KR20210061901A - Apparatus and method to estimate position using multiple receivers - Google Patents
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Abstract
Description
본원은 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본원은 다수의 소형 저가 GNSS 수신기(multiple low-cost small GNSS receivers)를 이용한 위치 추정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to a position estimation apparatus and method using a plurality of receivers. In particular, the present application relates to a location estimation apparatus and method using multiple low-cost small GNSS receivers.
일반적으로 사용되고 있는 단일 소형 저가 소비자용(consumer-grade) GNSS 수신기(receivers)는 L1 주파수대역만을 사용하며 위치오차가 수 m급임에 따라, 자율주행자동차의 위치추정, SAR 플랫폼 위치추정 등 높은 정확도의 위치를 요구하는 분야에 활용하기 어려운 문제가 있다.A single, small, low-cost consumer-grade GNSS receiver that is generally used uses only the L1 frequency band and has a position error of several meters. There is a problem that is difficult to use in fields that require a location.
이러한 문제의 해소를 위해, 종래에 차분위성항법, RTK(Real-time Kinematic), 네트워크(Network) RTK, PPP(Precise Point Positioning) 등과 같은 다양한 방법들이 개발되었다. 그러나, 이와 같은 종래의 방법들은 수신기 외부로부터 기준국 수신기 측정정보, 정밀위성궤도 등과 같은 보조정보를 필요로 하거나, 고가의 GNSS 수신기나 안테나를 필요로 하기 때문에, 상용 저가의 수신기를 대체하기에 어려움이 있다.In order to solve this problem, various methods such as differential satellite navigation, real-time kinematic (RTK), network RTK, and Precise Point Positioning (PPP) have been developed in the prior art. However, such conventional methods are difficult to replace commercially inexpensive receivers because they require auxiliary information such as reference station receiver measurement information and precision satellite orbits from outside the receiver, or require expensive GNSS receivers or antennas. There is this.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-2026114호에 개시되어 있다.The technology behind the present application is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2026114.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단일 소형 저가 (consumer-grade) GNSS 수신기의 낮은 측위 정확도를 향상시킬 수 있는 복수의 수신기(특히, 복수의 소형 저가 GNSS 수신기)를 이용한 위치 추정 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present application is to solve the above-described problems of the prior art, and position estimation using a plurality of receivers (especially, a plurality of small low-cost GNSS receivers) capable of improving low positioning accuracy of a single small-sized low-cost (consumer-grade) GNSS receiver. It is intended to provide an apparatus and method.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 수신기 외부로부터 기준국 수신기 측정정보, 정밀위성궤도 등과 같은 보조정보를 획득하거나 고가의 GNSS 수신기나 안테나를 구비할 필요 없이, 상용 저가의 수신기를 이용해 측위 정확도를 향상시킬 수 있는 소형 저가인 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치 및 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.The present application is to solve the above-described problems of the prior art, without the need to obtain auxiliary information such as reference station receiver measurement information, precision satellite orbits, etc. from outside the receiver, or to provide a commercially inexpensive receiver without the need to have an expensive GNSS receiver or antenna. An object of the present invention is to provide a location estimation apparatus and method using a plurality of small and inexpensive receivers capable of improving positioning accuracy.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problem to be achieved by the embodiments of the present application is not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 방법은, (a) 이동체에 배치된 복수의 수신안테나 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 수신기에서 수집된 수신신호로부터 전처리된 의사거리 측정값을 획득하는 단계; 및 (b) 상기 복수의 수신기와 관련하여 기 정의된 제약조건과 획득된 상기 전처리된 의사거리 측정값을 고려하여 상기 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, a method for estimating a location using a plurality of receivers according to an embodiment of the present application includes: (a) in a plurality of receivers provided to correspond to each of a plurality of receiving antennas disposed on a moving object. Obtaining a preprocessed pseudorange measurement value from the collected received signal; And (b) estimating the positions of each of the plurality of receivers in consideration of the pre-processed pseudorange measurement value and the constraints defined in relation to the plurality of receivers.
또한, 상기 (a) 단계에서 상기 복수의 수신기 각각은, 자신과 대응하도록 마련되는 수신안테나로부터 전달받아 수집된 수신신호로부터 가시위성에 대한 위성의 위치와 의사거리 측정값을 포함하는 상기 수신신호 관련 산출값을 산출할 수 있다.In addition, in the step (a), each of the plurality of receivers is related to the received signal including a satellite position and a pseudorange measurement value for a visible satellite from a received signal received and collected from a receiving antenna provided to correspond to the receiver. You can calculate the calculated value.
또한, 상기 (a) 단계는, 상기 수신신호 관련 산출값에 대하여 위성 시계오차, 대류권지연오차 및 전리층지연오차 중 적어도 하나를 제거하는 전처리를 수행하여 상기 전처리된 의사거리 측정값을 획득할 수 있다.In addition, in step (a), the preprocessed pseudorange measurement value may be obtained by performing preprocessing of removing at least one of a satellite clock error, a tropospheric delay error, and an ionospheric delay error with respect to the calculated value related to the received signal. .
또한, 상기 (b) 단계에서 상기 기 정의된 제약조건은, 상기 이동체에 대하여 미리 설정된 위치에 배치된 상기 복수의 수신안테나의 위치를 고려한 상기 복수의 수신기 간의 거리에 관한 제1 제약조건 및 상기 복수의 수신기의 개수에 관한 제2 제약조건을 포함할 수 있다.In addition, the pre-defined constraint in step (b) is a first constraint on a distance between the plurality of receivers considering the positions of the plurality of receiving antennas disposed at a preset position with respect to the moving object, and the plurality of A second constraint on the number of receivers of may be included.
또한, 상기 (b) 단계는, 상기 의사거리 측정값과 상기 전처리된 의사거리 측정값에 기초하여, 가시위성의 개수와 상기 기 정의된 제약조건이 고려된 선형화된 간접측정치를 산출하고, 가중최소자승법을 이용하여 추정된 상기 선형화된 간접측정치에 포함된 수신기의 위치추정 오차벡터로부터 상기 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정할 수 있다.In addition, in step (b), based on the pseudorange measurement value and the preprocessed pseudorange measurement value, a linearized indirect measurement value considering the number of visible satellites and the predefined constraints is calculated, and the weighted minimum The positions of each of the plurality of receivers may be estimated from the position estimation error vector of the receiver included in the linearized indirect measurement value estimated using the square method.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치는, 이동체에 배치된 복수의 수신안테나 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 수신기로부터 수집된 수신신호로부터 전처리된 의사거리 측정값을 획득하는 획득부; 및 상기 복수의 수신기와 관련하여 기 정의된 제약조건과 획득된 상기 전처리된 의사거리 측정값을 고려하여 상기 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정하는 추정부를 포함할 수 있다.Meanwhile, the position estimation apparatus using a plurality of receivers according to an embodiment of the present application obtains a preprocessed pseudorange measurement value from received signals collected from a plurality of receivers provided to correspond to each of a plurality of receiving antennas disposed on a moving object. The acquisition unit; And an estimating unit estimating the positions of each of the plurality of receivers in consideration of the pre-processed pseudorange measurement value obtained and the constraint condition defined in relation to the plurality of receivers.
또한, 상기 복수의 수신기 각각은, 자신과 대응하도록 마련되는 수신안테나로부터 전달받은 수신신호로부터 가시위성에 대한 위성의 위치와 의사거리 측정값을 포함하는 상기 수신신호 관련 산출값을 산출할 수 있다.In addition, each of the plurality of receivers may calculate a calculated value related to the received signal including a position of a satellite and a pseudorange measurement value for a visible satellite from a received signal transmitted from a receiving antenna provided to correspond to the receiver.
또한, 상기 획득부는, 상기 복수의 수신기에서 산출된 상기 수신신호 관련 산출값에 대하여 위성 시계오차, 대류권지연오차 및 전리층지연오차 중 적어도 하나를 제거하는 전처리를 수행하여 상기 전처리된 의사거리 측정값을 획득할 수 있다.In addition, the acquisition unit performs pre-processing of removing at least one of a satellite clock error, a tropospheric delay error, and an ionospheric delay error with respect to the calculated values related to the received signals calculated by the plurality of receivers, and calculates the pre-processed pseudorange measurement value. Can be obtained.
또한, 상기 기 정의된 제약조건은, 상기 이동체에 대하여 미리 설정된 위치에 배치된 상기 복수의 수신안테나의 위치를 고려한 상기 복수의 수신기 간의 거리에 관한 제1 제약조건 및 상기 복수의 수신기의 개수에 관한 제2 제약조건을 포함할 수 있다.In addition, the predefined constraint is a first constraint on the distance between the plurality of receivers taking into account the positions of the plurality of reception antennas arranged at a preset location with respect to the moving object and the number of the plurality of receivers. It may include a second constraint.
