KR940702270A - 좌표화되지 않은 비컨신호를 이용하는 항행 및 위치결정 시스템 및 방법(navigation and positioning system and method using uncoordinated beacon signals) - Google Patents

좌표화되지 않은 비컨신호를 이용하는 항행 및 위치결정 시스템 및 방법(navigation and positioning system and method using uncoordinated beacon signals)

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KR940702270A
KR940702270A KR1019940700452A KR19940700452A KR940702270A KR 940702270 A KR940702270 A KR 940702270A KR 1019940700452 A KR1019940700452 A KR 1019940700452A KR 19940700452 A KR19940700452 A KR 19940700452A KR 940702270 A KR940702270 A KR 940702270A
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receiver
beacon signal
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KR1019940700452A
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데이비드 씨 켈리
데이비드 티. 랙클리
빅터 피. 버글언드
Original Assignee
데이비드 켈리
테러핀 코포레이션(Terrapin Corporation)
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Abstract

위치결정 시스템은, 알려진 고정위치에 있는 다수의 상용방송 스테레오 FM 라디오 신호 트랜스미터(102)를 이용하며, 각각의 트랜스미터는 다른 트랜스미터의 비컨신호의 페이즈와 동기화되지 않은 페이즈를 가진 비컨신호를 전송한다. 모든 비컨신호는 19kHz와 거의 동일한 주파수를 가진다. 알려진 위치에 배치된 고정위치 관측자 유니트(110)는 근처에 있는 모든 트랜스미터로 부터 비컨신호를 수신하여 그의 상대 페이즈를 결정하며, 그리고 이들 상대 페이즈를 표시하는 데이타를 방송한다. 알려지지 않은 위치에 있는 모빌 유니트(120)는 이들 방송값과 적어도 세개의 라디오 트랜스미터로 부터의 비컨신호를 수신한다. 각각의 모빌 유니트는 모빌 리시버의 현재 위치에서 비컨신호의 페이즈를 검출하는 페이즈 검출회로(144)를 포함한다. 이것은 하나의 라디오 신호를 이용함으로써 이루어진다. 따라서 페이즈 에러신호는 각각의 비컨신호에 대한 특정 페이즈 값을 계산하기 위하여 이동된다.
바람직한 실시예에서, 각각의 모빌 리시버는 방송 상대 페이즈 값과 검출된 페이즈를 건거로 그의 위치를 계산하기 위한 컴퓨터를 포함한다. 다른 실시예에서 많은 모빌 리시버에 대한 위치계산은 중앙 데이타 처리 스테이션에서 수행된다.

Description

좌표화되지 않은 비컨신호를 이용하는 항행 및 위치결정 시스템 및 방법(NAVIGATION AND POSITIONING SYSTEM AND METHOD USING UNCOORDINATED BEACON SIGNALS)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명에 따른 위치결정 시스템을 도식적으로 나타내며, 제2도는 모빌 리시버 유니트의 블록도이다.

Claims (22)

