KR101630666B1 - 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 기반의 항법시스템 - Google Patents

자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 기반의 항법시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항법 메시지에 통해 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 수행할 수 있는 의사위성 기반의 항법시스템에 관한 것으로, 복수의 종속 의사위성의 사용자 바이어스를 측정하여 항법 메시지를 통해 전송하는 기준 의사위성; 및 상기 기준 의사위성으로부터 사용자 바이어스 측정값을 수신하고, 기준 의사위성의 신호를 기반으로 시각동기를 수행하는 복수의 종속 의사위성으로 구성되어, 상기 기준 의사위성으로부터 이격된 말단의 종속 의사위성은 상기 기준 의사위성 및 복수의 종속 의사위성이 전송한 항법 메시지를 모니터링하여 사용자 바이어스 측정값이 수신되는지 확인하고, 상기 기준 의사위성으로부터 사용자 바이어스 측정값이 수신되지 않아 항법서비스 준비 완료 상태로 진입하지 못하면, 후보 기준 의사위성인 복수의 종속 의사위성 중에서 링크 품질이 우수한 종속 의사위성으로 기준 송신기 변경 요청 메시지를 전송하여 새로운 기준 의사위성을 선택한 후 해당 기준 의사위성으로부터 사용자 바이어스 측정값을 수신한다.

Description

자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 기반의 항법시스템{PSEUDOLITE BASED NAVIGATION SYSTEM HAVING SELF STATUS-MONITORING AND PERFORMANCE-MAINTAINING FUNCTION}
본 발명은 의사위성 기반의 항법시스템에 관한 것으로, 특히 항법 메시지에 기반하여 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 수행할 수 있는 의사위성 기반의 항법시스템에 관한 것이다.
GPS/GLONASS/GALILEO와 같은 위성항법 시스템에서는 PRN(Pseudo Random Noise)코드를 생성하여 전파 신호로 전송하고, 수신기에서는 코드화된 신호의 이동시간을 측정한 후 측정된 이동시간에 신호의 이동속도 및 위상 정보를 적용하여 의사거리를 도출함으로써 사용자의 위치를 식별한다.
이러한 위성항법시스템은 신호를 방송하는 위성군으로 구성된 우주 부분 (Space Segment), 시스템 전체를 제어하는 관제부분(Control Segment) 및 다양한 형태의 수신기를 이용하는 사용자부분(User Segment)로 이루어진다.
특히 위성항법시스템의 제어를 담당하는 관제부분은 주 관제국, 감시국, 지상 관제국의 운용 관리시스템에 의해 수행된다. 운용 관리시스템의 주 임무는 궤도/시각의 예측 및 결정을 위한 위성의 추적, 시각 동기 및 위성으로의 데이터 전송 등이다. 감시국은 관측 가능한 모든 위성의 의사거리를 연속적으로 측정하여, 상기 측정된 의사거리를 전리층 및 기상자료를 이용하여 보정한 후 주 관제국으로 전송한다. 주관제국은 감시국의 위성추적 자료를 수집한 후 위성의 궤도 및 시각 파라미터를 추출한다. 이렇게 추출된 결과들은 지상 관제국으로 보내져서 위성으로 전송된다.
의사위성이란 지상의 일정한 위치에 고정되어 GPS/GLONASS/GALILEO 위성 신호와 같이 PRN 코드를 생성하여 전파를 송출하는 장치이다. 의사위성 기반 항법시스템(이하 의사위성 항법 시스템이라 칭함)에서 의사위성의 클럭들이 정확하게 동기 되어있다면 사용자 수신기에서는 의사위성 신호를 수신하여 독립적인 위치해 계산을 수행할 수 있다. 이러한 의사위성 항법시스템을 운용할 때 항법시스템의 상태감시 및 성능유지를 위해서는 항법신호 링크의 안정도 확보, 기준 송신기에 종속 송신기 클럭을 일치시키는 시각동기 기능 유지, 대류권 지연값 및 기타 사용자 바이어스(User Bias)의 보상 등의 필수적인 관제/제어 기능을 갖추어야 한다.
