WO2018235999A1 - 저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스 및 그 제공방법 - Google Patents

저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스 및 그 제공방법 Download PDF

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WO2018235999A1
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low
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satellite
noise
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이성준
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이성준
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    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission

Definitions

  • the present invention relates to a smart navigation-black box, and more particularly to a wireless navigation system that receives a Ka-band low-orbit satellite signal and transmits the wireless Internet such as Wi-Fi and communication between a vehicle and an infra (V2I) : V2X), based on Ka band band low-earth orbit satellite signals, and between 802.11 b / g / n Wi-Fi wireless Internet and infrastructure (V2I) such as vehicles and roads (V2X), and smart navigation that supports location information of four bands.
  • V2I infra
  • V2I Wi-Fi wireless Internet and infrastructure
  • V2X Wi-Fi wireless Internet and infrastructure
  • smart navigation that supports location information of four bands.
  • - Smart navigation that provides autonomous navigation service of seamless high-speed wireless communication anywhere in the world through black box.
  • Conventional low-orbit satellite communication method is low-speed communication method using L band, S band, CDMA technology, and is mainly used for voice communication, text service, and e-mail.
  • the low-orbit satellite communication technology has become popular because of the commercialization of launch vehicle technologies that can bring more than 20 satellites into orbit at once, and the cost is lowered. And the cost of building one satellite is much less than the cost of building a terrestrial base station.
  • the present invention has been made to solve such conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a wireless communication system that receives a Ka band band signal and performs communication between the wireless Internet, a vehicle and infrastructure (V2I), communication between the vehicle and the object (V2X) And to provide a smart navigation-black box and a method for providing the same.
  • V2I vehicle and infrastructure
  • V2X vehicle and infrastructure
  • the present invention supports GPS-2 in the United States, Galileo-E in Europe, Glonass in Russia, and Beidou-B in China, Another object of the present invention is to provide a smart navigation-black box and a method of providing the same, which can be provided anywhere in the world.
  • a satellite communication system including: a satellite transceiver unit transmitting and receiving a satellite signal from a low orbit satellite; A low noise amplifying unit for performing low noise amplification and conversion on the satellite signal of the satellite transceiver unit to generate an intermediate signal; A first signal unit for generating a first signal by interfacing the intermediate signal of the low-noise down-stream amplification unit with a wireless Internet signal; A second signal unit for generating the second signal by interfacing the intermediate signal of the low-noise down-stream amplifier with a radio signal for communication between the vehicle and the object (V2X) and between the vehicle and the infrastructure (V2I); A third signal unit for generating a third signal by interfacing and processing the intermediate signal of the low-noise downlink amplifier with the position information received from the position information satellite; And a multi-signal controller for processing the first signal, the second signal, and the third signal by processing and distributing signals processed in the first to third signal units through a platform (kernel)
  • the low-noise down-converting unit may transmit and receive the satellite signals through a folding flat phased array antenna.
  • the first signal may be a radio signal conforming to 802.11 b / g / n
  • the second signal may be a radio signal conforming to 802.11 P
  • the third signal may be a radio signal including position information.
  • the first and second signal units may include a band reject filter (BRF) and a band pass filter (BPF).
  • BRF band reject filter
  • BPF band pass filter
  • the first signal unit transmits and receives the first signal through an internal antenna
  • the second signal unit transmits and receives the second signal through a monopole antenna or a patch antenna.
  • the third signal unit transmits the SMA antenna The third signal can be transmitted / received through the second signal.
  • the satellite signal may be a Ka band band signal of 27.5 to 28.35 GHz in the upward direction and 17.8 to 18.6 GHz in the downward direction.
  • the multi-signal control unit may operate a hardware device by creating a device driver and managing a process in a platform (kernel), which is an operating system, of the signals generated and processed by the first to third signal units.
  • a platform which is an operating system
  • the smart navigation-black box may further include a user connection unit configured to allow a plurality of user terminals to respond in an emergency using the satellite signals.
  • the present invention also provides a method for providing multiple communication for autonomous navigation of a smart navigation-black box including a satellite transceiver, a low-noise downlink amplifier, a first signal unit, a second signal unit, a third signal unit, Wherein the satellite transmitting and receiving unit transmits and receives a satellite signal from a low orbit satellite; Wherein the low-noise down-stream amplifying unit performs low-noise amplification and conversion on the satellite signal of the satellite transceiver unit to generate an intermediate signal; Generating a first signal by interfacing the intermediate signal of the low-noise downlink amplifier with the wireless Internet signal; Generating a second signal by interfacing the intermediate signal of the low-noise downstream amplifier with a radio signal for communication between the vehicle and the object (V2X) and between the vehicle and the infrastructure (V2I); The third signal unit interlocking and processing the intermediate signal of the low-noise down-mix unit with the position information received from the position information satellite to generate a third signal; And the
  • the present invention can provide a seamless wireless communication environment anywhere in the world by providing a smart navigation-black box that provides multiple communications for autonomous navigation based on a low-orbit satellite signal.
  • the present invention provides wireless communication and location information services in desert or maritime areas where communication is poor, by providing multiple communications for autonomous navigation in the form of a miniature satellite signal-based navigation-black box that can be carried by individuals as well as a vehicle Can receive.
  • the present invention can implement communication between an infrastructure (V2I) such as a vehicle and a roadside base station, and communication between a vehicle and an object (V2X) via an 802.11P which is a second signal part.
