KR20210019975A - Gps 음영 지역에서 서비스를 제공하기 위한 전자 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents
Gps 음영 지역에서 서비스를 제공하기 위한 전자 장치 및 그 동작 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 출원의 일 실시예에 따르면 GPS(Global Positioning System) 음영지역 서비스를 위한, 신호 생성 장치의 동작 방법에 있어서, 서버로부터 위성 정보를 수신하는 동작;을 포함하고, 상기 위성 정보는 복수의 위성들에 대한 항법 데이터, 및 복수의 위성들에 대한 궤도 데이터를 포함하고, 상기 위성 정보에 기반하여 가시권에 있는 적어도 하나의 위성을 식별하고, 식별된 적어도 하나의 위성에 대한 적어도 하나의 궤도 데이터를 획득하는 단계; 상기 신호 생성 장치의 위치 정보를 식별하고, 식별된 위치 정보에 기반하여 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 지연 정보를 계산하는 단계;를 포함하고, 상기 지연 정보는 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 의사 거리에 대한 정보, 및 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치에 연관된 도플러 효과에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하는 동작;을 포함하는, 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공된다. 그 밖의 다양한 실시예가 가능하다.
Description
본 출원은 건물 내부, 지하상가, 터널 및 지하철과 같이 GPS 신호가 수신되지 않는 음영지역에서 휴대폰 또는 네비게이션과 같은 GPS 위성 신호 수신 단 말기를 보유한 사용자에게 아무런 하드웨어나 소프트웨어의 변경 없이 자유롭게 위치 측위, 시각동기 등 GPS 수신 서비스를 제공할 수 있는 GPS 음영 지역에서 서비스를 제공하기 위한 전자 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
건물 내부나 터널을 포함한 음영지역에서 위치 측위를 제공하는 기 술 개발은 있어 왔다. 외부에서 안테나를 통해서 수신되는 실외 GPS 신호를 음영 지 역으로 전송하여 재송신하는 GPS Repeater 기술과 GPS 방식이 아닌 3G/LTE 무선 신호와 모뎀을 이용한 네트워크 측위 기술, WiFi/Bluetooth/Zigbee 방식의 무선 신호와 모뎀 등을 이용한 측위 기술 등이 있다.
GPS Repeater 기술은 음영지역에서 GPS Repeater가 제공하는 GPS 신호가 외부에서 취득된 신호를 중계해서 받은 신호와 같은 것이므로 GPS Repeater가 송신한 GPS 신호를 이용해서 위치 측위를 했을 경우 외부의 위치정보가 취득되며, 수신되는 시간 또한 외부에서 GPS Repeater로 전송되기까지 소요되는 시간만큼 지연되는 문제가 있다. 이로 인해서 GPS Repeater로 인해 서비스를 제공받는 공간과 실외 GPS 신호가 수신되는 공간 간의 이동 시에 GPS 수신기는 GPS 신호의 동기를 놓쳐 서비스가 중단되는 문제가 발생한다. 그리고 외부에서 GPS 신호를 취득하는 장치와 음영지역에서 GPS 신호를 송출하는 장치 간에 네트워크 연결이 상실되면 서비스가 중단되는 문제가 있다.
3G/LTE, Wi-Fi, LTE, Bluetooth, ZigBee 등의 다양한 무선 통신 방식을 이용한 위치 측위 기술의 경우 서비스를 이용하기 위해서는 무선통신방식을 지원 하는 별도의 하드웨어와 소프트웨어가 제공되어야 하는 문제가 있다. 3G/LTE 모뎀을 이용한 네트워크 측위 기술의 경우 음영지역의 서비스를 위해 기존의 중계기가 아닌 별도의 기지국이 설치되어야 하며, Wi-Fi, LTE, Bluetooth, ZigBee 등의 소출 력 무선통신 방식의 경우 서비스를 위해 신호를 제공해야 하는 신호발생장치가 근 거리로 협소하게 장치되어야 하고, 사용자의 휴대용 신호발생장치의 간섭에 영향을 받을 수 있는 문제가 있다. 3G/LTE, Wi-Fi, LTE, Bluetooth, ZigBee 등의 방식은 위치 측위를 위한 서비스에 국한되어 개발되고 있으며, 시각동기에 대해서는 고려되고 있지 않은 문제가 있다.
본 출원의 일 실시예는 GPS 신호가 수신되지 않는 음영 지역에서의 위치 측위, 시각동기 등 GPS 수신 서비스를 위해 실제 GPS 신호와 동일한 GPS 신호를 제공하며, GPS 수신기가 실제 GPS와 본 발명이 제공하는 GPS 신호간에 장애 없이 Handover 가 되는 Seamless 위치 측정 시스템 환경을 구축하는 것과 본 발명 품간의 장애가 발생하여도 장시간 위치 측정 서비스에 영향이 없는 환경을 구축할 수 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 GPS(Global Positioning System) 음영지역 서비스를 위한, 신호 생성 장치의 동작 방법에 있어서, 서버로부터 위성 정보를 수신하는 동작;을 포함하고, 상기 위성 정보는 복수의 위성들에 대한 항법 데이터, 및 복수의 위성들에 대한 궤도 데이터를 포함하고, 상기 위성 정보에 기반하여 가시권에 있는 적어도 하나의 위성을 식별하고, 식별된 적어도 하나의 위성에 대한 적어도 하나의 궤도 데이터를 획득하는 단계; 상기 신호 생성 장치의 위치 정보를 식별하고, 식별된 위치 정보에 기반하여 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 지연 정보를 계산하는 단계;를 포함하고, 상기 지연 정보는 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 의사 거리에 대한 정보, 및 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치에 연관된 도플러 효과에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하는 동작;을 포함하는, 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 GPS(Global Positioning System) 음영지역 서비스를 위한, 신호 생성 장치로서, 적어도 하나의 통신 회로; 및 적어도 하나의 제어 회로;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제어 회로는: 적어도 하나의 통신 회로를 이용하여 서버로부터 위성 정보를 수신하고, 상기 위성 정보는 복수의 위성들에 대한 항법 데이터, 및 복수의 위성들에 대한 궤도 데이터를 포함하고, 상기 위성 정보에 기반하여 가시권에 있는 적어도 하나의 위성을 식별하고, 식별된 적어도 하나의 위성에 대한 적어도 하나의 궤도 데이터를 획득하고, 상기 신호 생성 장치의 위치 정보를 식별하고, 식별된 위치 정보에 기반하여 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 지연 정보를 계산하고, 상기 지연 정보는 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 의사 거리에 대한 정보, 및 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치에 연관된 도플러 효과에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하도록 설정된, 신호 생성 장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 GPS(Global Positioning System) 음영지역 서비스를 위한, 서버 장치로서, L2 스위치; 적어도 하나의 통신 회로; 및 적어도 하나의 제어 회로;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제어 회로는: 복수의 위성들로부터 위성 신호를 수신하고, 위성 신호로부터 위성 정보를 획득하고, 상기 위성 정보는 복수의 위성들에 대한 항법 데이터, 및 복수의 위성들에 대한 궤도 데이터를 포함하고, 상기 서버 장치에 연결되는 신호 생성 장치로 상기 위치 정보를 전달하며, 상기 서버 장치에 연결되는 신호 생성 장치와 시각 동기를 위한 제 1 정보를 상기 신호 생성 장치로 전달하며, 상기 L2 스위치를 이용하여 상기 제 1 정보와 함께 특정 신호 생성 장치를 식별하기 위한 식별 정보를 상기 신호 생성 장치로 전달하도록 설정되고, 상기 서버 장치는 상기 신호 생성 장치로 PTP 방식으로 상기 제 1 정보를 전달하며, 상기 서버 장치는 PTP Master로 동작되고, 상기 신호 생성 장치는 PTP Slave로 동작되는, 서버 장치가 제공될 수 있다.
