KR20180073504A - Gnss 라디오 수신기에서 다중 경로 경감 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 GNSS 송신기에 의해 송신된 측위 신호로부터 위치를 계산하기 위한 GNSS 수신기, 및 연관된 방법에 관한 것으로서, 상기 수신기는 다른 편파를 갖는 제1 및 제2 신호 획득 요소(301)를 포함하고, 수신기는 상기 제1 신호 획득 요소 상에서 수신된 신호를 프로세싱하여 제1 의사 거리 측정치(203)를 계산하고 그리고 상기 제2 신호 획득 요소 상에서 수신된 신호를 프로세싱하여 제2 의사 거리 측정치(303) 및 연관된 품질 표시자(304)를 계산하도록 구성되고, 상기 수신기는 계산 회로(306)를 포함하고, 계산 회로는,
- 품질 표시자에 종속하여 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하고, 그리고 그것을 대응하는 제1 의사 거리 측정치와 비교하고, 그리고
- 위치(204)를 계산하기 위해 비교 결과에 기반하여 적어도 3개의 제1 의사 거리 측정치를 선택하도록 구성된다.

Description

GNSS 라디오 수신기에서 다중 경로 경감{MULTIPATH MITIGATION IN A GNSS RADIO RECEIVER}

본 발명은 다중 경로 전파 환경에서의 전역 항법 위성 시스템(Global Navigation Satellite Systems: GNSS) 수신기 분야에 적용된다. 더 구체적으로, 본 발명은 다중 경로 경감(multipath mitigation)을 위한 수신기 아키텍처 및 관련 신호 프로세싱 기술을 기술한다.

여러 해 동안 완전히 배치된 GNSS가 2개(미국의 전역 측위 시스템 및 러시아의 GLONASS) 있고 그리고 배치 중에 있는 것이 2개 이상(중국의 베이더우 항법 위성 시스템 및 유럽의 갈릴레오 시스템) 있다. 이들 시스템은 동일한 원리에 의존하여 정확한 측위 측정치를 제공한다: 마이크로파 무선 주파수(radio frequency: RF) 신호는 궤도를 도는 여러 위성으로부터 동일한 반송파 주파수 상에서 브로드캐스팅된다; 신호는 항법 메시지를 반송하며 PRN(의사 무작위 잡음: Pseudo Random Noise)을 사용하여 확산되고, PRN 시퀀스는 각각의 송신기에 특정적이다. 수신기측에서, 수신된 신호는, 신호의 원점을 결정하고 그리고 추적 위치를 획득하기 위해, PRN 코드의 로컬 발생된 복제본과 추적 루프에서 상관된다. 수신기의 프로세싱 능력은 항법 메시지에 포함된 정보를 메시지의 수신 시간과 함께 사용하여 수신기와 위성 간 거리의 측정치인 의사-거리를 계산한다. 구별되는 위성으로부터 4개 이상의 의사-거리 측정치(pseudo-range measurement)가 계산될 때, 수신기는 삼각측량법 또는, 예컨대, RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring) 기술과 같은 더 고급 기술을 사용하여 위치, 속도 및 시간(PVT)을 계산할 수 있다.

정확도에 영향을 주는 다양한 현상 중에 GNSS 시스템에서의 측위는 다중 경로 반사의 문제이다. 실로, GNSS 측위 시스템에서, 측위 신호는 보통은 수신기와 가시선(line of sight)(LOS) 상에 있는 위성을 통하여 송신된다. 그리하여, 수신기측에서, 신호는 직접 전파 경로를 포함한다. 그렇지만, 전파 환경에 종속하여, 그것은 환경의 요소에 걸쳐 측위 신호의 반사로부터 초래되는 다중 경로라고 알려져 있는 경로를 더 포함할 수 있다. 이들 경로는 직접 경로의 지연된 버전이며, 일반적으로는 감쇠되고 위상 편이되어 온다.

다중 경로는 수신기에서 계산된 상관 함수에서 아티팩트를 생성하고, 그리고 결과적으로 의사 거리 측정치에 영향을 미친다. 전파 환경 및/또는 안테나 성능에 종속하여, 이들 다중 경로는 직접 경로의 전력 레벨에 가까운 그리고 때로는 그보다 더 높은 전력 레벨을 가질 수 있다. 수신기의 추적 루프가 직접 경로 대신 반사 경로 상에 로킹할 때, 그리고, 정의에 의해, 반사 경로가 직접 경로보다 더 큰 거리에 걸치므로, 그것은 의사 거리 측정 오차, 및 결과적으로 수신기에 의해 결정된 위치의 더 낮은 정확도를 초래한다.

직접 경로 대신에 반사 경로를 추적하는 것은 높은 정확도가 요구되는 도시 환경에서는 특히 빈번하게 일어날 수 있다. 그래서, GNSS 수신기가 직접 전파 경로 대신에 반사 전파 경로를 추적하는 것을 방지하기 위한 기술을 구현하는 것이 중요하다.

파가 반사될 때 원 편파 전자기파의 편파는 반전된다고 알려져 있다. 그리하여, 수신기에 다중 경로에 대항하는 강건함을 가져오기 위해, 우선회 원 편파(right hand circularly polarized: RHCP) 신호가 공통적으로 사용된다. 반사된 후에, 신호는 좌선회 원 편파(left hand circularly polarized: LHCP)이다. 수신기에서 RHCP 안테나를 사용하여, LHCP 신호, 즉, 홀수 횟수 반사된 신호의 전력 레벨은 대단히 감소된다. 수신기가 측위 신호의 반사 경로를 추적할 확률은 감소되며, 다중 경로 반사에 대항하는 진성 보호를 수신기에 가져온다.

현재, GNSS 신호는 RHCP 신호를 사용하여 송신되고, 그리고 수신기의 대부분은 많은 다중 경로 전파 시나리오를 취급하기에 충분한 RHCP 안테나를 내장한다. 그렇지만, 이러한 기술의 효율은 수신 안테나 다이어그램의 품질에 고도로 종속하고, 그리고 일부 전파 환경은, 밀집한 도시 환경에서는 현저하게, 여전히 문제일 수 있다.

도 1은 종래 기술로부터 알려져 있는 바와 같은 GNSS 수신기에서 안테나의 방사 패턴을 예시한다. 도 1에는, 우선회 및 좌선회 원 편파에서, 조준-이탈각(off-boresight angle: OBA)에 대한 안테나의 이득이 표현된다. 조준-이탈각은 천정 방향을 비추는 안테나에 대해 표현되고, 그리하여 0°의 조준-이탈각은 안테나 패턴의 수직 위 방향에 대응한다.

선(101)은 동일-편파 전자기파(co-polarized electromagnetic wave)(그 경우에는, RHCP)에 대한 이득, 즉, 수신된 신호가 우선회 원 편파될 때의 이득을 표현한다. 이득은 신호가 수신기 위로부터 올 때(조준-이탈각이 널일 때) 최대임을 관찰할 수 있다. 이것은 위성 통신에 완벽하게 적합하다. 이득은 조준-이탈각이 증가할 때 감소하고, 그리고 신호가 안테나의 뒤로부터 올 때 영에 가깝다.

반대로, 선(102)은 교차-편파 신호(cross-polarized signal)에 대한 이득, 즉, 수신된 전자기파가 LHCP일 때의 이득을 표현한다. 이러한 이득은 조준-이탈각이 널일 때 오히려 낮고, 그리고 조준-이탈각이 무엇이든 높은 값에 도달하지는 않는다.

