KR101712382B1 - Antenna apparatus for dynamic test for verification of navigational data - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위성항법시스템(GPS, Global Positioning System)과 관성항법장치(INS, Inertial Navigation System)를 복합적으로 사용하는 GPS/INS 복합항법장치에 사용될 안테나와 알고리즘을 테스트 하는데 이용하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 테스트 및 검증에 사용될 안테나와 관성항법장치를 설치하고, GPS/INS 복합항법알고리즘을 검증하는데 사용하기 위한 안테나 시험장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an antenna and an algorithm for a GPS / INS hybrid navigation apparatus using a combination of a global positioning system (GPS) and an inertial navigation system (INS) More particularly, to an antenna testing apparatus for installing an antenna and an inertial navigation apparatus to be used for testing and verification, and for verifying a GPS / INS composite navigation algorithm.
위성항법시스템(GPS, Global Positioning System) 은 30~40m 수준의 위치 정확도를 지니는 단일 위성 항법 시스템(Stand-alone GPS, SA 제거 이후), m 수준의 위치 정확도를 지니는 보정 위성항법시스템(Differential GPS : DGPS), 그리고cm 수준의 위치 정확도를 지니는 반송파 보정 위성항법시스템(Carrier phase Differental GPS : CDGPS)으로 분류된다.GPS (Global Positioning System) is a system that has a single satellite navigation system (after the removal of stand-alone GPS and SA) with a position accuracy of 30 ~ 40m, a differential GPS system with m- DGPS), and Carrier Phase Differential GPS (CDGPS) with positional accuracy of cm.
위성항법시스템에 발생 가능한 오차는 원인은 전리층 오차, 대류층 오차, 위성 궤도 오차, 시계 오차, 다중 경로 오차, 사이클 슬립 등이 있다.Possible errors in satellite navigation systems are ionospheric error, convective layer error, satellite orbit error, clock error, multipath error, and cycle slip.
일반적으로 인공위성으로부터 지상의 GPS 수신기로 송신되는 정보는 이러한 오차를 가지게 마련인데, 서로 가까운 거리에 위치한 두 수신기가 있을 경우에는 두 수신기는 비슷한 오차를 갖게 된다. DGPS는 두 수신기가 가지는 공통의 오차를 서로 상쇄시킴으로써 보다 정밀한 데이터를 얻기 위한 기술이라고 할 수 있다. 일반적으로 정밀측량에 의해 정확한 위치를 파악하고 있는 고정국에서 오차의 범위를 이동국에 전송한 후 보정하여 사용하는 방식을 취한다.Generally, information transmitted from a satellite to a GPS receiver on the ground has this error. If there are two receivers located close to each other, the two receivers will have a similar error. DGPS is a technique for obtaining more precise data by canceling the common errors of the two receivers. In general, a fixed station that grasps an accurate position by precision measurement transmits a range of error to a mobile station and corrects the error range.
즉, DGPS는 위치를 알고 있는 기준점(고정국)에서 GPS위성에서 발사한 전파를 수신 받아 보정값(위성에서 발사한 전파가 기준점까지 도달하는 시간에 대한 보정량)을 구한 후 이것을 다시 DGPS 수신기로 보내 주어, GPS 신호의 여러 오차들을 수정해 주므로 오차가 수 미터 이내로 매우 정확하다.That is, the DGPS receives a radio wave emitted from a GPS satellite at a reference point (fixed station) that knows its position, obtains a correction value (a correction amount for the time at which the radio wave radiated from the satellite reaches the reference point), and then sends it to the DGPS receiver , It corrects several errors of the GPS signal, so the error is very accurate to within a few meters.
DGPS는 어느 정도 육지와 가까워 져야 고정국에서 보정정보를 받을 수 있으나, 먼 바다로 나간다면 GPS 정보만 수신 받게 되어 오차가 커지는 문제가 발생된다. The DGPS can receive correction information from the fixed station only when it is close to the ground to some extent, but if it goes to the distant sea, it receives the GPS information only, and the error becomes large.
또한, 음영지역 및 재밍환경에서도 정확한 위치 측정이 어려운 문제가 있다.In addition, there is a problem that it is difficult to accurately measure the position even in a shadow area and a jamming environment.
위성항법시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS)과 관성항법장치(Inertial Navigation System, INS)는 상호보완(complementary) 성능을 가지며, 양쪽 시스템의 결합은 향상된 성능을 제공한다.The Global Navigation Satellite System (GNSS) and the Inertial Navigation System (INS) have complementary performance, and the combination of both systems provides improved performance.
따라서, 해양용 DGPS(Differential Global Positioning System) 서비스와 INS를 이용하여 결합알고리즘을 구성하여 성능을 검증하면 다양한 해양 응용분야에 활용할 수 있을 것으로 기대할 수 있으며, 위성오류를 탐지 및 진단하기 위한 알고리즘을 도입함으로 고장위성 배제 및 항법오차의 감소를 기대할 수 있을 것이다.Therefore, it can be expected that it can be applied to various marine applications by verifying the performance by constructing the combining algorithm using the DGPS (Differential Global Positioning System) service and the INS for the marine, and introduces an algorithm for detecting and diagnosing the satellite error This can be expected to eliminate missed satellites and reduce navigation errors.
이를 위해, GPS/INS 복합항법장치를 사용하고자 하는 연구가 진행되고 있으나, GPS/INS 복합항법장치에 사용될 GPS/INS 복합항법알고리즘을 정밀하게 검증하는데 많은 실험이 필요하여 많은 시간이 소모되는 문제가 있으며,For this purpose, researches are being conducted to use GPS / INS composite navigation device, but many experiments are needed to accurately verify GPS / INS composite navigation algorithm to be used in GPS / INS composite navigation device, In addition,
일관성 있는 실험조건을 용이하게 부여할 수 있는 시험장치가 부족한 문제가 있다.
There is a problem in that there is a lack of a test apparatus which can easily give a consistent experimental condition.
한국등록특허 [10-1270582]에서는 GPS/INS 통합 항법 시스템의 성능 검증 장치가 개시되어 있다.
Korean Patent No. 10-1270582 discloses an apparatus for verifying the performance of a GPS / INS integrated navigation system.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 위성항법시스템(GPS, Global Positioning System)과 관성항법장치(INS, Inertial Navigation System)를 복합적으로 사용하는 GPS/INS 복합항법장치에 사용될 GPS/INS 복합항법알고리즘을 검증하는데 사용하기 위한 안테나 시험장치를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a GPS (Global Positioning System) and an Inertial Navigation System (INS) INS hybrid navigation algorithm for GPS / INS hybrid navigation system.
본 발명의 실 시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the embodiments of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description .