  • V2I infrastructure
  • V2X object
  • 802.11P 802.11P
  • the present invention provides not only voice communication, entertainment including moving picture, wireless Internet, but also inter-vehicle distance, collision prevention information, traffic information, and the like.
  • the present invention can provide a real-time location information service anywhere in the world by providing four-band location information service.
  • the present invention can use wireless communication even in an area where there is no wired communication base station, an emergency such as an earthquake or a typhoon, which is detachable.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a smart navigation-black box that provides multiple communications for autonomous navigation based on a low-level orbit satellite signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic view of the appearance of a smart navigation-black box that provides multiple communications for autonomous navigation based on a low-orbit satellite signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a transmitter of a smart navigation-black box low-noise downlink amplifier for providing multiple communications for autonomous navigation based on low-orbit satellite signals according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a signal processing process of a smart navigation-black box multi-signal control platform (kernel) that provides multiple communications for autonomous navigation based on a low orbit satellite signal according to an embodiment of the present invention.
  • kernel multi-signal control platform
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a service configuration of a smart navigation-black box according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a process of a user access icon (flowchart) of a smart navigation-black box according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a smart navigation-black box for providing multiple communications for autonomous navigation based on a low-orbit satellite signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a smart navigation system providing multiple communications for autonomous navigation based on low-earth-orbit satellite signals according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of a smart navigation-black box multi-signal control platform (kernel) for providing multiple communications for autonomous navigation based on a low-orbit satellite signal according to an embodiment of the present invention. Signal processing process.
  • kernel multi-signal control platform
  • a smart navigation-black box 100 for providing multiple signals for autonomous navigation based on a low-orbit satellite signal includes a low-noise downlink amplifier 112, A second signal unit 115, a third signal unit 116, a multiplex signal control unit 120, a multimedia and system unit 121, a program and data unit 120, (109).
  • the low-noise down-converting unit 112 can perform low-noise amplification and conversion on the received satellite signal.
  • the satellite signal may be upward 27.5 ⁇ 28.35 GHz, downward 17.8 ⁇ 18.6 GHz Ka band band signal.
  • the transmitting end of the low-noise down-converting amplifier 112 can be an amplifier of a device made of gallium nitride (GaN) for small size and high output and amplification.
  • the bandwidth is 27.5 to 28.35 GHz,
  • the power may be at least 48 dBm and the bandwidth may be 650 MHz.
  • the upstream amplifying unit 113 may perform up-conversion and conversion of the signals of the first and second signal units 114 and 115.
  • the low-noise down-converting unit 112 and the up-converting unit 113 may be connected to a folding 8-inch flat phased array antenna 101 for transmitting / receiving signals to / from the satellite.
  • the planar phased array antenna 101 may be formed of polysulfone (PSU) or polyetheretherketone (PEEK) having a thickness of 1 mm in order to increase satellite reception gain, and may have an 8 inch circular polarization scheme,
  • the received signal is a Ka band band signal of 17.8 to 18.6 GHz.
  • the first signal unit 114 converts the L- WiFi) signaling amplification for interworking with the first signal.
  • the low-noise down-converting unit 112 converts the down-converted and amplified signal into an L-band signal
  • the first signal unit 114 generates an L-band signal Modulation, EDU, and Mux processing.
  • the first signal unit 114 can generate a first signal by interfacing a signal of the low-noise down-stream amplification unit 112 with a wireless Internet signal such as Wi-Fi.
  • the first signal generated by the first signal unit 114 supports an 802.11 b / g / n wireless WiFi protocol, which is basically a band that can be connected to a plurality of terminals such as a smart phone, a tablet PC, Lt; / RTI >
  • the final output frequency of the first signal of the first signal unit 114 may be 2,412 to 2,472 MHz and the first signal may be output to the multiple signal controller 120 through an internal antenna (not shown) Can be output.
  • the second signal unit 115 is configured to interwork the signal of the low-noise down-stream amplification unit 112 with a radio signal for communication between the vehicle and the object V2X and between the vehicle and the infrastructure V2I such as a road, Signal can be generated.
  • the low-noise down-converting amplifier 112 low-noise amplifies and converts the received satellite signal to generate an intermediate-frequency signal, and then the second signal unit 115 generates an autonomous And perform signal conversion amplification for interlocking with the second signal for driving.
  • the second signal may be a signal in the 5,850-5,925 MHz band ultimately generated by 802.11 P (Class).
  • the bandwidth of the band generated in the second signal may be 178, 180, 182, 184, and the bandwidth of each channel may be 10 MHz.
  • the first signal may be a 2.4GHz 802.11b / g / n wireless WiFi and the second signal may be 5.9GHz 802.11P for vehicle and object (V2X) communications or vehicle and infrastructure (V2I) communications , And the first and second signals may be selected and controlled through the device driver 138 of the platform (kernel).
  • V2X vehicle and object
  • V2I vehicle and infrastructure
  • the first signal portion 114 may be connected to the internal antenna and the second signal portion 115 may be connected to the monopole antenna 102 or the patch antenna for transmission and reception of the first and second signals. And the output of the monopole antenna 102 may be at least 4 dBi.
  • the third signal unit 116 may generate a third signal by interfacing and processing the signal of the low-noise down-stream amplifying unit 112 with position information, which is log data received from another position information satellite.