또한, 상기 추정부는, 상기 의사거리 측정값과 상기 전처리된 의사거리 측정값에 기초하여, 가시위성의 개수와 상기 기 정의된 제약조건이 고려된 선형화된 간접측정치를 산출하고, 가중최소자승법을 이용하여 추정된 상기 선형화된 간접측정치에 포함된 수신기의 위치추정 오차벡터로부터 상기 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정할 수 있다.In addition, the estimation unit calculates a linearized indirect measurement value considering the number of visible satellites and the predefined constraints based on the pseudorange measurement value and the preprocessed pseudorange measurement value, and uses a weighted least squares method. Thus, the positions of each of the plurality of receivers may be estimated from the position estimation error vector of the receiver included in the estimated linearized indirect measurement value.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described problem solving means are merely exemplary and should not be construed as limiting the present application. In addition to the above-described exemplary embodiments, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description of the invention.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 복수의 수신기(특히, 복수의 소형 저가 GNSS 수신기)를 이용한 위치 추정 장치의 제공을 통해, 단일 소형 저가 (consumer-grade) GNSS 수신기의 낮은 측위 정확도를 향상시킬 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, through the provision of a position estimation apparatus using a plurality of receivers (especially, a plurality of small and low cost GNSS receivers), it is possible to improve the low positioning accuracy of a single small, low-cost (consumer-grade) GNSS receiver. I can.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 수신기 외부로부터 기준국 수신기 측정정보, 정밀위성궤도 등과 같은 보조정보를 획득하거나 고가의 GNSS 수신기나 안테나를 구비할 필요 없이, 이동체의 미리 설정된 위치에 배치되는 복수개의 수신기에 관한 기 정의된 제약조건을 이용하여 각 수신기의 정확한 위치를 추정할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, there is no need to obtain auxiliary information such as reference station receiver measurement information, precision satellite orbit, etc. It is possible to estimate the exact position of each receiver by using predefined constraints for two receivers.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effect obtainable in the present application is not limited to the above-described effects, and other effects may exist.
도 1 및 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본원의 다른 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치의 성능 평가를 위하여, 시뮬레이션에서 가정한 3개의 수신기의 배치 구성의 예를 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치의 성능 평가를 위해 이루어진 본원의 일 실험에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치의 성능 평가를 위해 이루어진 본원의 일 실험에 따른 시뮬레이션 결과를 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 방법에 대한 동작 흐름도이다.1 and 2 are diagrams showing a schematic configuration of a position estimation system using a plurality of receivers according to an embodiment of the present application.
3 and 4 are diagrams showing a schematic configuration of a position estimation system using a plurality of receivers according to another embodiment of the present application.
5 is a diagram showing an example of an arrangement configuration of three receivers assumed in a simulation for performance evaluation of a position estimation apparatus using a plurality of receivers according to an embodiment of the present application.
6 to 8 are diagrams showing simulation results according to an experiment of the present application made for performance evaluation of a position estimation apparatus using a plurality of receivers according to an embodiment of the present application.
9 is a view showing another example of a simulation result according to an experiment of the present application made to evaluate the performance of a position estimation apparatus using a plurality of receivers according to an embodiment of the present application.
10 is a flowchart illustrating a method for estimating a location using a plurality of receivers according to an embodiment of the present application.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present application. However, the present application may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present application, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout the present specification, when a part is said to be "connected" with another part, it is not only the case that it is "directly connected", but also "electrically connected" or "indirectly connected" with another element interposed therebetween. "Including the case.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout the present specification, when a member is positioned "on", "upper", "upper", "under", "lower", and "lower" of another member, this means that a member is located on another member. This includes not only the case where they are in contact but also the case where another member exists between the two members.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the entire specification of the present application, when a certain part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
도 1 및 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 시스템(1000)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.1 and 2 are diagrams showing a schematic configuration of a
이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 시스템(1000)을 설명의 편의상 본 시스템(1000)라 하기로 한다.Hereinafter, the
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 시스템(1000)은 복수의 수신안테나(10') 및 위치 추정 장치(100)를 포함할 수 있다.1 and 2, the
본 시스템(1000)에 포함된 위치 추정 장치(100)는 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치(100)를 의미할 수 있다. 이러한 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치(100)는 이하 설명의 편의상 본 장치(100)라 하기로 한다. 본 장치(100)는 주처리장치라 달리 지칭될 수 있다.The
본 장치(100, 주처리장치)는 일예로 복수의 수신안테나(10')와 대응하도록 마련되는 복수의 수신기(10)를 포함할 수 있다. 달리 표현해, 복수의 수신기(10)는 일예로 본 장치(100) 내에 포함되도록 마련될 수 있다. 즉, 본원의 일예에서는 복수의 수신기(10)가 본 장치(100, 주처리장치)의 내부에 배치(마련)될 수 있다.The apparatus 100 (main processing unit) may include, for example, a plurality of
복수의 수신안테나(10')(1', 2', …, N')는 복수개의 수신안테나로서, 제1 수신안테나(1'), 제2 수신안테나(2'), …, 및 제N 수신안테나(N')를 포함할 수 있다. 복수의 수신기(10)(1, 2, …, N)는 복수개의 수신기로서, 제1 수신기(1), 제2 수신기(2), …, 및 제N 수신기(N)를 포함할 수 있다.The plurality of receiving antennas 10' (1', 2', …, N') are a plurality of receiving antennas, such as a first receiving antenna 1', a second receiving antenna 2', ... , And an Nth receiving antenna (N'). A plurality of receivers 10 (1, 2, ..., N) are a plurality of receivers, the
본원에서 복수의 수신안테나(10')는 복수의 GNSS 수신안테나(10')라 달리 지칭되고, 복수의 수신기(10)는 복수의 GNSS 수신기(10)라 달리 지칭될 수 있다. 또한 본원에서 고려되는 복수의 수신기(10) 각각은, 소형 저가 GNSS 수신기, 상용 저가의 수신기일 수 있다.Herein, the plurality of
복수의 수신기(10)는 복수의 수신안테나(10')에 대응하도록 마련되는 수신기를 의미할 수 있다. 즉, 복수의 수신기(10) 각각은 복수의 수신안테나(10') 각각과 대응하도록 마련되는 수신기를 의미할 수 있다. 따라서, 본원에서 고려되는 복수의 수신기(10)와 복수의 수신안테나(10')의 수는 동일하게 설정될 수 있다.The plurality of
구체적으로, 제1 수신기(1)는 제1 수신안테나(1')에 대응하는 수신기이고, 제2 수신기(2)는 제2 수신안테나(2')에 대응하는 수신기이고, 제N 수신기(N)는 제N 수신안테나(N')에 대응하는 수신기를 의미할 수 있다. 여기서, 수신안테나에 대응하는 수신기라 함은, 수신안테나와 연동(연결)되어 있는 수신기를 의미할 수 있다. 이에 따라, 수신안테나에 대응하는 수신기는 수신안테나가 수신한 수신신호를 수신안테나로부터 전달받을 수 있다.Specifically, the
복수의 수신안테나(10')는 이동체에 대하여 미리 설정된 위치에 배치될 수 있다. 여기서, 이동체는 일예로 차량(자동차)을 의미할 수 있다. 다만, 이에만 한정되는 것은 아니고, 이동체로는 위치를 측정하고자 하는 이동 가능한 모든 물체가 적용될 수 있다. 이동체는 플랫폼 등으로 달리 지칭될 수 있다.The plurality of receiving
복수의 수신안테나(10')는 일예로 이동체로서 차량의 상부에 배치될 수 있으며, 차량의 상부의 미리 설정된 위치에 배치될 수 있다.The plurality of receiving
복수의 수신안테나(10')(1', 2', …, N')는 수신신호로서 GNSS L1 주파수대역의 신호를 수신할 수 있으며, 수신한 수신신호(즉, GNSS L1 주파수대역의 신호)를 복수의 수신기(10)로 전달할 수 있다.A plurality of receiving antennas 10' (1', 2', …, N') can receive a signal in the GNSS L1 frequency band as a received signal, and received a received signal (i.e., a signal in the GNSS L1 frequency band). Can be delivered to a plurality of
복수의 수신안테나(10')(1', 2', …, N') 각각은, 자신이 수신한 수신신호를 자신에 대응하도록 마련된 수신기로 각각 전달할 수 있다. 즉, 제1 수신안테나(1')는 자신이 수신한 수신신호를 자신과 연동된 수신기인 제1 수신기(1)로 전달할 수 있고, 제2 수신안테나(2')는 자신이 수신한 수신신호를 자신과 연동된 수신기인 제2 수신기(1)로 전달할 수 있다. 제N 수신안테나(N')는 자신이 수신한 수신신호를 자신과 연동된 수신기인 제N 수신기(N)로 전달할 수 있다.Each of the plurality of receiving
복수의 수신기(10)(1, 2, …, N) 각각은, 자신과 대응하도록 마련되는 수신안테나로부터 전달받아 수집된 수신신호로부터, 가시위성에 대한 위성의 위치와 의사거리 측정값을 포함하는 수신신호 관련 산출값을 산출할 수 있다. 즉, 복수의 수신기(10)(1, 2, …, N) 각각은, 자신과 대응하도록 마련되는 수신안테나로부터 수신신호를 전달받아 수집하고, 수집된 수신신호로부터 가시위성에 대한 위성의 위치와 의사거리 측정값을 포함하는 수신신호 관련 산출값을 산출할 수 있다.Each of the plurality of receivers 10 (1, 2, …, N) includes a satellite position and a pseudorange measurement value of a visible satellite from a received signal received and collected from a receiving antenna provided to correspond to it. A calculated value related to the received signal can be calculated. That is, each of the plurality of receivers 10 (1, 2, …, N) receives and collects a received signal from a receiving antenna provided to correspond to it, and the location of the satellite relative to the visible satellite from the collected received signal and A calculated value related to the received signal including the measured value of the pseudorange may be calculated.
