KR102054324B1 - Gnss receiver for anti-spoofing and method for detecting gnss spoofing attack - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일실시예에 따르면, 기만 대응 위성항법 수신기에 있어서, 복수의 배열 안테나 중 하나의 기준 안테나에 대해서만 기저대역 신호처리부에 폐루프로 구성되는 신호추적 루프를 구성하고, 그 외에 나머지 배열 안테나의 기저대역 신호처리부에서는 신호추적 루프를 구성하지 않고, 기준 안테나의 폐루프 보정값을 사용함으로써 기만 대응 위성항법 수신기의 구조를 단순화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the deception-adaptive satellite navigation receiver, only a reference antenna of a plurality of array antennas constitutes a signal tracking loop composed of a closed loop of the baseband signal processing unit, and the rest of the array antennas. In the baseband signal processing unit, the structure of the deception-compatible satellite navigation receiver can be simplified by using the closed loop correction value of the reference antenna without configuring a signal tracking loop.
Description
본 발명은 기만 대응 위성항법 수신기 및 이를 이용한 기만 대응 방법에 관한 것으로, 특히 기만 대응을 위한 배열 안테나가 적용된 위성항법 수신기에서 기저대역 신호처리부의 구조를 단순화하고 신호추적에 소요되는 처리량을 감소시키는 기만 대응 위성항법 수신기 및 이를 이용한 기만 대응 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 미국의 GPS로 대표되는 위성항법은 인위적인 교란인 재밍 공격과 기만 공격에 취약한 것으로 알려져 있다. In general, satellite navigation, represented by GPS in the United States, is known to be vulnerable to artificial disturbances, jamming and deception.
먼저, 위성항법 재밍 공격은 지상에서 수신되는 위성항법 신호보다 센 크기의 교란 신호원을 방송하여 위성항법 수신기로 하여금 위성항법 신호를 수신할 수 없도록 하는 방법이다. 이때, 지상에서 수신되는 위성항법 신호의 세기는 -130dBm 등으로 잡음 수준 이하의 매우 작은 크기를 갖기 때문에 위성항법은 재밍 공격에 매우 취약하다. First, a satellite navigation jamming attack is a method in which a satellite navigation receiver cannot receive a satellite navigation signal by broadcasting a disturbing signal source having a size larger than that of the satellite navigation signal received from the ground. At this time, the strength of the satellite navigation signal received from the ground is -130dBm, etc., the satellite navigation is very vulnerable to jamming attack because it has a very small size below the noise level.
다른 한편 위성항법 기만 공격은 위성항법 신호원과 유사한 신호를 악의적으로 재생하여 위성항법 사용자에게 방송하는 공격 형태로, 위성항법 수신기가 악의적으로 재생된 신호원을 수신하여 잘못된 위치로 오인 또는 유도되도록 하는 방식이다. 현재 민간에 공개되는 위성항법 신호는 반송파, 코드의 특성 및 항법 메시지가 모두 공개되어 있으므로, 위성항법 신호와 유사한 형태로 방송되는 악의적인 공격 신호를 위성항법 수신기는 구분할 수 없는 한계를 갖게 된다. On the other hand, a satellite navigation deception attack is a type of attack in which a signal similar to a satellite navigation signal source is reproduced in a malicious manner and broadcasted to a satellite navigation user, and the satellite navigation receiver receives a malicious reproduced signal source and is misinterpreted or misleading. That's the way. Since the satellite navigation signal that is currently open to the public has all carriers, code characteristics, and navigation messages, satellite navigation receivers cannot distinguish malicious attack signals that are broadcast in a similar form to satellite navigation signals.
따라서, 최근의 위성항법 수신기는 재밍 공격 대응(이하, "재밍 대응" 이라 함) 및 기만 공격 대응(이하 "기만 대응" 이라 함)을 위한 기법들을 적용하고 있으며, 대표적인 재밍 대응 기법과 기만 대응 기법으로는 다수의 안테나 소자로 구성되는 배열 안테나를 이용하는 방법이 있다. Therefore, the recent satellite navigation receivers apply techniques for jamming attack response (hereinafter referred to as "jamming response") and deception attack response (hereinafter referred to as "deception response"), and representative jamming and deception response techniques. There is a method of using an array antenna composed of a plurality of antenna elements.
그러나, 배열 안테나를 이용하는 종래 위성항법 수신기는 다수의 안테나에서 수신되는 RF 신호처리부와 RF 신호처리된 위성항법 신호를 양자화한 이후의 재밍 대응 또는 기만 대응 알고리즘 적용을 위한 하드웨어 등이 필요하게 되어 구성이 복잡해지는 단점이 있다. 특히, 기만 대응에 요구되는 위성항법 수신기 하드웨어 및 처리 기법은 매우 복잡하여 기존의 배열 안테나 수신기에 적용되기가 어려운 문제점이 있었다.However, a conventional satellite navigation receiver using an array antenna requires an RF signal processing unit received from a plurality of antennas and hardware for applying a jamming or deception corresponding algorithm after quantizing an RF signal processed satellite navigation signal. It has the disadvantage of being complicated. In particular, the satellite navigation receiver hardware and processing techniques required for coping with deception are very complicated and difficult to apply to conventional array antenna receivers.
(특허문헌)(Patent literature)
대한민국 등록특허번호 10-1498613호(등록일자 2015년 02월 26일)Republic of Korea Patent No. 10-1498613 (Registration date February 26, 2015)
따라서, 본 발명의 일실시예에서는 기만 대응을 위한 배열 안테나가 적용된 위성항법 수신기에서 기저대역 신호처리부의 구조를 단순화하고 신호추적에 소요되는 처리량을 감소시키는 기만 대응 위성항법 수신기 및 이를 이용한 기만 대응 방법을 제공하고자 한다.Therefore, according to an embodiment of the present invention, a satellite navigation receiver and a deception corresponding method using the same, which simplifies the structure of the baseband signal processing unit and reduces the throughput required in the satellite navigation receiver to which the array antenna for deception is applied. To provide.
상술한 본 발명의 일실시예에 따른 기만 대응 위성항법 수신기로서, 위성항법 신호를 수신하는 복수의 안테나로 구성된 배열 안테나와, 상기 복수의 안테나 중 하나의 안테나에 연결되며, 상기 위성항법 신호의 코드 위상 및 반송파 위상과 각기 동기된 코드 재생 신호와 반송파 재생 신호를 생성하는 제1 기저대역 신호처리부와, 상기 복수의 안테나 중 상기 하나의 안테나 외에 나머지 안테나에 각각 연결되며, 상기 제1 기저대역 처리부로부터 생성된 상기 코드 재생 신호 및 상기 반송파 재생 신호를 인가받고, 상기 코드 재생 신호 및 상기 반송파 재생 신호와 상기 나머지 안테나 중 자신과 연결된 안테나로부터 수신된 상기 위성항법 신호간 코드 위상 오차와 반송파 위상 오차를 추정하는 적어도 하나의 제2 기저대역 신호처리부와, 상기 제1 기저대역 신호처리부로부터 상기 위성항법 신호에 대한 의사거리 측정치와 반송파 측정치를 입력받고, 상기 제2 기저대역 신호처리부로부터 출력되는 상기 나머지 안테나 각각의 상기 코드 위상 오차와 상기 반송파 위상 오차를 상기 의사거리 측정치와 상기 반송파 측정치와 조합하여 상기 나머지 안테나의 각각에서 수신된 상기 위성항법 신호에 대한 의사거리 측정치와 반송파 측정치를 추정하는 전처리부와, 상기 전처리부로부터 추정된 의사거리 측정치와 반송파 측정치에 기초하여 기만 신호 여부를 판별하는 기만 대응 및 PVT 처리부를 포함한다.A satellite navigation receiver for deception according to an embodiment of the present invention described above, the array antenna comprising a plurality of antennas for receiving a satellite navigation signal, and is connected to one of the plurality of antennas, the code of the satellite navigation signal A first baseband signal processing unit for generating a code reproduction signal and a carrier reproduction signal synchronized with a phase and a carrier phase, respectively, and other antennas other than the one of the plurality of antennas, respectively; The code reproducing signal and the carrier reproducing signal are applied, and the code phase error and the carrier phase error between the code reproducing signal and the carrier reproducing signal and the satellite navigation signal received from the antenna connected to one of the remaining antennas are estimated. At least one second baseband signal processor and the first baseband A pseudo distance measurement value and a carrier measurement value for the satellite navigation signal are input from a signal processor, and the code phase error and the carrier phase error of each of the remaining antennas output from the second baseband signal processor are determined by the pseudo distance measurement value and the A preprocessing unit estimating pseudorange measurements and carrier measurements for the satellite navigation signals received at each of the remaining antennas in combination with carrier measurements; and whether or not a deception signal is based on the pseudorange measurements and carrier measurements estimated from the preprocessor Deception correspondence and PVT processing unit to determine the.