의사위성 항법시스템에서 바다를 사이에 두고 송신소가 구축되는 경우, 해수면 높이 변화로 인한 위상이 변화된 해수면 반사파의 간섭으로 시각동기 링크의 불안정으로 시각동기 정확도에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 환경에서 의사위성 항법시스템이 안정적으로 동작하기 위해서는 링크 품질이 변화하는 환경에서 기준/종속 송신소 변경 처리와 같은 감시/제어 기능을 담당할 감시국/주관제국과 같은 시스템(혹은 장치)이 필요하다.
또한, 넓은 범위의 사용자 수신기 영역을 확보하기 위하여 다수의 송신소를 구축하고 다단의 릴레이를 활용하여 광대역 의사위성시스템을 설계하는 경우, 갑작스러운 장비(송신기) 고장으로 인한 송신기 전원 오프(Off) 등의 비상 상황이 발생되면 기준 송신기(링크)를 변경할 필요가 있을 수 있는데, 이 또한 항법시스템의 감시/제어를 위한 별도의 기능/장비/시스템의 필요성을 증대시키는 요소이다.
만약 다중 대역을 활용하여 의사위성 항법시스템을 구축할 경우, 수신기로 수신되는 각각의 항법신호가 겪는 HW 지연 정도는 다르게 된다. 사용자 수신기가 항법해를 계산하는 과정에서 다중 대역 사용에 따른 상이한 HW 지연값 차이를 보상해줘야 고정밀의 항법이 가능해진다. 따라서 고정밀의 항법을 위해 필수적인 HW 지연값 차이를 포함하는 User Bias의 보상과 관련된 기능을 수행하는 장치 및 시스템이 필요하다.
본 발명의 목적은 위성 주관제국/감시국/지상관제국의 감시/제어 기능을 개별 송신기에서 수행할 수 있는 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 기반의 항법시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 관제국 혹은 통제시스템의 제어가 없더라도 항법 메시지를 이용하여 시스템의 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 수행할 수 있는 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 기반의 항법시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 기반의 항법시스템은, 복수의 종속 의사위성의 사용자 바이어스를 측정하여 항법 메시지를 통해 전송하는 기준 의사위성; 및 상기 기준 의사위성으로부터 사용자 바이어스 측정값을 수신하고, 기준 의사위성의 신호를 기반으로 시각동기를 수행하는 복수의 종속 의사위성으로 구성되어, 상기 기준 의사위성으로부터 이격된 말단의 종속 의사위성은 상기 기준 의사위성 및 복수의 종속 의사위성이 전송한 항법 메시지를 모니터링하여 사용자 바이어스 측정값이 수신되는지 확인하고, 상기 기준 의사위성으로부터 사용자 바이어스 측정값이 수신되지 않아 항법서비스 준비 완료 상태로 진입하지 못하면, 후보 기준 의사위성인 복수의 종속 의사위성 중에서 링크 품질이 우수한 종속 의사위성으로 기준 송신기 변경 요청 메시지를 전송하여 새로운 기준 의사위성을 선택한 후 해당 기준 의사위성으로부터 사용자 바이어스 측정값을 수신한다.
상기 기준 송신기 변경 요청 메시지는 항법메시지에서 제어 메시지의 데이타 비트를 통해 전송될 수 있다.
상기 말단의 종속 의사위성은 기준 의사위성으로부터 사용자 바이어스를 측정하지 못했다는 제어 메시지가 수신되면 송신기 상태 정보를 통해 현재 사용자 바이어스 보상이 불가함을 주변의 종속 의사위성으로 전송하여, 바이어스 보상이 가능하고 기준 의사위성이 될 수 있다는 메시지를 전송한 종속 의사위성을 새로운 기준 의사위성으로 선택한다.
상기 말단의 종속 의사위성은 새로운 기준 의사위성에 이상이 발생하여 해당 기준 의사위성으로부터 항법신호를 수신하지 못하면 다른 종속 의사위성으로 기준 의사위성이 되어 달라고 요청하는 기준 송신기 변경 요청 메시지를 다시 전송할 수 있다.