일예로, 제N 수신기(N)에 의하여 산출되는 수신신호 관련 산출값에는 가시위성에 대한 위성의 위치()와 의사거리 측정값()가 포함될 수 있다.For example, the calculated value related to the received signal calculated by the N-th receiver N includes the position of the satellite relative to the visible satellite ( ) And pseudorange measurements ( ) May be included.
획득부(20)는 이동체에 배치된 복수의 수신안테나(10') 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 수신기(10)에서 수집된 수신신호로부터 전처리된 의사거리 측정값을 획득할 수 있다.The
획득부(20)는 복수의 수신기(10)에 의해 산출된 수신신호 관련 산출값에 대하여 위성 시계오차(clock bias), 대류권지연(tropospheric delay)오차 및 전리층지연(ionospheric delay)오차 중 적어도 하나를 제거하는 전처리를 수행하여 전처리된 의사거리 측정값을 획득할 수 있다. 획득부(20)는 바람직하게 복수의 수신기(10)에 의해 산출된 의사거리 측정값에 대하여 위성 시계오차, 대류권지연오차 및 전리층지연오차를 모두 제거하는 전처리를 수행함으로써, 전처리된 의사거리 측정값을 후술하는 식 5와 같이 획득할 수 있다.The
이후, 추정부(30)는 복수의 수신기(10)와 관련하여 기 정의된 제약조건과 획득부(20)에서 획득된 전처리된 의사거리 측정값을 고려하여 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정할 수 있다.Thereafter, the estimating
여기서, 기 정의된 제약조건은, 이동체에 대하여 미리 설정된 위치에 배치된 복수의 수신안테나(10')의 위치(기하학적 배치 위치)를 고려한 복수의 수신기(10) 간의 거리에 관한 제1 제약조건 및 복수의 수신기(10)의 개수에 관한 제2 제약조건을 포함할 수 있다.Here, the predefined constraints are a first constraint on the distance between the plurality of
추정부(30)는 수신신호 관련 산출값 내 의사거리 측정값과 획득부(20)에서 획득된 전처리된 의사거리 측정값에 기초하여, 가시위성의 개수와 기 정의된 제약조건이 고려된 선형화된 간접측정치를 산출할 수 있다. 이후, 추정부(30)는 가중최소자승법을 이용하여 추정된 선형화된 간접측정치에 포함된 수신기의 위치추정 오차벡터로부터 복수의 수신기(10) 각각의 위치해를 추정할 수 있다. 보다 구체적인 설명은 다음과 같다.The estimating
복수의 수신기(10) 각각이 수신안테나로부터 전달받아 수집된 수신신호는 GNSS L1 주파수대역의 신호로서, 이는 L1 주파수 코드측정값, GNSS 측정치, 의사거리 측정값(의사거리 측정치), 코드(code)측정값 등으로 달리 표현될 수 있다.The received signal collected by each of the plurality of
이처럼, 복수의 수신기(10) 각각이 수집한 수신신호(달리 표현하여, 각 수신기에서 수집되는 L1 주파수 코드측정값)는 하기 식 1과 같이 j-번째 위성에 대하여 모델링된 GNSS 측정치인 것으로 기본적으로 가정하여 설명될 수 있다. 달리 말해, 복수의 수신기(10) 각각에서 수집된 수신신호는 식 1과 같이 j-번째 위성에 대하여 모델링된 GNSS 측정치로 표현될 수 있다. 이러한 식 1은 수신신호 측정 모델(코드측정값 측정 모델)이라 지칭될 수 있다.In this way, the received signal collected by each of the plurality of receivers 10 (in other words, the L1 frequency code measurement value collected by each receiver) is basically a GNSS measurement value modeled for the j-th satellite as shown in
[식 1][Equation 1]
여기서, n은 수신기의 인덱스, j는 위성의 인덱스를 의미할 수 있다. 또한, 는 j번째 위성에 대한 L1 주파수 의사거리 측정값으로서, 달리 표현해 j번째 위성에 대하여 n번째 수신기가 수신한 수신신호를 의미할 수 있다. 는 j번째 위성과 수신기 간의 기하학적 거리, 는 j번째 위성의 시계오차, 는 n 번째 수신기의 시계오차를 의미할 수 있다. 는 j번째 위성에 대한 대류권지연오차, 는 j번째 위성에 대한 전리층지연오차, 는 j번째 위성에 대한 측정오차를 의미할 수 있다.Here, n may be an index of a receiver, and j may be an index of a satellite. Also, Is a measurement value of the L1 frequency pseudorange for the j- th satellite, and expressed otherwise, may mean a received signal received by the n- th receiver for the j-th satellite. Is the geometric distance between the j- th satellite and the receiver, Is the clock error of the j-th satellite, May mean a clock error of the n-th receiver. Is the tropospheric delay error for the j-th satellite, Is the ionospheric delay error for the j-th satellite, May mean the measurement error for the j-th satellite.
다시 말하자면, 는 n번째 수신기가 j번째 위성으로부터 수신한 수신신호이자, 이러한 수신신호로부터 수신기가 산출하는 수신신호 산출 값에 포함된 의사거리 측정값을 의미할 수 있다.In other words, Is a received signal received by the n- th receiver from the j- th satellite, and may mean a pseudorange measurement value included in a received signal calculation value calculated by the receiver from the received signal.
수신기(1, 2, …, N)의 위치를 라고 할 때, 위성과 수신기 간의 기하학적 거리인 는 하기 식 2와 같이 표현될 수 있다.Position of receiver (1, 2, …, N) Is the geometric distance between the satellite and the receiver, Can be expressed as in
[식 2][Equation 2]
여기서, 는 j번째 위성의 x축 좌표, 는 j번째 위성의 y축 좌표, 는 j번째 위성의 z축 좌표를 의미할 수 있다.here, Is the x-axis coordinate of the j-th satellite, Is the y-axis coordinate of the j-th satellite, May mean the z-axis coordinate of the j-th satellite.
이에 따르면, 복수의 수신기(10) 각각은, 각 수신기에 대응하는 수신안테나로부터 수신신호를 전달받아 수집할 수 있다. 이때, 복수의 수신기(10) 각각은 상기 식 1과 식 2를 기초로 하여, 수집된 수신신호로부터 가시위성에 대한 위성의 위치와 의사거리 측정값을 포함하는 수신신호 관련 산출값을 산출할 수 있다.According to this, each of the plurality of
획득부(20)는 복수의 수신기(10) 각각에 의해 산출된 수신신호 관련 산출값을 각 수신기(10)로부터 획득할 수 있다. 획득부(20)는 복수의 수신기(10)로부터 획득한 수신신호 관련 산출값에 대하여 전처리를 수행함으로써 전처리된 의사거리 측정값을 후술하는 식 5와 같이 획득할 수 있는데, 이에 대한 구체적인 설명에 앞서, 본원에서 고려되는 제약조건에 대하여 먼저 설명하면 다음과 같다.The
본 장치(100)에서 고려되는 기 정의된 제약조건은 제1 제약조건 및 제2 제약조건을 포함할 수 있다.The predefined constraints considered in the
여기서, 제1 제약조건은 이동체에 대하여 미리 설정된 위치에 배치된 복수의 수신안테나의 위치(기하학적 배치 위치)를 고려한 복수의 수신기 간의 거리에 관한 제약조건으로서, 이는 하기 식 3을 만족할 수 있다. 또한, 제2 제약조건은 복수의 수신기의 개수에 관한 제약조건으로서, 이는 하기 식 4를 만족할 수 있다.Here, the first constraint is a constraint on the distance between the plurality of receivers in consideration of the positions (geometric arrangement positions) of the plurality of reception antennas arranged at a predetermined position with respect to the moving object, which may satisfy
구체적으로, 본 시스템(1000)에서 복수의 수신안테나(10') 각각은 이동체의 미리 설정(지정)된 위치에 배치(장착, 설치)될 수 있다.Specifically, in the
이때, 본 시스템(1000) 및 본 장치(100)에서 고려되는 복수의 수신안테나(10')의 수(혹은 복수의 수신기의 수)는 최소 3개 이상으로 설정될 수 있다. 즉, 본 시스템(1000) 및 본 장치(100)에서는 위치 추정을 위해 이동체에 적어도 3개 이상의 수신안테나가 미리 설정된 위치에 배치될 수 있다. 이에 따르면, 본 장치(100)에는 이동체의 미리 설정된 위치에 배치된 3개 이상의 수신안테나 각각과 대응하도록, 상기 미리 설정된 위치에 대응하는 위치에 배치되는 3개 이상의 수신기가 포함될 수 있다. 본 시스템(1000) 및 본 장치(100)에서 고려되는 최소 수신기의 개수(최소 안테나의 개수)는 3개일 수 있다.In this case, the number of the plurality of
이동체에 복수의 수신안테나(10')가 미리 설정된 위치에 배치됨에 따라, 이동체에 배치된 복수의 수신안테나(10')들 간의 거리(즉, 각 수신안테나들 간의 거리)인 CD 는 하기 식 3과 같이 표현(정의)될 수 있다. 달리 말하자면, 본 장치(100)에서 고려되는 제1 제약조건은 하기 식 3을 만족하는 조건을 의미할 수 있다. As the plurality of receiving antennas 10' are arranged in a predetermined position on the moving object, the CD, which is the distance between the plurality of receiving antennas 10' disposed on the moving object (i.e., the distance between each receiving antenna), is expressed in
[식 3][Equation 3]
여기서, 는 번째 수신기와 m 번째 수신기 간의 거리, 는 m 번째 수신기의 위치벡터, 은 번째 수신기의 위치벡터, 는 거리측정오차를 의미할 수 있다.here, Is The distance between the mth receiver and the mth receiver, Is the position vector of the m th receiver, silver The position vector of the second receiver, May mean a distance measurement error.
