KR20230083250A - 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템 - Google Patents

복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 측면에 따르면, 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템이 개시된다. 상기 항법위성 신호 실시간 생성 시스템은, 이동체의 위치를 지시하는 항법위성 신호를 생성하는 시스템으로서, 복합추측항법(Integrated Dead Reckoning) 기능을 이용하여 상기 이동체의 위치 좌표를 생성하는 항법부; 및 상기 항법부와 실시간으로 데이터를 교환하고, 상기 위치 좌표 및 실시간 클록(Real-time Clock) 정보에 기초하여 상기 항법위성 신호를 발생시키는 항법위성 신호 실시간 생성 장치를 포함할 수 있다.

Description

복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템{REAL-TIME SATELLITE NAVIGATION SIGNAL GENERATION SYSTEM USING INTEGRATED DEAD RECKONING FUNCTION}
본 발명은 복합추측항법(integrated dead reckoning: DR) 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 시간에 따라 변화하는 좌표값을 실시간으로 RF 신호로 변환하는 항법위성 신호 실시간 생성 시스템에 관한 기술이다.
기존의 GPS, GLONASS, BEIDOU와 같은 글로벌 위성항법체계(GNSS, Global Navigation Satellite System) 또는 QZSS, NAVIC, KPS(한국형 위성항법 시스템)와 같은 지역 위성항법체계(RNSS, Regional Navigation Satellite System)는 지구 밖 에 있는 항법 위성들의 신호를 정상적으로 직접 수신할 수 있는 실외 환경에 있는 수신기에서만 위치를 정확히 계산할 수 있다. 즉, 기존의 위성항법 측위 방법은 복수의 인공위성으로부터 송출되는 위성신호를 이용하여 지구 전역에서 움직이거나, 고정되어 있는 대상의 위치, 고도, 속도를 파악할 수 있는 기술이다. 이러한 위성항법 시스템은 군사적인 목적으로 개발되었으나, 근래에는 모든 교통수단에 대한 항법은 물론, 측량, 농업 및 지구과학뿐만 아니라 응급환자의 탐색 및 구조, 범죄자에 대한 위치추적, 자연재해에 대한 대응 등 국가차원의 복지 및 위기관리 시스템과 같이 광범위한 분야에서 활용되고 있다.
한편, 위성항법 시스템을 통해 사용자의 위치를 측위하는 경우, 위성으로부터 수신되는 위성신호를 정확하게 분석하여 해당 사용자의 위치를 계산하는 것이 중요하다. 그러나 위성으로부터 수신되는 위성신호는 위성의 궤도오차, 수신기와 위성 간의 시계오차, 이온층 및 대류층에 의한 오차 또는 다중경로에 의한 오차를 포함하며, 이로 인해 통상 수 미터 내지는 수십 미터의 오차가 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 DGPS(differential GPS) 또는 RTK(real time kinematic) 등 다양한 측위보정 기법들인 DGNSS(differential GNSS)가 개발되고 있다.
다만, 상술한 측위보정 기법(DGNSS)을 사용하더라도 실내에서 위성항법 시스템을 통해 사용자의 위치를 측위하는 경우, 위성으로부터 신호가 도달하지 않아 사용자의 위치를 계산하는 것이 불가능하다. 따라서 실내에서는 위성 신호를 수신하는 것 자체가 불가능하기 때문에 측위보정 기법을 적용하는 것이 불가능한 실정이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는, MEMS 관성센서를 이용한 혼합측위, 라이다나 카메라를 이용한 영상 측위 및 통신을 목적으로 개발된 와이파이, 블루투스, UWB(ultra wide band) 와 같은 무선통신시스템의 신호처리를 응용하여 위성항법체계와 비슷한 삼변측량법을 이용한 전파항법기술을 적용하여 실내에 위치하는 사용자에 대한 측위를 수행하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나, 이러한 기술들은 보조적으로만 사용될 뿐, 위성항법 시스템을 완벽히 대체하지 못한다.