삭제
상기 기준 송신기 변경 요청 메시지는 기준 의사위성을 요청하는 메시지임을 나타내는 메시지 타입 정보; 및 해당 메시지의 수신자인 종속 의사위성의 번호를 나타내는 정보;를 포함할 수 있다.
본 발명은 항법 무선메시지의 구현 시 항법 서브프레임내에 송신기간 자체 상태감시 및 성능유지를 위한 메시지 전달용 데이타 비트 영역을 확보하고 페이지 (Page) ID 정보를 활용하여 상태감시 및 성능유지를 위한 메시지 전달을 수행함으로써 별도의 기준국이나 시스템 제어를 위한 관감시국 및 통신 링크의 확보없이 주관제국/감시국/지상관제국의 기능을 각각의 송신기가 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 의사위성 항법시스템은 설치/운용이 보다 용이해지고 자체 상태감시 및 성능유지가 되기 때문에 의사위성 항법시스템 운용자의 편의성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 항법시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 적용되는 의사위성 기능 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 항법메시지 서브프레임의 실시예.
도 4는 본 발명에 의한 자체 상태감시/성능유지를 위한 메시지의 실시예.
도 5는 본 발명에 의한 항법메시지 서브프레임의 실시예.
도 6은 본 발명에 의한 자체 상태감시/성능유지를 위한 항법메시지 활용예.
도 7은 본 발명에 의한 자체 상태감시/성능유지를 위한 기준 송신기의 동작흐름도.
도 8은 본 발명에 의한 자체 상태감시/성능유지를 위한 종속 송신기의 동작흐름도.
본 발명은 별도의 관제국 혹은 통제시스템의 제어가 없을 때 항법 메시지에 기반하여 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 수행할 수 있는 방안을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 의사위성 항법시스템에서는 위성 주관제국 /감시국 /지상관제국의 감시/제어 기능을 각각의 개별 송신기에서 수행하도록 하고, 관제국 혹은 통제시스템의 제어가 없더라도 상태감시 및 성능유지를 위한 데이터 영역이 정의된 항법 메시지를 생성/전송함으로써 무선 항법메시지 기반의 시스템의 상태감시 및 성능유지 기능을 수행한다.
도 1은 본 발명에 따른 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 항법시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와같이, 의사위성 항법시스템은 다중 주파수 대역 중에서 할당받은 하나의 주파수 대역를 이용하여 항법 신호(항법 메시지 포함)를 전송하는 복수의 의사위성들로 구성된다. 그 중에서 기준 의사위성은 기준 송신기(11)를 포함하고, 종속 의사위성은 종속 송신기(12-15)를 포함하고 있다.
그런데, 종속 송신기(13)와 같이 기준 송신기(11)로부터 너무 멀리 떨어져 있거나 또는 중간에 장애물이 있으면 시선거리(LOS : Ling of Sight) 확보가 불가능할 수 있다. 이러한 경우에는 기준 송신기(11) 인근에 위치한 다른 종속 송신기(12 또는 15)가 기준 송신기(11)에서 송출된 항법 신호를 종속 송신기(13)로 릴레이 해주어 시각동기를 위한 항법신호 링크를 확보할 수 있다. 이러한 릴레이 동작을 종래에는 위성 주관제국 /감시국 /지상관제국의 감시/제어에 의해 수행하였다.
따라서, 본 발명은 별도의 관제국 혹은 통제시스템의 제어 없이 항법 메시지에 기반하여 항법 신호의 릴레이 동작을 수행하여 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 수행할 수 있는 방안을 제공한다.
도 1의 의사위성 항법시스템에서 링크 상황(순방향 및 역방향)에 따라서 종속 송신기(12 또는 15)은 기준 송신기(11)의 종속 송신기지만, 동시에 종속 송신기(13)의 기준 송신기가 될 수도 있다. 이러한 동작은 순방향 및 역방향 링크로 전달된 항법 메시지의 해독을 통해 이루어질 수 있다.