또한, 본 시스템(1000) 및 본 장치(100)에서 고려되는 수신기의 개수를 N 이라고 할 때, 제약조건의 개수 는 하기 식 4와 같을 수 있다. 달리 말하자면, 본 장치(100)에서 고려되는 제2 제약조건은 하기 식 4를 만족하는 조건을 의미할 수 있다.In addition, when the number of receivers considered in the
[식 4][Equation 4]
추정부(30)는 이러한 기 정의된 제약조건과 획득부(20)에서 획득한 전처리된 의사거리 측정값을 고려하여 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정할 수 있다.The
구체적으로, 획득부(20)는 복수의 수신기(10)로부터 획득한 수신신호 관련 산출값에 대한 전처리의 수행을 통해 전처리된 의사거리 측정값을 하기 식 5와 같이 획득할 수 있다.Specifically, the
[식 5][Equation 5]
GNSS 수신기(10)에서 수집된 의사거리 측정값(즉, 상기 식 1을 만족하는 수신신호)에는 위성과 수신기 간의 기하학적 거리, 위성의 시계오차(clock bias), 수신기 시계오차, 대류권지연(tropospheric delay) 오차, 전리층지연(ionospheric delay) 오차 등의 정보가 포함될 수 있다.In the pseudorange measurement values collected by the GNSS receiver 10 (that is, the received signal that satisfies
여기서, 위성의 시계오차는 각 위성에서 전송되는 방송궤도력 정보를 이용하여 제거될 수 있고, 대류권지연오차는 대류권 지연 오차 모델을 이용하여 제거될 수 있고, 전리층지연오차는 방송궤도력 정보 및 전리층지연오차 모델을 이용하여 제거될 수 있다.Here, the clock error of the satellites can be removed using broadcast orbital power information transmitted from each satellite, the tropospheric delay error can be removed using the tropospheric delay error model, and the ionosphere delay error is broadcast orbital power information and ionosphere. It can be eliminated using the delay error model.
달리 표현하면, 획득부(20)는 복수의 수신기(10)에 의해 산출된 수신신호 관련 산출값(이는 식 1과 같이 표현되는 의사거리 측정값으로서, 수신신호를 의미할 수 있음)에 대하여, 각 위성에서 전송되는 방송궤도력 정보를 이용하여 위성의 시계오차를 제거하고, 대류권지연오차 모델을 이용하여 대류권지연오차를 제거하고, 방송궤도력 정보와 전리층지연오차 모델을 이용하여 전리층지연오차를 제거하는 전처리를 수행할 수 있다.In other words, the
상술한 본원의 일예에서는 위성 시계오차, 대류권지연오차 및 전리층지연오차의 제거를 위한 오차 제거 기술로서 방송궤도력 정보, 대류권지연오차 모델, 전리층지연오차 모델 등이 이용되는 것으로 예시하였으나, 이는 본원의 이해를 돕기 위한 하나의 예시일 뿐, 이에만 한정되는 것은 아니고, 본원에는 기 알려져 있거나 향후 개발되는 다양한 오차 제거 기술이 적용될 수 있다.In the above-described example of the present application, it is exemplified that broadcast orbital force information, tropospheric delay error model, and ionospheric delay error model are used as an error removal technology for removing satellite clock errors, tropospheric delay errors, and ionospheric delay errors. It is only an example for aiding understanding, and is not limited thereto, and various error removal techniques that are known or developed in the future may be applied herein.
이처럼 오차 제거가 이루어진 의사거리 측정값(즉, 전처리된 의사거리 측정값)에는 위성과 수신기 간의 기하학적 거리, 수신기의 시계오차, 모델링되지 않은 다중경로 오차 및 열잡음에 관한 정보가 포함될 수 있다.The pseudorange measurement value (that is, the preprocessed pseudorange measurement value) from which the error has been removed may include information on a geometric distance between a satellite and a receiver, a clock error of the receiver, an unmodeled multipath error, and thermal noise.
즉, 획득부(20)는 수신신호 관련 산출값에 대하여(즉, 상기 식 1의 코드측정값 측정모델로부터) 위성 시계오차, 대류권지연오차 및 전리층지연오차를 제거하는 전처리를 수행할 수 있으며, 이를 통해 상기 식 5와 같이 표현되는 전처리된 의사거리 측정값을 획득할 수 있다.That is, the
추정부(30)는 획득부(20)에서 획득된 전처리된 의사거리 측정값과 상술한 기 정의된 제약조건을 고려하여 복수의 수신기(10) 각각의 위치해를 추정할 수 있다. 보다 구체적인 과정은 다음과 같다.The estimating
추정부(30)는 획득부(20)에서 획득된 의사거리 측정값(즉, 식 5의 전처리된 의사거리 측정값)을 하기 식 6과 같이 의사거리 추정값(즉, 전처리된 의사거리 추정값)으로 모델링할 수 있다.The estimating
[식 6][Equation 6]
여기서, 는 j번째 위성에 대한 의사거리 추정값, 즉 j번째 위성에 대하여 n번째 수신기가 수신한 수신신호를 기반으로 모델링된 전처리된 의사거리 추정값을 의미한다. 또한, 는 j번째 위성의 위치를 의미하고, 는 j번째 위성과 수신기 간의 LOS(Line-Of-Sight) 벡터를 의미하고, 일 수 있다.here, Denotes a pseudorange estimate for the j- th satellite, that is, a preprocessed pseudo-range estimate modeled based on the received signal received by the n- th receiver for the j-th satellite. Also, Means the location of the j-th satellite, Denotes a line-of-sight (LOS) vector between the j-th satellite and the receiver, Can be
이후 추정부(30)는 상기 식 1의 코드 측정값과 상기 식 6의 전처리된 의사거리 추정값으로부터 선형화된 간접측정치를 하기 식 7과 같이 표현할 수 있다. 이때, 식 7로 표현되는 선형화된 간접측정치는 설명의 편의상 제1 선형화된 간접측정치라 달리 지칭될 수 있다.Thereafter, the
[식 7][Equation 7]
상기 식 7에서 관측행렬을 나타내는 는 하기 식 8과 같이 표현될 수 있다.Representing the observation matrix in
[식 8][Equation 8]
상기 식 7 및 식 8를 기초로, 추정부(30)는 복수의 수신기(10) 각각마다(즉, 각 수신기마다) 모든 가시위성에 대한 선형화된 간접측정치를 하기 식 9와 같이 벡터형태로 표현할 수 있다. 이때, 식 9로 표현되는 선형화된 간접측정치는 설명의 편의상 제2 선형화된 간접측정치라 달리 지칭될 수 있다.Based on
[식 9][Equation 9]
여기서, ,일 수 있으며, 는 가시위성의 개수를 의미할 수 있다.here, , Can be May mean the number of visible satellites.