  • the third signal unit 116 does not constitute the BPF or the BRF 117 independently of the first and second signal units 114 and 115 but transmits it to the device driver 138 via the multiple signal control unit 120 Can be directly connected.
  • the third signal which is the position information processed in the third signal unit 116, is a GPS signal of the GPS / QZSS L1, GLONASS L1OF of Russia, Beidou B1 of China, Galileo of Europe E1B / C) mode, and the like.
  • the third signal portion 116 may have 70 channels and may have an accuracy of 165 dBm, and the coordinates of the third signal of the third signal portion 116 may be stored in the device driver 138 together with the log data. . ≪ / RTI >
  • the third signal unit 116 may employ NMEA, UBX, and RTCM, which are worldwide standard protocols, for interworking with accurate position information, and may be separately connected through an SMA (sub-miniature version A) Lt; / RTI >
  • SMA sub-miniature version A
  • the SMA antenna 103 may be integrated with the camera at the top of the smart navigation-black box 100.
  • the multiple signal controller 120 processes and distributes signals processed in the first signal unit 114, the second signal unit 115 and the third signal unit 116 in real time through a platform (kernel) (V2X) communication signal or a vehicle-to-infrastructure (V2I) communication signal of the 802.11P, and a third signal that is a position information signal. Can be generated.
  • V2X platform
  • V2I vehicle-to-infrastructure
  • the multi-signal controller 120 controls the interference and distortion of signals between the first signal unit 114, the second signal unit 115, and the third signal unit 116
  • a band reject filter (BRF) and a band pass filter (BPF) 107 can be used for each signal terminal.
  • the smart navigation-black box 100 includes a flat phased array antenna 101, a low-noise down-stream amplifier 112, and an up-stream amplifier 113 formed integrally to form a first plate,
  • the multi-signal control unit 120 may constitute a second plate, and the first and second plates may be connected to each other through the folding unit 123.
  • a monopole antenna 102, an SMA antenna 103 and a camera are disposed on the upper surface of the second plate and a power button 124, an adjustment button 1215, a reset button 126, And a satellite connection button 127, an autonomous travel connection button 128, and the like may be disposed at the lower end of the second plate.
  • the satellite connection button 127 is for connecting the smart navigation-black box 100 to the satellite and is connected to the satellite connection of the hardware device 137 -> device driver 138 -> process management 139 in FIG. 4 Can be interlocked.
  • the autonomous navigation connection button 128 is for connecting the smart navigation-black box 100 to the communication between the vehicle and the infrastructure V2I, the communication between the vehicle and the object V2X, and the hardware device 137 ) -> device driver 138 -> "Carc_Start" of the process.
  • the structure of the platform which is an operating system of the smart navigation-black box 100 according to the embodiment of the present invention, is a system in which several subsystems are combined Structure.
  • Unsigned int wifi_start; and “unsigned int wifi_end;” among information 140 of the platform (kernel) are information of the process 139 related to the wireless WiFi as the first signal, and “unsigned int carc_start” " unsigned int carc_end; " may be the information of the process 139 related to the second signal 802.11 P.
  • the selection block 141 of the platform is a block for selecting one of the first signal and the second signal in the multi-signal control unit 120 through process management.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a service configuration of a smart navigation-black box according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of a user access icon process (flowchart) of a smart navigation-black box according to an embodiment of the present invention
  • the smart navigation-black box 100 can be connected to multiple communication networks when accessing from a plurality of user terminals (smart phone, tablet PC, notebook, etc.) Such as a user connection icon, to provide a user connection.
  • a plurality of user terminals smart phone, tablet PC, notebook, etc.
  • Such as a user connection icon Such as a user connection icon, to provide a user connection.
  • connection icon may be provided in the app store on the Internet, but may be provided by connecting to the smart navigation-black box 100 through Bluetooth, which is a short distance communication, and USB.
  • the MAC address / number of the user terminal or the employer identification number (EIN) number may be synchronized with the smart navigation-black box 100 so that other users can not use it.
  • the smart navigation-black box 100 can be connected to the first satellite, the second satellite, and the third satellite through the third signal unit 116, For example, if there is no traffic for 15 seconds on the first primary satellite, it can be automatically connected to the second satellite.
  • the user access icon has a button for connecting an emergency structure or a telephone in an emergency.
  • the button When the button is selected, the user access icon can be connected to the satellite through the third signal unit 116 and then connected to the network operation center.
  • the network operation center confirms the location of the identified user through the location information and notifies the emergency and emergency communication authorities of each country and informs the network. (Eg, 911 in the United States, 119 in Korea, etc.)
  • the smart navigation-black box 100 provides infrastructure communication between a vehicle and a road, vehicle and object communication, and location information based on a low-orbit satellite signal, It is possible to implement a seamless autonomous traveling service.
  • an LTE network or a 5G network It can save astronomical costs and time significantly, and individuals can carry wireless internet anywhere in the world.

Abstract

본 발명은, 저궤도 위성으로부터 위성신호를 송수신하는 위성 송수신부와; 상기 위성 송수신부의 상기 위성신호에 대한 저잡음 증폭 및 변환을 수행하여 중간신호를 생성하는 저잡음 하향 증폭부와; 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 무선인터넷 신호로 연동하여 제1신호를 생성하는 제1신호부와; 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 차량과 사물(V2X) 사이의 통신, 차량과 인프라(V2I) 사이의 통신을 위한 무선신호로 연동하여 제2신호를 생성하는 제2신호부와; 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 위치정보 위성으로부터 수신된 위치정보와 연동 및 처리하여 제3신호를 생성하는 제3신호부와; 상기 제1 내지 제3신호부에서 처리된 신호를 실시간으로 플랫폼(커널)을 통해 처리 및 분배 하여 상기 제1신호, 상기 제2신호, 상기 제3신호를 처리하는 다중신호 제어부를 포함하는 스마트 내비게이션-블랙박스를 제공한다.