또한, 상기 제1 기저대역 신호처리부는, 상기 반송파 재생 신호를 생성하는 반송파 생성기와, 상기 코드 재생 신호를 생성하는 코드 생성기와, 상기 기준 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호에 상기 반송파 재생 신호를 곱하는 반송파 처리기와, 상기 기준 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호에 상기 코드 재생 신호를 곱하는 코드 처리기와, 상기 반송파 처리기와 상기 코드 처리기를 통해 상기 반송파 재생신호 및 상기 코드 재생 신호와 곱해진 상기 위성항법 신호의 상관값을 누적한 상관 적분값을 이용하여 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 상기 코드 재생 신호의 코드 위상 차이를 추정하고, 상기 위성항법 신호의 반송파 위상과 상기 반송파 재생 신호간 반송파 위상 차이를 추정한 후, 상기 위상 차이를 폐루프 보상하여 상기 코드 재생 신호와 상기 반송파 재생 신호를 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 반송파 위상과 동기시키는 추적루프를 포함하는 것을 특징으로 한다.The first baseband signal processor may further include: a carrier generator for generating the carrier reproduction signal, a code generator for generating the code reproduction signal, and the satellite navigation signal received from the reference antenna; A carrier processor, a code processor for multiplying the satellite navigation signal received from the reference antenna by the code reproduction signal, and the satellite navigation signal multiplied by the carrier reproduction signal and the code reproduction signal through the carrier processor and the code processor Estimate a code phase difference of the satellite navigation signal and a code phase of the code reproduction signal by using a correlation integral accumulated with a correlation value of, and estimate a carrier phase difference between the carrier phase of the satellite navigation signal and the carrier reproduction signal. And then code the code by The green signal and the reproduced carrier signal characterized in that it includes a tracking loop for synchronizing the code phase and carrier phase of the satellite navigation signal.
또한, 상기 제2 기저대역 신호 처리부는, 상기 제1 기저대역 신호 처리부로부터 제공된 상기 반송파 재생 신호와 상기 각 나머지 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호를 곱하는 반송파 처리기와, 상기 제1 기저대역 신호 처리부로부터 제공된 상기 코드 재생 신호와 상기 나머지 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호를 곱하는 코드 처리기와, 상기 반송파 처리기와 상기 코드 처리기를 통해 상기 반송파 재생신호와 상기 코드 재생 신호와 곱해진 상기 위성항법 신호의 상관값을 누적한 상관 적분값을 이용하여 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 상기 코드 재생 신호의 코드 위상 차이를 추정하고, 상기 위성항법 신호의 반송파 위상과 상기 반송파 재생 신호간 반송파 위상 차이를 추정하는 판별기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The second baseband signal processor may further include a carrier processor for multiplying the carrier reproduction signal provided from the first baseband signal processor and the satellite navigation signals received from the remaining antennas, and the first baseband signal processor. A code processor for multiplying the provided code reproduction signal and the satellite navigation signal received from the remaining antennas, and a correlation value of the satellite reproduction signal multiplied by the carrier reproduction signal and the code reproduction signal through the carrier processor and the code processor; A coder for estimating a code phase difference between the satellite navigation signal and a code phase from the code reproduction signal using a cumulative correlation integral and estimating a carrier phase difference between the carrier navigation phase and the carrier reproduction signal. It is characterized by including.
또한, 상기 복수의 안테나는, 상기 위성항법 신호의 반송파 주파수의 파장 이내에 위치하도록 배열되는 것을 특징으로 한다.The plurality of antennas may be arranged to be located within a wavelength of a carrier frequency of the satellite navigation signal.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 복수의 안테나로 구성된 배열 안테나, 제1 기저대역 신호 처리부, 제2 기저대역 신호 처리부, 전처리부와 기만 대응 및 PVT 처리부를 포함하는 위성항법 수신기에 의한 기만 대응 방법으로서, 상기 복수의 안테나에서 위성항법 신호를 수신하는 단계와, 상기 제1 기저대역 신호 처리부에서 상기 복수의 안테나 중 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호의 코드 위상 및 반송파 위상과 각각 동기된 코드 재생 신호와 반송파 재생 신호를 생성하는 단계와, 상기 제2 기저대역 신호 처리부에서 상기 코드 재생 신호 및 상기 반송파 재생 신호와 상기 하나의 안테나를 제외한 나머지 안테나의 각각으로부터 수신된 상기 위성항법 신호간 코드 위상 오차와 반송파 위상 오차를 추정하는 단계와, 상기 전처리부에서 상기 하나의 안테나로부터 수신된 상기 위성항법 신호의 의사거리 측정치와 반송파 측정치와 상기 나머지 안테나 각각의 상기 코드 위상 오차와 상기 반송파 위상 오차를 조합하여 상기 나머지 안테나의 각각으로부터 수신된 상기 위성항법 신호의 의사거리 측정치와 반송파 측정치를 추정하는 단계와, 상기 기만 대응 및 PVT 처리부에서 상기 추정된 의사거리 측정치와 반송파 측정치에 기초하여 기만 신호 여부를 판별하는 단계를 포함한다.In addition, the array antenna composed of a plurality of antennas according to an embodiment of the present invention, the first baseband signal processing unit, the second baseband signal processing unit, the deception correspondence by the satellite navigation receiver including a pre-processing unit and the deciphering and PVT processing unit A method comprising: receiving a satellite navigation signal at the plurality of antennas, and synchronizing with a code phase and a carrier phase of the satellite navigation signal received from one of the plurality of antennas at the first baseband signal processing unit, respectively; Generating a code reproduction signal and a carrier reproduction signal, and the code between the satellite navigation signal received from each of the antennas other than the code reproduction signal and the carrier reproduction signal and the one antenna in the second baseband signal processor; Estimating a phase error and a carrier phase error, wherein the preprocessor Pseudo-distance of the satellite navigation signal received from each of the remaining antennas by combining the pseudo-range measurement and the carrier measurement value of the satellite navigation signal received from one antenna and the code phase error and the carrier phase error of each of the remaining antennas Estimating a measurement value and a carrier measurement value, and determining whether or not a deception signal is based on the estimated pseudorange measurement value and the carrier measurement value by the deception correspondence and PVT processing unit.