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치는 기둥 형상으로 형상되어, 상부에 안테나연결부(110)가 형성되고, 하부에 베이스연결부(120)가 형성되며, 상기 안테나연결부(110)에 안테나(10)가 결합되는 안테나바(100); 상기 안테나바(100)의 베이스연결부(120)가 결합되는 결합부(210)가 가로 방향 일직선 상에 일정 간격으로 구비되며, 관성항법장치(20)가 결합되는 관성항법장치베이스(220)가 상기 결합부(210)와 이격되어 구비된 지그베이스(200);를 포함하되, 상기 안테나바(100)는 3 개 구비되며, 상기 안테나바(100) 3 개의 길이가 동일한 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a dynamic testing antenna device for verifying a navigation data, the antenna device having a columnar shape, an antenna connection part formed at an upper part thereof, a base connection part An
또한, 상기 안테나바(100)는 하측 끝단으로부터 상측으로 일정거리 이격되어 기둥 형상으로 돌출된 하측지지돌기(130)가 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the
또, 상기 안테나바(100)는 상측 끝단으로부터 하측으로 일정거리 이격되어 기둥 형상으로 돌출된 상측지지돌기(140)가 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 안테나바(100)는 상기 상측지지돌기(140) 하측으로부터 상기 하측지지돌기(130) 사이 일 부분이 분리되는 것을 특징으로 한다.In addition, the
또, 상기 관성항법장치베이스(220)는 상기 결합부(210) 중 중앙의 결합부(210)로부터 세로방향으로 이격되어 상기 지그베이스(200)에 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inertial
또한, 상기 관성항법장치베이스(220)는 상기 관성항법장치(20) 일부 또는 전체를 수용할 수 있도록 상부가 개구된 기둥 형상으로 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 지그베이스(200)로부터 분리되는 것을 특징으로 한다.The inertial
또, 상기 관성항법장치베이스(220)는 하부가 관통된 에어벤트(221)가 형성된 것을 특징으로 한다.Also, the inertial
또한, 상기 지그베이스(200)의 결합부(210)는 2n-1 개 형성된 것을 특징으로 하며, 여기서 n은 2 이상의 자연수 인 것을 특징으로 한다.Also, 2n-1
또, 상기 지그베이스(200)는 테두리로부터 일정거리 안 쪽으로 장홀(230)이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the
또한, 상기 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치는 상기 관성항법장치베이스(220)를 수용하도록 하부가 개구되며, 상기 관성항법장치베이스(220)를 수용하도록 상기 지그베이스(200)와 결합되는 관성항법장치커버(300); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The antenna device for dynamic test for verifying the navigation data includes an inertial opening that is opened to receive the inertial
또, 상기 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치는 3 개의 안테나(10)를 포함하며, 기준값을 획득하기 위한 안테나(10) 2 개 및 테스트에 사용하기 위한 안테나(10) 1개를 포함하되, 상기 안테나(10)는 상기 안테나바(100)에 각각 결합되는 것을 특징으로 한다.The dynamic test antenna apparatus for the navigation data verification includes three
또한, 상기 안테나(10)는 하나의 안테나바(100)에 결합되는 RTK 안테나(10a); 다른 하나의 안테나바(100)에 DGPS 안테나(10b); 및 또 다른 하나의 안테나바(100)에 CDGPS 안테나(10c);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the
아울러, 상기 RTK 안테나(10a)는 어느 한 쪽 끝에 설치된 안테나바(100)에 설치되고, 상기 DGPS 안테나(10b)는 중앙에 설치된 안테나바(100)에 설치되며, CDGPS 안테나(10c)는 다른 한 쪽 끝에 설치된 안테나바(100)에 설치되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the
본 발명의 일 실시예에 따른 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치에 의하면, 가로방향 일직선 상에 일정 간격으로 안테나를 용이하게 설치할 수 있고, 관성항법장치 역시 지정된 위치에 용이하게 설치할 수 있는 효과가 있고, 가로방향 일직선 상에 일정 간격으로 안테나가 설치됨으로써 위성항법시스템(GPS, Global Positioning System)과 관성항법장치(INS, Inertial Navigation System)를 복합적으로 사용하는 GPS/INS 복합항법장치에 사용될 GPS/INS 알고리즘을 검증하는데 필요로 하는 계산을 간소화 시킬 수 있는 효과가 있다.According to the dynamic testing antenna apparatus for verifying the navigation data according to the embodiment of the present invention, it is possible to easily mount the antenna at a predetermined interval on a straight line in the horizontal direction, and to easily install the inertial navigation apparatus at a designated position In GPS / INS hybrid navigation system, which is a combination of GPS (Global Positioning System) and INS (Inertial Navigation System) by installing antennas at regular intervals on a straight line in the horizontal direction, It is possible to simplify the calculation required for verifying the INS algorithm.
또한, 안테나바에 하측지지돌기를 형성함으로써, 안테나바의 흔들림을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, by forming the lower support protrusion on the antenna bar, it is possible to prevent the antenna bar from shaking.
또, 안테나바에 상측지지돌기를 형성함으로써, 안테나의 흔들림을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, by forming the upper support protrusion on the antenna bar, it is possible to prevent the antenna from being shaken.
또한, 분리가 가능한 안테나바를 사용함으로써, 다양한 종류의 안테나를 용이하게 설치할 수 있는 효과가 있고, 안테나의 체결되는 부분을 보호할 수 있는 효과가 있다.In addition, by using the antenna bar which can be separated, various kinds of antennas can be easily installed, and the part to be fastened can be protected.
또한, 관성항법장치베이스를 중앙의 결합부로부터 세로방향으로 구비함으로써, GPS/INS 복합항법장치에 사용될 GPS/INS 알고리즘을 검증하는데 필요로 하는 계산을 간소화 시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the inertial navigation device base is provided in the longitudinal direction from the central coupling portion, the calculation required to verify the GPS / INS algorithm to be used in the GPS / INS hybrid navigation device can be simplified.
또, 관성항법장치베이스의 탈부착이 가능함으로써, 지그베이스의 제작이 용이한 효과가 있다.In addition, since the inertial navigation device base can be attached and detached, it is easy to manufacture the jig base.
또한, 관성항법장치베이스에 에어벤트를 형성함으로써, 관성항법장치의 냉각 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.Further, by forming an air vent on the base of the inertial navigation device, cooling efficiency of the inertial navigation device can be increased.
또, 안테나의 결합이 가능한 결합부를 2n-1개 형성함으로써, 안테나 간의 거리 조절이 용이한 효과가 있다.Further, by forming 2n-1 coupling portions capable of coupling the antennas, it is easy to adjust the distance between the antennas.
또한, 지그베이스에 장홀을 형성함으로써, 손잡이로 활용할 수 있는 효과가 있다.Further, by forming an elongated hole in the jig base, there is an effect that it can be utilized as a handle.
또, 관성항법장치커버를 이용하여 관성항법장치를 보호할 수 있는 효과가 있다.In addition, the inertial navigation device cover can be used to protect the inertial navigation device.
또한, 기준값을 획득하기 위한 안테나를 2 개 사용함으로써, 실험 신뢰성을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.Further, by using two antennas for acquiring the reference value, there is an effect that the experimental reliability can be further enhanced.
또, 기준값을 획득하기 위한 안테나로 RTK 안테나와 CDGPS 안테나를 사용함으로써, 기준값의 정확성을 높일 수 있는 효과가 있다.Further, by using the RTK antenna and the CDGPS antenna as the antenna for obtaining the reference value, the accuracy of the reference value can be increased.
아울러, 테스트에 사용하기 위한 DGPS 안테나를 중앙에 설치함으로써, GPS/INS 복합항법장치에 사용될 GPS/INS 알고리즘을 검증하는데 필요로 하는 계산을 더욱 간소화 시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, by installing the DGPS antenna at the center for use in the test, the calculation required to verify the GPS / INS algorithm to be used in the GPS / INS hybrid navigation apparatus can be further simplified.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치의 사시도.
도 2는 도 1의 분해도.
도 3은 도 2의 지그베이스에 관통홀이 형성된 예시도.
도 4는 도 2의 안테나바가 분리 가능함을 보여주는 예시도.
도 5는 도 4에 관성항법장치커버가 추가된 예시도.
도 6은 도 2에 안테나 및 관성항법장치가 설치되는 것을 보여주는 예시도.
도 7은 도 5에 안테나 및 관성항법장치가 설치되는 것을 보여주는 예시도.
도 8은 도 2의 지그베이스 하부에 베이스클램프가 추가된 예를 보여주는 사시도.
