KR20220105014A - Apparatus and method for determining position - Google Patents

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KR20220105014A KR1020210007532A KR20210007532A KR20220105014A KR 20220105014 A KR20220105014 A KR 20220105014A KR 1020210007532 A KR1020210007532 A KR 1020210007532A KR 20210007532 A KR20210007532 A KR 20210007532A KR 20220105014 A KR20220105014 A KR 20220105014A
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Abstract

The present disclosure relates to a positioning device and method. In particular, provided are a positioning device and method, which are capable of estimating an accurate position by removing a CRI effect of a signal and estimating a precise TOA value. In addition, provided are a positioning device and method, which are capable of improving TOA measurement performance by considering Doppler and oscillator frequency errors through a linear function modeling and least squares method.

Description

측위 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING POSITION} Positioning device and method {APPARATUS AND METHOD FOR DETERMINING POSITION}

본 실시 예들은 측위 장치 및 방법에 관한 것이다.The present embodiments relate to a positioning device and method.

Loran(Long RAnge Navigation)은 약속된 주기와 지연 시간을 가지고 서로 다른 송신국에서 송출된 3개 이상의 펄스 신호가 수신기에 도달한 시간을 이용하여 사용자의 위치를 계산하는 장거리 무선 항법 시스템으로, 육상, 항공기 등의 폭넓은 이용 범위를 가지고 있는 측위 시스템이다. Loran (Long Range Navigation) is a long-distance radio navigation system that calculates the user's location using the time at which three or more pulse signals transmitted from different transmitting stations with a promised period and delay time arrive at the receiver. It is a positioning system that has a wide range of uses, such as aircraft.

다만, Loran은 주기적인 펄스 신호를 이용하며 채널에는 서로 다른 주기를 갖는 신호가 존재하기 때문에 간헐적으로 신호 간 간섭이 발생하고 이에 따라 수 Km의 오차가 빈번하게 발생되는 문제가 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하고 정밀한 위치 정보를 제공할 수 있는 측위 기술이 필요하다. However, Loran uses a periodic pulse signal, and since signals having different periods exist in the channel, there is a problem that inter-signal interference occurs intermittently, and thus an error of several kilometers is frequently generated. Therefore, there is a need for a positioning technology that can solve these problems and provide precise location information.

이러한 배경에서, 본 실시 예들은 신호 간 간섭 영향을 억제하여 정확한 위치를 추정할 수 있는 측위 장치 및 방법을 제안하고자 한다.Against this background, the present embodiments intend to propose a positioning apparatus and method capable of estimating an accurate location by suppressing the influence of interference between signals.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 실시 예들은 수신기에 수신되는 수신 신호의 크기 정보를 이용하여 CRI(cross-rate interference)의 발생 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 CRI 결과 값을 출력하는 CRI 검출부, CRI 결과 값을 이용하여 기준 출력 신호와 수신 신호로부터 산출된 위상 측정값을 도달 시각 오차로 변환하고, 도달 시각 오차를 이용하여 신호의 도달 예측 시각을 예측하는 신호 예측부 및 TOA(Time of arrival) 측정값과 수신 신호의 펄스 주기를 이용하여 추정 파라미터를 산출하고, 추정 파라미터를 이용하여 도달 예측 시각의 TOA추정값을 추정하는 TOA추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 장치를 제공할 수 있다.In order to achieve the above object, in one aspect, the present embodiments determine whether or not cross-rate interference (CRI) occurs using information on the magnitude of a received signal received by the receiver, and determine the CRI result value according to the determination result. A CRI detector that outputs, a signal predictor that converts a phase measurement value calculated from a reference output signal and a received signal using the CRI result value into an arrival time error, and predicts the predicted arrival time of the signal using the arrival time error, and TOA (Time of arrival) To provide a positioning device comprising a TOA estimator for calculating an estimated parameter using the measured value and the pulse period of the received signal, and estimating the TOA estimated value of the predicted arrival time using the estimated parameter. can

다른 측면에서, 본 실시 예들은 수신기에 수신되는 수신 신호의 크기 정보를 이용하여 CRI(cross-rate interference)의 발생 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 CRI 결과 값을 출력하는 CRI 검출 단계, CRI 결과 값을 이용하여 기준 출력 신호와 수신 신호로부터 산출된 위상 측정값을 도달 시각 오차로 변환하고, 도달 시각 오차를 이용하여 신호의 도달 예측 시각을 예측하는 신호 예측 단계 및 TOA(Time of arrival) 측정값과 수신 신호의 펄스 주기를 이용하여 추정 파라미터를 산출하고, 추정 파라미터를 이용하여 도달 예측 시각의 TOA추정값을 추정하는 TOA추정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 방법을 제공할 수 있다.In another aspect, the present embodiments determine whether or not cross-rate interference (CRI) has occurred using information on the magnitude of a received signal received by the receiver, and a CRI detection step of outputting a CRI result value according to the determination result, CRI result A signal prediction step and TOA (Time of arrival) measurement value of converting the phase measurement value calculated from the reference output signal and the received signal using the value into arrival time error, and predicting the predicted arrival time of the signal using the arrival time error and a TOA estimation step of calculating an estimation parameter using the pulse period of the received signal and estimating a TOA estimated value of the predicted arrival time using the estimation parameter.

본 실시 예들에 의하면, 신호 간 간섭 영향을 억제하여 정확한 위치를 추정할 수 있는 측위 장치 및 방법을 제공할 수 있다.According to the present embodiments, it is possible to provide a positioning apparatus and method capable of estimating an accurate position by suppressing the influence of interference between signals.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 전체 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 TOA 측정값을 계산하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 CRI 검출을 위해 표준 점수 계산 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 CRI 검출 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 TOA 추정값 계산 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 CRI 검출 및 TOA 추정 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 방법에 대한 흐름도이다.
1 is a diagram exemplarily showing the configuration of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a flowchart illustrating an overall operation of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.
3 is a flowchart illustrating an operation of calculating a TOA measurement value of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.
4 is a flowchart illustrating a standard score calculation operation for CRI detection of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a flowchart illustrating a CRI detection operation of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a flowchart illustrating an operation of calculating a TOA estimation value of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a view for explaining the effect of CRI detection and TOA estimation of the positioning device according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a flowchart of a positioning method according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 본 개시의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시 예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, the same components may have the same reference numerals as much as possible even though they are indicated in different drawings. In addition, in describing the present embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present technical idea, the detailed description may be omitted. When "includes", "having", "consisting of", etc. mentioned in this specification are used, other parts may be added unless "only" is used. When a component is expressed in a singular, it may include a case in which the plural is included unless otherwise explicitly stated.

또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. In addition, in describing the components of the present disclosure, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, order, or number of the elements are not limited by the terms.

구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다. In the description of the positional relationship of components, when two or more components are described as being "connected", "combined" or "connected", two or more components are directly "connected", "coupled" or "connected" ", but it will be understood that two or more components and other components may be further "interposed" and "connected," "coupled," or "connected." Here, other components may be included in one or more of two or more components that are “connected”, “coupled” or “connected” to each other.

구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.In the description of the temporal flow relation related to the components, the operation method or the manufacturing method, for example, the temporal precedence relationship such as "after", "after", "after", "before", etc. Or, when a flow precedence relationship is described, it may include a case where it is not continuous unless "immediately" or "directly" is used.

한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.On the other hand, when numerical values or corresponding information (eg, level, etc.) for a component are mentioned, even if there is no explicit description separately, the numerical value or the corresponding information is based on various factors (eg, process factors, internal or external shock, It may be interpreted as including an error range that may be caused by noise, etc.).

본 명세서에서 Loran(Long RAnge Navigation)시스템은 100kHz의 저주파 펄스 신호를 활용하여 수신기가 의사 거리를 측정할 수 있도록 운영하는 것으로, 펄스 신호 송출 주기는 체인 번호와 10us의 곱으로 정의되어 체인 마다 다른 송출 주기를 가질 수 있다. 또한, 체인은 1개의 Master station과 2개 이상의 Secondary station으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 국내에서는 9930 체인(포항의 9930 Master 송신국을 기준으로 광주의 9930W, 인천의 시험 송신국 9930V, 99,300us 주기로 신호 송출)이 운영 중이며 중국에서 운영하는 7430, 8390 체인 등을 국내에서 수신할 수 있다. In this specification, the Loran (Long Range Navigation) system operates so that the receiver can measure the pseudo range by using a low-frequency pulse signal of 100 kHz. cycle can be Also, the chain can be composed of one Master station and two or more Secondary stations. Specifically, in Korea, 9930 chains (based on the 9930 Master transmitter in Pohang, 9930W in Gwangju, 9930V in the test transmitter in Incheon, and transmits signals every 99,300us) are in operation, and the 7430 and 8390 chains operated in China are received in Korea. can do.

본 명세서에서의 CRI(Cross-rate interference)는 다수 체인이 서로 다른 주기를 가지고 운영함에 따라 신호 간에 간헐적으로 발생하는 신호 간 간섭을 의미할 수 있다. 예를 들어, CRI는 각 주기의 최소 공배수에 해당하는 시간에 신호가 겹쳐 발생할 수 있다. CRI에 의해 위상 오차가 발생되면 최악의 경우는 Cycle Slip으로 이어져 수Km 항법 오차의 원인이 될 수 있다.Cross-rate interference (CRI) in the present specification may mean inter-signal interference that occurs intermittently between signals as multiple chains operate with different cycles. For example, CRI may be generated by overlapping signals at a time corresponding to the least common multiple of each cycle. If a phase error is generated by CRI, the worst case can lead to Cycle Slip and cause a navigation error of several kilometers.

또한, 본 명세서에서의 TOA(Time of arrival)은 전파의 도달 시간으로 기지국에서의 일 정한 구 형태의 궤적을 의미할 수 있다. 구체적으로, 송신기와 수신기의 거리가 d 이면, 전파되는 전파의 시간과 거리와의 관계는 d= cτ라고 할 수 있다. 이 때, τ는 전파지연시간, c는 전파의 속도(3×108 m/s)를 의미할 수 있다. 따라서, 전파의 도달 시간인 수신기의 TOA 측정값에 광속을 곱하면 거리 측정값을 구할 수 있다.In addition, TOA (Time of Arrival) in the present specification may mean a predetermined spherical trajectory in the base station as the arrival time of radio waves. Specifically, if the distance between the transmitter and the receiver is d, the relationship between the time and the distance of the propagated radio wave can be said to be d=cτ. In this case, τ may mean a propagation delay time, and c may mean a speed of propagation (3×10 8 m/s). Therefore, the distance measurement value can be obtained by multiplying the TOA measurement value of the receiver, which is the arrival time of radio waves, by the speed of light.