또한, 추정부(30)는 제1 제약조건과 관련된 번째 수신기와 m 번째 수신기 간의 제약조건(즉, 각 수신기(혹은 각 안테나) 사이의 거리에 관한 제약조건)에 대한 선형화된 간접측정치를 하기 식 10과 같이 정의할 수 있다. 이때, 식 10으로 표현되는 선형화된 간접측정치는 설명의 편의상 제3 선형화된 간접측정치라 달리 지칭될 수 있다.In addition, the
[식 10][Equation 10]
여기서, 는 번째 수신기와 m 번째 수신기 간의 거리 추정값, 는 m 번째 수신기의 위치추정벡터, 는 번째 수신기의 위치추정벡터, 는 m 번째 수신기에서 번째 수신기로의 LOS 벡터를 의미할 수 있다. 또한, , , 일 수 있다.here, Is An estimate of the distance between the mth receiver and the mth receiver, Is the position estimation vector of the m th receiver, Is The position estimation vector of the second receiver, Is in the m th receiver It may mean the LOS vector to the th receiver. Also, , , Can be
또한, 추정부(30)는 제2 제약조건과 관련된 개의 제약조건에 대한 선형화된 간접측정치를 하기 식 11과 같이 정의할 수 있다. 이때, 식 11로 표현되는 선형화된 간접측정치는 설명의 편의상 제4 선형화된 간접측정치라 달리 지칭될 수 있다.In addition, the
[식 11][Equation 11]
여기서, , 일 수 있다.here, , Can be
제2 선형화된 간접측정치를 나타내는 상기 식 9와 제4 선형화된 간접측정치를 나타내는 상기 식 11로부터, 추정부(30)는 가시위성의 수가 일 때, 수신기 N 개와 제약조건 개를 포함하는 선형화된 간접측정치를 하기 식 12와 같이 벡터형태로 표현할 수 있다. 이때, 식 12로 표현되는 선형화된 간접측정치는 설명의 편의상 제5 선형화된 간접측정치라 달리 지칭될 수 있다.From Equation 9 representing the second linearized indirect measurement value and Equation 11 representing the fourth linearized indirect measurement value, the
[식 12][Equation 12]
여기서, 일 수 있다.here, Can be
추정부(30)는 상기 식 12의 선형식(즉, 제5 선형화된 간접측정치)으로부터 수신기의 위치추정 오차벡터인 를 하기 식 13과 같이 가중최소자승법을 이용하여 획득(추정)할 수 있다.
[식 13][Equation 13]
여기서,,, 일 수 있다. 또한, 는 n 번째 수신기에 대한 측정오차 공분산 행렬을 의미하고, 는 제약조건 측정오차 공분산 행렬을 의미할 수 있다.here, , , Can be Also, Is the measurement error covariance matrix for the nth receiver, May mean the constraint measurement error covariance matrix.
추정부(30)는 상기 식 13을 통해 획득(추정)된 각 수신기의 위치추정(상태변수 추정) 오차벡터인 로부터, 복수의 수신기(10) 각각의 위치추정값 및 복수의 수신기(10) 각각의 추정된 수신기 시계오차(수신기의 시계오차)를 하기 식 14와 같이 표현할 수 있다. The estimating
[식 14][Equation 14]
추정부(30)는 상기 식 14에서 가 수렴할 때까지 상술한 과정을 반복함으로써, 복수의 수신기(10) 각각의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.
추정부(30)는 복수의 수신기(10)와 관련하여 기 정의된 제약조건과 획득부(20)에서 획득된 전처리된 의사거리 측정값을 고려하여 복수의 수신기(10) 각각의 위치해를 추정할 수 있다.The estimating
추정부(30)는 식 3의 제1 제약조건에 대한 선형화된 간접측정치(제3 선형화된 간접측정치), 식 4의 제2 제약조건에 대한 선형화된 간접측정치(제2 선형화된 간접측정치), 및 획득부(20)에서 획득된 식 5의 전처리된 의사거리 측정값을 고려하여 복수의 수신기(10) 각각의 위치해를 추정할 수 있다.The
특히, 추정부(30)는 식 1의 의사거리 측정값과 식 5의 전처리된 의사거리 측정값에 기초하여, 가시위성의 개수와 기 정의된 제약조건이 고려된 선형화된 간접측정치(즉, 제5 선형화된 간접측정치)를 식 12와 같이 산출할 수 있다. 이후, 추정부(30)는 가소최소자승법을 이용하여 추정된 식 12의 선형화된 간접측정치(제5 선형화된 간접측정치)에 포함된 수신기의 위치추정 오차벡터인 식 13으로부터, 복수의 수신기(10) 각각의 위치해를 추정할 수 있다.In particular, the estimating
이때, 추정부(30)는 복수의 수신기(10) 각각의 위치해로서, 식 14로부터 각 수신기의 위치추정값과 수신기 시계오차(수신기의 시계오차)를 추정할 수 있다.At this time, the estimating
상술한 과정에 의해, 추정부(30)는 다수(특히, 3개 이상)의 소형 저가 GNSS 수신기(10)를 이용하여, 수신기의 정확한 위치(위치해, 위치벡터)를 추정할 수 있다 즉, 본 시스템(1000) 및 본 장치(100)는 다수의 저가 소형 수신기를 이용하여 수신기의 위치를 정확하게 추정할 수 있다.By the above-described process, the estimating
도 3 및 도 4는 본원의 다른 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 시스템(1000')의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.3 and 4 are diagrams showing a schematic configuration of a position estimation system 1000' using a plurality of receivers according to another embodiment of the present application.
이하에서는 본원의 다른 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 시스템(1000')을 설명의 편의상 본 시스템(1000')라 하기로 한다.Hereinafter, a
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 시스템(1000')은 복수의 수신안테나(10'), 복수의 수신기(10) 및 위치 추정 장치(100')를 포함할 수 있다.3 and 4, the
본 시스템(1000')에 포함된 위치 추정 장치(100')는 본원의 다른 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치(100')를 의미할 수 있다. 이러한 본원의 다른 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치(100')는 이하 설명의 편의상 본 장치(100')라 하기로 한다. 본 장치(100')는 주처리장치라 달리 지칭될 수 있다.The
복수의 수신기(10)는 복수의 수신안테나(10')와 대응하도록 마련될 수 있다. 본원의 다른 일예에서는, 복수의 수신기(10)가 본 장치(100', 주처리장치)의 외부에 배치(마련)될 수 있다.The plurality of
이에 따르면, 본원의 다른 일 실시예에 따른 본 시스템(1000')과 본 장치(100')는, 상술한 본원의 일 실시예에 따른 본 시스템(1000)과 본 장치(100)와 대비하여, 복수의 수신기(10)가 본 장치(100)의 내부가 아닌 외부에 배치된다는 점에서 차이가 있을 뿐, 앞서 설명한 본 시스템(1000)과 동일한 시스템 및 본 장치(100)와 동일한 장치일 수 있다.Accordingly, the
따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도, 앞서 본원의 일 실시예에 따른 본 시스템(1000) 및 본 장치(100) 각각에 대하여 설명된 내용은 이하 본 시스템(1000') 및 본 장치(100')에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다. 이하에서는 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Therefore, even if the contents are omitted below, the contents described for each of the
복수의 수신기(10)가 본원의 다른 일 실시예에서와 같이 본 장치(100', 주처리장치)와 분리된 구조로 마련(즉, 복수의 수신기가 본 장치의 외부에 마련)되는 경우, 본 장치(100') 및 각각의 수신기(10)에는 서로 간(본 장치와 수신기 간)에 데이터 송수신이 가능한 통신부(미도시)가 추가적으로 마련될 수 있다. 여기서, 통신부(미도시)는 유/무선 통신을 수행할 수 있다. When a plurality of
복수의 수신기(10, 각 수신기)는 복수의 수신안테나(10')로부터 전달받아 수집한 수신신호로부터 가시위성에 대한 위성의 위치와 식 1과 같은 의사거리 측정값을 포함하는 수신신호 관련 산출값을 산출하고, 이를 통신부(미도시)를 통한 유/무선 통신을 통해 본 장치(100')의 획득부(20)로 제공(전달)할 수 있다.The plurality of receivers 10 (each receiver) is a received signal-related calculated value including the position of the satellite with respect to the visible satellite from the received signal received and collected from the plurality of receiving antennas 10' and a pseudorange measurement value as shown in
획득부(20)는 복수의 수신기(10)로부터 제공(전달)받은 수신신호 관련 산출값에 대하여 전처리를 통해 전처리된 의사거리 측정값을 획득할 수 있다. 이후, 추정부(30)는 획득된 전처리된 의사거리 측정값과 기 정의된 제약조건을 고려하여 복수의 수신기(10) 각각의 위치해(위치, 위치벡터)를 추정할 수 있다.The
이에 따르면, 본 장치(100, 100') 및 본 시스템(1000, 1000')에서는 저가의 수신기를 이용한 위치 추정을 위해, 다수(최소 3개 이상)의 소형 저가 GNSS 수신안테나를 이동체(플랫폼)의 미리 설정된 위치에 배치시키고, 배치된 각 안테나에 대응하는 수신기를 본 장치(100, 100', 주처리장치)의 내부 혹은 외부에 배치시킬 수 있다. 이를 토대로, 본 장치(100, 100') 및 본 시스템(1000, 1000')은, 오직 수신기 내부정보와 각 수신기들 간의 고정된 거리정보를 제약조건으로 하여, 하나의 주처리장치(본 장치)에서 모든 수신기(즉, 본 장치에서 고려되는 모든 수신기 각각)의 위치해(즉, 각 수신기에 대한 위치 및 수신기 시계오차)를 추정할 수 있다.According to this, in the
다시 말해, 본원에서는 다수개의 소형 저가 (consumer-grade) GNSS 수신기로부터 L1 주파수대역에서 수집된 수신신호 관련 정보(즉, 가시위성에 대한 위성 위치와 의사거리 측정값(코드측정값)을 포함하는 수신신호 관련 산출값), 및 각 수신기들 사이의 배치정보(이는 각 수신기들 사이의 거리에 관한 정보로서, 각 수신기들의 기하학적 배치 구조와 관계된 제약조건을 의미함)를 이용하여, 주처리장치(본 장치)(100, 100')에서 각 수신기의 위치 및 시계오차를 추정할 수 있다.In other words, in the present application, reception including information related to the received signal collected in the L1 frequency band from a plurality of small, low-cost (consumer-grade) GNSS receivers (i.e., satellite position and pseudorange measurement values (code measurement values) for visible satellites) Signal-related calculation value), and the arrangement information between each receiver (this is information on the distance between each receiver, meaning the constraints related to the geometric arrangement structure of each receiver), and the main processing unit (this Device) (100, 100') can estimate the position and clock error of each receiver.