과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, GPS 신호가 수신되지 않는 음 영지역에서의 위치측위, 시각동기 등 GPS 수신 서비스를 위해 실제 GPS 신호와 동 일한 GPS 신호를 제공하며, GPS 수신기가 실제 GPS와 본 발명이 제공하는 GPS 신호 간에 장애없이 Handover가 되는 Seamless 위치 측정 시스템 환경을 구축하는 것과 본 발명품간의 장애가 발생하여도 장시간 위치 측정 서비스에 영향이 없는 환경을 구축할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 효과가 상술한 효과로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템에 포함된 장치들의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 서버의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 신호 생성 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 동작의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 의사 GPS 신호를 생성하고 제공하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 서버 장치의 위성 정보 및 정밀 시각 동기화를 위한 정보를 신호 발생 장치로 전달하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 신호 생성 장치의 의사 GPS 신호 생성 및 출력을 위한 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 음영 지역에 구비되는 복수의 신호 생성 장치들의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 음영 지역에 GPS 서비스를 제공하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 위성 정보 갱신 불가 이벤트 발생 시, Hold over 기능을 이용한 의사 GPS 신호 송출 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 서버의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 신호 생성 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 동작의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 의사 GPS 신호를 생성하고 제공하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 서버 장치의 위성 정보 및 정밀 시각 동기화를 위한 정보를 신호 발생 장치로 전달하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 신호 생성 장치의 의사 GPS 신호 생성 및 출력을 위한 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 음영 지역에 구비되는 복수의 신호 생성 장치들의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 음영 지역에 GPS 서비스를 제공하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 위성 정보 갱신 불가 이벤트 발생 시, Hold over 기능을 이용한 의사 GPS 신호 송출 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 GPS(Global Positioning System) 음영지역 서비스를 위한, 신호 생성 장치의 동작 방법에 있어서, 서버로부터 위성 정보를 수신하는 동작;을 포함하고, 상기 위성 정보는 복수의 위성들에 대한 항법 데이터, 및 복수의 위성들에 대한 궤도 데이터를 포함하고, 상기 위성 정보에 기반하여 가시권에 있는 적어도 하나의 위성을 식별하고, 식별된 적어도 하나의 위성에 대한 적어도 하나의 궤도 데이터를 획득하는 단계; 상기 신호 생성 장치의 위치 정보를 식별하고, 식별된 위치 정보에 기반하여 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 지연 정보를 계산하는 단계;를 포함하고, 상기 지연 정보는 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 의사 거리에 대한 정보, 및 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치에 연관된 도플러 효과에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하는 동작;을 포함하는, 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 신호 생성 장치는 상기 서버가 구비되는 위치와는 다른 GPS 음영 지역에 구비되며, 상기 위치 정보는 상기 신호 생성 장치가 GPS 음영 지역에 구비되는 장소를 나타내는, 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 서버로부터 상기 서버와 시각 동기화를 수행하기 위한 제 1 정보를 수신하는 동작; 상기 시각 동기화의 수행에 기반하여 획득된 정밀 시각 정보를 획득하는 동작;을 포함하고, 상기 정밀 시각 정보는 특정 시각을 나타내고, 상기 정밀 시각 정보, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터, 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하는 동작;을 포함하는, 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 서버로부터 PTP 방식을 이용하여 상기 시각 동기화를 수행하기 위한 상기 제 1 정보를 수신하는 동작;을 포함하고, 상기 제 1 정보는 상기 서버에 의해 복수의 위성들로부터 수신된 위성 신호와 연관된 1PPS(1 Pulse Per Second) 신호 및 TOD(Time Of Day) 정보에 기반하는, 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 PTP 방식은 IEEE 1588v2 PTP 프로토콜을 포함하고, 상기 서버는 PTP Master로 동작되고, 상기 신호 생성 장치는 PTP Slave로 동작되는, 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 신호 생성 장치는 L2 스위치를 포함하고, 상기 L2 스위치를 이용하여 상기 제 1 정보와 함께 제 1 식별 정보를 수신하는 동작; 상기 L2 스위치를 이용하여 상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하는지 여부를 식별하는 동작; 및 상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하는 경우, 상기 제 1 정보를 기반으로 상기 시각 동기화를 수행하여 상기 정밀 시각 정보를 획득하는 동작;을 포함하는, 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하지 않는 경우, 상기 제 1 정보를 상기 신호 생성 장치에 연결된 다른 제 2 신호 생성 장치로 전달하는 동작;을 포함하는 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 신호 생성 장치와 상기 제 2 신호 생성 장치는 데이지 체인으로 연결되고, 상기 제 2 신호 생성 장치는 상기 제 1 식별 정보가 상기 제 2 신호 생성 장치에 대응하지 않는 경우, 상기 제 1 정보를 상기 제 2 신호 생성 장치에 연결된 다른 신호 생성 장치로 전달하는, 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 제 1 정보를 수신한 이후 지정된 시간 내에, 상기 시각 동기화를 수행하기 위한 제 2 정보가 수신되는지 여부를 판단하는 동작; 상기 제 2 정보가 수신되지 않는 경우, 상기 미리 결정된 정밀 시각 정보에 기반하여 현재 시각 정보를 계산하는 동작;을 더 포함하고, 상기 현재 시각 정보를 계산하는 동작은 홀드 오버 기능에 기반하는, 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 현재 시각 정보, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터, 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하는 동작;을 포함하는, 신호 생성 장치의 동작 방법이 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 GPS(Global Positioning System) 음영지역 서비스를 위한, 신호 생성 장치로서, 적어도 하나의 통신 회로; 및 적어도 하나의 제어 회로;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제어 회로는: 적어도 하나의 통신 회로를 이용하여 서버로부터 위성 정보를 수신하고, 상기 위성 정보는 복수의 위성들에 대한 항법 데이터, 및 복수의 위성들에 대한 궤도 데이터를 포함하고, 상기 위성 정보에 기반하여 가시권에 있는 적어도 하나의 위성을 식별하고, 식별된 적어도 하나의 위성에 대한 적어도 하나의 궤도 데이터를 획득하고, 상기 신호 생성 장치의 위치 정보를 식별하고, 식별된 위치 정보에 기반하여 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 지연 정보를 계산하고, 상기 지연 정보는 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 의사 거리에 대한 정보, 및 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치에 연관된 도플러 효과에 대한 정보를 포함하고, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하도록 설정된, 신호 생성 장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 신호 생성 장치는 상기 서버가 구비되는 위치와는 다른 GPS 음영 지역에 구비되며, 상기 위치 정보는 상기 신호 생성 장치가 GPS 음영 지역에 구비되는 장소를 나타내는, 신호 생성 장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 적어도 하나의 제어 회로는: 상기 적어도 하나의 통신 회로를 이용하여 상기 서버로부터 상기 서버와 시각 동기화를 수행하기 위한 제 1 정보를 수신하고, 상기 시각 동기화의 수행에 기반하여 획득된 정밀 시각 정보를 획득하고, 상기 정밀 시각 정보는 특정 시각을 나타내고, 상기 정밀 시각 정보, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터, 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하도록 설정된, 신호 생성 장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 적어도 하나의 제어 회로는: 상기 서버로부터 PTP 방식을 이용하여 상기 시각 동기화를 수행하기 위한 상기 제 1 정보를 수신하고, 상기 제 1 정보는 상기 서버에 의해 복수의 위성들로부터 수신된 위성 신호와 연관된 1PPS(1 Pulse Per Second) 신호 및 TOD(Time Of Day) 정보에 기반하는, 신호 생성 장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 PTP 방식은 IEEE 1588v2 PTP 프로토콜을 포함하고, 상기 서버는 PTP Master로 동작되고, 상기 신호 생성 장치는 PTP Slave로 동작되는, 신호 생성 장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 신호 생성 장치는 L2 스위치를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 제어 회로는: 상기 L2 스위치를 이용하여 상기 제 1 정보와 함께 제 1 식별 정보를 수신하고, 상기 L2 스위치를 이용하여 상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하는지 여부를 식별하고, 상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하는 경우, 상기 제 1 정보를 기반으로 상기 시각 동기화를 수행하여 상기 정밀 시각 정보를 획득하도록 설정된, 신호 생성 장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 적어도 하나의 제어 회로는: 상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하지 않는 경우, 상기 제 1 정보를 상기 신호 생성 장치에 연결된 다른 제 2 신호 생성 장치로 전달하도록 설정된, 신호 생성 장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 신호 생성 장치와 상기 제 2 신호 생성 장치는 데이지 체인으로 연결되고, 상기 제 2 신호 생성 장치는 상기 제 1 식별 정보가 상기 제 2 신호 생성 장치에 대응하지 않는 경우, 상기 제 1 정보를 상기 제 2 신호 생성 장치에 연결된 다른 신호 생성 장치로 전달하는, 신호 생성 장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 적어도 하나의 제어 회로는: 상기 제 1 정보를 수신한 이후 지정된 시간 내에, 상기 시각 동기화를 수행하기 위한 제 2 정보가 수신되는지 여부를 판단하고, 상기 제 2 정보가 수신되지 않는 경우, 상기 미리 결정된 정밀 시각 정보에 기반하여 현재 시각 정보를 계산하도록 설정되고, 상기 현재 시각 정보를 계산하는 동작은 홀드 오버 기능에 기반하는, 신호 생성 장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 상기 적어도 하나의 제어 회로는: 상기 현재 시각 정보, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터, 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하도록 설정되고, 신호 생성 장치가 제공될 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면 GPS(Global Positioning System) 음영지역 서비스를 위한, 서버 장치로서, L2 스위치; 적어도 하나의 통신 회로; 및 적어도 하나의 제어 회로;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제어 회로는: 복수의 위성들로부터 위성 신호를 수신하고, 위성 신호로부터 위성 정보를 획득하고, 상기 위성 정보는 복수의 위성들에 대한 항법 데이터, 및 복수의 위성들에 대한 궤도 데이터를 포함하고, 상기 서버 장치에 연결되는 신호 생성 장치로 상기 위치 정보를 전달하며, 상기 서버 장치에 연결되는 신호 생성 장치와 시각 동기를 위한 제 1 정보를 상기 신호 생성 장치로 전달하며, 상기 L2 스위치를 이용하여 상기 제 1 정보와 함께 특정 신호 생성 장치를 식별하기 위한 식별 정보를 상기 신호 생성 장치로 전달하도록 설정되고, 상기 서버 장치는 상기 신호 생성 장치로 PTP 방식으로 상기 제 1 정보를 전달하며, 상기 서버 장치는 PTP Master로 동작되고, 상기 신호 생성 장치는 PTP Slave로 동작되는, 서버 장치가 제공될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나","A 또는 B 중 적어도 하나,""A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,"및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장매체 는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
1. GPS 서비스 제공 시스템
이하에서는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS (Global Positioning System) 서비스 제공 시스템에 대해서 설명한다.
본 명세서에서 GPS 서비스 제공 시스템은 인공 위성으로부터 수신한 정보(예: 위성 정보)와 시각 정보(예: 정밀 시각 정보)를 기반으로, GPS 신호를 생성하여 제공하는 시스템으로 정의될 수 있다. 상기 시스템으로부터 GPS 신호를 수신한 전자 장치(예: 단말)은 수신된 GPS 신호에 기반한 여러 가지 서비스(위치 식별 동작, 또는 식별된 위치에 대한 정보를 기반으로 수행되는 각종 서비스(예: 위치에 대한 정보를 표시)를 제공하는 동작)를 제공할 수 있다. 달리 말해, 상기 GPS 서비스를 제공한다는 의미는, 특정 전자 장치가 GPS 신호에 기반한 서비스를 제공하도록 GPS 신호를 특정 전자 장치로 전달한다는 것일 수 있다. 본 명세서의 GPS 서비스 제공 시스템은 GPS 신호의 생성을 위한 정보를 획득하는 구성(예: 후술될 서버 장치(100)) 및 획득된 정보를 기반으로 의사(pseudo) GPS 신호를 생성하여 제공(예: 출력)하는 구성(예: 후술될 신호 생성 장치(200))을 포함할 수 있다. 상기 GPS 신호를 생성하는 구성(예: 후술될 신호 생성 장치(200)은 위성 정보가 수신되지 않는 영역(GPS 음영 지역)에 구비되며, 상기 GPS 신호를 생성하는 구성에 의해 출력되는 의사 GPS 신호에 기반하여 GPS 음영 지역에서 GPS 서비스의 제공이 가능해질 수 있다.