또한, 상술한 문제점을 해결하기 위해 지상에서 항법위성 신호를 대신 만들어서 발신하는 기술이 개발되고 있다. 그러나 이러한 종래 기술도 이동체의 외관이 두꺼운 철판이거나 통신 경로 상에 장애물이 많은 경우 제대로 동작하지 않는 문제점이 있었다. 나아가, 이러한 종래 기술은 항법위성 신호가 한 지점만을 가리키도록 설계되었기 때문에 실내에서 연속적으로 측위를 수행하기 어렵고, 디지털 I/Q 데이터를 실시간으로 처리할 수 없었다. 또한, 종래의 실내 항법위성 신호 발생 기술은 지하주차장, 터널 구간 등의 실내에 다수의 별도 장치(예를 들어, 배선을 위한 동축 케이블, 광케이블, 이더넷 케이블, 혹은 RF-to-광케이블, 광케이블-to-RF 케이블 등)를 구비해야 하는 단점을 갖는다.
따라서, 당업계에는 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 기술적인 수요가 증가해왔다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여 제안된 기술로써, 종래 기술을 시설물로 취급하여 배선과 케이블을 연결해야 하는 문제를 해소함과 동시에, 실시간 신호 발생 기술을 접목하여 변화하는 좌표가 입력될 때마다 실시간으로 RF 신호를 생성하는 기술의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템이 개시된다. 상기 항법위성 신호 실시간 생성 시스템은, 이동체의 위치를 지시하는 항법위성 신호를 생성하는 시스템으로서, 복합추측항법(Integrated Dead Reckoning) 기능을 이용하여 상기 이동체의 위치 좌표를 생성하는 항법부; 및 상기 항법부와 실시간으로 데이터를 교환하고, 상기 위치 좌표 및 실시간 클록(Real-time Clock) 정보에 기초하여 상기 항법위성 신호를 발생시키는 항법위성 신호 실시간 생성 장치를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 항법부는, 복수의 항법 위성에 대한 위성항법 정보를 수신하는 수신기; 상기 이동체의 가속도, 상기 이동체의 주행속도 또는 상기 이동체의 움직임 정보 중 적어도 하나를 각각 측정하는 하나 이상의 센서; 상기 하나 이상의 센서로부터 측정된 하나 이상의 센서 값에 기초하여 상기 이동체의 속도를 계산하는 복합 속도 계산부; 상기 하나 이상의 센서로부터 측정된 하나 이상의 센서 값에 기초하여 상기 이동체의 방향을 계산하는 복합 방향 계산부; 및 계산된 상기 이동체의 속도 및 계산된 상기 이동체의 방향에 기초하여 상기 이동체의 3차원 위치 좌표를 계산하는 추측항법 위치계산부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 항법위성 신호 실시간 생성 장치는, 상기 추측항법 위치계산부로부터 수신받은 상기 3차원 위치 좌표를 이용하여 디지털 IQ(In-phase, Quadrature-phase) 신호를 생성하는 I/Q 신호 실시간 생성부; 및 상기 실시간 클록 정보에 기초하여 상기 I/Q 신호 실시간 생성부에서 생성된 상기 디지털 IQ 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하는 RF 변환부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 항법부는, 상기 수신기로부터 항법위성 신호를 전달받고, 상기 항법위성 신호의 품질을 결정하고, 결정된 상기 항법위성 신호의 품질이 불량인 경우, 상기 추측항법 위치계산부에 위치 좌표를 생성을 요청하는 항법위성 신호 품질 결정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 시스템은, 항법부가 상기 위치 좌표를 생성하는 시각 및 상기 항법위성 신호 실시간 생성 장치가 상기 항법위성 신호를 발생시키는 시각 간의 시간 간격을 500ms 이내로 함으로써, 상기 항법위성 신호가 적어도 1초에 1회 이상 생성되도록 구성될 수 있다.
