KR20220156856A

KR20220156856A - 포지셔닝 시스템에서 상관을 수행하기 위한 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램

Info

Publication number: KR20220156856A
Application number: KR1020227035283A
Authority: KR
Inventors: 램지 마이클 파라거; 로버트 마크 크로켓; 피터 듀펫-스미스
Original assignee: 포컬 포인트 포지셔닝 리미티드
Priority date: 2020-03-20
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2022-11-28
Also published as: CN115667997A; EP4121797A1; GB202004085D0; GB2593459A; US20230009945A1; EP4121797B1; GB2593459B; WO2021186194A1

Abstract

포지셔닝 시스템에서 수행되는 방법이 제공된다. 방법은: (a) 수신기에서, 하나 이상의 원격 소스로부터 신호 데이터를 수신하는 단계; (b) 수신기의 움직임을 측정하거나 가정하는 단계; (c) 제1 방향을 결정하는 단계 - 여기서 제1 방향을 따라 수신기에서 수신된 신호는 향상되기를 원함 -; (d) 제2 방향을 결정하는 단계 - 여기서 제2 방향을 따라 수신기에서 수신된 신호는 억제되기를 원함 -; (e) 각각 상기 제1 및 제2 방향에서 상기 수신기의 측정되고 또는 가정된 움직임을 나타내는 제1 및 제2 페이저 시퀀스를 획득하는 단계 - 상기 제1 및 제2 페이저 시퀀스 각각은 진폭 및/또는 각도를 포함하는 하나 이상의 페이저를 포함함 -; (f) 결정된 제1 및 제2 방향에 따라 제1 및 제2 페이저 시퀀스의 가중 조합(weighted combination)에 기초하여 제3 페이저 시퀀스를 생성하는 단계; (g) 로컬 신호를 제공하는 단계; 및 (h) 제3 페이저 시퀀스를 사용하여 상관 신호를 제공하는 단계 - 상기 상관 신호를 제공하는 단계는 로컬 신호를 수신된 신호 데이터와 상관시키는 단계, 및 로컬 신호, 수신된 신호 데이터, 및 상관의 결과 중 적어도 하나를 상기 제3 페이저 시퀀스와 결합하는 단계를 포함하여, 제2 방향을 따라 수신된 신호가 상기 제1 방향을 따라 수신된 신호에 대해 억제됨 - 를 포함한다. 대응하는 포지셔닝 시스템도 개시된다.

Description

포지셔닝 시스템에서 상관을 수행하기 위한 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램

본 발명은 포지셔닝 시스템(positioning system)에서 상관(correlation)을 수행하는데 사용될 수 있는 방법, 시스템 및 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명을 이용하여 수행되는 상관은 수신된 포지셔닝 신호(positioning signal) 및 수신기(receiver)의 측정 또는 가정된 움직임(assumed movement)에 기초하여 위치가 결정될 수 있는 정확도를 상당히 향상시킬 수 있다.

GNSS 기반 포지셔닝 시스템(예를 들어, GPS, GLONASS, Galileo)에서, 수신기는 연관 성상도(constellation)의 위성에 의해 수신된 신호의 수신 및 분석에 따라 자신의 글로벌 위치(global position)를 결정할 수 있다.

위성(satellite)에서 전송하는 신호에는 위성을 식별할 수 있는 의사 랜덤 잡음(pseudo random noise)(PRN) 코드가 포함되어 있다. 수신기는 위성의 PRN 코드를 포함하는 송신 신호의 로컬 복제를 생성하고 로컬 복제 신호(local replica signal)를 수신 신호와 상관시켜 상관 신호(correlation signal)를 생성한다. 다수의 상관 측정(correlation measurement)이 수행될 수 있고 가장 높은 상관 피크가 로컬 복제 코드(local replica code)의 위상과 비교하여 수신된 코드의 위상을 결정하는 데 사용될 수 있으며, 그에따라 수신기의 로컬 클록과 비교하여 수신된 신호의 지연이 있게 된다. 시간 지연(time delay)은 수신기에서 위성까지의 거리("의사 범위(pseudo-range)")를 계산하는 데 사용될 수 있다. 이 과정을 4개의 위성에 대해 수행함으로써 수신기의 글로벌 위치를 결정할 수 있다.

상관 프로세스(correlation process)는 수신기가 위성에 "잠금(locks on)"될 때(획득 상태(acquisition phase)) 수행되고 후속 추적 단계(tracking phase)에서 수집된 위성의 신호가 사용 중인 동안 추적된다. 추적 단계 동안, 지연 잠금 루프(delay lock loop)는 일반적으로 로컬 복제 코드의 오프셋을 조정하는 데 사용되는 반면, 주파수 고정 루프(frequency lock loop)와 위상 고정 루프(phase lock loop)는 정확한 포지셔닝 솔루션을 제공하기 위해 시간이 지남에 따라 수신된 신호를 밀접하게 일치시키기 위해 로컬 캐리어 신호(local carrier signal)의 주파수와 위상을 조정하는 데 사용될 수 있다.

그러나, 이러한 "잠금"은 획득 단계에서 없거나 일시적인 신호 손실 또는 낮은 신호 대 잡음비로 인해 손실될 수 있다. 이는 포지셔닝 정확도(positioning accuracy)의 감소로 이어진다.

수신기가 다중 경로 효과가 만연한 환경에 있는 경우 추가 문제가 발생한다. 다중 경로 효과(Multi-path effect)는 위성의 신호가 위성에서 수신기로 간접적인 비직선(non-straight-line)(NSL) 궤적을 취하는 경우로, 예를 들어, 소위 도시 협곡의 고층 건물에서 반사된 결과 같은 경우이다. 다중 경로 효과는 두 가지 주요 문제를 일으킨다. 첫째, 위성에서 반사된 신호는 원하는 직선(SL) 신호보다 더 높은 절대 전력을 가질 수 있으며, 이 경우 수신기는 NSL 신호에 고정될 수 있다. 원하는 SL 궤적에 비해 NSL 신호의 추가 경로 길이로 인해, 의사 범위가 잘못 계산된다. 두 번째로, NSL 신호는 수신기에서 SL 신호와 간섭(예를 들어, 건설적으로 또는 파괴적으로)할 수 있으며, 수신된 신호를 정확하게 처리하는 수신기의 능력에 역효과를 낸다.

WO2017/163042는 SL 방향을 따라 원하는 신호를 밀접하게 일치시키기 위해 상관 프로세스에 소위 "모션 보상(motion compensation)"을 제공하는 방법을 설명한다. 모션 보상은 수신된 신호와 상관될 수 있는 모션 보상된 로컬 신호를 제공하기 위해 로컬 복제 신호(캐리어 및 PRN 코드)에 수신기 모션(receiver motion)을 나타내는 페이저(phasor)의 시퀀스를 적용하는 단계를 포함한다. 특히, 모션 보상이 SL 신호의 방향을 따라 수행되면, SL의 절대 전력이 기존의 수신기가 잠글 NSL 신호(들)보다 훨씬 작은 경우에도 SL 신호에 대해 가장 높은 상관이 달성될 수 있다(즉, 수신기가 원하는 SL 신호에 "잠금"될 수 있음).

그러나, WO'042에 설명된 기술을 사용하더라도, 원하는 SL 신호가 매우 낮은 절대 전력을 갖는 경우, 원하는 SL 신호의 증가된 이득은 신호 대 잡음비를 NSL 신호 이상으로 증가시키기에 충분하지 않을 수 있으며, 이 경우 수신기는 여전히 NSL 신호에 고정될 수 있다. 또 다른 문제로서, 스푸핑 신호(spoofing signal)는 SL 신호보다 훨씬 더 강할 수 있고 모션 보상은 더 강한 스푸핑 신호에 대한 우발적인 잠금을 방지하기에 충분하지 않을 수 있다.

제어된 수신 패턴 안테나(CRPA)는 수신된 신호의 공간적 식별(spatial discrimination)을 제공하기 위해 복수의 안테나를 구현함으로써 원하지 않는 신호가 일반적으로 원하는(예를 들어, SL) 신호와 다른 방향에서 수신된다는 사실을 이용한다. 그러나, 이러한 CRPA 시스템은 크고 고가이며, 특히 스마트폰 및 기타 핸드헬드 장치와 같은 저가의 포지셔닝 장치(positioning device)에는 적합하지 않다.

따라서, 포지셔닝 시스템의 개선을 제공해야 하는 지속적인 요구가 있다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 포지셔닝 시스템에서 수행되는 방법이 제공되고, 이 방법은: (a) 수신기에서, 하나 이상의 원격 소스로부터 신호 데이터를 수신하는 단계; (b) 수신기의 움직임을 측정하거나 가정하는 단계; (c) 제1 방향을 결정하는 단계 - 여기서 제1 방향을 따라 수신기에서 수신된 신호는 향상되기를 원함 -; (d) 제2 방향을 결정하는 단계 - 여기서 제2 방향을 따라 수신기에서 수신된 신호는 억제되기를 원함 -; (e) 각각 제1 및 제2 방향에서 수신기의 측정되고 또는 가정된 움직임을 나타내는 제1 및 제2 페이저 시퀀스(phasor sequence)를 획득하는 단계 - 제1 및 제2 페이저 시퀀스 각각은 진폭 및/또는 각도를 포함하는 하나 이상의 페이저를 포함함 -; (f) 결정된 제1 및 제2 방향에 따라 제1 및 제2 페이저 시퀀스의 가중 조합(weighted combination)에 기초하여 제3 페이저 시퀀스를 생성하는 단계; (g) 로컬 신호를 제공하는 단계; 및 (h) 제3 페이저 시퀀스를 사용하여 상관 신호를 제공하는 단계 - 상관 신호를 제공하는 단계는 로컬 신호를 수신된 신호 데이터와 상관시키는 단계, 및 로컬 신호, 수신된 신호 데이터 및 상관의 결과 중 적어도 하나를 제3 페이저 시퀀스와 결합하는 단계를 포함하여, 제2 방향을 따라 수신된 신호가 제1 방향을 따라 수신된 신호에 비해 억제되도록 함 - 를 포함한다.

본 발명은 제1(즉, 원하는) 방향 및 제2(즉, 원하지 않는) 방향으로의 수신기의 측정 또는 가정된 움직임을 나타내는 제1 및 제2 페이저 시퀀스를 획득하는 단계, 및 제1 및 제2 페이저 시퀀스의 가중 조합에 기초하여 제3 페이저 시퀀스를 생성하는 단계를 포함한다. 그런 다음 제3 페이저 시퀀스를 사용하여 상관이 수행된다. 본 발명자들은 원하는 방향과 원하지 않는 방향 모두에서 수신기 모션을 나타내는 페이저 시퀀스의 가중 조합을 사용하여 상관을 수행함으로써, 원하는 제1 방향을 따라 우선적인 이득을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 원하지 않는 방향으로부터 수신기에 수신된 에너지가 능동적으로 감쇠될 수 있다. 따라서, 로컬 신호, 신호 데이터 및 제3 페이저 시퀀스와의 상관 결과 중 적어도 하나를 조합하여 상관 신호를 제공함으로써, 제2 방향을 따라 수신된 신호는 제1 방향을 따라 수신된 신호에 비해 능동적으로 억제되는 것으로 설명될 수 있다. 이는 원하는 방향에 대해서만 페이저 시퀀스를 사용하여 상관이 수행되는 종래 기술의 방법에 비해 상당한 이점을 제공하며, 이 경우 원하지 않는 방향의 신호는 능동적으로 감쇠되지 않으며 일부 경우에는 여전히 (바람직하지 않게) 가장 높은 상관 피크를 유발할 수 있다.

제1 방향은 일반적으로 신호가 향상되기를 원하는 임의의 방향일 수 있으며, 여기서 우리는 상관 신호의 가장 높은 상관 피크가 제1 방향을 따라 수신된 신호에 대한 것과 같이 다른 방향에서 수신된 신호와 비교하여 우선적인 이득 또는 신호 대 잡음비를 의미한다. 제1 방향은 일반적으로 원격 소스(remote source)에서 수신기로의 직선(straight line)(SL) 방향이다. 직선 방향은 수신기와 원격 소스 사이의 최단(직선) 경로를 따른 방향으로 정의할 수 있다. 실제로 어떤 상황에서는 직선 경로가 건물이나 다른 물체를 통과할 수 있다. 실내 또는 도심 협곡 환경에서 직선 경로는 원격 소스와 수신기 사이의 여러 물체를 통과할 수 있다. 직선 방향은 일반적으로 "시선(line of sight)(LOS)" 방향이라고 할 수 있다.