도 1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 구성을 예시적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram exemplarily showing the configuration of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치(100)는 수신기에 수신되는 수신 신호의 크기 정보를 이용하여 CRI(cross-rate interference)의 발생 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 CRI 결과 값을 출력하는 CRI 검출부(110), CRI 결과 값을 이용하여 기준 출력 신호와 수신 신호로부터 산출된 위상 측정값을 도달 시각 오차로 변환하고, 변환된 도달 시각 오차를 이용하여 신호의 도달 예측 시각을 예측하는 신호 예측부(120) 및 TOA(Time of arrival) 측정값과 수신 신호의 펄스 주기를 이용하여 추정 파라미터를 산출하고, 추정 파라미터를 이용하여 도달 예측 시각의 TOA추정값을 추정하는 TOA 추정부(130)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the positioning device 100 according to an embodiment of the present disclosure determines whether cross-rate interference (CRI) occurs using information on the magnitude of a received signal received by a receiver, and according to the determination result The CRI detector 110 that outputs the CRI result value, converts the phase measurement value calculated from the reference output signal and the received signal using the CRI result value into an arrival time error, and predicts the arrival of the signal using the converted time of arrival error The time of arrival signal prediction unit 120 and the TOA (Time of Arrival) measurement value and the pulse period of the received signal are used to calculate the estimated parameter, and the TOA estimate is used to estimate the TOA estimated value of the estimated arrival time using the estimated parameter. Government 130 may be included.

CRI 검출부(110)는 수신기에 수신되는 수신 신호의 크기 정보를 이용하여 CRI의 발생 여부를 판단할 수 있다. 일 예로, CRI 검출부(110)는 신호 간 간섭이 발생하는 경우에 두 펄스 신호의 위상에 따라 신호의 크기가 증가 또는 감소되는 현상을 이용하여 CRI의 발생 여부를 판단할 수 있다.The CRI detection unit 110 may determine whether a CRI has occurred by using the magnitude information of the received signal received by the receiver. As an example, the CRI detection unit 110 may determine whether CRI has occurred by using a phenomenon in which the magnitude of the signal increases or decreases according to the phases of the two pulse signals when the signal-to-signal interference occurs.

CRI 검출부(110)는 신호의 In-phase와 Quadrature-phase 두 개의 상관 값을 RMS 값으로 계산하여 수신 신호의 크기 정보를 획득할 수 있다. 또한, CRI 검출부(110)는 수신 신호의 크기 정보에 포함되는 크기의 평균과 표준 편차를 이용하여 표준 점수(Z-value)를 산출하고, 기준값을 이용하여 산출된 표준 점수로부터 CRI의 발생 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, CRI 검출부(110)는 일정 시간 동안에 수집한 수신 신호의 크기 측정치를 활용하여 수신 신호 크기의 평균과 표준 편차를 계산할 수 있다. 그리고, CRI 검출부(110)는 계산된 수신 신호 크기의 평균과 표준 편차를 표준 점수(Z-values)로 변환할 수 있다. 여기서 표준 점수(Z-value)는 현재 측정된 수신 신호의 크기가 신호 크기 분포에서 표준 편차 상에 어느 정도의 위치인지 알 수 있는 지표로 차원 없는 수치일 수 있다. 또한, 표준 점수는 현재 측정된 수신 신호의 크기가 평균에서 얼마나 떨어져 있는지를 나타내는 수치일 수 있다. 따라서, CRI 검출부(110)는 변환된 표준 점수가 기준값 이상에 해당되면 CRI가 발생되었다고 예측할 수 있다. The CRI detector 110 may obtain information on the magnitude of the received signal by calculating the two correlation values of the in-phase and quadrature-phase of the signal as the RMS value. In addition, the CRI detection unit 110 calculates a standard score (Z-value) using the average and standard deviation of the magnitudes included in the magnitude information of the received signal, and determines whether CRI occurs from the standard score calculated using the reference value. can judge For example, the CRI detector 110 may calculate the average and standard deviation of the received signal magnitudes by using the measurement values of the magnitudes of the received signals collected for a predetermined time. In addition, the CRI detector 110 may convert the calculated average and standard deviation of the received signal magnitude into standard scores (Z-values). Here, the standard score (Z-value) may be a dimensionless numerical value as an index indicating the extent to which the currently measured magnitude of the received signal is located on the standard deviation in the signal magnitude distribution. In addition, the standard score may be a numerical value indicating how far from the average the currently measured magnitude of the received signal is. Accordingly, the CRI detection unit 110 may predict that the CRI has occurred when the converted standard score is equal to or greater than the reference value.

CRI 검출부(110)는 CRI 판단 결과에 따라 CRI 결과 값을 출력할 수 있다. 일 예로, CRI 검출부(110)는 CRI 판단 결과에 따라 CRI 결과 값을 0과 1로 출력할 수 있다. 예를 들어, CRI 검출부(110)는 산출된 표준 점수가 기준값 이상에 해당되면 CRI가 발생된 것으로 판단할 수 있고, CRI 가 발생된다고 판단되면 CRI 결과 값을 0으로 출력할 수 있다. 반면에, CRI 검출부(110)는 산출된 표준 점수가 기준값 미만에 해당되면 CRI가 발생되지 않은 것으로 판단할 수 있고, CRI 가 발생되지 않는다고 판단되면 CRI 결과 값을 1로 출력할 수 있다. CRI 결과 값은 펄스 신호 추적의 루프 필터 출력 값의 사용 여부를 결정하거나 TOA 측정값의 가중치를 결정할 때 사용될 수 있다. The CRI detection unit 110 may output a CRI result value according to the CRI determination result. For example, the CRI detection unit 110 may output the CRI result values as 0 and 1 according to the CRI determination result. For example, the CRI detection unit 110 may determine that the CRI has occurred if the calculated standard score is equal to or greater than the reference value, and may output the CRI result value as 0 if it is determined that the CRI is generated. On the other hand, if the calculated standard score is less than the reference value, the CRI detection unit 110 may determine that the CRI has not occurred, and if it is determined that the CRI does not occur, it may output the CRI result value as 1. The CRI result value can be used to determine whether to use the loop filter output value of pulse signal tracking or to determine the weight of the TOA measurement value.

신호 예측부(120)는 CRI 결과 값을 이용하여 기준 출력 신호와 수신 신호로부터 산출된 위상 측정값을 도달 시각 오차로 변환할 수 있다. 일 예로, 신호 예측부(120)는 기준 출력 신호와 수신 신호의 In-phase 상관 값과 Quadrature-phase 상관 값을 이용하여 위상차를 획득할 수 있다. 또한, 신호 예측부(120)는 획득한 위상차로부터 루프 필터를 이용하여 노이즈가 제거된 위상 측정값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 신호 예측부(120)는 상관기, 위상 측정 그리고 루프 필터로 구성될 수 있다. 구체적으로, 신호 예측부(120)는 수신 신호인 펄스 신호 도달 시각으로 예상되는 시점부터 약 250us 시간 동안의 디지털 신호 샘플을 상관기로 입력하면 기준 출력 신호인 100kHz 반송파와 입력된 펄스 신호 사이의 위상차를 획득할 수 있다. 또한, 획득한 위상차는 루프 필터를 통과하면서 측정 잡음이 완화된 위상 측정값을 산출할 수 있다. The signal predictor 120 may convert the phase measurement value calculated from the reference output signal and the received signal into an arrival time error using the CRI result value. As an example, the signal predictor 120 may obtain a phase difference using an in-phase correlation value and a quadrature-phase correlation value of the reference output signal and the received signal. Also, the signal prediction unit 120 may calculate a phase measurement value from which noise is removed by using a loop filter from the acquired phase difference. For example, the signal prediction unit 120 may include a correlator, a phase measurement, and a loop filter. Specifically, the signal prediction unit 120 inputs a digital signal sample for about 250 μs time from the expected time of arrival of the pulse signal, which is the received signal, to the correlator, the phase difference between the 100 kHz carrier wave, which is the reference output signal, and the input pulse signal. can be obtained In addition, the obtained phase difference may calculate a phase measurement value in which measurement noise is alleviated while passing through the loop filter.

신호 예측부(120)는 도달 시각 오차를 이용하여 신호의 도달 예측 시각을 예측할 수 있다. 일 예로, 신호 예측부(120)는 CRI 결과 값과 위상 측정값을 곱한 값을 이용하여 도달 시각 오차의 변환 여부를 결정하여 도달 시각 오차로 변환할 수 있다. 예를 들어, 신호 예측부(120)는 CRI 가 발생되지 않는다고 판단되어 CRI 결과 값을 1로 출력하면, 루프 필더 출력에 영향을 주지 않을 수 있다. 반면에, 신호 예측부(120)는 CRI 가 발생된다고 판단되어 CRI 결과 값을 0으로 출력하면, 루프 필더 출력값이 0이 되어 다음 값에 영향을 주지 않아 CRI blanking 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 신호 예측부(120)는 변환된 도달 시각 오차를 현재 도달 시각과 수신 신호의 펄스 주기를 이용하여 도달 예측 시각을 예측할 수 있다. The signal prediction unit 120 may predict the predicted arrival time of the signal by using the arrival time error. As an example, the signal prediction unit 120 may determine whether to convert the arrival time error using a value obtained by multiplying the CRI result value and the phase measurement value to convert the arrival time error into the arrival time error. For example, when it is determined that the CRI does not occur and the signal predictor 120 outputs a CRI result value of 1, the output of the loop filter may not be affected. On the other hand, if the signal prediction unit 120 determines that CRI is generated and outputs the CRI result value as 0, the loop filter output value becomes 0 and does not affect the next value, thereby obtaining a CRI blanking effect. In addition, the signal prediction unit 120 may predict the predicted arrival time using the converted arrival time error using the current arrival time and the pulse period of the received signal.

