KR20190029929A - 의사 위성항법 신호 중계 장치 및 의사 위성항법 신호 중계 장치의 동작 방법 - Google Patents

의사 위성항법 신호 중계 장치 및 의사 위성항법 신호 중계 장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 의사 위성 항법 신호 중계 장치에 관한 것이다. 본 발명의 의사 위성 항법 신호 중계 장치는 네트워크를 통해 전역 항법 위성 서버로부터 항법 위성들의 궤도 정보들을 수집하는 통신 인터페이스, 항법 위성들의 궤도 정보들 중에서 연관된 항법 위성들의 연관된 궤도 정보들에 기반하여 연관된 항법 위성들의 의사 거리들을 계산하는 제어기, 의사 거리들에 기반하여 연관된 항법 위성들의 항법 신호들을 생성하는 신호 생성기, 항법 신호들을 기저 대역 또는 중간 대역의 아날로그 신호들로 변환하는 신호 변환기, 그리고 아날로그 신호들을 무선 주파수 신호를 이용하여 변조하는 변조기를 포함한다.

Description

의사 위성항법 신호 중계 장치 및 의사 위성항법 신호 중계 장치의 동작 방법{PSEUDO SATELLITE NAVIGATION SIGNAL REPEATING DEVICE AND OPERATING METHOD OF PSEUDO SATELLITE NAVIGATION SIGNAL REPEATING DEVICE}
본 발명은 의사 위성 항법 신호 중계 장치 및 의사 위성 항법 신호 중계 장치의 동작 방법에 관한 것이다.
과학 기술이 발전하면서, 항법(navigation) 기술 또한 함께 발전하고 있다. 최근 널리 이용되고 있는 대표적인 항법 기술은 전역 항법 위성 시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)이다. 전역 항법 위성 시스템은 지구 궤도에 항법 위성을 설치하고, 항법 위성들로부터 수신되는 신호들에 기반하여 수신자의 위치를 판별하는 시스템이다.
전역 항법 위성 시스템은 미국에서 연구된 GPS (Global Positioning System), 유럽에서 연구되는 갈릴레오(Galileo), 러시아에서 연구되는 글로나스(GLONASS), 그리고 중국에서 연구되는 북두(Beidou) 등을 포함한다.
전역 항법 위성 시스템은 운송 수단과 결합된 항법 장치, 또는 항법 기능을 구비한 스마트폰 또는 태블릿 등과 같은 휴대용 기기와 연관되어 다양한 이로움을 제공한다. 그러나 전역 항법 위성 시스템은 지하 또는 건물 내와 같이 위성 항법 신호가 도달할 수 없는 위치에서 동작하지 않는 단점을 갖는다.
이러한 단점을 극복하기 위하여 다양한 수단이 연구되고 있으나, 현재까지 연구된 수단들은 정확도의 일부를 포기하거나 또는 전역 항법 위성 시스템의 일부를 변경하여야 하는 오버헤드를 유발한다. 따라서, 현재까지 연구된 수단들을 넘어 더 높은 정확도를 갖고 기존의 전역 항법 위성 시스템과 호환되는 위성 항법 장치 또는 방법에 대한 연구가 지속적으로 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 기존에 연구된 수단들보다 향상된 정확도 및 호환성을 갖는 의사 위성 항법 신호 중계 장치 및 의사 위성 항법 신호 중계 장치의 동작 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 의사 위성 항법 신호 중계 장치는 네트워크를 통해 전역 항법 위성 서버로부터 항법 위성들의 궤도 정보들을 수집하는 통신 인터페이스; 상기 항법 위성들의 궤도 정보들 중에서 연관된 항법 위성들의 연관된 궤도 정보들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 의사 거리들을 계산하는 제어기; 상기 의사 거리들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 항법 신호들을 생성하는 신호 생성기; 상기 항법 신호들을 기저 대역 또는 중간 대역의 아날로그 신호들로 변환하는 신호 변환기; 그리고 상기 아날로그 신호들을 무선 주파수 신호를 이용하여 변조하는 변조기를 포함한다.
실시 예로서, 상기 제어기는 상기 궤도 정보들에 기반하여, 현재 시각에 현재 위치로 항법 신호들을 전송하는 것으로 계산되는 항법 위성들을 상기 연관된 항법 위성들로 선택한다.
실시 예로서, 상기 신호 생성기는 상기 의사 거리들에 기반하여 상기 항법 신호들의 프레임들의 시작들의 위치들을 조절한다.
실시 예로서, 상기 제어기는 상기 연관된 궤도 정보들에 기반하여 상기 항법 신호들의 도플러 주파수들을 계산하고, 상기 변조기는 상기 도플러 주파수들을 이용하여 상기 아날로그 신호들을 각각 변조한다.
실시 예로서, 상기 제어기는 주기적으로 상기 연관된 항법 위성들을 다시 계산하고, 그리고 상기 다시 계산된 연관된 항법 위성들의 의사 거리들을 다시 계산한다.
실시 예로서, 상기 출력 세기에 기반하여 상기 변조된 신호들의 세기들을 조절하고, 상기 조절된 신호들을 출력하는 출력 조절기를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 제어기는 주기적으로 상기 연관된 항법 위성들을 다시 계산하고, 그리고 상기 다시 계산된 연관된 항법 위성들의 의사 거리들을 다시 계산한다.
실시 예로서, 상기 제어기는 상기 의사 위성 항법 장치가 배치되는 위치에 대한 정보를 저장하는 위치 정보 저장부를 포함하고, 상기 제어기는 상기 연관된 궤도 정보들 및 상기 위치 정보에 기반하여 상기 의사 거리들을 계산한다.
실시 예로서, 상기 위치 정보 저장부는 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 위치 정보를 수신하여 저장한다.
실시 예로서, 상기 제어기는 주기적으로 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 전역 항법 위성 서버에 접촉하여 상기 항법 위성들의 궤도 정보들을 획득하는 위성 정보 획득부를 포함한다.
실시 예로서, 상기 제어기는 시계를 포함하고, 상기 제어기는 상기 시계로부터 획득되는 시각 정보를 상기 의사 거리들과 함께 상기 신호 생성기로 출력하고, 상기 신호 생성기는 상기 의사 거리들 및 상기 시각 정보에 기반하여 상기 항법 신호들을 생성한다.