종래의 기술은 실시간 항법위성 RF 신호 발생 기능이 없어서 입력된 고정 좌표 하나에 대해서만 항법위성 RF 신호로 변환할 수 있는 제약이 있었으나, 본 개시의 일 실시예에 따르면 실시간 I/Q 데이터가 생성되는 시각과 RF 신호가 생성되는 시각의 시간 간격을 500ms 이내로 구현(즉, 수신된 위치 좌표가 RF 신호로 변환되는데 걸리는 시간을 500ms 이내로 구현)함으로써, 이동체가 연속적으로 변화하는 위치 좌표를 1초 간격으로 갱신하더라도 갱신된 위치 좌표에 따른 정확한 항법위성 RF 신호를 생성할 수 있다.
본 개시의 일 실시예예 따르면 이동체에 탑승한 승객의 스마트폰 또는 항법위성 신호 수신기를 통해 이동체의 움직임에 맞는 실시간 항법위성 신호 기반 측위를 수행할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 측위의 대상이 되는 대상 이동체가 긴 터널 내부로 진입하더라도 복합추측항법 기능을 통해 위치 좌표를 생성할 수 있고 이를 항법위성 RF 신호로 변환 및 송출이 가능하므로, 터널 내에서도 마치 항법위성 신호가 정상적으로 수신되는 환경에 있는 것처럼 위성항법 시스템 기반의 위치기반 서비스를 이용할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 측위 시스템을 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 항법위성 신호 품질 결정부의 품질 결정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 실시간 항법위성 신호 발생 동작 및 클록 그래프를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 적용 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 적용 실시예를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 개시의 "항법위성 신호"는 위성을 이용하여 특정 물체의 위치를 측정하는 다양한 기술에 따라 생성된 신호를 총칭하기 위한 용어로서 사용될 수 있다. 또한, "항법위성 신호"는 간략히 "항법 신호" 또는 "위성 신호"등으로도 지칭될 수 있다. 위성을 이용하여 특정 물체의 위치를 측정하기 위한 기술은, 예를 들어, "GNSS(Global Navigation Satellite System)", "RNSS(Regional Navigation Satellite System)" 등의 시스템을 통해 수행될 수 있다. 본 명세서에서 GNSS란 지구 위성항법 시스템이라고도 지칭될 수 있으며, RNSS란 지역 위성항법 시스템이라고도 지칭될 수 있다. 또한, GNSS와 RNSS는 "위성 항법 시스템" 또는 "항법 위성 시스템" 등으로 총칭될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 측위 시스템을 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 따른 측위 시스템(1)에 있어서, 측위의 대상이 되는 이동체의 항법위성 신호 수신기(12)는 특정 시각(예를 들어, 이동체 기준 현재 시간) 및 특정 측위점(예를 들어, 이동체의 현재 위치)에서 측위를 수행하기 위해 복수의 항법 위성(11)으로부터 위성항법 정보를 포함하는 항법위성 신호를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 이동체의 항법위성 신호 수신기(12)는 현재 시간 및 현재 위치에 관한 항법위성 신호(예를 들어, GPS 신호)를 복수의 항법 위성(11)으로부터 수신할 수 있다.
종래 기술에 따른 측위 시스템(1)에서 이동체의 항법위성 신호 수신기(12)는, 수신된 항법위성 신호가 갖는 아날로그 방식의 RF(Radio Frequency) 신호를 디지털 방식의 IF(Intermediate Frequency) 신호로 샘플링함으로써 항법위성 신호로부터 IQ(In-phase Quadrature-phase) 데이터(또는 "IQ 신호"라고도 함.)를 추출할 수 있다. 이하 본 명세서에서, 디지털 방식의 IF 신호는 간략히 "디지털 IF 신호"라고도 지칭될 수 있다.