신호가 제1 방향을 따라 수신되는 원격 소스는 일반적으로 신뢰할 수 있는 원격 소스(예를 들어, GNSS 포지셔닝 위성)이며, 이 소스로부터 수신된 데이터가 신뢰할 수 있는, 즉 정확하다고 간주될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 제1 방향을 따라 신호가 수신되는 원격 소스는 예를 들어 소위 '스푸퍼(spoofer)'의 위치가 검출되어야 하는 경우에 신뢰할 수 없는 소스일 수 있다.

제2 방향은 일반적으로 수신된 신호가 제1 방향을 따라 수신된 신호의 레벨 아래에서 능동적으로 억제되기를 원하는 임의의 방향이다. 일반적으로 제2 방향은 원격 소스에서 수신기로의 비직선(NSL) 방향이거나 신뢰할 수 없는 원격 소스(예를 들어, 스푸퍼)에서 수신기로의 직선 방향이다. 비직선 방향(non-straight-line direction)은 예를 들어 건물이나 다른 물체의 반사로 인해 원격 소스와 수신기 사이의 직선 경로가 아닌 신호가 취하는 모든 경로이다. (비직선 방향을 따라 수신된 신호는 반사 사이에 직선 궤적을 가질 수 있음을 이해할 것이다.) 따라서, 제1 및 제2 방향은 동일한 원격 소스로부터 수신된 신호를 참조할 수 있으며, 제1 방향은 직선 방향을 참조하고 제2 방향은 반사된 비직선 방향을 참조한다. 비직선 방향은 일반적으로 "비 시선(non-line-of-sight)"(NLOS) 방향으로 지칭될 수 있다.

방법은 하나 이상의 제1 방향에 대한 제1 페이저 시퀀스를 획득하는 단계, 및 하나 이상의 제2 방향에 대한 제2 페이저 시퀀스를 획득하는 단계를 포함할 수 있고, 제3 페이저 시퀀스를 생성하기 위해 수행되는 페이저 시퀀스의 가중을 사용할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 전형적인 상황에서 단일 제1 방향(예를 들어, 포지셔닝 위성에 대한 SL 방향) 및 복수의 제2 방향(예를 들어, 해당 포지셔닝 위성 및 기타 원격 소스에 대한 NSL 방향)이 있다. 이러한 방식으로, 본 발명은 증가된 정확도 포지셔닝 솔루션을 제공하기 위해 다중 경로 효과를 완화하는데 특히 유리하다.

본 발명은 유리하게 수신된 신호 데이터의 일관된 통합 기간을 증가시킬 수 있고, 이에 의해 실내에서 수신된 GNSS 신호와 같은 매우 약한 신호를 검출하는 능력을 향상시킬 수 있다. 약한 신호를 검출하려면 약 1초 이상의 통합 기간이 필요할 수 있다. 여기서, "신호 데이터(signal data)"라는 용어는 하나 이상의 원격 소스로부터 수신기에서 수신되는 (일반적으로 복수의) 수신 신호를 의미하는 데 사용된다. 신호 데이터는 제1 방향을 따라 수신된 제1 신호 및 제2 방향을 따라 수신된 제2 신호를 포함한다.

제1 및 제2 페이저 시퀀스는 각각 수신기의 측정 또는 가정된 모션(assumed motion)의 결과로서 수신된 신호 데이터에 도입된 진폭 및/또는 위상 변화를 나타내는 하나 이상의 페이저를 포함한다. 각각의 페이저는 각각의 방향으로 수신기의 측정되거나 가정된 움직임을 설명하는 진폭 및 각도 중 적어도 하나를 포함한다.

일반적으로 제1 및 제2 페이저 시퀀스는 시간의 함수로서 수신기의 측정되거나 가정된 움직임에서 파생된다. 예를 들어, 시퀀스 내의 각 페이저는 특정 시간 간격 동안 측정되거나 가정된 움직임을 나타낼 수 있다. 따라서, 결과 페이저 시퀀스(resulting phasor sequence)는 개별 시간 간격으로 구성된 기간 동안 수신기의 측정 또는 가정된 움직임을(예를 들어, 에 대응하는) 나타낸다.

페이저 시퀀스는 시간에 따른 수신기의 상세한 움직임을 반영할 수 있다. 예를 들어, 페이저 시퀀스 내의 복수의 페이저는 조깅, 걷기, 달리기 또는 일부 다른 반복적인 모션을 겪고 있는 동안 수신기가 사용자의 주머니에 있는 동안 수신기의 모션을 반영할 수 있다. 이 예에서 수신기는 각 힐 스트라이크(heel strike)에 대응하는 가속도의 피크로 주기적 모션을 실행할 수 있다.

수신기의 움직임은 측정되거나 가정될 수 있다. 수신기의 움직임은 움직임이 측정될 수 있는 데이터를 획득하도록 구성된 하나 이상의 센서로부터의 데이터를 사용하여 측정될 수 있다. 하나 이상의 센서는 가속도계 및 자이로스코프와 같은 관성 센서를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 하나 이상의 센서는 수신기의 해발 높이를 표시하기 위한 기압 센서, 수신기의 방위를 표시하기 위한 지자기 센서, 시각적 주행 측정 시스템 및 당업자가 이해할 수 있는 다른 센서를 포함할 수 있다.

수신기의 움직임을 측정할 수 없는 경우(예를 들어, 모션 센서의 모션 센서 출력을 사용할 수 없는 경우), 수신기의 움직임은 이전 에포크의 수신기 움직임 패턴을 기반으로 가정할 수 있다.

단계 (f)에서, 결정된 제1 및 제2 방향에 따라 제1 및 제2 페이저 시퀀스의 가중 조합에 기초하여 제3 페이저 시퀀스가 생성된다. 다시 말해서, 가중치는 상관 프로세스에서 사용될 때 제3 페이저 시퀀스가 원하는 제1 방향(들)에서 우선적인 이득을 제공하고 원하지 않는 제2 방향(들)에서 수신된 신호의 능동 억제(active suppression)를 제공하도록 하는 것이다. 대조적으로 제1 또는 제2 페이저 시퀀스로만 수행되는 상관 프로세스는 각 방향을 따라 이득을 제공하지만 신호가 수신기에서 수신되는 다른 방향을 따라 능동 억제는 제공하지 않는다.

제3 페이저 시퀀스(third phasor sequence)는 일반적으로 추정 프로세스(estimation process)를 사용하여 생성된다. 본 발명자들은, 제1 및 제2 페이저 시퀀스에 기초하여 수행된 추정 - 또는 "피팅(fitting)" - 기술 및 제1 및 제2 방향에 대한 원하는 감도 결과(desired sensitivity outcome)는 제1 및 제2 페이저 시퀀스의 선형 "덧셈" 또는 "뺄셈"을 사용하는 것과 비교하여 제2 방향(들)에서 수신된 에너지의 능동적 감쇠와 함께 제1 방향(들)을 따라 훨씬 개선된 우선 이득(preferential gain)을 제공한다는 것을 깨달았다. 따라서, 추정 프로세스는 바람직하게는 제1 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 향상(desired enhancement) 및 제2 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 억제(desired suppression)에 기초한다(예를 들어, 피팅은 바람직하게는 "~에"). 원하는 감도 결과는 제1 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 향상 및 제2 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 억제를 나타내는 가중치의 형태로 표현될 수 있으며, 예를 들어 각각 제1 및 제2 방향에 대응하는 일련의 "1" 및 "0"을 포함하는 벡터 형태이다. 따라서, 추정 프로세스는 바람직하게는 제1 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 향상 및 제2 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 억제를 나타내는 가중치에 기초한다.

바람직하게는, 제3 페이저 시퀀스를 생성하는 데 사용되는 추정 프로세스는 최소 제곱 피팅 프로세스(least-squares fitting process)이다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 제3 페이저 시퀀스는 제1 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 향상 및 제2 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 억제에 기초하여 최소 제곱 피팅 프로세스를 사용하여 생성된다(예를 들어, 무어-펜로즈 의사 역행렬(Moore-Penrose pseudoinverse)과 같은 의사 역법을 사용하여). 그러나 베이지안 추론(Bayesian inference) 또는 최소 절대 편차 방법(least absolute deviations method)과 같은 다른 추정 또는 "피팅" 기술을 사용하여 제3 페이저 시퀀스를 생성할 수 있다.

바람직하게는, 제3 페이저 시퀀스, W는 다음에 의해 생성된다:

W = S ⁺ Z

여기서 S는 제1 및 제2 페이저 시퀀스를 나타내는 (일반적으로 2차원) 행렬이고 Z는 제1 및 제2 방향의 가중치를 나타내는 벡터이다. S ⁺는 일반적으로 정사각형이 아닌 행렬 S의 의사 역행렬이다. 바람직하게는, S ⁺는 행렬 S의 무어-펜로즈 의사 역행렬이다. 벡터 Z는 일반적으로 각각 제1 및 제2 방향에 대응하는 일련의 "1" 및 "0"을 포함한다.

그러나, 제1 및 제2 페이저 시퀀스의 가중 조합에 기초하여 제3 페이저 시퀀스를 제공하는, 유전 알고리즘, 룩업 테이블, 시뮬레이션, 무차별 대입 시도, 몬테카를로 시뮬레이션, 딥 러닝 또는 비용 함수 등과 같은, 다른 수단이 구상된다.

방법의 단계 (h)에서 상관 신호는 제3 페이저 시퀀스를 사용하여 제공되고, 여기서 상관 신호를 제공하는 단계는 로컬 신호를 수신된 신호 데이터와 상관시키는 단계, 및 로컬 신호, 수신된 신호 데이터 및 상관의 결과를 제3 페이저 시퀀스와 결합하는 단계를 포함한다. 전술한 바와 같이, 상관 프로세스에서 제3 페이저 시퀀스의 사용은 유리하게는 제1 방향을 따라 수신된 신호에 비해 제2 방향을 따라 수신된 신호를 능동적으로 억제한다. 상관 프로세스에서 제3 페이저 시퀀스의 사용은 일반적으로 "모션 보상(motion compensation)"으로 지칭되고, 결과적인 상관 신호는 "모션 보상된" 상관 신호로 지칭될 수 있다.

수신된 신호 데이터는 일반적으로 복수의 상이한 방향으로부터 수신된 복수의 신호로 구성된다는 것을 이해할 것이다. 수신된 신호는 동일한 패턴의 로컬 사본(local copy)을 사용하는 상호 상관 프로세스에 의해 방송 신호 데이터 내에서 발견될 수 있는 디지털 또는 아날로그 전송된 정보의 알려진 또는 알려지지 않은 패턴을 포함할 수 있다. 수신된 신호는 레인징(ranging)에 사용될 수 있는 치핑 코드(chipping code)로 인코딩될 수 있다. 이러한 수신 신호의 예로는 무선 전송(radio transmission) 내에서 인코딩된 골드 코드(Gold Code)를 포함하는 GPS 신호가 있다. 또 다른 예는 GSM 셀룰러 전송에 사용되는 확장 트레이닝 시퀀스다.

일반적으로 수신기와 원격 소스 사이의 직선 경로 변경으로 인해 발생하는 수신 신호의 위상 변화는 포지셔닝 정확도를 감소시키는 성가신 요소로 간주되었다. 본 발명의 반직관적 접근(counter-intuitive approach)은 원격 소스로부터의 직선 신호의 식별 및 따라서 포지셔닝 정확도를 개선하기 위해 이러한 위상 변화를 실제로 이용할 수 있다.

제3 페이저 시퀀스는 수신된 신호와 더 가깝게 일치하도록 상관 전에 로컬 신호와 결합될 수 있다. 이것은 로컬 신호에 모션 보상을 제공하는 것으로 알려져 있다. 다른 배치에서 역 모션 보상(inverse motion compensation)은 수신기의 모션이 수신된 신호 데이터에 미치는 영향을 감소시키기 위해 상관 전에 수신된 신호 데이터에 적용될 수 있다. 로컬 신호와 수신 신호 모두에 부분적인 모션 보상을 제공함으로써 유사한 결과를 얻을 수 있다. 이러한 기술을 사용하면 로컬 신호와 수신 신호 사이에 상대적인 모션 보상이 적용될 수 있다. 일부 실시예에서 모션 보상은 상관과 병행하여 수행될 수 있다. 모션 보상은 상관 결과에 직접 적용될 수도 있다.

실제로 수신된 신호는 동위상 및 직교 성분(quadrature component)을 포함하는 복소 신호(complex signal)로 처리될 수 있다. 로컬 신호도 유사하게 복소 신호일 수 있다. 상관은 또한 복소 신호일 수 있고 이러한 복소 신호들 사이의 상관의 척도로서 사용될 수 있는 상관 신호를 제공할 수 있다.

