의 위치와 시각동기를 위해서는 일반적으로 사용되는 반송파를 이용하는 정밀단독측위(Precise Point Positioning) 또는 실시간 이동측위(Real Time Kinematic, RTK) 및 네트워크(Network) RTK를 이용하거나 시각 동기용 GPS 수신기를 활용할 수도 있다. 다음으로, 단계(413)에서, 선박기준국은, 정밀하게 동기된 시간에 의해 각 시각에서의 선박기준국의 위치인 시간 태그된(Time-Tagged) 수신국인 선박기준국의 위치 정보와 SBAS 보정데이터 및 레인징 데이터를 수집하고, 선박기준국의 위치 정보와 SBAS 보정데이터 및 레인징 데이터를 통제국인 지상 통제국으로 RINEX 포맷(Receiver Independent Exchange Format) 등으로 전송할 수도 있다.First, the SBAS geostationary orbit satellite can transmit the SBAS correction signal together with the ranging signal. Next, at step 411, the ship reference station can receive the SBAS and GPS signals. Next, in step 412, the ship reference station, as the receiving station, can determine the real-time position using the GPS signal and perform the time synchronization between the receiving stations. Of course, the time synchronization between the ship reference station, which is the receiving station, by the control station which has collected the GPS signal or the position information from the ship reference station, may be performed by GPS reception and navigation (position and time). For more precise location and time synchronization of the ship reference station, use Precise Point Positioning or Real Time Kinematic (RTK) and Network RTK using commonly used carrier waves, GPS receivers may also be utilized. Next, in step 413, the ship reference station calculates the position information of the ship reference station, which is a time-tagged receiving station, which is the position of the ship reference station at each time, Data and ranging data, and transmit the position information of the ship reference station and the SBAS correction data and ranging data to the control station, RINEX format (receiver independent exchange format).

단계(421)에서, 협역기준국은, SBAS 및 GPS 신호를 수신할 수 있다. 다음으로, 단계(422)에서, 협역기준국은, 경우에 따라서, GPS 신호를 이용하여 항법해를 산출함으로써 실시간 위치를 결정하고, 수신국으로서 협역기준국 간 시각 동기를 할 수 있다. 물론, 협역기준국으로부터 GPS 신호 또는 위치 정보를 수집한 통제국이 수신국인 협역기준국 간의 시각 동기를 할 수도 있다.In step 421, the narrow base station may receive the SBAS and GPS signals. Next, in step 422, the narrow-area reference station may determine the real-time position by calculating the navigation solution using the GPS signal as occasion demands and synchronize the narrow-area reference stations as the receiving station. Of course, the control station which has collected the GPS signal or the position information from the narrow-area reference station may perform time synchronization between the narrow-area reference station, which is the receiving station.

단계(423)에서, 협역기준국은, 시간 태그된(Time-Tagged) 수신국인 협역기준국의 위치 정보와 SBAS 수신 데이터를 수집하고, 협역기준국의 위치 정보와 SBAS 수신 데이터를 통제국인 지상 통제국으로 전송할 수도 있다.In step 423, the narrow-area reference station collects location information and SBAS reception data of the narrow-area reference station, which is a time-tagged reception station, and transmits the location information of the narrow-area reference station and the SBAS reception data, It can also be sent to the empire.

일실시예에 따르면, 통제국은, 협역기준국으로부터 수신된 SBAS 보정 신호와 거리 측정(Ranging) 신호와 GPS 신호를 수신하여 이온층지연 등을 보정하는 정보를 생성하는데 활용할 수도 있다.According to one embodiment, the control unit may utilize the SBAS correction signal received from the narrow-area reference station, the ranging signal and the GPS signal to generate information for correcting the ionospheric delay and the like.

단계(430)에서, 통제국은, 협역 수신국인 협역기준국과 대양 수신국인 선박기준국으로부터 수신 및 수집한 데이터와 SBAS Ranging 신호를 이용하여 정밀 궤도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 통제국은, 우리 나라를 포함한 SBAS 신호 가시 영역에서 선박기준국에서 수신된 SBAS 거리 측정(Ranging) 신호와 GPS 신호를 수신하여 협역기준국으로부터 수신된 동일한 수신 정보와 함께 SBAS 정지 궤도 정밀 궤도 결정을 수행할 수 있다. 이때, 수신된 GPS 신호와 SBAS 신호를 이용하여 선박기준국의 정밀 위치와 수신국 간의 시각동기를 수행할 수 있다.In step 430, the control station may determine the precise orbit using the SBAS ranging signal and the data received and collected from the maritime reference station, the maritime reception station, and the marine reference station, which is the ocean reception station. For example, the control station receives the SBAS ranging signal and the GPS signal received from the ship reference station in the SBAS signal visibility region including our country and transmits the same reception information received from the narrow base station to the SBAS stationary orbit Precision orbit determination can be performed. At this time, time synchronization between the precise position of the ship reference station and the receiving station can be performed using the received GPS signal and the SBAS signal.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 수행하는 통제국으로서, 통제국을 나타내는 블록도이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a control station that performs a method for determining a precise orbit of a geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 위성 기반 보정 시스템(SBAS)을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 수행하는 통제국(500)의 구성을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, the configuration of the control station 500 for performing the precise orbit determination method of the geosynchronous satellite for the satellite-based correction system (SBAS) can be known.