도 2는 본 발명에 적용되는 의사위성의 기능 구성도이다.
도 2에 도시된 바와같이, 각 의사위성은 의사위성 항법 신호(이하 항법 신호로 약칭함)를 송수신하는 안테나부(21), 수신된 항법 신호를 이용하여 의사거리를 도출하고 항법 메시지를 추출하는 신호 수신부(22), 해당 의사위성의 송신기가 기준 송신기인 경우 종속 송신기에 대한 사용자 바이어스(User Bias)(대류권 지연값 보상 후 잔류 바이어스, HW 지연값)를 측정하는 사용자 바이어스 측정부(23), 신호 송수신, 상태감시/성능유지 및 메시지와 관련된 제어를 수행하는 제어부(24), 자체 상태감시/성능유지를 위한 정보 및 사용자 단말기가 항법을 수행할 때 필요한 정보를 메시지화하여 항법 메시지를 생성하는 메시지 생성부(25) 및 기 설정된 대역으로 상기 항법 메시지가 포함된 항법 신호를 송신하는 신호 송신부(26)를 포함한다.
상기 신호 수신부(22)에서 도출된 의사거리를 기반으로 신호 수신부(22) 또는 제어부(24)는 온도/습도/기압 정보를 바탕으로 대류권 지연값이 보정된 의사거리를 출력할 수 있다.
신호 수신부(22)는 항법 메시지를 추출하여 시스템 정보 및 제어 정보를 획득할 수 있다. 모든 종속 수신기(12~15)는 기준 송신기(11)와 시각을 맞추는 시각동기 기능을 수행하는데, 시각동기 기능은 신호수신부(22) 혹은 제어부(24)에서 수행할 수 있고, 별도의 시각 동기부를 통해 수행할 수도 있다.
모든 기준 송신기는 사용자 바이어스 측정부(23)를 통해 자신의 종속 송신기들에 대한 사용자 바이어스를 측정하여 메시지 생성부(25)를 통하여 메시지화한 후 각각 종속 송신기들로 전달한다. 여기서 사용자 바이어스 측정값은 종속 송신기로 송신하는 대신에 목표 사용자 단말기가 항법해를 계산할 때 적용할 수 있도록 사용자 단말기로 전송될 수도 있다.
기준 송신기의 제어부(24)는 종속 송신기의 상태감시 및 자체 제어 기능을 수행할 수 있고, 종속 송신기의 제어부(24)는 기준 송신기의 상태감시 및 자체 제어 기능을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 의사위성 시스템은 항법 메시지를 교환하여 시스템의 상태감시 및 성능유지 기능을 수행하기 위한 항법 메시지 포맷을 제공한다. 본 발명은 후술할 항법 메시지 포맷의 일 예에 한정되지 않으며 많은 다른 실시예도 적용 가능하다. 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로 열거한 것이며, 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 3은 본 발명에 적용 가능한 항법 메시지의 서브 프레임의 일 예이다.
도 3에 도시된 바와같이, 항법 메시지의 서브 프레임은 메시지 식별 프레임 정보 (Subframe ID), TOW(Time of Week) 정보, 송신기(소) ID(PL ID)등을 포함하는 HOW (Hand-over Word) 영역, 인근의 기준 송신기 및 종속 송신기의 상태감시 및 성능유지 및 사용자 수신기의 항법해 계산에 필요한 정보를 제공하는 데이타 영역 및 오류 발생 확인 및 오류정정부호화와 관련된 CRC/Tail 영역을 포함한다.
상기 데이타 영역은 상태 업데이트 정보(Issue of Data Status :IODS), 서브 프레임에 포함된 메시지 포맷의 형식(페이지 ID), 대류권 지연값을 보상할 때 필요한 기상정보(온도, 습도, 기압), 인근 의사위성 및 사용자 단말기가 상태확인 및 항법해 계산시 참고할 수 있는 현 송신기의 상태 정보(PL status), 시각동기의 릴레이 단계 및 시각동기 상태 정보(TimeSync Info), 기준 송신기로부터 수신한 또는 자체 측정한 사용자 바이어스 정보(PL Bias), 현 송신기에서 모니터링/감시되는 송신기의 정보(Visible PLs) 및 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 수행하기 위한 제어 메시지(Control_Message)등을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 기준 송신기 변경 요청 메시지 포멧의 일 예이다.