도 1에서, 위성이 수신기 위에 놓여 있을 때(위치(103)), 우선회와 좌선회 원 편파 신호 간 이득 차이는 약 40dB인데, 그것은 반사 전파 경로에 대항하는 자연 보호를 가져온다. 이러한 차이는 조준-이탈각에 반대로 감소한다. 조준-이탈각이 약 ±90°일 때(신호가 거의 수평으로 오는 것을 의미함, 위치(104)), 그 차이는 약 10dB인데, 그것은 반사 전파 경로를 유의미하게 감쇠시키기에는 충분하지 않다. 조준-이탈각이 약 ±140°일 때(위치(105)), 이러한 차이는 널이고, 그리고 신호가 더 높은 각도로부터 올 때는 심지어 반전된다. 그래서, 높은 조준-이탈각으로 신호가 올 때는 문제이다(이러한 상황은 일반적으로는 신호가 안테나의 후방에서 온다고 지칭됨).

실제로, 직접 전파 경로는 높은 조준-이탈각으로 도착하지 않지만, 반사 경로는, 예컨대, 신호가 지면 상에서 반사될 때, 그렇게 할 수 있다. 그들 경우에, 직접 및 반사 경로의 전력 레벨은 동등할 수 있고, 그리고 안테나의 편파 속성은 반사 전파 경로를 필터링하는 그 역할을 하지 못한다.

예컨대, MAQSOOD 등의 문헌["Effects of Ground Plane on the Performance of Multipath Mitigating Antennas for GNSS", 2010 Loughborough Antennas & Propagation Conference]으로부터, 안테나, 및 특히 그들의 접지면을 수정하는 것, RHCP 전자기파에 관한 그들 이득을 더 개선하는 것, 및 LHCP 전자기파에 대한 그들 이득을 감소시키는 것이 알려져 있다. 그러한 수정은 다중 경로 문제를 감소시키지만 전적으로 해결하지는 못하고, 그리고 안테나의 복잡도, 표면 및 비용의 관점에서 비용이 들어, 모바일 장비에서의 사용에 대해 문제일 수 있다.

측위 신호에서 다중 경로 반사를 검출하기 위한 신호 프로세싱 경감 알고리즘 또한 당업계에서 알려져 있다. GNSS 신호에서 다중 경로를 검출하기 위한 방법은 수신기의 추적 루프에서 계산된 교차-상관 함수의 최대 우도(Maximum Likelihood)(ML) 추정에 기반하는 방법, 또는 교차-상관 함수의 형상을 연구함으로써 신호의 모든 경로의 지연 및 전력을 추정하는 것을 목표로 하는 다중 경로 추정 지연-고정-루프(MEDLL) 방법을 포함한다. 그렇지만, 이들 알고리즘은, 많은 상관기가 필요로 되므로, 많은 컴퓨팅 능력을 필요로 하고, 그리고 가우스 잡음에 민감하다. 부가적으로, 그러한 알고리즘을 사용하여 반사 경로로부터 직접 경로의 특성을 나타내는 것은 보통은 소정 시간 기간에 걸쳐 연이은 측정치를 평활화하는 것을 필요로 하는데, 그것은, 예컨대, 도시 환경에서의 비-정적 수신기에 대해서와 같은, 시변 환경과는 맞지 않다.

어레이-안테나의 사용 또한 다중 경로 경감에 대해 알려져 있지만, 많은 부가적 안테나 및 복소 신호 프로세싱 알고리즘을 필요로 한다.

그래서, 강건하고, 그리고 낮은 복잡도로, 실시간으로 실행될 수 있는 GNSS 수신기에서의 다중 경로 경감 기술에 대한 필요성이 있다.

미국 특허 출원 US　2009/0195449　A1은 수신기가 다중 경로 전파 환경에 있는지 아닌지 결정하기 위한 방법을 기술한다. 이러한 특허 출원에서, RHCP 안테나 상에서 수신된 신호로부터 계산된 의사 거리는 LHCP 안테나 상에서 수신된 신호로부터 계산된 의사 거리와 비교된다. 반송파 대 잡음 비(C/N0) 측정 또한 양 안테나 상에서 수신된 신호에 대해 수행된다.

참조된 특허 출원은 다음의 전제에 기반한다:

- 신호가 직접 경로를 통해 전파할 뿐일 때, LHCP 및 RHCP 신호에 연관된 추적 루프는 동일한 위치에서 로킹된다: 의사 거리 측정치는 실질적으로 같다;

- 신호가 하나 이상의 반사를 포함할 때, RHCP 안테나 상에서 획득된 신호에 전용인 추적 루프는 신호의 직접 경로 상에 로킹되는 한편, LHCP 안테나 상에서 획득된 신호에 전용인 추적 루프는 신호의 반사 경로 상에 로킹된다: 의사 거리 측정치는 다르다.

그리하여, RHCP와 LHCP 의사 거리 측정 간 수행된 차이가 임계치를 초과할 때, 수신기가 다중 경로 전파 환경에 있을 우도가 있다. 이러한 특허 출원은 다중 경로를 검출하기 위해, 반송파 대 잡음 비 측정치에 기반하여, 제2 기준을 사용하는 것을 더 제안한다.

그렇지만, 참조된 특허 출원은 RHCP 안테나 상에서 획득된 신호로부터 직접 경로 대신에 반사 경로의 추적을 검출하는 문제를 해결하지 못한다. 실로, RHCP 신호에 전용인 추적 루프가 측위 신호의 반사 경로를 추적할 때, RHCP와 LHCP 안테나로부터 획득된 의사 거리 측정치들 간 차이는 거의 널이다. 그때, 수신기는 신호가 직접 경로 상에서 획득된다고 간주하고, 잘못된 의사 거리 측정치에 높은 레벨의 확신을 둘 것이다.

실제로, 다중 경로 전파 환경은 RHCP 안테나 상에서 획득된 신호를 프로세싱하는 추적 루프가 직접 경로 상에 로킹될 때 검출될 뿐일 것이다. RHCP 신호에 대한 추적 위치가 맞는지 틀린지에 관한 표시는 없다.

C/N 측정치에 기반하는 제2 기준은 RHCP와 LHCP 신호 간 안테나 이득이 조준-이탈각에 대해 일정함을 가정하는데, 그것은, 도 1에서 관찰될 수 있는 바와 같이, 옳지 않다. 조준 이탈각에 종속하여, 이것은 -40dB 내지 40dB에 이를 수 있다. 그래서, 높은 레벨의 거짓 경보를 울릴 이러한 기준에 의존하는 것은 가능하지 않다.

결과로서, 참조된 특허 출원은 GNSS 수신기에서 직접 경로의 추적과 반사 경로의 추적 간 구별하는 문제를 해결하지 못한다.

본 발명의 목적은 GNSS 수신기에서 다중 경로를 경감하기 위한 방법, 및 연관된 수신기를 기술하는 것이다. 방법은 측위 신호의 반사 경로에 대해 로킹되는 추적 루프에 대한 정보를 준다. 본 발명은, 각각의 안테나가 수신기 체인에 연관되는, 다르게 편파된 2개의 안테나의 사용에 기반하고, 그리고 동일-극 안테나(co-polar antenna) 상에서 수신된 신호로부터 계산된 의사 거리 측정치의 신뢰도를 결정하기 위해 의사 거리 측정치 및 연관된 품질 표시자 양자를 사용함으로써 종래 기술의 다중 경로 검출 기술을 개선하는 것을 목표로 한다.