일실시예에 따르면, 통제국(500)은, 협역기준국 데이터 수신부(510), 선박기준국 데이터 수신부(520), 궤도 결정부(530)를 포함하여 구성될 수도 있다.According to one embodiment, the control station 500 may include a narrow-area reference station data receiving unit 510, a ship reference station data receiving unit 520, and a orbit determining unit 530.

협역기준국 데이터 수신부(510)는, 협역기준국으로부터 협역기준국이 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터 및 협역기준국의 위치 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 통제국은, 보정 데이터를 포함하는 보정 신호와 레인징 데이터를 생성하고, 생성한 보정 신호와 레인징 데이터를 선박기준국과 협역기준국으로 송출할 수 있다. The narrow-area reference station data receiving unit 510 can receive the SBAS correction data received from the narrow-band reference station by the narrow-band reference station and the position data of the narrow-area reference station from the narrow-band reference station. At this time, the control station generates the correction signal including the correction data and the ranging data, and can transmit the generated correction signal and ranging data to the marine reference station and the narrow base station.

선박기준국 데이터 수신부(520)는, 선박기준국으로부터 선박기준국이 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터 및 선박기준국의 위치데이터를 수신할 수 있다. 이때, 선박기준국은, GPS 신호들을 수신하여 선박기준국의 위치데이터를 생성할 수 있다. 또한, 선박기준국은, 해상 운행 중 정지 궤도 위성으로부터 SBAS 보정데이터를 수신할 수도 있다.The ship reference station data receiving unit 520 can receive the SBAS correction data and the position data of the ship reference station received from the geostationary orbit satellite from the ship reference station. At this time, the ship reference station can receive GPS signals and generate position data of the ship reference station. The ship reference station may also receive SBAS correction data from geostationary satellites during maritime operations.

궤도 결정부(530)는, 협역기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터, 협역기준국의 위치 데이터, 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터 및 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 정지 궤도 위성의 궤도를 결정할 수 있다. 이때, 선박기준국 데이터 수신부(520)는, 선박기준국으로부터 선박기준국이 정지 궤도 위성으로부터 수신한 레인징 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 협역기준국 데이터 수신부(510)는, 협역기준국으로부터 협역기준국이 정지 궤도 위성으로부터 수신한 레인징 데이터를 수신할 수도 있다. 다음으로, 궤도 결정부(530)는, 선박기준국과 협역기준국으로부터 수신한 레인징 데이터와 SBAS 보정데이터와 선박기준국의 위치데이터와 협역기준국의 위치 데이터를 기초로 정지 궤도 위성의 궤도를 결정할 수 있다.The orbit determining unit 530 determines the orbit of the geosynchronous orbit satellite using the SBAS correction data received from the narrow-band reference station, the position data of the narrow-band reference station, the SBAS correction data received from the ship reference station, You can decide. At this time, the ship reference station data receiving unit 520 can receive the ranging data received from the ship reference station from the geostationary orbit satellite. Further, the narrow-area reference station data receiving unit 510 may receive the ranging data received from the geostationary-satellite by the narrow-area reference station from the narrow-area reference station. Next, the orbit determining unit 530 determines whether or not the orbit of the geostationary satellite based on the ranging data, the SBAS correction data, the position data of the ship reference station, and the position data of the narrow-area reference station received from the ship reference station and the narrow- Can be determined.

또한, 일실시예에 따르면, 통제국(500)은, 지연 보정 정보 생성부, 시각 동기부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.In addition, according to one embodiment, the control unit 500 may further include a delay correction information generation unit and a time synchronization unit.