실시 예로서, 상기 제어기는 주기적으로 상기 통신 인터페이스를 통해 시각 정보 서버에 접촉하여 상기 시계의 시각을 상기 시각 정보 서버의 시각과 동기화하는 시각 보정부를 포함한다.
실시 예로서, 상기 제어기는 주기적으로 상기 연관된 항법 위성들을 다시 계산하고, 그리고 상기 다시 계산된 연관된 항법 위성들의 의사 거리들을 다시 계산한다.
실시 예로서, 상기 제어기는 지구 자전, 전리층 및 대류층을 반영하여 상기 의사 거리들을 보상한다.
본 발명의 실시 예에 따른 의사 위성 항법 장치의 동작 방법은, 현재 위치와 연관된 항법 위성들의 연관된 궤도 정보들을 획득하는 단계; 상기 연관된 궤도 정보들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 위치들을 계산하는 단계; 상기 위치들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 의사 거리들을 계산하는 단계; 상기 의사 거리들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 항법 신호들을 생성하는 단계; 그리고 상기 항법 신호들을 무선 주파수를 이용하여 변조하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 시각 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 항법 신호들을 생성하는 단계는 상기 시각 정보에 기반하여 수행된다.
실시 예로서, 상기 연관된 궤도 정보들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 상대 속도들을 계산하는 단계; 그리고 상기 상대 속도들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 도플러 주파수들을 계산하는 단계를 더 포함하고, 상기 변조하는 단계는 상기 도플러 주파수들에 기반한 무선 주파수들을 이용하여 상기 항법 신호들을 각각 변조하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 지구 자전, 전리층 및 대류층을 반영하여 상기 의사 거리를 보정하는 단계를 더 포함하고, 상기 항법 신호들을 생성하는 단계는 상기 보정된 의사 거리들에 기반하여 수행된다.
실시 예로서, 송출 범위의 정보에 기반하여 상기 항법 신호들의 출력 세기를 계산하는 단계, 상기 출력 세기에 기반하여 상기 변조된 항법 신호들의 세기들을 조절하는 단계, 그리고 상기 조절된 항법 신호들을 송신하는 단계를 더 포함한다.
실시 예로서, 네트워크를 통해 전역 항법 위성 서버로부터 주기적으로 항법 위성들의 궤도 정보들을 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 연관된 항법 위성들의 상기 연관된 궤도 정보들은 상기 궤도 정보들 중에서 선택된다.
실시 예로서, 상기 연관된 궤도 정보들을 획득하는 단계, 상기 위치들을 계산하는 단계, 상기 의사 거리들을 계산하는 단계, 그리고 상기 항법 신호들을 생성하는 단계는 주기적으로 다시 수행되고, 상기 변조하는 단계는 현재 갱신된 항법 신호들 또는 이전에 갱신된 항법 신호들을 변조하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 의사 위성 항법 신호 중계 장치는 현재 위치와 위성들의 궤도 정보를 비교하여 항법 위성들의 항법 신호들을 모사한 항법 신호들을 출력한다. 현재 위치가 반영되므로, 기존에 연구된 수단들보다 향상된 정확도를 갖는 의사 위상 항법 장치 및 의사 위성 항법 장치의 동작 방법이 제공된다. 또한, 의사 위성 항법 장치는 항법 위성들이 송신하는 항법 신호들과 동일한 신호들을 송신한다. 따라서, 기존에 연구된 수단들보다 향상된 호환성을 갖는 의사 위성 항법 장치 및 의사 위성 항법 장치의 동작 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 의사 위성 항법 신호 중계 장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제어기를 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 의사 위성 항법 신호 중계 장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 위치 정보 저장부가 위치 정보를 저장하는 방법의 예를 보여주는 흐름도이다.
도 5는 위치 정보 저장부에 위치 정보가 저장되는 시스템의 일 예로서 유선 통신을 통해서 외부 장치에서 직접 위치 정보를 입력하는 구성의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 정보 획득부가 위성 정보들을 갱신하는 예를 보여주는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 시각 보정부가 시계를 보정하는 예를 보여주는 흐름도이다.
도 8은 의사 위성 항법 신호 중계 장치가 위성 궤도들의 정보들 및 시각 정보를 갱신하는 시스템의 예를 보여준다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 의사 위성 항법 신호 중계 장치가 항법 신호들을 갱신하는 예를 보여주는 흐름도이다.
도 10은 실내 공간에서 의사 위성 항법 신호 중계 장치가 사용자 장치에 항법 신호들을 송신하는 예를 보여주는 시스템이다.
도 11은 의사 위성 항법 신호 중계 장치가 송신하는 항법 신호들의 예를 보여준다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 의사 위성 항법 신호 중계 장치가 항법 신호들을 송신하는 시스템의 다른 예를 보여준다.
이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 동일한 구성 요소들은 동일한 참조 번호를 이용하여 인용될 것이다. 유사한 구성 요소들은 유사한 참조 번호들을 이용하여 인용될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)를 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 의사 위성 항법 장치(100)는 통신 인터페이스(110), 제어기(120), 신호 생성기(130), 신호 변환기(140), 변조기(150), 출력 조절기(160), 그리고 안테나(170)를 포함한다.
통신 인터페이스(110)는 유선 또는 무선 채널을 통해 외부 장치와 통신할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(110)는 외부 장치와 직접 연결되어 통신할 수 있고, 네트워크를 통해 외부 장치와 원격으로 연결되어 통신할 수 있다. 통신 인터페이스(110)는 USB (Universal Serial Bus), PCIe (Peripheral Component Interconnect express), SATA (Serial Advanced Technology Attachement) 등과 같은 유선 인터페이스들 또는 IEEE 802.11 (WiFi), 블루투스(Bluetooth), NFC (Near Field ommunication), LPWA (Low Power Wide Area)(예를 들어, LoRa, LTE-M, NB-IoT 등) 등과 같은 무선 인터페이스를 포함할 수 있다.