TOA 추정부(130)는 TOA(Time of arrival) 측정값과 수신 신호의 펄스 주기를 이용하여 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 일 예로, TOA 추정부(130)는 현재 도달 시각과 도달 시각 오차로부터 펄스 주기를 이용하여 TOA 측정값을 계산하고, TOA 측정값을 모델링하여 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 예를 들어, TOA 추정부(130)는 현재 펄스 도달 시각을 도달 시각 오차로 보상하고 펄스 주기로 나눈 나머지 값으로 TOA 측정값을 계산할 수 있다. 구체적으로, TOA 측정값은 펄스 한 개당 한 번씩 획득할 수 있으므로 1초당 약 10~20개 정도가 될 수 있다. The TOA estimator 130 may calculate an estimation parameter using a time of arrival (TOA) measurement value and a pulse period of the received signal. For example, the TOA estimator 130 may calculate a TOA measurement value using a pulse period from a current arrival time and an arrival time error, and may calculate an estimation parameter by modeling the TOA measurement value. For example, the TOA estimator 130 may compensate the current pulse arrival time as an arrival time error and calculate the TOA measurement value as a residual value divided by the pulse period. Specifically, since the TOA measurement value can be acquired once per pulse, it can be about 10 to 20 per second.

또한, TOA 추정부(130)는 계산된 TOA 측정값이 시간에 따라 증가 또는 감소하므로 1차 함수로 모델링 할 수 있고, 측정 시간은 펄스 주기 간격을 가지므로 펄스 주기를 이용하여 모델링한 식으로부터 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 여기서, 산출되는 추정 파라미터는 TOA 측정값의 변화량을 의미하는 파라미터와 Bias를 의미하는 파라미터로 구성될 수 있다.In addition, the TOA estimator 130 can be modeled as a linear function because the calculated TOA measured value increases or decreases with time, and the measurement time has a pulse period interval, so it is estimated from the equation modeled using the pulse period. parameters can be calculated. Here, the calculated estimated parameter may be composed of a parameter indicating an amount of change in the TOA measurement value and a parameter indicating a bias.

또한, TOA 추정부(130)는 TOA 측정값이 N(N은 2이상의 자연수)개 이상 있다면, 최소 자승법을 통해 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 일 예로, TOA 추정부(130)는 N(N은 2이상의 자연수)개 이상의 TOA 측정값을 이용하여 생성된 측정 벡터와 펄스 주기를 이용하여 생성된 측정 시각 행렬에 가중치 행렬을 적용하여 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 예를 들어, 가중치 행렬은 TOA 측정값에 대응되는 CRI 결과 값을 이용하여 대각 행렬의 형태로 생성될 수 있다. 여기서, 가중치 행렬은 CRI 가 발생되어 CRI 결과 값이 0일 경우 최소 자승법 연산에서 제외되는 효과를 얻을 수 있다. In addition, if there are more than N (N is a natural number equal to or greater than 2) TOA measured values, the TOA estimator 130 may calculate the estimated parameter through the least squares method. For example, the TOA estimator 130 applies a weighting matrix to a measurement time matrix generated using a measurement vector generated using N (N is a natural number greater than or equal to 2) or more TOA measurement values and a pulse period to estimate parameters. can be calculated. For example, the weight matrix may be generated in the form of a diagonal matrix by using a CRI result value corresponding to a TOA measurement value. Here, when the CRI is generated and the CRI result value is 0, the weight matrix is excluded from the least-squares calculation.

또한, TOA 추정부(130)는 산출된 추정 파라미터를 이용하여 도달 예측 시각의 TOA 추정값을 추정할 수 있다. 일 예로, TOA 추정부(130)는 산출된 추정 파라미터를 이용하여 원하는 측정 주기에 맞는 도달 예측 시각의 TOA 추정값을 추정할 수 있다. Also, the TOA estimator 130 may estimate the TOA estimated value of the predicted arrival time by using the calculated estimation parameter. For example, the TOA estimator 130 may estimate a TOA estimated value of the predicted arrival time that matches a desired measurement period by using the calculated estimation parameter.

도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 전체 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating an overall operation of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.

도 2를 참조하여, 측위 장치(100)의 TOA 추정값을 추정하기 위한 전체 동작에 대한 일 예를 설명한다. 측위 장치(100)의 CRI 검출부(210)는 수신기에 수신되는 수신 신호를 이용하여 펄스 신호 대기 블록에 입력할 수 있다(S210). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 주국에서 발사되는 펄스를 수신기로 수신하며, 펄스 신호 발생 시점을 탐색하기 위하여 펄스 신호 대기 블록에 입력하여 대기할 수 있다. An example of an overall operation for estimating the TOA estimated value of the positioning device 100 will be described with reference to FIG. 2 . The CRI detection unit 210 of the positioning apparatus 100 may use the received signal received by the receiver to input it to the pulse signal waiting block (S210). For example, the CRI detection unit 210 may receive a pulse emitted from the master station to the receiver, and input it into a pulse signal waiting block to search for a pulse signal generation time and wait.

CRI 검출부(210)는 상관기를 이용하여 수신 신호의 상관 값을 계산할 수 있다(S220). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 동상 신호(In-phase) 및 직교 신호(Quadrature-phase)로 분리된 상관값의 RMS를 계산하는 방식으로 수신 신호의 크기를 계산할 수 있다. The CRI detector 210 may calculate a correlation value of the received signal using the correlator ( S220 ). For example, the CRI detector 210 may calculate the magnitude of the received signal by calculating the RMS of the correlation values separated into an in-phase signal and a quadrature-phase signal.

CRI 검출부(210)는 수신 신호의 크기로부터 산출한 표준 점수를 이용하여 CRI 발생 여부를 판단할 수 있다(S230). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 수신 신호의 크기 변화가 발생되어 기준값 이상의 높은 표준 점수를 산출하면 CRI가 발생되었다고 예측할 수 있다. CRI 발생 여부에 따라 CRI 결과 값을 출력하여 이용하는 것에 관한 상세한 내용은 도 4 및 도 5를 참조하여 후술한다. The CRI detection unit 210 may determine whether a CRI has occurred using the standard score calculated from the magnitude of the received signal (S230). For example, the CRI detection unit 210 may predict that the CRI has occurred when a change in the magnitude of the received signal occurs and a standard score higher than or equal to a reference value is calculated. Details on outputting and using a CRI result value depending on whether or not a CRI occurs will be described later with reference to FIGS. 4 and 5 .

신호 예측부(220)는 위상 측정값을 산출하여 도달 시각 오차를 추정할 수 있다(S240). 일 예로, 신호 예측부(220)는 상관기에서 생성된 반송파와 수신 신호 사이의 위상차를 획득할 수 있다. 위상차는 수학식 1을 이용하여 획득할 수 있다. The signal prediction unit 220 may estimate the arrival time error by calculating the phase measurement value ( S240 ). For example, the signal prediction unit 220 may obtain a phase difference between the carrier wave generated by the correlator and the received signal. The phase difference may be obtained using Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, Q는 Quadrature-phase 상관값이고, I는 In-phase 상관값을 의미할 수 있다. 또한, 신호 예측부(220)는 획득한 위상차로부터 루프 필터를 이용하여 위상 오차의 잡음 성분이 제거된 위상 측정값을 산출할 수 있다. 루프 필터는 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.Here, Q may be a quadrature-phase correlation value, and I may mean an in-phase correlation value. Also, the signal predictor 220 may calculate a phase measurement value from which a noise component of a phase error is removed by using a loop filter from the acquired phase difference. The loop filter can be expressed as Equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서,

Figure pat00003
는 위상차를 의미하고, α0, α1는 루프 필터 계수를 의미할 수 있다. 또한, 신호 예측부(220)는 산출된 위상 측정값은 수학식 3을 이용하여 현재 펄스 도달 시각 오차로 변환할 수 있다. here,
Figure pat00003
may mean a phase difference, and α 0 and α 1 may mean a loop filter coefficient. In addition, the signal predictor 220 may convert the calculated phase measurement value into a current pulse arrival time error using Equation 3 .

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서,

Figure pat00005
는 위상 측정값을 의미하고 fc는 펄스 발생 주파수를 의미할 수 있다. 다만, fc는 100kHz 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이렇게 산출된 현재의 펄스 도달 시각 오차는 다음 펄스의 도달 예측 시각을 예측하는데 사용될 수 있다. 또한, 도달 예측 시각은 수학식 4와 같이 표현할 수 있다. here,
Figure pat00005
may mean a phase measurement value and f c may mean a pulse generation frequency. However, f c may be 100 kHz, but is not limited thereto. The calculated arrival time error of the current pulse may be used to predict the predicted arrival time of the next pulse. Also, the predicted arrival time can be expressed as in Equation (4).

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, tn은 현재 펄스의 도달 시각이고, tn+1은 다음 펄스의 도달 예측 시각이고, δtn은 도달 시각 오차를 의미할 수 있다. TGRI는 펄스 발생 주기를 의미할 수 있다. Here, t n may be the arrival time of the current pulse, t n+1 may be the predicted arrival time of the next pulse, and δt n may mean an arrival time error. T GRI may mean a pulse generation period.

신호 예측부(220)는 루프 필터의 출력인 위상 측정값

Figure pat00007
과 CRI 결과 값을 곱해서 도달 시각 오차의 변환 여부를 결정할 수 있다. 따라서, CRI 결과 값이 1로 출력되면 루프 필터 출력에 영향을 주지 않지만, CRI 결과 값이 0으로 출력되면 위상 측정값이 0이 되어 다음 보정 값에 영향을 주지 않을 수 있다. 즉, 신호 예측부(220)는 CRI blanking 효과를 얻을 수 있다. The signal prediction unit 220 is the output of the loop filter, the phase measurement value
Figure pat00007
It is possible to determine whether or not to convert the arrival time error by multiplying the CRI result value. Therefore, when the CRI result value is 1, the loop filter output is not affected, but when the CRI result value is 0, the phase measurement value becomes 0 and thus the next correction value may not be affected. That is, the signal prediction unit 220 may obtain a CRI blanking effect.

TOA 추정부(230)는 TOA(Time of arrival) 측정값을 이용하여 추정 파라미터를 산출하고, 산출된 추정 파라미터로부터 TOA 추정값을 추정할 수 있다(S250). 일 예로, TOA 추정부(230)는 펄스 신호 추적 과정을 통해 TOA(Time of arrival) 측정값을 획득할 수 있다. 예를 들어, TOA 추정부(230)는 현재 펄스의 도달 시각을 도달 시각 오차로 보상하고 펄스 발생 주기로 나눈 나머지 값으로 TOA 측정값을 획득할 수 있다. TOA 측정값은 수학식 5를 이용하여 획득할 수 있다.The TOA estimator 230 may calculate an estimation parameter using a time of arrival (TOA) measurement value, and estimate a TOA estimation value from the calculated estimation parameter ( S250 ). For example, the TOA estimator 230 may acquire a time of arrival (TOA) measurement value through a pulse signal tracking process. For example, the TOA estimator 230 may compensate the arrival time of the current pulse with an arrival time error and obtain a TOA measurement value as a remainder value obtained by dividing the time of arrival by the pulse generation period. The TOA measurement value may be obtained using Equation 5.