Description

저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스 및 그 제공방법
본 발명은, 스마트 내비게이션-블랙박스에 관한 것으로, 특히 Ka 밴드 대역 저궤도 위성신호를 수신하여 와이파이와 같은 무선인터넷과 차량과 인프라(vehicle to infra: V2I) 사이의 통신, 차량과 사물(vehicle to everything: V2X) 사이의 통신 등 자율주행을 위한 다중대역 통신을 제공하며, 구체적으로 Ka 밴드 대역 저궤도 위성신호를 기반으로 802.11 b/g/n의 와이파이 무선인터넷과 차량과 도로 등의 인프라(V2I) 사이의 통신, 차량과 사물(V2X) 사이의 통신 그리고 4개 대역의 위치정보를 지원하는 스마트 내비게이션-블랙박스를 통해 전세계 어디에서나 끊김 없는 고속 무선통신환경의 자율주행 서비스를 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스 및 그 제공방법에 관한 것이다.
기존의 저궤도 위성통신 방식은 L밴드 대역이나 S밴드, CDMA 기술을 활용한 저속통신 방식으로 주로 음성통신이나 문자서비스, 이메일 용도로 활용되고 있다.
2014년 이후 지상에서 36000km 상공에서 통신서비스를 하는 정지궤도 위성통신에 비해, 700~2000km에서 통신을 함으로써 거리에 따른 통신 지연을 최소 5분의1 이상 줄일 수 있다는 장점이 부각되면서, 구글을 시작으로 아마존, 페이스북 등의 글로벌 기업들이 저궤도 위성통신에 대한 투자 및 사업을 앞다투어 시작하였다.
저궤도 위성통신기술이 각광받게 된 이유는, 20개 이상의 위성들을 한번에 궤도에 올릴 수 있는 발사체 기술이 상용화 되면서 비용이 저렴해 졌고, 위성 1기가 서비스 할 수 있는 지역이 지상의 유선 기지국이 서비스 할 수 있는 지역보다 넓고 위성 1기를 구축하는 비용이 지상의 유선 기지국을 구축하는 비용보다 훨씬 절감이 되기 때문이다.
이러한 이유로 일본의 2대 통신사인 소프트뱅크의 경우 저궤도 고속 무선 인터넷 서비스 프로젝트인 원웹(One Web)에 참여를 했으며, 미국의 레오샛(LEOSAT)의 경우 2018년 말부터 저궤도 위성을 이용한 초고속 무선 인터넷 서비스를 시작한다.
또한 현재 전 세계적으로 주목을 받고 있는 4차혁명의 핵심기술인 자율주행 자동차의 경우 끊김 없는 고속 무선통신 환경이 필수다. 하지만 한국이나 홍콩 등 몇 나라를 제외한 대부분의 국가들에서는 유선망을 통한 고속 무선통신 인프라 구축에 천문학적 비용이 투자되어야 하는 이유로 큰 어려움을 겪고 있다.
본 발명은, 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, Ka 밴드 대역 신호를 수신하여 무선 인터넷, 차량과 인프라(V2I) 사이의 통신, 차량과 사물(V2X) 사이의 통신 및 위치정보와 같은 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스 및 그 제공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 차량 또는 개인이 휴대할 수 있는 초소형으로 제조되어 통신이 열악한 사막이나 해상에서도 자율주행을 위한 다중통신을 제공할 수 있는 스마트 내비게이션-블랙박스 및 그 제공방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 4개 대역 위치정보 수신방식으로 미국의 GPS-2, 유럽의 갈릴레오(Galileo-E), 러시아의 글로나스(Glonass), 중국의 북두(Beidou-B)를 동시에 지원함으로써, 전세계 어디에서나 서비스를 제공 받을 수 있는 스마트 내비게이션-블랙박스 및 그 제공방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 저궤도 위성으로부터 위성신호를 송수신하는 위성 송수신부와; 상기 위성 송수신부의 상기 위성신호에 대한 저잡음 증폭 및 변환을 수행하여 중간신호를 생성하는 저잡음 하향 증폭부와; 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 무선인터넷 신호로 연동하여 제1신호를 생성하는 제1신호부와; 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 차량과 사물(V2X) 사이의 통신, 차량과 인프라(V2I) 사이의 통신을 위한 무선신호로 연동하여 제2신호를 생성하는 제2신호부와; 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 위치정보 위성으로부터 수신된 위치정보와 연동 및 처리하여 제3신호를 생성하는 제3신호부와; 상기 제1 내지 제3신호부에서 처리된 신호를 실시간으로 플랫폼(커널)을 통해 처리 및 분배 하여 상기 제1신호, 상기 제2신호, 상기 제3신호를 처리하는 다중신호 제어부를 포함하는 스마트 내비게이션-블랙박스를 제공한다.
그리고, 상기 저잡음 하향 증폭부는, 접이식 평판 위상배열 안테나를 통하여 상기 위성신호를 송수신 할 수 있다.