또한, 상기 생성하는 단계는, 상기 제1 기저대역 신호 처리부에서 상기 반송파 재생 신호 및 상기 코드 재생 신호를 생성하는 단계와, 상기 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호에 상기 반송파 재생 신호 및 상기 코드 재생 신호를 곱하는 단계와, 상기 반송파 재생신호 및 상기 코드 재생 신호와 곱해진 상기 위성항법 신호의 상관값을 누적하여 상관 적분값을 생성하는 단계와, 상기 상관 적분값을 이용하여 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 상기 코드 재생 신호의 코드 위상 차이를 추정하고, 상기 위성항법 신호의 반송파 위상과 상기 반송파 재생 신호간 반송파 위상 차이를 추정하는 단계와, 상기 위상 차이를 폐루프 보상하여 상기 코드 재생 신호와 상기 반송파 재생 신호를 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 반송파 위상과 동기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The generating may include generating the carrier reproduction signal and the code reproduction signal by the first baseband signal processor, and the carrier reproduction signal and the code in the satellite navigation signal received from the one antenna. Multiplying a reproduction signal, accumulating a correlation value of the carrier reproduction signal and the satellite navigation signal multiplied by the code reproduction signal, and generating a correlation integral value; and using the correlation integration value to generate a correlation integration value of the satellite navigation signal. Estimating a code phase difference between the code phase and the code reproduction signal, estimating a carrier phase difference between the carrier phase and the carrier reproduction signal of the satellite navigation signal, and closing the phase difference to compensate for the code reproduction signal and Synchronize the carrier reproduction signal with a code phase and a carrier phase of the satellite navigation signal. Is characterized in that it comprises a step.
또한, 상기 오차를 추정하는 단계는, 상기 제2 기저대역 신호 처리부에서 상기 반송파 재생 신호 및 상기 코드 재생 신호와 상기 나머지 안테나의 각각으로부터 수신되는 상기 위상항법 신호를 곱하는 단계와, 상기 반송파 재생신호와 상기 코드 재생 신호와 곱해진 상기 위성항법 신호의 상관값을 누적하여 상관 적분값을 생성하는 단계와, 상기 상관 적분값을 이용하여 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 상기 코드 재생 신호의 코드 위상 차이를 추정하고, 상기 위성항법 신호의 반송파 위상과 상기 반송파 재생 신호간 반송파 위상 차이를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The estimating of the error may include multiplying the carrier reproduction signal and the code reproduction signal by the phase navigation signal received from each of the remaining antennas in the second baseband signal processor, and the carrier reproduction signal; Accumulating a correlation value of the satellite navigation signal multiplied by the code reproduction signal to generate a correlation integral value; and using the correlation integration value, a code phase difference between the code phase of the satellite navigation signal and the code phase of the code reproduction signal is calculated. And estimating a carrier phase difference between the carrier phase of the satellite navigation signal and the carrier reproduction signal.
또한, 상기 복수의 안테나는, 상기 위성항법 신호의 반송파 주파수의 파장 이내에 위치하도록 배열되는 것을 특징으로 한다.The plurality of antennas may be arranged to be located within a wavelength of a carrier frequency of the satellite navigation signal.
본 발명의 일실시예에 따르면, 기만 대응 위성항법 수신기에 있어서, 복수의 배열 안테나 중 하나의 기준 안테나에 대해서만 기저대역 신호처리부에 폐루프로 구성되는 신호추적 루프를 구성하고, 그 외에 나머지 배열 안테나의 기저대역 신호처리부에서는 신호추적 루프를 구성하지 않고, 기준 안테나의 폐루프 보정값을 사용함으로써 기만 대응 위성항법 수신기의 구조를 단순화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the deception-adaptive satellite navigation receiver, only a reference antenna of a plurality of array antennas constitutes a signal tracking loop composed of a closed loop of the baseband signal processing unit, and the rest of the array antennas. In the baseband signal processing unit, the structure of the deception-compatible satellite navigation receiver can be simplified by using the closed loop correction value of the reference antenna without configuring a signal tracking loop.
또한, 본 발명의 일실시예에서와 같이 기만 대응 위성항법 수신기에서 신호추적 루프의 구성을 하나의 기저대역 신호처리부에만 구성함에 따라 FPGA(Field Programmable Gate Array) 용량을 감소시킬 수 있어 제작 비용을 절감할 수 있고, 신호추적에 필요한 DSP(Digital Signal Processing) 처리량을 감소시킬 수 있다.In addition, as in the embodiment of the present invention, by configuring the signal tracking loop in only one baseband signal processing unit in the deception-adaptive satellite navigation receiver, it is possible to reduce the field programmable gate array (FPGA) capacity, thereby reducing the manufacturing cost. It is possible to reduce the DSP (Digital Signal Processing) throughput required for signal tracking.
도 1은 일반적인 위성항법 수신기의 구조도.
도 2는 재밍 대응을 위한 배열 안테나 위성항법 수신기의 구조도.
도 3은 일반적인 기만 대응을 위한 배열 안테나 위성항법 수신기의 구조도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 병렬 기저대역 신호처리 기법이 적용된 기만대응 배열 안테나 위성항법 수신기의 구조도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위성항법 수신기에서 기만 대응 동작 제어 흐름도.1 is a structural diagram of a general satellite navigation receiver.
2 is a structural diagram of an array antenna satellite navigation receiver for jamming;
3 is a structural diagram of an array antenna satellite navigation receiver for general deception.
4 is a structural diagram of a deception-response array antenna satellite navigation receiver to which a parallel baseband signal processing technique is applied according to an embodiment of the present invention;
5 is a flowchart illustrating a deception response operation control in a satellite navigation receiver according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the present invention. In the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 일반적인 위성항법 수신기의 구조를 도시한 것이다. 1 illustrates a structure of a general satellite navigation receiver.
도 1을 참조하면, 일반적인 위성항법 수신기(100)에서는 단일 안테나(102)로부터 받은 수신 신호를 RF 신호처리부(104)를 통해 중간주파수로 변환하고 양자화한 후, 기저대역 신호처리를 위해서는 항법위성의 수에 따라 개별 기저대역 신호처리부(106)를 구성하여 수신된 RF 신호내에 포함된 개별 위성에 대한 신호추적을 수행한다. 이어, PVT(Positioning Velocity Timing) 처리부(108)를 통해 위성의 위치, 속도, 시각 정보를 산출한다.Referring to FIG. 1, a general
도 2는 재밍 대응을 위한 배열 안테나 위성항법 수신기의 구조를 도시한 것이다.2 illustrates a structure of an array antenna satellite navigation receiver for jamming correspondence.