도 9는 도 8의 분해도.1 is a perspective view of a dynamic testing antenna device for verifying navigation data according to an embodiment of the present invention;
2 is an exploded view of Fig.
Fig. 3 is an exemplary view in which a through hole is formed in the jig base of Fig. 2;
Fig. 4 is an exemplary view showing that the antenna bar of Fig. 2 is detachable. Fig.
Fig. 5 is an exemplary view in which an inertial navigation device cover is added to Fig. 4; Fig.
FIG. 6 is an exemplary view showing that an antenna and an inertial navigation device are installed in FIG. 2;
Fig. 7 is an exemplary view showing an antenna and an inertial navigation device installed in Fig. 5;
8 is a perspective view showing an example in which a base clamp is added to the lower part of the jig base in Fig.
Figure 9 is an exploded view of Figure 8;
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 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. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concept of the term appropriately in order to describe its own invention in the best way. The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Further, it is to be understood that, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms. In addition, like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be noted that the same elements among the drawings are denoted by the same reference numerals whenever possible.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해도이며, 도 3은 도 2의 지그베이스에 관통홀이 형성된 예시도이고, 도 4는 도 2의 안테나바가 분리 가능함을 보여주는 예시도이며, 도 5는 도 4에 관성항법장치커버가 추가된 예시도이고, 도 6은 도 2에 안테나 및 관성항법장치가 설치되는 것을 보여주는 예시도이며, 도 7은 도 5에 안테나 및 관성항법장치가 설치되는 것을 보여주는 예시도이고, 도 8은 도 2의 지그베이스 하부에 베이스클램프가 추가된 예를 보여주는 사시도이며, 도 9는 도 8의 분해도이다.
1 is an exploded view of the antenna device for dynamic testing according to an embodiment of the present invention; FIG. 2 is an exploded view of FIG. 1; FIG. 3 is an exemplary view in which a through hole is formed in the jig base of FIG. Fig. 4 is an exemplary view showing that the antenna bar of Fig. 2 is detachable, Fig. 5 is an exemplary view in which an inertial navigation device cover is added to Fig. 4, Fig. 6 is an example showing that an antenna and an inertial navigation device are installed in Fig. 8 is a perspective view showing an example in which a base clamp is added to the lower part of the jig base of FIG. 2, and FIG. 9 is a perspective view of the antenna of FIG. It is an exploded view.
각국의 위성측위시스템들을 통칭해 GNSS(Global Navigation Satellite System, 위성측위시스템)라고 하며, GNSS에서 사용되는 항법정보를 위성항법정보라 한다. GNSS의 대표적인 예로는 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS가 있다.Global positioning systems (GNSS) are called global positioning systems (GNSS), and navigation information used in GNSS is called satellite navigation information. Representative examples of GNSS include GPS in the United States and GLONASS in Russia.
우리가 널리 알고 있는 GPS(Global Positioning System, 위성위치 측정 시스템)는 미국에서 1970년대초 특정 대상체의 위치를 정확하게 측정하기 위해 만든 군사 목적의 시스템이다. 현재는 미국을 비롯해 각국에서 운영 중이며 군사 목적뿐만 아니라 민간에게도 개방돼 유용하게 널리 쓰이고 있다. The GPS (Global Positioning System), which we know widely, is a military-purpose system designed to accurately measure the position of a specific object in the United States in the early 1970s. Currently, it is operating in various countries including the United States, and it is widely used not only for military purposes but also for the private sector.
GNSS는 크게 위성, 지상의 제어국, 사용자로 구성돼 있다. 지상 제어국의 수신장치에서 고도 약 20,000㎞ 중궤도에 위치해 있는 인공위성에서 신호를 받아 100m 이내의 위치정보를 알아낼 수 있는 것이 GNSS의 기본 원리이다. 또한 위성의 위치와 위성시계, 전리층모델, 위성궤도변수, 위성상태 등의 항법정보가 있다면 현재 사용자의 위치를 파악할 수 있다. 즉 위성에서 보내는 신호가 수신기에 도달하기까지 걸리는 시간을 측정해서 위성과 수신기 사이의 거리를 구하고, 사용자의 현재 위치를 계산할 수 있는 것이다.GNSS consists largely of satellites, ground control stations, and users. It is the basic principle of GNSS that a signal from a satellite located in an orbit of an altitude of about 20,000 km in a receiving station of the terrestrial control station can obtain position information within 100 m. In addition, if there are navigation information such as satellite position, satellite clock, ionospheric model, satellite orbital variable, and satellite status, the current user position can be grasped. In other words, it is possible to calculate the distance between the satellite and the receiver by measuring the time it takes for the signal from the satellite to reach the receiver, and calculate the current position of the user.
이같이 전세계적으로 GNSS의 활용 범위가 넓어져 긴급구조, 미아찾기, 노인복지, 그리고 레저에 이르기까지 다양한 분야로 점점 더 확대되고 있다. 따라서 앞으로 GNSS는 일상생활 깊숙이 자리 잡을 예정이다. 정부 차원에서는 GNSS 사용 단말기를 저가로 생산하는 등의 GNSS 생활화를 추진할 것으로 예상되고 있다.As a result, the use of GNSS is expanding globally, expanding into a variety of fields ranging from emergency rescue, search for missing persons, welfare for the elderly, and leisure. So GNSS is going to be deep in our daily life. At the government level, it is expected to promote the GNSS standardization such as producing GNSS-enabled handsets at low cost.
GPS를 예로 들어 상기 연산처리부(200)를 보다 상세하게 설명하도록 한다.The
GPS의 경우, GPS로부터 획득한 위성항법정보를 이용하여 측위한 위치는 위성궤도 오차, 시계 오차, 전리층 오차, 대류층 오차, 다중경로 오차, 사이클 슬립에 의한 오차 등 여러 가지 이유로 오차가 발생된다. In the case of GPS, the position that is determined by using GPS information acquired from GPS is caused by various reasons such as satellite orbit error, clock error, ionospheric error, convective layer error, multipath error, and error due to cycle slip.
위성 궤도 오차는 위성 위치를 구하는 데 필요한 위성 궤도 정보의 부정확성으로 인해 발생되는 오차이고, 위성 시계 오차는 GPS 위성에 내장되어 있는 시계의 부정확성으로 인해 발생되는 오차이며, 오차의 크기는 약 1m 이다. (SA(elective Availability) 제거 시) GPS를 처음 켰을 때 주로 오차가 크다.The satellite orbit error is an error caused by the inaccuracy of the satellite orbit information required to obtain the satellite position. The satellite clock error is an error caused by the inaccuracy of the clock built in the GPS satellite, and the error is about 1 m. (When SA (elective availability) is removed) The error is large when GPS is turned on for the first time.
전리층 오차는 약 350km 고도상에 집중적으로 분포되어 있는 자유 전자(free electron)와 GPS 위성 신호와의 간섭(interference) 현상에 의해 발생되는 오차이며, 오차의 크기는 약 7m 이다.The ionospheric error is an error caused by interference between free electrons and GPS satellite signals concentrated on an altitude of about 350 km, and the error is about 7 m.
대류층 오차는 고도 50km까지의 대류층에 의한 GPS 위성 신호 굴절(refraction) 현상으로 인해 발생되는 오차이며, 오차의 크기는 약 3m - 20m 이다.The convective layer error is caused by the refraction phenomenon of GPS satellite signal caused by the convection layer up to 50 km in altitude, and the error is about 3m - 20m.
전리층 오차 및 대류층 오차는 위성에서부터 지상에 있는 GPS 수신기까지 오는데 중간에 있는 대기의 영향으로 발생되므로 날씨에 영향을 받는다. 따라서 GPS를 절대위치가 아닌 상대위치(가는 방향)도 같이 봐야 한다.Ionospheric and convective layer errors are affected by the weather because they are caused by the atmosphere in the middle of reaching the GPS receiver on the ground from the satellite. Therefore, you should look at the relative position of the GPS (not the absolute position).