또한, 상기 제1신호는 802.11 b/g/n를 준수하는 무선신호이고, 상기 제2신호는 802.11 P를 준수하는 무선신호이고, 상기 제3신호는 위치정보를 포함하는 무선신호 일 수 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2신호부는, 밴드리젝트필터(BRF), 밴드패스필터(BPF)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1신호부는, 내장안테나를 통하여 상기 제1신호를 송수신 하고, 상기 제2신호부는, 모노폴 안테나 또는 패치 안테나를 통하여 상기 제2신호를 송수신 하고, 상기 제3신호부는, SMA 안테나를 통하여 상기 제3신호를 송수신 할 수 있다.
그리고, 상기 위성신호는 상향 27.5~28.35GHz이고 하향은 17.8~18.6GHz의 Ka 밴드 대역 신호 일 수 있다.
또한, 상기 다중신호 제어부는, 상기 제1 내지 제3신호부에서 생성 및 처리된 신호를 운영체제인 플랫폼(커널)에서 별도의 프로세스 관리와 디바이스 드라이버를 만들어 하드웨어 장치를 구동할 수 있다.
그리고, 상기 스마트 내비게이션-블랙박스는 다수의 사용자단말이 상기 위성신호를 사용하여 비상 시에 대처하도록 구성되는 사용자 접속부를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명은, 위성 송수신부, 저잡음 하향 증폭부, 제1신호부, 제2신호부, 제3신호부, 다중신호 제어부를 포함하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 자율주행을 위한 다중통신 제공방법에 있어서, 상기 위성 송수신부가 저궤도 위성으로부터 위성신호를 송수신하는 단계와; 상기 저잡음 하향 증폭부가 상기 위성 송수신부의 상기 위성신호에 대한 저잡음 증폭 및 변환을 수행하여 중간신호를 생성하는 단계와; 상기 제1신호부가 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 무선인터넷 신호로 연동하여 제1신호를 생성하는 단계와; 상기 제2신호부가 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 차량과 사물(V2X) 사이의 통신, 차량과 인프라(V2I) 사이의 통신을 위한 무선신호로 연동하여 제2신호를 생성하는 단계와; 상기 제3신호부가 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 위치정보 위성으로부터 수신된 위치정보와 연동 및 처리하여 제3신호를 생성하는 단계와; 상기 다중신호 제어부가 상기 제1 내지 제3신호부에서 처리된 신호를 실시간으로 플랫폼(커널)을 통해 처리 및 분배 하여 상기 제1신호, 상기 제2신호, 상기 제3신호를 처리하는 단계를 포함하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 자율주행을 위한 다중통신 제공방법을 제공한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은, 저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스를 제공함으로써, 전세계 어디에서나 끊김 없는 무선통신 환경을 제공 받을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 차량뿐만 아니라 개인이 휴대 할 수 있는 초소형 위성신호기반 내비게이션-블랙박스 형태로 자율주행을 위한 다중통신을 제공함으로써, 통신이 열악한 사막이나 해상에서도 무선 인터넷과 위치정보 서비스를 제공 받을 수 있다.
또한, 본 발명은, 제2신호부인 802.11 P를 통해 차량과 노변기지국과 같은 인프라(V2I) 사이의 통신, 차량과 사물(V2X) 사이의 통신을 구현할 수 있다.
그리고, 본 발명은, 음성통화, 동영상을 포함한 엔터테인먼트, 무선인터넷뿐만 아니라 차량간 거리, 추돌 방지 정보, 교통정보 등을 제공한다.
또한, 본 발명은, 4개 대역의 위치정보서비스를 제공함으로써, 전세계 어느 곳에서든 실시간 위치정보 서비스를 제공받을 수 있다.
그리고, 본 발명은, 착탈식이 가능하며 유선통신 기지국이 없는 지역이나 지진이나 태풍 등 비상시에도 무선통신을 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저궤도 위성신호 기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 외관을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 저잡음 하향 증폭부의 송신단의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 다중신호 제어부 플랫폼(커널)의 신호처리 프로세스를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 내비게이션-블랙박스의 서비스 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 내비게이션-블랙박스의 사용자 접속 아이콘 프로세스(순서도)를 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 외관을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 저잡음 하향 증폭부의 송신단의 구성도이이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 다중신호 제어부 플랫폼(커널)의 신호처리 프로세스를 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 저궤도 위성신호 기반 자율주행을 위한 다중신호를 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스(100)는, 저잡음 하향 증폭부(112), 상향 증폭부(113), 제1신호부(114), 제2신호부(115), 제3신호부(116), 다중신호 제어부(120), 멀티미디어 및 시스템 장치부(121), 프로그램 및 데이터부(109)를 포함한다.
저잡음 하향 증폭부(112)는, 수신된 위성신호에 대한 저잡음 증폭 및 변환을 수행할 수 있다.
위성신호는 상향 27.5~28.35GHz, 하향 17.8~18.6GHz Ka 밴드 대역 신호일 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 저잡음 하향 증폭부(112)의 송신단은, 소형이면서 고출력 및 증폭을 위해 갈륨나이트라이드(GaN)로 이루어진 소자의 앰프를 사용할 수 있으며, 대역폭은 27.5~28.35GHz이며 출력파워는 최소 48dBm, 대역폭은 650MHz일 수 있다.