제3 페이저 시퀀스를 사용하여 로컬 신호 및 수신 신호 데이터 중 적어도 하나의 모션 보상을 제공함으로써 높은 포지셔닝 정확도를 달성하는 것이 가능할 수 있다. 실제로, GNSS 신호에 적용될 때, 로컬 및 수신 신호는 주기적으로 반복되는 코드로 인코딩될 수 있다. GPS L1 C/A 코드의 경우 예를 들어 로컬 및 수신 신호는 1023개의 의사 난수 코드 칩(pseudorandom number code chip)을 포함할 수 있다. 로컬 및 수신 신호는 무선 샘플링 속도로 값을 제공하기 위해 디지털화될 수 있는 아날로그 파형일 수 있으며, 이는 1ms 기간 동안 수백만 개의 값이 있을 수 있음을 의미한다. 로컬 신호 디지털 값과 수신 신호 디지털 값 사이의 상관관계는 관련 기간 동안 (제3 페이저 시퀀스의) 모션 보상 페이저(motion compensation phasor)를 사용하여 값의 어느 한 세트를 먼저 수정하여 계산될 수 있다. 그런 다음 이 데이터 포인트가 기간 동안 합산될 수 있다. 실제로 이것은 무선 샘플링 주파수에서 작동하기 때문에 정확한 결과를 생성할 수 있지만, 계산 집약적일 수 있다.

상관 결과의 모션 보상을 제공하여 더 낮은 포지셔닝 정확도를 달성할 수 있다(즉, 모션 보상된 상관 신호를 달성하기 위해, 로컬 신호를 수신된 신호 데이터와 상관시킴으로써 생성된 "초기" 상관 신호와 제3 페이저 시퀀스를 결합함). 위의 예에서, GPS L1 C/A 코드에 적용될 때, 상관은 ~1000개의 복소 상관이기 신호 출력(complex correlator signal output)을 생성하기 위해 ~1000개의 의사 난수 코드 칩 각각에 대해 독립적으로 수행될 수 있다. 그런 다음 (제3 페이저 시퀀스의) 모션 보상 페이저는 이러한 ~1000개의 상관 신호 성분(correlation signal component)에 적용할 수 있다. 마지막으로, 모션 보상된 상관 신호는 합산되어 상관 측정값을 생성할 수 있다. 따라서, 로컬 신호와 수신된 신호 데이터의 상관 결과의 모션 보상은 상관 전에 로컬 신호 및 수신 신호의 모션 보상에 의해 달성될 수 있는 결과의 근사치를 생성할 수 있다. 그러나 일부 애플리케이션의 경우 정확도 손실은 무시할 수 있으며 계산 부하를 줄일 수 있으므로 허용될 수 있다. 상관의 결과의 모션 보상은 GPS의 칩핑 속도(~1MHz)보다 훨씬 낮은 속도로 성공적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 모션 보상은 하나 이상의 코드워드 길이(codeword length)(<1kHz)에 걸쳐 성공적으로 적용될 수 있으며 길이 5ms(200Hz의 비율)의 상관 출력에 적용될 수 있다.

제1 방향(또는 제1 방향)의 결정 및 제2 방향(또는 제2 방향)의 결정은 다수의 상이한 방식으로 수행될 수 있다. 제1 방향은 원격 소스의 알려진 또는 추정된 위치에 기초하여 결정될 수 있다. 제1 방향이 GNSS 포지셔닝 위성에 대한 직선 방향인 바람직한 실시예에서, 관련된 포지셔닝 위성의 위치는 일반적으로 예를 들어 방송 천체력(broadcast ephemeris)으로부터 알려져 있다. 수신기의 초기 위치는 측정되거나 가정될 수 있으며, 일부 경우에는 상당히 조잡할 수 있으며 - 예를 들어 수신기의 도시 또는 지역은 지상파 무선 신호 또는 마지막으로 알려진 위치를 기반으로 알려질 수 있다.

제2 방향의 결정은 수신된 신호 데이터의 분석에 기초할 수 있다. 일반적으로, 수신된 신호를 억제하는 것이 바람직한 하나 이상의 제2 방향(예를 들어, 반사된 NSL 방향)을 결정하기 위해 수신된 신호 데이터가 분석될 수 있다. 특히, 수신된 신호 데이터는 반사된 신호의 존재를 결정하기 위해 분석될 수 있으며, 반사된 신호는 이후 능동적으로 억제되기를 원한다.

일반적으로, 이러한 분석은 각각의 하나 이상의 방향에서 수신기의 측정된 또는 가정된 움직임에 기초하여 하나 이상의 방향에 대한 각각의 페이저 시퀀스를 생성하는 단계; 각각의 방향에 대해, 각각의 페이저 시퀀스를 사용하여 방향 상관 신호를 제공하는 단계를 포함하고, 방향 상관 신호를 제공하는 단계는 로컬 신호를 수신된 신호 데이터와 상관시키는 단계, 및 로컬 신호, 수신된 신호 데이터 및 상관의 결과 중 적어도 하나를 각각의 페이저 시퀀스와 결합하는 단계, 및 각각의 하나 이상의 방향 상관 신호의 분석에 기초하여 제2 방향을 결정하는 단계를 포함한다. 다시 말해서, 하나 이상의 방향에서 수행된 모션 보상의 결과는 제2 방향을 따라 수신된 신호의 존재를 나타낼 수 있으며, 이 신호는 억제되기를 원한다.

일 실시예에서, 수신기와 원격 소스 사이의 직선 방향에 대해 페이저 시퀀스가 생성될 수 있으며, 여기서; 분석은 수신된 신호가 직선 방향과 다른 방향으로 수신된 성분을 포함하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고, 여기서 결정은 원격 소스로부터 수신된 신호 데이터의 신호 강도 및 방향 상관 신호의 신호 대 잡음비에 기초한다. 예를 들어, 방향 상관 신호(여기서 SL 방향에서 모션 보상을 사용함)의 신호 대 잡음비가 상대적으로 낮은 경우, 각 위성에서 수신되는 신호의 신호 강도가 높지만, 이는 반사된 신호가 존재하고 해당 위성에서 수신된 신호를 지배하고 있음을 나타낸다.

추가 실시예에서, 제2 방향을 결정하기 위해 모든 앙각(elevation angle) 및 방위각(azimuth)에 걸친 하늘의 "무차별 대입(brute force)" 검색이 수행될 수 있다. 이러한 실시예에서, 신호가 수신기에서 수신될 수 있는 실질적으로 모든 가능한 방향에 걸쳐 분포된 복수의 방향에 대해 각각의 페이저 시퀀스가 생성될 수 있고, 여기서 분석은 적어도 각각의 상관 신호의 신호 대 잡음비에 기초하여 복수의 방향 각각을 따라 신호가 수신되는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다. 예를 들어, 상관 신호의 신호 대 잡음비가 약 1 이상이면, 각 페이저 방향을 따라 수신된 신호가 있음을 나타낸다. 제1 방향이 일반적으로 알려져 있기 때문에, 하늘 탐색에서 그러한 식별된 신호는 일반적으로 억제되는 것이 바람직하다.

제2 방향의 결정은 수신기가 위치되는 환경의 지형 모델에 기초할 수 있고, 여기서 상기 모델은 수신기에서 수신되는 반사 신호의 존재를 예측하는 데 사용된다. 이러한 지형 모델은 예를 들어 수신기가 위치된 도시 또는 지역의 3차원 모델일 수 있다. 반사 신호가 수신될 가능성이 있는 방향을 예측하기 위해 신호 데이터가 수신되기 전에 지형 모델이 사용될 수 있다. 다시 말해서, 지형 모델은 수신된 데이터의 분석 없이 제2 방향을 결정하는데 사용될 수 있다.

대안적으로, 지형 모델은 수신된 데이터의 분석 동안, 예를 들어 반사 신호가 수신기에서 수신되었다는 추론에 따라 반사 신호(예를 들어, 건물로부터)의 방향을 추정하기 위해 사용될 수 있다.

제1 방향의 결정 및 제2 방향의 결정은 수신기가 위치되는 환경에 대한 사전 지식에 기초될 수 있다. 예를 들어, 스푸퍼는 낮은 고도각(수평선 근처에 위치)에서 관찰될 가능성이 가장 높다.

단계 (e)에서 적어도 하나의 페이저 시퀀스는 제1 및 제2 방향의 결정에 후속하여 상기 페이저 시퀀스를 생성함으로써 획득될 수 있다.

일반적으로, 제1 및 제2 방향을 결정하는 단계, 각각의 제1 및 제2 방향을 따른 수신기의 측정되거나 가정된 움직임을 나타내는 제1 및 제2 페이저 시퀀스를 획득하는 단계, 제3 페이저 시퀀스를 생성하는 단계 및 상관 신호를 제공하는 단계는 각각의 상관 기간 동안 수신된 동일한 신호 데이터의 사용하여 모두 수행될 수 있다. 그러나, 특정 실시예에서, 전력 소비를 줄이고 배터리 성능을 개선하기 위해 이전 기간의 지식이 재사용될 수 있다.

예를 들어, 제2 방향을 결정하기 위해 수신된 신호 데이터의 분석이 하나 이상의 각각의 페이저 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는 경우, 방법은 결정된 제2 방향으로 수신기의 측정된 또는 가정된 움직임에 대응하는 페이저 시퀀스를 주소 지정 가능한 저장소(addressable storage)에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 따라서, 실시예들에서, 단계 (e)에서 획득된 적어도 하나의 페이저 시퀀스는 상기 주소 지정 가능한 저장소로부터 획득될 수 있다. 이는 방법의 단계를 수행할 때 처리 전력 및 배터리 소모를 유리하게 감소시킨다.

실시예에서, 결정된 제1 방향 및 결정된 제2 방향 중 적어도 하나, 및/또는 단계 (e)에서 획득된 적어도 하나의 페이저 시퀀스는 주소 지정 가능한 저장소에 저장될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 방향이 한 시간 주기에서 다음 주기로 변경되지 않는다고 가정할 수 있는 경우 이러한 파라미터 중 임의의 하나는 주소 지정 가능한 저장소에서 획득될 수 있다(예를 들어, 수신기가 천천히 걷는 보행자 위에 위치함).

방법은 생성된 제3 페이저 시퀀스를 주소 지정 가능한 저장소에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다. 따라서, 저장된 제3 페이저 시퀀스는 새로운 제3 페이저 시퀀스를 생성하기 보다는 후속 시간 기간 동안 상관 신호를 제공하기 위해 사용될 수 있어, 유리하게는 필요한 처리 전력 및 배터리 소모를 감소시킨다. 제3 페이저 시퀀스의 이러한 재사용은 후속 기간 동안 수신기의 측정되거나 가정된 움직임이 제3 페이저 시퀀스가 구성된 기간 동안 수신기의 측정되거나 가정된 움직임과 실질적으로 동일할 때 유익하고, 후속 기간의 제1 및 제2 방향은 제3 페이저 시퀀스가 구성된 기간 동안의 제1 및 제2 방향과 실질적으로 동일하다. 다시 말해서, 제3 페이저 시퀀스는 2개의 기간에서 수신된 신호의 "패턴"이 실질적으로 동일한 경우 하나의(예를 들어, 상관) 기간에서 다른 기간으로 유리하게 재사용될 수 있다. 그러한 시나리오는 예를 들어 수신된 신호의 제1 방향과 제2 방향이 상관 사이에서 크게 변하지 않을 것 같은 느린 속도로 걷는 보행자에 대해 가정될 수 있다.

방법은 바람직하게는 단계 (h)에서 생성된 상관 신호에 기초하여 수신기의 위치를 결정하는 단계를 더 포함한다. 이것은 적어도 3개의 포지셔닝 소스에 대한 범위를 설정하고 위치를 결정하기 위해 수학적 필터를 사용함으로써 알려진 방식으로 달성될 수 있다. 계산된 위치는 당업계에 알려진 바와 같이 매우 다양한 응용에서 사용될 수 있다.

바람직한 실시예에서, 방법은 로컬 발진기(local oscillator)를 사용하여 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스를 제공하는 단계; 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 원격 소스 중 적어도 하나로부터 수신된 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수(received frequency) 또는 수신된 위상(received phase) 사이의 오프셋을 결정하는 단계 - 상기 제1 레퍼런스 신호는 알려지거나 예측 가능한 주파수 또는 위상을 가짐 - 를 더 포함할 수 있고; 및 단계 (e)에서 획득된 제1 및 제2 페이저 시퀀스 중 적어도 하나는 (예를 들어, 시간의 함수로서) 결정된 오프셋을 나타낸다. 제1 및 제2 페이저 시퀀스에서 페이저의 진폭 및/또는 각도는 결정된 오프셋(또는 오프셋의 시계열)에 기초하여 조정될 수 있다. 이러한 실시예는 로컬 발진기의 불안정성에 의해 상관 신호에 도입된 오류의 제거를 유리하게 용이하게 한다. 이것은 로컬 발진기가 수정(예를 들어, 스마트 폰)과 같이 간단하고 비용이 저렴한 구현에서 특히 유리하다.