제어기(120)는 통신 인터페이스(110)를 통해 외부 장치로부터 다양한 정보들을 수집할 수 있다. 예를 들어, 제어기(120)는 항법 위성들의 궤도들에 대한 정보, 현재 시각에 대한 정보, 또는 현재 위치에 대한 정보를 통신 인터페이스(110)를 통해 수집할 수 있다. 제어기(120)는 수집된 정보들에 기반하여 의사 거리들(PD), 시각 정보(TI), 도플러 주파수들(FD), 그리고 출력 세기(OS)를 계산하고 출력할 수 있다.
의사 거리들(PD)은 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)에 등록된 위치(이하에서, 현재 위치라 칭함) 및 연관된 항법 위성의 위치들 사이의 거리들에 대한 계산된 값(또는 추정된 값)을 가리킨다. 연관된 항법 위성들은 지구 궤도에 위치하고 그리고 전역 항법 위성 시스템에 참여하고 있으며, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 현재 위치에 항법 신호들을 송신할 수 있는 항법 위성들을 가리킨다.
다시 말하면, 의사 거리들(PD)은 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 항법 신호들을 수신할 수 있는 환경에 있을 때, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)에 도달하는 항법 신호들을 송출하는 항법 위성들과 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 현재 위치 사이의 거리들을 가리킨다. 실제 항법 위성들과 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100) 사이의 거리가 아니라 계산된(또는 추정된) 거리인 점에서 '의사 거리들'이라 명명되지만, 본 발명의 기술적 사상은 '의사 거리들'의 용어에 의해 한정되지 않는다.
제어기(120)는 연관된 항법 위성들의 궤도들의 정보들과 현재 위치에 기반하여 의사 거리들(PD)을 계산할 수 있다. 제어기(120)는 내부의 시계로부터 시각 정보(TI)를 획득할 수 있다. 제어기(120)는 연관된 항법 위성들의 정보들(SI), 의사 거리들(PD) 및 시각 정보(TI)를 신호 생성기로 전달할 수 있다. 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)은 연관된 항법 위성들과 연관된 의사 난수(PRN, Pseudo Random Number)가 어떤 것인지, 그리고 연관된 항법 위성들의 궤도들에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제어기(120)는 연관된 항법 위성들의 궤도들의 정보들에 기반하여, 연관된 항법 위성들의 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 현재 위치에 대한 상대 속도들을 계산할 수 있다. 제어기(120)는 상대 속도들에 기반하여 연관된 항법 위성들의 항법 신호들의 도플러 주파수들을 계산할 수 있다. 제어기(120)는 계산된 도플러 주파수들을 신호 생성기(130)로 전달할 수 있다.
제어기(120)는 미리 설정된 송출 범위의 정보에 기반하여, 항법 신호들의 출력 세기(OS)를 계산할 수 있다. 예를 들어, 송출 범위의 정보는 사용자에 의해 직접 입력되거나, 유선 또는 무선 통신을 통해 다른 장치로부터 입력될 수 있다. 제어기(120)는 계산된 출력 세기(OS)을 출력 조절기(160)로 전달할 수 있다.
신호 생성기(130)는 연관된 항법 위성들의 정보들(SI), 의사 거리들(PD), 그리고 시각 정보(TI)에 기반하여 디지털 신호들(SD)을 생성할 수 있다. 디지털 신호들(SD)은 최종적으로 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 출력하는 항법 신호들(NS)로 가공될 수 있다. 따라서, 신호 생성기(130)가 디지털 신호들(SD)을 생성하는 과정은 '항법 신호들(NS)'의 용어들과 연관되어 설명된다.
예를 들어, 신호 생성기(130)는 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)에 따라, 항법 신호들(NS) 각각의 프레임에 포함될 의사 난수(PRN, Pseudo Random Number)를 선택할 수 있다. 신호 생성기(130)는 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)에 따라, 항법 신호들(NS) 각각의 프레임에 포함될 궤도 정보를 선택할 수 있다. 신호 생성기(130)는 선택된 의사 난수들 및 궤도 정보들을 디지털 신호들(SD)에 각각 포함시킬 수 있다.
신호 생성기(130)는 제어기(120)로부터 도플러 주파수들(FD)을 수신한다. 신호 생성기(130)는 도플러 주파수들(FD)을 연관된 항법 신호들(NS)에 반영할 수 있다. 신호 생성기(130)는 시각 정보(TI)에 따라, 항법 신호들(NS) 각각의 프레임에 포함될 시각 정보를 선택할 수 있다.
신호 생성기(130)는 의사 거리들(PD)에 기반하여 디지털 신호들(SD)의 프레임들의 시작들(SOF, Starts of Frames)의 위치들을 조절할 수 있다. 예를 들어, 의사 거리가 길수록, 신호 생성기(130)는 대응하는 디지털 신호의 프레임의 시작의 지연량을 늘릴 수 있다. 의사 거리가 짧을수록, 신호 생성기(130)는 대응하는 디지털 신호의 프레임의 시작의 지연량을 줄일 수 있다. 신호 생성기(130)는 항법 신호들을 조합하여 디지털 신호들(SD)을 생성할 수 있다.
신호 변환기(140)는 신호 생성기(130)로부터 디지털 신호들(SD)을 수신할 수 있다. 신호 변환기(140)는 디지털 신호들(SD)을 아날로그 신호들(SA)로 변환할 수 있다. 예를 들어, 신호 변환기(140)는 기저대역 신호 또는 중간 주파수 신호를 이용하여 디지털 신호들(SD)을 변조함으로써 아날로그 신호들(SA)을 생성할 수 있다. 아날로그 신호들(SA)은 변조기(150)로 전달된다.
변조기(150)는 신호 변환기(140)로부터 아날로그 신호들(SA)을 수신한다. 변조기(150)는 아날로그 신호들(SA)을 변조할 수 있다. 예를 들어 변조기(150)는 아날로그 신호들(SA)을 중간 주파수 및 캐리어 주파수를 이용하여 순차적으로 변조할 수 있다. 다른 예로서, 변조기(150)는 아날로그 신호들(SA)을 캐리어 주파수를 이용하여 한 번에 변조할 수 있다.