상향 증폭부(113)는, 제1 및 제2신호부(114, 115)의 신호에 대한 상향 증폭 및 변환을 수행할 수 있다.
저잡음 하향 증폭부(112)와 상향 증폭부(113)는, 위성과의 신호 송수신을 위하여, 접이식 8인치 평판 위상배열(phased array) 안테나(101)에 연결될 수 있다.
평판 위상배열 안테나(101)는, 위성수신 이득을 높이기 위하여 1mm 두께의 폴리술폰(polysulfone: PSU) 또는 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone: PEEK)으로 이루어질 수 있고, 8인치 원형 편파 방식을 가질 수 있으며, 수신된 신호는 17.8~18.6GHz의 Ka 밴드 대역신호이며, 평판 위상배열 안테나(101)의 배면에 일체형으로 배치된 저잡음 하향 증폭부(112) 및 상향 증폭부(113)에서 저잡음 하향 증폭 및 상향 증폭을 수행할 수 있다.
예를 들어, 저잡음 하향 증폭부(112)가 저잡음 증폭된 Ka 밴드 대역 신호를 하향 변환하고 중간단계 신호인 L밴드 신호를 생성한 후, 제1신호부(114)가 L밴드 신호에 대하여 와이파이(WiFi)와 같은 제1신호와 연동을 위한 신호 변환 증폭을 수행할 수 있다.
구체적으로, 저잡음 하향 증폭부(112)가 하향 변환 증폭된 신호를 L밴드 신호로 변환하고, 제1신호부(114)가 무선 와이파이 신호인 2.4GHz 제1신호를 생성/연동하기 위해 L밴드 신호에 대하여 변조와 EDU, Mux처리를 수행할 수 있다.
제1신호부(114)는, 저잡음 하향 증폭부(112)의 신호를 와이파이와 같은 무선인터넷 신호로 연동하여 제1신호를 생성할 수 있다.
제1신호부(114)에서 생성된 제1신호는, 기본적으로 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등 복수의 단말들이 접속할 수 있는 대역인 802.11 b/g/n 무선 와이파이 프로토콜을 지원하며 14개의 채널을 가질 수 있다.
그리고, 제1신호부(114)의 제1신호의 최종 출력 주파수는, 2,412~2,472MHz 일 수 있으며, 제1신호는 다중신호 제어부(120)에 내장(internal)된 안테나(미도시)를 통하여 출력될 수 있다.
제2신호부(115)는, 저잡음 하향 증폭부(112)의 신호를 차량과 사물(V2X) 사이의 통신, 차량과 도로 등의 인프라(V2I) 사이의 통신을 위한 무선신호로 연동하여 제2신호를 생성할 수 있다.
제1신호와 유사하게, 저잡음 하향 증폭부(112)가 수신된 위성신호를 저잡음 증폭 및 변환을 하여 중간 주파수의 신호를 생성한 후, 제2신호부(115)가 중간 주파수의 신호에 대하여 자율주행을 위한 제2신호와 연동을 위한 신호 변환 증폭을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제2신호는 802.11 P(클래스(Class))로 최종 생성되는 5,850~5,925MHZ 대역의 신호일 수 있다.
제2신호에서 생성된 대역이 갖는 채널은, 178, 180, 182, 184 일 수 있으며, 각 채널의 대역폭은 10MHz 일 수 있다.
결론적으로, 제1신호는 무선 와이파이인 2.4GHz 802.11 b/g/n 일 수 있고, 제2신호는 차량과 사물(V2X) 통신 또는 차량과 인프라(V2I) 통신을 위한 5.9GHz 802.11 P 일 수 있으며, 제1 및 제2신호는 플랫폼(커널)의 디바이스 드라이버(138)를 통하여 선택 및 제어 할 수 있다.
그리고, 제1 및 제2신호의 송수신을 위하여, 제1신호부(114)는 내장안테나에 연결되고, 제2신호부(115)는 모노폴(monopole) 안테나(102) 또는 패치 안테나에 연결 될 수 있으며, 모노폴 안테나(102)의 출력은 최소 4dBi 이상일 수 있다.
제3신호부(116)는, 저잡음 하향 증폭부(112)의 신호를 별도의 위치정보 위성으로부터 수신된 로그데이터인 위치정보와 연동 및 처리하여 제3신호를 생성할 수 있다.
제3신호부(116)는, 제1 및 제2신호부(114, 115)와 같이 BPF 또는 BRF(117)를 독립적으로 구성하지 않고, 다중신호 제어부(120)를 통하여 디바이스 드라이버(138)로 직접 연결될 수 있다.
제3신호부(116)에서 처리되는 위치정보인 제3신호는, 미국의 지피에스(GPS/QZSS L1), 러시아의 글로나스(GLONASS L1OF), 중국의 북두(Beidou B1), 유럽의 갈릴레오(Galileo E1B/C) 모드 등 4개의 위치정보를 동시에 수신한 신호 일 수 있다.
예를 들어, 제3신호부(116)는, 70개의 채널을 가지며, 165dBm의 정밀도를 가질 수 있으며, 제3신호부(116)의 제3신호의 좌표는 로그데이터와 함께 디바이스 드라이버(138)에 연동 될 수 있다.