다중경로 오차는 GPS 위성으로부터 직접 수신된 전파 이외에 부가적으로 주위의 지형 지물에 의해 반사된(reflected) 전파로 인해 발생하는 오차이며, 오차의 크기는 약 1m 이다. 빌딩이 많은 도심이나 바위로된 계곡사이에 있는 경우 콘크리트나 바위에 반사된 전파와 직접 GPS 수신기로 오는 전파가 동시에 들어오게 되므로 다중경로가 되어 오차가 발생한다. 즉, 도심에서 GPS는 오차가 더 크고, 산이나 들에서 오차가 더 적다.Multipath error is an error due to radio waves reflected by surrounding objects in addition to radio waves directly received from GPS satellites, and the error size is about 1m. When a building is located in a city center or in a rocky valley, the reflected wave from concrete or rock and the wave coming directly to the GPS receiver come in at the same time. In other words, GPS in urban areas has larger errors and fewer errors in mountains and fields.
사이클 슬립에 의한 오차는 GPS 반송파 위상 추적 회로 (Phase Lock Loop : PLL)에서 반송파 위상치의 값을 순간적으로 놓침으로 인해 발생하는 오차이며, 수신기 자체의 성능에 좌우된다.
The error due to the cycle slip is an error caused by momentarily missing the value of the carrier phase value in the GPS carrier phase tracking circuit (PLL), and depends on the performance of the receiver itself.
관성 항법 장치 (Inertial Navigation System, INS)는 선박, 잠수함, 항공기, 미사일 등에 장착하여 자기의 위치를 감지하여 목적지까지 유도하기 위한 장치이다.The Inertial Navigation System (INS) is a device for detecting the position of a ship, submarine, aircraft, missile, etc. and guiding it to the destination.
동작원리는 자이로스코프에서 방위 기준을 정하고, 가속도계를 이용하여 이동 변위를 구한다. 처음 있던 위치를 입력하면 이동해도 자기의 위치와 속도를 항상 계산해 파악할 수 있다. 악천후나 전파 방해의 영향을 받지 않는다고 하는 장점을 가지지만 긴 거리를 이동하면 오차가 누적되어 커지므로 GPS나 액티브 레이더 유도 등에 의한 보정을 더해 사용하는 것이 보통이다.
The operating principle is to set the bearing standard in the gyroscope and to obtain the displacement using an accelerometer. If you enter the first position, you can calculate your position and speed at any time. It is advantageous not to be influenced by bad weather or radio disturbance, but it is usually used by adding correction by GPS or active radar guidance because the error is cumulatively increased when moving a long distance.
DGPS는 지상기준국(고정국)에 의하여 제공되는 의사거리 보정데이터(pseudo-range corrections)를 사용하여 의사거리를 보정하여 사용한다. 따라서 DGPS/INS 결합은 표준 GPS의 의사거리 또는 항법해를 이용하는 GPS/INS 결합 알고리즘과 특별한 차이점을 가지고 있지 않다. 이에 따라 기존에 IMU의 오차모델을 동일하게 도입하여 적용할 수 있다. IMU의 오차는 바이어스(bias), 스케일링펙터(scaling factor), 오정렬(misalignment), 그리고 랜덤잡음으로 이루어져 있으며 채용하는 IMU 센서의 성능사양(performance specification)과 항법해의 사용목적에 따라 IMU 오차모델을 구성할 수 있다. The DGPS uses pseudo-range corrections provided by ground stations (fixed stations) to correct pseudoranges. Therefore, the DGPS / INS combination does not have any particular difference from the GPS / INS combining algorithm using standard GPS pseudorange or navigation solution. Therefore, the error model of IMU can be introduced and applied equally. The IMU error is composed of bias, scaling factor, misalignment, and random noise. Depending on the performance specification of the IMU sensor used and the purpose of the navigation solution, the IMU error model Can be configured.
결합 알고리즘을 위하여 지구중심고정좌표계(Earth-Centered, Earth-Fixed frame)에서 정의되는 항법 오차모델(navigation error model)을 사용할 수 있다((Titterton & Weston 1997, Groves 2015). 이러한 접근은 가장 일반적인 접근법으로 모델링에 있어서 간결한 표현이 가능하지만 각 변수는 지구표면 운동에 대한 직관성을 충분히 제공하지 못한다. 그러나 충분히 개발된 모델링 기술을 가지고 있으며 추가적인 요소에 대한 모델링 추가가 용이하다고 할 수 있다. Kalman 필터를 위한 상태벡터로 항체의 자세, 속도, 그리고 위치 오차를 지구 중심 관성 좌표계(ECEF, Earth Center Inertial Coordinate System)에서 고려하고 가속도계와 자이로스코프의 오차모델을 사용하면 상태벡터는 다음과 같이 구성된다.(Titterton & Weston 1997, Groves 2015), which is defined in Earth-Centered (Earth-Fixed frame) , But each parameter does not provide enough intuition about earth surface motion, but it has a fully developed modeling technique and it is easy to add modeling to additional elements. Considering the attitude, velocity, and position error of the antibody as a state vector in the Earth Center Inertial Coordinate System (ECEF) and using the error model of the accelerometer and gyroscope, the state vector is constructed as follows.
여기서, 각각의 요소는 순서대로 자세오차, 속도오차, 위치오차, 가속도계오차, 그리고 자이로스코프오차를 각각 나타낸다. 좌표계의 상대운동을 나타내기 위한 것으로서 아래첨자 e는 ECEF좌표계를 나타내고 b는 동체좌표계(body frame)를 나타낸다. 해당 물리량이 표현되는 좌표계는 위첨자로 나타낸다. 그러나 특별히 위첨자 T는 행렬의 전치(transpose)를 나타낸다.Here, each element represents attitude error, velocity error, position error, accelerometer error, and gyroscope error, respectively. The subscript e represents the ECEF coordinate system, and b represents the body frame. The coordinate system in which the physical quantity is expressed is indicated by a superscript. However, in particular, the superscript T represents the transpose of the matrix.
위 식에서 정의된 상태벡터에 대한 시스템 행렬(system matrix)은 많은 문헌에서 잘 정리되어 있으며 본 발명에서는 Groves(2013)의 표현방법을 따라서 나타낸다. 강결합 방식은 DGPS의 의사거리와 의사거리 변화율을 측정치로 고려한다. 각각에 대한 예측측정치(predicted measurements)는 위성의 위치와 사용자의 예측위치를 통하여 의사거리 예측값을 구하고 위성의 속도와 사용자의 예측속도를 통하여 의사거리 변화율 예측값을 구한다. 위성의 속도는 직접 획득하기 어려우므로 추정을 통하여 구하거나 위성의 위치를 통한 단순 계산을 통하여 구할 수 있다. 또는 위성 속도를 직접 획득하기 어렵다면 의사거리 변화율을 측정치로 사용하지 않을 수도 있다. 의사거리 예측값과 사용자 위치에 대한 근사값에 대한 위성 위치의 상대위치 벡터를 이용하여 단위 LOS(line of sight)를 구하고 측정행렬(measurement matrix)를 구성할 수 있다.The system matrix for the state vector defined in the above equation is well described in many documents, and in the present invention, the expression method of Groves (2013) is represented accordingly. The strong coupling method considers the pseudo range and the pseudo range change rate of the DGPS as a measurement value. Predicted measurements are obtained by estimating pseudorange predicted values through the position of the satellite and the user's predicted position, and estimating the pseudorange change rate through the velocity of the satellite and the predicted velocity of the user. Since the velocity of the satellite is difficult to obtain directly, it can be obtained through estimation or simple calculation through the position of the satellite. Or if it is difficult to obtain the satellite velocity directly, the pseudorange change rate may not be used as a measure. A unit of LOS (line of sight) can be obtained using a relative position vector of a satellite position with respect to a pseudo range prediction value and an approximation value to the user position, and a measurement matrix can be constructed.