이러한 목적으로, 본 발명은 복수의 GNSS 송신기에 의해 송신된 측위 신호로부터 위치를 계산하기 위한 GNSS 수신기를 개시한다. 수신기는 제1 편파를 갖는 제1 신호 획득 요소를 포함하고 그리고 상기 제1 신호 획득 요소 상에서 수신된 신호를 프로세싱하여 제1 의사 거리 측정치를 계산하도록 구성된다. 수신기는 제1 편파와는 다른 제2 편파를 갖는 제2 신호 획득 요소를 더 포함하고, 그리고 상기 제2 신호 획득 요소 상에서 수신된 신호를 프로세싱하여 제2 의사 거리 측정치 및 연관된 품질 표시자를 계산하도록 구성된다. 수신기는 또한 계산 회로를 포함하고, 계산 회로는,

- 품질 표시자에 종속하여 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하고, 그리고 선택된 상기 적어도 하나의 제2 의사 거리 측정치를 동일한 GNSS 송신기로부터 획득된 제1 의사 거리 측정치와 비교하고, 그리고

- 위치를 계산하기 위해 비교 결과에 기반하여 제1 의사 거리 측정치로부터 적어도 3개의 의사 거리 측정치를 선택하도록 구성된다.

본 발명에 따른 GNSS 수신기의 일 실시형태에 의하면, 제1 신호 획득 요소는 우선회 원 편파 안테나이다.

본 발명에 따른 GNSS 수신기의 다른 실시형태에 의하면, 제1 및 제2 신호 획득 요소는 이중-편파 안테나의 별개의 안테나 출력이고, 안테나 출력 중 하나는 우선회 원 편파되고, 다른 안테나 출력은 좌선회 원 편파된다.

일 실시형태에 의하면, 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하는 것은 그들의 품질 표시자의 내림차순으로 정의된 수(N)의 제2 의사 거리 측정치를 선택함으로써 행해진다. 유익하게는, 고려되는 제2 의사 거리 측정치의 수는 동적으로 적응된다.

다른 실시형태에 의하면, 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하는 것은 연관된 품질 표시자가 임계치 위에 있는 제2 의사 거리 측정치를 선택함으로써 행해진다.

또 다른 실시형태에 의하면, 수신기는 제1 의사 거리 측정치에 연관된 품질 표시자를 계산하도록 더 구성되고, 그리고 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하는 것은 제1 의사 거리 측정치에 연관된 품질 표시자와 제2 의사 거리 측정치에 연관된 품질 표시자 간 조합을 수행함으로써 행해진다.

본 발명에 따른 GNSS 수신기의 일 실시형태에서, 적어도 3개의 제1 의사 거리 측정치의 선택은 모든 제1 의사 거리 측정치를 선택하고, 그리고 동일한 GNSS 송신기로부터 획득된 선택된 제2 의사 거리 측정치보다 크거나 실질적으로 같은 의사 거리 측정치를 선택으로부터 제거함으로써 행해질 수 있다.

유익하게는, 수신기는 제1 의사 거리 측정치가 위치 계산을 위해 선택되지 않을 때 상기 제1 의사 거리 측정치를 컴퓨팅하는 것을 담당하고 있는 추적 루프를 검출하도록 더 구성된다.

실시형태에 종속하여, 품질 표시자는 반송파 대 잡음 비, 신호 대 잡음 비, 신호 대 간섭 더하기 잡음 비, 신호 전력 레벨, 참조 신호와의 우도 측정치, 또는 위의 측정치들의 어느 조합 중에서 선택될 수 있다. 유익하게는, 이들 품질 측정치는 항법 메시지의 궤도력 필드에서 주어지는 바와 같은, 예컨대, 위성의 알려져 있는 위치에 종속하는 가중 인자를 사용하여 더 조절될 수 있다.

본 발명은, 제1 편파를 갖는 제1 신호 획득 요소 및 제1 편파와는 다른 제2 편파를 갖는 제2 신호 획득 요소를 포함하는 GNSS 수신기에서, 복수의 GNSS 송신기에 의해 송신된 측위 신호로부터 위치를 계산하기 위한 방법에 더 관한 것이다. 방법은,

- 제1 신호 획득 요소를 통하여 수신된 신호로부터 제1 의사 거리 측정치를 계산하는 제1 단계,

- 제2 신호 획득 요소를 통하여 수신된 신호로부터 제2 의사 거리 측정치 및 연관된 품질 표시자를 계산하는 제2 단계,

- 품질 표시자에 종속하여 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하고, 그리고 선택된 상기 적어도 하나의 의사 거리 측정치를 동일한 GNSS 송신기로부터 획득된 제1 의사 거리 측정치와 비교하는 제3 단계,

- 제2 단계의 비교 결과에 기반하여 제1 의사 거리 측정치로부터 적어도 3개의 의사 거리 측정치를 선택하는 제4 단계, 및

- 제3 단계에서 선택된 적어도 3개의 의사 거리 측정치를 사용하여 위치를 계산하는 제5 단계를 포함한다.

여러 예시적 실시형태 및 그 첨부 도면의 이하의 설명으로부터 본 발명이 더 잘 이해될 것이고 그 다양한 특징 및 이점이 부각될 것이다.
- 도 1은, 이미 기술된, 종래 기술로부터 알려져 있는 바와 같은 GNSS 수신기에서 안테나의 방사 패턴의 예시도;
- 도 2는 종래 기술에 따른 GNSS 수신기의 개관도;
- 도 3은 본 발명에 따른 GNSS 수신기의 개관도;
- 도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 다양한 실시형태에 따라, 예로서, 동작의 전형적 경우의 예시도; 및
- 도 5는, GNSS 수신기에서 다중 경로 경감을 위한, 본 발명에 따른 방법의 순서도.
본 명세서에서 개시된 예는 본 발명의 일부 실시형태의 예시일 뿐이다. 그것들은 첨부 청구범위에 의해 정의되는 상기 발명의 범위를 어떠한 방식으로도 한정하지 않는다.

이하에서는, PVT 계산이 4개의 의사 거리 측정치를 필요로 한다고 간주될 것이다. 그렇지만, 고도 정보가 (예컨대, 수신하는 장비의 다른 센서에 의해 획득되거나 이미 알려져 있는 경우에서처럼) 요구되지 않을 때는, 3개의 의사 거리 측정치만이 필요하고, 그리고 본 발명은 그에 따라 적응되어야 한다.

도 2는 종래 기술에 따른 GNSS 수신기의 개관을 제시한다. 상기 수신기는 일반적으로는 하나의 단일-편파 안테나(201), 전형적으로는 RHCP 안테나, 및 RF 체인(202)을 포함하여 신호를 필터링하고 반송파 주파수로부터 기저 대역 또는 중간 주파수로 변환하고, 그리고 아날로그 대 디지털 변환을 수행한다.

디지털 신호는 (마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 또는 디지털 신호 프로세서(DSP)처럼) 소프트웨어 리프로그래밍가능한 계산 기계 또는 (예컨대, 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이(FPGA), 또는 주문형 반도체(ASIC)처럼) 전용 계산 기계와 같은 계산 회로에 의해 프로세싱된다. 아날로그와 디지털 컴포넌트의 어느 중간 조합이라도 가능하다. 이러한 계산 회로는 의사 거리 측정치 계산을 수행한다(203). 그것은 다양한 위성에 의해 송신된 측위 신호를 격리시키기 위해 신호의 로컬 복제본과 수신된 신호 간 상관을 수행하는 것, 구별되는 측위 신호에 연관된 적어도 4개의 추적 루프에서 동기화 위치를 추적하는 것, 및 연관된 의사 거리를 계산하는 것을 포함한다.

마지막으로, 의사 거리를 사용하여, 수신기는 PVT 측정치를 계산한다(204). 유익하게는, PVT 값을 컴퓨팅할 때 가중 인자로서 사용되기 위해, 의사 거리 측정치의 품질 레벨이 계산될 수 있다. 이러한 품질 레벨은 수신된 전력 레벨의 측정치, 신호 대 잡음 비(SNR), 또는 어느 다른 적합한 품질 표시자에라도 기반할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 GNSS 수신기의 개관을 제시한다.