  1. 다른 트랜스미터의 비컨신호의 페이즈와 비동기화된 페이즈를 가진 비컨신호(각각의 비컨신호는 미리 결정된 목표 주파수와 거의 동일한 주파수를 가진다)를 전송하는, 알려진 고정위치에 다수의 트랜스미터와; 상기 다수의 트랜스미터의 위치에 관련된 알려진 위치에 있으며, (A) 상기 비컨신호를 수신하고, (B) 첫번째 기준 신호를 참조로 결정된 시간에서 상기 비컨신호의 페이즈 및 주파수를 결정하고, 그리고 (C) 상기 비컨신호 페이즈 및 주파수를 표시하는 페이즈 및 주파수 데이타를 방송하는 제1리시버(상기 방송 페이즈 및 주파수 데이터는 상기 첫번째 기준신호에 관련하여, 상기 비컨신호가 상기 비컨신호 페이즈를 얻을 때를 표시하는 시간 데이타를 포함한다)와; 알려지지 않은 위치에 있으며, 상기 제1리시버로 부터의 상기 방송 페이즈 및 주파수 데이타와 적어도 세개의 상기 비컨신호를 수신하는 제2리시버로써, 상기 첫번째 기준신호와 동기화되지 않은 두번째 기준신호를 발생시키는 국부 클록 제너레이터와, 상기 두번째 기준신호를 참조로 결정된 시간에서, 상기 제2리시버의 위치에서의 상기 비컨신호의 페이즈 및 주파수를 검출하기 위한 페이즈 검출회로와, 상기 방송 페이즈 및 주파수 데이타와 상기 검출된 페이즈 및 주파수를 근거로, 상기 두번째 기준신호를 상기 첫번째 기준신호와 정렬시키기 위하여 상기 제2리시버 위치와 시간조정값(시산조정값은 미리 정의된 연립방정식에 의해 상기 검출된 페이즈를 상기 방송 페이즈 데이타에 상관시킨다)을 정의하는 좌표값을 계산하기 위한 계산수단으로 구성된 제2리시버를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 결정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2리시버는 다수의 반송파 주파수에서 선택된 비컨신호를 순차적으로 수신하기 위하여 단독의 주파수 스캐닝 라디오 신호 리시버를 포함하고; 상기 페이즈 검출회로는 상기 주파수 스캐닝 라디오 신호 리시버와 연결되어, 상기 비컨신호를 수신하고 페이즈 에러신호를 발생시키는 하나의 디지탈 페이즈 로크 루프를 포함하며; 상기 계산수단은 상기 제2리시버가 각각의 선택된 비컨신호를 수신하는 동안 상기 페이즈 에러신호를 통합하고, 각각의 상기 선택된 비컨신호에 대하여 특정 페이즈 및 주파수 값을 발생시키기 위하여, 상기 페이즈 검출회로에 연결된 페이즈 계산수단을 포함하며; 상기 계산수단은 상기 발생된 페이즈 및 주파수 값과 상기 제1리시버로 부터 수신된 상기 방송 페이즈및 주파수 데이타를 이용하여 미리 정의된 위치계산을 수행하기 위한 소프트웨어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2리시버는 상기 다수의 트랜스미터의 위치를 표시하는 트랜스미터 위치 데이타를 저장하는 메모리 수단을 포함하며; 상기 계산수단은 상기 저장된 트랜스미터 위치 데이타와 일관되는 상기 제2리시버에 대한 위치값을 발생시키기 위해 상기 저장된 트랜스미터 위치 데이타를 이용하여 미리 정의된 위치계산을 수행하는 소프트웨어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 트랜스미터 각각에 의해 전송된 상기 비컨신호는 거의 19kHz 주파수를 가진 FM 라디오 스테이션 부반송파 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 트랜스미터 각각에 의해 전송된 상기 비컨신호는 무선 스테이션 반송파 신호상의 부반송파 신호를 포함하며,상기 부반송파는 1kHz와 100kHz 사이의 주파수인 것을 특징으로 하는 위치결정 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 계산수단은 (A) 상기 좌표값과 시간조정값을 계산하기 전에 상기 두번째 기준신호에 관련된 공통시간에서 상기 선택된 페이즈를 표시하도록 상기 검출된 주파수에 따라 상기 검출된 페이즈를 조정하기 위한 페이즈 조정수단과; (B) 미리 정의된 좌표 시스템에 대하여 상기 트랜스미터의 위치를 표시하는 트랜스미터 위치 데이타를 저장하기 위한 메모리 수단과; (C) 상기 제2리시버에 대하여 상기 미리 정의된 좌표 시스템에서 위치값을 발생시키기 위하여 상기 저장된 트랜스미터 위치 데이타를 이용하여 미리 정의된 위치계산을 수행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1리시버는 상기 첫번째 기준신호를 발생시키는 제1클록 제너레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정 시스템.