그리고, 제3신호부(116)는, 정확한 위치정보와 연동을 위해 전세계 표준 프로토콜인 NMEA, UBX, RTCM을 채택할 수 있으며, 연결되는 SMA(sub-miniature version A) 안테나(103)를 통하여 별도의 위성신호를 수신할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, SMA 안테나(103)는, 스마트 내비게이션-블랙박스(100)의 상단에 카메라와 일체형으로 구성될 수 있다.
다중신호 제어부(120)는, 제1신호부(114), 제2신호부(115), 제3신호부(116)에서 처리된 신호를 실시간으로 플랫폼(커널)을 통해 처리 및 분배 하여 802.11 b/g/n의 무선 와이파이 신호인 제1신호와, 802.11 P의 차량과 사물(V2X) 통신 신호 또는 차량과 인프라(V2I) 통신 신호인 제2신호와, 위치정보신호인 제3신호를 처리 및 생성할 수 있다.
그리고, 다중신호 제어부(120)는, 신호 변환, 증폭 및 변조 과정 중에, 제1신호부(114), 제2신호부(115), 제3신호부(116) 사이의 신호의 간섭과 왜곡을 막기 위해 BRF(밴드리젝트필터; band reject filter), BPF(밴드패스필터; band pass filter)(107)를 각 신호단에 사용할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 스마트 내비게이션-블랙박스(100)는 평판 위상배열 안테나(101), 저잡음 하향 증폭부(112), 상향 증폭부(113)이 일체형으로 형성되어 제1판을 이루고, 다중신호 제어부(120)가 제2판을 이루고, 제1 및 제2판이 접이수단(123)을 통하여 연결되는 접이식으로 제조될 수 있다.
여기서, 제2판의 상면에는 모노폴 안테나(102), SMA 안테나(103), 카메라 등이 배치되고, 제2판의 측면에는 전원버튼(124), 조절버튼(1215), 리셋버튼(126) 등이 배치되고, 제2판 전면 하단에는 위성연결버튼(127), 자율주행 연결버튼(128) 등이 배치될 수 있다.
위성연결버튼(127)은, 스마트 내비게이션-블랙박스(100)를 위성에 연결시키기 위한 것으로, 도 4의 하드웨어 장치(137) -> 디바이스 드라이버(138) -> 프로세스 관리(139)의 위성연결에 연동 될 수 있다.
자율주행 연결버튼(128)은, 스마트 내비게이션-블랙박스(100)를 차량과 인프라(V2I) 사이의 통신, 차량과 사물(V2X) 사이의 통신에 연결시키기 위한 것으로, 도 4의 하드웨어 장치(137) -> 디바이스 드라이버(138) -> 프로세스의 "Carc_Start"에 연동 될 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 내비게이션-블랙박스(100)의 운영체제인 플랫폼(커널)의 구조는, 시스템의 효율성을 높이고 빠른 처리를 위해 몇 개의 서브시스템이 조합된 구조로 되어있다.
플랫폼(커널)의 장치에 대한 정보(140) 중 "unsigned int wifi_start;"와 "unsigned int wifi_end;"는 제1신호인 무선 와이파이에 관련된 프로세스(139)의 정보이고, "unsigned int carc_start;"와 "unsigned int carc_end;"는 제2신호인 802.11 P에 관련된 프로세스(139)의 정보일 수 있다.
플랫폼(커널)의 선택블록(141)은, 프로세스 관리를 통해 다중신호 제어부(120)에서 제1신호 또는 제2신호 중 하나를 선택하는 블록이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 내비게이션-블랙박스의 서비스 구성을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 내비게이션-블랙박스의 사용자 접속 아이콘 프로세스(순서도)를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 내비게이션-블랙박스(100)는, 다수의 사용자단말(스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등)에서 접속할 때 다중통신 네트워크에 연결을 해주는 사용자 접속 아이콘과 같은 사용자 접속부를 제공할 수 있다.
접속 아이콘은, 인터넷상의 앱스토어에서도 제공 받을 수 있으나, 근거리 통신인 블루투스와 USB로 스마트 내비게이션-블랙박스(100)에 연결하여 제공 받을 수도 있다.
접속 아이콘을 다운 받은 후, 사용자 등록을 하게 되며, 아이디와 패스워드(ID/Password), 국가번호와 사용자 모바일(Mobile)번호, 이메일 주소를 입력하고 확인번호를 누르면, 같은 아이디나 전화번호, 이메일 여부를 확인하고 승인번호 4자리를 부여 받는다.
이때, 보안을 위하여 사용자단말의 MAC 주소/번호나 EIN(employer identification number: 고용주 식별 번호) 번호가 스마트 내비게이션-블랙박스(100)와 싱크(Sync)되어 다른 사람은 사용할 수 없도록 할 수 있다.
2G 나 3G, 4G 등 이동통신환경이 전혀 없는 경우에도 기본적으로 스마트 내비게이션-블랙박스(100)에 내장된 4개 대역을 지원하는 위치정보 모듈을 통해 북미와 남미, 유럽과 중국, 러시아를 포함한 전세계 어디에서나 접속과 인증이 가능하다.
그리고, 스마트 내비게이션-블랙박스(100)는, 제3신호부(116)를 통하여 첫 번째 주 위성(Primary Satellite), 두 번째 위성(Secondary Satellite), 세 번째 위성(Third Satellite)까지 연결할 수 있으며, 예를 들어 첫 번째 주 위성과 트래픽(Traffic)이 15초간 없으면 두 번째 위성으로 자동으로 접속될 수 있다.