다음으로 종래 기술에 따른 측위 시스템(1)은, 추출된 IQ 데이터로부터 위성 방송파 신호 및 PRN(pseudorandom noise) 코드에 따른 PRN 코드별 신호 등을 구분하는 베이스밴드 신호처리를 수행하고, 베이스밴드 신호 처리 결과로써 위성항법정보(ephemeris, almanac 등)와 위성측정정보를 추출한다.
종래 기술에 따른 측위 시스템(1)은, 추출된 위성항법정보 및 위성측정정보를 이용하여 측위의 대상이 되는 이동체의 특정 시각 및 특정 측위점에 대한 위치를 계산하게 된다.
그러나 이러한 종래 기술에 따른 측위 시스템(1)은, 항법위성 신호의 수신이 안정적인 실외에서의 위치를 계산하기 위해 고안된 것으로, 항법위성 신호가 수신되지 않는 실내에서는 그 적용이 불가능한 문제점이 있었다.
반면, 본 발명은 알려진 고정 위치 좌표 또는 복합추측항법 기능을 통해 위치 좌표를 산출하는 항법부 및 항법부와 실시간으로 연동(즉, 실시간으로 데이터를 교환)하면서 실시간 클록 정보를 이용하여 항법위성 신호를 발생시키는 장치를 이용함으로써 이동체가 항법위성 신호의 수신이 불가한 음영 지대를 이동하는 경우에도 항법위성 신호를 발생시킬 수 있다. 본 발명은 긴급상황, 화재와 같은 상황일 때 긴급구난을 위해 필요한 위치 추적을 위해 사용될 수도 있다.
본 개시에서 "실시간 클록 정보"는 논리 상태 H(high, 논리 1)와 L(low, 논리 0)이 주기적으로 변화하는 경우에 그 논리 상태에 관한 정보를 지칭하는 용어로서 사용될 수 있다. 실시간 클록 정보는 복수의 구성요소들이 시간을 동기화(Synchronization)하기 위해 사용되는 정보일 수 있다.
본 개시에서 "이동체"는 자동차 뿐만 아니라 철도, 버스 등과 같은 여객 서비스 또는 병원 내 휠체어와 같은 편의 서비스 등을 제공할 때 사용되는 이동체일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합추측항법(Integrated Dead Reckoning, DR) 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템(10)을 나타내는 블럭도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템(10)은, 복합추측항법 기능을 이용하여 측위의 대상이 되는 특정 이동체(이하, 대상 이동체(Target Object)라고도 함.)의 위치 좌표를 생성하는 항법부(100), 항법부(100)와 실시간으로 데이터를 교환하고 항법부(100)에 의한 특정 이동체의 위치 좌표 및 실시간 클록 정보에 기초하여 항법위성 신호를 발생시키는 항법위성 신호 실시간 생성 장치(200)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 항법부(100)는 대상 이동체의 복수의 항법 위성에 대한 위성항법정보를 수신하는 수신기(110), 하나 이상의 센서(120), 위성항법 정보 계산부(130), 다양한 입력 정보에 기초하여 이동체의 속도를 계산하는 복합 속도 계산부(140), 다양한 입력 정보에 기초하여 이동체의 방향 정보를 계산하는 복합 방향 계산부(150), 및 복합 속도 계산부(140)와 복합 방향 계산부(150) 각각의 계산 결과에 기초하여 대상 이동체의 위치를 계산하는 추측항법 위치계산부(160)를 포함할 수 있다. 또한, 항법부(100)는 항법위성 신호의 품질을 구분하는 항법위성 신호 품질 결정부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
수신기(110)는 복수의 항법 위성에 대한 대상 이동체의 위성항법 정보를 수신하기 위한 구성요소로, 실외에 설치되는 항법위성 신호 수신장치 또는 위성항법 정보 제공 시스템 등으로부터 복수의 항법 위성에 대한 위성항법 정보를 수신할 수 있다. 수신기(110)는 수신된 정보를 위성항법 정보 계산부(130)에 전달할 수 있다.