  8. 다른 트랜스미터의 비컨신호의 페이즈와 비동기화된 페이즈를 가진 비컨신호(각각의 비컨신호는 미리 결정된 목표 주파수와 거의 동일한 주파수를 가진다)를 전송하는, 알려진 고정위치에 다수의 트랜스미터를 이용하는 위치결정 시스템에서, 상기 다수의 트랜스미터의 위치에 관련된 알려진 위치에 있으며, 첫번째 기준 신호를 발생시키는 제1클록 제너레이터를 포함하며, (A) 상기 비컨신호를 수신하고, (B) 첫번째 기준 신호를 참조로 결정된 시간에서 상기 비컨신호의 페이즈 및 주파수를 결정하고, 그리고 (C) 상기 비컨신호 페이즈 및 주파수를 표시하는 페이즈 및 주파수의 제1집합을 발생시키는 제1리시버(상기 방송 페이즈 및 주파수 데이터는 상기 첫번째 기준신호에 관련하여, 상기 비컨신호가 상기 비컨신호 페이즈를 얻을 때를 표시하는 시간 데이타를 포함한다)와; 알려지지 않은 위치에 있으며, 상기 첫번째 기준신호와 동기화되지 않은 두번째 기준신호를 발생시키는 국부 클록 제너레이터와, 상기 두번째 기준신호를 참조로 결정된 시간에서, 상기 제2리시버의 위치에서의 상기 비컨신호의 페이즈 및 주파수를 검출하기 위한 페이즈 검출회로를 포함하며, 적어도 세개의 상기 비컨신호를 수신하는 제2리시버와, 페이즈 및 주파수 값의 제1집합과 상기 검출된 페이즈 및 주파수를 근거로, 상기 두번째 기준신호를 상기 첫번째 기준신호와 정렬시키기 위하여 상기 제2리시버 위치와 시간조정값(시산조정값은 미리 정의된 연립방정식에 의해 상기 검출된 페이즈를 상기 방송 페이즈 데이타에 상관시킨다)을 정의한 좌표값을 계산하기 위한 수단을 포함하며, 상기 검출된 비컨신호 페이즈와 주파수에 대응하는 상기 제2리시버 값으로 부터 수신하기 위하여 상기 제2리시버에 연결되고, 페이즈 및 주파수의 상기 제1집합을 수신하기 위하여 상기 제1리시버에 연결된 계산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 결합체(combination).
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2리시버는 다수의 반송파 주파수에서 선택된 비컨신호를 순차적으로 수신하기 위하여 단독의 주파수 스캐닝 라디오 신호 리시버를 포함하고; 상기 페이즈 검출회로는 상기 주파수 스캐닝 라디오 신호 리시버와 연결되어, 상기 비컨신호를 수신하고 페이즈 에러신호를 발생시키는 하나의 디지탈 페이즈 로크 루프를 포함하며, 상기 계산수단은 상기 제2리시버가 각각의 선택된 비컨신호를 수신하는 동안 상기 페이즈 에러신호를 통합하고, 각각의 상기 선택된 비컨신호에 대하여 특정 페이즈 및 주파수 값을 발생시키기 위하여, 상기 페이즈 검출회로에 연결된 페이즈 계산수단을 포함하며; 상기 계산수단은 상기 발생된 페이즈 및 주파수 값의 제2집합과 상기 제1리시버로 부터 수신된 상기 방송 페이즈 및 주파수 데이타의 제1집합을 이용하여 미리 정의된 위치계산을 수행하기 위한 소프트웨어 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 결합체.
  10. 제8항에 있어서, 상기 계산수단은 상기 다수의 트랜스미터의 위치를 표시하는 트랜스미터 위치 데이타를 저장하는 메모리 수단과; 상기 저장된 트랜스미터 위치 데이타와 일관하는 상기 제2리시버에 대한 위치값을 생성하기 위하여 상기 저장된 트랜스미터 위치 데이타를 이용하여 미리 정의된 위치계산을 수행하기 위한 위치 계산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 결합체.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제2리시버는 적어도 4개의 상기 비컨신호를 수신하며, 상기 두번째 기준신호를 참조하여 결정된 시간에서의 상기 제2리시버의 위치에서 적어도 4개의 상기 비컨신호의 페이즈 및 주파수를 검출하며, 계산수단에 의해 계산된 상기 좌표값은 미리 정의된 3차원 좌표 시스템에 대한 상기 제2리시버의 위치를 정의한 좌표값에 대한 3차원 집합을 포함하는 것을 특징으로 하는 결합체.