지연 보정 정보 생성부는, 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 지연 보정에 관한 정보를 생성할 수 있다. 이때, 선박기준국 데이터 수신부(520)는, 선박기준국으로부터 선박기준국이 정지 궤도 위성으로부터 수신한 레인징 데이터를 수신하고, 지연 보정 정보 생성부는, 수신한 레인징 데이터와 위치 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 지연 보정에 관한 정보를 생성할 수 있다.The delay correction information generation unit can generate information on the delay correction using the SBAS correction data received from the ship reference station and the position data of the ship reference station. At this time, the ship reference station data receiving unit 520 receives the ranging data received from the ship reference station from the geostationary orbit satellite, and the delay correction information generating unit receives the ranging data from the position reference reference station Information on the delay correction can be generated using the received SBAS correction data and the position data of the ship reference station.

시각 동기부는, 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 시각 동기를 할 수 있다. 예를 들면, 시각 동기부는, 선박기준국의 위치데이터와 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터를 기초로 시각 동기를 할 수도 있다.The time synchronization unit can perform time synchronization using the position data of the ship reference station. For example, the time synchronization unit may perform time synchronization based on the position data of the ship reference station and the SBAS correction data received from the ship reference station.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 수행하는 선박기준국으로서, 선박기준국을 나타내는 블록도이다.FIG. 6 is a block diagram illustrating a ship reference station as a ship reference station for performing a precise orbit determination method for a geostationary satellite for a SBAS system according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법을 수행하는 선박기준국(600)의 구성을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, the configuration of the ship reference station 600 for performing the precise orbit determination method of geostationary orbiting satellites for the SBAS system can be known.

일실시예에 따르면, 선박기준국(600)은, 정지 궤도 위성 신호 수신부(610), 위치데이터 생성부(620), 통제국 전송부(630)를 포함하여 구성될 수 있다.According to one embodiment, the ship reference station 600 may include a geostationary satellite signal receiving unit 610, a position data generating unit 620, and a control station transmitting unit 630.

정지 궤도 위성 신호 수신부(610)는, 정지 궤도 위성으로부터 SBAS 보정데이터 및 레인징 데이터를 수신할 수 있다. 이때, 통제국은, SBAS 보정데이터를 포함하는 보정 신호와 레인징 신호를 생성하고, 생성한 보정 신호와 레인징 신호를 동시에 정지궤도 위성을 통하여 송출할 수 있다.The geostationary-satellite-signal receiving unit 610 can receive the SBAS correction data and the ranging data from the geostationary-satellite. At this time, the control station generates a correction signal including the SBAS correction data and a ranging signal, and can transmit the generated correction signal and the ranging signal simultaneously through the geostationary satellite.

위치데이터 생성부(620)는, 정지 궤도 위성와 다른 위성들로부터 GPS 신호를 수신하여 선박기준국의 위치데이터를 생성할 수 있다. The position data generator 620 may receive GPS signals from geostationary satellites and other satellites to generate position data of the ship reference station.

통제국 전송부(630)는, 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 신호와 선박기준국의 위치데이터를 통제국으로 전송할 수 있다. 이때, 통제국은, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도를 결정할 수 있다. 또한, 통제국은, 선박기준국의 위치데이터와 협역기준국의 위치 데이터를 이용하여 시각 동기를 할 수도 있다.The control station transmitting unit 630 can transmit the received SBAS correction data, the ranging signal, and the position data of the ship reference station to the control station. At this time, the control station can determine the precise orbit of the geostationary satellite. The control station may also perform time synchronization using the position data of the vessel reference station and the position data of the narrow-angle reference station.

본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. The methods according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and configured for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims that follow.

Claims (15)