하나 이상의 센서(120)는 각속도 측정을 위한 자이로스코프 센서(121), 가속도 측정을 위한 가속도 센서(122), 고도 측정을 위한 바로미터(123), 특정 이동체가 차량인 경우 차량으로부터 수집되는 차속 펄스 또는 CAN 통신으로 제공되는 차속 정보 측정을 위한 오도미터(124), 지도로부터 추출되거나 제작된 주행 경로의 형상점, 교차점, 연결점 또는 점과 점을 잇는 연결 선 정보 등을 포함하는 경로 정보를 제공하기 위한 카메라(125) 또는 이동체의 움직임 정보를 나타내기 위한 이미지 정보를 제공하는 라이다(126) 등을 포함할 수 있다. 하나 이상의 센서(120)는 센싱된 정보를 복합 속도 계산부(140)와 복합 방향 계산부(150)에 전달하도록 구성될 수 있다.
복합 속도 계산부(140)는 하나 이상의 센서(120)로부터 수신받은 정보에 기초하여 이동체의 속도를 산출할 수 있다. 복합 방향 계산부(150)는 하나 이상의 센서(120)로부터 수신받은 정보에 기초하여 이동체의 방향 정보를 산출할 수 있다.
추측항법 위치계산부(160)는 위성항법 정보 계산부(130), 복합 속도 계산부(140), 복합 방향 계산부(150)로부터 수신된 정보에 기초하여 대상 이동체의 3차원 위치 좌표를 계산할 수 있다. 또한, 추측항법 위치계산부(160)는 무선 측위부(145)로부터 대상 이동체의 위치 정보를 추가로 수신할 수 있다. 무선 측위부(145)는 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), UWB, CDMA 등의 통신 시스템을 통해 추측항법 위치계산부(160)로 대상 이동체의 위치 정보를 전달할 수 있다.
추측항법 위치계산부(160)는 복수 개의 PRN 코드별 신호들 각각에 대하여 도플러 기법을 적용하여 대상 이동체의 3차원 위치 좌표를 계산할 수 있다.
한편, 항법위성 신호 실시간 생성 장치(200)는 I/Q(In-phase Quadrature-phase) 신호 실시간 생성부(210) 및 RF 변환부(220)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, I/Q 신호 실시간 생성부(210)는 입력되는 대상 이동체의 3차원 위치 좌표, 위성항법 정보, Ephemeris, Navigation Messages 및 Real-time clock 정보를 이용하여 항법위성 신호를 실시간으로 생성할 수 있다. 구체적으로, I/Q 신호 실시간 생성부(210)는, 수신기(110)로부터 Real-time Clock 정보(즉, "실시간 클록 정보")를, 위성항법 정보 계산부(130)로부터 산출된 Ephemeris, Navigation Messages 등의 정보를, 추측항법 위치계산부(160)로부터 이동체의 3차원 위치 좌표 및 PRN 도플러 정보를 각각 입력 받음으로써, 중간 주파수(IF)를 갖는 디지털 I/Q 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, PRN 도플러 정보란, 추측항법 위치계산부(160)가 산출하는 각 위성별 도플러 계산값을 포함하는 정보를 지칭할 수 있다.
RF 변환부(220)는 실시간 클록 정보에 기초하여, I/Q 신호 실시간 생성부(210)에서 생성된 중간 주파수(IF)를 갖는 디지털 I/Q 데이터를 RF 신호로 변환함으로써, 위성신호를 생성할 수 있다. RF 변환부(220)는 항법부(100)에 포함된 수신기(110)로부터 실시간 클록 정보를 수신할 수 있다.