본 발명에 따른 GNSS 수신기는, 다른 편파를 갖는 신호를 독립적으로 수신하기 위해, 2개의 획득 요소(301)를 포함한다. 이상적으로, GNSS 신호가 RHCP 신호일 때, 제1 안테나는 동일-극 RHCP 안테나이고, 그리고 제2 안테나는 교차-극 LHCP 안테나(cross-polar LHCP antenna)이다. 이러한 구성은 성능의 관점에서 가장 유리하고, 그리고 이하의 설명에서 고려되는 것이다. 그렇지만, 성능의 관점에서 가장 덜 유리한 안테나 구성이 배제되는 것은 아닌데 그것들은, 선형 편파 안테나를 통하여 LHCP 신호를 수신하는 것이 3dB 신호 손실을 겪더라도, 셀 폰으로의 통합에는 특히 잘 적응되는, 예컨대, 선형 편파 안테나와 함께 RHCP 안테나의 사용처럼, 배치의 관점에서 더 유리할 수 있기 때문이다. 제2 안테나의 관련 특성은, 예컨대, 다른 방향으로 지향된 동일-극 안테나, 또는 (바람직하게는 동일-극에 대해서는 하위에 있고 교차-극에 대해서는 상위에 있는) 제1 안테나와는 다른 동일-극 및 교차-극 이득을 갖는 바와 같이, 그것이 제1 안테나와는 다른 타원률, 또는 축 비를 보여준다는 것이다.

획득 요소는 동일한 방향으로 배향된 별개의 안테나, 또는 단일의 이중-편파 안테나의 2개의 별개의 안테나 출력일 수 있다. 그러한 안테나는, 예컨대, (예컨대, 패치 안테나, 유전체 공진기 안테나 또는 교차 다이폴 안테나와 같은) 이중 선형 편파 방사 요소를 90° 커플러와 연관시켜 획득될 수 있다. 이중-편파 안테나의 이점은 양 신호가 공통 위상 중심으로 수신된다는 것, 및 수신기에서 이중 원 편파 안테나에 의해 점유되는 공간이 2개의 직교 편파 안테나의 사용에 비해 감축된다는 것이다.

본 발명에 따른 수신기는 각각의 안테나 출력과 각각 연관된 2개의 RF 체인(201, 202)을 포함한다. 이들 RF 체인은 도 2의 것과 유사하고, 그리고 동일한 역할을 한다. 대체 실시형태에서, 본 발명에 따른 수신기는 RHCP 및 LHCP 안테나로부터 획득된 신호를 번갈아 프로세싱하는 단일 RF 체인을 포함할 수 있다. 2개의 안테나 간 스위칭 레이트 비는 반드시 50/50은 아니며, LHCP 안테나로부터 획득된 신호보다 더 높은 정확도를 요구하는, RHCP 안테나로부터 획득된 신호에 역점을 둘 수 있다.

RF 체인의 출력은 의사 거리 측정치를 계산하도록 프로세싱되며(203, 303), 그것은, 이전 기술로부터 알려져 있는 수신기에서 행해지는 것과 똑같은 방식으로, 수신기와 위성 간 추정된 거리의 측정치이다. 신호의 로컬 발생된 복제본에 대해 수신된 신호를 상관시키고, 상관 함수의 출력으로부터 추적 위치를 선택하고, 그리고 항법 메시지에서 송신된 정보와 함께 추적 위치를 사용하여 의사 거리 측정치를 계산하여 추적 루프로부터 수신기의 각각의 브랜치에서 적어도 4개의 의사 거리가 계산된다.

수신기의 대부분은 의사 거리 측정치 계산에 전용인 다수의 추적 루프를 포함하므로(요즘에는 적어도 24개), 본 발명은 반드시 상기 추적 루프를 이중화할 필요는 없지만, 동일-극(RHCP) 안테나로부터 획득된 신호의 추적에 대한 기존 추적 루프 중 적어도 일부에 영향을 미칠 필요가 있다.

실제로는, 표준 GNSS 수신기에서, 추적 루프의 일부분은 신호 상에 로킹되는 한편, 나머지는 새로운 위성이 가시선에 들어 오는 경우에 획득 위상에 있다. 획득 위상은 또한 교차-극 안테나로부터 획득된 신호에 대해 수행될 필요는 없으며, 이러한 안테나로부터 획득된 신호에 배정되어야 하는 추적 루프의 수를 제한한다.

의사 거리의 계산에 부가하여, 품질 표시자(304)는 수신기의 교차-극(LHCP) 브랜치(310) 상에서 의사 거리 측정치의 각각에 대해 계산된다. 본 발명의 실시형태에 종속하여, 수신기의 동일-극(RHCP) 브랜치에 대해 계산된 의사 거리 측정치(203)에 연관된 품질 표시자(305)가 계산될 수 있다. 이들 품질 표시자는, 예컨대, 반송파 대 잡음 또는 신호 대 잡음 비(SNR), 신호 대 간섭 더하기 잡음 비(SINR), 수신된 전력 레벨, 예상된 상관 함수 출력과 프로세싱된 상관 함수 출력 간 우도 측정치, 코드 빼기 반송파 컴퓨팅의 출력, 또는 의사 거리 측정치 상의 잡음 레벨을 추정하고, 그리고 그들 신뢰도에 따라 이들 측정치를 분류하기 위한 어느 다른 적합한 표시자에라도 기반하여 의사 거리 측정치의 각각에 연관된 신뢰도에 대한 정보를 준다.

이들 의사 거리 측정치는 필요한 경우 PVT 컴퓨팅 알고리즘(204)에 피드하도록 더 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 수신기는 동일-극 안테나에 의해 수신된 신호로부터 결정된 의사 거리 중 어느 것이 직접 전파 경로로부터 올 우도가 있는지, 및 어느 것이 반사 경로의 추적으로부터 초래될 확률이 높은지 결정하기 위해 소정 로직(306)을 더 포함한다. 이러한 선택은 동일-극 및 교차-극 의사 거리 측정치, 및 교차-극 의사 거리 측정치에 연관된 품질 표시자에 기반한다.

현 기술 수준의 수신기에서와 같이, 동일-극 안테나 상에서 수신된 신호를 고려하여 계산된 의사 거리 측정치는 교차-극 안테나 상에서 수신된 신호를 고려하여 계산된 의사 거리에 비교된다. 그렇지만, 현 기술 수준의 수신기와는 반대로, 이러한 비교는 전파 환경이 어떤 다중 경로 반사를 포함하는지 결정하는데가 아니라, 의사 거리가 RHCP 안테나 상에서 획득된 신호의 다중 경로 반사로부터 계산되는지 검출하는데 사용된다. 거짓 경보의 위험을 회피하기 위해, 비교는 계통적이지 않고, 적어도 교차-극 의사 거리 측정치의 품질 표시자, 및 잠재적으로는 이용가능한 의사 거리 측정치의 수와 같은 다른 기준에 종속한다.

이들 비교에 기반하여, 의사 거리 측정치는, PVT 계산을 컴퓨팅하기 위해, 동일-극 안테나(RHCP) 상에서 획득된 의사 거리 측정치로부터 선택된다. 그러므로, 측위 신호의 반사로부터 올 우도가 있는 의사 거리는 PVT 계산으로부터 배제되고, 그리하여 그 정확도를 증가시킨다. 이러한 선택을 수행하기 위한 다양한 실시형태는 추후 설명에서 기술된다.