이하에서는 GPS 서비스 제공 시스템에 대해서 더 구체적으로 설명한다.
2. GPS 서비스 제공 시스템의 구성
도 1은 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템에 포함된 장치들의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, GPS 서비스 제공 시스템은 서버(100), 서버(100)에 연결되는 제 1 안테나(101), 복수의 신호 생성 장치들(200, 예: 201, 202, 203), 및 복수의 신호 생성 장치들에 연결되는 복수의 제 2 안테나들(204, 205, 206)을 포함할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 서버(100) 및 서버(100)에 연결된 복수의 신호 생성 장치들(201, 202, 203)은 정보를 교환하기 위한 하나의 네트워크를 구성할 수 있다. 상기 네트워크는 예를 들어 이더넷(ethernet), 토큰링(Toekn-Ring), 및 FDDI(Fiber Distributed Data Interface) 등과 같은 LAN(Local Area Network), 토폴로지(Topology), MAN(Metropolitan Area Network), WAN(Wide Area Network) 등과 같은 다양한 종류의 네트워크로 구현될 수 있다. 상기 서버(100) 및 상기 복수의 신호 생성 장치들(201, 202, 203)은 데이지 체인(daisy chain)과 같이 연속적으로 연결(예: 서버(100)가 일 신호 생성 장치(201)에 연결되고, 일 신호 생성 장치(201)에 다른 신호 생성 장치(202)가 연결되는 방식으로 연결)될 수 있다. 이때, 상기 서버(100) 및 복수의 신호 생성 장치들(201, 202, 203)은 L2 Switch 기능을 이용하여 네트워크의 패킷 딜레이(packet delay)를 감소시켜 더 정확한 시각으로 동기화된 상태에서 정보가 전달되도록 할 수 있는데 이에 대해서는, 구체적으로 후술한다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 서버(100)는 실제 복수의 인공 위성들에 대한 정보를 획득하여 저장/관리하고, 신호 생성 장치들(201, 202, 203)로 의사 GPS 신호를 생성하기 위한 다양한 정보들(예: 위성 정보 및 정밀 시각 정보)을 전달할 수 있다. 예를 들어, 상기 위성 정보는 각각의 위성에 대한 항법 데이터, 각각의 위성에 대한 궤도 데이터, 및 각각의 위성의 상태에 대한 데이터 등을 포함할 수 있다. 상기 서버(100)는 제 1 안테나(101)를 통해서 복수의 인공 위성들로부터 송출되는 신호들을 수신하고, 수신된 신호들로부터 정보(예: 항법 데이터, 궤도 데이터, 위성 상태에 대한 데이터 등)를 획득하여 저장/관리할 수 있다. 서버(100)는 복수의 신호 생성 장치들(201, 202, 203) 중 적어도 하나로, 상기 위성들로부터 수신된 신호로부터 획득된 정보와 함께, 정밀 시각 정보를 전달함으로써 상기 복수의 신호 생성 장치들(201, 202, 203)이 의사 GPS 신호를 생성하도록 할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따르면, 복수의 신호 생성 장치들(201, 202, 203)은 의사 GPS 신호를 생성하여, 생성된 의사 GPS 신호를 제 2 안테나들(204, 205, 206)을 통해 송출할 수 있다. 예를 들어, 복수의 신호 생성 장치들(201, 202, 203)은 서버(100)로부터 수신된 정보(예: 항법 데이터, 궤도 데이터, 위성 상태에 대한 데이터 등), 정밀 시각 정보, 및 상기 신호 생성 장치의 위치에 대한 정보를 기반으로 의사 GPS 신호를 생성하고, 생성된 의사 GPS 신호를 제 2 안테나들(204, 205, 206)을 통해 송출할 수 있다. 다시 말해, 복수의 신호 생성 장치들(201, 202, 203)은 직접 실제 복수의 인공 위성들로부터 신호를 수신하지 않고, 서버(100)로부터 제공되는 데이터들만으로 GPS 서비스를 제공하기 위한 의사 GPS 신호를 생성할 수 있다. 상기 복수의 신호 생성 장치들(201, 202, 203)은 실제 위성들로부터 신호를 수신하지 못해 GPS 서비스의 제공이 불가능한 GPS 음영 지역에 구비될 수 있다. 이에 따라, 복수의 신호 생성 장치들(201, 202, 203)로부터 제공되는 의사 GPS 신호에 기반하여 GPS 음영 지역에서의 GPS 서비스 제공이 가능해진다.
한편, 도 1에 도시된 GPS 서비스 제공 시스템에 포함된 장치들에 국한되지 않고, GPS 서비스 제공 시스템은 더 많은 장치들 또는 더 적은 장치를 포함하도록 구현될 수도 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 서버(100)의 수 및 신호 생성 장치(200)의 수에 국한되지 않고, 더 많은 수의 서버(100)들 및/또는 신호 생성 장치(200)가 시스템에 구비될 수 있다.
2.1. 서버(100), 및 전자 장치(200)의 구성들의 일 예
이하에서는 서버(100) 및 신호 생성 장치(200)의 동작을 수행하기 위한 구성들의 일 예에 대해서 설명한다.
도 2는 본 출원의 일 실시예에 따른 서버(100)의 일 예를 나타내는 블록도이다. 도 3은 본 출원의 일 실시예에 따른 신호 생성 장치(200)의 일 예를 나타내는 블록도이다. 한편 도 2 내지 도 3에 도시된 바에 국한되지 않고, 서버(100), 신호 생성 장치(200)는 도시된 구성들 보다 더 적은 구성 또는 더 많은 구성들을 포함할 수 있다.
한편, 이하에서 설명되는 제어 회로들(예: 제 1 제어회로(110), 및 제 2 제어 회로(220))에 포함되는 모듈들(예: 위성 신호 획득 모듈(111) 등)은 상기 제 제어 회로(예: 제 1 제어회로(110), 및 제 2 제어 회로(220))가 모듈과 연관된 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 다시 말해, 상기 모듈들은 상기 모듈과 연관된 동작을 수행하도록 제어하기 위한 프로그램, 컴퓨터 판독 가능한 코드, 프로세스 내지는 인스트럭션(instructions)들로 구현되며, 상기 모듈들이 상기 (예: 제 1 제어회로(110), 및 제 2 제어 회로(220))에 의해 실행되는 경우, 상기 (예: 제 1 제어회로(110), 및 제 2 제어 회로(220))가 상기 모듈과 연관된 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
2.1.1 서버(100)의 구성의 일 예
이하에서는 먼저, 서버(100)의 구성의 일 예에 대해서 설명한다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따르면 서버(100)는 위성 신호 획득 모듈(111), 위성 정보 획득 모듈(122), 및 정밀 시각 정보 획득 모듈(123)을 포함하는 제 1 제어 회로(110), 제 1 메모리(120), 및 제 1 통신 회로(130)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 제어 회로(110)는 서버(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 이를 위해 제 1 제어 회로(110)는 각종 정보의 연산 및 처리를 수행하고 서버(100)의 구성 요소들(예: 제 1 통신 회로(130))의 동작을 제어할 수 있다. 제 1 제어 회로(110)는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 이들의 조합에 따라 컴퓨터나 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다. 하드웨어적으로 상기 제 1 제어 회로(110)는 전기적인 신호를 처리하여 제어 기능을 수행하는 전자 회로 형태(예: CPU 등)로 제공될 수 있으며, 소프트웨어적으로는 하드웨어적인 상기 제 1 제어 회로(110)를 구동시키는 프로그램 형태로 제공될 수 있다. 한편, 이하의 설명에서 특별한 언급이 없는 경우에는 서버(100)의 동작은 상기 제 1 제어 회로(110)의 제어에 의해 수행되는 것으로 해석될 수 있다.
상기 제 1 제어 회로(120)는 위성 신호 획득 모듈(111)을 포함하며, 위성 신호 획득 모듈(111)은 복수의 위성들 각각으로부터 제 1 안테나(101)를 통해 위성 신호를 수신할 수 있다. 상기 서버(100)는 특정 궤도(예: 원 궤도, 또는 타원 궤도)로 둘레를 도는 복수의 위성들 중 적어도 일부(예: 네 개의 위성들)로부터 위성 신호를 수신 가능한 위치에 위치될 수 있다. 상기 복수의 위성들은 상기 위성 신호를 L1 대역(1575.42MHz) 또는 L2 대역(1227.60MHZ) 대역 중 적어도 하나의 주파수 대역으로 송출하며, 서버(100)의 위성 신호 획들 모듈(111)은 상기 복수의 위성들 중 적어도 일부로부터 상기 각각의 주파수 대역의 위성 신호를 제 1 안테나(101)를 통해 수신할 수 있다.
상기 제 1 제어 회로(120)는 위성 정보 획득 모듈(112)을 포함하며, 위성 정보 획득 모듈(112)은 제 1 안테나(101)를 통해 수신된 위성 신호로부터 위성 정보를 획득할 수 있다. 상기 위성 정보는 상기 인공 위성의 항법을 나타내는 항법 데이터(Alamanc data), 상기 인공 위성의 궤도 정보를 나타내는 궤도 데이터(Epemeris data), GPS 시간 및 클럭 보정치, 전리층 지연 정보, 및 상기 인공 위성의 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 전리층 지연 정보는 L2 대역의 위성 신호에 포함될 수 있다. 상기 위성 신호에 포함된 정보들은 프레임(frame) 및 페이지(page) 단위로 구성될 수 있다. 상기 위성 정보 획득 모듈(112)은 위성 신호를 프레임(frame) 및 페이지(page) 단위로 분석하여, 위성 신호에 포함된 상기 다양한 종류의 위성 정보들을 획득할 수 있다.