도 2를 참조하면, 도 2의 위성항법 수신기(200)는 도 1과 달리 다수의 안테나 소자(202)가 적용되기 때문에 각 안테나(202)에서 수신되는 RF 신호를 처리하는 RF 신호처리부(204) 외에 가중치 제어부(Weight control algorithm for anti-jamming)(206) 등의 장치가 부가적으로 요구된다. 이러한 가중치 제어부(206)는 각 RF 신호를 조합하여 재밍 신호에 대한 이득을 줄이고, 위성항법 신호에 대한 이득을 향상시키기 위한 가중치 조절 기능을 수행하게 된다. Referring to FIG. 2, since the plurality of
이와 같이 다수의 안테나에서 수신된 RF 신호에 가중치를 적용하여 더한 후, 최종적으로는 하나의 중간주파수 양자화 신호가 생성된다. 이어 양자화된 신호는 기저대역 신호처리부(208)에서 기저대역 신호로 변환된 후, PVT 처리부(210)를 통해 위성의 위치, 속도, 시각 정보가 산출된다.As such, after applying weights to the RF signals received from the plurality of antennas, one intermediate frequency quantized signal is finally generated. Subsequently, the quantized signal is converted into a baseband signal by the
이때, 이러한 기저대역 신호처리부(208)의 구성은 도 1의 일반적인 위성항법 수신기(100)의 기저대역 신호처리부(102)의 구조와 동일하다. 따라서 다수의 안테나(202)를 포함하는 RF 신호 처리부(204)와 재밍 대응 알고리즘 구현을 위한 가중치 제어부(206) 등의 FPGA 장치 등이 추가되어 도 1의 일반적인 위성항법 수신기(100) 대비 하드웨어 복잡도가 증가하게 된다. At this time, the configuration of the
즉, 재밍 대응을 위한 배열 안테나 위성항법 수신기의 경우 재밍 신호원에 대해서는 이득을 낮추고 위성항법 신호원에 대해서는 이득을 향상시키는 알고리즘을 적용한다. 이때, 재밍 신호원과 위성항법 신호원을 구분하기 위하여 상대적으로 큰 세기로 방송되는 재밍 신호원의 크기를 최소화하는 기법이 적용되므로, 알고리즘의 적용은 양자화된 중간주파수 신호 단계에서 이루어진다. That is, in the case of the array antenna satellite navigation receiver for jamming, an algorithm for lowering the gain for the jamming signal source and improving the gain for the satellite navigation signal source is applied. In this case, since a technique of minimizing the size of the jamming signal source broadcast at a relatively high intensity is applied to distinguish the jamming signal source and the satellite navigation signal source, the application of the algorithm is performed in the quantized intermediate frequency signal step.
따라서, 도 2에 도시된 재밍 대응을 위한 배열 안테나 위성항법 수신기(200)에서는 재밍 대응 알고리즘이 적용된 가중치 제어부(206) 이후의 기저대역 신호처리부(208)의 구성이 단순해진다. Accordingly, in the array antenna
도 3은 종래 기만 대응을 위한 배열 안테나 위성항법 수신기(300)의 구조를 도시한 것이다.3 illustrates the structure of an array antenna
도 3을 참조하면 기만 대응을 위한 배열 안테나 위성항법 수신기(300)는 도 2의 재밍 대응 수신기(200)에서와는 달리, 각 안테나(302)에서 수신되는 반송파 위상 정보를 이용하기 때문에 RF 신호 처리부(304)와 기저대역 신호처리부(306)가 각 안테나별로 구성되어야 한다. 기저대역 신호처리부(306)의 후단에는 기만 대응 및 PVT 추정부(Anti-spoofing algorithm and PVT Estimation)(308)가 연결되어 기만 신호를 추출하고 위성신호의 위치, 속도, 시각 정보를 산출한다.Referring to FIG. 3, since the array antenna
이때, 기만 공격 신호원은 재밍과 달리 위성항법 신호와 유사한 세기로 방송되기 때문에 기존의 재밍 대응 기법을 이용해서는 검출이 불가능하다. 따라서 개별 안테나에서 수신되는 반송파 신호의 위상 정보를 추출하고, 이를 간섭계(interferometer) 기법을 적용하여 수신되는 신호원이 실제 위성의 위치에서 방송되는지 아니면 지상의 기만 송출기에서 방송되는지를 검출하는 방식을 적용한다. 따라서, 도 3에 보여지는 바와 같은 기만 대응을 위한 배열 안테나 위성항법 수신기(300)는 안테나 수 만큼의 기저대역 신호처리부(306)를 필요로 한다. At this time, since the deception attack signal source is broadcast at a similar strength to that of the satellite navigation signal, unlike the jamming, it cannot be detected using the existing jamming response technique. Therefore, the phase information of the carrier signal received from the individual antenna is extracted, and the interferometer technique is used to detect whether the received signal source is broadcast from the actual satellite position or the ground deception transmitter. do. Therefore, the array antenna
한편, 일반적인 단일주파수/단일시스템 위성항법 수신기의 경우 최소 12개의 기저대역 신호처리 채널을 구성하여야 한다. 또한, 최근의 다중 주파수 다중 시스템 위성항법 수신기에 대해서는 사용하는 주파수와 시스템 수의 배수 만큼 기저대역 신호처리부(306)를 구성하여야 한다. Meanwhile, in the case of a general single frequency / single system satellite navigation receiver, at least 12 baseband signal processing channels should be configured. In addition, for the recent multi-frequency multi-system satellite navigation receiver, the baseband
따라서, N개의 소자를 갖는 배열 안테나를 적용하는 단일 주파수/단일 시스템 위성항법 수신기의 경우 최소 12×N개의 기저대역 신호처리부(306)가 필요하고, 2중 주파수 GPS/GLONASS 위성항법 수신기의 경우에는 최소 12×4×N개의 기저대역 신호처리부(306)가 요구된다. 이로 인해 기저대역 신호처리부(306) 구성에 필요한 FPGA의 용량 또는 수량의 증가를 가져온다. 또한 개별 기저대역 신호처리부(306)에 대한 신호추적 제어를 위한 DSP(digital signal processing) 프로세싱이 필요하기 때문에 메모리 증가 및 고성능 DSP를 필요로 하게 된다. 따라서, 위성항법 수신기(300)의 하드웨어 구성이 복잡해지고 제작 비용이 증가하는 문제점이 있다. Accordingly, at least 12 × N baseband signal
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 병렬 기저대역 신호처리 기법이 적용된 기만대응 배열 안테나 위성항법 수신기(400)의 구조를 도시한 것이다.FIG. 4 illustrates a structure of a deception-compatible array antenna
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 기만 대응 위성항법 수신기(400)는 도 3에 도시된 종래 위성항법 수신기(300)의 구조와 달리, RF 신호 처리부(404)에 연결되는 기저대역 신호처리부(410, 420)의 구성을 안테나별로 다르게 구성한다.Referring to FIG. 4, unlike the structure of the conventional
즉, 배열 안테나 중 하나의 기준 안테나(402)를 선택하고, 선택된 하나의 기준 안테나(402)에 연결된 기저대역 신호처리부(404)에만 반송파 처리기(412), 코드 처리기(414), 추적루프(tracking loop)(416), 반송파 생성기(Carrier NCO)(419), 코드 생성기(Code NCO)(418) 등이 포함된 폐루프 신호추적 루프를 적용하여 구성한다. That is, one
그리고, 기준 안테나(402) 외에 나머지 안테나(403)에 연결된 기저대역 신호처리부(405)에는 반송파 생성기(Carrier NCO)(419), 코드 생성기(Code NCO)(418)를 포함하는 신호추적을 위한 폐루프가 구비되지 않도록 한다. 대신 기준 안테나(402) 외에 나머지 안테나(403)에 연결된 기저대역 신호처리부(420)는 기준 안테나(402)의 기저대역 신호처리부(410)에서 생성된 반송파 재생 신호(Carrier NCO 1), 코드 재생 신호(Code NCO1)값을 반송파와 코드 신호 추적에 필요한 입력으로 그대로 사용하는 방식이다. In addition to the
한편, 추적루프(tracking loop)(416), 반송파 생성기(Carrier NCO)(419), 코드 생성기(Code NCO)(418) 등을 포함하는 신호추적 루프는 기저대역 신호처리부(410)를 구성하는 핵심 구성 요소로서 상당한 수준의 FPGA 용량을 소모하게 된다. 따라서, 도 4에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 위성항법 수신기(400)에서는 하나의 기준 안테나(402)를 제외한 나머지 안테나(403)에 연결되는 기저대역 신호처리부(420)에 신호추적 루프를 구성하지 않도록 함으로써 FPGA 용량을 저감할 수 있다. 이때, 기저대역 신호처리부(420)는 신호추적 루프의 구성이 없기 때문에 신호 추적을 위해 요구되는 DSP 기능을 필요로 하지 않으므로 DSP 연산량도 저감시킬 수 있다. Meanwhile, a signal tracking loop including a tracking loop 416, a
또한, 위성항법 배열 안테나의 안테나 소자는 항법위성 신호의 반송파 주파수의 파장 이내에 놓이도록 설계된다. 따라서 다수의 안테나 소자에 수신되는 위성항법 신호는 수 cm 이내의 전파전달 경로 차이를 갖게 되어 상호간의 상관성이 높다.The antenna elements of the satellite positioning antenna are also designed to lie within the wavelength of the carrier frequency of the navigation satellite signal. Therefore, the satellite navigation signals received by the plurality of antenna elements have a propagation path difference within several cm, and thus have high correlation with each other.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 위성항법 수신기에서의 병렬 신호처리는 위와 같은 다수의 안테나에서 수신되는 위성항법 신호의 상관성을 이용하여, 기준 안테나에서 생성되는 반송파 재생 신호 및 코드 재생 신호를 다른 안테나에서 수신되는 기저대역 신호 처리에 입력으로 활용하고, 이로 인해 발생하는 오차를 추정하여 측정치를 보상하도록 한다. Accordingly, parallel signal processing in the satellite navigation receiver according to an embodiment of the present invention differs from a carrier reproduction signal and a code reproduction signal generated by a reference antenna by using the correlation of the satellite navigation signals received from the plurality of antennas as described above. It is used as an input to the baseband signal processing received from the antenna, and the error caused by this is estimated to compensate for the measurement.