이하에서는 본원에서 제안하는 기술(즉, 본 시스템 내지 본 장치에 의한 위치 추정 기술로서, 이하 본 위치 추정 기술이라 함)의 성능 평가를 위한 본원의 일 실험에 따른 시뮬레이션 결과에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a simulation result according to an experiment of the present application for evaluating the performance of the technology proposed by the present application (ie, a position estimation technology by the present system or the present apparatus, hereinafter referred to as the present position estimation technology) will be described.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치의 성능 평가를 위하여, 시뮬레이션에서 가정한 3개의 수신기의 배치 구성의 예를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing an example of an arrangement configuration of three receivers assumed in a simulation for performance evaluation of a position estimation apparatus using a plurality of receivers according to an embodiment of the present application.
도 5를 참조하면, 본원의 일 실험에서는, 본 장치(100, 100')에 복수의 수신기(10)로서 3개의 소형 저가 GNSS 수신기가 적용되는 것을 가정하여 본 위치 추정 기술로 시뮬레이션을 수행하였다.Referring to FIG. 5, in an experiment of the present application, a simulation was performed with this position estimation technique assuming that three small and low-cost GNSS receivers are applied as a plurality of
시뮬레이션을 위한 위성궤도 및 시간 설정은 RTCA-DO208 APPENDIX I 에 제시된 ORBITAL PARAMETERS (Keplerian parameter)를 활용하였으며, 샘플링주기는 1 초, 시뮬레이션 시간은 07:20부터 1시간으로 설정하였다. 또한, 이동체에 배치된 각 수신기에서 측정되는 의사거리 측정값(즉, 식 1의 의사거리 측정값)의 측정오차는 가우시안분포를 따르는 것으로 가정하였으며, 측정오차의 크기는 1 m(1 )인 것으로 가정하였다.The satellite orbit and time settings for the simulation used ORBITAL PARAMETERS (Keplerian parameter) presented in RTCA-DO208 APPENDIX I, and the sampling period was set to 1 second and the simulation time was set from 07:20 to 1 hour. In addition, it is assumed that the measurement error of the pseudorange measurement value (i.e., the pseudorange measurement value of Equation 1) measured by each receiver disposed on the mobile object follows a Gaussian distribution, and the size of the measurement error is 1 m (1 ).
이동체에 배치된 각 수신기(3개의 수신기 각각)의 위치는 아래 표 1과 같이 설정되는 것으로 가정하고, 각 수신기가 도 5에 도시된 바와 같이 배치된 것으로 가정하였다.It is assumed that the positions of each receiver (each of the three receivers) disposed on the mobile body are set as shown in Table 1 below, and it is assumed that each receiver is disposed as shown in FIG. 5.
본원의 일 실험에서 고려되는 3개의 수신기는 수신기 1, 수신기 2 및 수신기 3으로 지칭될 수 있다. 수신기 1과 수신기 2의 거리, 및 수신기 2와 수신기 3의 거리는 각각 약 2.1 m로 설정될 수 있으며, 수신기 1과 수신기 3의 거리는 약 2.7 m로 설정될 수 있다.The three receivers considered in one experiment of the present application may be referred to as
[표 1][Table 1]
본원의 일 실험에서는, 본 위치 추정 기술의 위치추정 정확도를 정량적으로 분석하기 위하여 상용의 소형 저가 GNSS 수신기에서 주로 활용되는 방법을 참조값으로 활용하였다. 이는 각 수신기마다 L1 주파수대역의 의사거리 측정값(의사거리 측정치)를 활용하여 별도의 제약조건 없이 가중최소자승법으로 수신기의 위치해를 추정하는 방법이라 할 수 있다.In one experiment of the present application, in order to quantitatively analyze the position estimation accuracy of the present position estimation technology, a method mainly used in a commercially available small and low cost GNSS receiver was used as a reference value. This can be said to be a method of estimating the position of the receiver using the weighted least squares method without additional constraints by using the pseudorange measurement value (pseudo range measurement value) of the L1 frequency band for each receiver.
도 6 내지 도 8은 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치의 성능 평가를 위해 이루어진 본원의 일 실험에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다.6 to 8 are diagrams showing simulation results according to an experiment of the present application made to evaluate the performance of a position estimation apparatus using a plurality of receivers according to an embodiment of the present application.
특히, 도 6 내지 도 8은 각각 수신기 1에서 수신기 3까지의 수평/수직 위치오차를 나타낸다. 즉, 도 6은 수신기 1의 수평/수직 위치 추정 오차를 나타내고, 도 7은 수신기 2의 수평/수직 위치 추정 오차를 나타내고, 도 8은 수신기 3의 수평/수직 위치 추정 오차를 나타낸다.In particular, FIGS. 6 to 8 show horizontal/vertical position errors from
도 6 내지 도 8에서, 파란색은 참조값을 나타내고, 빨간색은 본 장치(100, 100')에 의하여 추정된 위치 추정 결과(즉, 본 위치 추정 기술의 위치추정 결과)를 나타낸다.In FIGS. 6 to 8, blue indicates a reference value, and red indicates a position estimation result (that is, a position estimation result of the present position estimation technology) estimated by the
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 장치(100, 100')에 의한 위치 추정 기술(즉, 본 위치 추정 기술)이 수평위치오차에서 정확도의 향상을 보임(정확도가 향상되었음)을 확인할 수 있으며, 수직위치오차의 경우 참조값과 유사한 성능을 보임을 확인할 수 있다.6 to 8, it can be seen that the position estimation technology (that is, the present position estimation technology) by the
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치의 성능 평가를 위해 이루어진 본원의 일 실험에 따른 시뮬레이션 결과를 다른 예를 나타낸 도면이다. 특히, 도 9는 수신기 3개(각 수신기들)의 수평 위치 추정 오차를 나타낸다.9 is a view showing another example of a simulation result according to an experiment of the present application made to evaluate the performance of a position estimation apparatus using a plurality of receivers according to an embodiment of the present application. In particular, FIG. 9 shows the horizontal position estimation error of three receivers (respective receivers).
도 9를 참조하면, 본 장치(100, 100')에 의한 위치 추정 기술(즉, 본 위치 추정 기술)이 참조값 대비 수평 위치 추정의 정확도가 향상되었음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, it can be seen that the position estimation technology (ie, the present position estimation technology) by the
한편, 아래 표 2는 각 수신기별 수평/수직 위치오차의 RMS 값을 나타낸다. 즉, 아래 표 2는 각 수신기의 RMS 수평/수직 위치오차를 나타낸다.Meanwhile, Table 2 below shows the RMS value of the horizontal/vertical position error for each receiver. That is, Table 2 below shows the RMS horizontal/vertical position error of each receiver.
[표 2][Table 2]
위 표 2를 참조하면, 본 장치(100, 100')에 의한 위치 추정 결과값(즉, 위치 추정값)은 수직위치오차의 경우 참조값 대비 유사한 성능을 보이는 반면, 수평위치오차의 경우 약 23 % 향상되었음을 확인할 수 있다.Referring to Table 2 above, the position estimation results (i.e., position estimation values) by the device (100, 100') show similar performance compared to the reference value in the case of vertical position errors, while about 23% improvement in the case of horizontal position errors. It can be confirmed that it is.