상기 제 1 제어 회로(120)는 제 1 정밀 시각 정보 획득 모듈(113)을 포함하며, 상기 제 1 정밀 시각 정보 획득 모듈(113)은 수신된 위성 신호에 동기화된 특정 시각(예: UTC(Universal Coordinated Time))을 기준으로 상기 서버(100)와 신호 발생 장치들(201, 202, 203)가 시각 동기가 이루어지도록 동작할 수 있다. 제 1 정밀 시각 정보 획득 모듈(113)은 수신된 위성 신호를 기준으로 상기 서버(100)와 상기 서버(100)로부터 정보를 수신하는 신호 발생 장치들(201, 202, 203)간에 정밀한 시각 동기를 맞추기 위한 PTP(Precision Time Protocol) 프로토콜에 기반하여 동작을 수행할 수 있다. 상기 프로토콜은 IEEE 1588v2 PTP 프로토콜을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서버(100)(예: 제 1 정밀 시각 정보 획득 모듈(113))은 PTP 방식의 Master로 동작하고, 상기 신호 발생 장치들(201, 202, 203)은 PTP 방식의 Slave로 동작함으로써 상기 서버(100)와 상기 신호 발생 장치들(201, 202, 203)는 서로 정밀하게 시각 동기될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 정밀 시각 정보 획득 모듈(113)은 특정 시각에 동기된 정밀 클럭 신호를 발생하여, 발생된 클럭 신호를 상기 신호 발생 장치들(201, 202, 203)로 송신하여 특정 시각에 동기화되도록 할 수 있다. 일 예로, 상기 제 1 정밀 시각 정보 획득 모듈(113)은 위성 정보로부터 1PPS(1 Pulse Per Second) 신호 및 상기 1PPS 신호가 생성되는 순간의 TOD(Time Of Day) 정보를 추출할 수 있다. 상기 제 1 정밀 시각 정보 획득 모듈(113)은 상기 프로토콜에 기반하여 시각 정보를 나타내는(예: UTC에 동기된) 1PPS 신호 및 TOD 정보를 기반으로 제 1 클럭 신호를 상기 신호 발생 장치들(201, 202, 203)로 출력하고, 상기 클럭 신호에 대한 응답으로 신호 발생 장치들(201, 202, 203)로부터 반환되는 제 2 클럭 신호를 획득할 수 있다. 상기 제 1 정밀 시각 정보 획득 모듈(113)은 상기 반환된 제 2 클럭 신호에 기반하여 딜레이를 계산(또는, TOD 정보를 갱신)하여 상기 딜레이에 대한 정보(또는, 갱신된 TOD 정보)를 신호 발생 장치들(201, 202, 203)로 전달할 수 있다. 상기 신호 발생 장치들(201, 202, 203)은 상기 딜레이에 대한 정보(또는, 갱신된 TOD 정보)를 상기 제 1 클럭 신호에 포함된 상기 1PPS 신호와 상기 TOD 정보에 의해 식별된 현재 시각 정보에 반영하여 상기 서버(100)와 특정 시각(즉, 위성 신호를 기반으로 식별된 시각 정보(예: UTC))으로 동기화 될 수 있다. 즉, 상기 제 1 정밀 시각 정보 획득 모듈(113)은 정밀한 시각 동기를 맞추기 위한 프로토콜에 기반한 동작을 수행하고, 정밀 시각 동기화를 위한 정보(예: 1PPS 신호, TOD 정보, 및 갱신된 TOD 정보)를 상기 신호 발생 장치들(201, 202, 203)로 전달하여 상기 서버(100)와 상기 신호 발생 장치들(201, 202, 203) 간에 위성 신호에 연관된 시각(예: UTC)을 기준으로 동기화되도록 할 수 있다.
상기 제 1 메모리(120)는 각종 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 정보는 복수의 위성들의 각각으로부터 수신된 위성 신호들로부터 획득된 위성 정보들을 포함할 수 있다. 제 1 메모리(120)는 데이터를 임시적으로 또는 반영구적으로 저장할 수 있다. 예를 들어, 서버(100)의 제 1 메모리(120)에는 서버(100)를 구동하기 위한 운용 프로그램(OS: Operating System), 웹 사이트를 호스팅하기 위한 데이터나 프로그램 내지는 어플리케이션(예를 들어, 웹 어플리케이션)에 관한 데이터 등이 저장될 수 있다. 상기 데이터베이스(125)의 예로는 하드 디스크(HDD: Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 플래쉬 메모리(flash memory), 롬(ROM: Read-Only Memory), 램(RAM: Random Access Memory) 등이 있을 수 있다. 이러한 데이터베이스는 내장 타입 또는 탈부착 가능한 타입으로 제공될 수 있다.
상기 제 1 통신 회로(130)는 외부 기기와 통신할 수 있다. 예를 들면, 제 1 통신 회로(120)는 무선 통신 또는 유선 통신을 통해서 네트워크에 연결되어 외부 장치(예: 전자 장치(200))와 통신을 설정하여, 외부 장치(예: 전자 장치(200))과 일 네트워크(예: LAN)를 구성할 수 있다. 후술하겠으나 상기 제 1 통신 회로(130)는 상기 서버(100)에 연결된 신호 생성 장치(200) 간의 패킷 딜레이를 감소시키기 위한 구성(예: L2 스위치)을 포함할 수 있다. 상기 L2 스위치에 의한 동작에 대해서는 후술한다.
상기 무선 통신은, 예를 들면, LTE, LTE-A(LTE Advance), CDMA(code division multiple access), WCDMA(wideband CDMA), UMTS(universal mobile telecommunications system), WiBro(Wireless Broadband), 또는 GSM(Global System for Mobile Communications) 등 중 적어도 하나를 사용하는 셀룰러 통신을 포함할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 무선 통신은, 예를 들면, WiFi(wireless fidelity), 블루투스, 블루투스 저전력(BLE), 지그비(Zigbee), NFC(near field communication), 자력 시큐어 트랜스미션(Magnetic Secure Transmission), 라디오 프리퀀시(RF), 또는 보디 에어리어 네트워크(BAN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한실시예에 따르면, 무선 통신은 GNSS를 포함할 수 있다. GNSS는, 예를 들면, GPS(Global Positioning System), Glonass(Global Navigation Satellite System), Beidou Navigation Satellite System(이하 "Beidou") 또는 Galileo, the European global satellite-based navigation system일 수 있다. 이하, 본 문서에서는, "GPS"는 "GNSS"와 상호 호환적으로 사용될 수 있다.
상기 유선 통신은, 예를 들면, USB(universal serial bus), HDMI(high definition multimedia interface), RS-232(recommended standard232), 전력선 통신, 또는 POTS(plain old telephone service) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 네트워크(162)는 텔레커뮤니케이션 네트워크, 예를 들면, 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN), 인터넷, 또는 텔레폰 네트워크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 도시되지 않았으나 상기 서버(100)는 상기 서버(100)의 사용자에게 소정의 정보를 제공하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 서버(100)는 LED(light emitting diode)와 같은 정보를 제공하기 위한 발광체 또는 디스플레이를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 서버(100)는 적어도 하나의 발광체를 점등하여, 서버(100)의 전원 상태, 위성 신호 수신 상태, 클럭 신호 발생 상태에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
2.1.2 신호 생성 장치(200)의 구성의 일 예
이하에서는 신호 생성 장치(200)의 구성의 일 예에 대해서 설명한다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따르면 신호 생성 장치(200)는 제 2 통신 회로(210), 위치 정보 획득 모듈(221), 제 2 정밀 시각 정보 획득 모듈(222), 신호 생성 모듈(223) 및 변환 모듈(224)을 포함하는 제 2 제어 회로(210), 제 2 메모리(225)를 포함할 수 있다.
상기 제 2 통신 회로(210)는 외부 장치들(예: 서버(100))과 통신을 설정할 수 있다. 상기 제 2 통신 회로(220)는 서버(100)로부터 위성 정보들 또는 시각 동기화를 위한 클럭 신호들을 수신할 수 있다. 상기 제 2 통신 회로(220)는 상술한 서버(100)의 제 1 통신 회로(110)와 같이 구현될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다. 후술하겠으나, 상기 제 2 통신 회로(210)는 일 신호 생성 장치에 연결된 다른 신호 생성 장치 간의 패킷 딜레이를 감소시키기 위한 구성(예: L2 스위치)을 포함할 수 있다. 상기 L2 스위치에 의한 동작에 대해서는 후술한다.
상기 제 2 제어 회로(220)는 전자 장치(200)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 상기 제 2 제어 회로(220)는 상기 전자 장치(200)의 제 1 제어 회로(120)와 같이 구현될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
상기 제 2 제어 회로(220)는 위치 정보 획득 모듈(221)을 포함하고, 상기 위치 정보 획득 모듈(221)은 상기 신호 생성 장치(200)의 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다. 상기 위치에 대한 정보는, 상기 신호 생성 장치(200)가 현재 구비된 장소 또는 좌표에 대한 정보를 포함할 수 있다. 상기 위치에 대한 정보는 미리 제 2 메모리(225)에 저장되어, 상기 위치 정보 획득 모듈(221)이 상기 제 2 메모리(225)로부터 상기 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다.
상기 제 2 제어 회로(220)는 제 2 정밀 시각 정보 획득 모듈(222)을 포함하고, 상기 제 2 정밀 시각 정보 획득 모듈(222)은 상기 서버(100)에 동기화된 시각 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 정밀 시각 정보 획득 모듈(222)은 제 1 정밀 시각 정보 획득 모듈(113) 상술한 바와 같이, PTP Slave로서 동작할 수 있다. 상기 제 2 정밀 시각 정보 획득 모듈(222)은 상기 서버(100)로부터 수신된 클럭 신호(예: 1PPS 신호 및 TOD 정보) 및 프로토콜에 기반하여 수신된 딜레이에 대한 정보(또는, 갱신된 TOD 정보)를 기반으로 특정 시각(예: UTC)에 대한 정보를 정밀하게 획득할 수 있다.