로컬 발진기의 오류는 수신기와 원격 소스 사이의 벡터를 따라 레퍼런스 신호가 수신된("레퍼런스 소스(reference source)") 이 둘 사이의 상대적 움직임에 기초하는 수신된 위상 또는 수신된 주파수에 도입된 효과를 제거함으로서 분리될 수 있다. 따라서, 방법은 둘 사이의 직선 방향("시선")을 따라 수신기와 레퍼런스 소스 모두의 모션 성분을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 로컬 발진기에 의해 제공되는 로컬 주파수 또는 위상과 레퍼런스 신호 사이의 오프셋을 보상함으로써, 움직이는 수신기는 다른 방법보다 더 긴 일관된 신호 통합을 제공할 수 있다. 1초 이상의 기간 동안 수신된 신호의 일관된 통합이 가능하다. 이것은 수신기의 감도가 개선되어 위에서 논의된 가중 페이저 시퀀스의 사용과 함께 더 약한 포지셔닝 신호가 탐지되고 포지셔닝 계산(positioning calculation)에 사용될 수 있음을 의미한다.

레퍼런스 소스는 지상파 송신기(terrestrial transmitter)일 수 있다. 예를 들어, 레퍼런스 소스는 셀룰러 송신기 또는 DAB, DVB-T 또는 아날로그 방송일 수 있다. 레퍼런스 소스는 위성, 예를 들어 안정성이 높은 원자 로컬 발진기를 갖는 GNSS 위성일 수 있다. 레퍼런스 소스는 제1 또는 제2 방향 중 하나를 따른 원격 소스일 수 있다. 중요한 것은 원격 소스의 로컬 발진기가 적어도 로컬 발진기보다 더 안정적이어야 한다는 것이다.

논의된 바와 같이, 결정된 오프셋은 제3의 가중된 페이저 시퀀스를 생성하는 데 사용되는 제1 및 제2 페이저 시퀀스에 나타날 수 있다. 바람직한 실시예에서, 방법은 로컬 발진기(local oscillator)를 사용하여 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스를 제공하는 단계; 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 원격 소스 중 적어도 하나로부터 수신된 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수 또는 수신된 위상 사이의 오프셋을 결정하는 단계 - 상기 제1 레퍼런스 신호는 알려지거나 예측 가능한 주파수 또는 위상을 가짐 -; 및 로컬 신호를 제공하기 위해 상기 오프셋을 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 상관을 위해 사용되는 로컬 신호는 로컬 발진기로부터 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스, 및 결정된 오프셋을 사용하여 생성된다. 이론상, 보정(correction)은 로컬 신호, 수신 신호 데이터 및 상관 신호 중 적어도 하나에 적용될 수 있다.

방법은 시간의 함수로서 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수 또는 수신된 위상 사이의 오프셋 시퀀스를 결정하는 단계, 및 로컬 신호를 제공하기 위해 오프셋 시퀀스를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 오프셋의 시퀀스는 시간에 따라 결정된 오프셋을 나타내는 진폭 및/또는 각도를 갖는 페이저 시퀀스로 표현될 수 있다.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 포지셔닝 시스템의 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서가 본 발명의 제1 측면와 관련하여 전술한 단계를 수행하게 하는 실행 가능한 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.

본 발명의 제3 측면에 따르면, 포지셔닝 시스템이 제공되고, 이는: 하나 이상의 원격 소스로부터 신호 데이터를 수신하도록 구성된 수신기(receiver); 수신기의 측정된 또는 가정된 움직임을 제공하도록 구성된 모션 모듈(motion module); 제1 방향 및 제2 방향을 결정하도록 구성된 방향 결정 유닛(direction determination unit) - 제1 방향을 따라 수신기에서 수신된 신호는 강화되기를 원하고 제2 방향을 따라 수신기에서 수신된 신호는 억제하기를 원함 -; 로컬 신호를 제공하도록 구성된 로컬 신호 생성기(local signal generator); (i) 각각 제1 및 제2 방향에서 수신기의 측정되고 또는 가정된 움직임을 나타내는 제1 및 제2 페이저 시퀀스(phasor sequence)를 획득하는 단계 - 제1 및 제2 페이저 시퀀스 각각은 진폭 및/또는 각도를 포함하는 하나 이상의 페이저를 포함함 -, 및 (ii) 결정된 제1 및 제2 방향에 따라 제1 및 제2 페이저 시퀀스의 가중 조합에 기초하여 제3 페이저 시퀀스를 생성하도록 구성된 페이저 생성 유닛(phasor generation unit); 및 제3 페이저 시퀀스를 이용하여 상관 신호를 제공하도록 구성된 상관 유닛(correlation unit)을 포함하고, 여기서 상관 신호를 제공하는 단계는 로컬 신호를 수신된 신호 데이터와 상관시키는 단계, 및 로컬 신호, 수신된 신호 데이터, 및 상관의 결과 중 적어도 하나를 제3 페이저 시퀀스와 결합하는 단계를 포함하여, 제2 방향을 따라 수신된 신호가 제1 방향을 따라 수신된 신호에 대해 억제된다.

따라서, 본 발명의 제3 측면의 포지셔닝 시스템은 제1 측면와 관련하여 전술한 바와 같은 모든 이점을 제공한다. 일반적으로, 본 발명의 제3 측면의 포지셔닝 시스템은 예를 들어 적절하게 프로그래밍된 프로세서의 사용을 통해 본 발명의 제1 측면의 임의의 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.

본 발명의 제1 측면에서와 같이, 제1 방향은 일반적으로 원격 소스로부터 수신기까지의 직선 방향이다. 제2 방향은 일반적으로 원격 소스에서 수신기로의 비직선 방향이거나 신뢰할 수 없는 원격 소스에서 수신기로의 직선 방향이다.

일반적으로, 제3 페이저 시퀀스는 추정 프로세스, 바람직하게는 최소 제곱 피팅 프로세스를 사용하여 생성된다. 일반적으로, 추정 프로세스는 제1 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 향상 및 제2 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 억제를 기반으로 한다.

바람직한 실시측면에서, 제3 페이저 시퀀스, W는 다음에 의해 생성된다:

W = S ⁺ Z

여기서 S는 제1 및 제2 페이저 시퀀스를 나타내는 행렬, S⁺는 의사 역행렬, Z 는 제1 및 제2 방향의 가중치를 나타내는 행렬이다.

수신기는 수신된 신호 데이터를 처리하기 위한 안테나 및 전자장치를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 모션 모듈은 안테나의 측정된 또는 가정된 움직임을 제공하도록 구성된다. 본 발명은 수신기가 신호 데이터를 수신하기 위한 정확히 하나의(즉, 단일) 안테나를 포함하는 실시예에서 특별한 이점을 발견한다. 따라서, 단 하나의 안테나를 갖는 장치(예를 들어, 스마트폰)에서 본 발명을 사용하여 개선된 포지셔닝 솔루션이 획득될 수 있다. 이는 신호가 수신되는 서로 다른 방향을 결정하기 위해 복수의 안테나를 사용하는 CRPA와 같은 기존 솔루션과 대조된다. 그러나, 본 발명은 2개 이상의 안테나를 갖는 포지셔닝 시스템에서도 사용될 수 있다는 것이 예상된다.

포지셔닝 시스템은 바람직하게는 상관 신호에 기초하여 수신기의 위치를 결정하도록 구성된 포지셔닝 유닛을 더 포함한다.

모션 모듈은 일반적으로 가속도계 또는 자이로스코프와 같은 적어도 하나의 관성 센서를 포함한다. 그러나, 수신기의 움직임을 측정하는 데 사용될 수 있는 다른 센서, 예를 들어 기압 센서, 지자기 센서 또는 시각적 주행 거리 측정 장치가 예상된다. 모션 모듈은 일반적으로 관성 측정 유닛(inertial measurement unit)(IMU)이거나 이를 포함할 수 있다. 대안적으로, 모션 모듈은 이전 에포크(previous epoch)에서의 움직임 패턴에 기초하여 수신기의 움직임을 가정할 수 있다.

바람직한 실시예에서, 포지셔닝 시스템은 페이저 생성 유닛에 의해 생성된 적어도 하나의 페이저 시퀀스 및/또는 방향 결정 유닛에 의해 결정된 제1 및 제2 방향 중 적어도 하나를 저장하도록 구성된 주소 지정 가능한 저장소를 더 포함할 수 있다. 이것은 유리하게 저장된 페이저 시퀀스(들)가 적절한 경우 후속 기간 동안 재사용될 수 있음을 의미한다(예를 들어 수신기의 측정 또는 가정된 움직임과 제1 및 제2 방향이 두 개의 개별 기간에서 실질적으로 동일한 것으로 간주되는 경우). 페이저 시퀀스의 이러한 재사용은 필요한 컴퓨팅 파워와 배터리 자원을 유리하게 감소시킨다.

바람직한 실시예에서, 포지셔닝 시스템(positioning system)은 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스를 제공하도록 구성된 로컬 발진기(local oscillator); 및 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 원격 소스 중 적어도 하나로부터 수신된 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수 또는 수신된 위상 사이의 오프셋을 결정하도록 구성된 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛(local oscillator offset determination unit) - 상기 제1 레퍼런스 신호는 알려지거나 예측 가능한 주파수 또는 위상을 포함함 - 을 더 포함할 수 있고, 여기서 페이저 생성 유닛에 의해 획득된 제1 및 제2 페이저 시퀀스 중 적어도 하나는 결정된 오프셋을 나타낸다. 이러한 실시예는 유리하게는 본 발명의 제1 측면와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 1초 이상의 더 긴 일관된 통합 시간을 허용한다.

실시예에서, 포지셔닝 시스템은 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스를 제공하도록 구성된 로컬 발진기; 및 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 원격 소스 중 적어도 하나로부터 수신된 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수 또는 수신된 위상 사이의 오프셋을 결정하도록 구성된 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛 - 상기 제1 레퍼런스 신호는 알려지거나 예측 가능한 주파수 또는 위상을 가짐 - 을 더 포함하고, 로컬 신호 발생기는 상기 로컬 신호를 제공하기 위해 로컬 발진기로부터의 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스, 및 결정된 오프셋을 사용하도록 구성된다. 바람직하게, 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛은 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수 또는 수신된 위상 사이의 오프셋 시퀀스를 시간의 함수로서 계산하도록 구성된다.

포지셔닝 시스템은 일반적으로 단일(예를 들어, GNSS) 포지셔닝 장치에 제공된다. 이러한 단일 포지셔닝 장치는 스마트폰과 같은 전자 사용자 장치에 제공될 수 있다. 대안적으로, 포지셔닝 시스템의 다양한 모듈(상관 유닛, 방향 결정 유닛 및 페이저 생성 유닛과 같은)은 포지셔닝 시스템이 분산되도록(즉, 분산 시스템으로 구성되도록) 별도로 제공될 수 있다. 예를 들어, 페이저 생성 유닛 및/또는 상관 유닛에 의해 수행되는 계산과 같은 특정 계산은 네트워크의 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 전자 사용자 장치는 효율성을 위해 적절한 경우 네트워크의 다른 프로세서로 계산을 오프로드할 수 있다.

본 발명의 임의의 측면에서, 수신기는 일반적으로 GNSS 수신기이다. 적어도 하나의 원격 소스는 일반적으로 적어도 하나의 GNSS 위성을 포함한다.

본 발명의 방법 및 포지셔닝 시스템은 일반적으로 위치를 결정하는데 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 시간 및 빈도와 같은 다른 메트릭을 결정하는 데 사용될 수 있다. 본 발명에 의해 결정된 메트릭은 탐색 또는 추적 애플리케이션에서 사용될 수 있다.

이제 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이며, 여기서:
도 1은 본 발명의 방법 및 포지셔닝 시스템이 사용될 수 있는 예시적인 환경을 도시하는 개략도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포지셔닝 시스템의 관련 부분을 도시하는 개략도이다;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예의 주요 단계를 개략적으로 나타낸 흐름도이다;
도 4는 상관 프로세스 동안 모션 보상이 적용될 수 있는 방법을 개략적으로 도시한다;
도 5는 상이한 방향으로부터의 신호 수신의 감도에 대한 본 발명의 효과를 개략적으로 설명한다;
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예의 단계를 개략적으로 나타낸 흐름도이다; 및
도 7은 후보 제2 방향을 개략적으로 도시한다.