Figure pat00008
Figure pat00008

또한, TOA 추정부(230)는 시간에 따라 증가 또는 감소하는 TOA 측정값을 1차 함수로 모델링 할 수 있다. 측정 시각은 펄스 발생 주기 간격을 가지므로 모델링된 TOA 측정값은 수학식 6과 같이 표현할 수 있다. Also, the TOA estimator 230 may model a TOA measurement value that increases or decreases with time as a linear function. Since the measurement time has a pulse generation period interval, the modeled TOA measurement value can be expressed as Equation (6).

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서, a는 TOA 측정값의 변화량을 의미하는 추정 파라미터이고, b는 bias를 의미하는 추정 파라미터일 수 있다. Here, a may be an estimation parameter indicating an amount of change in the TOA measurement value, and b may be an estimation parameter indicating a bias.

TOA 추정부(230)는 모델링으로부터 산출된 추정 파라미터를 이용하면 원하는 측정 주기인 tk에 맞는 TOA 추정값을 추정할 수 있다. TOA 추정값은 수학식 7을 이용하여 추정할 수 있다. The TOA estimator 230 may estimate a TOA estimated value suitable for a desired measurement period t k by using the estimation parameter calculated from the modeling. The TOA estimate can be estimated using Equation (7).

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서, tk는 위치 계산 시각을 의미할 수 있다. 예를 들어, 수신기가 1Hz 주기로 위치를 추정한다면, tk-tk-1은 1이 될 수 있다. 따라서, 로란의 경우 각 펄스 신호의 측정 주기가 1의 약수가 아니기 때문에 1초 주기의 추정값으로 보상하는 효과를 얻을 수도 있다. Here, t k may mean a position calculation time. For example, if the receiver estimates the position with a period of 1 Hz, t k -t k-1 may be 1. Accordingly, in the case of Loran, since the measurement period of each pulse signal is not a divisor of 1, the effect of compensating with the estimated value of the period of 1 second may be obtained.

도 3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 TOA 측정값을 계산하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating an operation of calculating a TOA measurement value of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.

도 3을 참조하여, 측위 장치(100)의 TOA 추정값을 추정하기 위한 TOA 측정값과 TOA 가중치를 산출하는 동작에 대한 일 예를 설명한다. 일 예로, CRI 검출부(210)는 다음 펄스 신호의 도달 예측 시각을 펄스 신호 대기 블록에 입력할 수 있다(S310). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 펄스 신호 대기 블록으로부터 다음 펄스 신호의 샘플을 획득할 수 있다. An example of an operation of calculating a TOA measurement value and a TOA weight for estimating a TOA estimated value of the positioning device 100 will be described with reference to FIG. 3 . For example, the CRI detector 210 may input the predicted arrival time of the next pulse signal to the pulse signal waiting block ( S310 ). For example, the CRI detector 210 may acquire a sample of the next pulse signal from the pulse signal waiting block.

CRI 검출부(210)는 다음 펄스 신호의 샘플을 상관기에 입력하여 반송파와의 In-phase 상관값을 출력할 수 있다(S320). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 펄스 신호의 도달 시각으로 예상되는 시점부터 약 250us 시간 동안이 디지털 신호 샘플을 상관기로 입력할 수 있다. 그리고 CRI 검출부(210)는 펄스 신호가 들어오는 시점이 되면 디지털 반송파의 In-phase 신호를 생성하여 펄스 신호 부분과 믹싱하고 누적할 수 있다. 이 때, 계산되는 값은 In-phase 상관값일 수 있다. The CRI detector 210 may input a sample of the next pulse signal to the correlator and output an in-phase correlation value with the carrier (S320). For example, the CRI detection unit 210 may input the digital signal sample to the correlator for about 250 microseconds from an expected time of arrival of the pulse signal. In addition, the CRI detection unit 210 may generate an in-phase signal of a digital carrier wave when the pulse signal is received, mix it with the pulse signal part, and accumulate it. In this case, the calculated value may be an in-phase correlation value.

CRI 검출부(210)는 다음 펄스 신호의 샘플을 상관기에 입력하여 반송파와의 Quadrature-phase 상관값을 출력할 수 있다(S330). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 펄스 신호가 들어오는 시점이 되면 디지털 반송파의 Quadrature-phase 신호를 생성하여 펄스 신호 부분과 믹싱하고 누적할 수 있다. 이 때, 계산되는 값은 Quadrature-phase 상관값일 수 있다. The CRI detector 210 may output a quadrature-phase correlation value with a carrier by inputting a sample of the next pulse signal to the correlator (S330). For example, the CRI detection unit 210 may generate a quadrature-phase signal of a digital carrier when the pulse signal is received, mix it with the pulse signal part, and accumulate it. In this case, the calculated value may be a quadrature-phase correlation value.

CRI 검출부(210)는 In-phase 신호의 상관값과 Quadrature-phase 신호의 상관값의 RMS 값을 이용하여 신호의 크기 정보를 계산할 수 있다(S340). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 일정 기간 동안의 계산된 크기 정보를 활용하여 평균과 표준 편차를 계산하여 표준 점수를 획득할 수 있다. The CRI detector 210 may calculate signal magnitude information by using the RMS value of the correlation value of the in-phase signal and the correlation value of the quadrature-phase signal (S340). For example, the CRI detector 210 may obtain a standard score by calculating a mean and a standard deviation by using the size information calculated for a certain period of time.

CRI 검출부(210)는 표준 점수를 이용하여 CRI 발생 여부를 검출할 수 있다(S350). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 신호의 크기 정보로부터 획득한 표준 점수를 이용하여 CRI 발생 여부를 판단할 수 있다. 이는 CRI가 발생에 따라 신호의 크기에 변화가 발생되고 높은 표준 점수가 출력되기 때문이다. The CRI detection unit 210 may detect whether a CRI has occurred using the standard score (S350). For example, the CRI detection unit 210 may determine whether a CRI has occurred using a standard score obtained from signal magnitude information. This is because, as the CRI occurs, the signal amplitude changes and a high standard score is output.

신호 예측부(220)는 In-phase 신호의 상관값과 Quadrature-phase 신호의 상관값으로부터 신호의 위상차를 계산할 수 있다(S360). 예를 들어, 신호 예측부(220)는 In-phase 신호의 상관값과 Quadrature-phase 신호의 상관값으로부터 ATAN2 함수를 이용하여 신호의 위상차를 계산할 수 있다. 이 때, 계산된 위상차는 오차를 의미할 수 있다.The signal prediction unit 220 may calculate the phase difference of the signal from the correlation value of the in-phase signal and the correlation value of the quadrature-phase signal (S360). For example, the signal prediction unit 220 may calculate the phase difference of the signal using the ATAN2 function from the correlation value of the in-phase signal and the correlation value of the quadrature-phase signal. In this case, the calculated phase difference may mean an error.

신호 예측부(220)는 위상차로부터 루프 필터를 이용하여 위상 측정값을 산출할 수 있다(S370). 예를 들어, 신호 예측부(220)는 저역 통과 여파기(Low Pass Filter, LPF)구조로 이루어진 루프 필터를 이용하여 루프 동작 중에 발생하는 고주파 성분을 제거한 위상 측정값을 산출할 수 있다. The signal predictor 220 may calculate a phase measurement value from the phase difference by using a loop filter ( S370 ). For example, the signal predictor 220 may calculate a phase measurement value in which a high frequency component generated during a loop operation is removed by using a loop filter having a low pass filter (LPF) structure.

TOA 추정부(230)는 측정 잡음과 CRI 영향이 완화된 TOA 측정값을 획득할 수 있다(S380). 예를 들어, TOA 추정부(230)는 CRI 결과 값을 이용하여 CRI 영향이 완화된 도달 시각 오차가 반영된 현재 펄스 도달 시각으로부터 TOA 측정값을 획득할 수 있다. 또한, TOA 측정값은 다음 펄스의 도달 예측 시각을 계산하여 펄스 신호 대기 블록으로 재입력될 수 있다. 이는 CRI 결과 값에 따라 되먹임 값의 활용 여부가 결정되는 효과를 제공할 수 있다. The TOA estimator 230 may acquire a TOA measurement value in which the influence of measurement noise and CRI is mitigated ( S380 ). For example, the TOA estimator 230 may acquire the TOA measurement value from the current pulse arrival time to which the arrival time error of which the CRI effect is alleviated is reflected by using the CRI result value. In addition, the TOA measurement value may be re-inputted into the pulse signal waiting block by calculating the predicted arrival time of the next pulse. This may provide an effect of determining whether to use the feedback value according to the CRI result value.

TOA 추정부(230)는 CRI 결과 값이 반영된 TOA 가중치를 획득할 수 있다(S390). 예를 들어, TOA 추정부(230)는 2개 이상의 TOA 측정값이 있는 경우에 CRI 결과 값이 대각 성분으로 구성된 가중치 행렬을 획득할 수 있다. The TOA estimator 230 may acquire a TOA weight to which the CRI result value is reflected ( S390 ). For example, when there are two or more TOA measurement values, the TOA estimator 230 may obtain a weight matrix in which the CRI result value is composed of diagonal components.

도 4는 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 CRI 검출을 위해 표준 점수 계산 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a standard score calculation operation for CRI detection of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.

도 4를 참조하여, 측위 장치(100)의 CRI 검출부(210)가 CRI 발생 여부를 판단하기 위해 표준 점수를 산출하는 동작에 대한 일 예를 설명한다. 일 예로, CRI 검출부(210)는 수신기에서 수신된 수신 신호의 크기를 측정할 수 있다(S410). 또한, CRI 검출부(210)는 수신 신호의 In-phase와 Quadrature-phase 두 개의 상관 값의 RMS 값으로 수신 신호의 크기를 계산할 수 있다.An example of an operation in which the CRI detection unit 210 of the positioning device 100 calculates a standard score to determine whether a CRI has occurred will be described with reference to FIG. 4 . For example, the CRI detector 210 may measure the magnitude of the received signal received by the receiver (S410). In addition, the CRI detector 210 may calculate the magnitude of the received signal using the RMS value of the two correlation values of the in-phase and quadrature-phase of the received signal.