도 4를 참조하면, 기준 안테나(402)의 기저대역 신호처리부(410)로 인가되는 안테나 입력 신호(Sk)는 아래의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 4, the antenna input signal Sk applied to the
위 [수학식 1]에서 A는 입력 신호의 세기, C는 코드 신호의 위상, D는 항법 데이터 비트, 는 도플러와 위상이 반영된 값이다. In
도 4의 반송파 생성기(carrier NCO)(419)와 코드 생성기(code NCO)(418)에서는 각각 반송파 재생 신호와 코드 재생 신호를 생성하여 [수학식 1]에서와 같이 나타낸 안테나 입력 신호와 코드 위상, 반송파 도플러, 위상 동기를 맞추게 된다. In the
반송파 생성기(419)에서는 인페이즈(in-phase)와 쿼드 페이즈(quad-phase)의 반송파 신호를 아래의 [수학식 2]에서와 같이 생성하여 입력신호와 곱한다.In the
위 [수학식 2]에서 는 입력신호의 반송파 위상을 추정하기 위한 반송파 추적필터의 결과물이다. In [Equation 2] above Is the result of the carrier tracking filter for estimating the carrier phase of the input signal.
코드 생성기(418)에서 생성되는 코드 재생 신호는 Early, Prompt, Late으로 구분되어 추적하고자 하는 목표 코드위상(Prompt)에 1/2 코드 위상이 지연(Late)되거나, 또는 1/2 코드 위상이 앞서는(Early) 신호를 생성하여 코드 추적 루프의 입력으로 사용하게 된다. 아래의 [수학식 3]은 코드 생성기(418)에서 생성되는 코드 재생 신호의 모델식이다. The code reproducing signal generated by the
여기서 는 추적루프(416)에 의해서 수신된 신호의 코드 위상과 동기되는 코드 위상값이고, d는 코드 1 chip에 해당하는 시간 지연을 의미한다. here Denotes a code phase value synchronized with a code phase of a signal received by the tracking loop 416, and d denotes a time delay corresponding to a
위와 같이 생성되는 반송파 재생신호와 코드 재생신호를 곱하여 추적루프(Tracking loop)(416)의 입력으로 사용하는 상관 적분값은 아래의 [수학식 4] 내지 [수학식 6]에서와 같이 총 6개의 I, Q로 모델링된다. The correlation integral value used as the input of the tracking loop 416 by multiplying the carrier reproduction signal and the code reproduction signal generated as described above is a total of six as shown in [Equation 4] to [Equation 6] below. Modeled as I, Q.
위 [수학식 4] 내지 [수학식 6]에서 는 도플러 오차, T는 상관적분 시간, 는 입력 신호의 세기, No는 잡음 수준, 는 입력신호와 동기된 위상 지연 를 입력으로 했을 경우의 상관값, D는 항법 데이터 비트, 는 반송파 위상 오차를 의미한다. In [Equation 4] to [Equation 6] above Is the Doppler error, T is the integral time, Is the strength of the input signal, No is the noise level, Is the phase delay synchronized with the input signal. Is the correlation value when D is the input, D is the navigation data bit, Denotes a carrier phase error.
위와 같은 [수학식 4] 내지 [수학식 6]의 상관 적분값을 이용하여 기저대역 신호처리부(410)의 신호추적루프는 매 시간 수신기가 재생한 반송파 위상 과 코드 위상 가, 실제 입력되는 위성항법 신호의 반송파 위상 및 코드 위상과의 차이를 추정하고, 그 오차 만큼을 폐루프 보상한다. The signal tracking loop of the
따라서, 도 4의 기준 안테나(402)에 연결된 기저대역 신호처리부(410)에서와 같이 폐루프로 구성되는 신호추적루프가 구비되는 경우, 적절한 반송파 위상 및 코드 위상이 재생되어 신호추적 입력 반송파 생성기(419)와 코드 생성기(418)를 제어하는 경우 추적 오차는 0으로 수렴한다. 이때, 추적루프(416)에는 [수학식 4] 내지 [수학식 6]을 처리하여 입력되는 위성항법 신호와 수신기(400)가 재생하는 재생 신호의 오차를 추정하는 기능을 판별기(discriminator)가 포함될 수 있으며, 반송파와 코드에 대해 일반적으로 사용되는 판별기는 [수학식 7], [수학식 8]에 나타난 바와 같이 오차를 추정하게 된다. 이 때, 는 각각 반송파와 코드의 위상 오차이다. Therefore, when a signal tracking loop configured as a closed loop is provided as in the
앞에서 설명한 바와 같이 도 4의 기준 안테나에 연결되는 기저대역 신호처리부(410)에서 처리되는 기저대역 신호의 반송파 및 코드 위상 오차는 0으로 수렴한다. As described above, the carrier and code phase errors of the baseband signal processed by the
하지만 기준 안테나(402) 이외의 나머지 안테나(403)로부터 입력되는 신호를 처리하는 기저대역 신호처리부(420)에서는 자체 폐루프 보상 입력이 아닌 기준 안테나에서 수신된 신호에 기준된 반송파 및 코드 위상 추정값인 반송파 재생 신호(Carrier NCO1) 및 코드 재생 신호(Code NCO1)를 입력으로 사용하기 때문에 [수학식 7]과 [수학식 8]에서 계산되는 반송파 및 코드 위상의 오차가 발생하게 된다. However, in the baseband
하지만 안테나의 위치가 서로 근접하기 때문에 위성의 위치와 각 배열 안테나 배치의 기하 관계에 따라 발생하는 안테나-위성간의 거리 차이만큼의 오차 수준으로 제한되는 특징을 갖게 된다. However, since the positions of the antennas are close to each other, the antenna is limited to the error level as much as the distance difference between the antennas and the satellites caused by the geometric relationship between the positions of the satellites and the array antennas.