변조기(150)에 의해 변조된 신호들(SR)은 무선 주파수 대역의 주파수들을 가질 수 있다. 변조된 신호들(SR)은 출력 조절기(160)로 전달된다. 출력 조절기(160)는 변조기(SR)로부터 변조된 신호들(SR)을 수신하고, 그리고 제어기(120)로부터 출력 세기(OS)를 수신할 수 있다. 출력 조절기(160)는 출력 세기(OS)에 기반하여 변조된 신호들(SR)의 세기들을 조절하고, 조절된 결과를 항법 신호들(NS)로 출력할 수 있다. 항법 신호들(NS)은 안테나(170)를 통해 방사된다.
상술된 바와 같이, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 통신 인터페이스(110)를 통해 외부 장치, 예를 들어 전역 항법 위성 서버로부터 항법 위성의 궤도들을 획득할 수 있다. 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 현재 시각에 항법 신호들이 도달되는 것으로 계산(또는 추정)되는 항법 위성들을 검출하고, 검출된 항법 위성들(또는 연관된 항법 위성들)이 송출하는 항법 신호들을 모사하여 출력할 수 있다.
즉, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 항법 신호들이 도달하지 않는 환경에서도, 현재 도달되는 것으로 계산(또는 추정)되는 항법 신호들을 생성하고 방사할 수 있다. 따라서, 지하 또는 실내와 같이 항법 신호들이 도달되지 않는 환경에서 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 항법 신호들을 송출할 수 있다.
의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 현재 위치 및 항법 위성들의 의사 위치들을 이용하여 항법 신호들을 계산하고 송출한다. 기존의 위성 항법 리피터(repeater)가 자신의 위치에 관계없이 위성 항법 신호가 수신되는 안테나의 위치 정보만을 송출하고, 그리고 불량 신호(예를 들어, 차폐되어 수신 불능인 신호, 감쇄된 신호, 다중 경로 신호 등)를 동일하게 재방사하는 것과 비교하면, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 항법 신호들에 의해 계산되는 위치 정보의 정확도 및 신뢰도가 향상된다.
또한, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 기존의 항법 신호들과 동일한 포맷을 갖고 동일한 종류의 정보를 포함하는 항법 신호들을 송출한다. 따라서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)를 적용할 때에 기존의 전역 항법 위성 시스템에 어떠한 수정도 필요치 않으며, 높은 호환성이 달성된다.
예시적으로, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 제조 비용과 정확도 사이의 트레이드 오프에 따라, 도 1에 도시된 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 구성 요소들 중 일부가 생략될 수 있다. 예를 들어, 출력 세기(OS)을 이용하는 기능 및 출력 조절기(160), 통신 인터페이스(110), 시각 보정부(121) 또는 시계(122) 중 적어도 하나가 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 제어기(120)를 보여주는 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제어기(120)는 시각 보정부(121), 시계(122), 위치 정보 저장부(123), 위성 정보 획득부(124), 계산부(125), 그리고 보상부(126)를 포함한다.
시각 보정부(121)는 통신 인터페이스(110)를 통해 외부 장치, 예를 들어 시각 정보 서버와 접촉하고, 시각 정보 서버의 시각과 시계(122)의 시각을 동기화할 수 있다. 즉, 시각 보정부(121)는 시계(122)의 시각을 정확한 시각으로 보정할 수 있다. 시계(122)는 계산부(125)의 요청에 따라 계산부(125)에 시각 정보(TI)를 제공할 수 있다.
위치 정보 저장부(123)는 통신 인터페이스(110)를 통해 외부 장치로부터 위치 정보(LI)를 수신하고 저장할 수 있다. 위치 정보 저장부(123)는 계산부(125)의 요청에 따라 계산부(125)에 위치 정보(LI)를 제공할 수 있다.
위성 정보 획득부(124)는 통신 인터페이스(110)를 통해 외부 장치, 예를 들어 전역 항법 위성 서버로부터 항법 위성들에 대한 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 위성 정보 획득부(124)는 전역 항법 위성 시스템에 참여하는 모든 항법 위성들(또는 대중에 공개된 모든 항법 위성들)의 궤도들의 정보들을 획득하고 저장할 수 있다. 위성 정보 획득부(124)는 계산부(125)의 요청에 따라 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)을 계산부(125)로 제공할 수 있다.
계산부(125)는 시계(TI)로부터 시각 정보(TI)를 획득하고, 위치 정보 저장부(123)로부터 위치 정보(LI)를 획득하고, 그리고 위성 정보 획득부(124)로부터 연관된 항법 위성들의 정보(SI)를 획득할 수 있다. 계산부(125)는 시각 정보(TI)를 가공전(raw) 시각 정보(TI')로 출력할 수 있다. 계산부(125)는 위치 정보(LI) 및 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)로부터 가공전 의사 거리들(PD')을 계산하고 출력할 수 있다.
계산부(125)는 위치 정보(LI) 및 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)로부터 가공전 도플러 주파수들(FD')을 계산하고 출력할 수 있다. 계산부(125)는 가공전 의사 거리들(PD')에 기반하여 가공전 출력 세기들(OS')을 계산하고 출력할 수 있다. 계산부(125)는 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)을 가공전 연관된 항법 위성들의 정보들(SI')로 출력할 수 있다.
보상부(126)는 지구 자전, 전리층 및 대류층을 반영하여 가공전 시각 정보(TI'), 가공전 의사 거리들(PD'), 가공전 도플러 주파수들(FD'), 가공전 출력 세기들(OS'), 그리고 가공전 연관된 항법 위성들의 정보들(SI') 중 적어도 하나를 보상할 수 있다. 예를 들어, 보상부(126)는 지구 자전에 따른 도플러 효과, 전리층 및 대류층의 감쇄율, 전송 지연 등을 반영하여 보상을 수행할 수 있다. 보상의 결과는 시각 정보(TI), 의사 거리들(PD), 도플러 주파수들(FD), 출력 세기(OS), 그리고 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)로 출력된다.
예시적으로, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 제조 비용과 정확도 사이의 트레이드 오프에 따라, 도 2에 도시된 제어기(120)의 구성 요소들 중 일부가 생략될 수 있다. 예를 들어, 보상부(126)가 생략되고, 계산부(125)의 출력이 시각 정보(TI), 의사 거리들(PD), 도플러 주파수들(FD), 출력 세기(OS), 그리고 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)로 출력될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, S110 단계에서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100), 예를 들어 계산부(125)는 시각 정보(TI)를 획득할 수 있다. 계산부(125)는 시계(122)로부터 시각 정보(TI)를 획득할 수 있다.