도 1은 예로서, 본 발명의 방법 및 포지셔닝 시스템이 사용될 수 있는 예시적인 환경을 도시하는 개략도이다. 여기서, 포지셔닝 장치(positioning device)(1000)는 원격 소스로부터의 GNSS 신호를 포함하는 무선 신호가 반사될 수 있는 고층 빌딩 사이에 위치한 "도시 협곡(urban canyon)" 환경 내에 위치된다. 이러한 "도시 협곡" 환경은 일반적으로 포지셔닝 시스템이 위치 솔루션을 정확하게 결정하기 위한 어려운 환경이다.

도 1의 예에서, 포지셔닝 장치(1000)는 제1 포지셔닝 위성(first positioning satellite)(1000a)으로부터 약한 직선(SL) 신호 X₁, 동일한 위성(1000a )으로부터 비교적 강한 반사된 비직선(NSL) 신호 X₂, 이 예의 목적을 위한 스푸퍼인, 제2 원격 소스(1000b)로부터의 강한 비직선 신호 X₃를 수신한다. 신호 X₂및 X₃ 에 비해 SL 신호 X₁의 상대적인 약점은 신호 X₁ 의 점선으로 개략적으로 설명되어 있으며 SL 신호 X₁이 위성에서 수신기로의 경로상의 고층 빌딩을 통과하기 때문이다.

신호 X₁ 은 방향 D₁을 따라 수신기에서 수신되고; 신호 X₂는 방향 D₂를 따라 수신기에서 수신되고; 신호 X₃는 방향 D₃를 따라 수신기에서 수신된다.

도 2는 본 발명에 따른 포지셔닝 시스템의 관련 부분을 도시하는 개략도이다. 수신기(receiver)(100)는 GNSS 신호와 같은 무선 신호를 수신하기 위한 안테나(antenna)(2)를 포함한다. 이 예에서 수신기(100)는 단일 안테나를 포함하고, 스마트폰과 같은 휴대용 전자 장치의 일부일 수 있다. 일반적으로 안테나에서 수신된 방송 신호는 아날로그 신호이며 증폭되어 기저대역 또는 더 낮은 주파수로 하향 변환되고 아날로그-디지털 변환기에 의해 디지털 형식으로 변환되고, 이러한 프로세스는 수신기 프런트 엔드 블록(front-end block)(3)에서 발생한다. 디지털화된 신호(digitised signal)는 아래에서 논의되는 바와 같이 처리(상관)된다.

수신된 신호는 로컬 신호 생성기(8)에 의해 생성된 신호의 로컬 복제에 대해 상관 유닛(correlation unit)(12)에서 상관된다. 상관 유닛은 상관이기(correlator)를 포함한다. 로컬 신호 발생기(8)는 로컬 발진기(10)의 주파수 또는 위상 레퍼런스를 사용하여 알려진 상관 시퀀스(GNSS 위성에 대한 PRN(pseudorandom number) 코드와 같은)의 로컬 사본을 생성하도록 구성된다.

모션 모듈(motion module)(4)은 수신기(100)의 모션, 특히 안테나(2)의 모션을 측정할 수 있는 센서를 포함한다. 모션 모듈(4)은 가속도계 및 자이로스코프 센서와 같은 관성 센서를 포함할 수 있으며, 이로부터 데이터는 수신기의 모션을 추론하는 데 사용될 수 있다. 모션 모듈(4)은 일반적으로 관성 센서를 사용하는 관성 측정 유닛(IMU)을 포함하지만, 기압계, 자력계 및 시각적 주행 거리계 시스템, 예를 들어 구글 탱고® 시스템과 같은, 수신기의 모션을 결정하는 다른(비-GNSS) 수단이 대안적으로 또는 추가적으로 사용될 수 있다. 실시예에서 모션 모듈은 포지셔닝 유닛을 포함하는 폐쇄 루프 시스템에 있을 수 있다.

페이저 생성 유닛(phasor generation unit)(20)은 모션 모듈(4)에 의해 측정된 수신기의 모션을 나타내는 모션 보상 페이저를 유도한다. 모션 보상 페이저는 로컬 신호 생성기(8)로부터의 로컬 신호, 수신된 신호 데이터, 및 상관의 결과(예를 들어, 상관 유닛(12) 내의 상관기로부터의 초기 출력) 중 적어도 하나에 적용될 수 있다. 페이저 생성 유닛(phasor generation unit)(20)에 의해 생성된 페이저는 로컬 저장소(local storage)(16)에 저장될 수 있다.

각 페이저는 진폭 및 (위상) 각도 중 적어도 하나를 포함한다.

방향 결정 유닛(direction determination unit)(DDU)(6)은 수신된 신호가 향상되어야 하는 방향 또는 방향들을 따라 및 수신된 신호가 능동적으로 억제되어야 하는 방향 또는 방향들을 따라 결정하도록 동작 가능하다. 결정된 방향은 로컬 저장소(local storage)(16)에 저장될 수 있다.

로컬 발진기 오프셋 결정 유닛(LO 유닛)(5)은 로컬 발진기(10)에 의해 제공되는 레퍼런스 주파수 또는 위상과 알려진 또는 예측 가능한 주파수 또는 위상을 가지고 있는 원격 레퍼런스 소스로부터 수신된 레퍼런스 신호의 주파수 또는 위상 사이의 오프셋("오류")을 결정하도록 작동 가능하다. 이러한 방식으로, 로컬 발진기(10)의 정확도는 레퍼런스 소스의 정확도에 매칭될 수 있다. 이러한 기술은 아래에서 더 자세히 설명된다.

상관 유닛(correlation unit)(12)에 의한 상관 시에, 포지셔닝 유닛(positioning unit)(14)은 페이저 생성 유닛에 의해 생성된 페이저와 조합하여 상관의 결과에 기초하여 수신기의 위치를 계산한다. 다른 실시예에서, 시간 또는 빈도와 같은 상이한 물리적 메트릭(physical metric)이 결정될 수 있다.

포지셔닝 시스템의 위에서 설명된 유닛들 각각은 실행된 소프트웨어 또는 펌웨어에 따라 다양한 유닛들의 동작을 제어하도록 동작가능한 프로세서(1)와 논리적으로 통신한다. 현재 도시된 실시예에서, 모듈은, 대안적인 실시예에서는 네트워크를 통해 분산 방식으로 제공될 수 있지만, 단일 포지셔닝 장치 내에 제공된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예의 주요 단계를 나타내는 흐름도로서, 도 1 및 도 2에 도시된 수신기(100) 및 환경을 참조하여 설명될 것이다. 단계 S100에서 수신기(100)는 원격 소스(1000a, 1000b)로부터 신호 데이터를 수신한다. 신호 데이터는 신호 X₁, X₂ 및 X₃ (뿐만 아니라 본 예에서 예시되지 않은 추가 신호, 예를 들어 위성(1000a)로부터의 추가 반사 NSL 신호 또는 추가 원격 소스로부터의 신호)를 포함한다는 것이 이해될 것이다.

포지셔닝 위성(1000a)은 GNSS 포지셔닝 위성과 같은 신뢰할 수 있는 소스이다. 도 1은 다중 경로 효과로 알려진 포지셔닝 시스템에서 발생할 수 있는 잡음 형태를 도시한다. 여기서, SL 신호 X₁ 및 NSL "다중 경로(multi-path)" 신호 X₂는 동일한 원격 소스(remote source)(1000a)에서 시작되었지만 다른 경로를 통해 수신기(100)에 도달했다. 따라서 이러한 신호는 다른 시간에 수신되고 다른 감쇠 및 위상 특성을 가질 수 있다. 따라서, 신호 X₁ 및 X₂는 (예를 들어, 상쇄 및/또는 보강 간섭을 통해) 서로에 대해 잡음으로 작용하여 포지셔닝 정확도에 심각한 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, SL 신호 X₁은 신호 X₁ 이 원격 소스(1000a)와 수신기(100) 사이의 경로에서 감쇠되기 때문에 NSL 신호 X₂ 보다 절대 전력이 더 낮다. 따라서, 일반적으로 수신기는 절대 전력이 더 높은 반사 신호(reflected signal) X₂에 "잠금"되어 추가 경로 길이로 인해 잘못된 의사 범위 계산을 초래할 수 있다. 본 발명은 설명되는 바와 같이 이러한 문제를 완화하는 데 도움이 된다.

이 예에서 제2 원격 소스(1000b)는 스푸퍼와 같은 신뢰할 수 없는 원격 소스이다. 신호 X₃ 은 잘못된 포지셔닝 데이터를 포함하고 있지만 스푸퍼에서 직선 방향 D₃을 따라 수신된다. 따라서, 포지셔닝 시스템에 의한 신호 X₃의 처리는 바람직하지 않은 잘못된 포지셔닝 솔루션을 생성한다.

단계 S102에서, 모션 모듈(4)은 예를 들어 IMU로부터 획득된 데이터를 사용하여 수신기의 움직임을 결정한다. 대안적으로, 단계 S102에서 수신기는 이전에 검출된 움직임 패턴에 기초하여 안테나의 모션을 가정할 수 있다. 예를 들어, 모션 모듈(4)에 의한 이전 측정이 수신기가 일정한 방향으로 일정한 속도로 움직이고 있음을 나타내면 현재의 움직임이 이전 시대의 움직임과 동일하다고 가정할 수 있다. 단계 S100 및 S102는 통상적으로 수신기의 위치가 계산되는 동안 연속적인 방식으로 수행된다.

단계 S104에서, DDU(6)는 신호가 향상되기를 원하는 하나 이상의 제1 방향 및 신호가 능동적으로 억제되기를 원하는 하나 이상의 제2 방향을 결정한다. 전형적으로, 방향 결정 모듈(6)은 신호가 강화되어야 하는 단일 제1 방향 및 수신된 신호가 억제되기를 원하는 복수의 방향을 결정한다. 도 1에 도시된 예에서, 제1 방향은 포지셔닝 위성(1000a)과 수신기(100) 사이의 SL 방향 D₁ 이며, 즉 신호 X₁을 향상시키는 것이 바람직하다. 수신 신호를 억제하고자 하는 제2 방향은 포지셔닝 위성(1000a)과 수신기(100) 사이의 NSL 방향 D₂와 스푸퍼(1000b)와 수신기(100) 사이의 SL 방향 D₃이다. 즉, 약한 SL 신호 X₁의 전력보다 낮은 신호 X₂ 및 X₃을 능동적으로 억제하는 것이 바람직하다.

본 예에서와 같이, 제1 방향은 일반적으로 포지셔닝 위성과 같은 신뢰할 수 있는 소스에 대한 SL 방향이고, 위성 성상도로부터의 방송 천체력으로부터 알려지거나 추정될 수 있다. 제2 방향(들)을 결정하기 위해 다수의 상이한 기술이 사용될 수 있다. 여기에는:

● 신호가 수신되는 방향을 측정하기 위해 실질적으로 모든 고도 및 방위각에 걸쳐 하늘을 스캔하는 단계, 및 수신된 신호가 반사된(즉, 원하지 않는 NSL) 신호인지 여부를 결정하기 위해 미리 결정된 기준을 사용하는 단계를 포함할 수 있다.

● 반사된(즉, 바람직하지 않은) 신호의 방향을 추정하기 위해 3차원 지도 도움(three-dimensional map aiding)을 사용한다.

● 사전 지식으로 인해 특정 방향 선택하는 단계, 예를 들어 스푸퍼는 수평선 근처에서 관찰될 가능성이 가장 크다(높이 각도가 작음).

이들 기술은 도 6과 관련하여 여기에서 더 설명될 것이다. 이러한 기술에 대한 자세한 내용은 공개 WO2019/058119에서 찾을 수 있다.

결정된 제1 및 제2 방향은 로컬 저장소(16)에 저장될 수 있고(단계 S104'), 수신기의 모션 및 제1 및 제2 방향이 기간에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지된다고 가정되는 적절한 후속 기간에 재사용될 수 있다.

방법은 레퍼런스 소스에 의해 수신된 레퍼런스 신호의 레퍼런스 주파수 또는 위상에 대한 로컬 발진기(10)의 주파수 또는 위상 레퍼런스의 오프셋을 결정하는 단계 S105를 선택적으로 포함할 수 있다. 이것은 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛(local oscillator offset determination unit)(5)에 의해 수행된다. 먼저, 수신된 신호 데이터를 기반으로 레퍼런스 소스(reference source)가 선택된다. 레퍼런스 소스는 수신기의 로컬 발진기(10)보다 적어도 더 안정적인 고도로 안정적인 로컬 발진기를 가져야 한다. 레퍼런스 소스는 위성 또는 지상 송신기일 수 있으며, 레퍼런스 신호는 바람직하게는 직접적인 직선 경로를 따라 수신기에 의해 수신된다. 이 예의 목적을 위해 레퍼런스 소스가 수신기와 함께 방해받지 않는 SL을 갖는 성상도(도 1에는 표시되지 않음)의 위성이라고 가정한다.