PVT 계산을 수행하기 위해, 수신기는 적어도 4개의 의사 거리 측정치를 필요로 한다. PVT 계산의 정확도를 개선하기 위해 부가적 의사 거리 측정치가 사용될 수 있다. 그리하여, 의사 거리 선택 회로(306)는 남은 의사 거리 측정치의 수가 4개보다 크거나 같은 한 수신기의 동일-극(RHCP) 브랜치에 대해 계산된 의사 거리 측정치를 선택으로부터 제거한다.

선택된 의사 거리는 그 후, 현 기술 수준의 GNSS 수신기에서와 같이, PVT 계산(204)을 위해 정상적으로 프로세싱된다.

본 발명에 따른 수신기는 표준 GNSS 수신기에 비해 부가적 라디오 모듈을 필요로 한다: 표준 GNSS 수신기에서는 보통 고려되지 않는 교차-편파 신호를 프로세싱하기 위해, 적어도 하나의 교차-극 안테나 및 연관된 RF 체인, 또는 RHCP 및 LHCP 안테나로부터 획득된 신호로 번갈아 단일 RF 체인을 사용하기 위한 메커니즘. 그렇지만, 이러한 아키텍처는 이중-원 편파 안테나를 사용함으로써 감축될 수 있고, 그리고 일부 수신기에서는 이미 찾아볼 수 있다. 본 발명에 따른 수신기의 선택 로직은, 다중 경로를 검출 및 프로세싱하기 위한 대량의 상관기 세트를 필요로 하는, 예컨대, 다중 경로 경감 기술의 대부분에 대해서와 같은, 복소 신호 프로세싱 알고리즘을 구현하는 것을 필요로 하지 않는다. 더욱, 본 발명에서는 어느 GNSS 수신기에서와 같이 RHCP 신호가 프로세싱될 수 있으므로, 본 발명은 그러한 다중 경로 경감 기술, 또는 다른 신호 프로세싱 알고리즘과 함께 작동할 수 있다.

수신기의 의사 거리 선택 부분(306)은 연관된 품질 표시자를 고려하여 교차-극 안테나로부터 획득된 의사 거리의 분류, 및 수신기의 동일-극 부분과 교차-극 부분 간 비교에 기반한다. 그리하여, 본 발명에 따른 다중 경로 경감 기술의 구현 복잡도는 매우 낮고 그리고 컴퓨팅이 실시간으로 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 GNSS 수신기는 다양한 요소로 분해될 수 있다. 예컨대, 다중 안테나의 경우에, 하나의 안테나는 주된 수신기의 일부분인 RF 체인(201)에 접속될 수 있고 그리고 하나의 안테나는 부차적 수신기의 일부분인 RF 체인(202)에 접속될 수 있다. 의사 거리 계산(201, 303)은 각각 주된 수신기 및 부차적 수신기의 일부분일 수 있거나 또는 그것들 양자는 주된 수신기의 일부분일 수 있다. 품질 표시자(305, 304)는 또한, 각각, 주된 수신기 및 부차적 수신기의 일부분일 수 있거나, 또는 양자는 주된 수신기의 일부분일 수 있다. 일부 실시형태에서, GNSS 수신기의 하나의 하드웨어 요소는 (304, 305), 또는 (303, 203), 또는 (202, 201)과 같은 양 기능을 수행할 수 있다. 일 실시형태를 예시하기 위해, 주된 수신기는 교차-편파 안테나를 갖는 스마트 폰이다. 부차적 수신기는 교차-편파 안테나를 갖는 외부 모듈이다. 부차적 수신기는 블루투스 또는 와이-파이와 같은 접속 수단을 통해 주된 수신기에 접속한다. 부차적 수신기는 적어도 하나의 RF 체인을 포함하고 있다. 측정치는 RF 체인의 끝에서 샘플링되고 주된 수신기에 송신될 수 있다. 다른 실시형태에서, 주된 수신기는 선형 편파 안테나를 갖는 스마트 폰이다. 부차적 수신기는 이중-편파 안테나와 하나의 RF 체인 또는 2개의 교차 편파 안테나와 2개의 RF 체인을 갖는다. 측정치는 주된 수신기에 송신될 수 있다. 다른 실시형태에서, 하나의 부차적 모듈은 RHCP 안테나와 RF 체인을 갖고 그리고 제2의 부차적 모듈은 LHCP 안테나와 RF 체인을 갖는다.

도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d 및 도 4e는 본 발명의 다양한 실시형태에 따라, 예로서, 동작의 전형적 경우를 예시한다. 이들 도면에서 제시된 것들과 다른 값이 사용될 수 있다.

도 4a에는, 각각 GNSS 신호를 송신하는 5개의 위성(Sat1 내지 Sat5), 및 건물(B) 및 나무(T)를 포함하는 환경에 있는 수신기(R)가 있다.

수신기로부터, 위성 1은 가시선에 있지 않다. 그렇지만, 그것은 이러한 위성에 의해 송신된 측위 신호를 2개의 다른 경로로부터 수신할 수 있다.

-

, 이 경우 신호는 건물의 코너를 통하여 회절된다. 이러한 경로는 직접 경로는 아니지만, (전파 시간의 관점에서) 직접 경로에 가깝고, 그리고 수신기가 그 추적 루프를 동기화할 것으로 예상되는 신호이다. 건물의 에지를 통하여 회절된 전자기파는 선형 편파된다. 그리하여,

는 선형 편파되는데, 원 편파 안테나를 통하여 수신될 때, 신호가 부가적 3dB 손실을 겪을 것임을 의미한다.

-

, 이 경우 신호는 나무에 대해 반사된다. 반사에 기인하여, 신호는 LHCP이다.

수신기로부터, 위성 2 및 5는 가시선에 있다. 이들 위성에 의해 송신된 신호는 그들의 직접 경로(

,

) 상에서만 수신되고, 그리고 RHCP이다.

수신기로부터, 위성 3은 가시선에 있다. 수신되는 신호는 직접 경로(

), RHCP, 및, 안테나의 후방에서, 반사 경로(

), LHCP를 고려한다.

수신기로부터, 위성 4는 가시선에 있다. 신호는 2개의 경로로부터 수신된다: 신호가 나무에 의해 감쇠되는, 직접 경로(

), RHCP, 및 건물(B)에 대해 반사된 후의, 반사 경로(

), LHCP.

도 4b는, 안테나의 각각에 대해, 도 4b에서 기술된 경로의 각각에 연관된 감쇠 및 안테나 이득을 제시한다.

안테나 이득은 5개의 레벨로 분류된다: 매우 낮음(VL), 낮음(L), 중간(M), 높음(H), 및 매우 높음(VH). 안테나 이득은, 도 1에서 도시된 바와 같이, 수신된 신호의 도래각 및 극성에 종속할 뿐이다. 유사하게, 감쇠는 3개의 레벨로 분류된다: 낮음(L), 중간(M), 및 높음(H).

이러한 예에서는, 나무에서의 반사, 회절, 또는 나무의 횡단에 기인하는 감쇠가 건물 또는 지면에 대한 반사에 기인하는 감쇠보다 더 높다고 간주되었다.

동일-극 안테나에 집중하고, 그리고 직접 경로(

,

,

)의 도래각을 고려하면, 안테나 이득은 매우 높다. 각각 선형 편파 및 동일-편파되고 그리고 더 낮은 도래각을 겪는 직접 경로(

,

)에 대해, 안테나 이득은 조금 더 낮지만 여전히 높다. 마찬가지로, 교차-편파되는 반사 신호(

)는 매우 낮은 조준-이탈각으로 안테나에 도착하고, 그리하여 높은 안테나 이득으로부터 혜택을 받는다. 더 적은 정도로, 동일 거동이 신호(

,

) 상에서 관찰될 수 있다.