RF 변환부(220)는 선정된 항법 위성이 복수인 경우, 복수의 항법 위성 각각으로부터의 IF 데이터를 통합하여 RF 신호로 변환할 수 있다. RF 변환부(220)는 복수의 선정된 항법 위성에 대해 RF 신호를 동시에 송신할 수 있다. RF 변환부(220)는 변환된 RF 신호(위성신호)를 해당 항법부(100)와 연결된 특정 위성항법용 RF 안테나로 송출함으로써, 위성신호를 방사할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 항법위성 신호 품질 결정부(170)의 품질 결정 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
항법위성 신호 품질 결정부(170)는 도 2에 도시된 항법부(100)의 일 구성요소일 수 있다. 항법위성 신호 품질 결정부(170)는 수신기(110)로부터 항법위성 신호를 전달받고, 항법위성 신호의 품질을 판정할 수 있다.
항법위성 신호 품질 결정부(170)는 항법위성 신호의 품질이 양호하다고 판정한 경우, 수신받은 항법위성 신호를 이용하고, 항법위성 신호의 품질이 불량하다고 판정한 경우, 위치 좌표에 기초하여 항법위성 신호를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 항법위성 신호 품질 결정부(170)는 미리 결정된 제1 시간 동안 수신받은 항법위성 신호의 평균 SNR(signal-to-noise ratio; 신호 대 잡음비), nSat(위성의 수) 또는 PVT 정확성을 기준으로 수신된 신호 품질의 양부를 판정할 수 있다. 여기서, nSat는 픽스 모드에서의 위성의 수를 의미하고, PVT 정확성은 GNSS의 천구상의 배치상태에 따른 정도 열화를 표시하는 계수로서, 3차원의 측위 결과와 시각에 대한 정확도를 나타낸다.
항법위성 신호 품질 결정부(170)는 수신받은 항법위성 신호의 평균 SNR이 25dB 이하인 경우 불량한 품질로 판정하고, 수신받은 항법위성 신호의 평균 SNR이 25dB 초과인 경우 양호한 품질로 판정할 수 있다.
항법위성 신호 품질 결정부(170)는 수신받은 항법위성 신호의 nSat가 1 내지 5 일때 불량한 품질로 판정하고, 수신받은 항법위성 신호의 nSat가 6 이상인 경우 양호한 품질로 판정할 수 있다.
항법위성 신호 품질 결정부(170)는 수신받은 항법위성 신호의 PVT 정확성(GDOP)이 1 이상인 경우 불량한 품질로 판정하고, 수신받은 항법위성 신호의 PVT 정확성(GDOP)이 1 미만인 경우 양호한 품질로 판정할 수 있다.
항법위성 신호 품질 결정부(170)는 판정된 항법위성 신호의 평균 SNR(signal-to-noise ratio; 신호 대 잡음비), nSat, PVT 정확성에 대하여 각각 가중치를 적용하고 가중 합산함으로써, 수신받은 항법위성 신호의 최종 품질을 결정할 수 있다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 실시간 항법위성 신호 발생 동작 및 클록 그래프를 예시적으로 나타낸 도면이다. 본 개시에 따른 항법위성 신호 실시간 생성 시스템에 있어서, 추측항법 위치계산부(160)는 FRF가 온(On)인 상태(즉, 항법위성 신호 실시간 생성 장치(200)가 RF 신호를 생성하고 있는 상태)이면서 PPS(Purse-Per-Second) clock이 온(On)인 상태(즉, 항법위성 신호 실시간 생성 시스템(10)이 참조하는 클럭에 있어서 1초당 사전 결정된 횟수의 클럭 펄스가 On-Off를 반복하는 상태)인 경우, I/Q 신호 실시간 생성부(210)로 대상 이동체의 위치 좌표를 전송(또는, "Position Push"라고도 함.)할 수 있다. 도 4에서 Position Push가 발생하는 시각은 원기호 ①로 표시되고 있다. 이후 I/Q 신호 실시간 생성부(210)는 추측항법 위치계산부(160)로부터 전송받은 위치 좌표를 이용하여 RF 신호(위성신호)를 생성하고, RF 신호가 생성되었음을 지시하는 RF 생성 플래그(RF Generation Flag)를 추측항법 위치계산부(160)로 전송(또는, “Streaming RF”라고도 함.)할 수 있다. 도 4에서 RF 생성 플래그가 추측항법 위치계산부(160)로 다시 전송되는 시각은 원기호 ②로 표시되고 있다.