따라서 본 발명의 일실시예에서는 도 4와 같이 기준 안테나(402) 이외의 다른 안테나(403)에 연결되는 기저대역 신호처리부(420)에는 폐루프 제어기 대신 반송파 처리기(422), 코드 처리기(424), 판별기(discriminator)(426)만을 적용하고 이후 기만 대응 알고리즘에서 전처리 과정을 적용하여 수신기의 구조를 단순화하였다. Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, the
또한, 도 4의 기준 안테나(402)에 연결된 기저대역 신호처리부(410)는 기준 안테나(402)로부터 입력된 위성항법 신호에 대한 기저대역 신호처리를 수행한 후, 의사거리 측정치와 반송파 측정치를 출력하게 되며, 이러한 의사거리 측정치와 반송파 측정치는 기만 대응 알고리즘의 전처리를 수행하는 전처리부(pre-processing)(430)로 입력될 수 있다. 이때, 이러한 의사거리 측정치와 반송파 측정치는 아래의 [수학식 9]와 [수학식 10]에서와 같이 정의할 수 있다. In addition, the baseband
위 [수학식 9]와 [수학식 10]에서 아래 첨자는 안테나의 번호(1번을 기준 안테나로 가정), 위 첨자는 수신되는 위성에 대해 할당되는 채널 번호이다. In Equations 9 and 10, the subscript is the number of the antenna (assuming No. 1 as the reference antenna), and the superscript is a channel number assigned to the received satellite.
한편, 기준 안테나(402) 이외의 다른 안테나(403)로부터 입력되는 신호를 처리하는 기저대역 신호처리부(420)는 반송파 생성기(Carrier NCO) 및 코드 생성기(Code NCO)가 없기 때문에 의사거리 및 반송파 측정치를 생성할 수 없다. 따라서 본 발명의 일실시예의 전처리부(430)가 기준 안테나(402)를 제외한 나머지 안테나(403)의 판별기(426)에서 출력되는 오차와 기준 안테나(402)의 기저대역 신호처리부(410)에서 출력되는 의사거리 측정치와 반송파 측정치를 나타내는 [수학식 9], [수학식 10]을 조합하여 기준 안테나(402) 이외에 나머지 안테나(403)에서의 측정치를 추정하도록 구현한다. On the other hand, since the baseband
이때, 예를 들어 기준 안테나(402)인 1번 안테나에서 수신되는 신호를 추정하는 반송파 재생 신호(Carrier NCO1) 및 코드 재생 신호(Code NCO1) 값을 2번 안테나(403)에서 수신되는 신호와 상관(correlation)하여 획득되는 상관 적분값은 아래와 [수학식 11] 내지 [수학식 13]과 같이 모델링할 수 있다. 여기서 는 각각 반송파와 코드위상의 오차를 의미한다. At this time, for example, the values of the carrier reproduction signal Carrier NCO1 and the code reproduction signal Code NCO1 for estimating a signal received from
위 [수학식 11] 내지 [수학식 13]의 상관적분결과를 [수학식 7]과 [수학식 8]의 판별기(426) 입력으로 처리하면 2번 안테나(403)의 신호를 1번 안테나인 기준 안테나(402)의 신호로 처리하기 때문에 발생하는 오차인 를 각 위성에 대하여 계산할 수 있고, 이것은 물리적으로 1번 안테나(402)와 2번 안테나(403)에서 수신되는 반송파 위상과 의사거리의 차이를 의미한다. 아래의 [수학식 14]와 [수학식 15]는 2번 안테나(403)에서 추정된 각 위성에 대한 반송파 및 코드 위상 오차를 정의한 식이다. When the correlation integral results of Equations 11 to 13 are processed as the inputs of the
이에 따라, 최종적으로 2번 안테나(403)에 연결된 기저대역 신호처리부(420)로부터 출력되는 의사거리 및 반송파 측정치는 아래의 [수학식 16]과 [수학식 17]과 같이 추정될 수 있다. 이때, C는 빛의 속도를 의미한다. Accordingly, the pseudo range and carrier measurement values finally output from the
위 [수학식 14] 내지 [수학식 17]에서 기술한 2번 안테나(403)에 대한 코드 및 반송파 위상 오차와 의사거리 및 반송파 측정치 추정은 1번 기준 안테나(402) 이외의 모든 안테나(403)에 연결되는 기저대역 신호처리부(420)에 적용될 수 있다. 즉, 전처리부(430)에서는 1번 기준 안테나(402)를 제외한 임의의 i번째 안테나(403)에 대한 의사거리 및 반송파 측정치 추정값을 아래의 [수학식 18]과 [수학식 19]과 같이 정의할 수 있다. Code and carrier phase errors, pseudoranges, and carrier measurements for antenna 2 (403) described in [Equations 14] to [Equation 17] above are all
즉, 본 발명의 일실시예에 따르면, 자체 폐루프 신호추적 루프를 구성하지 않는 기저대역 신호처리부(420)에서도 위 [수학식 18]과 [수학식 19]에서과 같이 의사거리 및 반송파 측정치를 추정할 수 있도록 하여 기만 대응 위성항법 수신기(400)의 기저대역 신호처리부(410, 420)의 회로 구조를 상대적으로 간단히 구성할 수 있어, 기만 대응 위성항법 수신기의 하드웨어의 복잡성을 개선할 수 있고, 제작 비용도 절감할 수 있게 된다.That is, according to an embodiment of the present invention, even in the baseband
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 병렬 기저대역 신호처리 기법이 적용된 기만대응 배열 안테나 위성항법 수신기(400)에서 기만 대응 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하, 도 4 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.FIG. 5 illustrates a flow of deceptive response control in a deceptive array antenna
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 위성항법 수신기(400)는 위성항법 신호를 수신하는 복수의 안테나로 구성된 배열 안테나에서 위성항법 신호를 수신한다(S500).First, the
이어, 위성항법 수신기(400)는 복수의 안테나 중 선택된 하나의 기준 안테나(402)로부터 수신된 위성항법 신호에 대해 추적루프(tracking loop)(416), 반송파 생성기(Carrier NCO)(419), 코드 생성기(Code NCO)(418) 등을 포함하는 신호추적루프를 통해 위성항법 신호의 코드 위상 및 반송파 위상과 각기 동기된 코드 재생 신호와 반송파 재생 신호를 생성한다(S502).Subsequently, the
그리고, 위성항법 수신기(400)는 위와 같이 생성된 코드 재생 신호 및 반송파 재생 신호와 하나의 기준 안테나(402)를 제외한 나머지 안테나(403)의 각각으로부터 수신된 위성항법 신호간 코드 위상 오차와 반송파 위상 오차를 추정한다(S504).In addition, the
이어, 위성항법 수신기(400)는 하나의 기준 안테나(402)로부터 수신된 위성항법 신호를 통해 산출된 위성항법 신호의 의사거리 측정치 및 반송파 측정치를 나머지 안테나(403) 각각에서 추정된 각각의 코드 위상 오차와 상기 반송파 위상 오차를 조합한다(S506).Subsequently, the
그런 후, 위성항법 수신기(400)는 위와 같은 조합을 통해 나머지 안테나(403)의 각각으로부터 수신된 각 위성항법 신호에 대한 위성항법 신호의 의사거리 측정치와 반송파 측정치를 추정한다(S508).Then, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 기만 대응 위성항법 수신기에 있어서, 복수의 안테나 중 하나의 기준 안테나에 대해서만 기저대역 신호처리부에 폐루프로 구성되는 신호추적 루프를 구성하고, 그 외에 나머지 안테나의 기저대역 신호처리부에서는 신호추적 루프를 구성하지 않고, 기준 안테나의 폐루프 보정값을 사용함으로써 기만 대응 위성항법 수신기의 구조를 단순화할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, in the deception-adaptive satellite navigation receiver, a signal tracking loop composed of a closed loop of a baseband signal processing unit is configured only for one reference antenna among a plurality of antennas. In addition, the baseband signal processing unit of the remaining antennas do not form a signal tracking loop, and by using the closed loop correction value of the reference antenna, the structure of the deception-compatible satellite navigation receiver can be simplified.