이제, 교차-편파 안테나에 집중하면, 중간 조준-이탈각으로 수신된 반사 신호의 이득은 높다. 이것은, 예컨대,

및

에 대한 경우이다. 반대로, 높은 조준-이탈각을 갖는 직접 경로로부터 수신된 신호는 매우 낮은 안테나 이득을 갖는다.

도 4c 상에서, 다양한 신호는, 각각의 안테나에 대해, 그들의 상대적 전력 레벨에 기반하여, 안테나 이득 및 신호 감쇠를 고려하여, 분류된다. 표의 상부에 있는 신호는 가장 높은 전력 레벨로 수신된 것이다.

동일-극 안테나 상에서 위성 4로부터 수신된 신호에 집중하면, 반사 경로가 나무에 의해 가려지는 직접 경로보다 더 높은 전력 레벨을 가짐을 관찰할 수 있다. 그리하여, 추적 루프가 반사 경로에 대해 로킹할 확률이 높다.

도 4c 상에서는, 수신기 추적 루프가 로킹되는 신호가 표시된다. 수신기에 의해 계산된 의사 거리 측정치는 이들 신호에 기반한다.

도 4d 상에는 수신기에서 이용가능한 의사 거리가, 연관된 품질 표시자와 함께, 표현된다. 의사 거리 측정치는 그들의 품질 표시자에 기반하여 분류된다. 본 발명의 실시형태에 종속하여, 품질 표시자는 수신기의 동일-극 브랜치를 고려하여 계산되지 않는다. 그리하여, 교차-극 의사 거리 측정치의 분류만이 필요로 된다.

계산 회로(도 3에서의 (306))에서, 수신기의 동일-극(RHCP) 브랜치 상에서 계산된 의사 거리 측정치 중 적어도 일부는 PVT 계산을 위해 선택된다. 이러한 선택은 동일-극 안테나를 사용하여 결정된 의사 거리와, 교차-극 안테나를 사용하여 결정된 의사 거리 간 비교에 기반한다. 반사 경로에 대한 추적을 검출하기 위한 기준은, 동일한 위성으로부터 획득된 신호에 대해, 동일-극 의사 거리 측정치가 교차-극 의사 거리 측정치보다 더 높거나 실질적으로 같은 것이다. 실로, 교차-극 안테나로부터 획득된 의사 거리 측정치가 동일-극 안테나로부터 획득된 의사 거리 측정치보다 더 낮을 때, 동일-극 안테나가 신호의 반사 경로를 추적하고 있다는 것에 의심의 여지는 없고, 그리고 이러한 측정치는 PVT 계산으로부터 제거되어야 한다. 그것들이 실질적으로 같을 때(이 측정치들 간 차이가 오차 한계 내에 있어, 예컨대, 수신기의 샘플링 주파수에서 하나 이하의 샘플로 제한될 수 있음을 실질적으로 의미함), 수신기의 동일-극 브랜치가 신호의 반사 경로를 추적하고 있든지, 수신기의 교차-극 브랜치가 직접 경로를 추적하고 있든지 한다. 결과로서, 동일-극 의사 거리 측정치가 PVT 컴퓨팅으로부터 제거되어야 할 확률이 상당히 있다. 교차-극 의사 거리 측정치가 동일-극 측정치보다 더 높을 때는, 동일-극 브랜치가 신호의 직접 경로를 추적하고 있을 확률이 높다. 그렇지만, 의사 거리의 비교에 기반하는 기준은 그 자체로는 어느 의사 거리 측정치가 PVT 계산으로부터 제거되어야 하는지 결정하기에 충분하지 않고, 그리고 의사 거리 측정치와 연관된 품질 표시자가 고려되어야 한다. 예컨대,

에 대해서와 같이, 하나의 직접 경로만이 존재할 때, 동일-극과 교차-극 의사 거리는 같지만 PVT 계산으로부터 동일-극 의사 거리 측정치를 제거하는 것은 문제일 것인데, 그것이 신호의 직접 전파 경로로부터 오고, 특히 정확하기 때문이다.

교차-극(LHCP) 안테나를 사용하여 결정된 의사 거리 중에서, 높은 품질 표시자에 연관된 것들은 반사 신호로부터 결정될 우도가 있는 한편, 낮은 품질 표시자에 연관된 것들은 신호의 직접 경로의 추적으로부터 초래될 수 있다. 본 발명의 제1 실시형태에서는, 수신기의 교차-극 브랜치에서 획득된 의사 거리에 연관된 품질 표시자(304)가 고려된다. 이것은, 동일-극 의사 거리 측정치와의 비교를 위해, 측위 신호의 반사 경로로부터 올 우도가 가장 큰 의사 거리 측정치를 우선적으로 선택할 수 있게 한다.

교차-극 브랜치에서 수신된 신호(

)로 돌아가면, 낮은 조준-이탈각을 갖는 동일-극 신호와 직면하는 교차-극 안테나의 이득은 매우 낮으므로(도 1 상에서는 -15 dB 내지 -30 dB), 의사 거리 측정치에 연관된 품질 표시자는 매우 낮다. 이러한 의사 거리 측정치가 낮은 품질 표시자에 연관될 것이다. 그러나, 수신기의 동일-극 브랜치에서, 동일한 신호로부터 컴퓨팅된 의사 거리 측정치는 높은 품질을 가질 것이다.

반대로, 신호(

)에 대해서는, 신호가 벽 상에서 반사되거나 나무에 의해 감쇠되고, 양 경우에 거의 수평으로 수신되므로, 동일-극 및 교차-극 의사 거리 측정치에 연관된 품질 표시자는 중간이다.

본 발명의 일 실시형태에 의하면, 수신기는 가장 높은 품질 표시자를 갖는 교차-극 안테나의 N개의 의사 거리를 동일-극 안테나를 사용하여 획득된 의사 거리와 비교하도록 구성된다. 그 예에서, N = 2를 고려하면, 제1 의사 거리 측정치와의 비교를 위해 선택된 의사 거리 측정치는 위성 4 및 위성 1로부터 계산된 것들이다. 이것들은 반사 경로의 추적에 연관될 확률이 가장 높은 것이다.

이들 의사 거리를 동일-극(RHCP) 안테나를 사용하여 측정된 것들과 비교하면, 교차-극 의사 거리 측정치(

)가 동일-극 의사 거리 측정치(

)보다 더 높으므로, 동일-극 안테나 상에서 위성 1로부터 획득된 의사 거리 측정치는 신호의 반사 경로로부터 오지 않는다고 결정할 수 있다.

반대로, 제4 위성으로부터 수신기의 각각의 브랜치에서 계산된 의사 거리 측정치(

)는 실질적으로 같다. 그리하여, 위성 4로부터 획득된 의사 거리 측정치(

)는 반사 경로의 추적에 기반할 우도가 있다.

그 특정 경우에, 5개의 동일-극 의사 거리 측정치가 이용가능하므로, 하나는 PVT 계산으로부터 제거될 수 있다. 결과적으로, 위성 4로부터 오는 의사 거리(

)는 PVT 계산을 프로세싱하는데 고려되지 않을 것이다.