다음으로, 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛(5)은 선택된 레퍼런스 소스의 방향을 따른 수신기의 측정된 움직임(단계 S102에서 획득됨)의 성분을 결정한다. 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛은 레퍼런스 소스의 모션을 추가로 결정한다. 특히, 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛(5)은 수신기와 레퍼런스 소스 사이의 직선을 따라 선택된 레퍼런스 소스의 모션 성분을 결정한다. 따라서, 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛은 수신기와 이들을 연결하는 벡터를 따라 선택된 레퍼런스 소스의 상대적인 움직임을 결정할 수 있다.

따라서, 로컬 발진기 오프셋 결정부(5)는 레퍼런스 소스와 수신기(100)의 상대적인 이동으로 인해 수신된 레퍼런스 신호에 도입되는 주파수 또는 위상 오차를 계산할 수 있다. 수신된 레퍼런스 신호는 알려진 안정적인 주파수 또는 위상에서 레퍼런스 소스에 의해 제공된다. 따라서, 일단 도플러 오류가 제거되면, 레퍼런스 소스의 알려진 주파수 또는 위상과 실제로 수신되는 주파수 또는 위상 사이의 나머지 차이는 로컬 발진기(10)에 의해 제공되는 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스의 오차에 기인할 수 있다. 이에 기초하여, 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛(5)은 로컬 발진기(10)에 의해 제공되는 주파수 또는 위상 레퍼런스에 대한 오프셋을 계산하도록 구성된다. 로컬 발진기(10)에 의해 제공되는 주파수 또는 위상의 오차를 결정하는 추가 세부사항은 공개 WO2019/008327 및 WO2019/063983에서 찾을 수 있다.

단계 S106에서, 페이저 생성 유닛(20)은 방향 결정 유닛(6)에 의해 결정된 제1 및 제2 방향에 따라 페이저 시퀀스를 생성한다. 보다 구체적으로, 페이저 생성 유닛은 신호 방향 D₁, D₂ 및 D₃ 각각을 따라 수신기의 모션을 나타내는 각각의 페이저 시퀀스를 생성한다.

각 페이저 시퀀스 Φ는 복수의 페이저를 포함하며, 각 페이저는 일반적으로 수신된 신호의 샘플과 동일한 지속 시간을 가진다. 신호 데이터가 수신되고 및 수신기 움직임이 측정되는 기간 동안 수신된 신호의 샘플과 로컬 신호의 샘플이 있기 때문에 생성된 페이저 시퀀스Φ에는 일반적으로 동일한 수의 페이저 Φ_i(I = 1..N)가 있다. 각 페이저 Φ_i는 복수의 페이저로 구성된 페이저 시퀀스가 시간의 함수로서 특정 방향을 따른 수신기 모션을 나타내도록 시간 t에서 수신기의 모션에 기반한 위상 및/또는 진폭 보상을 나타낸다. 따라서, 페이저 시퀀스는 "모션 보상된(motion-compensated)" 페이저 시퀀스로 지칭될 수 있다.

로컬 발진기 오프셋이 단계 S105에서 결정되는 실시예에서, 단계 S106에서 생성된 각 페이저 시퀀스 Φ는 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛(5)에 의해 결정된 오프셋에 기초한 위상 및/또는 진폭 보상을 더 나타낼 수 있다. 이것은 도 3의 단계 S105a로 표현된다.

페이저 Φ_i는 위상 공간의 변환(transformation)이고 복소수 값을 가지며, 실제 값을 통해 모션 보상 페이저 시퀀스의 동위상 성분를 생성하고, 이미지 값을 통해 모션 보상 페이저 시퀀스의 직교 위상 성분를 생성한다. 페이저 Φ_i는 일반적으로 순환 페이저(cyclic phasor)이고, 예를 들어 실제 축에서 시계 방향으로 회전하거나 가상 축에서 반시계 방향으로 회전하는 것과 같이 다양한 방식으로 표현될 수 있다. 위에서 설명한 것처럼 각 방향에 대한 페이저 시퀀스는 해당 방향을 따라 측정된(또는 가정된) 수신기의 움직임을 나타낸다.

각각의 제1 및 제2 방향에 대해 결정된 페이저 시퀀스는 로컬 저장소(16)에 저장될 수 있고(단계 S106') 수신기의 모션과 제1 및 제2 방향이 기간에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지된다고 가정되는 적절한 후속 기간에서 재사용될 수 있다.

각 방향에 대한 페이저 시퀀스(원하는 SL 방향 및 바람직하지 않은 NSL/비신뢰 SL 방향 모두)가 획득되면, 개별 방향 페이저 시퀀스의 가중 조합에 기초하여 가중 페이저 시퀀스(weighted phasor sequence)가 생성된다(단계 S107). 가중 페이저 시퀀스 벡터 W는 다음 방정식으로 제공된다:

W=S ⁺ Z,

여기서 S는 신호 방향 D₁, D₂ 및 D₃에 대응하는 개별 페이저 시퀀스를 나타내는 행렬이고 Z는 가중 벡터이다.

S ⁺는 행렬 S의 의사 역행렬을 나타내며, 무어-펜로즈 의사 역행렬 또는 비정방 행렬의 역전을 풀기 위한 유사한 방법을 사용하여 획득될 수 있다.

이제 다음 의사 코드를 사용하여 가중 페이저 시퀀스 벡터 W를 생성하는 예제 프로세스를 설명한다.

a = {가중 페이저 시퀀스 벡터 W의 요소 수};

dx = {x축을 따른 수신기 위치 변경};

dy = {y축을 따른 수신기 위치의 변경};

dz = {z축을 따른 수신기 위치의 변경};

f = {수신 신호의 무선 주파수};

b = {수신 신호의 입사각};

A= {억제될 입사각의 벡터};

c = {이 매체에서 신호 캐리어의 속도(예를 들어, 빛의 속도)};

Z= {원하는 이득 벡터};

i = 허수 연산자;

우리는 먼저 벡터 W를 생성하는 동안 시간 경과에 따른 수신기 위치의 변화 시퀀스를 구성한다:

J = 1 : a

d(J) = sqrt(dx(J)^2 + dy(J)^2 + dz(J)^2);

끝

다음으로, 관심 있는 신호 도달 방향(예를 들어, SL 신호)에 대한 페이저 시퀀스 Φ를 생성하고, 일반성을 잃지 않고 K<만큼 긴 K개의 제1 페이저 시퀀스 Φ 로 구성된 가중 페이저 시퀀스 벡터 W 를 구축하도록 선택할 수 있다고 노트하는, 즉, K개의 관심 신호 방향이 있고 수신기가 관심 신호 및/또는 신호 반사에 대해 이동하고 있다. 일반적으로 K = 1(신뢰할 수 있는 위성에 대한 단일 직선 경로)이다.

I = 1 : K

J = 1 : a

Φ ( I , J ) = exp ( i*( 2*pi*f*d(J)*cos ( b(I,J) ))/c) ;

끝

Z ( I ) = 1 ;

끝

수신기가 직선으로 움직이고 총 경로 길이( |d(end)-d(1)| )가 반사기 또는 신호 소스까지의 거리보다 훨씬 작은 상황에서, b(I ,J) = b(I) = 가중 페이저 시퀀스 벡터W의 주어진 계산에 걸쳐 상수이다.

다음으로 강하게 감쇠되기를 원하는 신호 도달에 대한 위상 시퀀스Φ를 생성한다.

I = K+1 : length(A)

J = 1 : a

Φ ( I , J ) = exp ( i*( 2*pi*f*d(J)*cos ( b(I,J) ))/c) ;

끝

Z ( I ) = 0 ;

끝

마지막으로, 다음 행렬 조작을 수행하여 가중된 페이저 시퀀스 벡터 W를 푼다:

W = ( pinv ( S ) * Z )

여기서 pinv는 Moore Penrose 의사 역 또는 비정사각 행렬의 역전을 해결하는 유사한 방법을 나타내고, Z는 다양한 수신 신호 방향에 대한 원하는 가중치의 벡터이다(1은 원하는 향상할 신호 방향을 위해, 0은 억제할 신호 방향을 위해).

결과적인 가중 페이저 시퀀스 벡터 W는 수신된 신호 데이터를 일관성 있게 통합하기 위해 적용될 수 있다.

도 1과 관련하여 위에서 설명한 예시적인 환경을 계속해서 가중된 페이저 시퀀스 벡터 W에 4개의 요소가 있다고 가정하면, 즉 a =4인 방향 D1을 따른 페이저 시퀀스는 다음과 같이 표현될 수 있다:

Φ1 = (Φ(1,1) Φ(1,2) Φ(1,3) Φ(1,4));

방향 D₂를 따라 향하는 페이저 시퀀스는 다음과 같이 표현될 수 있다:

Φ2 = (Φ(2,1) Φ(2,2) Φ(2,3) Φ(2,4));

방향 D₃을 따라 향하는 페이저 시퀀스는 다음과 같이 표현될 수 있다:

Φ3 = (Φ(3,1) Φ(3,2) Φ(3,3) Φ(3,4)).

따라서, S는 다음과 같이 쓸 수 있다:

방향 D₁을 따라 수신된 신호를 향상시키고 방향 D₂ 및 D₃을 따라 수신된 신호를 능동적으로 억제하는 것이 바람직하기 때문에 벡터 Z는 다음과 같은 형식을 취한다:

Z= (1, 0, 0).

따라서,

생성된 가중 페이저 시퀀스 벡터 W는 로컬 저장소(16)에 저장될 수 있고(단계 S104'), 수신기의 모션 및 제1 및 제2 방향이 기간에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지된다고 가정되는 적절한 후속 기간에 재사용될 수 있다.

도 3을 다시 참조하면, 단계 S108에서 상관 유닛(12)은, 가중된 페이저 시퀀스 벡터 W를 상관 전에 로컬 신호 및 수신된 신호 데이터 중 적어도 하나와 결합함으로써 적용된 모션 보상으로, 로컬 신호 생성기(8)로부터의 로컬 신호를 수신된 신호 데이터와 상관시킨다. 대안적으로 또는 추가적으로, 가중된 페이저 시퀀스 벡터 W는 상관의 결과와 결합될 수 있다. 가중된 페이저 시퀀스 W와 결합된 이 상관 연산의 결과는 유리하게는 SL 방향 D₁에서 향상된 이득을 제공하고, 이러한 원치 않는 방향의 에너지는 위에서 설명한 개별 페이저 시퀀스의 가중치를 통해 능동적으로 감쇠되 듯이 방향 D₂와 D₃ 에서 원하지 않는 에너지를 최대한 억제를 제공한다. 이 기술은, 도 1과 같은 도시 협곡과 같은 까다로운 환경과 실내 환경에서도, 직선 경로 포지셔닝 신호를 검출하고 사용하는 능력을 극적으로 향상시킨다. 도 1의 예에서, 이는 건물에 의해 크게 감쇠된 SL 신호 X₁ 이 방향 D₂ 및 D₃을 따라 수신된 에너지의 활성 감쇠가 주어지면 포지셔닝 계산에 사용할 수 있음을 의미할 수 있다.

위에서 논의된 바와 같이, 로컬 발진기 오프셋이 단계 S105에서 결정되는 실시예에서, 단계 S106에서 생성된 페이저 시퀀스는 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛(5)에 의해 결정된 주파수 또는 위상 오프셋에 기초한 위상 보상(phase compensation)을 나타낼 수 있다(단계 S105a). 대안적으로, 단계 S108에서 로컬 신호 생성기(local signal generator)(8)는 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛(5)에 의해 결정된 오프셋과 함께 로컬 발진기(local oscillator)(10)에 의해 제공되는 주파수 또는 위상 레퍼런스를 사용하여 로컬 신호를 생성할 수 있다. 이것은 도 3의 단계 S105b에 의해 표현된다. 따라서, 로컬 발진기의 정확도는 레퍼런스 소스의 로컬 발진기의 정확도와 일치할 수 있고, 따라서 로컬 신호는 더 큰 안정성으로 제공될 수 있다.

상관 프로세스(S105a 또는 S105b를 통해 도입됨)에서 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛(5)에 의해 결정된 위상 또는 주파수 오프셋의 사용은 유리하게는 로컬 발진기 10의 고유한 불안정성으로 인한 도입 오류 없이 1초 이상의 기간에 걸쳐 일관되게 통합되도록 수신된 포지셔닝 신호를 허용할 수 있다.