CRI 검출부(210)는 신규 수신 신호의 크기 정보를 저장하기 위해 현재 버퍼 크기와 전체 버퍼 크기를 비교할 수 있다(S420). 예를 들어, 버퍼 크기는 네트워크에서 정보를 가져오는 동안 일시적으로 보관하는 공간 또는 시간을 의미할 수 있다. The CRI detector 210 may compare the current buffer size with the total buffer size to store the size information of the new received signal (S420). For example, the buffer size may mean a space or time temporarily stored while fetching information from the network.

CRI 검출부(210)는 현재 버퍼 크기가 전체 버퍼 크기보다 크다고 판단되면, 가장 오래된 크기 정보를 삭제할 수 있다(S430). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 상관값으로 수신 신호의 크기를 계산하여 버퍼에 저장할 수 있다. 다만, CRI 검출부(210)는 현재 버퍼의 저장 공간이 부족하다고 판단되면 보관된 기간이 가장 오래된 크기 정보를 삭제할 수 있다. 반면에, CRI 검출부(210)는 현재 버퍼 크기가 전체 버퍼 크기보다 작다고 판단되면, 계산된 크기 정보를 버퍼에 추가할 수 있다 (S440).When it is determined that the current buffer size is larger than the total buffer size, the CRI detector 210 may delete the oldest size information ( S430 ). For example, the CRI detector 210 may calculate the magnitude of the received signal using the correlation value and store it in the buffer. However, when it is determined that the storage space of the current buffer is insufficient, the CRI detection unit 210 may delete size information having the oldest stored period. On the other hand, when it is determined that the current buffer size is smaller than the total buffer size, the CRI detector 210 may add the calculated size information to the buffer (S440).

CRI 검출부(210)는 일정 시간 동안 수집한 수신 신호의 크기의 평균과 표준 편차를 계산할 수 있다(S450). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 1분 정도의 기간 동안 대략 500개 정도의 수신 신호의 크기 정보를 수집하여 크기의 평균과 표준 편차를 계산할 수 있다. 다만, 1분 또는 500 개는 일 예를 설명하기 위한 것으로 이에 한정되지 않는다. The CRI detector 210 may calculate the average and standard deviation of the magnitudes of the received signals collected for a predetermined time (S450). For example, the CRI detector 210 may collect information on the magnitude of about 500 received signals for a period of about 1 minute and calculate the average and standard deviation of the magnitudes. However, 1 minute or 500 is for explaining an example and is not limited thereto.

CRI 검출부(210)는 수신 신호의 크기의 평균과 표준 편차를 표준 점수(Z-value)로 변환할 수 있다(S460). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 각각의 수신 신호의 크기로부터 평균과의 편차를 구하고, 표준 편차로 나누어 표준 점수로 변환할 수 있다. 이 때, 표준 점수는 수신 신호의 크기 분포가 정규 분포라는 가정하에서 평균을 0으로 하고, 표준 편차를 1로 하는 변환 점수일 수 있다. 따라서, CRI 검출부(210)는 표준 점수를 이용함에 따라 수신 신호의 상태에 관계 없이 동일한 기준값을 적용할 수 있어, 신호 상태에도 능동적인 대응을 제공할 수 있다.The CRI detector 210 may convert the average and standard deviation of the magnitude of the received signal into a standard score (Z-value) (S460). For example, the CRI detection unit 210 may obtain a deviation from the average from the magnitude of each received signal, divide it by the standard deviation, and convert it into a standard score. In this case, the standard score may be a conversion score having an average of 0 and a standard deviation of 1 under the assumption that the size distribution of the received signal is a normal distribution. Accordingly, the CRI detector 210 may apply the same reference value regardless of the state of the received signal by using the standard score, thereby providing an active response to the signal state.

도 5는 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 CRI 검출 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a CRI detection operation of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.

도 5를 참조하면, 측위 장치(100)의 CRI 검출부(210)가 CRI 발생 여부를 판단 결과에 따라 CRI 결과 값을 출력하는 동작에 대한 일 예를 설명한다. 일 예로, CRI 검출부(210)는 수신 신호의 크기의 평균과 표준 편차를 표준 점수(Z-value)로 변환할 수 있다(S460). CRI 검출부(210)는 변환된 표준 점수를 미리 설정된 기준값과 비교하여 CRI 발생 여부를 판단할 수 있다(S510). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 CRI가 발생되면 변환된 표준 점수는 2.0 이상을 출력할 수 있다. 따라서, CRI 검출부(210)는 CRI 발생 여부의 판단 기준이 되는 기준값을 2.0으로 미리 설정하고 변환된 표준 점수와 비교할 수 있다. Referring to FIG. 5 , an example of an operation in which the CRI detection unit 210 of the positioning apparatus 100 outputs a CRI result value according to a result of determining whether a CRI has occurred will be described. For example, the CRI detector 210 may convert the average and standard deviation of the magnitude of the received signal into a standard score (Z-value) ( S460 ). The CRI detector 210 may determine whether a CRI has occurred by comparing the converted standard score with a preset reference value ( S510 ). For example, when the CRI is generated, the CRI detection unit 210 may output a converted standard score of 2.0 or more. Accordingly, the CRI detection unit 210 may preset a reference value serving as a criterion for determining whether or not CRI occurs to 2.0 and compare it with the converted standard score.

CRI 검출부(210)는 변환된 표준 점수가 기준값 미만에 해당되면, CRI 결과 값을 1로 출력할 수 있다(S520). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 변환된 표준 점수가 기준값 2.0 미만에 해당되면 CRI 가 발생되지 않은 것으로 판단하여 CRI 결과 값을 1로 출력할 수 있다. When the converted standard score is less than the reference value, the CRI detector 210 may output the CRI result value as 1 (S520). For example, when the converted standard score is less than the reference value of 2.0, the CRI detection unit 210 may determine that CRI has not occurred and output the CRI result value as 1.

반면에, CRI 검출부(210)는 변환된 표준 점수가 기준값 이상에 해당되면, CRI 결과 값을 0으로 출력할 수 있다(S530). 예를 들어, CRI 검출부(210)는 변환된 표준 점수가 기준값 2.0 이상에 해당되면 CRI가 발생된 것으로 판단하여 CRI 결과 값을 0으로 출력할 수 있다. 따라서, CRI 검출부(210)는 도달 시각 오차를 보정하지 않고 CRI blanking 수준의 CRI 대응 효과를 제공할 수 있다. 또한, 측위 장치는 신호가 겹치는 시간을 예측하지 않아도 되는 효과를 제공할 수 있다. On the other hand, the CRI detection unit 210 may output a CRI result value of 0 when the converted standard score is equal to or greater than the reference value ( S530 ). For example, when the converted standard score corresponds to a reference value of 2.0 or more, the CRI detection unit 210 may determine that CRI has occurred and output the CRI result value as 0. Accordingly, the CRI detection unit 210 may provide the CRI response effect of the CRI blanking level without correcting the arrival time error. In addition, the positioning device may provide the effect of not having to predict the time at which signals overlap.

도 6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 TOA 추정값 계산 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 6 is a flowchart illustrating an operation of calculating a TOA estimation value of a positioning device according to an embodiment of the present disclosure.

도 6을 참조하면, 측위 장치(100)의 TOA 추정부(230)가 TOA 추정값을 추정하는 동작에 대한 일 예를 설명한다. 일 예로, TOA 추정부(230)는 CRI 결과 값이 반영된 TOA 측정값 및 TOA 가중치가 입력될 수 있다(S610). 예를 들어, TOA 측정값은 CRI 결과 값이 반영된 도달 시각 오차를 이용하여 획득할 수 있다. 또한, TOA 가중치는 CRI 결과 값으로 구성될 수 있다. Referring to FIG. 6 , an example of an operation in which the TOA estimator 230 of the positioning apparatus 100 estimates a TOA estimate will be described. As an example, the TOA estimator 230 may input a TOA measurement value reflecting a CRI result value and a TOA weight ( S610 ). For example, the TOA measurement value may be obtained using the arrival time error in which the CRI result value is reflected. In addition, the TOA weight may be composed of a CRI result value.

TOA 추정부(230)는 TOA 추정값 및 TOA 가중치를 저장하기 위해 현재 버퍼 크기와 전체 버퍼 크기를 비교할 수 있다(S620). 예를 들어, TOA 추정부(230)는 현재 버퍼 크기가 전체 버퍼 크기보다 작은지 여부를 판단하여 신규 TOA 추정값 및 TOA 가중치의 저장 여부를 결정할 수 있다.The TOA estimator 230 may compare the current buffer size with the total buffer size to store the TOA estimate value and the TOA weight ( S620 ). For example, the TOA estimator 230 may determine whether the current buffer size is smaller than the total buffer size and determine whether to store the new TOA estimate value and the TOA weight.

TOA 추정부(230)는 현재 버퍼 크기가 전체 버퍼 크기보다 크다고 판단되면, 가장 오래된 TOA 추정값 및 TOA 가중치를 삭제할 수 있다(S630). 반면에, TOA 추정부(230)는 현재 버퍼 크기가 전체 버퍼 크기보다 작다고 판단되면, 신규 TOA 추정값 및 TOA 가중치를 버퍼에 추가할 수 있다(S640).When it is determined that the current buffer size is larger than the total buffer size, the TOA estimator 230 may delete the oldest TOA estimate value and the TOA weight ( S630 ). On the other hand, if it is determined that the current buffer size is smaller than the total buffer size, the TOA estimator 230 may add a new TOA estimate value and a TOA weight to the buffer ( S640 ).

TOA 추정부(230)는 측정 시각 행렬을 생성할 수 있다(S650). 일 예로, TOA 추정부(230)는 2개 이상의 TOA 측정값이 있다면, TOA 측정값의 누적 개수에 기초하여 펄스 발생 주기를 이용하여 측정 시각 행렬을 생성할 수 있다. 생성된 측정 시각 행렬은 수학식 8과 같이 표현할 수 있다. The TOA estimator 230 may generate a measurement time matrix (S650). For example, if there are two or more TOA measurement values, the TOA estimator 230 may generate a measurement time matrix using a pulse generation period based on the accumulated number of TOA measurement values. The generated measurement time matrix can be expressed as in Equation (8).