본 발명에 첨부된 각 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다. Combinations of the steps of each flowchart attached to the present invention may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment such that the instructions performed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment are described in each step of the flowchart. It will create a means to perform them. These computer program instructions may be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, and thus the computer usable or computer readable memory. It is also possible for the instructions stored therein to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each step of the flowchart. Computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps may be performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to create a computer or other programmable data. Instructions for performing the processing equipment may also provide steps for executing the functions described in each step of the flowchart.
또한, 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each step may represent a module, segment or portion of code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions noted in the steps may occur out of order. For example, the two steps shown in succession may in fact be performed substantially simultaneously or the steps may sometimes be performed in the reverse order, depending on the function in question.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention should be determined by the claims rather than by the described embodiments.
404, 405 : RF 신호처리부 410, 420 : 기저대역 신호처리부
412 : 반송파 처리기 414 : 코드 처리기
416 : 추적루프 418 : 코드 생성기
419 : 반송파 생성기 426 : 판별기
430 : 전처리부 404, 405: RF
412
416: tracking loop 418: code generator
419: carrier generator 426: discriminator
430: preprocessing unit
Claims (8)
상기 복수의 안테나 중 하나의 안테나에 연결되며, 상기 위성항법 신호의 코드 위상 및 반송파 위상과 각기 동기된 코드 재생 신호와 반송파 재생 신호를 생성하는 제1 기저대역 신호처리부와,
상기 복수의 안테나 중 상기 하나의 안테나 외에 나머지 안테나에 각각 연결되며, 상기 제1 기저대역 신호처리부로부터 생성된 상기 코드 재생 신호 및 상기 반송파 재생 신호를 인가받고, 상기 코드 재생 신호 및 상기 반송파 재생 신호와 상기 나머지 안테나 중 자신과 연결된 안테나로부터 수신된 상기 위성항법 신호간 코드 위상 오차와 반송파 위상 오차를 추정하는 적어도 하나의 제2 기저대역 신호처리부와,
상기 제1 기저대역 신호처리부로부터 상기 위성항법 신호에 대한 의사거리 측정치와 반송파 측정치를 입력받고, 상기 제2 기저대역 신호처리부로부터 출력되는 상기 나머지 안테나 각각의 상기 코드 위상 오차와 상기 반송파 위상 오차를 상기 의사거리 측정치와 상기 반송파 측정치와 조합하여 상기 나머지 안테나의 각각에서 수신된 상기 위성항법 신호에 대한 의사거리 측정치와 반송파 측정치를 추정하는 전처리부와,
상기 전처리부로부터 추정된 의사거리 측정치와 반송파 측정치에 기초하여 기만 신호 여부를 판별하는 기만 대응 및 PVT 처리부를 포함하는
기만 대응 위성항법 수신기.
An array antenna comprising a plurality of antennas for receiving a satellite navigation signal;
A first baseband signal processor connected to one of the plurality of antennas, the first baseband signal processing unit generating a code reproduction signal and a carrier reproduction signal which are respectively synchronized with a code phase and a carrier phase of the satellite navigation signal;
A code reproduction signal and the carrier reproduction signal generated by the first baseband signal processor, and are respectively connected to the other antennas other than the one of the plurality of antennas; At least one second baseband signal processor for estimating a code phase error and a carrier phase error between the satellite navigation signals received from one of the remaining antennas;
Receiving the pseudo-range measurement value and the carrier measurement value for the satellite navigation signal from the first baseband signal processor, and the code phase error and the carrier phase error of each of the remaining antennas output from the second baseband signal processor; A preprocessor for combining the pseudorange measurements and the carrier measurements to estimate pseudorange measurements and carrier measurements for the satellite navigation signals received at each of the remaining antennas;
It includes a deception correspondence and PVT processing unit for determining whether the deception signal based on the pseudo range measurement value and the carrier measurement value estimated from the pre-processing unit
Deception-adaptive satellite navigation receiver.
상기 제1 기저대역 신호처리부는,
상기 반송파 재생 신호를 생성하는 반송파 생성기와,
상기 코드 재생 신호를 생성하는 코드 생성기와,
상기 복수의 안테나 중 선택된 하나의 기준 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호에 상기 반송파 재생 신호를 곱하는 반송파 처리기와,
상기 기준 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호에 상기 코드 재생 신호를 곱하는 코드 처리기와,
상기 반송파 처리기와 상기 코드 처리기를 통해 상기 반송파 재생신호 및 상기 코드 재생 신호와 곱해진 상기 위성항법 신호의 상관값을 누적한 상관 적분값을 이용하여 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 상기 코드 재생 신호의 코드 위상 차이를 추정하고, 상기 위성항법 신호의 반송파 위상과 상기 반송파 재생 신호간 반송파 위상 차이를 추정한 후, 상기 위상 차이를 폐루프 보상하여 상기 코드 재생 신호와 상기 반송파 재생 신호를 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 반송파 위상과 동기시키는 추적루프를 포함하는
기만 대응 위성항법 수신기.
The method of claim 1,
The first baseband signal processor,
A carrier generator for generating the carrier reproduction signal;
A code generator for generating the code reproduction signal;
A carrier processor for multiplying the satellite reproduction signal by the carrier reproduction signal received from a reference antenna selected from the plurality of antennas;
A code processor for multiplying the code reproduction signal by the satellite navigation signal received from the reference antenna;
The code phase of the satellite navigation signal and the code reproduction signal are obtained by using a correlation integral value obtained by accumulating a correlation value between the carrier reproduction signal and the satellite navigation signal multiplied by the code reproduction signal through the carrier processor and the code processor. Estimating a code phase difference, estimating a carrier phase difference between the carrier phase of the satellite navigation signal and the carrier reproduction signal, and then performing a closed loop compensation of the phase difference to compensate the code reproduction signal and the carrier reproduction signal for the satellite navigation signal. A tracking loop that synchronizes the code phase and carrier phase of
Deception-adaptive satellite navigation receiver.
상기 제2 기저대역 신호 처리부는,
상기 제1 기저대역 신호 처리부로부터 제공된 상기 반송파 재생 신호와 상기 각 나머지 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호를 곱하는 반송파 처리기와,
상기 제1 기저대역 신호 처리부로부터 제공된 상기 코드 재생 신호와 상기 나머지 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호를 곱하는 코드 처리기와,
상기 반송파 처리기와 상기 코드 처리기를 통해 상기 반송파 재생신호와 상기 코드 재생 신호와 곱해진 상기 위성항법 신호의 상관값을 누적한 상관 적분값을 이용하여 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 상기 코드 재생 신호의 코드 위상 차이를 추정하고, 상기 위성항법 신호의 반송파 위상과 상기 반송파 재생 신호간 반송파 위상 차이를 추정하는 판별기를 포함하는
기만 대응 위성항법 수신기.