상기 제 2 제어 회로(220)는 신호 생성 모듈(223)을 포함하고, 상기 신호 생성 모듈(223)은 상기 서버(100)로부터 수신된 위성 정보, 상기 위치 정보 획득 모듈(221)에 의해 획득된 위치 정보, 및 상기 제 2 정밀 시각 정보 획득 모듈(222)에 의한 특정 시각에 대한 정보를 기반으로 의사 GPS 신호를 생성할 수 있다. 상기 의사 GPS 신호를 생성하는 동작에 대해서는 후술한다.
상기 제 2 제어 회로(220)는 변환 모듈(223)을 포함하고, 상기 변환 모듈(224)은 상기 생성된 의사 GPS 신호를 제 2 안테나(204, 205, 206)를 통해 출력하기 위한 신호로 변환할 수 있다. 일 예를 들어, 상기 변환 모듈(224)은 상기 생성된 의사 GPS 신호를 기반으로 12bit DAC를 이용하여 4.092MHz IF신호를 생성하고, 생성된 4.092MHz IF신호를 GPS L1 사용주파수 대역인 1575.42MHz로 상향 변환할 수 있다.
상기 제 2 메모리(225)는 각종 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 상기 정보는 상기 서버(100)로부터 신호 발생 장치(200)로 전달되는 복수의 위성들의 각각으로부터 수신된 위성 신호들로부터 획득된 위성 정보들을 포함할 수 있다. 상기 제 2 메모리(225)는 상기 전자 장치(200)의 제 1 메모리(130)와 같이 구현될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
3. GPS 서비스 제공 시스템의 동작
이하에서는 GPS 서비스 제공 시스템을 구성하는 장치들(예: 서버(100), 및 신호 발생 장치(200))의 동작의 다양한 예들에 대해서 설명한다.
3.1. 제 1 실시예 <의사 GPS 신호 생성 동작>
일 실시예에 따르면, GPS 서비스 제공 시스템은 서버(100)에서 획득된 위성 정보(예: 항법 데이터, 궤도 데이터, 위성 상태에 대한 데이터 등), 정밀 시각 정보, 및 신호 발생 장치(200)의 위치 정보를 기반으로 신호 발생 장치(200)를 이용하여 의사 GPS 신호를 생성하여 출력할 수 있다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 동작의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다. 다양한 실시예들에 따르면 GPS 서비스 제공 시스템의 동작은 도 4에 도시되는 동작의 순서에 국한되지 않고, 도시되는 순서와 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 실시예들에 따르면, 도 4에 도시되는 GPS 서비스 제공 시스템의 동작 보다 더 많은 동작들이 수행되거나, 또는 더 적은 적어도 하나의 동작이 수행될 수도 있다. 이하에서는 도 5 내지 7을 참조하여 도 4에 대해서 설명한다.
도 5는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 의사 GPS 신호를 생성하고 제공하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 출원의 일 실시예에 따른 서버 장치(100)의 위성 정보 및 정밀 시각 동기화를 위한 정보를 신호 발생 장치(200)로 전달하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 본 출원의 일 실시예에 따른 신호 생성 장치(200)의 의사 GPS 신호 생성 및 출력을 위한 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 서버(100)는 401 동작에서 위성 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 서버(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 실제 복수의 위성들(501)로부터 송출되는 위성 신호들을, 제 1 안테나(101)를 통해서 수신할 수 있다. 상기 복수의 위성들은 상기 위성 신호를 L1 대역(1575.42MHz) 또는 L2 대역(1227.60MHZ) 대역 중 적어도 하나의 주파수 대역으로 송출하며, 서버(100)의 제 1 제어 회로(110)(예: 위성 신호 획득 모듈(111))는 상기 복수의 위성들 중 적어도 일부로부터 상기 각각의 주파수 대역의 위성 신호를 제 1 안테나(101)를 통해 수신하여 획득할 수 있다. 상기 서버(100)의 제 1 제어 회로(110)(예: 위성 정보 획득 모듈(112))는 위성 신호로부터 위성 정보를 획득할 수 있다. 상기 위성 정보는 상기 인공 위성의 항법을 나타내는 항법 데이터(Alamanc data), 상기 인공 위성의 궤도 정보를 나타내는 궤도 데이터(Epemeris data), GPS 시간 및 클럭 보정치, 전리층 지연 정보, 및 상기 인공 위성의 상태에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 서버(100)는 402 동작에서 정밀 시간 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 서버(100)의 제 1 제어 회로(110)(예: 정밀 시각 정보 획득 모듈(113))는 정밀 시각 정보를 생성하기 위한 정밀 시각 정보(예: 클럭 신호, 및/또는 딜레이에 대한 정보(또는, 갱신된 TOD 정보))를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 정밀 시각 정보 획득 모듈(113)은 전술한 바와 같이 위성 신호 수신 시 1PPS(1 Pulse Per Second) 신호 및 상기 1PPS 신호가 생성되는 순간의 TOD(Time Of Day) 정보를 획득하고, 획득된 1PPS 신호 및 TOD(Time Of Day) 정보를 기반으로 시각 정보 생성을 위한 클럭 신호를 생성할 수 있다. 상기 서버(100)는 PTP 방식(예: IEEE 1588v2 PTP 프로토콜)에 따라서 상기 클럭 신호를 기반으로, 딜레이에 대한 정보(또는, 갱신된 TOD 정보)를 획득하고, 획득된 딜레이에 대한 정보(또는, 갱신된 TOD 정보)에 기반하여 신호 생성 장치(200)가 특정 시각(예: 위성 신호 수신 시의 UTC)에 정밀하게 동기화되도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 서버(100)는 403 동작에서 위성 정보 및 정밀 시간 정보를 신호 생성 장치들(200)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 서버(100)(예: 제 1 통신 회로(130))는 도 6에 도시된 바와 같이 신호 생성 장치들(200)과 구성한 네트워크(예: 인트라넷과 같은 LAN)를 통해서, 상기 위성 정보 및 정밀 시각 정보를 신호 생성 장치(200)로 전달할 수 있다. 이때, 상술한 바와 같이 서버(100)는 PTP 방식의 Master로 동작하여 특정 시각에 동기된 정밀 클럭 신호 및 PTP 방식에 기반한 딜레이 보상을 위한 정보(예: 딜레이에 대한 정보(또는, 갱신된 TOD 정보))를 포함하는 정밀 시각 정보를 상기 신호 생성 장치(200)로 제공할 수 있다. 한편, 상기 서버(100)의 401 동작 내지 403 동작은 주기적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 서버(100)는 지정된 시간(예: 2 시간 또는 4 시간)마다 갱신된 위성 정보를 실제 위성들로부터 수신하고, 갱신된 위성 정보를 신호 생성 장치(200)로 전달할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신호 생성 장치(200)는 404 동작에서 신호 생성 장치의 위치 정보를 획득할 수 있다. 신호 생성 장치(200)(예: 제 2 통신 회로(210))는 서버(100)로부터 위성 정보와 정밀 시각 정보를 수신한 것에 대한 응답으로, 신호 생성 장치(200)의 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다. 신호 생성 장치(200)의 제 2 제어 회로(예: 위치 정보 획득 모듈(221))은 신호 생성 장치(200)의 제 2 메모리(225)에 미리 저장된 상기 신호 생성 장치(200)의 현재 구비된 장소 또는 좌표에 대한 정보를 포함하는 위치에 대한 정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신호 생성 장치(200)는 405 동작에서 위성 정보, 정밀 시각 정보, 및 신호 생성 장치의 위치 정보를 기반으로 특정 위성에 대한 의사 GPS 신호를 생성할 수 있다. 상기 신호 생성 장치는(200)는 먼저 위치 정보 및 위성 정보를 기반으로 복수 개의 위성들 중 가시권에 있는 적어도 하나의 특정 위성을 식별하고, 자체적으로 특정 위성에 대한 의사 GPS 신호를 생성하여, 생성된 GPS 신호들을 제 2 안테나(210)를 통해 출력할 수 있다.
먼저 신호 생성 장치(200)의 제 2 제어 회로(220)(예: 신호 생성 모듈(223))는 서버(100)로부터 수신된 위성 정보에 포함된 항법 데이터와 궤도 데이터를 추출하여, 저장할 수 있다. 상기 신호 생성 장치(200)의 제 2 제어 회로(220)(예: 신호 생성 모듈(223))은 획득된 위치 정보와 상기 추출된 궤도 데이터를 기반으로, 갱신된 궤도 데이터를 저장할 수 있다. 상기
또, 상기 신호 생성 장치(200)의 제 2 제어 회로(220)(예: 신호 생성 모듈(223))은 획득된 위치 정보 및 상기 궤도 데이터를 기반으로, 의사 거리를 계산하고 의사 거리로 인해 예상되는 지연 시간을 계산할 수 있다. 상기 신호 생성 장치(200)는 서버(100)와는 다른 별도의 위치(예: GPS 음영 지역)에 구비되므로, GPS 신호를 출력하게 되는 신호 생성 장치(200)가 구비되는 다른 별도의 위치를 나타내는 위치 정보를 이용하여 신호 생성 장치(200)와 실제 위성 간의 의사 거리 및 지연 시간을 계산할 수 있다. 또, 상기 신호 생성 장치(200)의 제 2 제어 회로(220)(예: 신호 생성 모듈(223))은 획득된 위치 정보 및 상기 궤도 데이터를 기반으로, GPS 신호의 주파수 변화로 인한 도플러 효과를 계산할 수 있다.