기준 송신기 변경 요청 메시지는 기준 송신기 후보인 송신기로 기준 송신기가 되어달라고 요청하는 메시지로서, 도 4에 도시된 비와같이, 메시지의 목적을 정의하는 4비트의 메시지 타입(Message type)과, 메시지를 수신할 송신기를 나타내는 6비트의 목표 기준 송신기 번호(ID)로 구성된다.
따라서, 기준 송신소 변경 요청 메시지는 기준 송신기 요청을 하는 메시지임을 의미하는 4비트의 메시지 타입 정보(0001)와 해당 메시지의 수신자인 후보 기준 송신기(15)의 번호를 나타내기 위한 6비트의 정보가 필요하게 된다. 이러한 총 10비트의 기준 송신소 변경 요청 메시지의 정보는 도 3에서 20비트 데이터 영역인 “제어 메시지(Control_Message)”영역에 실리게 된다.
참고로, 각 송신기(11-15)는 각각 독립적인 CDMA 코드를 할당받아 항법 신호를 송출하기 때문에 자체 상태감시 및 성능유지를 위한 항법 메시지는 서로 독립적으로 생성하여 독립적으로 송수신한다.
한편, 본 발명에서 자체 상태감시 및 성능유지를 위해서는 도 4와 같은 기준 송신기 변경 요청 메시지뿐만 아니라, 종속 송신기의 순방향 링크 상태 보고, 기준 송신기의 역방향 링크 상태 보고, 기준 송신기의 사용자 바이어스 측정값 전달, 기준 송신기 변경 확인 등과 같은 메시지가 설계될 수 있으며, 각각의 송신기간 요청/전달 메시지에 대한 ACK(응답) 메시지도 필요하다. 자체 상태감시 및 성능유지를 위해서 각각의 메시지에 따른 동작/처리에 있어서 처리 우선도는 사전에 정의가능하며, 기준 송신기 및 종속 송신기 모두 메시지 전달 및 제어 동작 결정의 우선권을 가질 수 있다.
도 5은 도 3의 서브 프레임에 이어서 전송될 수 있는 다른 서브 프레임의 일 예이다.
도 5에 도시된 바와같이, 다른 서브프레임은 데이타 영역의 정보만 제외하면 도 3에 도시된 서브프레임과 동일하다. 상기 다른 서브프레임은 지상의 인근 의사위성 및 사용자 단말기가 활용할 수 있도록, 데이타 영역에 송신기의 위치 정보(기준 송신기 ID, 위도, 경도, 고도) 및 시각동기 정보(TimeSync Info)가 포함된다.
도 6은 본 발명에 따른 자체 상태감시/성능 유지를 위한 항법 메시지의 활용예이다.
도 6에 도시된 항법 메시지는 페이지 ID를 통해 기본 서브프레임의 형식을 변경하여 사용할 수 있음을 나타낸다. 즉, 페이지(Page) ID가 '00'인 경우에는, 도 3 및 도 5의 2개의 서브프레임으로 항법 메시지를 전송한다. 의사위성 시스템의 송신기가 수십개 이상이라 가정하면, 특정 기준 송신기에 속한 종속 송신기가 다수일 수 있으며 사용자 바이어스 측정값 전달이 필요한 종속 송신기가 다수일 수 있기 때문에 많은 데이터 비트가 필요할 수도 있다. 이러한 경우 페이지 ID를 ‘01’로 설정하고, 기존의 서브프레임의 데이타 비트 형식 대신에, 도 6과 같이 자신의 종속 송신기의 사용자 바이어스 측정값만을 전달하는데 사용한다.