The method of claim 1,
The second baseband signal processor,
A carrier processor for multiplying the carrier reproduction signal provided from the first baseband signal processor and the satellite navigation signal received from each of the remaining antennas;
A code processor for multiplying the code reproduction signal provided from the first baseband signal processor and the satellite navigation signal received from the remaining antennas;
The code phase of the satellite navigation signal and the code reproduction signal are obtained by using a correlation integral value obtained by accumulating a correlation value of the satellite navigation signal multiplied by the carrier reproduction signal and the code reproduction signal by the carrier processor and the code processor. A discriminator for estimating a code phase difference and estimating a carrier phase difference between the carrier phase of the satellite navigation signal and the carrier reproduction signal;
Deception-adaptive satellite navigation receiver.
상기 복수의 안테나는,
상기 위성항법 신호의 반송파 주파수의 파장 이내에 위치하도록 배열되는
기만 대응 위성항법 수신기.
The method of claim 1,
The plurality of antennas,
Arranged to be located within a wavelength of a carrier frequency of the satellite navigation signal.
Deception-adaptive satellite navigation receiver.
상기 복수의 안테나에서 위성항법 신호를 수신하는 단계와,
상기 제1 기저대역 신호 처리부에서 상기 복수의 안테나 중 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호의 코드 위상 및 반송파 위상과 각각 동기된 코드 재생 신호와 반송파 재생 신호를 생성하는 단계와,
상기 제2 기저대역 신호 처리부에서 상기 코드 재생 신호 및 상기 반송파 재생 신호와 상기 하나의 안테나를 제외한 나머지 안테나의 각각으로부터 수신된 상기 위성항법 신호간 코드 위상 오차와 반송파 위상 오차를 추정하는 단계와,
상기 전처리부에서 상기 하나의 안테나로부터 수신된 상기 위성항법 신호의 의사거리 측정치와 반송파 측정치와 상기 나머지 안테나 각각의 상기 코드 위상 오차와 상기 반송파 위상 오차를 조합하여 상기 나머지 안테나의 각각으로부터 수신된 상기 위성항법 신호의 의사거리 측정치와 반송파 측정치를 추정하는 단계와,
상기 기만 대응 및 PVT 처리부에서 상기 추정된 의사거리 측정치와 반송파 측정치에 기초하여 기만 신호 여부를 판별하는 단계를 포함하는
위성항법 수신기에 의한 기만 대응 방법.
An array antenna comprising a plurality of antennas, a first baseband signal processing unit, a second baseband signal processing unit, a deception correspondence method by a satellite navigation receiver including a preprocessing unit and a deception correspondence and a PVT processing unit,
Receiving satellite navigation signals at the plurality of antennas;
Generating, by the first baseband signal processor, a code reproduction signal and a carrier reproduction signal synchronized with a code phase and a carrier phase of the satellite navigation signal received from one of the plurality of antennas, respectively;
Estimating, by the second baseband signal processor, a code phase error and a carrier phase error between the code reproduction signal, the carrier reproduction signal, and the satellite navigation signals received from each of the antennas other than the one antenna;
The satellite received from each of the remaining antennas by combining the pseudo-range measurement and the carrier measurement value of the satellite navigation signal received from the one antenna and the code phase error and the carrier phase error of each of the remaining antennas in the preprocessor; Estimating pseudorange measurements and carrier measurements of the navigation signal;
And determining, by the deception correspondence and PVT processing unit, whether the deception signal is based on the estimated pseudorange measurement value and the carrier measurement value.
Deception-response method by satellite navigation receiver.
상기 생성하는 단계는,
상기 제1 기저대역 신호 처리부에서 상기 반송파 재생 신호 및 상기 코드 재생 신호를 생성하는 단계와,
상기 하나의 안테나로부터 수신되는 상기 위성항법 신호에 상기 반송파 재생 신호 및 상기 코드 재생 신호를 곱하는 단계와,
상기 반송파 재생신호 및 상기 코드 재생 신호와 곱해진 상기 위성항법 신호의 상관값을 누적하여 상관 적분값을 생성하는 단계와,
상기 상관 적분값을 이용하여 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 상기 코드 재생 신호의 코드 위상 차이를 추정하고, 상기 위성항법 신호의 반송파 위상과 상기 반송파 재생 신호간 반송파 위상 차이를 추정하는 단계와,
상기 위상 차이를 폐루프 보상하여 상기 코드 재생 신호와 상기 반송파 재생 신호를 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 반송파 위상과 동기시키는 단계를 포함하는
위성항법 수신기에 의한 기만 대응 방법.
The method of claim 5,
The generating step,
Generating the carrier reproduction signal and the code reproduction signal by the first baseband signal processor;
Multiplying the satellite navigation signal received from the one antenna by the carrier reproduction signal and the code reproduction signal;
Generating a correlation integral value by accumulating a correlation value of the satellite reproduction signal multiplied by the carrier reproduction signal and the code reproduction signal;
Estimating a code phase difference of the satellite navigation signal and a code phase signal of the code reproduction signal by using the correlation integral value, and estimating a carrier phase difference between the carrier phase of the satellite navigation signal and the carrier reproduction signal;
Closed-compensating the phase difference to synchronize the code reproduction signal and the carrier reproduction signal with the code phase and the carrier phase of the satellite navigation signal.
Deception-response method by satellite navigation receiver.
상기 오차를 추정하는 단계는,
상기 제2 기저대역 신호 처리부에서 상기 반송파 재생 신호 및 상기 코드 재생 신호와 상기 나머지 안테나의 각각으로부터 수신되는 상기 위성항법 신호를 곱하는 단계와,
상기 반송파 재생신호와 상기 코드 재생 신호와 곱해진 상기 위성항법 신호의 상관값을 누적하여 상관 적분값을 생성하는 단계와,
상기 상관 적분값을 이용하여 상기 위성항법 신호의 코드 위상과 상기 코드 재생 신호의 코드 위상 차이를 추정하고, 상기 위성항법 신호의 반송파 위상과 상기 반송파 재생 신호간 반송파 위상 차이를 추정하는 단계를 포함하는
위성항법 수신기에 의한 기만 대응 방법.
The method of claim 5,
Estimating the error,
Multiplying the carrier reproduction signal and the code reproduction signal by the satellite navigation signal received from each of the remaining antennas in the second baseband signal processor;
Generating a correlation integral value by accumulating a correlation value between the carrier reproduction signal and the satellite navigation signal multiplied by the code reproduction signal;
Estimating a code phase difference of the satellite navigation signal and a code phase signal of the code reproduction signal using the correlation integration value, and estimating a carrier phase difference between the carrier phase of the satellite navigation signal and the carrier reproduction signal.
Deception-response method by satellite navigation receiver.
상기 복수의 안테나는,
상기 위성항법 신호의 반송파 주파수의 파장 이내에 위치하도록 배열되는
위성항법 수신기에 의한 기만 대응 방법.
The method of claim 5,
The plurality of antennas,
Arranged to be located within a wavelength of a carrier frequency of the satellite navigation signal.
Deception-response method by satellite navigation receiver.
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KR1020170143680A KR102054324B1 (en) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | Gnss receiver for anti-spoofing and method for detecting gnss spoofing attack |
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