S115 단계에서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100), 예를 들어 계산부(125)는 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)을 획득할 수 있다. 계산부(125)는 시각 정보(TI)가 가리키는 현재 시각에, 위치 정보(LI)에 도달되는 항법 신호들을 송출하는 항법 위성들을 연관된 항법 위성들로 검출할 수 있다. 계산부(125)는 위성 정보 획득부(124)를 검색하여, 연관된 항법 위성들의 궤도 정보들 및 의사 난수들을 포함하는 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)을 획득할 수 있다.
S120 단계에서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100), 예를 들어 계산부(125)는 연관된 항법 위성들의 위치들 및 속도들을 계산할 수 있다. 계산부(125)는 시각 정보(TI)가 가리키는 현재 시각과 궤도 정보들에 기반하여, 연관된 항법 위성들의 위치들 및 위치 정보(LI)에 대한 상대 속도들을 계산할 수 있다.
S125 단계에서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100), 예를 들어 계산부(125)는 의사 거리들(예를 들어, 가공전 의사 거리들(PD')), 도플러 주파수들(예를 들어, 가공전 도플러 주파수들(FD')), 그리고 출력 세기들(예를 들어, 가공전 출력 세기들(OS'))을 계산할 수 있다.
S130 단계에서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100), 예를 들어 보상부(126)는 지구 자전, 전리층 및 대류층을 반영하여 의사 거리들(예를 들어, 가공전 의사 거리들(PD')), 도플러 주파수들(예를 들어, 가공전 도플러 주파수들(FD')), 또는 출력 세기들(예를 들어, 가공전 출력 세기들(OS'))을 보상할 수 있다. 보상부(126)는 가공전 시각 정보(TI') 또는 가공전 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)을 더 보상할 수 있다.
S135 단계에서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100), 예를 들어 신호 생성기(130)는 연관된 항법 위성들의 정보들(SI), 의사 거리들(PD), 그리고 시각 정보(TI)에 기반하여 항법 신호들을 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호 생성기(130)는 항법 신호들(NS)의 기저 대역의 디지털 버전인 디지털 신호들(SD)을 생성할 수 있다.
S140 단계에서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100), 예를 들어, 신호 변환기(140) 및 변조기(150)는 디지털 신호들(SD)을 변조하여 변조된 신호들(SR)을 출력할 수 있다. 변조기(150)는 도플러 주파수들(FD)에 응답하여, 아날로그 신호들(SA)을 서로 다른 도플러 주파수들(FD)로 변조할 수 있다.
S145 단계에서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100), 예를 들어 출력 조절기(160)는 출력 세기(OS)에 기반하여 변조된 신호들(SR)의 세기들을 각각 조절할 수 있다. S150 단계에서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100), 예를 들어 출력 조절기(160)는 세기들이 조절된 신호들을 항법 신호둘(NS)로서 안테나(170)를 통해 송신할 수 있다.
도 4는 위치 정보 저장부(123)가 위치 정보(LI)를 저장하는 방법의 예를 보여주는 흐름도이다. 도 2 및 도 4를 참조하면, S210 단계에서, 위치 정보 저장부(123)는 통신 인터페이스(110)의 유선 통신, 무선 통신 또는 직접 연결을 통해 외부 장치로부터 위치 정보(LI)를 수신할 수 있다. 수신되는 위치 정보(LI)는 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 설치된 위치 또는 설치될 위치의 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 위치 정보(LI)는 위도, 경도, 그리고 고도를 포함할 수 있다.
S220 단계에서, 위치 정보 저장부(123)는 수신된 위치 정보(LI)를 저장할 수 있다. 예를 들어, 위치 정보 저장부(123)는 위치 정보(LI)를 저장하기 위한 DRAM (Dynamic Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory) 등과 같은 휘발성 메모리 또는 EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory), 플래시 메모리 등과 같은 불휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
S230 단계에서, 위치 정보 저장부(123)는 계산부(125)로부터의 요청에 따라, 저장된 위치 정보(LI)를 계산부(125)로 출력할 수 있다.
도 5는 위치 정보 저장부(125)에 위치 정보(LI)가 저장되는 시스템(10)의 일 예로서 유선 통신을 통해서 외부 장치에서 직접 위치 정보를 입력하는 구성의 개념도이다. 도 2 및 도 5를 참조하면, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 케이블(12)을 통해 외부 장치, 예를 들어 컴퓨터(11)에 연결될 수 있다. 의사 위성 항법 장치(100)는 케이블(12)을 통해 컴퓨터(11)로부터 위치 정보(LI)를 수신하고 저장할 수 있다.
의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 설치되는 위치의 위치 정보(LI)가 저장되고 의사 거리들(PD), 도플러 주파수들(FD), 그리고 출력 세기(OS)을 계산하는 데에 사용되므로, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 제공하는 항법 신호들의 정확도가 향상된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 정보 획득부(124)가 위성 정보들을 갱신하는 예를 보여주는 흐름도이다. 도 2 및 도 6을 참조하면, S310 단계에서, 위성 정보 획득부(124)는 갱신 조건이 만족되는지 판단할 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 시각 주기(예를 들어, 2시각)가 경과할 때마다 갱신 조건이 만족될 수 있다. 갱신 조건이 만족되면, 흐름은 S320 단계로 진행한다.
S320 단계에서, 위성 정보 획득부(124)는 통신 인터페이스(110)와 연결된 네트워크를 통해 항법 위성 궤도 서버에 접속할 수 있다. S330 단계에서, 위성 정보 획득부(124)는 항법 위성 궤도 서버에 저장된 항법 위성들의 위성 궤도 정보들을 다운로드하고 저장할 수 있다. 예를 들어, 위성 정보 획득부(124)는 항법 위성 궤도 서버로부터 획득할 수 있는 모든 항법 위성들의 위성 궤도 정보들을 다운로드 및 저장할 수 있다.
갱신 조건이 만족되지 않으면, 또는 갱신 조건이 만족되고 S320 단계 및 S330 단계가 수행된 후에, S340 단계에서, 위성 정보 획득부(124)는 계산부(125)의 요청에 따라, 요청된 위성 궤도 정보들(예를 들어, 연관된 항법 위성들의 연관된 위성 궤도 정보들)을 계산부(125)로 출력할 수 있다.