도 7은 본 발명에 따른 자체 상태감시/성능 유지를 위한 기준 송신기의 동작 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와같이, 송신기 전원 온(On)되면 기준 송신기(11)는 안테나부(21) 및 신호 수신부(22)를 통해 종속 송신기(13)의 신호를 수신하여 클럭을 일치시키는 시각동기를 수행한다(S100, S110)).
시각동기가 완료되면 기준 송신기(11)는 사용자 바이어스 측정부(23)을 통해 자신의 종속 송신기(12, 14, 15)들에 대한 사용자 바이어스를 측정한 후(S120, S130) 메시지 생성부(25)를 통해 메시지화한 후 도 3 또는 6과 같은 항법 메시지를 생성하고, 상기 생성된 항법 메시지가 포함된 항법 신호를 신호 송신부(26) 및 안테나부(21)를 통해 종속 송신기(12, 14, 15)로 전송한다(S130).
이때, 송신기(12, 15)는 순방향 링크에서 기준 송신기(11)의 종속 송신기인 동시에 종속 송신기(13)의 기준 송신기이기 때문에, 상기 송신기(12, 15)도 동일한 방법으로 종속 송신기(13)에 대한 사용자 바이어스를 측정하여 종속 송신기(13)로 전송한다.
이와같이 기준 송신기에서 종속 송신기로 대한 사용자 바이어스값을 전송이 완료되면 기준 송신기(들)은 항법서비스 준비상태가 된다(S140).
이후, 기준 송신기(11)는 자체 상태감시/성능유지를 위해 정의된 "제어 메시지(Control_Message)"의 데이타 비트(20비트)를 이용하여, 기준 송신기 변경 요청 메시지, 종속 송신기의 순방향 링크 상태 보고 요청, 기준 송신기의 역방향 링크 상태 보고 등과 같은 메시지를 종속 송신기와 주고받으며 시스템의 항법상태 유지 및 성능유지 기능을 수행한다(S150).
도 8은 본 발명에 따른 자체 상태감시/성능 유지를 위한 종속 송신기의 동작 흐름도이다.
도 8에 도시된 바와같이, 종속 송신기(13)는 기준 송신기의 신호를 기반으로 시각동기를 수행한다(S200, S210). 종속 송신기(13)는 자신의 기준 송신기(11, 12, 15)의 메시지를 모니터링하여 사용자 바이어스 측정값이 수신되는지 확인한다 (S220, S230).
만약 모든 기준 송신기(11, 12, 15)로부터 사용자 바이어스 측정값이 수신되면, 종속 송신기(13)는 항법서비스 가능상태가 되며(S270, 이후 기준 송신기와 제어 메시지 (Control_Message)"의 데이타 비트(20비트)를 이용하여 자체 상태감시/성능유지를 위한 메시지를 주고받는다(S280).
그런데, 현재 종속 송신기(13)는 기준 송신기(11)로부터 너무 멀리 떨어져 있거나(약 30Km) 중간의 장애물에 의해 링크가 연결되어 있지 않은 상태이다.
따라서, 기준 송신기(11, 12, 15)의 메시지를 모니터링하여 사용자 바이어스 측정값이 수신되는지 확인한 결과, 종속 송신기(13)는 기준 송신기(11)가 링크 단절에 인하여 자신의 사용자 바이어스 측정하지 못했음을 인지하게 된다. 이로 인하여 현재 종속 송신기(13)는 항법서비스 준비 완료 상태가 될 수 없게 된다.
기준 송신기(11)가 자신의 사용자 바이어스를 측정하지 못하였음을 인지한 경우, 종속 송신기(13)는 도 3과 같은 서브프레임 구조에 포함된 항법메시지의 송신기 상태 정보(PL Status)를 이용하여, 자신은 현재 사용자 바이어스 보상이 불가한 상태임을 기준 송신기 후보인 인근 송신기(12, 15) 및 사용자 수신기로 알려줄 수 있다(S240).
상기 항법 메시지의 송신기 상태 정보(PL Status)를 바탕으로 후보 기준 송신기(12, 15)는 자신은 사용자 바이어스 보상이 가능하여 자신이 기준 송신기가 될 수 있다는 메시지를 전송할 수 있다(S250).