Figure pat00011
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여기서, L은 측정값의 누적 개수를 의미하고, TGRI는 펄스 발생 주기를 의미할 수 있다. Here, L may mean the cumulative number of measured values, and T GRI may mean a pulse generation period.

TOA 추정부(230)는 TOA 측정 벡터를 생성할 수 있다(S660). 일 예로, TOA 추정부(230)는 TOA 측정값으로 구성된 벡터 행렬을 생성할 수 있다. 여기서 벡터 행렬은 열 벡터를 의미할 수 있다. 생성된 TOA 측정 벡터는 수학식 9과 같이 표현할 수 있다. The TOA estimator 230 may generate a TOA measurement vector (S660). For example, the TOA estimator 230 may generate a vector matrix including TOA measurement values. Here, the vector matrix may mean a column vector. The generated TOA measurement vector can be expressed as in Equation (9).

Figure pat00012
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여기서,

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은 TOA 측정값을 의미할 수 있다. here,
Figure pat00013
may mean a TOA measurement value.

TOA 추정부(230)는 가중치 행렬을 생성할 수 있다(S670). 일 예로, TOA 추정부(230)는 CRI 결과 값으로 구성된 가중치 행렬을 생성하여 측정 시각 행렬과 TOA 측정 벡터에 적용할 수 있다. 예를 들어, 가중치 행렬은 대각 성분들이 0 또는 1로 이루어지는 대각 행렬의 형태로 생성될 수 있다. 즉, TOA 추정부(230)는 TOA 측정값에 대응되는 CRI 결과 값을 대각 성분으로 하는 대각 행렬 형태의 가중치 행렬을 생성할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 가중치 행렬은 대각 성분이 0일 경우, CRI가 발생됨을 의미하고 최소 자승법 연산에서 제외되는 효과를 제공할 수 있다. 생성된 가중치 행렬은 수학식 10과 같이 표현할 수 있다. The TOA estimator 230 may generate a weight matrix ( S670 ). For example, the TOA estimator 230 may generate a weight matrix composed of CRI result values and apply it to the measurement time matrix and the TOA measurement vector. For example, the weight matrix may be generated in the form of a diagonal matrix in which diagonal components are 0 or 1. That is, the TOA estimator 230 may generate a weight matrix in the form of a diagonal matrix using the CRI result value corresponding to the TOA measurement value as a diagonal component. As a specific example, when the diagonal component is 0, the weight matrix means that CRI is generated and may provide an effect of being excluded from least-squares operation. The generated weight matrix can be expressed as Equation (10).

Figure pat00014
Figure pat00014

TOA 추정부(230)는 추정 파라미터를 산출할 수 있다(S680). 일 예로, TOA 추정부(230)는 최소 자승법을 이용하여 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 추정 파라미터는 TOA 측정값의 변화량 파라미터와 Bias 파라미터로 구성될 수 있다. 예를 들어, TOA 추정부(230)는 TOA 측정값 모델이 선형 모델에 해당되고, 2개 이상의 측정값이 있으면, 최소 자승법을 이용하여 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 또한, TOA 추정부(230)는 추정 파라미터를 산출하기 위해 측정 시각 행렬과 TOA 측정 벡터를 이용할 수 있다. 추정 파라미터는 2개의 파라미터로 구성되기 때문에 수학식 11을 만족해야 한다. 수학식 11을 만족할 경우 수학식 12를 이용하여 산출될 수 있다. The TOA estimator 230 may calculate an estimation parameter (S680). For example, the TOA estimator 230 may calculate the estimation parameter by using the least squares method. The estimation parameter may be composed of a change amount parameter of the TOA measurement value and a bias parameter. For example, if the TOA measurement value model corresponds to a linear model and there are two or more measurement values, the TOA estimator 230 may calculate an estimation parameter using the least squares method. Also, the TOA estimator 230 may use the measurement time matrix and the TOA measurement vector to calculate the estimation parameter. Since the estimation parameter is composed of two parameters, Equation (11) must be satisfied. When Equation 11 is satisfied, it can be calculated using Equation 12.

Figure pat00015
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Figure pat00016
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TOA 추정부(230)는 TOA 추정값을 추정할 수 있다(S690). 일 예로, TOA 추정부(230)는 산출된 추정 파라미터를 이용하여 TOA 추정값을 추정할 수 있다. 예를 들어, TOA 추정부(230)는 수학식 7로부터 산출된 추정 파라미터를 이용하여 원하는 측정 주기에 맞는 TOA 추정값을 추정할 수 있다. 추정된 TOA 추정값은 CRI 영향이 제거된 TOA 값으로 정밀한 위치를 계산할 수 있다. The TOA estimator 230 may estimate the TOA estimate ( S690 ). For example, the TOA estimator 230 may estimate the TOA estimated value using the calculated estimation parameter. For example, the TOA estimator 230 may estimate a TOA estimated value suitable for a desired measurement period by using the estimation parameter calculated from Equation (7). The estimated TOA estimate is the TOA value from which the CRI effect is removed, and a precise location can be calculated.

도 7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 장치의 CRI 검출 및 TOA 추정 효과를 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining the effect of CRI detection and TOA estimation of the positioning device according to an embodiment of the present disclosure.

도 7을 참조하면, 측위 장치(100)의 CRI 검출 및 TOA 추정 효과에 대한 일 예를 설명한다. 일 예로, 도 7은 펄스 발생 주기인 TGRI로 측정된 TOA 측정값으로 생성된 도면이다. 여기서, 가중치가 0인 TOA 측정치는 CRI가 발생되는 경우 TOA 측정값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 가중치가 0인 TOA 측정치의 경우, CRI 검출부(210)는 해당 측정 시각에서 CRI의 발생을 검출할 수 있고, TOA 추정부(230)는 해당 측정 시각에서 TOA 추정값을 제외할 수도 있다. Referring to FIG. 7 , an example of the CRI detection and TOA estimation effects of the positioning device 100 will be described. As an example, FIG. 7 is a diagram generated with a TOA measurement value measured with T GRI , which is a pulse generation period. Here, the TOA measurement value having a weight of 0 may mean a TOA measurement value when CRI is generated. For example, in the case of a TOA measurement value having a weight of 0, the CRI detector 210 may detect the occurrence of CRI at the corresponding measurement time, and the TOA estimator 230 may exclude the TOA estimated value at the corresponding measurement time. .

일 예로, 측위 장치(100)는 가중치가 1인 TOA 측정치와 측정 시각을 이용하여 TOA 모델을 구하면 TOA 추정 함수를 획득할 수 있다. 이 때, 수신기의 위치 추정 주기는 tk와 tk-1 사이의 시간을 가질 수 있다. 또한, TGRI는 그 주기의 약수가 아닐 수 있으므로 Tk에 해당하는 TOA 값을 예측할 수 있다. As an example, the positioning apparatus 100 may obtain a TOA estimation function when a TOA model is obtained using a TOA measurement value having a weight of 1 and a measurement time. In this case, the position estimation period of the receiver may have a time between t k and t k-1 . Also, since T GRI may not be a divisor of the period, a TOA value corresponding to T k may be predicted.

이하에서는 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 측위 장치가 수행할 수 있는 측위 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a positioning method that can be performed by the positioning device described with reference to FIGS. 1 to 7 will be described.

도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 측위 방법에 대한 흐름도이다.8 is a flowchart of a positioning method according to an embodiment of the present disclosure.

도 8을 참조하면, 본 개시의 측위 방법은 CRI 발생 여부를 판단하고 CRI 결과 값을 출력하는 CRI 검출 단계를 포함할 수 있다(S1310). 일 예로, 측위 장치는 수신기에 수신되는 수신 신호의 크기 정보를 이용하여 CRI의 발생 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 측위 장치는 신호 간 간섭이 발생하는 경우에 두 펄스 신호의 위상에 따라 신호의 크기가 증가 또는 감소되는 현상을 이용하여 CRI를 검출할 수 있다. 이 때, 수신 신호의 크기 정보는 신호의 In-phase와 Quadrature-phase 두 개의 상관 값을 RMS 값으로 계산하여 획득할 수 있다. Referring to FIG. 8 , the positioning method of the present disclosure may include a CRI detection step of determining whether a CRI has occurred and outputting a CRI result value (S1310). As an example, the positioning device may determine whether a CRI has occurred using information on the magnitude of a received signal received by the receiver. For example, the positioning device may detect the CRI by using a phenomenon in which the magnitude of the signal increases or decreases according to the phases of the two pulse signals when interference between signals occurs. In this case, the magnitude information of the received signal may be obtained by calculating the RMS value of two correlation values of the signal in-phase and quadrature-phase.

다른 일 예로, 측위 장치는 수신 신호의 크기 정보에 포함되는 크기의 평균과 표준 편차를 이용하여 표준 점수(Z-value)를 산출하고, 기준값을 이용하여 산출된 표준 점수로부터 CRI의 발생 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 측위 장치는 일정 시간 동안에 수집한 수신 신호의 크기 측정치를 활용하여 수신 신호 크기의 평균과 표준 편차를 계산할 수 있다. 그리고 측위 장치는 계산된 수신 신호 크기의 평균과 표준 편차를 표준 점수(Z-values)로 변환할 수 있다. 여기서 표준 점수(Z-value)는 현재 측정된 수신 신호의 크기가 신호 크기 분포에서 어느 정도의 위치인지 알 수 있는 지표일 수 있다. 따라서, 측위 장치는 변환된 표준 점수가 기준값 이상에 해당되면 CRI가 발생되었다고 예측할 수 있다. As another example, the positioning device calculates a standard score (Z-value) using the average and standard deviation of the magnitudes included in the magnitude information of the received signal, and determines whether a CRI occurs from the standard score calculated using the reference value can do. For example, the positioning device may calculate the average and standard deviation of the magnitude of the received signal by using the measurement value of the magnitude of the received signal collected for a predetermined time. In addition, the positioning device may convert the calculated average and standard deviation of the received signal magnitude into standard scores (Z-values). Here, the standard score (Z-value) may be an indicator for determining the position of the currently measured magnitude of the received signal in the signal magnitude distribution. Accordingly, the positioning device may predict that the CRI has occurred when the converted standard score is equal to or greater than the reference value.