또, 신호 생성 장치(200)의 제 2 제어 회로(220)(예: 제 2 정밀 시각 정보 획득 모듈(222))는 PTP 방식의 Salve로 동작하여, 상기 서버(100)로부터 동기화를 위한 정보를 수신하고 이를 기반으로 정밀 시각 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 신호 생성 장치(200)의 제 2 제어 회로(220)(예: 제 2 정밀 시각 정보 획득 모듈(222))는 수신된 정밀 클럭 신호 및 PTP 방식에 기반한 딜레이 보상을 위한 정보(예: 딜레이에 대한 정보(또는, 갱신된 TOD 정보))를 기반으로 특정 시각(예: UTC)에 동기화된 정밀 시각 정보를 획득할 수 있다. 다시 말해, 신호 생성 장치(200)의 제 2 제어 회로(220)(예: 제 2 정밀 시각 정보 획득 모듈(222))는 상기 서버(100)로부터 수신된 클럭 신호를 복원하여 정밀 시각 정보를 획득할 수 있다.
결과적으로 신호 생성 장치(200)의 제 2 제어 회로(220)(예: 신호 생성 모듈(223))는 획득된 특정 위성에 대한 궤도 데이터, 계산된 지연 정보들(예: 의사 거리, 지연 시간, 도플러 효과에 대한 정보 등), 및 정밀 시각 정보를 기반으로 의사 GPS 신호를 생성할 수 있다. 신호 생성 장치(200)의 제 2 제어 회로(220)(예: 신호 생성 모듈(223))는 상기 궤도 데이터를 기반으로 PRN 코드를 생성하고, 계산된 지연 정보들(예: 의사 거리, 지연 시간, 도플러 효과에 대한 정보 등) 및 정밀 시각 정보를 이용하여 의사 GPS 신호 송출을 위한 GPS 프레임 데이터를 생성할 수 있다. 신호 생성 장치(200)의 제 2 제어 회로(220)(예: 신호 생성 모듈(223))는 생성된 GPS 프레임 데이터 및 C/A(Coarse/Aquisition) 코드와 Modulo 2 adder로 합쳐 L1 대역(1575.42MHz)의 의사 GPS 신호 신호를 생성하기 위한 제 1 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 신호 생성 장치(200)는 406 동작에서 생성된 의사 GPS 신호를 송출할 수 있다. 예를 들어, 신호 생성 장치(200)(예: 도 6의 변환 모듈(224))는 결과적으로 생성된 제 1 신호를 증폭하여 제 2 안테나(220)로 전달할 수 있다. 이때, 신호 생성 장치(200)(예: 도 6의 변환 모듈(224))은 상기 GPS 프레임 데이터를 기반으로 GPS L1 신호를 생성하기 위한 4.096MHz IF 신호를 생성한다. IF/RF 상향변환모듈은 12bit DAC를 이용하여 4.092MHz IF신호를 생성하고, 생성된 4.092MHz IF신호를 GPS L1 사용주파수 대역인 1575.42MHz로 상향 변환한 다음에 증폭하여 안테나로 출력할 수 있다. 제 2 안테나(220)는 도 5에 도시된 바와 같이 전달받은 신호를 기반으로, 의사 GPS 신호를 송출할 수 있다. 의사 GPS 신호를 수신한 전자 장치(예: 단말(502))는 GPS 서비스(예: 위치에 대한 정보를 표시)를 사용자에게 제공할 수 있게 된다.
3.2 제 2 실시예 <L2 스위치를 이용한, GPS 음영 지역에 구비되는 신호 생성 장치들간의 패킷 딜레이를 감소 시키는 동작>
전술한 GPS 서비스 제공 시스템의 동작들은 제 2 실시예에 준용될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시예에 따르면, GPS 음영 지역에서의 GPS 서비스 제공을 위해 복수의 신호 생성 장치들(200)이 GPS 음영 지역에 구비될 수 있다. 상기 GPS 음영 지역은 터널 등과 같이 구조물에 의해 위성 정보가 수신되지 않는 영역을 포함하는 지역일 수 있다. 상기 GPS 음영 지역에 복수의 신호 생성 장치들(200)이 구비되는 경우, 복수의 신호 생성 장치들(200)은 GPS 음영 지역 내에 지정된 거리로 구비될 수 있다. 이 경우, 서버(100)와 복수의 신호 생성 장치들(200)은 연속적으로 연결(예: 데이지 체인(daisy chain))되며, 서버(100)로부터 전달된 정보가 복수의 신호 생성 장치들(200)로 차례대로 전달될 수 있다. 이 때, 서버(100), 및 신호 생성 장치들(200)간 패킷 딜레이를 저감하기 위한 동작들이 수행될 수 있다. 이하에서는, 서버(100), 및 신호 생성 장치들(200)간 패킷 딜레이를 저감하기 위한 동작들에 대해서 설명한다.
도 8은 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다. 다양한 실시예들에 따르면 GPS 서비스 제공 시스템의 동작은 도 8에 도시되는 동작의 순서에 국한되지 않고, 도시되는 순서와 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 실시예들에 따르면, 도 8에 도시되는 스마트 교육 시스템의 동작 보다 더 많은 동작들이 수행되거나, 또는 더 적은 적어도 하나의 동작이 수행될 수도 있다. 이하에서는 도 9 내지 도 10을 참조하여 도 8에 대해서 설명한다.
도 9는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 음영 지역에 구비되는 복수의 신호 생성 장치들(811, 812)의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 음영 지역에 GPS 서비스를 제공하는 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 서버(100)는 801 동작에서 위성 정보를 획득하고 802 동작에서 정밀 시간 정보를 획득하여, 803 동작에서 위성 정보 및 정밀 시각 정보를 GPS 음영 지역에 구비되는 복수의 신호 생성 장치들(811, 812) 중 적어도 하나로 송신할 수 있다. 서버(100)는 도 9에 도시된 바와 같이, GPS 음영 지역(예: 터널) 주변의 구조물(예: 건물(901))에 구비되며, 제 1 안테나(101)를 통해 실제 복수의 위성들(501)로부터 위성 정보(예: 항법 데이터, 궤도 데이터, 위성 상태에 대한 데이터 등)를 수신하고, 이를 복수의 신호 생성 장치들(811, 812) 중 적어도 하나로 전송할 수 있다. 또, 서버(100)는 PTP 방식의 Master로서 동작하여 특정 시각(예: UTC)에 동기화하기 위한 정보들(예: 1PPS 및 TOD에 기반한 클럭 신호, 딜레이 정보 등)을 PTP 방식의 Slave로 동작하는 복수의 신호 생성 장치들(811, 812) 중 적어도 하나로 전송할 수 있다. 상기 서버(100)의 801 동작 내지 803 동작은, 주기적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 서버(100)는 지정된 시간(예: 2 시간 또는 4 시간)마다 갱신된 위성 정보를 실제 위성들로부터 수신하고, 갱신된 위성 정보를 신호 생성 장치(200)로 전달할 수 있다. 상기 서버(100)의 801 동작 내지 803 동작은, 전술한 서버(100)의 401 동작 내지 403 동작과 같이 수행될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 서버(100)는 도 9에 도시된 바와 같이, GPS 음영 지역(예: 터널) 내에 구비되는 복수의 신호 생성 장치들(811, 812)로, 복수의 신호 생성 장치들 별 식별 정보(예: MAC 주소, IP 주소 등)와 함께 정보(예: 동기화를 위한 PTP 신호)를 전달할 수 있다. 예를 들어, 서버(100)는 L2 스위치를 포함하고, 상기 L2 스위치를 이용하여 복수의 식별 정보들 별로 대응하는 정보(예: 동기화를 위한 PTP 신호)를 복수의 신호 생성 장치들(811, 812) 중 하나로 전달할 수 있다. 다시 말해, 서버(100)는 각각의 신호 생성 장치들(811, 812)과 동기화를 위한 정보를 각각의 신호 생성 장치들(811, 812)의 식별 정보와 함께 신호 생성 장치로 전달할 수 있다. 기재된 바에 국한되지 않고, 서버(100)는 동기화를 위한 PTP 신호뿐만 아니라 다양한 정보(예: 위성 정보)를 신호 생성 장치들(811, 812)의 식별 정보와 함께 전달할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 신호 생성 장치(811)는 804 동작에서 통신 회로를 이용하여 수신된 데이터에 포함된 식별 정보를 식별하고, 805 동작에서 식별된 정보가 상기 제 1 신호 생성 장치에 대응하지 않음이 식별되는 경우 806 동작에서 해당 데이터를 다음 신호 생성 장치(예: 제 2 신호 생성 장치(812))로 전달할 수 있다. 예를 들어, 제 1 신호 생성 장치(811)는 제 2 통신 회로(210)에 포함된 L2 스위치를 이용하여 서버(100)로부터 수신된 복수의 식별 정보들 별로 대응하는 복수의 정보들(예: 동기화를 위한 PTP 신호)을 순차적으로 또는 동시에 수신할 수 있다. 제 1 신호 생성 장치(811)는 복수의 정보들 별로 연관된 식별 정보를 확인하고, 제 1 신호 생성 장치(811)에 대응하는 식별 정보(예: MAC 주소, IP 주소 등)를 가지는 제 1 정보(예: PTP 신호)를 획득할 수 있다. 이에 따라, 신호 생성 장치(예: 제 1 신호 생성 장치(811))는 획득된 제 1 정보를 기반으로 상기 서버(100)와 동기화를 수행할 수 있다. 이때, 제 1 신호 생성 장치(811)는 제 1 신호 생성 장치(811)에 대응하지 않는 식별 정보를 가지는 제 2 정보(예: 동기화를 위한 PTP 신호)가 확인되는 경우, 상기 제 2 정보를 제 1 신호 생성 장치(811)에 연결된 제 2 신호 생성 장치(812)로 L2 스위치를 이용하여 전달할 수 있다. 제 2 신호 생성 장치(812) 또한 상술한 제 1 신호 생성 장치(811)와 같이 자신의 데이터(예: 제 2 신호 생성 장치(812)에 대응하는 식별 정보를 가지는 정보)만을 획득하고, 나머지 데이터를 제 2 신호 생성 장치(812)에 연결된 다른 신호 생성 장치로 전달할 수 있다. 위와 같은, L2 스위치를 이용한 데이터 전달 방법에 따라서 서버(100) 및 신호 생성 장치들(811, 812) 간의 패킷 딜레이가 저감되고 이에 기인하여 PTT 방식의 신호 전송에 의한 동기화가 정밀하게 수행될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 일 신호 생성 장치(예: 제 1 신호 생성 장치(811))는 수신된 위성 정보를 다른 신호 생성 장치(예: 제 2 신호 생성 장치(812))로 연속적으로 전달할 수 있다. 이에 따라, GPS 음영 지역에 구비된 각각의 신호 생성 장치(예: 제 1 신호 생성 장치(811))는 정밀 시각 정보 및 수신된 위성 정보를 기반으로 의사 GPS 신호를 생성하고 도 10에 도시된 바와 같이 안테나(1001)를 통해서 의사 GPS 신호를 송출하며, 이를 수신한 전자 장치들(1002, 1003)은 GPS 음영 지역에서 GPS 서비스(예: 위치에 대한 정보를 표시)를 사용자에게 제공할 수 있게 된다.