상기 종속 송신기(13)는 링크 품질에 근거하여 후보 기준 송신기(12, 15)중의 하나, 예를들면, 후보 기준 송신기(12)를 선택한 후 상기 선택된 후보 기준 송신기(12)를 새로운 기준 송신기(12)로 변경한다(S260).
따라서, 종속 송신기(13)는 링크 단절로 인하여 최초의 기준 송신기로부터 사용자 바이어스 측정값을 수신하지 못하더라도 항법 메시지를 통해 새로운 기준 송신기를 결정하여 사용자 바이어스 측정값을 수신함으로써 항법서비스 준비 완료 상태로 진입하여 시스템의 항법상태 유지 및 성능 유지기능을 수행한다(S270, S280).
이후 동작 이상으로 인한 새로운 기준 송신기(12)의 오프(off) 또는 순방향 링크의 이상 및 불안정으로 인하여, 종속 송신기(13)가 새로운 기존 송신기(12)의 항법 신호를 수신하지 못하게 되면, 종속 송신기(13)는 또 다른 후보 기준 송신기(15)로 기준 송신기가 되어달라고 요청할 수 있다.
본 발명은 다른 실시예로, 도 3과 같은 서브프레임 구조에 포함된 항법메시지의 송신기 상태 정보(PL Status)를 이용하여 사용자 바이어스 보상이 불가한 상태임을 후보 기준 송신기(12, 15)로 알릴 때, 특정 후보 기준 송신기(12 또는 15로)에게 도 4와 같은 기준 송신기 변경 요청 메시지를 추가로 전송하여 기준 송신기가 되어달라고 요청할 수도 있다.
상기 기준 송신소 변경 요청 메시지는 도 3과 같은 서브프레임 구조에 포함된 항법메시지의 제어 메시지 (Control_Message)"의 데이타 비트(20비트)를 이용하여 전송된다.
또한 사용자 단말기 입장에서는 송신기 상태 정보(PL Status)(Health Bit)를 활용하여 항법해 계산시에 해당 위성의 의사거리에 낮은 가중(Weight)을 적용하여 계산할 수 있다.
상술한 바와같이 본 발명은 항법 무선메시지의 구현시 항법 서브프레임내에 송신기간 자체 상태감시 및 성능유지를 위한 메시지 전달용 데이타 영역을 확보하고 페이지 (Page) ID 정보를 활용하여 상태감시 및 성능유지를 위한 메시지 전달을 수행함으로써 별도의 기준국이나 시스템 제어를 위한 관감시국 및 통신 링크의 확보없이도 주관제국/감시국/지상관제국의 기능을 각각의 송신기가 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 의사위성 항법시스템은 구축 환경 및 전파 환경에 의한 영향으로 시각동기 수행을 위한 순방향 링크는 우수한 링크 품질 특성을 갖고 역방향 링크는 확보 불가능한 경우에도 시스템 운용이 가능하다.