교차-극(LHCP) 안테나 상에서 획득된 N개의 의사 거리 측정치만을 고려함으로써, 그 예에서는

와 같은, 신호의 직접 경로를 통하여 계산되는 의사 거리 측정치는 고려될 확률이 낮아서, 선택 프로세싱의 강건함을 증가시킨다. 더 낮은 N 값을 선택하는 것은 더 작은 보정을 초래하지만 직접 경로로부터 검출된 의사 거리를 거절할 확률이 더 낮음을 보증하는 한편, 더 높은 N 값을 선택하는 것은 반사 경로로부터 계산된 의사 거리를 거절할 수 있는 더 높은 능력을 초래하지만, 직접 경로로부터 계산된 의사 거리를 거절할 확률이 더 높다. 그래서, N의 선택은 수신기의 정확도에 영향을 줄 구현 선택이다.

유익하게는, 고려되는 의사 거리의 수(N)는, 그것이, 예컨대, 가시선에 있는 위성의 수, 관찰된 다중 경로 반사의 수, 요구되는 정확도, 품질 표시자, 또는 수신된 신호 전력 레벨과 같은, 전파 환경의 진화에 맞도록, 동적으로 조절될 수 있다.

동일-극 의사 거리 측정치와 비교되기 위해 교차-극 의사 거리 측정치로부터 선택되는 N개의 의사 거리 측정치는 그들의 품질 표시자의 내림차순으로 선택될 수 있다. 그리하여, 비교를 수행하는데 사용된 의사 거리는 우선적으로는 반사 경로로부터 계산될 우도가 가장 큰 것들에 대해서여서, 거짓 경보를 울릴 확률을 더 감소시킨다.

본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 수신기의 교차-극(LHCP) 브랜치 상에서 검색된 의사 거리 측정치의 품질 표시자는 임계치에 비교된다. 그때, 임계치 위에 있는 의사 거리 측정치는, 반사 경로로부터 초래되는 의사 거리를 PVT 계산으로부터 제거하도록, 수신기의 동일-극 브랜치(RHCP) 상에서 동일한 위성으로부터 획득된 것들과 비교된다. 물론, 이러한 프로세싱은 적어도 4개의 신호가 PVT 계산에 송신되도록 행해진다. 교차-극 브랜치의 의사 거리는 여전히 그들 품질 표시자의 내림차순으로 선택될 수 있다. 알고리즘의 감도 및 성능은 임계 값에 종속한다. 도 4d로 돌아가면, 중간 품질 표시자에 대응하는 임계 값을 설정함으로써, 위성 1 및 위성 4로부터 계산된 의사 거리만이 고려될 것이어서, 위성 2, 위성 3 또는 위성 5로부터 계산된 의사 거리 측정치를 거절하는 것을 방지한다.

마지막으로, 다른 실시형태에서, 동일-극 의사 거리 측정치에 비교되는 교차-극 의사 거리 측정치를 선택하기 위한 기준은 동일-극과 교차-극 품질 표시자의 조합으로 이루어진다. 이러한 조합은 비 또는 차이 계산의 형태로 수행될 수 있다. 비율이 낮을 때, 또는 차이가 영에 가깝거나 더 낮을 때, 그것은 신호가 수신기의 각각의 브랜치에서 동등한 품질로 수신됨을 의미한다. 그리하여, 의사 거리 측정치가 반사 경로의 추적으로부터 획득될 확률이 있다. 결과로서, 연관된 동일-극과 교차-극 의사 거리 측정치는 동일-극 측정치가 PVT 계산에 고려되어야 하는지 여부를 결정하기 위해 비교되어야 한다.

반대로, 비율 또는 차이가 높을 때, 신호는 하나의 경로만을 포함할 확률이 높다. 연관된 동일-극 측정치는 위치 계산으로부터 배제되지 않아야 한다.

그것들이 신호의 반사 경로에 대한 추적으로부터 초래되는지 결정하기 위해 제1 의사 거리와 비교되어야 하는 교차-극 의사 거리의 선택을 결정하도록 임계치가 입력되어야 한다.

도 4e는 이러한 실시형태를 예시하는데, 이 경우 비교는 동일-극 품질 표시자 측정치와 교차-극 품질 표시자 측정치 간 차이이다. 품질 표시자는 낮음, 중간, 또는 높음으로서 표현되지만, 그것들은 또한 dB 또는 어느 다른 관련 단위로라도 표현될 수 있다. 위성 2, 위성 3, 및 위성 5에 대해 획득된 의사 거리에 대해, 동일-극 의사 거리 측정치에 연관된 품질 표시자는 높은 한편, 교차-극 의사 거리 측정치에 대해 결정된 대응하는 품질 표시자는 낮다. 그래서, 차이는 높다. 위성 1 및 위성 4에 대해, 품질 표시자 측정치는 동일-극 및 교차-극 안테나 상에서 중간이다. 그래서, 차이는 낮다(0에 가깝다). 임계치를 (예컨대) 중간으로 설정함으로써, 위성 1 및 위성 4에 연관된 의사 거리 측정치만이 그것들이 PVT 컴퓨팅에 사용되어야 하는지 결정하기 위해 비교에 고려될 것이다. 이러한 방법은 가시선 신호에 대해 컴퓨팅된 의사 거리 측정치를 잘못 거절하지 않을 수 있게 한다.

앞선 실시형태 전부는, 예컨대, 가장 높은 교차-극 품질 표시자를 갖는 N개의 의사 거리 측정치를, 그것들이 제1 임계치 위에 있으면 그리고 대응하는 의사 거리 측정치의 동일-극 품질 표시자가 제2 임계치 아래에 있으면, 비교를 위해 선택하거나, 또는 교차-극 품질 표시자가 제2 임계치 위에 있으면 제1 임계치 아래에 있는 품질 표시자 차이를 갖는 N개의 의사 거리 측정치를 비교를 위해 선택함으로써 혼합될 수 있다.

유익하게는, 수신기의 동일-극 브랜치에서 수신된 신호에 대해 계산된 품질 표시자(305)가 고려된다. 임계치를 초과하는 품질 표시자에 연관된 동일-극 의사 거리 측정치는, 대응하는 교차-극 의사 거리 측정치의 값에 무관하게, 위치 계산을 위해 직접 선택된다. 그 예에서, 그것은 낮은 조준-이탈각으로 오는 직접적, 비-감쇠된 경로인

,

,

의 경우일 것이다.

본 발명의 다른 실시형태에 의하면, 수신기의 동일-극(RHCP) 브랜치 상에서 획득된 의사 거리 측정치가 반사 경로의 추적에 기반하고 있다고 식별될 때, 정보는 추적 루프에 더 전파되어, 그것이 다중 경로를 추적하는 것을 중지하고 그 획득 위상을 재시작하거나 그 추적 위치를 수정한다.

본 발명은 직교 편파로 원 편파된 2개의 안테나, 또는 2개의 별개의 안테나 출력을 갖는 하나의 이중-편파 안테나를 포함하는 GNSS 수신기에서 측위 신호의 반사 경로의 추적으로부터 초래되는 의사 거리를 검출 및 억제하기 위한 방법에 더 의존한다.

방법은 동일-극 안테나 상에서 수신된 신호에 대한 제1 의사 거리 측정치, 교차-극 안테나 상에서 수신된 신호에 대한 제2 의사 거리 측정치, 및 제2 의사 거리 측정치의 각각에 연관된 품질 표시자를 계산하는 제1 단계(501)를 포함한다.

방법은 품질 표시자에 종속하여 상기 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하고, 상기 선택된 의사 거리 측정치를 동일한 GNSS 송신기로부터 획득된 제1 의사 거리와 비교하는 제2 단계(502)를 더 포함한다. 제2 의사 거리 측정치의 선택은 그들의 품질 표시자의 내림차순으로 제2 의사 거리 측정치의 미리 정의된 수에 기반하거나, 품질 표시자와 임계치 간 비교에 기반하거나, 동일-극 및 교차-극에 연관된 품질 표시자들 간 비 또는 차이 측정치에 기반하거나, 이들 기준의 혼합에 기반할 수 있다.