일반 우도비 검정(GLR, Generalized Likelihood Ratio) 알고리즘은 시스템에서 내용이 알려져 있는 고장을 탐지하기 위하여 사용할 수 있다. 강결합 방식에서 사용하는 의사거리 및 변화율의 측정값을 예측측정값과 비교하면 잔차(residual)를 구할 수 있다. 이때, 위성 및 신호 전파의 오류 등이 의사거리의 오차로 나타난다고 가정하고 이러한 오차를 통칭하여 고장이라고 나타낼 때, 고장이 없다고 하는 가설(hypothesis)하에서 구해진 잔차와 고장이 발생한다는 가설하에서 구해진 잔차의 비율을 구하고 이 값의 로그값(log)을 구하면 로그공산비율(log likelihood ratio)을 구할 수 있다. 검사통계값(test statistics)으로 사용되는 로그공산비율은 검사임계값(test threshold)과의 비교를 통하여 유효가설을 판정하게 된다. 이때, 검사임계값은 검사통계값이 카이자승 분포(chi-square distribution)를 따른다는 가정하에서 선정되며 해당 시스템에 대한 주어진 허위경보(false alarm) 확률을 만족하도록 결정되어야 한다. 검사통계값을 모든 가시위성과 미리 설정한 탐색 윈도우(searching windows)내의 모든 GPS 수신시각에 대하여 구하고 이를 검사함으로써 고장의 발생 시각과 고장의 크기를 구할 수 있다.
The generalized likelihood ratio (GLR) algorithm can be used to detect known faults in the system. Residual can be obtained by comparing the measured value of the pseudorange and rate of change used in the strong coupling method with the predicted measured value. In this case, assuming that error of satellite and signal propagation appears as error of pseudo-distance and collectively refers to the error, it is assumed that the residual and failure obtained under hypothesis that there is no failure The log likelihood ratio can be obtained by obtaining the ratio and finding the log value of this value. The log-likelihood ratio used as the test statistics is determined by comparing the test threshold with the test threshold. At this time, the inspection threshold shall be selected on the assumption that the inspection statistic follows a chi-square distribution and shall be determined to satisfy the given false alarm probability for the system. It is possible to obtain the time of occurrence and the size of the failure by examining the statistical values of all the visible satellites and all the GPS receiving times in the searching windows.
DGPS/INS 결합 알고리즘과 GLR에 의한 고장 탐지 및 진단 알고리즘을 검증하기 위하여 항법해에 대한 참값을 획득할 필요가 있다. 또한 의사거리의 변동으로 나타나는 고장 측정값을 참값과 병행하여 확보할 필요가 있다. 알고리즘 및 성능 검증을 위하여 실험을 시행할 때, 고장이 포함된 측정값을 참값과 병행하여 획득하기가 매우 어렵다. 즉, 위성항법시스템에 대한 고장을 예측할 수 없으며 고장이 존재한다고 하더라도 고장의 발생 시기와 크기, 그리고 참값을 확인하기 어렵다. 가능한 방법은 고장이 포함되지 않은 측정값을 획득한 이후에 고장에 해당하는 값을 측정치에 사후 첨가하여 고장 측정치를 생성할 수 있다. 다만 여전히 절대적인 참값을 획득하는 것은 불가능하며 참값과 가장 근사한 것으로 판단되는 값을 획득하여 이를 참값에 해당하는 기준값으로 볼 수 있다. It is necessary to obtain a true value for the navigation solution in order to verify the DGPS / INS combination algorithm and the fault detection and diagnosis algorithm by GLR. In addition, it is necessary to secure the fault measurement value which appears as the fluctuation of the pseudo range in parallel with the true value. It is very difficult to obtain the measured value including the fault in parallel with the true value when the experiment is performed for the algorithm and performance verification. In other words, the failure of the satellite navigation system can not be predicted, and it is difficult to identify the time, size, and true value of the failure even if there is a failure. A possible method is to add the value corresponding to the fault to the measurement after the measurement without the fault has been acquired to generate the fault measurement. However, it is still impossible to obtain an absolute true value, and it can be regarded as a reference value corresponding to a true value by acquiring a value which is judged to be closest to a true value.
우리나라 네트워크 RTK(Real-Time Kinematic)는 국토지리정보원에서 서비스하고 있으며 위성기준점이 설치된 네트워크 지역이내에서 센티미터 급의 정확도를 제공하고 있다. 지상에서의 측량을 목표로 구축된 네트워크 RTK는 주로 내륙에 설치된 위성기준점이내에서 서비스를 제공하고 있으므로 해양에서 활용은 매우 제한적이다. 또한 측량을 목적으로 구축된 서비스이므로 항체의 수신기가 이동하는 경우에는 성능을 보장하지 않는 것으로 알려져 있다. 이와 같이 네트워크 RTK가 해양 활용에 있어서 제한적이며 이동하는 항체에 신뢰도 있는 정확도를 제공하지 못하지만 실험을 위성기준점 네트워크 지역이내에 있는 해상 및 호수 등에서 진행하다면 네트워크 RTK를 기준값 확보를 위하여 사용할 수 있다. 즉, 위치정확도를 포함하는 품질지수(quality)를 모니터링하면 실시간 이동 정밀 측위에 적용가능하다.
Korea's network RTK (Real-Time Kinematic) is provided by the Geographical Information Service and provides accuracy of centimeter accuracy within the network area where satellite reference points are installed. Network RTK, which is aimed at surveying on the ground, is mainly used in the ocean because it provides service within the satellite reference point installed in the inland. It is also known that the performance is not guaranteed when the receiver of the antibody moves because it is a service constructed for the purpose of surveying. As such, network RTKs are limited in marine utilization and can not provide reliable accuracy for moving antibodies, but network RTK can be used to acquire reference values if the experiment is conducted in marine or lakes within the satellite reference point network area. That is, if quality index including position accuracy is monitored, it is applicable to real time moving precision positioning.
본 발명에서는 DGPS/INS 결합 알고리즘 검증을 위한 기준값 획득용 네트워트 RTK 안테나와 CDGPS 용 안테나를 분리하였다. 안테나를 공유하고 신호를 분배하여 사용하면 동일한 위치에 대한 기준값을 획득 할 수 있으나 안테나 리던던시(redundancy)를 위하여 분리하여 일정한 간격을 가지도록 구성하였다. 만약 기준값 획득을 위한 두 개의 안테나 사이의 정확히 절반의 위치에 DGPS/INS 결합용 안테나를 설치한다면 DGPS/INS용 기준값은 네트워크 RTK와 CDGPS의 항법해를 단순히 산술 평균하여 구할 수 있다. 이때, 세 개의 안테나는 정확히 일직선 상에 위치하고 있어야 하며 안테나 사이의 간격은 정확히 일치하여야 한다. In the present invention, a network RTK antenna for reference value acquisition and a CDGPS antenna for DGPS / INS combining algorithm verification are separated. When the antenna is shared and the signals are distributed, it is possible to obtain the reference value for the same position, but the antenna is configured to have a constant interval for antenna redundancy. If a DGPS / INS coupling antenna is installed at exactly half of the distance between two antennas for the reference value, the reference value for the DGPS / INS can be obtained by simply averaging the navigation solutions of the network RTK and CDGPS. At this time, the three antennas should be positioned exactly on the straight line and the spacing between the antennas should be exactly the same.