또한, 본 발명은 별도의 주관제국/감시국/지상관제국은 존재하지 않는 의사위성 항법시스템에서 항법 메시지에 기반하여 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 의사위성 항법시스템은 설치/운용이 보다 용이하고 자체 상태감시 및 성능유지를 수행하기 때문에 의사위성 항법시스템 운용자의 편의성을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 설명된 실시예들의 구성과 방법은 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
11 ; 기준 송신기 12~15 : 종속 송신기
21 : 안테나부 22 : 신호 수신부
23 : 바이어스 측정부 24 : 제어부
25 : 메시지 생성부 26 : 신호 송신부

Claims (7)

  1. 복수의 종속 의사위성의 사용자 바이어스를 측정하여 항법 메시지를 통해 전송하는 기준 의사위성; 및
    상기 기준 의사위성과 시각 동기를 맞춘 다음에 상기 기준 의사위성으로부터 사용자 바이어스 측정값을 수신하여 항법서비스 준비 완료 상태로 진입하는 복수의 종속 의사위성으로 구성되어,
    상기 기준 의사위성으로부터 이격된 말단의 종속 의사위성은
    (a) 상기 기준 의사위성 및 복수의 종속 의사위성이 전송한 항법 메시지를 모니터링하여 사용자 바이어스 측정값이 수신되는지 확인하여,
    (b) 상기 기준 의사위성으로부터 사용자 바이어스 측정값이 수신되지 않아 항법서비스 준비 완료 상태로 진입하지 못하면, 링크 품질에 근거하여 후보 기준 의사위성인 복수의 종속 의사위성 중의 하나를 선택하여,
    (c) 상기 선택된 종속 의사위성으로 기준 송신기 변경 요청 메시지를 전송하여 새로운 기준 의사위성을 선택한 후 해당 기준 의사위성으로부터 사용자 바이어스 측정값을 수신하는 것을 특징으로 하는 의사위성 기반의 항법시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준 송신기 변경 요청 메시지는
    항법메시지에서 제어 메시지의 데이타 비트를 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 의사위성 기반의 항법시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 말단의 종속 의사위성은
    기준 의사위성으로부터 사용자 바이어스를 측정하지 못했다는 제어 메시지가 수신되면 송신기 상태 정보를 통해 현재 사용자 바이어스 보상이 불가함을 주변의 종속 의사위성으로 전송하여, 바이어스 보상이 가능하고 기준 의사위성이 될 수 있다는 메시지를 전송한 종속 의사위성을 새로운 기준 의사위성으로 선택하는 것을 특징으로 하는 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 기반의 항법시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 말단의 종속 의사위성은
    상기 새로운 기준 의사위성에 이상이 발생하여 해당 기준 의사위성으로부터 항법신호를 수신하지 못하면 다른 종속 의사위성으로 기준 의사위성이 되어 달라고 요청하는 기준 송신기 변경 요청 메시지를 다시 전송하는 것을 특징으로 하는 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 기반의 항법시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기준 송신기 변경 요청 메시지는
    기준 의사위성을 요청하는 메시지임을 나타내는 메시지 타입 정보; 및
    해당 메시지의 수신자인 종속 의사위성의 번호를 나타내는 정보;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 기반의 항법시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기준 및 종속 의사위성은
    항법 메시지가 포함된 항법 신호를 송수신하는 안테나부;
    수신된 항법 신호를 이용하여 의사거리를 도출하고 항법 메시지를 추출하는 신호 수신부;
    해당 의사위성이 기준 의사위성인 경우 종속 의사위성에 대한 사용자 바이어스를 측정하는 사용자 바이어스 측정부;
    자체 상태감시/성능유지를 위한 정보 및 사용자 단말기가 항법을 수행할 때 필요한 정보를 메시지화하여 항법 메시지를 생성하는 메시지 생성부;
    기 설정된 대역으로 상기 생성된 항법 메시지가 포함된 항법 신호를 송신하는 신호 송신부; 및
    항법신호 송수신, 상태감시/성능유지 및 메시지와 관련된 전반적인 제어를 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자체 상태감시 및 성능유지 기능을 갖는 의사위성 기반의 항법시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100780392B1 (ko) * 2006-10-10 2007-11-29 재단법인서울대학교산학협력재단 양방향 의사위성을 이용한 동기식 의사위성 정밀항법시스템
JP2008211482A (ja) 2007-02-26 2008-09-11 Kyocera Corp 故障検出方法及び無線通信装置
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003040752A1 (en) * 2001-11-06 2003-05-15 Chang-Don Kee Pseudolite-based precise positioning system with synchronised pseudolites

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100780392B1 (ko) * 2006-10-10 2007-11-29 재단법인서울대학교산학협력재단 양방향 의사위성을 이용한 동기식 의사위성 정밀항법시스템
JP2008211482A (ja) 2007-02-26 2008-09-11 Kyocera Corp 故障検出方法及び無線通信装置
JP2013102361A (ja) 2011-11-09 2013-05-23 Hitachi Ltd 移動体通信システム、迂回経路構築方法およびセンタ監視装置

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