한편, 도 4의 참조번호 400은 PPS Clock에 있어서 Clock이 On 상태인 경우의 구간 길이를 나타내며, 본 개시의 일 실시예예 따른 On 상태의 구간 길이는 500ms일 수 있다. 이 경우, 도 4에 도시된 클록 그래프를 참조하면, Position Push가 수행되는 시각을 지시하는 보조선(즉, “①"에 관한 점선) 및 Streaming RF 가 수행되는 시각을 지시하는 보조선(즉, “②"에 관한 점선)의 그래프 상에서의 차이는 500ms 이하(다시 말해, 최대 500ms)일 수 있다. 본 개시의 “항법위성 신호 실시간 생성 시스템”에 있어서 “실시간”이라는 용어는, Streaming RF가 수행되는 시각과 Position Push가 수행되는 시각의 차이가 500ms 이하로 설정되는 것을 지칭하기 위해 사용될 수 있다.
한편, 종래의 기술은 실시간 항법위성 RF 신호 발생 기능이 없는 관계로, 입력된 고정 좌표 하나에 대해서만 이동체의 항법위성 RF 신호를 생성할 수 있는 제약이 있었다. 반면, 상술한 바와 같은 본 개시의 일 실시예에 따르면, 대상 이동체의 측위 시스템에서 Position Push가 수행됨에 따라 I/Q 데이터가 생성되는 시각(즉, “①") 및 RF 신호가 생성되는 시각(즉, “②")의 차이를 500ms 이하로 설정함으로써, 대상 이동체의 위치에 관한 보다 정확한 항법위성 RF 신호를 1초 이내에 생성할 수 있게 된다. 즉, 본 개시는 대상 이동체의 위치 좌표를 항법위성 RF신호로 변환하는데 걸리는 시간을 "500ms" 이하로 제한함으로써, 대상 이동체가 연속적으로 움직이며 위치 좌표를 갱신하더라도 대상 이동체의 항법위성 RF 신호가 1초 이하의 간격으로 새롭게 생성될 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 적용 실시예를 나타낸 도면이다. 도 5에서 "GG"는 Zone Locationing 기법이 이용가능한 상태의 항법위성 신호 생성기를 나타내고, "DRGG"는 본 개시에 따른 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템을 나타낸다.
제1 케이스(즉, CASE 1)에서, DRGG는 터널을 주행하고 있는 특정 이동체에 탑재될 수 있다. 제1 케이스에서, 위성으로부터 신호가 도달하지 않는 터널에서도, 이동체는 DRGG를 이용하여 해당 이동체의 위치 좌표를 계산하고 위치 좌표를 이용하여 항법위성 RF신호를 생성 및 송출이 가능할 수 있다. 즉, 제1 케이스와 같은 터널 내에서도 본 개시에 따른 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템은 마치 항법위성 신호가 외부에서 정상적으로 수신되는 환경에 있는 것처럼 위성항법 시스템 기반의 측위 서비스를 제공할 수 있다.
제2 케이스(즉, CASE 2)에서, 터널 내에는 복수 개의 GG가 서로 이격되어 배치될 수 있다. 이때, DRGG는 터널을 주행하고 있는 특정 이동체에 탑재될 수 있다. 제2 케이스에서, GG와 DRGG를 동시에 운영하는 경우, 제1 케이스와 같이 DRGG를 단독으로 운영하는 것보다 오차율을 줄여 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 적용 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6에서 "DRGG"는 본 개시에 따른 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템을 나타낸다. 도 6을 참조하면 DRGG는 휠체어에 탑재될 수 있다. 이때, DRGG는 휠체어의 이동 위치를 상술한 측위 방법에 따라 산출하고, 항법위성 RF 신호를 발생할 수 있다.