위성 기반 보정 시스템(Satellite Based Augmentation System: SBAS)을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법에 있어서,
협역기준국으로부터 상기 협역기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징데이터 및 상기 협역기준국의 위치 데이터를 수신하는 단계;
선박기준국으로부터 상기 선박기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 상기 선박기준국의 위치데이터를 수신하는 단계; 및
상기 협역기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터, 상기 협역기준국의 위치 데이터, 상기 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터 및 상기 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 상기 정지 궤도 위성의 궤도를 결정하는 단계
를 포함하는 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법.A method of determining a precise orbit of a geostationary satellite for a satellite based augmentation system (SBAS)
Receiving the SBAS correction data, the ranging data and the position data of the narrow-area reference station received from the geostationary orbit satellite from the narrow-area reference station;
Receiving the SBAS correction data, the ranging data, and the position data of the ship reference station received from the geostationary orbit satellite from the ship reference station; And
And the SBAS correction data received from the narrow-area reference station, the location data of the narrow-area reference station, the SBAS correction data received from the ship reference station, ranging data, and position data of the ship reference station, ≪ / RTI >
Of the geosynchronous geosynchronous satellite. 제1항에 있어서,
상기 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터, 레인징 데이터와 상기 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 지연 보정에 관한 정보를 생성하는 단계;
를 더 포함하는 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법.The method according to claim 1,
Generating information on delay correction using SBAS correction data, ranging data and position data of the ship reference station received from the ship reference station;
Further comprising the steps of: 제1항에 있어서,
상기 협역 기준국 및 선박기준국의 GPS 수신기를 이용하여 위치데이터 및 시각 동기를 하는 단계 - 상기 항법해는 위치 및 시각 정보임 - ;
를 더 포함하는 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법.The method according to claim 1,
Performing location data and time synchronization using the GPS receiver of the narrow-band reference station and the ship reference station, the navigation solution being position and time information;
Further comprising the steps of: 제3항에 있어서,
상기 시각 동기를 하는 단계는,
상기 협역기준국 및 선박기준국의 위치데이터와 시각 동기는 상기 협역 기준국 및 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터 및 위치데이터 및 시각 정보를 기초로 위치 및 시각 동기를 향상시키는, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법.The method of claim 3,
The time synchronizing step includes:
Wherein the position data and the time synchronization of the narrowband reference station and the ship reference station are obtained by using the SBAS correction data and the position data and the time information received from the narrowband reference station and the ship reference station, Precision Orbit Determination Method. 제1항에 있어서,
상기 선박기준국은,
해상 운행 중 상기 정지 궤도 위성으로부터 상기 SBAS 보정데이터 및 레인징 데이터를 수신하는, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법.The method according to claim 1,
The ship reference station,
And receives the SBAS correction data and ranging data from the geostationary orbiting satellite during sea operation. 제1항에 있어서,
상기 통제국은,
보정 데이터를 포함하는 보정 신호와 레인징 신호를 생성하고, 상기 생성한 SBAS 신호와 레인징 신호 데이터를 정지궤도 위성을 통하여 선박기준국과 협역기준국으로 송출하는, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법.The method according to claim 1,
The control station,
A method for determining a precise orbit of a geosynchronous orbit satellite, which generates a correction signal including a correction data and a ranging signal, and transmits the generated SBAS signal and ranging signal data to a ship reference station and a narrow- . 제2항에 있어서,
상기 지연 보정에 관한 정보를 생성하는 단계는,
상기 선박기준국으로부터 상기 선박기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 레인징 신호를 수신하고, 상기 수신한 레인징 데이터와 위치 상기 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 상기 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 지연 보정에 관한 정보를 생성하는, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the step of generating information on the delay correction comprises:
Receiving the ranging signal received from the geostationary orbiting satellite from the ship reference station and transmitting the SBAS correction data received from the ship reference station and the position data of the ship reference station Wherein the information about the delay correction is generated by using the delay correction information. 제1항에 있어서,
상기 정지 궤도 위성의 궤도를 결정하는 단계는,
상기 선박기준국으로부터 상기 선박기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 레인징 데이터를 수신하는 단계;
상기 협역기준국으로부터 상기 협역기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 레인징 데이터 신호를 수신하는 단계; 및
상기 선박기준국과 상기 협역기준국으로부터 수신한 레인징 데이터와 SBAS 보정데이터와 상기 선박기준국의 위치데이터와 상기 협역기준국의 위치 데이터를 기초로 상기 정지 궤도 위성의 궤도를 결정하는 단계
를 더 포함하는, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of determining the orbit of the geostationary-
Receiving ranging data received by the ship reference station from the geostationary orbit satellite from the ship reference station;