3.3. 제 3 실시예 <위성 정보 갱신 불가 이벤트 발생 시, Hold over 기능을 이용한 의사 GPS 신호 송출>
전술한 GPS 서비스 제공 시스템의 동작들은 제 3 실시예에 준용될 수 있으므로, 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시예에 따르면, GPS 서비스 제공 시스템에서는 다양한 이유들(예: 통신 장애, GPS 서버(100)의 안테나 고장 등)로 정밀 시각 정보가 제시간에 갱신되지 못하는 이벤트가 발생될 수 있다. 이 경우, 신호 생성 장치들(200)은 Hold over 기능을 이용하여 정밀한 시각 정보를 유지하고, 유지된 정밀한 시각 정보를 기반으로 의사 GPS 신호를 송출할 수 있다.
도 11은 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도이다. 다양한 실시예들에 따르면 GPS 서비스 제공 시스템의 동작은 도 10에 도시되는 동작의 순서에 국한되지 않고, 도시되는 순서와 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한, 다양한 실시예들에 따르면, 도 11에 도시되는 GPS 서비스 제공 시스템의 동작 보다 더 많은 동작들이 수행되거나, 또는 더 적은 적어도 하나의 동작이 수행될 수도 있다. 이하에서는 도 12를 참조하여 도 11에 대해서 설명한다.
도 12는 본 출원의 일 실시예에 따른 GPS 서비스 제공 시스템의 위성 정보 갱신 불가 이벤트 발생 시, Hold over 기능을 이용한 의사 GPS 신호 송출 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 서버(100)는 1001 동작에서 위성 정보를 획득하고 정밀 시간 정보를 획득하여, 위성 정보 및 정밀 시각 정보를 구비되는 복수의 신호 생성 장치들(1111, 1112) 중 적어도 하나로 송신할 수 있다. 서버(100)는 도 12에 도시된 바와 같이, GPS 음영 지역(예: 터널) 주변의 구조물(예: 건물(901))에 구비되며, 제 1 안테나(101)를 통해 실제 복수의 위성들(501)로부터 위성 정보(예: 항법 데이터, 궤도 데이터, 위성 상태에 대한 데이터 등)를 수신하고, 이를 복수의 신호 생성 장치들(1111, 1112) 중 적어도 하나로 전송할 수 있다. 또, 서버(100)는 PTP 방식의 Master로서 동작하여 특정 시각(예: UTC)에 동기화하기 위한 정보들(예: 1PPS 및 TOD에 기반한 클럭 신호, 딜레이 정보 등)을 PTP 방식의 Slave로 동작하는 복수의 신호 생성 장치들(1111, 1112) 중 적어도 하나로 전송할 수 있다. 상기 서버(100)의 1001 동작은, 주기적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 서버(100)는 지정된 시간(예: 2 시간 또는 4 시간)마다 갱신된 위성 정보를 실제 위성들로부터 수신하고, 갱신된 위성 정보를 신호 생성 장치(200)로 전달할 수 있다. 상기 서버(100)의 1001 동작은, 전술한 서버(100)의 401 동작 내지 403 동작과 같이 수행될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
일 실시예에 따르면, 서버(100)는 1002 동작에서 위성 신호를 신호 생성 장치들로 송출하지 못하는 통신 장애(예: 1201, 1202)를 식별할 수 있다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 통신 장애는 인공 위성의 고장, 제 1 안테나(101)의 고장, 제 1 안테나(101)와 서버(100)를 연결하는 회선의 고장에 기반하여 서버(100)가 위성 정보를 수신하지 못하는 장애(1201) 및 제 1 서버(100)와 신호 생성 장치(200)(예: 제 1 신호 생성 장치(1111))를 연결하는 회선의 고장에 기반한 서버(100)로부터 신호 생성 장치(200)로 위성 정보가 전달되지 못하는 장애(1202)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 서버(100)는 정밀 시각 정보의 갱신이 필요한 시점에 동기화를 위한 정보(예: PTP 신호)를 신호 생성 장치(200)(예: 제 1 신호 생성 장치(1111))로 전달하지 못할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 신호 생성 장치(1111)는 1103 동작에서 지정된 기간 내에 데이터(예: PTP 신호)가 미수신됨을 식별할 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 통신 장애를 이유로, 제 1 신호 생성 장치(1111)는 정밀 시각 정보의 갱신이 필요한 시점에 동기화를 위한 정보(예: PTP 신호)를 수신하지 못할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 신호 생성 장치(1111)는 1104 동작에서 기저장된 정밀 시각 정보를 기반으로 현재 시각 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제 1 신호 생성 장치(1111)는 지정된 기간 내에 서버(100)로부터 정보를 수신하지 못한 것에 대한 응답으로, 정보가 수신되지 않은 시점부터 자체적으로 동기 성능을 유지하기 위한 홀드 오버(hold over) 기능을 수행할 수 있다. 제 1 신호 새성 장치(1111)는 홀드 오버(hold over) 기능을 기반으로, 기저장된 정밀 시각 정보를 갱신하여 현재 시각 정보를 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 1 신호 생성 장치(1111)는 1105 동작에서 기저장된 위성 정보 및 현재 시각 정보를 기반으로 의사 GPS 신호를 생성하고 생성된 GPS 신호를 송출할 수 있다. 상기 제 1 신호 생성 장치(1111)의 의사 GPS 신호를 생성하는 동작은, 상술한 제 1 신호 생성 장치(1111)의 405 동작 및 406 동작과 같이 수행될 수 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
또 일 실시예에 따르면, 제 1 신호 생성 장치(1111)에 연결된 제 2 신호 생성 장치(1112) 또한 홀드 오버(hold over) 기능을 기반으로, 기저장된 정밀 시각 정보를 갱신하여 현재 시각 정보를 계산하고 이를 기반으로 의사 GPS 신호를 생성하고 생성된 GPS 신호를 송출할 수 있다. 제 2 신호 생성 장치(1112)는 상술한 통신 장애(1201, 1202)뿐만 아니라, 신호 생성 장치들(예: 제 1 신호 생성 장치(1111) 및 제 2 신호 생성 장치(1112)) 간의 통신 장애(예: 회선 고장)(1203)로 인해 동기화를 위한 정보를 수신하지 못할 수 있다. 다시 말해, 제 1 신호 생성 장치(1111)가 서버(100)로부터 정보(예: PTP 신호)를 수신하지만, 상기 제 1 신호 생성 장치(1111)와 제 2 신호 생성 장치(1112)간의 통신 장애로 제 2 신호 생성 장치(1112)에 대한 정보를 제 2 신호 생성 장치(1112)로 전달하지 못할 수 있다. 이 경우에도, 제 2 신호 생성 장치(1112)는 홀드 오버(hold over) 기능을 기반으로 홀드 오버(hold over) 기능을 기반으로, 기저장된 정밀 시각 정보를 갱신하여 현재 시각 정보를 계산할 수 있다. 이에 따라, GPS 음영 지역 내에 구비된 신호 생성 장치들(1111, 1112)간에 회선 장애로 인해서 일 신호 생성 장치에서 다른 신호 생성 장치로 정보가 전달되지 못하는 경우에도, GPS 서비스 제공이 유지될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 지정된 시간(예: 위성 정보의 갱신이 필요한 시점) 내에 통신 장애가 수리되지 않는 경우, 신호 생성 장치(200)(예: 제 1 및 제 2 신호 생성 장치(1111, 1112))는 기저장된 궤도 데이터를 자체적으로 갱신하고, 갱신된 궤도 데이터 및 현재 시각 정보를 기반으로 의사 GPS 신호를 생성하여 송출할 수도 있다.
상술한 바와 같은, GPS 서비스 제공 시스템에 의하면 건물 내부, 지하상가, 터널 및 지하철 등과 같이 GPS 신호가 수신되지 않는 음영지역에서 휴대폰 또는 네비게이션과 같은 GPS 위성신호 수신 단말기를 보유한 사용자에게 아무런 하드웨어나 소프트웨어의 변경 없이 자유롭게 위치측위, 시각동기 등 GPS 수신 서비스를 제공할 수 있다. GPS 신호생성장치에 장착된 Antenna의 커버리지를 감안하여 음영지역에 GPS 생성장 치를 여러 개 설치하면 GPS 서비스를 하고자 하는 음영지역 전체를 각 GPS 신호생 성장치들이 제공하는 신호를 이용하여 서비스가 이용 가능하다.