사용자 접속 아이콘에는 비상 시 긴급 구조나 전화를 연결하는 버튼이 있는데, 이 버튼을 선택하면 제3신호부(116)를 통해 위성에 접속된 다음 네트워크 운영센터에 연결될 수 있다.
네트워크 운영센터에서는 파악된 사용자의 위치정보를 통해 위치를 확인하고 각 국가의 비상 및 긴급연락 관계기관에 통보 및 네트워크로 알려준다. (예: 미국의 911, 한국 119 등)
본 발명에 따른 스마트 내비게이션-블랙박스(100)는, 저궤도 위성신호를 기반으로 무선 와이파이 신호와 차량과 도로간의 인프라 통신, 차량과 사물통신 그리고 위치정보를 제공함으로써, 통신 환경이 열악하거나 없는 지역에서도 끊김 없는 자율주행 서비스를 구현할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 저궤도 위성신호기반 자율주행을 위한 다중통신을 제공하는 스마트 내비게이션-블랙박스(100)를 이용하면, 4차혁명의 핵심기술인 자율주행서비스를 구현하기 위해 LTE망이나 5G망 구축에 드는 천문학적 비용과 시간을 크게 절감할 수 있으며, 개인이 휴대가 가능해 전세계 어느 곳에서나 무선 인터넷을 제공 받을 수 있다.

Claims (9)

  1. 저궤도 위성으로부터 위성신호를 송수신하는 위성 송수신부와;
    상기 위성 송수신부의 상기 위성신호에 대한 저잡음 증폭 및 변환을 수행하여 중간신호를 생성하는 저잡음 하향 증폭부와;
    상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 무선인터넷 신호로 연동하여 제1신호를 생성하는 제1신호부와;
    상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 차량과 사물(V2X) 사이의 통신, 차량과 인프라(V2I) 사이의 통신을 위한 무선신호로 연동하여 제2신호를 생성하는 제2신호부와;
    상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 위치정보 위성으로부터 수신된 위치정보와 연동 및 처리하여 제3신호를 생성하는 제3신호부와;
    상기 제1 내지 제3신호부에서 처리된 신호를 실시간으로 플랫폼(커널)을 통해 처리 및 분배 하여 상기 제1신호, 상기 제2신호, 상기 제3신호를 처리하는 다중신호 제어부
    를 포함하는 스마트 내비게이션-블랙박스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저잡음 하향 증폭부는, 접이식 평판 위상배열 안테나를 통하여 상기 위성신호를 송수신 하는 스마트 내비게이션-블랙박스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1신호는 802.11 b/g/n를 준수하는 무선신호이고,
    상기 제2신호는 802.11 P를 준수하는 무선신호이고,
    상기 제3신호는 위치정보를 포함하는 무선신호인 스마트 내비게이션-블랙박스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2신호부는, 밴드리젝트필터(BRF), 밴드패스필터(BPF)를 포함하는 스마트 내비게이션-블랙박스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1신호부는, 내장안테나를 통하여 상기 제1신호를 송수신 하고,
    상기 제2신호부는, 모노폴 안테나 또는 패치 안테나를 통하여 상기 제2신호를 송수신 하고,
    상기 제3신호부는, SMA 안테나를 통하여 상기 제3신호를 송수신 하는 스마트 내비게이션-블랙박스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위성신호는 상향 27.5~28.35GHz이고 하향은 17.8~18.6GHz의 Ka 밴드 대역 신호인 스마트 내비게이션-블랙박스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다중신호 제어부는, 상기 제1 내지 제3신호부에서 생성 및 처리된 신호를 운영체제인 플랫폼(커널)에서 별도의 프로세스 관리와 디바이스 드라이버를 만들어 하드웨어 장치를 구동하는 스마트 내비게이션-블랙박스.
  8. 제1항에 있어서,
    다수의 사용자단말이 상기 위성신호를 사용하여 비상 시에 대처하도록 구성되는 사용자 접속부를 더 포함하는 스마트 내비게이션-블랙박스.
  9. 위성 송수신부, 저잡음 하향 증폭부, 제1신호부, 제2신호부, 제3신호부, 다중신호 제어부를 포함하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 자율주행을 위한 다중통신 제공방법에 있어서,
    상기 위성 송수신부가 저궤도 위성으로부터 위성신호를 송수신하는 단계와;
    상기 저잡음 하향 증폭부가 상기 위성 송수신부의 상기 위성신호에 대한 저잡음 증폭 및 변환을 수행하여 중간신호를 생성하는 단계와;
    상기 제1신호부가 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 무선인터넷 신호로 연동하여 제1신호를 생성하는 단계와;
    상기 제2신호부가 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 차량과 사물(V2X) 사이의 통신, 차량과 인프라(V2I) 사이의 통신을 위한 무선신호로 연동하여 제2신호를 생성하는 단계와;
    상기 제3신호부가 상기 저잡음 하향 증폭부의 상기 중간신호를 위치정보 위성으로부터 수신된 위치정보와 연동 및 처리하여 제3신호를 생성하는 단계와;
    상기 다중신호 제어부가 상기 제1 내지 제3신호부에서 처리된 신호를 실시간으로 플랫폼(커널)을 통해 처리 및 분배 하여 상기 제1신호, 상기 제2신호, 상기 제3신호를 처리하는 단계
    를 포함하는 스마트 내비게이션-블랙박스의 자율주행을 위한 다중통신 제공방법.
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