즉, 갱신 조건이 만족되지 않은 때에, 위성 정보 획득부(124)는 계산부(125)의 요청에 따라 이전에 갱신된 항법 위성들의 위성 궤도 정보들을 출력할 수 있다. 갱신 조건이 만족된 때에, 위성 정보 획득부(124)는 위성 궤도 정보들을 갱신하고, 계산부(125)의 요청에 따라 현재 갱신된 위성 궤도 정보들을 출력할 수 있다. 즉, 계산부(125)의 요청에 따라, 위성 정보 획득부(124)는 가장 최신의 위성 궤도 정보들을 출력할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 시각 보정부(121)가 시계(122)의 시각을 보정하는 예를 보여주는 흐름도이다. 도 2 및 도 6을 참조하면, S410 단계에서, 시각 보정부(121)는 시각 보정 조건이 만족되는지 판단할 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 시간 주기(예를 들어, 하루)가 경과할 때마다 보정 조건이 만족될 수 있다. 보정 조건이 만족되면, 흐름은 S420 단계로 진행한다.
S420 단계에서, 시각 보정부(121)는 통신 인터페이스(110)와 연결된 네트워크를 통해 시각 정보 서버에 접속할 수 있다. S430 단계에서, 시각 보정부(121)는 시각 정보 서버의 시각에 시계(122)의 시각을 동기화할 수 있다.
보정 조건이 만족되지 않으면, 또는 보정 조건이 만족되고 S420 단계 및 S430 단계가 수행된 후에, S440 단계에서, 시계(122)는 계산부(125)의 요청에 따라, 시각 정보(TI)를 계산부(125)로 출력할 수 있다.
즉, 보정 조건이 만족되지 않은 때에, 시계(122)는 계산부(125)의 요청에 따라 이전에 보정된 시각 정보(TI)를 출력할 수 있다. 보정 조건이 만족된 때에, 시각 보정부(121)는 시계(122)의 시각을 보정하고, 시계(122)는 계산부(125)의 요청에 따라 현재 보정된 시각 정보(TO)를 출력할 수 있다. 즉, 계산부(125)의 요청에 따라, 시계(122)는 가장 최신의 시각 정보(TI)를 출력할 수 있다.
도 8은 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 위성 궤도들의 정보들 및 시각 정보(TI)를 갱신하는 시스템(20)의 예를 보여준다. 도 1, 도 2 및 도 8을 참조하면, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 통신 인터페이스(110)는 네트워크(21)에 연결될 수 있다. 네트워크(21)는 인터넷을 포함할 수 있다. 네트워크(21)는 항법 위성 궤도 서버(22) 및 시각 정보 서버(23)에 연결될 수 있다.
의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 위성 정보 획득부(124)는 네트워크(21)를 통해 항법 위성 궤도 서버(22)로부터 위성 궤도들의 정보를 다운로드하고 갱신할 수 있다. 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 시각 보정부(121)는 시각 정보 서버(23)로부터 시각 정보를 획득하여 시계(122)의 시각을 보정할 수 있다.
의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 네트워크(21)를 통해 위상 궤도들의 정보들 및 시각 정보(TI)를 최신으로 유지한다. 따라서, 항법 위성들의 항법 신호들이 도달하지 않는 환경(예를 들어, 지하 또는 실내)에서도, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 항법 신호들을 정상적으로 모사(또는 생성)할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 항법 신호들을 갱신하는 예를 보여주는 흐름도이다. 도 1 및 도 9를 참조하면, S510 단계에서, 제어기(120)는 항법 신호들의 갱신 조건이 만족되는지 판단할 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 시각 주기(예를 들어, 2초)가 경과할 때마다 갱신 조건이 만족될 수 있다. 갱신 조건이 만족되면, 흐름은 S520 단계로 진행한다.
S520 단계에서, 제어기(120)는 도 3의 S110 단계 내지 S130 단계들을 수행하여, 시각 정보(TI) 및 연관된 항법 위성들의 정보들(SI)을 획득하고, 그리고 의사 거리들(PD), 도플러 주파수들(FD), 그리고 출력 세기(OS)를 계산할 수 있다. 갱신 조건이 만족되지 않으면, 또는 갱신 조건이 만족되고 S520 단계가 수행된 후에, S530 단계에서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 도 3의 S135 단계 내지 S150 단계를 수행하여, 항법 신호들(NS)을 송신할 수 있다.
즉, 갱신 조건이 만족되지 않은 때에, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 이전에 갱신된(또는 계산 또는 생성된) 항법 신호들(NS)을 송신할 수 있다. 갱신 조건이 만족된 때에, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 항법 신호들(NS)을 갱신(또는 계산 또는 생성)하고, 현재 갱신(또는 계산 또는 생성)된 항법 신호들(NS)을 송신할 수 있다. 즉, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 주기적으로 항법 신호들(NS)을 최신으로 갱신할 수 있다.
도 10은 실내 공간(31)에서 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 사용자 장치(32)에 항법 신호들을 송신하는 예를 보여주는 시스템(30)이다. 도 10을 참조하면, 사용자 장치(32)가 실내 공간(31)에 위치하면, 항법 위성들(36~38)로부터 송신되는 항법 신호들(NS')은 사용자 장치(32)에 도달할 수 없다. 즉, 사용자 장치(32)는 항법 위성들(36~38)로부터 항법 신호들(NS')을 수신할 수 없다.
의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 실내 공간(31)에 위치하면, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100) 또한 항법 위성들(36~38)로부터 항법 신호들(NS')을 수신할 수 없다. 다만, 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명된 바와 같이, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 인터넷과 같은 네트워크를 통해 정보를 획득하고, 획득된 정보에 기반하여 항법 신호들(NS)을 생성(또는 모사)할 수 있다. 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 생성(또는 모사)된 항법 신호들(NS)을 실내 공간(31)에서 송신할 수 있다.