또 다른 일 예로, 측위 장치는 CRI 판단 결과에 따라 CRI 결과 값을 출력할 수 있다. 예를 들어, 측위 장치는 CRI 판단 결과에 따라 CRI 결과 값을 0과 1로 출력할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 측위 장치는 산출된 표준 점수가 기준값 이상에 해당되면 CRI가 발생된 것으로 판단할 수 있고, CRI 가 발생된다고 판단되면 CRI 결과 값을 0으로 출력할 수 있다. 반면에, 측위 장치는 는 산출된 표준 점수가 기준값 미만에 해당되면 CRI가 발생되지 않은 것으로 판단할 수 있고, CRI 가 발생되지 않는다고 판단되면 CRI 결과 값을 1로 출력할 수 있다. CRI 결과 값은 펄스 신호 추적의 루프 필터 출력 값의 사용 여부를 결정하거나 TOA 측정값의 가중치를 결정할 때 사용될 수 있다. As another example, the positioning device may output a CRI result value according to a CRI determination result. For example, the positioning device may output the CRI result values as 0 and 1 according to the CRI determination result. As a specific example, the positioning device may determine that the CRI has occurred if the calculated standard score is equal to or greater than the reference value, and may output the CRI result value as 0 if it is determined that the CRI is generated. On the other hand, the positioning device may determine that CRI has not occurred if the calculated standard score is less than the reference value, and may output the CRI result value as 1 if it is determined that CRI does not occur. The CRI result value can be used to determine whether to use the loop filter output value of pulse signal tracking or to determine the weight of the TOA measurement value.

측위 방법은 신호의 도달 예측 시각을 예측하는 신호 예측 단계를 포함할 수 있다(S1320). 일 예로, 측위 장치는 CRI 결과 값을 이용하여 기준 출력 신호와 수신 신호로부터 산출된 위상 측정값을 도달 시각 오차로 변환할 수 있다. 예를 들어, 측위 장치는 기준 출력 신호와 수신 신호의 In-phase 상관 값과 Quadrature-phase 상관 값을 이용하여 위상차를 획득할 수 있다. 또한, 측위 장치는 획득한 위상차로부터 루프 필터를 이용하여 노이즈가 제거된 위상 측정값을 산출할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 측위 장치는 수신 신호인 펄스 신호 도달 시각으로 예상되는 시점부터 약 250us 시간 동안의 디지털 신호 샘플을 상관기로 입력하면 기준 출력 신호인 100kHz 반송파와 입력된 펄스 신호 사이의 위상차를 획득할 수 있다. 또한, 획득한 위상차는 루프 필터를 통과하면서 측정 잡음이 완화된 위상 측정값을 산출할 수 있다. The positioning method may include a signal prediction step of predicting the predicted arrival time of the signal (S1320). For example, the positioning device may convert a phase measurement value calculated from a reference output signal and a received signal into an arrival time error by using the CRI result value. For example, the positioning device may acquire a phase difference using an in-phase correlation value and a quadrature-phase correlation value of the reference output signal and the received signal. Also, the positioning device may calculate a phase measurement value from which noise is removed by using a loop filter from the acquired phase difference. For a specific example, if the positioning device inputs a digital signal sample for about 250 μs time from the expected time of arrival of the pulse signal, which is the received signal, to the correlator, the phase difference between the 100 kHz carrier wave, which is the reference output signal, and the input pulse signal can be obtained. can In addition, the obtained phase difference may calculate a phase measurement value in which measurement noise is alleviated while passing through the loop filter.

다른 일 예로, 측위 장치는 도달 시각 오차를 이용하여 신호의 도달 예측 시각을 예측할 수 있다. 예를 들어, 측위 장치는 CRI 결과 값과 위상 측정값을 곱한 값을 이용하여 도달 시각 오차의 변환 여부를 결정하여 도달 시각 오차로 변환할 수 있다. 또한, 측위 장치는 변환된 도달 시각 오차를 현재 도달 시간과 수신 신호의 펄스 주기를 이용하여 도달 예측 시각을 예측할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 측위 장치는 CRI 가 발생되지 않는다고 판단되어 CRI 결과 값을 1로 출력하면, 루프 필더 출력에 영향을 주지 않을 수 있다. 반면에, 측위 장치는 CRI 가 발생된다고 판단되어 CRI 결과 값을 0으로 출력하면, 루프 필더 출력값이 0이 되어 다음 값에 영향을 주지 않아 CRI blanking 효과를 얻을 수 있다. As another example, the positioning device may predict the predicted arrival time of the signal using the arrival time error. For example, the positioning device may determine whether to convert the arrival time error using a value obtained by multiplying the CRI result value and the phase measurement value to convert the arrival time error into the arrival time error. Also, the positioning device may predict the predicted arrival time using the converted arrival time error using the current arrival time and the pulse period of the received signal. As a specific example, if the positioning device determines that CRI does not occur and outputs a CRI result value of 1, the loop filter output may not be affected. On the other hand, if the positioning device determines that CRI is generated and outputs the CRI result value as 0, the loop filter output value becomes 0 and does not affect the next value, thereby obtaining a CRI blanking effect.

측위 방법은 TOA추정값을 추정하는 TOA 추정 단계를 포함할 수 있다(S1330). 일 예로, 측위 장치는 TOA(Time of arrival) 측정값과 수신 신호의 펄스 주기를 이용하여 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 예를 들어, 측위 장치는 현재 도달 시각과 도달 시각 오차로부터 펄스 주기를 이용하여 TOA 측정값을 계산하고, TOA 측정값을 모델링하여 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 측위 장치는 현재 펄스 도달 시각을 도달 시각 오차로 보상하고 펄스 주기로 나눈 나머지 값으로 TOA 측정값을 획득할 수 있다. 여기서, TOA 측정값은 펄스 한 개당 한 번씩 획득할 수 있으므로 1초당 약 10~20개 정도가 될 수 있다. 다른 예를 들어, 측위 장치는 계산된 TOA 측정값이 시간에 따라 증가 또는 감소하므로 1차 함수로 모델링 할 수 있고, 측정 시간은 펄스 주기 간격을 가지므로 펄스 주기를 이용하여 모델링한 식으로부터 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 여기서, 산출되는 추정 파라미터는 TOA 측정값의 변화량을 의미하는 파라미터와 Bias를 의미하는 파라미터로 구성될 수 있다.The positioning method may include a TOA estimation step of estimating a TOA estimated value (S1330). For example, the positioning apparatus may calculate the estimated parameter using a time of arrival (TOA) measurement value and a pulse period of a received signal. For example, the positioning device may calculate a TOA measurement value using a pulse period from a current arrival time and an arrival time error, and may calculate an estimated parameter by modeling the TOA measurement value. As a specific example, the positioning device may compensate the current pulse arrival time as an arrival time error and acquire the TOA measurement value as a remainder value divided by the pulse period. Here, since the TOA measurement value can be acquired once per pulse, it can be about 10 to 20 per second. For another example, the positioning device can be modeled as a linear function because the calculated TOA measurement value increases or decreases with time, and the measurement time has a pulse period interval, so it is estimated from the equation modeled using the pulse period can be calculated. Here, the calculated estimated parameter may be composed of a parameter indicating an amount of change in the TOA measurement value and a parameter indicating a bias.

다른 일 예로, 측위 장치는 TOA 측정값이 N(N은 2이상의 자연수)개 이상 있다면, 최소 자승법을 통해 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 예를 들면, 측위 장치는 N(N은 2이상의 자연수)개 이상의 TOA 측정값을 이용하여 생성된 측정 벡터와 펄스 주기를 이용하여 생성된 측정 시각 행렬에 가중치 행렬을 적용하여 추정 파라미터를 산출할 수 있다. 또한, 측위 장치는 TOA 측정값에 대응되는 CRI 결과 값을 이용하여 대각 행렬의 형태로 가중치 행렬을 생성할 수 있다. 생성된 가중치 행렬은 CRI 가 발생되어 CRI 결과 값이 0일 경우 최소 자승법 연산에서 제외되는 효과를 얻을 수 있다. As another example, if there are more than N (N is a natural number greater than or equal to 2) TOA measurement values, the positioning device may calculate the estimated parameter through the least squares method. For example, the positioning device can calculate an estimated parameter by applying a weighting matrix to a measurement vector created using N (N is a natural number greater than or equal to 2) or more TOA measurement values and a measurement time matrix created using a pulse period. have. Also, the positioning apparatus may generate a weight matrix in the form of a diagonal matrix by using a CRI result value corresponding to the TOA measurement value. In the generated weight matrix, when CRI is generated and the CRI result value is 0, the effect of being excluded from least squares operation can be obtained.

또 다른 일 예로, 측위 장치는 산출된 추정 파라미터를 이용하여 도달 예측 시각의 TOA 추정값을 추정할 수 있다. 예를 들어, 측위 장치는 산출된 추정 파라미터를 이용하여 원하는 측정 주기에 맞는 도달 예측 시각의 TOA 추정값을 추정할 수 있다.As another example, the positioning device may estimate the TOA estimated value of the predicted arrival time by using the calculated estimation parameter. For example, the positioning apparatus may estimate a TOA estimated value of the predicted arrival time that matches a desired measurement period by using the calculated estimation parameter.

이상에서 설명한 바와 같이 본 개시에 의하면, 측위 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 특히 CRI 영향이 제거된 정밀한 TOA 값을 추정함으로써, 정확한 위치를 추정할 수 있는 측위 장치 및 방법을 제공할 수 있다. 또한, 1차 함수 모델링 및 최소 자승법으로 도플러 및 오실레이터 주파수 오차를 고려함으로써, TOA 측정 성능을 향상시킬 수 있는 측위 장치 및 방법을 제공할 수 있다. As described above, according to the present disclosure, it is possible to provide a positioning device and method. In particular, it is possible to provide a positioning device and method capable of estimating an accurate location by estimating a precise TOA value from which the CRI effect is removed. In addition, it is possible to provide a positioning apparatus and method capable of improving TOA measurement performance by considering Doppler and oscillator frequency errors by linear function modeling and least-squares method.

이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시 예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시 예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present disclosure, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present disclosure by those skilled in the art to which the present disclosure belongs. In addition, the present embodiments are not intended to limit the technical spirit of the present disclosure, but rather to explain, so the scope of the present technical spirit is not limited by these embodiments. The protection scope of the present disclosure should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present disclosure.