이에 따르면, 본원은 다수(3개 이상)의 저가 소형 GNSS 수신기를 이용함으로써 수신기의 정확한 위치를 추정할 수 있는 본 장치(100, 100')를 제공할 수 있다.Accordingly, the present application can provide the
본원은 단일 소형 저가 (consumer-grade) GNSS 수신기의 낮은 측위 정확도를 향상시키기 위하여, 이동체에 마련되는 각 수신기들(혹은, 이동체에 배치되는 각 수신안테나들) 간의 기하학적 배치정보(거리)를 이용하여 수신기의 위치 정확도를 향상시킬 수 있는 본 장치(100, 100')에 대하여 제안한다.In order to improve the low positioning accuracy of a single small, low-cost (consumer-grade) GNSS receiver, the present application uses geometric configuration information (distance) between each receiver (or each reception antenna disposed on the mobile body). The
본원은 항공기 탑재형 다중밴드 소형 0.3m급 영상레이다, 지상 빅데이터 분석 시스템 등에 효과적으로 적용될 수 있다. 또한, 본원은 항공, 해양, 자율주행플랫폼 위치추정, SAR 플랫폼 위치추정 등 위성항법 측위 시스템, 복합항법 측위 시스템 등에 용이하게 적용(활용)될 수 있다.This application can be effectively applied to aircraft-mounted multi-band, small-sized 0.3m-class video radar, and ground big data analysis system. In addition, the present application can be easily applied (utilized) to satellite navigation positioning systems such as aviation, marine, autonomous driving platform position estimation, SAR platform position estimation, and complex navigation positioning system.
종래에 소형 저가 GNSS 수신기를 활용하여 플랫폼(이동체, 차량 등)의 위치를 추정하는 종래의 기술은, 추정된 플랫폼의 위치정확도가 수 m급으로서, 자율주행, SAR 요동보상 등에 활용할 수 없는 문제가 있다. 이러한 문제 해소를 위해 위치 정확도를 향상시키고자 차분위성항법, 고정밀위성항법, RTK 등의 다양한 기법들이 개발되었으나, 이러한 종래의 방법들은 수신기 외부로부터 기준국 수신기 측정정보, 정밀위성궤도 등의 보조정보를 필요로 하거나, 고가의 GNSS 수신기나 안테나를 필요로 하기 때문에, 상용 저가의 수신기를 대체하기에는 난점이 있다.Conventional techniques for estimating the position of a platform (mobile, vehicle, etc.) using a small low-cost GNSS receiver have a problem that cannot be used for autonomous driving and SAR vibration compensation, as the estimated platform position accuracy is several meters. have. In order to solve this problem, various techniques such as differential satellite navigation, high-precision satellite navigation, and RTK have been developed to improve positional accuracy, but these conventional methods provide auxiliary information such as reference station receiver measurement information and precision satellite orbits from outside the receiver. It is difficult to replace a commercially inexpensive receiver because it is required or requires an expensive GNSS receiver or antenna.
이에, 본원에서는 다수의 소형 저가 수신기를 플랫폼(이동체, 차량 등)의 미리 정해진 위치에 장착(미리 설정된 위치에 배치)시킴에 따라 수신기들 간의 배치정보(수신기들간의 거리)는 고정된 알고 있는 값이 되므로, 이를 기초로 본 장치(100, 100')는 수신기들의 위치해를 산출함에 있어서 수신기들 간의 고정된 거리를 제약조건으로 하는 가중최소자승법으로 각 수신기의 위치를 추정함으로써 수신기들의 위치정확도를 향상시킬 수 있다.Accordingly, in the present application, arrangement information between receivers (distance between receivers) is a fixed known value as a plurality of small and inexpensive receivers are mounted (arranged in a preset location) on a platform (mobile, vehicle, etc.) Therefore, based on this, the device (100, 100') improves the position accuracy of the receivers by estimating the position of each receiver using a weighted least squares method that takes a fixed distance between the receivers as a constraint in calculating the positions of the receivers. I can make it.
본원은 단일 고가 수신기 대비 경제적 측면에서 유리한 효과를 가질 수 있다. 또한, 본원은 기존의 단일 소형 저가 (consumer-grade, 상용) GNSS 수신기 대비 정확한 위치 추정이 가능한 효과를 제공할 수 있다.The present application may have an advantageous effect in terms of economy compared to a single expensive receiver. In addition, the present application may provide an effect of enabling accurate position estimation compared to a conventional single small and low cost (consumer-grade, commercial) GNSS receiver.
또한, 본원은 현재 이동체(플랫폼)의 방위정보를 정확하게 추정하기 위해 2개의 안테나를 활용하는 기법과의 결합하거나 IMU 등의 보조센서와 결합할 경우, 보다 정밀한 이동체의 위치, 자세, 및 방위정보를 추정할 수 있는 효과를 제공할 수 있다. 또한, 본원은 소형 저가의 GNSS 수신기를 활용하므로 하드웨어의 구성이 간단한 효과를 제공할 수 있다.In addition, the present application provides more precise position, posture, and orientation information of the moving object when combined with a technique using two antennas or an auxiliary sensor such as an IMU to accurately estimate the azimuth information of the current moving object (platform). It can provide an estimable effect. In addition, since the present application utilizes a small and inexpensive GNSS receiver, a simple hardware configuration can be provided.
본원은 각 수신기들간의 거리(즉, 안테나간 거리)를 제약조건으로 활용하고, 각 수신기들간의 거리를 선형화하는 기술에 기초하여 각 수신기의 위치해를 정확히 추정할 수 있다.The present application utilizes the distance between each receiver (ie, the distance between antennas) as a constraint, and can accurately estimate the position of each receiver based on a technique of linearizing the distance between the receivers.
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.Hereinafter, based on the details described above, the operation flow of the present application will be briefly described.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 방법에 대한 동작 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a method for estimating a location using a plurality of receivers according to an embodiment of the present application.
도 10에 도시된 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 방법은 앞서 설명된 본 장치(100, 100')에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 본 장치(100, 100')에 대하여 설명된 내용은 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.The method for estimating a location using a plurality of receivers illustrated in FIG. 10 may be performed by the
도 10을 참조하면, 단계S11에서 획득부는, 이동체에 배치된 복수의 수신안테나 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 수신기에서 수집된 수신신호로부터 전처리된 의사거리 측정값을 획득할 수 있다.Referring to FIG. 10, in step S11, the acquisition unit may acquire a preprocessed pseudorange measurement value from received signals collected by a plurality of receivers provided to correspond to each of a plurality of receiving antennas disposed on the mobile object.
여기서, 복수의 수신기 각각은, 자신과 대응하도록 마련되는 수신안테나로부터 전달받아 수집된 수신신호로부터 가시위성에 대한 위성의 위치와 의사거리 측정값을 포함하는 수신신호 관련 산출값을 산출할 수 있다.Here, each of the plurality of receivers may calculate a received signal-related calculated value including a satellite position and a pseudorange measurement value for a visible satellite from a received signal received and collected from a receiving antenna provided to correspond to the receiver.
또한, 단계S11에서 획득부는, 산출된 수신신호 관련 산출값에 대하여 위성 시계오차, 대류권지연오차 및 전리층지연오차 중 적어도 하나를 제거하는 전처리를 수행하여 전처리된 의사거리 측정값을 획득할 수 있다.In addition, in step S11, the acquisition unit may obtain a preprocessed pseudorange measurement value by performing preprocessing of removing at least one of a satellite clock error, a tropospheric delay error, and an ionospheric delay error with respect to the calculated received signal-related calculated value.
다음으로, 단계S12에서 추정부는, 복수의 수신기와 관련하여 기 정의된 제약조건과 단계S11에서 획득된 전처리된 의사거리 측정값을 고려하여 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정할 수 있다.Next, in step S12, the estimating unit may estimate the positions of each of the plurality of receivers in consideration of the pre-defined constraints associated with the plurality of receivers and the preprocessed pseudorange measurement value obtained in step S11.
이때, 단계S12에서 고려되는 기 정의된 제약조건은, 이동체에 대하여 미리 설정된 위치에 배치된 복수의 수신안테나의 위치를 고려한 복수의 수신기 간의 거리에 관한 제1 제약조건 및 복수의 수신기의 개수에 관한 제2 제약조건을 포함할 수 있다.At this time, the predefined constraints considered in step S12 are the first constraint on the distance between the plurality of receivers considering the positions of the plurality of receiving antennas arranged at the preset positions with respect to the moving object and the number of the plurality of receivers. It may include a second constraint.
또한, 단계S12에서 추정부는, 의사거리 측정값과 전처리된 의사거리 측정값에 기초하여, 가시위성의 개수와 기 정의된 제약조건이 고려된 선형화된 간접측정치를 산출할 수 있다. 이후, 단계S12에서 추정부는, 가중최소자승법을 이용하여 추정된 선형화된 간접측정치에 포함된 수신기의 위치추정 오차벡터로부터 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정할 수 있다.Further, in step S12, the estimating unit may calculate a linearized indirect measurement value considering the number of visible satellites and a predefined constraint based on the pseudorange measurement value and the preprocessed pseudorange measurement value. Thereafter, in step S12, the estimating unit may estimate the positions of each of the plurality of receivers from the position estimation error vectors of the receivers included in the linearized indirect measurement values estimated using the weighted least squares method.
상술한 설명에서, 단계 S11 및 S12는 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.In the above description, steps S11 and S12 may be further divided into additional steps or may be combined into fewer steps, depending on the embodiment of the present application. In addition, some steps may be omitted as necessary, or the order between steps may be changed.