사용자 장치(32)는 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)로부터 항법 신호들(NS)을 수신하고, 수신된 항법 신호들(NS)에 기반하여 위치 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 사용자 장치(32)는 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 위치 정보 저장부(123)에 저장된 위치 정보(LI)를 항법 신호들(NS)로부터 획득할 수 있다. 즉, 사용자 장치(32)는 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 위치 정보 저장부(123)에 저장된 위치 정보(LI)를 자신의 위치 정보로 식별할 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 항법 위성들(36~38)로부터의 항법 신호가 도달할 수 없는 실내 공간(31)에 사용자 장치가 위치하여도, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)를 통해 사용자 장치(32)가 위치 정보에 기반한 서비스를 사용할 수 있다. 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 항법 신호들(NS)과 항법 위성들(36~38)의 항법 신호들(NS')은 동일한 포맷들 및 동일한 형태(또는 종류)의 정보들을 갖는다. 따라서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 기존의 전역 항법 위성 시스템에 대한 높은 호환성을 갖는다.
도 11은 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 송신하는 항법 신호들(NS1~NS3)의 예를 보여준다. 예시적으로, 위성 항법 신호들이 단절된 공간에서, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 위성 항법 신호들을 수신하지 않고 위치 정보에 기반하여 항법 신호들(NS1~NS3)을 생성 및 송신하는 예가 도 11에 도시된다.
도 1, 도 10 및 도 11을 참조하면, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 연관된 항법 위성들(36~38)의 수에 대응하는 수의 항법 신호들(NS1~NS3)을 송신할 수 있다. 제어기(120)는 의사 거리들(PD)에 기반하여, 항법 신호들(NS1~NS3) 각각의 프레임(FRAME)의 시작(SOF)의 위치가 기준점(RP)으로부터 지연되는 지연량을 판단할 수 있다.
예를 들어, 의사 거리가 증가할수록, 지연량은 증가할 수 있다. 의사 거리가 감소할수록, 지연량은 감소할 수 있다. 예를 들어, 제1 항법 신호(NS1)의 제1 지연량(ρ1)은 제2 항법 신호(NS2)의 제2 지연량(ρ2)보다 적을 수 있다. 제2 항법 신호(NS2)의 제2 지연량(ρ2)은 제3 항법 신호(NS3)의 제3 지연량(ρ3)보다 적을 수 있다. 항법 신호들(NS1~NS3) 각각의 지연량(ρ)은 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서, 위성 좌표들(x, y, z)은 궤도의 정보로부터 계산되는 항법 위성의 위치를 가리킬 수 있다. 사용자 좌표들(xu, yu, zu)은 사용자 장치(32)의 위치를 가리킬 수 있다. 바이어스(bu)는 상수일 수 있다. 수학식 1에서 나타나는 바와 같이, 항법 위성들(36~38)과 사용자 장치(32) 사이의 거리가 증가할수록, 지연량(ρ)이 증가한다.
항법 위성들(36~38)의 사용자 장치(32)에 대한 상대적인 위치들은 항법 위성들(36~38)이 지구 궤도를 공전함에 따라 변화한다. 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 도 9를 참조하여 설명된 바와 같이 주기적으로 항법 신호들(NS)을 갱신함으로써, 항법 위성들의 공전에 따른 위치 변화를 반영할 수 있다. 위치 변화가 반영됨에 따라, 항법 신호들(NS1~NS3) 각각의 프레임의 시작(SOF)의 위치 또한 변화할 수 있다.
예를 들어, 특정한 항법 위성이 시각이 흐름에 따라 사용자 장치(32)와 가까워지면, 해당 항법 위성이 송신하는 항법 신호의 프레임의 시작(SOF)의 지연량(ρ)은 점차 감소할 수 있다. 즉, 프레임의 시작(SOF)의 위치가 전진(advance)할 수 있다.
특정한 항법 위성이 시각이 흐름에 따라 사용자 장치(32)로부터 멀어지면, 해당 항법 위성이 송신하는 항법 신호의 프레임의 시작(SOF)의 지연량(ρ)은 점차 증가할 수 있다. 즉, 프레임의 시작(SOF)의 위치가 더 지연(delay)될 수 있다.
시각이 흐름에 따라 새로운 항법 위성이 연관된 항법 위성으로 추가되면, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 대응하는 항법 신호를 추가로 송신할 수 있다. 시각이 흐름에 따라 특정한 항법 위성이 연관된 항법 위성으로부터 배제되면, 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)는 대응하는 항법 신호를 제거할 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)가 항법 신호들(NS)을 송신하는 시스템(40)의 다른 예를 보여준다. 도 10과 비교하면, 시스템(40)에 서로 분리된 제1 실내 공간(41)과 제2 실내 공간(43)이 제공된다. 제1 실내 공간에 제1 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100a)와 제1 사용자 장치(42)가 위치하고, 그리고 제2 실내 공간(43)에 제2 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100b)와 제2 사용자 장치(44)가 위치할 수 있다.
예시적으로, 제2 실내 공간(43)은 제1 실내 공간(41)의 윗 층일 수 있다. 제1 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100a)는 제1 실내 공간(41)에 대응하는 제1 좌표들(x1, y1, z1)을 위치 정보(LI)로 저장할 수 있다. 제2 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100b)는 제2 실내 공간(42)에 대응하는 제2 좌표들(x2, y2, z2)을 위치 정보(LI)로 저장할 수 있다.
제2 실내 공간(43)의 고도가 제1 실내 공간(41)의 고도보다 높으므로, 제2 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100b)의 제2 고도 좌표(z2)는 제1 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100a)의 제1 고도 좌표(z1)보다 높을 수 있다. 제1 및 제2 의사 위성 항법 신호 중계 장치들(100a, 100b)은 고도의 차이를 반영하여 항법 신호들(NSa, NSb)을 생성하고 송신할 수 있다.
제1 사용자 장치(42)는 제1 좌표들(x1, y1, z1)에 기반하여 생성되는 항법 신호들(NSa)을 수신한다. 따라서, 제1 사용자 장치(42)는 제1 좌표들(x1, y1, z1)을 자신의 좌표들로 계산할 수 있다. 제2 사용자 장치(44)는 제2 좌표들(x2, y2, z2)에 기반하여 생성되는 항법 신호들(NSb)을 수신한다. 따라서, 제2 사용자 장치(44)는 제2 좌표들(x2, y2, z2)을 자신의 좌표들로 식별할 수 있다.