이상에서는 본 개시의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 개시는 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청 구하는 본 개시의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시 들은 본 개시의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
Claims (20)
- GPS(Global Positioning System) 음영지역 서비스를 위한, 신호 생성 장치의 동작 방법에 있어서,
서버로부터 위성 정보를 수신하는 동작;을 포함하고, 상기 위성 정보는 복수의 위성들에 대한 항법 데이터, 및 복수의 위성들에 대한 궤도 데이터를 포함하고,
상기 위성 정보에 기반하여 가시권에 있는 적어도 하나의 위성을 식별하고, 식별된 적어도 하나의 위성에 대한 적어도 하나의 궤도 데이터를 획득하는 단계;
상기 신호 생성 장치의 위치 정보를 식별하고, 식별된 위치 정보에 기반하여 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 지연 정보를 계산하는 단계;를 포함하고, 상기 지연 정보는 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 의사 거리에 대한 정보, 및 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치에 연관된 도플러 효과에 대한 정보를 포함하고,
상기 적어도 하나의 궤도 데이터 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하는 동작;을 포함하는, 신호 생성 장치의 동작 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 신호 생성 장치는 상기 서버가 구비되는 위치와는 다른 GPS 음영 지역에 구비되며,
상기 위치 정보는 상기 신호 생성 장치가 GPS 음영 지역에 구비되는 장소를 나타내는, 신호 생성 장치의 동작 방법.
- 제 2 항에 있어서,
상기 서버로부터 상기 서버와 시각 동기화를 수행하기 위한 제 1 정보를 수신하는 동작;
상기 시각 동기화의 수행에 기반하여 획득된 정밀 시각 정보를 식별하는 동작;을 포함하고, 상기 정밀 시각 정보는 특정 시각을 나타내고,
상기 정밀 시각 정보, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터, 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하는 동작;을 포함하는, 신호 생성 장치의 동작 방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 서버로부터 PTP 방식을 이용하여 상기 시각 동기화를 수행하기 위한 상기 제 1 정보를 수신하는 동작;을 포함하고, 상기 제 1 정보는 상기 서버에 의해 복수의 위성들로부터 수신된 위성 신호와 연관된 1PPS(1 Pulse Per Second) 신호 및 TOD(Time Of Day) 정보에 기반하는, 신호 생성 장치의 동작 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 PTP 방식은 IEEE 1588v2 PTP 프로토콜을 포함하고,
상기 서버는 PTP Master로 동작되고, 상기 신호 생성 장치는 PTP Slave로 동작되는, 신호 생성 장치의 동작 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 신호 생성 장치는 L2 스위치를 포함하고,
상기 L2 스위치를 이용하여 상기 제 1 정보와 함께 제 1 식별 정보를 수신하는 동작;
상기 L2 스위치를 이용하여 상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하는지 여부를 식별하는 동작; 및
상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하는 경우, 상기 제 1 정보를 기반으로 상기 시각 동기화를 수행하여 상기 정밀 시각 정보를 획득하는 동작;을 포함하는, 신호 생성 장치의 동작 방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하지 않는 경우, 상기 제 1 정보를 상기 신호 생성 장치에 연결된 다른 제 2 신호 생성 장치로 전달하는 동작;을 포함하는 신호 생성 장치의 동작 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 신호 생성 장치와 상기 제 2 신호 생성 장치는 데이지 체인으로 연결되고, 상기 제 2 신호 생성 장치는 상기 제 1 식별 정보가 상기 제 2 신호 생성 장치에 대응하지 않는 경우, 상기 제 1 정보를 상기 제 2 신호 생성 장치에 연결된 다른 신호 생성 장치로 전달하는, 신호 생성 장치의 동작 방법.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 정보를 수신한 이후 지정된 시간 내에, 상기 시각 동기화를 수행하기 위한 제 2 정보가 수신되는지 여부를 판단하는 동작;
상기 제 2 정보가 수신되지 않는 경우, 상기 식별된 정밀 시각 정보에 기반하여 현재 시각 정보를 계산하는 동작;을 더 포함하고, 상기 현재 시각 정보를 계산하는 동작은 홀드 오버 기능에 기반하는, 신호 생성 장치의 동작 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 현재 시각 정보, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터, 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하는 동작;을 포함하는, 신호 생성 장치의 동작 방법.
- GPS(Global Positioning System) 음영지역 서비스를 위한, 신호 생성 장치로서,
적어도 하나의 통신 회로; 및
적어도 하나의 제어 회로;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제어 회로는:
상기 적어도 하나의 통신 회로를 이용하여 서버로부터 위성 정보를 수신하고, 상기 위성 정보는 복수의 위성들에 대한 항법 데이터, 및 복수의 위성들에 대한 궤도 데이터를 포함하고,
상기 위성 정보에 기반하여 가시권에 있는 적어도 하나의 위성을 식별하고, 식별된 적어도 하나의 위성에 대한 적어도 하나의 궤도 데이터를 획득하고,
상기 신호 생성 장치의 위치 정보를 식별하고, 식별된 위치 정보에 기반하여 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 지연 정보를 계산하고, 상기 지연 정보는 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치 간의 의사 거리에 대한 정보, 및 상기 적어도 하나의 위성과 상기 신호 생성 장치에 연관된 도플러 효과에 대한 정보를 포함하고,
상기 적어도 하나의 궤도 데이터 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하도록 설정된, 신호 생성 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 신호 생성 장치는 상기 서버가 구비되는 위치와는 다른 GPS 음영 지역에 구비되며,
상기 위치 정보는 상기 신호 생성 장치가 GPS 음영 지역에 구비되는 장소를 나타내는, 신호 생성 장치.
- 제 12 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어 회로는:
상기 적어도 하나의 통신 회로를 이용하여 상기 서버로부터 상기 서버와 시각 동기화를 수행하기 위한 제 1 정보를 수신하고,
상기 시각 동기화의 수행에 기반하여 획득된 정밀 시각 정보를 식별하고, 상기 정밀 시각 정보는 특정 시각을 나타내고,
상기 정밀 시각 정보, 상기 적어도 하나의 궤도 데이터, 및 상기 지연 정보에 기반하여 GPS 신호를 생성하도록 설정된, 신호 생성 장치.
- 제 13 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어 회로는:
상기 서버로부터 PTP 방식을 이용하여 상기 시각 동기화를 수행하기 위한 상기 제 1 정보를 수신하고, 상기 제 1 정보는 상기 서버에 의해 복수의 위성들로부터 수신된 위성 신호와 연관된 1PPS(1 Pulse Per Second) 신호 및 TOD(Time Of Day) 정보에 기반하는, 신호 생성 장치.
- 제 14 항에 있어서, 상기 PTP 방식은 IEEE 1588v2 PTP 프로토콜을 포함하고,
상기 서버는 PTP Master로 동작되고, 상기 신호 생성 장치는 PTP Slave로 동작되는, 신호 생성 장치.
- 제 13 항에 있어서, 상기 신호 생성 장치는 L2 스위치를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 제어 회로는:
상기 L2 스위치를 이용하여 상기 제 1 정보와 함께 제 1 식별 정보를 수신하고,
상기 L2 스위치를 이용하여 상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하는지 여부를 식별하고,
상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하는 경우, 상기 제 1 정보를 기반으로 상기 시각 동기화를 수행하여 상기 정밀 시각 정보를 획득하도록 설정된, 신호 생성 장치.
- 제 16 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어 회로는:
상기 수신된 제 1 식별 정보가 상기 신호 생성 장치에 대응하지 않는 경우, 상기 제 1 정보를 상기 신호 생성 장치에 연결된 다른 제 2 신호 생성 장치로 전달하도록 설정된, 신호 생성 장치.
- 제 17 항에 있어서,
상기 신호 생성 장치와 상기 제 2 신호 생성 장치는 데이지 체인으로 연결되고, 상기 제 2 신호 생성 장치는 상기 제 1 식별 정보가 상기 제 2 신호 생성 장치에 대응하지 않는 경우, 상기 제 1 정보를 상기 제 2 신호 생성 장치에 연결된 다른 신호 생성 장치로 전달하는, 신호 생성 장치.
- 제 13 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제어 회로는:
상기 제 1 정보를 수신한 이후 지정된 시간 내에, 상기 시각 동기화를 수행하기 위한 제 2 정보가 수신되는지 여부를 판단하고,
상기 제 2 정보가 수신되지 않는 경우, 상기 식별된 정밀 시각 정보에 기반하여 현재 시각 정보를 계산하도록 설정되고, 상기 현재 시각 정보를 계산하는 동작은 홀드 오버 기능에 기반하는, 신호 생성 장치.
- GPS(Global Positioning System) 음영지역 서비스를 위한, 서버 장치로서,
L2 스위치;
적어도 하나의 통신 회로; 및
적어도 하나의 제어 회로;를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제어 회로는:
복수의 위성들로부터 위성 신호를 수신하고, 위성 신호로부터 위성 정보를 획득하고, 상기 위성 정보는 복수의 위성들에 대한 항법 데이터, 및 복수의 위성들에 대한 궤도 데이터를 포함하고,
상기 적어도 하나의 통신 회로를 이용하여 상기 서버 장치에 연결되는 신호 생성 장치로 상기 위치 정보를 전달하고,
상기 서버 장치에 연결되는 신호 생성 장치와 시각 동기를 위한 제 1 정보를 상기 신호 생성 장치로 전달하며,
상기 L2 스위치를 이용하여 상기 제 1 정보와 함께 특정 신호 생성 장치를 식별하기 위한 식별 정보를 상기 신호 생성 장치로 전달하도록 설정되고,
상기 서버 장치는 상기 신호 생성 장치로 PTP 방식으로 상기 제 1 정보를 전달하며, 상기 서버 장치는 PTP Master로 동작되고, 상기 신호 생성 장치는 PTP Slave로 동작되는, 서버 장치.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102845853B1 (ko) * | 2024-05-09 | 2025-08-13 | (주)라닉스 | Lte v2x통신에서 slss를 운용하는 방법 |
-
2020
- 2020-08-13 KR KR1020200101620A patent/KR20210019975A/ko not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|---|
| KR102845853B1 (ko) * | 2024-05-09 | 2025-08-13 | (주)라닉스 | Lte v2x통신에서 slss를 운용하는 방법 |
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