이와 같이 실험대상 안테나를 중심으로 기준값 획득을 위한 안테나를 부착할 수 있는 장치를 구성하여 알고리즘 검증을 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 시험장치를 구성하였다.
In this way, an apparatus for attaching an antenna for obtaining a reference value around the antenna to be tested is constituted to constitute an antenna testing apparatus according to an embodiment of the present invention for algorithm verification.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치는 안테나바(100) 및 지그베이스(200)를 포함하되, 상기 안테나바(100)는 3 개 구비되며, 상기 안테나바(100) 3 개의 길이가 동일한 것을 특징으로 한다.1, a dynamic testing antenna device for verifying navigation data according to an embodiment of the present invention includes an
여기서, 안테나바(100) 3 개의 길이를 동일하게 하는 것은, 안테나 설치 조건 중 일치 시킬 수 있는 항목을 최대한 일치 시켜 시험의 신뢰성을 향상시키기 위함이다.Here, the lengths of the three
안테나바(100)는 기둥 형상으로 형상되어, 상부에 안테나연결부(110)가 형성되고, 하부에 베이스연결부(120)가 형성되며, 상기 안테나연결부(110)에 안테나(10)가 결합된다.(도 2 내지 도 3 참조)The
안테나바(100)는 안테나(10)를 설치하기 위한 것으로, 안테나(10)가 지그베이스(200)로부터 상부로 일정거리 이격되어 설치되도록 하기 위해, 기둥 형상으로 형성되어 연직방향으로 지그베이스(200)에 고정되는 것이 바람직하다. 이는, 주변 장애물에 의해 전파 수신을 방해받는 것을 방지하기 위함이다. 여기서, 상기 안테나연결부(110) 및 베이스연결부(120)는 나사결합, 끼움결합 등 기계적(물리적) 결합이 가능한 형상으로 형성된다.The
이때, 상기 안테나바(100)는 하측 끝단으로부터 상측으로 일정거리 이격되어 기둥 형상으로 돌출된 하측지지돌기(130)가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.(도 2 내지 도 3 참조)Here, the
하측지지돌기(130)는 안테나바(100)가 지그베이스(200)에 결합된 상태에서 안테나바(100)의 흔들림을 방지하고, 베이스연결부(120)의 휘어짐을 방지하기 위한 것으로, 안테나바(100)를 지그베이스(200)에 결합 시 하측지지돌기(130)의 하측 면과 지그베이스(200)의 상측 면이 밀착되도록 형성되는 것이 바람직하다.The
또한, 상기 안테나바(100)는 상측 끝단으로부터 하측으로 일정거리 이격되어 기둥 형상으로 돌출된 상측지지돌기(140)가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.(도 2 내지 도 3 참조)In addition, the
상측지지돌기(140)는 안테나(10)가 안테나바(100)에 결합된 상태에서 안테나(10)의 흔들림을 방지하고, 안테나연결부(110)의 휘어짐을 방지하기 위한 것으로, 안테나(10)를 안테나바(100)에 결합 시 안테나(10)의 하측 면과 상측지지돌기(140)의 상측 면이 밀착되도록 형성되는 것이 바람직하다.The
아울러, 상기 안테나바(100)는 상기 상측지지돌기(140) 하측으로부터 상기 하측지지돌기(130) 사이 일 부분이 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다.(도 4 참조)In addition, the
이는, 안테나의 탈부착을 다수 반복하다 보면, 안테나(10)의 체결되는 부분이 파손될 우려가 있다. 이를 방지하고자 안테나바(100)를 분리되도록 할 수 있다.If the antenna is detached and attached many times, there is a possibility that the portion to be fastened to the
또한, 안테나의 종류에 따라 체결되는 부분이 다른 형상(너트 형상일 경우 지름이 다른 경우 등)일 수 있어, 해당 형상과 대응되어 안테나(10)와 체결 가능한 형상의 안테나연결부(110)가 형성된 안테나바(100)의 상측을 교체 사용하기 용이하도록 하기 위함이다.
In addition, an
지그베이스(200)는 상기 안테나바(100)의 베이스연결부(120)가 결합되는 결합부(210)가 가로 방향 일직선 상에 일정 간격으로 구비되며, 관성항법장치(20)가 결합되는 관성항법장치베이스(220)가 상기 결합부(210)와 이격되어 구비된다.The
여기서 중요한 것은, 안테나바(100)를 설치하기 위한 결합부(210)가 가로방향 일직선 상에 일정 간격으로 배치된다는 것이다. 이는 테스트를 진행할 안테나(10)와 검증에 사용될 정보(기준값)를 얻기 위한 안테나를 일직선 상에 일정 간격으로 두는 것이, 검증을 위한 계산을 간소화 시킬 수 있기 때문이다.What is important here is that the
도면상에서 지그베이스(200)의 현상이 T자 형상의 판형으로 도시하였으나, 안테나(10) 및 관성항법장치(20)를 설치할 수 있으면서 면적을 최소화 시켜 제작 단가를 낮추기 위한 예로 도시한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정된 것은 아니며, 안테나(10) 및 관성항법장치(20)를 설치할 수 있다면 어떠한 형상이든 다양하게 실시할 수 있음은 물론이다.Although the development of the
이때, 상기 관성항법장치베이스(220)는 상기 결합부(210) 중 중앙의 결합부(210)로부터 세로방향으로 이격되어 상기 지그베이스(200)에 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다. (도 1 내지 도 4 참조)In this case, the inertial
이는, 테스트를 진행할 안테나(10)를 중앙에 설치하는 것이 바람직하고, 안테나(10)를 가로 방향 일직선 상에 설치하기 때문에 이와 유사한 조건으로 관성항법장치(20)를 설치하기 위함이다.This is because it is desirable to install the
또한, 상기 관성항법장치베이스(220)는 상기 관성항법장치(20) 일부 또는 전체를 수용할 수 있도록 상부가 개구된 기둥 형상으로 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 지그베이스(200)로부터 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다. (도 2 내지 도 3 참조)The inertial
관성항법장치베이스(220)는 관성항법장치(20)를 설치하기 위한 것으로, 관성항법장치(20)를 관성항법장치베이스(220)에 설치한 이후, 외부 이물질(수분 등)이 내부로 들어가는 것을 방지 할 수 있도록 외부와 차단시킬 수 있는 것이 바람직하다. 이를 위해, 관성항법장치베이스(220)는 기둥 형상으로 형성할 수 있다. 그리고, 지그베이스(200)의 제작이 용이하도록 지그베이스(200)는 판 형상으로 형성되는 것이 바람직 하기 때문에, 지그베이스(200)의 가공이 마무리 된 이후 관성항법장치베이스(220)를 결합 시키도록 하는 것이 바람직하여, 관성항법장치베이스(220)를 지그베이스(200)에 탈부착 가능하도록 하는 것이 바람직하다.The inertial
또, 상기 관성항법장치베이스(220)는 하부가 관통된 에어벤트(221)가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.(도 2 내지 도 3 참조)In addition, the inertial
에어벤트(221)는 관성항법장치(20)의 발열로 상승된 온도를 낮추기 위한 것으로, 지그베이스(200)의 열 전도도가 높으면 도 2와 같이 지그베이스(200)의 관성항법장치베이스(220)가 부착되는 면이 막히어, 외부와 관성항법장치(20)를 차단시킬 수 있으며, 도 3와 같이 지그베이스(200)의 관성항법장치베이스(220)가 부착되는 면 중 에어벤트(221)와 대응되는 면이 관통되도록 하는 것도 가능함은 물론이다.