통상적으로 사용되는 리피터(repeater)의 경우, 실외(예를 들어, 옥상)에 설치된 안테나에서 사용되는 항법 신호들을 실내 또는 지하로 전달한다. 따라서, 실내에서 항법 신호들을 수신하는 사용자 장치들은 외부에 설치된 안테나의 위치를 공통적으로 자신의 위치로 식별한다. 반면, 본 발명에 따르면, 사용자 장치들(42, 44)은 가장 인접한 의사 위성 항법 신호 중계 장치(100)의 좌표들을 자신의 좌표들로 식별한다. 따라서, 사용자 장치가 좌표들을 판단하는 정확도가 향상된다.
향상된 정확도에 기반하여, 백화점, 대형 마트 등과 같은 넓은 실내 공간, 또는 지하 주차장 또는 지하상가와 같은 넓은 지하 공간에서도, 항법 서비스가 제공될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 의사 위성 항법 신호 중계 장치
110: 통신 인터페이스
120: 제어기
121: 시각 보정부
122: 시계
123: 위치 정보 저장부
124: 위성 정보 획득부
125: 계산부
126: 보상부
130: 신호 생성기
140: 신호 변환기
150: 변조기
160: 출력 조절기
170: 안테나

Claims (20)

  1. 네트워크를 통해 전역 항법 위성 서버로부터 항법 위성들의 궤도 정보들을 수집하는 통신 인터페이스;
    상기 항법 위성들의 궤도 정보들 중에서 연관된 항법 위성들의 연관된 궤도 정보들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 의사 거리들을 계산하는 제어기;
    상기 의사 거리들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 항법 신호들을 생성하는 신호 생성기;
    상기 항법 신호들을 기저 대역 또는 중간 대역의 아날로그 신호들로 변환하는 신호 변환기; 그리고
    상기 아날로그 신호들을 무선 주파수 신호를 이용하여 변조하는 변조기를 포함하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 궤도 정보들에 기반하여, 현재 시각에 현재 위치로 항법 신호들을 전송하는 것으로 계산되는 항법 위성들을 상기 연관된 항법 위성들로 선택하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 신호 생성기는 상기 의사 거리들에 기반하여 상기 항법 신호들의 프레임들의 시작들의 위치들을 조절하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 연관된 궤도 정보들에 기반하여 상기 항법 신호들의 도플러 주파수들을 계산하고,
    상기 변조기는 상기 도플러 주파수들을 이용하여 상기 아날로그 신호들을 각각 변조하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 송출 범위의 정보에 기반하여 출력 세기를 계산하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 출력 세기에 기반하여 상기 변조된 신호들의 세기들을 조절하고, 상기 조절된 신호들을 출력하는 출력 조절기를 더 포함하는 의사 위성 방법 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 의사 위성 항법 신호 중계 장치가 배치되는 위치에 대한 정보를 저장하는 위치 정보 저장부를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 연관된 궤도 정보들 및 상기 위치 정보에 기반하여 상기 의사 거리들을 계산하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 위치 정보 저장부는 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 위치 정보를 수신하여 저장하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 주기적으로 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 전역 항법 위성 서버에 접촉하여 상기 항법 위성들의 궤도 정보들을 획득하는 위성 정보 획득부를 포함하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 시계를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 시계로부터 획득되는 시각 정보를 상기 의사 거리들과 함께 상기 신호 생성기로 출력하고,
    상기 신호 생성기는 상기 의사 거리들 및 상기 시각 정보에 기반하여 상기 항법 신호들을 생성하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어기는 주기적으로 상기 통신 인터페이스를 통해 시각 정보 서버에 접촉하여 상기 시계의 시각을 상기 시각 정보 서버의 시각과 동기화하는 시각 보정부를 포함하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 주기적으로 상기 연관된 항법 위성들을 다시 계산하고, 그리고 상기 다시 계산된 연관된 항법 위성들의 의사 거리들을 다시 계산하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 지구 자전, 전리층 및 대류층을 반영하여 상기 의사 거리들을 보상하는 의사 위성 항법 신호 중계 장치.
  14. 의사 위성 항법 신호 중계 장치의 동작 방법에 있어서:
    현재 위치와 연관된 항법 위성들의 연관된 궤도 정보들을 획득하는 단계;
    상기 연관된 궤도 정보들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 위치들을 계산하는 단계;
    상기 위치들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 의사 거리들을 계산하는 단계;
    상기 의사 거리들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 항법 신호들을 생성하는 단계; 그리고
    상기 항법 신호들을 무선 주파수를 이용하여 변조하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    시각 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 항법 신호들을 생성하는 단계는 상기 시각 정보에 기반하여 수행되는 동작 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 연관된 궤도 정보들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 상대 속도들을 계산하는 단계; 그리고
    상기 상대 속도들에 기반하여 상기 연관된 항법 위성들의 도플러 주파수들을 계산하는 단계를 더 포함하고,
    상기 변조하는 단계는 상기 도플러 주파수들에 기반한 무선 주파수들을 이용하여 상기 항법 신호들을 각각 변조하는 단계를 포함하는 동작 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    지구 자전, 전리층 및 대류층을 반영하여 상기 의사 거리를 보정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 항법 신호들을 생성하는 단계는 상기 보정된 의사 거리들에 기반하여 수행되는 동작 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    송출 범위의 정보에 기반하여 상기 항법 신호들의 출력 세기를 계산하는 단계;
    상기 출력 세기에 기반하여 상기 변조된 항법 신호들의 세기들을 조절하는 단계; 그리고
    상기 조절된 항법 신호들을 송신하는 단계를 더 포함하는 동작 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    네트워크를 통해 전역 항법 위성 서버로부터 주기적으로 항법 위성들의 궤도 정보들을 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 연관된 항법 위성들의 상기 연관된 궤도 정보들은 상기 궤도 정보들 중에서 선택되는 동작 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 연관된 궤도 정보들을 획득하는 단계, 상기 위치들을 계산하는 단계, 상기 의사 거리들을 계산하는 단계, 그리고 상기 항법 신호들을 생성하는 단계는 주기적으로 다시 수행되고,
    상기 변조하는 단계는 현재 갱신된 항법 신호들 또는 이전에 갱신된 항법 신호들을 변조하는 단계를 포함하는 동작 방법.
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