방법은, 비교의 결과에 기반하여, 위치를 계산하기 위해 제1 의사 거리 측정치로부터 적어도 3개의 의사 거리 측정치를 선택하는 제3 단계(503)를 더 포함한다. 선택된 의사 거리는 제1 의사 거리 측정치이며, 그로부터, 방법의 제2 단계 동안 선택된 의사 거리와의 비교와 실질적으로 매칭하는 의사 거리가 우선적으로 제거된다. 유익하게는, 제거되는 의사 거리 측정치는 제2 단계 동안 선택된 의사 거리 측정치와의 비교와 실질적으로 매칭하는 것들, 및 그들 중 가장 높은 품질 표시자를 갖는 것들이다.

마지막으로, 방법은 선택된 의사 거리로부터 위치를 계산하는 제4 단계(504)를 포함한다.

본 발명에 따른 디바이스 및 방법은 홀수 횟수 반사 경로의 추적으로부터 초래되는 의사 거리 측정치를 검출하고 PVT 계산으로부터 제거하는 것을, 거짓 경보를 울릴 확률이 낮으면서, 가능하게 한다.

본 발명은, 교차-극 안테나 및 연관된 RF 체인(또는 단일 RF 체인이 양 안테나 상에서 수신된 신호를 획득하도록 사용될 때는 안테나 스위치)의 부가 외에, 낮은 구현 복잡도를 가지고, 그리고 실시간으로 프로세싱될 수 있다.

본 발명은, 특히, 측위 신호의 다중 경로 반사가 일어나기 쉬운 그리고 높은 정확도가 요구되는 도시 환경에서, GNSS 수신기의 정확도를 증가시키는데 유용하다. 본 발명은 전파 환경(가시선에 있는 위성의 수, 결정된 위치에 대한 분산 등...)의 변동에 따르도록 동적으로 적응될 수 있다.

본 발명은 다른 다중 경로 경감 기술과 조합하여 사용될 수 있다.

본 발명의 실시형태가 다양한 예의 설명에 의해 예시되었지만, 그리고 이들 실시형태가 상당히 상세하게 기술되었지만, 출원인의 의도가 첨부 청구항의 범위를 그러한 상세로 제한하거나 어떠한 식으로도 한정하려는 것은 아니다. 당업자에게는 부가적 이점 및 수정이 쉽게 떠오를 것이다. 그래서, 그 더 넓은 태양에서의 본 발명은 도시 및 기술된 특정 상세, 대표적 방법, 예시적 예로 한정되지 않는다.

Claims (11)

1. 복수의 GNSS(Global Navigation Satellite Systems) 송신기에 의해 송신된 측위 신호로부터 위치를 계산하기 위한 GNSS 수신기로서, 상기 수신기는 제1 편파를 갖는 제1 신호 획득 요소(301)를 포함하고 그리고 상기 제1 신호 획득 요소 상에서 수신된 상기 신호를 프로세싱하여 제1 의사 거리 측정치(203)를 계산하도록 구성되고, 상기 수신기는 상기 제1 편파와는 다른 제2 편파를 갖는 제2 신호 획득 요소(301)를 더 포함하고, 그리고 상기 제2 신호 획득 요소 상에서 수신된 상기 신호를 프로세싱하여 제2 의사 거리 측정치(303) 및 연관된 품질 표시자(304)를 계산하도록 구성되고, 상기 수신기는 계산 회로(306)를 포함하고, 상기 계산 회로는,
   - 상기 품질 표시자에 종속하여 상기 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하고, 그리고 선택된 상기 적어도 하나의 제2 의사 거리 측정치를 동일한 GNSS 송신기로부터 획득된 상기 제1 의사 거리 측정치와 비교하고, 그리고
   - 위치(204)를 계산하기 위해 비교 결과에 기반하여 상기 제1 의사 거리 측정치로부터 적어도 3개의 의사 거리 측정치를 선택하도록 구성되는, GNSS 수신기.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 신호 획득 요소는 우선회 원 편파 안테나인, GNSS 수신기.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 신호 획득 요소 및 상기 제2 신호 획득 요소는 이중-편파 안테나의 별개의 안테나 출력이고, 상기 안테나 출력 중 하나는 우선회 원 편파되고, 다른 안테나 출력은 좌선회 원 편파되는, GNSS 수신기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하는 것은 당해 품질 표시자의 내림차순으로 정의된 수(N)의 제2 의사 거리 측정치를 선택함으로써 행해지는, GNSS 수신기.
5. 제4항에 있어서, 고려되는 상기 제2 의사 거리 측정치의 수는 동적으로 적응되는, GNSS 수신기.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하는 것은 상기 연관된 품질 표시자가 임계치 위에 있는 제2 의사 거리 측정치를 선택함으로써 행해지는, GNSS 수신기.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신기는 상기 제1 의사 거리 측정치에 연관된 품질 표시자(305)를 계산하도록 더 구성되고, 그리고 상기 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하는 것은 상기 제1 의사 거리 측정치에 연관된 상기 품질 표시자와 상기 제2 의사 거리 측정치에 연관된 상기 품질 표시자 간 조합을 수행함으로써 행해지는, GNSS 수신기.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 3개의 제1 의사 거리 측정치의 선택은 모든 제1 의사 거리 측정치를 선택하고, 그리고 상기 동일한 GNSS 송신기로부터 획득된 선택된 상기 제2 의사 거리 측정치보다 크거나 실질적으로 같은 의사 거리 측정치를 선택으로부터 제거함으로써 행해지는, GNSS 수신기.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신기는 제1 의사 거리 측정치가 위치 계산을 위해 선택되지 않을 때 상기 제1 의사 거리 측정치를 컴퓨팅하는 것을 담당하고 있는 추적 루프를 검출하도록 더 구성되는, GNSS 수신기.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 품질 표시자는 반송파 대 잡음 비, 신호 대 잡음 비, 신호 대 간섭 더하기 잡음 비, 신호 전력 레벨, 또는 참조 신호와의 우도 측정치 중에서 선택되는, GNSS 수신기.
11. 제1 편파를 갖는 제1 신호 획득 요소(201) 및 상기 제1 편파와는 다른 제2 편파를 갖는 제2 신호 획득 요소(301)를 포함하는 GNSS 수신기에서 복수의 GNSS 송신기에 의해 송신된 측위 신호로부터 위치를 계산하기 위한 방법으로서,
    - 상기 제1 신호 획득 요소를 통하여 수신된 신호로부터 제1 의사 거리 측정치를 계산하는 제1 단계(501),
    - 상기 제2 신호 획득 요소를 통하여 수신된 신호로부터 제2 의사 거리 측정치 및 연관된 품질 표시자를 계산하는 제2 단계(502),
    - 상기 품질 표시자에 종속하여 상기 제2 의사 거리 측정치 중 적어도 하나를 선택하고, 그리고 선택된 상기 적어도 하나의 의사 거리 측정치를 동일한 GNSS 송신기로부터 획득된 상기 제1 의사 거리 측정치와 비교하는 제3 단계(503),
    - 상기 제2 단계의 비교 결과에 기반하여 상기 제1 의사 거리 측정치로부터 적어도 3개의 의사 거리 측정치를 선택하는 제4 단계(504), 및
    - 상기 제3 단계에서 선택된 상기 적어도 3개의 의사 거리 측정치를 사용하여 위치를 계산하는 제5 단계(505)를 포함하는, 복수의 GNSS 송신기에 의해 송신된 측위 신호로부터 위치를 계산하기 위한 방법.

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