가중된 페이저 시퀀스 벡터 W는 로컬 신호, 수신 신호 데이터, 또는 상관 유닛(12)으로부터의 초기 출력 중 적어도 하나에 적용될 수 있다. 도 4는 가중된 페이저 시퀀스 벡터 W를 수신된 신호 데이터 또는 상관의 결과에 적용할 때 수행되는 등가 프로세스로, 가중 페이저 시퀀스 벡터 W가 모션 보상을 제공하기 위해 로컬 신호에 적용될 수 있는 방법을 예시하는 개략도이다. 위에서 설명된 바와 같이, 페이저 생성 유닛(20)은 동위상 성분 I 및 직교 위상 성분 Q를 포함하는 가중된 모션 보상 페이저 시퀀스 벡터 W를 생성한다. 동위상 성분 I 및 직교 위상 성분 Q 모두는 동위상 성분 I 및 직교 위상 성분 Q로서 움직임 보상 상관 코드를 생성하기 위해 로컬 신호 생성기(8)에 의해 생성된 동일한 상관 코드와 혼합(22)된다. 상관 유닛(12)은 모션 보상된 상관 코드의 동상 성분을 수신된 신호 X(디지털 형태)와 혼합(24)하고 결과에 대한 적분(integration) 및 덤프(Dump)(13)를 수행하여 동상 상관 결과(30)를 생성한다. 상관 유닛(12)은 직교 위상 모션 보상 상관 코드를 동일한 수신 신호 X와 혼합(24)하고 그 결과에 대해 적분 및 덤프(13)를 수행하여 직교 위상 상관 결과(32)를 생성한다.

여기에서 설명된 바와 같이, 일반적으로 가중된 페이저 시퀀스 벡터 W 는 모션 보상을 수행하기 위해 로컬 신호, 수신 신호 데이터 및 상관 결과 중 적어도 하나에 적용될 수 있다. 모션 보상 페이저 시퀀스의 생성 및 상관에서의 사용에 대한 자세한 내용은 WO2017/163042에서 찾을 수 있다.

단계 S110에서, 상기 수신기의 위치는 공지된 바와 같은 상관 과정의 결과에 기초하여 계산된다.

가중 페이저 시퀀스 벡터 W를 사용하여 상관을 수행하는 효과는 이제 도 5를 참조하여 설명된다. 도 5는 원하는 SL 신호 방향 D1만을 따라 수신기 모션에 대해 생성된 페이저 시퀀스를 사용하여 상관이 수행될 때(점선 도 5의 선), 및 및 본 발명에 따른 가중된 페이저 시퀀스 벡터W 를 사용하여 상관이 수행될 때(도 5의 실선), 도달각(수평축)에 대한 입력 신호(수직축)에 대한 감도를 개략적으로 도시한 도면이다. 수신기가 직선으로 움직이면 수평 축은 운동 방향에 대한 원뿔 각도

를 나타낸다. 복잡한 수신기 경로의 경우 도달각과 감도 사이의 관계는 비선형 매핑이며 3D 표면으로 표시된다. 이 예의 목적을 위해 간단한 선형 수신기 경로를 고려하고 SL 신호 방향 D₁은 수신기에서 도달 각도

를 갖는다.

먼저 점선(D₁을 따른 모션 보상만)을 참조하면 원하는 신호 방향 D₁에 대응하는 각도

에서 피크(50도로 표시됨)와 원하지 않는 신호 각도에 대응하는 여러 2차 피크를 볼 수 있다. 특정 상황에서 2차 피크의 감도와 대응하는 각도(들)를 따라 수신된 신호(들)의 강도의 조합은 원하는 신호와 비교하여 원하지 않는 신호(들)에 대해 더 높은 수신 신호 강도를 초래할 수 있고, 수신기는 원치 않는 신호, 예를 들어 반사 신호 X₂ 또는 위장 신호 X₃에 의도치 않게 잠길 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 이것은 원하는 SL 신호가 특히 약하고/하거나 원하지 않는 신호가 높은 신호 강도를 갖는 경우 특히 문제가 된다.

실선은 가중된 페이저 시퀀스 벡터 W가 안테나에서 수신된 동일한 신호 데이터와의 상관을 위해 사용될 때의 감도를 개략적으로 도시한다. 감도 패턴은 여전히 상당한 피크(60으로 표시)와 다수의 2차 피크를 나타낸다. 그러나, 방향 D₁만을 따라 모션 보상을 사용할 때 2차 피크가 존재하는 각도에서 감도가 크게 감소한다. 특히, 점선 패턴에서 1차 2차 피크(first secondary peak)(51)에 대응하는 각도에서 실선의 감도가 현저히 억제된다. 일부 경우에 실선의 감도 패턴은 점선 이득 패턴의 피크에 대응하는 널(null)을 나타낸다(예를 들어, 53으로 표시됨). 결과적으로, 수신기가 원하지 않는 신호 방향으로 "잠금(locking on)"될 위험은 가중된 페이저 시퀀스 벡터 W를 사용하여 상관을 수행할 때 상당히 감소된다.

가중된 페이저 시퀀스 벡터 W 이득 패턴의 피크는 점선 페이저 시퀀스와 비교하여 약간 더 작은 진폭을 가지며 작은 양 δ

만 큼 각도가 이동했음을 주목한다. 그러나, 이것은 특히 원하지 않는 신호 방향을 따라 사이드 로브 이득(side lobe gain)의 상당한 억제로 인해 원하는 SL 신호 X₁에 고정하는 수신기의 능력에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 그러므로 가중된 페이저 시퀀스 벡터 W를 사용하는 모션 보상 상관 프로세스는 다중 경로 환경과 같은 기존의 어려운 환경 또는 스푸퍼로부터와 같이 원하지 않는 강한 신호가 존재하는 상황에서 상관을 상당히 향상시킨다는 것을 이해할 것이다.

이제 우리는 도 3에 개략된 흐름도의 단계 S104를 다시 참조하며, 여기서 제1 방향(들)(신호가 강화되어야 함) 및 제2 방향(들)(신호가 억제되어야 함)이 결정되고, 상기 방향을 결정하는 하나의 예시적인 방법을 고려한다. 이 방법의 주요 단계는 도 6의 흐름도에 설명되어 있으며 방향 결정 유닛(direction determination unit)(6)에 의해 수행된다.

도 6의 흐름도는 NSL 신호와 같은 바람직하지 않은 신호가 수신되는 후보 방향을 생성하기 위한 하늘의 "무차별 대입" 탐색을 나타낸다. 원하는 SL 방향은 (예를 들어, 수신기(100)에 저장된 방송 위성력(broadcast almanac) 및 천문력 데이터를 통해) 포지셔닝 성상도에서 위성의 위치에 대한 지식으로 인해 일반적으로 알려져 있음에 유의한다. 단계 S104a에서, 방향 결정 유닛(6)은 고도 α 및 방위각 β에 대한 적절한 값을 선택함으로써 신호가 수신될 수 있는 모든 가능한 방향에 대해 하늘의 전체 범위를 제공하도록 선택된 복수의 후보 방향에서 수신기의 모션을 나타내는 모션 보상 페이저를 생성한다. α 및 β의 특정 각도에서의 후보 방향(candidate direction)(70)이 도 7에 예시되어 있다. 모션 보상 페이저는 후보 방향을 따라 수신기의 측정 또는 가정된 움직임에 따라 생성된다.

각각의 후보 방향에 대해, 모션 보상된 상관 신호는 로컬 신호 및 수신 신호를 상관시키고 그 후보 방향에 대해 모션 보상된 페이저 시퀀스를 적용함으로써 계산된다(단계 S104b). 이전과 같이, 모션 보상 페이저 시퀀스는 로컬 신호, 수신 신호 및 상관 결과 중 적어도 하나에 적용될 수 있다.

단계 S104c에서, 방향 결정 유닛(6)은 모션 보상된 상관 신호의 분석을 수행하여 후보 방향이 신호가 수신되었을 가능성이 있는 방향인지 여부를 결정한다. 이것은 일반적으로 해당 후보 방향에 대한 모션 보상 상관 신호에 대한 신호 대 잡음비의 분석을 기반으로 한다. 예를 들어, 높은 신호 대 잡음비가 결정되면 해당 후보 방향은 신호가 수신되는 가능한 방향이다. 이러한 신호는 후보 방향이 신뢰할 수 있는 소스에 대한 SL 방향이 아닌 경우 바람직하지 않은 NSL 신호(예를 들어, 반사 신호)일 가능성이 높다.

모션 보상된 상관 신호가 낮은 신호 대 잡음비(예를 들어, 약 1 이하의 SNR)를 갖는 경우, 그 후보 방향을 따라 반사된 신호가 수신되지 않는다고 추론될 수 있다.

단계 S104d에서, 선택적으로, 원하지 않는(예를 들어, 반사된 NSL) 신호가 수신되었을 가능성이 있는 것으로 결정된 후보 방향에 대한 모션 보상 페이저가 로컬 저장소(local storage)(16)에 저장될 수 있다. 이러한 저장된 페이저 시퀀스 및 관련 방향은 S107 단계에서 가중 페이저 시퀀스 벡터 W를 생성하기 위해 수신기의 모션과 제1 및 제2 방향이 기간에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지된다고 가정되는 적절한 후속 기간에서 재사용될 수 있다. 이것은 S106에서 페이저 시퀀스를 재생성할 필요 없이 프로세싱 및 전력 자원의 사용을 유리하게 최적화한다.

반사될 가능성이 있는 NSL 신호 방향을 식별하는 것 외에도 이러한 "무차별 대입" 검색을 사용하여 스푸퍼와 같은 잠재적인 위조 소스(counterfeit source)를 식별할 수 있다. 위에서 설명된 기술은 신뢰할 수 있는 원격 포지셔닝 소스에 의해 전송된 신뢰할 수 있는 신호를 신뢰할 수 있는 원격 소스로 향하는 방향에 대한 정보 및 신호 도달 방향에 기초하여 위조 신호와 구별하는 데 사용될 수 있다.

하늘의 이러한 무차별 대입 탐색은 계산 집약적인 프로세스이며, 일 실시예에서 원하는 방향과 원하지 않는 방향은 수신기(100)를 둘러싸는 환경의 지형(예를 들어, 3차원) 모델을 사용하여 결정될 수 있다(3 차원 도시 모델 같은). 이러한 모델은 로컬 저장소(16)에 저장될 수 있고 필요에 따라 방향 결정 유닛(6)에 제공될 수 있다.

3D 모델이 사용되는 실시예에서, 전술한 바와 같이 실질적으로 모든 고도 및 방위각을 스캐닝하는 "무차별 대입" 접근보다는 반사 신호가 수신될 가능성이 있는 후보 방향을 목표로 하기 위해 맵이 사용될 수 있다. 예를 들어, 모션 보상은 직선 방향을 따라 신뢰할 수 있는 소스에 제공될 수 있고, 그 신뢰할 수 있는 소스로부터의 총 신호 강도 및 모션-보상된 상관 신호(motion-compensated correlation signal)의 신호 대 잡음비에 대한 분석이 수행될 수 있다. 상기 분석에 기초하여 반사 신호가 수신되었는지 여부를 유추할 수 있다. 예를 들어, 모션 보상 상관 신호의 신호 대 잡음비가 상대적으로 낮지만 수신기(100)가 해당 위성으로부터 높은 신호 강도를 수신하는 경우, 반사 신호가 해당 위성으로부터 수신된 신호를 지배하고 있다고 추론할 수 있다. 그 다음, 환경의 3D 모델은 반사된 신호가 수신기에서 수신될 수 있는(예를 들어, 건물로부터 반사되는) 후보 방향을 결정하는 데 사용될 수 있다.

이러한 3D 모델은 3D 모델을 기반으로 반사가 발생할 수 없는 하늘의 무차별 대입 스캔 방향을 따라 신호 성분이 수신되는 경우 스푸퍼와 같은 위조 소스를 판별하는 데 사용될 수 있다.

3D 모델을 사용하여 후보 방향을 생성하는 방법에 대한 자세한 내용은 공개 WO2019/058119에서 찾을 수 있다.

일부 실시예에서 수신기 환경의 3D 모델은 반사가 수신될 가능성이 있는 위치를 미리 예측하는 데 사용될 수 있으며, 단계 S104의 제1 및 제2 방향의 결정은 도 6의 방법을 사용하지 않고 상기 예측에 기초하여 수행될 수 있다.

지금까지 설명한 예에서 신호가 향상되어야 하는 제1 방향은 신뢰할 수 있는 소스에 대한 SL 신호이다. 이것은 대부분의 경우에 해당될 것으로 생각된다. 그러나, 본 발명은 임의의 원하는 방향으로 우선적인 이득을 제공하는 데 사용될 수 있으며, 예를 들어 목표가 스푸퍼 소스를 찾는 것이라면 원하는 제1 방향이 스푸퍼에 대한 SL 방향인 사용 사례가 있을 수 있다. 그러한 경우에 가중된 페이저 시퀀스 W는 SL 또는 NSL 위성 신호를 능동적으로 억제하는 데 사용된다.