  12. 다른 트랜스미터의 비컨신호의 페이즈와 비동기화된 페이즈를 가진 비컨신호(각각의 비컨신호는 미리 결정된 목표 주파수와 거의 동일한 주파수를 가진다)를 전송하는, 알려진 고정위치에 있는 다수의 트랜스미터의 위치에 대한 모빌 유니트의 위치를 결정하는 방법에 있어서, 상기 다수의 트랜스미터의 위치에 관련된 알려진 위치에서, 상기 비컨신호를 수신하고, 첫번째 기준신호를 참조로 결정된 시간에서 상기 비컨신호의 페이즈 및 주파수를 결정하고, 그리고 상기 비컨신호 페이즈 및 주파수를 표시하는 페이즈 및 주파수 데이타를 방송하는 단계(상기 방송 페이즈 및 주파수 데이타는, 상기 첫번째 기준신호와 관련하여 상기 비컨신호가 상기 비컨 신호 페이즈를 얻을 때를 표시하는 시간 데이타를 포함한다)와; 모빌 유니트의 위치에서, 상기 방송 페이즈 데이타와 적어도 세개의 상기 비컨신호를 수신하고, 상기 첫번째 기준신호와 동기화되지 않은 두번째 기준신호를 발생시키고, 상기 두번째 기준신호를 참조로 결정된 시간에서, 상기 모빌 유니트의 위치에서의 상기 비컨신호의 페이즈 및 주파수를 검출하고, 그리고 상기 방송 데이타와 상기 검출된 페이즈 및 주파수를 근거로, 상기 두번째 기준신호를 상기 첫번째 기준신호와 정렬시키기 위하여 상기 모빌 유니트의 위치와 시간조정값(시간 조정값은 미리 정의된 연립방정식에 의해 상기 검출된 페이즈를 상기 방송 페이즈 데이타에 상관시킨다)을 정의하는 좌표값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모빌 유니트의 위치를 결정하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 다수의 트랜스미터의 위치를 표시하는 트랜스미터 위치 데이타를 저장하는 단계를 포함하며; 상기 계산단계는 상기 저장된 트랜스미터 위치 데이타와 일치하는 상기 모빌 유니트에 대한 위치 값을 발생시키기 위하여 상기 저장된 트랜스미터 위치 데이타를 이용하여 미리 정의된 위치계산을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모빌 유니트의 위치를 결정하는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 모빌 유니트의 위치에서, 적어도 4개의 비컨 신호를 수신하는 단계를 포함하며; 상기 검출단계는 상기 두번째 기준신호를 참조하여 결정된 시간에서의 상기 모빌 유니트의 위치에서 적어도 4개의 비컨신호의 페이즈와 주파수를 검출하는 단계를 포함하며; 상기 계산단계는 미리 정의된 3차원 좌표 시스템에 대하여 상기 모빌 유니트의 위치를 정의하는 좌표값에 대한 3차원 집합을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모빌 유니트의 위치를 결정하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 알려진 위치에서 상기 첫번째 기준신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모빌 유니트의 위치를 결정하는 방법.
  16. 다른 트랜스미터의 비컨신호의 페이즈와 비동기화된 페이즈를 가진 비컨신호(각각의 비컨신호는 미리 결정된 목표 주파수와 거의 동일한 주파수를 가진다)를 전송하는, 알려진 고정위치에 있는 다수의 트랜스미터의 위치에 대한 모빌 유니티의 위치를 결정하는 방법에 있어서, 상기 다수의 트랜스미터의 위치에 관련된 알려진 위치에서, 상기 비컨신호를 수신하고, 첫번째 기준신호를 참조로 결정된 시간에서 상기 비컨신호의 페이즈 및 주파수를 결정하고, 그리고 상기 비컨신호 페이즈 및 주파수를 표시하는 페이즈 및 주파수 데이타를 생성하는 단계(상기 방송 페이즈 및 주파수 데이타는, 상기 첫번째 기준신호와 관련하여 상기 비컨신호가 상기 비컨 신호 페이즈를 얻을 때를 표시하는 시간 데이타를 포함한다)와; 모빌 유니트의 위치에서, 적어도 세개의 상기 비컨신호를 수신하고, 상기 첫번째 기준신호와 동기화되지 않은 두번째 기준신호를 발생시키고, 상기 두번째 기준신호를 참조로 결정된 시간에서, 상기 모빌 유니트의 위치에서의 상기 비컨 신호의 페이즈 및 주파수를 검출하는 단계; 상기 발생된 페이즈 및 주파수 데이타를 수신하고, 상기 모빌 유니트의 위치에서 검출된 상기 비컨신호 페이즈 및 주파수에 대응하는 값을 수신하고, 그리고 상기 수신된 페이즈 및 주파수 데이타와 상기 모빌 유니트의 위치에서 검출된 상기 페이즈 및 주파수를 근거로, 상기 두번째 기준신호를 상기 첫번째 기준신호와 정렬시키기 위하여 상기 모빌 유니트의 위치와 시간조정값(시산조정값은 미리 정의된 연립 방정식에 의해 상기 모빌 유니트의 위치에서 검출된 상기 페이즈를 상기 수신된 페이즈 