본원의 일 실시 예에 따른 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method for estimating a location using a plurality of receivers according to an exemplary embodiment of the present disclosure may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded in the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.
또한, 전술한 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.In addition, the above-described method for estimating a position using a plurality of receivers may be implemented in the form of a computer program or application executed by a computer stored in a recording medium.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present application is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present application pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative and non-limiting in all respects. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present application.
100, 100': 복수의 수신기를 이용한 위치 추정 장치
10': 복수의 수신안테나
10: 복수의 안테나
20: 획득부
30: 추정부100, 100': position estimation device using a plurality of receivers
10': multiple receiving antennas
10: multiple antennas
20: acquisition unit
30: estimation unit
Claims (11)
(a) 이동체에 배치된 복수의 수신안테나 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 수신기에서 수집된 수신신호로부터 전처리된 의사거리 측정값을 획득하는 단계; 및
(b) 상기 복수의 수신기와 관련하여 기 정의된 제약조건과 획득된 상기 전처리된 의사거리 측정값을 고려하여 상기 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정하는 단계,
를 포함하는 위치 추정 방법.As a position estimation method using a plurality of receivers,
(a) obtaining a preprocessed pseudorange measurement value from received signals collected by a plurality of receivers provided to correspond to each of a plurality of receiving antennas disposed on the mobile body; And
(b) estimating the positions of each of the plurality of receivers in consideration of a pre-defined constraint with respect to the plurality of receivers and the obtained preprocessed pseudorange measurement value,
Position estimation method comprising a.
상기 (a) 단계에서 상기 복수의 수신기 각각은,
자신과 대응하도록 마련되는 수신안테나로부터 전달받아 수집된 수신신호로부터 가시위성에 대한 위성의 위치와 의사거리 측정값을 포함하는 상기 수신신호 관련 산출값을 산출하는 것인, 위치 추정 방법.The method of claim 1,
Each of the plurality of receivers in the step (a),
A method for estimating a location, comprising calculating a calculated value related to the received signal, including a satellite position and a pseudorange measurement value for a visible satellite, from a received signal received and collected from a receiving antenna provided to correspond to it.
상기 (a) 단계는,
상기 수신신호 관련 산출값에 대하여 위성 시계오차, 대류권지연오차 및 전리층지연오차 중 적어도 하나를 제거하는 전처리를 수행하여 상기 전처리된 의사거리 측정값을 획득하는 것인, 위치 추정 방법.The method of claim 2,
The step (a),
To obtain the preprocessed pseudorange measurement value by performing a preprocessing of removing at least one of a satellite clock error, a tropospheric delay error, and an ionospheric delay error with respect to the calculated value related to the received signal.
상기 (b) 단계에서 상기 기 정의된 제약조건은,
상기 이동체에 대하여 미리 설정된 위치에 배치된 상기 복수의 수신안테나의 위치를 고려한 상기 복수의 수신기 간의 거리에 관한 제1 제약조건 및 상기 복수의 수신기의 개수에 관한 제2 제약조건을 포함하는 것인, 위치 추정 방법.The method of claim 2,
In the step (b), the predefined constraint,
Including a first constraint on a distance between the plurality of receivers in consideration of the locations of the plurality of receiving antennas disposed at a preset location with respect to the mobile body and a second constraint on the number of the plurality of receivers, How to estimate your location.
상기 (b) 단계는,
상기 의사거리 측정값과 상기 전처리된 의사거리 측정값에 기초하여, 가시위성의 개수와 상기 기 정의된 제약조건이 고려된 선형화된 간접측정치를 산출하고,
가중최소자승법을 이용하여 추정된 상기 선형화된 간접측정치에 포함된 수신기의 위치추정 오차벡터로부터 상기 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정하는 것인, 위치 추정 방법.The method of claim 4,
The step (b),
Based on the pseudorange measurement value and the preprocessed pseudorange measurement value, a linearized indirect measurement value considering the number of visible satellites and the predefined constraint is calculated,
A method of estimating a position of each of the plurality of receivers from a position estimation error vector of a receiver included in the linearized indirect measurement value estimated using a weighted least squares method.
이동체에 배치된 복수의 수신안테나 각각에 대응하도록 마련되는 복수의 수신기로부터 수집된 수신신호로부터 전처리된 의사거리 측정값을 획득하는 획득부; 및
상기 복수의 수신기와 관련하여 기 정의된 제약조건과 획득된 상기 전처리된 의사거리 측정값을 고려하여 상기 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정하는 추정부,
를 포함하는 위치 추정 장치.A position estimation apparatus using a plurality of receivers,
An acquisition unit for acquiring a pre-processed pseudorange measurement value from received signals collected from a plurality of receivers provided to correspond to each of the plurality of receiving antennas disposed on the mobile body; And
An estimating unit for estimating a position of each of the plurality of receivers in consideration of the pre-processed pseudorange measurement value obtained and a constraint condition defined in relation to the plurality of receivers,
Position estimation device comprising a.
상기 복수의 수신기 각각은,
자신과 대응하도록 마련되는 수신안테나로부터 전달받은 수신신호로부터 가시위성에 대한 위성의 위치와 의사거리 측정값을 포함하는 상기 수신신호 관련 산출값을 산출하는 것인, 위치 추정 장치.The method of claim 6,
Each of the plurality of receivers,
The position estimation apparatus for calculating the received signal-related calculated value including a satellite position and a pseudorange measurement value for a visible satellite from a received signal transmitted from a receiving antenna provided to correspond to the received signal.
상기 획득부는,
상기 복수의 수신기에서 산출된 상기 수신신호 관련 산출값에 대하여 위성 시계오차, 대류권지연오차 및 전리층지연오차 중 적어도 하나를 제거하는 전처리를 수행하여 상기 전처리된 의사거리 측정값을 획득하는 것인, 위치 추정 장치.The method of claim 7,
The acquisition unit,
To obtain the preprocessed pseudorange measurement value by performing preprocessing to remove at least one of a satellite clock error, a tropospheric delay error, and an ionospheric delay error with respect to the calculated values related to the received signals calculated by the plurality of receivers. Estimation device.
상기 기 정의된 제약조건은,
상기 이동체에 대하여 미리 설정된 위치에 배치된 상기 복수의 수신안테나의 위치를 고려한 상기 복수의 수신기 간의 거리에 관한 제1 제약조건 및 상기 복수의 수신기의 개수에 관한 제2 제약조건을 포함하는 것인, 위치 추정 장치.The method of claim 7,
The predefined constraints are,
Including a first constraint on a distance between the plurality of receivers in consideration of the locations of the plurality of receiving antennas disposed at a preset location with respect to the mobile body and a second constraint on the number of the plurality of receivers, Position estimation device.
상기 추정부는,
상기 의사거리 측정값과 상기 전처리된 의사거리 측정값에 기초하여, 가시위성의 개수와 상기 기 정의된 제약조건이 고려된 선형화된 간접측정치를 산출하고,
가중최소자승법을 이용하여 추정된 상기 선형화된 간접측정치에 포함된 수신기의 위치추정 오차벡터로부터 상기 복수의 수신기 각각의 위치해를 추정하는 것인, 위치 추정 장치.The method of claim 9,
The estimation unit,
Based on the pseudorange measurement value and the preprocessed pseudorange measurement value, a linearized indirect measurement value considering the number of visible satellites and the predefined constraint is calculated,
A position estimation apparatus for estimating the positions of each of the plurality of receivers from a position estimation error vector of a receiver included in the linearized indirect measurement value estimated using a weighted least squares method.
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KR100812387B1 (en) * | 2006-12-20 | 2008-03-11 | 한국항공우주연구원 | System for error compensation of gnss receiver and method for thereof |
KR101503001B1 (en) * | 2014-01-28 | 2015-03-18 | 건국대학교 산학협력단 | System and method for determining fault of gnss using estimated value of baseline length and ground facility antenna of multiple gnss |
KR101617033B1 (en) * | 2015-09-15 | 2016-04-29 | 한국 천문 연구원 | Global standard point positioning apparatus using multi global satellite positioning systems and the method thereof |
KR101783552B1 (en) * | 2016-06-30 | 2017-10-10 | 국방과학연구소 | Apparatus and Method of ionospheric delay error correction for standalone Global Navigation Satellite System receiver using multiple GNSS signal |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100812387B1 (en) * | 2006-12-20 | 2008-03-11 | 한국항공우주연구원 | System for error compensation of gnss receiver and method for thereof |
KR101503001B1 (en) * | 2014-01-28 | 2015-03-18 | 건국대학교 산학협력단 | System and method for determining fault of gnss using estimated value of baseline length and ground facility antenna of multiple gnss |
KR101617033B1 (en) * | 2015-09-15 | 2016-04-29 | 한국 천문 연구원 | Global standard point positioning apparatus using multi global satellite positioning systems and the method thereof |
KR101783552B1 (en) * | 2016-06-30 | 2017-10-10 | 국방과학연구소 | Apparatus and Method of ionospheric delay error correction for standalone Global Navigation Satellite System receiver using multiple GNSS signal |
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