When the thermal conductivity of the
상기 지그베이스(200)의 결합부(210)는 2n-1 개 형성된 것을 특징으로 하며, 여기서 n은 2 이상의 자연수 인 것을 특징으로 할 수 있다.2n-1
이는, 안테나(10) 간의 거리조절을 용이하게 하기 위함으로, 중앙에 테스트를 진행할 안테나(10)를 설치하는 것이 바람직하기 때문에 그 좌측과 우측 각각 동일한 거리로 이격되도록 나머지 안테나를 설치하기 위함이다.In order to facilitate the adjustment of the distance between the
상기 지그베이스(200)는 테두리로부터 일정거리 안 쪽으로 장홀(230)이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.The
장홀(230)은 손잡이 역할을 하는 것으로, 실험을 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 시험장치의 잦은 이동이 편리하도록 장홀(230)을 지그베이스(200)의 테두리를 따라 형성하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치는 상기 관성항법장치베이스(220)를 수용하도록 하부가 개구되며, 상기 관성항법장치베이스(220)를 수용하도록 상기 지그베이스(200)와 결합되는 관성항법장치커버(300)를 더 포함할 수 있다.5, the dynamic test antenna device for verifying the navigation data according to an embodiment of the present invention includes a base 220 opened to receive the inertial
관성항법장치커버(300)는 관성항법장치(20)를 보호하기 위한 것으로, 도 6과 같이 관성항법장치(20)를 설치한 이후 도 7과 같이 상부를 밀폐키기 위함이다. 이는, 관성항법장치(20)에 빗물 등의 수분이 침투하는 것을 방지하고자 함이다.
The inertial
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치는 3 개의 안테나(10)를 포함하며, 기준값을 획득하기 위한 안테나(10) 2 개 및 테스트에 사용하기 위한 안테나(10) 1개를 포함하되, 상기 안테나(10)는 상기 안테나바(100)에 각각 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.6, a dynamic testing antenna apparatus for verifying navigation data according to an embodiment of the present invention includes three
실험 결과의 신뢰성을 향상시키기 위해, 기준값을 획득하기 위한 안테나(10)를 2 개 사용하는 것이 바람직하다.In order to improve the reliability of the experimental results, it is preferable to use two
이때, 상기 안테나(10)는 하나의 안테나바(100)에 결합되는 RTK 안테나(10a), 다른 하나의 안테나바(100)에 DGPS 안테나(10b) 및 또 다른 하나의 안테나바(100)에 CDGPS 안테나(10c)를 포함할 수 있다.At this time, the
본 발명에서는 기준값 확보를 위해 수신기 내부에서 제공하는 모니터링된 품질지수를 사용하는 대신에 코드기반 DGPS(Carrier phase Differential Global Positioning, CDGPS) 수신 장치를 네트워크 RTK(Real-Time Kinematic)와 병렬로 구성하여 실험의 신뢰성을 확보하고자 한다.
In the present invention, instead of using the monitored quality index provided within the receiver to secure a reference value, a code-based DGPS (Carrier Phase Differential Global Positioning) receiver is constructed in parallel with a network RTK (Real-Time Kinematic) To ensure the reliability of the system.
본 발명에서는 동적 시험을 통한 검증에 우선하여 정적 시험을 통한 검증을 진행하였으며 이것은 해상의 동적 시험에서 발생하는 다양한 형태의 오류를 제외한 부분에서 생기는 오류를 미리 사전에 제거하기 위해서 진행한 것이다. 이를 통하여 동적 시험의 오류를 용이하게 찾아서 제거할 수 있을 것으로 판단하고 있다. 정적 시험에서는 미리 정확히 측량된 위치에 시험용 안테나를 부착하여 측정값을 획득하고 이후에 특정 위성에 대하여 일정한 시간동안 상수의 의사거리 오차를 임의로 추가하여 고장 측정값을 획득할 수 있다.In the present invention, prior to the verification through the dynamic test, the verification was carried out through the static test, which was carried out in advance to eliminate the errors that occurred in the parts other than the various types of errors occurring in the dynamic test. It is expected that the error of dynamic test can be easily detected and removed. In the static test, it is possible to acquire the measured value by attaching the test antenna to the precisely measured position, and then to add the pseudorange error of the constant for a certain time to the specific satellite to obtain the measured value of the failure.
정적 시험을 통하여 의사거리 기반 위성오류는 GLR 알고리즘에 의하여 낮은 오차로 탐지 및 진단이 가능함을 확인할 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 오류 위성을 배제하여 항법해를 도출하면 추정오차를 감소시킬 수 있다. 나아가 검사통계값의 감소와 프로텍션레벨(Protection Level, PL)의 감소를 기대할 수 있다.
Through the static test, it can be confirmed that the pseudorange-based satellite error can be detected and diagnosed with a low error by the GLR algorithm. Based on these results, estimation error can be reduced by deriving the navigation solution excluding the error satellite. Furthermore, it is expected that a decrease in the inspection statistical value and a decrease in the protection level (PL) are possible.
본 발명의 일 실시예에 따른 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치는 해상 동적 시험을 시행하기에 앞서 정적 시험을 통하여 DGPS/INS 통합 알고리즘 및 고장 탐지를 위한 GLR 알고리즘을 검증하였고, 향후 해상 동적 시험을 통하여 개발된 알고리즘을 검증하는데 이용할 수 있다.
The dynamic test antenna device for the navigation data verification according to an embodiment of the present invention verifies the DGPS / INS integration algorithm and the GLR algorithm for the failure detection through the static test before the dynamic dynamic test, Can be used to verify the algorithm developed through
아울러, 상기 RTK 안테나(10a)는 어느 한 쪽 끝에 설치된 안테나바(100)에 설치되고, 상기 DGPS 안테나(10b)는 중앙에 설치된 안테나바(100)에 설치되며, CDGPS 안테나(10c)는 다른 한 쪽 끝에 설치된 안테나바(100)에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the
이는, 테스트를 진행할 안테나(10)를 중앙에 설치하는 것이 검증에 필요한 계산을 간소화 시킬 수 있기 때문이다.
This is because it is possible to simplify the calculation required for the verification by installing the
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치는 U 자 형상으로 형성되어, 차량용 가로바(Roof bar) 등의 구조물에 지그베이스(200)를 고정시키는 베이스클램프(400)를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.8, the dynamic test antenna device for verifying the navigation data according to an embodiment of the present invention is formed in a U-shape and includes a
이는, GPS/INS 복합항법알고리즘을 검증하기 위한 실험을 하기 위하여, 선박, 차량 등에 고정시키기 위함이다.This is to fix the GPS / INS compound navigation algorithm, ship, vehicle, etc., in order to test it.