데이타에 상관시킨다)을 정의하는 좌표값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모빌 유니트의 위치를 결정하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 다수의 트랜스미터의 위치를 표시하는 트랜스미터 위치 데이타를 저장하는 단계를 포함하며; 상기 계산단계는 상기 저장된 트랜스미터 위치 데이타와 일치하는 상기 모빌 유니트에 대한 위치 값을 발생시키기 위하여 상기 저장된 트랜스미터 위치 데이타를 이용하여 미리 정의된 위치계산을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모빌 유니트의 위치를 결정하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 모빌 유니트의 위치에서, 적어도 4개의 비컨신호를 수신하는 단계를 포함하며; 상기 검출단계는 상기 두번째 기준신호를 참조하여 결정된 시간에서의 상기 모빌 유니트의 위치에서 적어도 4개의 비컨신호의 페이즈와 주파수를 검출하는 단계를 포함하며; 상기 계산단계는 미리 정의된 3차원 좌표 시스템에 대하여 상기 모빌 유니트의 위치를 정의하는 좌표값에 대한 3차원 집합을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모빌 유니트의 위치를 결정하는 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 알려진 위치에서 상기 첫번째 기준신호를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 모빌 유니트의 위치를 결정하는 방법.
  20. 다른 트랜스미터의 비컨신호의 페이즈와 비동기화된 페이즈를 가진 비컨신호(각각의 비컨신호는 미리 결정된 목표 주파수와 거의 동일한 주파수를 가진다)를 전송하는, 알려진 고정위치에 있는 다수의 트랜스미터와; 상기 다수의 트랜스미터의 위치에 관련된 알려진 위치에 있으며, (A) 상기 비컨신호를 수신하고, (B) 첫번째 기준 신호를 참조로 결정된 시간에서 상기 비컨신호의 페이즈 및 주파수를 결정하고, 그리고 (C) 상기 비컨신호 페이즈 및 주파수를 표시하는 페이즈 및 주파수 데이타를 방송하는 제1리시버(상기 방송 페이즈 및 주파수 데이터는 상기 첫번째 기준신호에 관련하여, 상기 비컨신호가 상기 비컨신호 페이즈를 얻을 때를 표시하는 시간 데이타를 포함한다)와; 알려지지 않은 위치에 있으며, 적어도 세개의 상기 비컨신호를 수신하는 제2리시버로써, 상기 첫번째 기준신호와 동기화되지 않은 두번째 기준신호를 발생시키는 국부 클록 제너레이터와; 상기 두번째 기준신호를 참조로 결정된 시간에서, 상기 제2리시버의 위치에서의 상기 수신된 비컨신호의 페이즈 및 주파수를 검출하기 위한 페이즈 검출회로를 포함하는 제2리시버와; 상기 방송 페이즈 및 주파수 데이타와 상기 검출된 페이즈 및 주파수를 근거로, 상기 두번째 기준신호를 상기 첫번째 기준신호와 정렬시키기 위하여 상기 제2리시버 위치와 시간조정값(시산조정값은 미리 정의된 연립방정식에 의해 상기 검출된 페이즈를 상기 방송 페이즈 데이타에 상관시킨다)을 정의한 좌표값을 계산하기 위한 수단을 포함하며, 제1리시버로 부터의 상기 방송 페이즈 및 주파수와 상기 제2리시버에 의해 검출된 상기 페이즈 및 주파수를 수신하는 위치 계산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1리시버는 상기 첫번째 기준신호를 발생시키는 제1클록 제너레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제2리시버는 적어도 4개의 상기 비컨신호를 수신하며, 상기 두번째 기준신호를 참조하여 결정된 시간에서의 상기 제2리시버의 위치에서 적어도 4개의 상기 비컨신호의 페이즈 및 주파수를 검출하며; 계산수단에 의해 계산된 상기 좌표값은 미리 정의된 3차원 좌표 시스템에 대한 상기 제2리시버의 위치를 정의하는 좌표값에 대한 3차원 집합을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치결정 시스템.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019940700452A 1991-08-15 1992-08-13 좌표화되지 않은 비컨신호를 이용하는 항행 및 위치결정 시스템 및 방법(navigation and positioning system and method using uncoordinated beacon signals) KR940702270A (ko)

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