도 6에서 예시되는 바와 같이 휠체어에 DRGG가 탑재되는 경우, 휠체어 사용자(개인 또는 단체)는 휠체어의 이동 위치 기반의 경로 안내, 병실 안내 등의 서비스를 제공받을 수 있다. 또한, 휠체어에 탑재된 DRGG가, 휠체어 사용자의 단말 장치(예를 들어, 휴대폰)으로 위치 정보에 관한 항법위성 RF 신호를 전송하는 경우, 휠체어 사용자는 애플리케이션 등을 통해 병원 진료 예약 서비스 등을 이용할 수 있다. 즉, RF 신호를 수신하기 위한 비콘 단말 등이 설치되지 않은 병원 등에서도 DRGG 기반의 위치 정보 서비스를 활용할 수 있게 된다. 또한, 실외에서도 휠체어 탑승자의 위치를 실시간으로 측위할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 실행된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 이동체의 위치를 지시하는 항법위성 신호를 생성하는 시스템으로서,
    복합추측항법(Integrated Dead Reckoning) 기능을 이용하여 상기 이동체의 위치 좌표를 생성하는 항법부; 및
    상기 항법부와 실시간으로 데이터를 교환하고, 상기 위치 좌표 및 실시간 클록(Real-time Clock) 정보에 기초하여 상기 항법위성 신호를 발생시키는 항법위성 신호 실시간 생성 장치;
    를 포함하는, 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 항법부는,
    복수의 항법 위성에 대한 위성항법 정보를 수신하는 수신기;
    상기 이동체의 가속도, 상기 이동체의 주행속도 또는 상기 이동체의 움직임 정보 중 적어도 하나를 각각 측정하는 하나 이상의 센서;
    상기 하나 이상의 센서로부터 측정된 하나 이상의 센서 값에 기초하여 상기 이동체의 속도를 계산하는 복합 속도 계산부;
    상기 하나 이상의 센서로부터 측정된 하나 이상의 센서 값에 기초하여 상기 이동체의 방향을 계산하는 복합 방향 계산부; 및
    계산된 상기 이동체의 속도 및 계산된 상기 이동체의 방향에 기초하여 상기 이동체의 3차원 위치 좌표를 계산하는 추측항법 위치계산부;
    를 포함하는, 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 항법위성 신호 실시간 생성 장치는,
    상기 추측항법 위치계산부로부터 수신받은 상기 3차원 위치 좌표를 이용하여 디지털 IQ(In-phase, Quadrature-phase) 신호를 생성하는 I/Q 신호 실시간 생성부; 및
    상기 실시간 클록 정보에 기초하여 상기 I/Q 신호 실시간 생성부에서 생성된 상기 디지털 IQ 신호를 RF(Radio Frequency) 신호로 변환하는 RF 변환부;
    를 포함하는 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 항법부는,
    상기 수신기로부터 항법위성 신호를 전달받고, 상기 항법위성 신호의 품질을 결정하고, 결정된 상기 항법위성 신호의 품질이 불량인 경우, 상기 추측항법 위치계산부에 위치 좌표를 생성을 요청하는 항법위성 신호 품질 결정부
    를 더 포함하는, 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 항법부가 상기 위치 좌표를 생성하는 시각 및 상기 항법위성 신호 실시간 생성 장치가 상기 항법위성 신호를 발생시키는 시각 간의 시간 간격을 500ms 이내로 함으로써, 상기 항법위성 신호가 적어도 1초에 1회 이상 생성되도록 구성되는, 복합추측항법 기능을 이용한 항법위성 신호 실시간 생성 시스템.
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