즉, 1차적으로는 RTK와 CDGPS 신호의 수신이 용이한 육상에서 실험을 할 수 있고, 2차적으로는 가까운 근해에서 실험을 할 수 있기 때문에 실험을 위해 지그베이스(200)를 견고하게 고정시키기 위함이다.That is, in order to securely fix the
차량 상부에 설치된 차량용 가로바(Roof bar)에 지그베이스(200)를 설치할 경우, 차량용 가로바(Roof bar) 상부에 지그베이스(200)를 올린 후, 베이스클램프(400)의 U 자의 오목한 부분이 차량용 가로바(Roof bar)를 수용하도록 지그베이스(200)에 베이스클램프(400)를 결합시켜, 차량 상부에 설치된 차량용 가로바(Roof bar)에 지그베이스(200)를 고정시킬 수 있다.(도 9 참조)
When the
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10: 안테나
10a: RTK 안테나
10b: DGPS 안테나
10c: CDGPS 안테나
20: 관성항법장치
100: 안테나바
110: 안테나연결부
120: 베이스연결부
130: 하측지지돌기
140: 상측지지돌기
200: 지그베이스
210: 결합부
220: 관성항법장치베이스
221: 에어벤트
230: 장홀
300: 관성항법장치커버
400: 베이스클램프10: Antenna
10a: RTK antenna
10b: DGPS antenna
10c: CDGPS antenna
20: Inertial navigation system
100: Antenna bar
110: Antenna connection
120: Base connection part
130: Lower support projection
140: upper support projection
200: jig base
210:
220: Inertial navigation system base
221: Air vent
230:
300: inertial navigation device cover
400: Base clamp
Claims (13)
상기 안테나바(100)의 베이스연결부(120)가 결합되는 결합부(210)가 가로 방향 일직선 상에 일정 간격으로 구비되며, 관성항법장치(20)가 결합되는 관성항법장치베이스(220)가 상기 결합부(210)와 이격되어 구비된 지그베이스(200);
를 포함하되,
상기 안테나바(100)는 3 개 구비되며, 상기 안테나바(100) 3 개의 길이가 동일한 것을 특징으로 하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
An antenna bar 100 formed in a columnar shape and having an antenna connecting portion 110 formed at an upper portion thereof, a base connecting portion 120 formed at a lower portion thereof, and an antenna 10 coupled to the antenna connecting portion 110;
A base 220 of the inertial navigation device 20 to which the inertial navigation device 20 is coupled is provided at a predetermined interval on a straight line in a direction perpendicular to the coupling part 210 to which the base connection part 120 of the antenna bar 100 is coupled, A jig base 200 spaced apart from the coupling portion 210;
, ≪ / RTI &
Wherein three antenna bars 100 are provided and three antenna bars 100 are equal in length to each other.
상기 안테나바(100)는
하측 끝단으로부터 상측으로 일정거리 이격되어 기둥 형상으로 돌출된 하측지지돌기(130)가 형성된 것을 특징으로 하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
The method according to claim 1,
The antenna bar (100)
And a lower support protrusion (130) protruding in a columnar shape spaced apart from the lower end by a predetermined distance is formed on the lower support protrusion (130).
상기 안테나바(100)는
상측 끝단으로부터 하측으로 일정거리 이격되어 기둥 형상으로 돌출된 상측지지돌기(140)가 형성된 것을 특징으로 하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
The method according to claim 1,
The antenna bar (100)
And an upper support protrusion (140) protruding in a columnar shape and spaced apart from an upper end of the antenna unit by a predetermined distance.
상기 안테나바(100)는
하측 끝단으로부터 상측으로 일정거리 이격되어 기둥 형상으로 돌출된 하측지지돌기(130)가 형성되고, 상측 끝단으로부터 하측으로 일정거리 이격되어 기둥 형상으로 돌출된 상측지지돌기(140)가 형성되되,
상기 상측지지돌기(140) 하측으로부터 상기 하측지지돌기(130) 사이 일 부분이 분리되는 것을 특징으로 하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
The method according to claim 1,
The antenna bar (100)
A lower support protrusion 130 protruding in a columnar shape and spaced a predetermined distance from a lower end thereof is formed and an upper support protrusion 140 protruding in a columnar shape and spaced apart from an upper end thereof by a predetermined distance is formed,
And a portion between the lower support protrusions (130) is separated from a lower side of the upper support protrusion (140).
상기 관성항법장치베이스(220)는
상기 결합부(210) 중 중앙의 결합부(210)로부터 세로방향으로 이격되어 상기 지그베이스(200)에 구비되는 것을 특징으로 하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
The method according to claim 1,
The inertial navigation device base 220 includes:
Wherein the jig base (200) is vertically spaced apart from the coupling portion (210) of the coupling portion (210).
상기 관성항법장치베이스(220)는
상기 관성항법장치(20) 일부 또는 전체를 수용할 수 있도록 상부가 개구된 기둥 형상으로 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 지그베이스(200)로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
The method according to claim 1,
The inertial navigation device base 220 includes:
The antenna for dynamic testing according to claim 1, wherein the antenna unit is formed in a columnar shape with an upper part opened to accommodate a part or the whole of the inertial navigation apparatus (20), and is separated from the jig base (200) .
상기 관성항법장치베이스(220)는
하부가 관통된 에어벤트(221)가 형성된 것을 특징으로 하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
The method according to claim 6,
The inertial navigation device base 220 includes:
And an air vent (221) penetrating the lower portion is formed.
상기 지그베이스(200)의 결합부(210)는
2n-1 개 형성된 것을 특징으로 하며, 여기서 n은 2 이상의 자연수 인 것을 특징으로 하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
The method according to claim 1,
The coupling portion 210 of the jig base 200
2n-1, wherein n is a natural number of 2 or more.
상기 지그베이스(200)는
테두리로부터 일정거리 안 쪽으로 장홀(230)이 형성된 것을 특징으로 하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
The method according to claim 1,
The jig base (200)
And an elongated hole (230) is formed in a predetermined distance from the rim.
상기 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치는
상기 관성항법장치베이스(220)를 수용하도록 하부가 개구되며, 상기 관성항법장치베이스(220)를 수용하도록 상기 지그베이스(200)와 결합되는 관성항법장치커버(300);
를 더 포함하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
The method according to claim 1,
The dynamic test antenna device for the navigation data verification
An inertial navigation device cover 300 that opens downward to receive the inertial navigation device base 220 and is coupled to the jig base 200 to receive the inertial navigation device base 220;
Further comprising: an antenna unit for dynamic test for navigation data verification.
상기 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치는
3 개의 안테나(10)를 포함하며, 기준값을 획득하기 위한 안테나(10) 2 개 및 테스트에 사용하기 위한 안테나(10) 1개를 포함하되,
상기 안테나(10)는 상기 안테나바(100)에 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
The method according to claim 1,
The dynamic test antenna device for the navigation data verification
Comprising three antennas (10), two antennas (10) for obtaining a reference value and one antenna (10) for use in testing,
Wherein the antenna (10) is coupled to the antenna bar (100).
상기 안테나(10)는
하나의 안테나바(100)에 결합되는 RTK 안테나(10a);
다른 하나의 안테나바(100)에 DGPS 안테나(10b); 및
또 다른 하나의 안테나바(100)에 CDGPS 안테나(10c);
를 포함하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.
The method according to claim 1,
The antenna (10)
An RTK antenna 10a coupled to one antenna bar 100;
A DGPS antenna 10b on the other antenna bar 100; And
A CDGPS antenna 10c on another antenna bar 100;
A dynamic test antenna device for navigation data verification,
상기 RTK 안테나(10a)는 어느 한 쪽 끝에 설치된 안테나바(100)에 설치되고, 상기 DGPS 안테나(10b)는 중앙에 설치된 안테나바(100)에 설치되며, CDGPS 안테나(10c)는 다른 한 쪽 끝에 설치된 안테나바(100)에 설치되는 것을 특징으로 하는 항법데이터 검증을 위한 동적시험용 안테나 장치.13. The method of claim 12,
The RTK antenna 10a is installed on an antenna bar 100 disposed at one end of the antenna, the DGPS antenna 10b is installed on an antenna bar 100 installed at the center, and the CDGPS antenna 10c is connected to the other end Wherein the antenna is mounted on an installed antenna bar (100).
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020160144312A KR101712382B1 (en) | 2016-11-01 | 2016-11-01 | Antenna apparatus for dynamic test for verification of navigational data |
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- 2016-11-01 KR KR1020160144312A patent/KR101712382B1/en active IP Right Grant
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