본 발명은 수신된 신호를 공간적으로 구별하기 위해 사용되는 수신기 소프트웨어에 의해 수행되는 방법과 함께 단일 안테나를 사용하는 수신기(100)에 대한 특정 적용을 갖는다. 그러나, 다른 실시예에서 수신기는 전술한 바와 같은 방법과 조합하여 신호가 수신되는 방향을 구별하는 것을 추가로 돕기 위해 사용될 수 있는 2개 이상의 안테나를 포함할 수 있음이 고려된다.

Claims

포지셔닝 시스템에서 수행되는 방법에 있어서,
(a) 수신기에서, 하나 이상의 원격 소스로부터 신호 데이터를 수신하는 단계;
(b) 상기 수신기의 움직임을 측정하거나 가정하는 단계;
(c) 제1 방향을 결정하는 단계 - 상기 제1 방향을 따라 상기 수신기에서 수신된 신호는 향상되기를 원함 -;
(d) 제2 방향을 결정하는 단계 - 상기 제2 방향을 따라 상기 수신기에서 수신된 신호는 억제되기를 원함 -;
(e) 각각 상기 제1 및 제2 방향에서 상기 수신기의 측정되고 또는 가정된 움직임을 나타내는 제1 및 제2 페이저 시퀀스를 획득하는 단계 - 상기 제1 및 제2 페이저 시퀀스 각각은 진폭 및/또는 각도를 포함하는 하나 이상의 페이저를 포함함 -;
(f) 결정된 제1 및 제2 방향에 따라 상기 제1 및 제2 페이저 시퀀스의 가중 조합에 기초하여 제3 페이저 시퀀스를 생성하는 단계;
(g) 로컬 신호를 제공하는 단계; 및
(h) 상기 제3 페이저 시퀀스를 사용하여 상관 신호를 제공하는 단계 - 상기 상관 신호를 제공하는 단계는 상기 로컬 신호를 수신된 신호 데이터와 상관시키는 단계, 및 상기 로컬 신호, 수신된 신호 데이터, 및 상관의 결과 중 적어도 하나를 상기 제3 페이저 시퀀스와 결합하는 단계를 포함하여, 상기 제2 방향을 따라 수신된 신호가 상기 제1 방향을 따라 수신된 신호에 대해 억제됨 - 를 포함하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 방향은 원격 소스로부터 상기 수신기 까지의 직선 방향인
방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 방향은 원격 소스에서 상기 수신기 로의 비직선 방향, 또는 신뢰할 수 없는 원격 소스에서 상기 수신기로의 직선 방향인
방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 페이저 시퀀스는 시간의 함수로서 상기 수신기의 측정된 또는 가정된 움직임으로부터 유도되는
방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 페이저 시퀀스는 추정 프로세스, 바람직하게는 최소 제곱 피팅 프로세스를 사용하여 생성되는
방법.
제5항에 있어서,
상기 추정 프로세스는 상기 제1 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 향상 및 상기 제2 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 억제에 기초하는
방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 페이저 시퀀스, W는:

W = S ⁺ Z
에 의해 생성되고,
S는 상기 제1 및 제2 페이저 시퀀스를 나타내는 행렬이고, S ⁺ 는 의사 역행렬이고, Z는 상기 제1 및 제2 방향의 가중치를 나타내는 행렬인
방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 방향은 원격 소스의 알려진 또는 추정된 위치에 기초하여 결정되는
방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 방향을 결정하는 단계는 상기 수신된 신호 데이터의 분석에 기초하는
방법.
제9항에 있어서,
상기 분석은:
각각의 하나 이상의 방향에서 수신기의 측정된 또는 가정된 움직임에 기초하여 하나 이상의 방향에 대한 각각의 페이저 시퀀스를 생성하는 단계;
각각의 방향에 대해, 각각의 페이저 시퀀스를 사용하여 방향 상관 신호를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 방향 상관 신호를 제공하는 단계는 상기 로컬 신호를 상기 수신된 신호 데이터와 상관시키는 단계, 및 상기 로컬 신호, 수신된 신호 데이터 및 상관의 결과 중 적어도 하나를 각각의 상기 페이저 시퀀스와 결합하는 단계, 및
각각의 하나 이상의 방향 상관 신호의 분석에 기초하여 상기 제2 방향을 결정하는 단계를 포함하는
방법.
제10항에 있어서,
상기 수신기와 원격 소스 사이의 직선 방향에 대해 페이저 시퀀스가 생성되고, 및;
상기 분석은 수신된 신호가 상기 직선 방향과 다른 방향에서 수신된 성분을 포함하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 결정은 상기 원격 소스로부터 상기 수신된 신호 데이터의 신호 강도 및 상기 방향 상관 신호의 신호 대 잡음비에 기초하는
방법.
제10항에 있어서,
상기 수신기에서 신호가 수신될 수 있는 모든 가능한 방향에 걸쳐 분포된 복수의 방향에 대해 각각의 페이저 시퀀스가 생성되고, 및 상기 분석은 적어도 상기 각각의 방향 상관 신호의 신호 대 잡음비에 기초하여 복수의 방향 각각을 따라 신호가 수신되는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는
방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 방향의 결정은 상기 수신기가 위치되는 환경의 지형 모델에 기초하고, 상기 모델은 상기 수신기에서 수신되는 반사 신호의 존재를 예측하는 데 사용되는
방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
제9항의 종속항인 경우, 상기 제1 방향을 결정하는 단계 및 상기 제2 방향을 결정하는 단계는 상기 수신기가 위치된 환경에 대한 사전 지식에 기초하는
방법.
제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
결정된 제2 방향에서 상기 수신기의 측정된 또는 가정된 움직임에 대응하는 페이저 시퀀스를 주소 지정 가능한 저장소에 저장하는 단계를 더 포함하는
방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정된 제1 방향 및 결정된 제2 방향 중 적어도 하나, 및/또는 단계 (e)에서 획득된 적어도 하나의 페이저 시퀀스를 주소 지정 가능한 저장소에 저장하는 단계를 더 포함하는
방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생성된 제3 페이저 시퀀스를 주소 지정 가능한 저장소에 저장하는 단계를 더 포함하는
방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
로컬 발진기를 사용하여 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스를 제공하는 단계;
상기 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 상기 원격 소스 중 적어도 하나로부터 수신된 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수 또는 수신된 위상 사이의 오프셋을 결정하는 단계 - 상기 제1 레퍼런스 신호는 알려지거나 예측 가능한 주파수 또는 위상을 가짐 - 를 더 포함하고; 및
단계 (e)에서 획득된 상기 제1 및 제2 페이저 시퀀스 중 적어도 하나는 결정된 오프셋을 나타내는
방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
로컬 발진기를 사용하여 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스를 제공하는 단계;
상기 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 상기 원격 소스 중 적어도 하나로부터 수신된 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수 또는 수신된 위상 사이의 오프셋을 결정하는 단계 - 상기 제1 레퍼런스 신호는 알려지거나 예측 가능한 주파수 또는 위상을 가짐 -; 및
상기 로컬 신호를 제공하기 위해 상기 오프셋을 사용하는 단계를 더 포함하는
방법.
제19항에 있어서,
시간의 함수로서 상기 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 상기 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수 또는 수신된 위상 사이의 오프셋 시퀀스를 결정하는 단계, 및 상기 로컬 신호를 제공하기 위해 오프셋 시퀀스를 사용하는 단계를 포함하는
방법.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상관 신호에 기초하여 상기 수신기의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는
방법.
실행 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램에 있어서,
포지셔닝 시스템의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 명령은 상기 프로세서로 하여금, 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항의 단계를 수행하게 하는
컴퓨터 프로그램.
포지셔닝 시스템에 있어서,
하나 이상의 원격 소스로부터 신호 데이터를 수신하도록 구성된 수신기;
상기 수신기의 측정된 또는 가정된 움직임을 제공하도록 구성된 모션 모듈;
제1 방향 및 제2 방향을 결정하도록 구성된 방향 결정 유닛 - 상기 제1 방향을 따라 상기 수신기에서 수신된 신호는 향상되기를 원하고 상기 제2 방향을 따라 상기 수신기에서 수신된 신호는 억제하기를 원함 -;
로컬 신호를 제공하도록 구성된 로컬 신호 생성기;
페이저 생성 유닛 -
(i) 각각 상기 제1 및 제2 방향에서 상기 수신기의 측정되고 또는 가정된 움직임을 나타내는 제1 및 제2 페이저 시퀀스를 획득하고 - 상기 제1 및 제2 페이저 시퀀스 각각은 진폭 및/또는 각도를 포함하는 하나 이상의 페이저를 포함함 -; 및
(ii) 결정된 제1 및 제2 방향에 따라 제1 및 제2 페이저 시퀀스의 가중 조합에 기초하여 제3 페이저 시퀀스를 생성하도록 구성됨 -; 및
상기 제3 페이저 시퀀스를 사용하여 상관 신호를 제공하도록 구성된 상관 유닛 - 상기 상관 신호를 제공하는 단계는 상기 로컬 신호를 수신된 신호 데이터와 상관시키는 단계, 및 상기 로컬 신호, 수신된 신호 데이터, 및 상관의 결과 중 적어도 하나를 상기 제3 페이저 시퀀스와 결합하는 단계를 포함하여, 상기 제2 방향을 따라 수신된 신호가 상기 제1 방향을 따라 수신된 신호에 대해 억제됨 - 을 포함하는
시스템.
제23 항에 있어서,
상기 상관 신호에 기초하여 상기 수신기의 위치를 결정하도록 구성된 포지셔닝 유닛을 더 포함하는
시스템.
제23항 또는 제24항에 있어서,
상기 모션 모듈은 적어도 하나의 관성 센서를 포함하는
시스템.
제23항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 페이저 생성 유닛에 의해 생성된 적어도 하나의 페이저 시퀀스 및/또는 상기 방향 결정 유닛에 의해 결정된 상기 제1 및 제2 방향 중 적어도 하나를 저장하도록 구성된 주소 지정 가능한 저장소를 더 포함하는
시스템.
제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 수신기는 상기 신호 데이터를 수신하기 위한 정확히 하나의 안테나를 포함하는
시스템.
제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스를 제공하도록 구성된 로컬 발진기; 및
상기 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 상기 원격 소스 중 적어도 하나로부터 수신된 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수 또는 수신된 위상 사이의 오프셋을 결정하도록 구성된 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛 - 상기 제1 레퍼런스 신호는 알려지거나 예측 가능한 주파수 또는 위상을 가짐 -, 및
상기 페이저 생성 유닛에 의해 획득된 상기 제1 및 제2 페이저 시퀀스 중 적어도 하나는 결정된 오프셋을 나타내는
시스템.
제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스를 제공하도록 구성된 로컬 발진기; 및
상기 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 상기 원격 소스 중 적어도 하나로부터 수신된 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수 또는 수신된 위상 사이의 오프셋을 결정하도록 구성된 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛 - 상기 제1 레퍼런스 신호는 알려지거나 예측 가능한 주파수 또는 위상을 가짐 -, 및
상기 로컬 신호 발생기는 상기 로컬 신호를 제공하기 위해 상기 로컬 발진기로 부터의 상기 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스, 및 결정된 오프셋을 사용하도록 구성되는
시스템.
제29항에 있어서,
상기 로컬 발진기 오프셋 결정 유닛은 상기 로컬 주파수 또는 위상 레퍼런스와 상기 제1 레퍼런스 신호의 수신된 주파수 또는 수신된 위상 사이의 오프셋 시퀀스를 시간의 함수로서 계산하도록 구성되는
시스템.
제23항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포지셔닝 시스템은 단일 포지셔닝 장치 상에 제공되는
시스템.
제23항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 포지셔닝 시스템은 분산 시스템으로서 구성되는
시스템.
제23항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 페이저 시퀀스는 추정 프로세스, 바람직하게는 최소 제곱 피팅 프로세스를 사용하여 생성되는
시스템.
제33항에 있어서,
상기 추정 프로세스는 상기 제1 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 향상 및 상기 제2 방향을 따라 수신된 신호의 원하는 억제에 기초하는
시스템.
제23항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 페이저 시퀀스, W는:

W = S ⁺ Z

에 의해 생성되고,
S는 상기 제1 및 제2 페이저 시퀀스를 나타내는 행렬이고, S ⁺ 는 의사 역행렬이고, Z 는 상기 제1 및 제2 방향의 가중치를 나타내는 행렬인
시스템.
제1항 내지 제35항 중 어느 한 항의 방법, 컴퓨터 프로그램 또는 포지셔닝 시스템에 있어서,
상기 수신기는 GNSS 수신기이고, 상기 적어도 하나의 원격 소스는 적어도 하나의 GNSS 위성을 포함하는
방법, 컴퓨터 프로그램 제품 또는 포지셔닝 시스템.