Claims (16)

수신기에 수신되는 수신 신호의 크기 정보를 이용하여 CRI(Cross-rate interference)의 발생 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 CRI 결과 값을 출력하는 CRI 검출부;
상기 CRI 결과 값을 이용하여 기준 출력 신호와 상기 수신 신호로부터 산출된 위상 측정값을 도달 시각 오차로 변환하고, 상기 도달 시각 오차를 이용하여 신호의 도달 예측 시각을 예측하는 신호 예측부; 및
TOA(Time of arrival) 측정값과 상기 수신 신호의 펄스 주기를 이용하여 추정 파라미터를 산출하고, 상기 추정 파라미터를 이용하여 상기 도달 예측 시각의 TOA 추정값을 추정하는 TOA 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
a CRI detection unit that determines whether cross-rate interference (CRI) occurs by using the magnitude information of the received signal received by the receiver, and outputs a CRI result value according to the determination result;
a signal prediction unit for converting a phase measurement value calculated from a reference output signal and the received signal using the CRI result value into an arrival time error, and predicting a predicted arrival time of the signal using the arrival time error; and
and a TOA estimator for calculating an estimated parameter using a time of arrival (TOA) measurement value and a pulse period of the received signal, and estimating a TOA estimated value of the predicted arrival time using the estimated parameter. Device.
제 1 항에 있어서,
상기 CRI 검출부는,
상기 수신 신호의 크기 정보에 포함되는 크기의 평균과 표준 편차를 이용하여 표준 점수(Z-value)를 산출하고, 기준값을 이용하여 상기 표준 점수로부터 상기 CRI 의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
The method of claim 1,
The CRI detection unit,
Calculating a standard score (Z-value) using the average and standard deviation of the magnitudes included in the magnitude information of the received signal, and determining whether the CRI occurs from the standard score using the reference value Device.
제 2 항에 있어서,
상기 CRI 검출부는,
상기 표준 점수가 상기 기준값 이상에 해당되면 상기 CRI 가 발생된 것으로 판단하여 상기 CRI 결과 값을 0으로 출력하고,
상기 표준 점수가 상기 기준값 미만에 해당되면 상기 CRI 가 발생되지 않은 것으로 판단하여 상기 CRI 결과 값을 1로 출력하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
3. The method of claim 2,
The CRI detection unit,
If the standard score is equal to or greater than the reference value, it is determined that the CRI has occurred and the CRI result value is output as 0;
If the standard score is less than the reference value, it is determined that the CRI has not occurred, and the CRI result value is output as 1.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 예측부는,
특정 시간 동안에 상기 기준 출력 신호와 상기 수신 신호의 In-phase 상관 값과 Quadrature-Phase 상관 값을 이용하여 위상차를 획득하고, 상기 위상차로부터 루프 필터를 이용하여 노이즈가 제거된 상기 위상 측정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
The method of claim 1,
The signal prediction unit,
Obtaining a phase difference using an in-phase correlation value and a quadrature-phase correlation value of the reference output signal and the received signal for a specific time, and calculating the phase measurement value from which noise is removed using a loop filter from the phase difference Positioning device, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 예측부는,
상기 CRI 결과 값과 상기 위상 측정값을 곱한 값을 이용하여 상기 도달 시각 오차의 변환 여부를 결정하고, 결정에 따라 변환된 상기 도달 시각 오차를 현재 도달 시각과 상기 펄스 주기를 이용하여 상기 도달 예측 시각을 예측하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
The method of claim 1,
The signal prediction unit,
Whether to convert the arrival time error is determined using a value obtained by multiplying the CRI result value and the phase measurement value, and the arrival time error converted according to the determination is converted into the arrival time error using the current arrival time and the pulse period to predict the arrival time Positioning device, characterized in that for predicting.
제 1 항에 있어서,
상기 TOA 추정부는,
현재 도달 시각과 상기 도달 시각 오차로부터 상기 펄스 주기를 이용하여 상기 TOA 측정값을 계산하고, 상기 TOA 측정값을 모델링하여 상기 추정 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
The method of claim 1,
The TOA estimator,
The TOA measurement value is calculated using the pulse period from the current arrival time and the arrival time error, and the estimated parameter is calculated by modeling the TOA measurement value.
제 1 항에 있어서,
상기 TOA 추정부는,
N(N은 2 이상의 자연수)개 이상의 상기 TOA 측정값을 이용하여 생성된 측정 벡터와 상기 펄스 주기를 이용하여 생성된 측정 시각 행렬에 가중치 행렬을 적용하여 상기 추정 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
The method of claim 1,
The TOA estimator,
Positioning, characterized in that the estimated parameter is calculated by applying a weighting matrix to a measurement vector generated using the TOA measurement values of N (N is a natural number greater than or equal to 2) or more and a measurement time matrix generated using the pulse period Device.
제 7 항에 있어서,
상기 가중치 행렬은,
상기 TOA 측정값에 대응되는 상기 CRI 결과 값을 이용하여 대각 행렬의 형태로 생성되는 것을 특징으로 하는 측위 장치.
8. The method of claim 7,
The weight matrix is
Positioning device, characterized in that generated in the form of a diagonal matrix using the CRI result value corresponding to the TOA measurement value.
수신기에 수신되는 수신 신호의 크기 정보를 이용하여 CRI(Cross-rate interference)의 발생 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 CRI 결과 값을 출력하는 CRI 검출 단계;
상기 CRI 결과 값을 이용하여 기준 출력 신호와 상기 수신 신호로부터 산출된 위상 측정값을 도달 시각 오차로 변환하고, 상기 도달 시각 오차를 이용하여 신호의 도달 예측 시각을 예측하는 신호 예측 단계; 및
TOA(Time of arrival)측정값과 상기 수신 신호의 펄스 주기를 이용하여 추정 파라미터를 산출하고, 상기 추정 파라미터를 이용하여 상기 도달 예측 시각의 TOA 추정값을 추정하는 TOA 추정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
A CRI detection step of determining whether cross-rate interference (CRI) occurs by using the magnitude information of the received signal received by the receiver, and outputting a CRI result value according to the determination result;
a signal prediction step of converting a phase measurement value calculated from a reference output signal and the received signal using the CRI result value into an arrival time error, and predicting a predicted arrival time of the signal using the arrival time error; and
a TOA estimation step of calculating an estimated parameter using a time of arrival (TOA) measurement value and a pulse period of the received signal, and estimating a TOA estimated value of the predicted arrival time using the estimated parameter positioning method.
제 9 항에 있어서,
상기 CRI 검출 단계는,
상기 수신 신호의 크기 정보에 포함되는 크기의 평균과 표준 편차를 이용하여 표준 점수(Z-value)를 산출하고, 기준값을 이용하여 상기 표준 점수로부터 상기 CRI 의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
10. The method of claim 9,
The CRI detection step is
Calculating a standard score (Z-value) using the average and standard deviation of the magnitudes included in the magnitude information of the received signal, and determining whether the CRI occurs from the standard score using the reference value Way.
제 10 항에 있어서,
상기 CRI 검출 단계는,
상기 표준 점수가 상기 기준값 이상에 해당되면 상기 CRI 가 발생된 것으로 판단하여 상기 CRI 결과 값을 0으로 출력하고,
상기 표준 점수가 상기 기준값 미만에 해당되면 상기 CRI 가 발생되지 않은 것으로 판단하여 상기 CRI 결과 값을 1로 출력하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
11. The method of claim 10,
The CRI detection step is
If the standard score is equal to or greater than the reference value, it is determined that the CRI has occurred and the CRI result value is output as 0;
If the standard score is less than the reference value, it is determined that the CRI has not occurred, and the CRI result value is output as 1.
제 9 항에 있어서,
상기 신호 예측 단계는,
특정 시간 동안에 상기 기준 출력 신호와 상기 수신 신호의 In-phase 상관 값과 Quadrature-phase 상관 값을 이용하여 위상차를 획득하고, 상기 위상차로부터 루프 필터를 이용하여 노이즈가 제거된 상기 위상 측정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
10. The method of claim 9,
The signal prediction step is
Obtaining a phase difference using an in-phase correlation value and a quadrature-phase correlation value of the reference output signal and the received signal for a specific time, and calculating the phase measurement value from which noise is removed using a loop filter from the phase difference Positioning method, characterized in that.
제 9 항에 있어서,
상기 신호 예측 단계는,
상기 CRI 결과 값과 상기 위상 측정값을 곱한 값을 이용하여 상기 도달 시각 오차의 변환 여부를 결정하고, 결정에 따라 변환된 상기 도달 시각 오차를 현재 도달 시각과 상기 펄스 주기를 이용하여 상기 도달 예측 시각을 예측하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
10. The method of claim 9,
The signal prediction step is
Whether to convert the arrival time error is determined using a value obtained by multiplying the CRI result value and the phase measurement value, and the arrival time error converted according to the determination is converted into the arrival time error using the current arrival time and the pulse period to predict the arrival time Positioning method, characterized in that for predicting.
제 9 항에 있어서,
상기 TOA 추정 단계는,
현재 도달 시각과 상기 도달 시각 오차로부터 상기 펄스 주기를 이용하여 상기 TOA 측정값을 계산하고, 상기 TOA 측정값을 모델링하여 상기 추정 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
10. The method of claim 9,
The TOA estimation step is
The TOA measurement value is calculated using the pulse period from the current arrival time and the arrival time error, and the estimated parameter is calculated by modeling the TOA measurement value.
제 9 항에 있어서,
상기 TOA 추정 단계는,
N(N은 2 이상의 자연수)개 이상의 상기 TOA 측정값을 이용하여 생성된 측정 벡터와 상기 펄스 주기를 이용하여 생성된 측정 시각 행렬에 가중치 행렬을 적용하여 상기 추정 파라미터를 산출하는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
10. The method of claim 9,
The TOA estimation step is
Positioning, characterized in that the estimated parameter is calculated by applying a weighting matrix to a measurement vector generated using the TOA measurement values of N (N is a natural number greater than or equal to 2) or more and a measurement time matrix generated using the pulse period Way.
제 15 항에 있어서,
상기 가중치 행렬은,
상기 TOA 측정값에 대응되는 상기 CRI 결과 값을 이용하여 대각 행렬의 형태로 생성되는 것을 특징으로 하는 측위 방법.
16. The method of claim 15,
The weight matrix is
Positioning method, characterized in that generated in the form of a diagonal matrix by using the CRI result value corresponding to the TOA measurement value.
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