Receiving a ranging data signal received from the geostationary orbit satellite from the narrow-area reference station; And
Determining a trajectory of the geostationary satellite based on the ranging data received from the ship reference station and the narrow-band reference station, the SBAS correction data, the position data of the ship reference station, and the position data of the narrow-
Further comprising the steps of: 선박기준국이 수행하는, SBAS 시스템을 위한 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법에 있어서,
정지 궤도 위성으로부터 SBAS 보정데이터 및 레인징 데이터를 수신하는 단계;
상기 정지 궤도 위성와 다른 위성들로부터 GPS 신호를 수신하여 상기 선박기준국의 위치데이터를 생성하는 단계; 및
상기 수신한 SBAS 보정데이터와 레인징 데이터와 상기 선박기준국의 위치데이터를 통제국으로 전송하는 단계
를 포함하고,
상기 통제국은,
상기 정지 궤도 위성의 정밀 궤도를 결정하는, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법.A method of determining a precise orbit of a geostationary satellite for a SBAS system, the method comprising the steps of:
Receiving SBAS correction data and ranging data from geostationary-satellite;
Receiving GPS signals from the geostationary-satellite and other satellites to generate position data of the vessel reference station; And
Transmitting the received SBAS correction data, ranging data, and position data of the ship reference station to the control station
Lt; / RTI >
The control station,
Wherein the precise orbit of the geostationary satellite is determined. 제9항에 있어서,
상기 통제국은,
상기 선박기준국의 위치데이터와 협역기준국의 위치 데이터를 이용하여 시각 동기를 하는, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법.10. The method of claim 9,
The control station,
Wherein the time synchronization is performed using the position data of the ship reference station and the position data of the narrow-area reference station. 제9항에 있어서,
상기 통제국은,
상기 SBAS 보정데이터를 포함하는 보정 신호와 레인징 신호를 생성하고, 상기 생성한 보정 신호와 레인징 신호를 정지궤도 위성을 통하여 동시에 송출하는, 정지 궤도 위성의 정밀 궤도 결정 방법.10. The method of claim 9,
The control station,
Generating a correction signal including the SBAS correction data and a ranging signal, and simultaneously transmitting the generated correction signal and the ranging signal through a geostationary satellite. 통제국에 있어서,
협역기준국으로부터 상기 협역기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터 레인징 데이터를 포함하는 SBAS 신호 및 상기 협역기준국의 위치 데이터를 수신하는 협역기준국 데이터 수신부;
선박기준국으로부터 상기 선박기준국이 상기 정지 궤도 위성으로부터 수신한 SBAS 보정데이터 레인징 신호를 포함하는 SBAS 신호 및 상기 선박기준국의 위치데이터를 수신하는 선박기준국 데이터 수신부; 및
상기 협역기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터, 상기 협역기준국의 위치 데이터, 상기 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터 및 상기 선박기준국의 위치데이터와 복수의 레인징 데이터를 포함하는 SBAS 신호를 이용하여 상기 정지 궤도 위성의 궤도를 결정하는 궤도 결정부
를 포함하는 통제국.For example,
A narrowband reference station data receiving unit for receiving from the narrow base station a SBAS signal including SBAS correction data ranging data received from the geostationary orbit satellite and positional data of the narrowband reference station;
A ship reference station data receiving unit for receiving, from the ship reference station, an SBAS signal including the SBAS correction data ranging signal received from the geostationary orbit satellite by the ship reference station and position data of the ship reference station; And
An SBAS signal including SBAS correction data received from the narrow-area reference station, position data of the narrow-range reference station, SBAS correction data received from the ship reference station, position data of the ship reference station, and a plurality of ranging data Orbit satellite to determine the orbit of the geostationary-
Including the United States. 제12항에 있어서,
상기 선박기준국으로부터 수신한 SBAS 보정데이터와 상기 선박기준국의 위치데이터를 이용하여 지연 보정에 관한 정보를 생성하는 지연 보정 정보 생성부;
를 더 포함하는 통제국.13. The method of claim 12,
A delay correction information generation unit for generating information on delay correction using SBAS correction data received from the ship reference station and position data of the ship reference station;
To include more than one. 제12항에 있어서,
상기 선박기준국에서 위치데이터를 이용하여 시각 동기를 하는 시각 동기부;
를 더 포함하는 통제국.13. The method of claim 12,
A time synchronization unit for performing time synchronization using the position data in the ship reference station;
To include more than one. 제12항에 있어서,
상기 협역기준국과 선박기준국에서 수신된 복수개의 레인징 데이터 중 베스트 DOP(Best DOP) - 상기 베스트 DOP는, 정지궤도 위성 입장에서의 기준국간 이각이 가장 큰 조합의 레인징 데이터 - 를 선정하는 궤도결정부;
를 더 포함하는 통제국.
13. The method of claim 12,
The Best DOP (Best DOP) among the plurality of ranging data received from the Narrow Range Reference Station and the Ship Reference Station selects the combination of ranging data having the largest difference between reference stations in the geostationary satellite An orbit determining unit;
To include more than one.
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KR20190071215A (en) * 2017-12-14 2019-06-24 한국항공대학교산학협력단 THe METHOD AND APPARATUS OF CONVERTING SBAS INTEGRITIES FOR EARTH ORBITING SATELLITES

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JP4644792B2 (en) * 2007-09-25 2011-03-02 独立行政法人電子航法研究所 Method and apparatus for correcting ionospheric delay in satellite navigation system.

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