KR102064854B1 - 항법위성시스템 수신기 및 그것의 의사거리 및 위치 계산 방법 - Google Patents

항법위성시스템 수신기 및 그것의 의사거리 및 위치 계산 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 항법위성시스템 수신기의 의사거리 계산 방법은, 상기 항법위성시스템 수신기의 측위를 위하여 위성체의 제 1 의사거리를 계산하는 단계, 상기 측위를 보정하기 위하여 상기 위성체의 제 2 의사거리를 계산하는 단계, 공통 오차를 제거하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 의사거리에 대하여 차동을 수행하는 단계, 및 상기 차동된 의사거리를 이용하여 상기 위성체의 의사거리를 계산하는 단계를 포함한다.

Description

항법위성시스템 수신기 및 그것의 의사거리 및 위치 계산 방법{GNSS RECEIVER AND CALCULATING METHOD FOR PSEUDO-RANGE AND POSITIONING THEREOF}
본 발명은 항법위성시스템 수신기 및 그것의 의사거리 계산 방법 및 그것의 위치 계산 방법에 관한 것이다.
위성 항법 시스템(global navigation satellite system; GNSS)을 이용한 측위 원리는 위성에서 송출되는 전파의 도달지연시간을 측정하여 수신기와 위성간 거리를 계산하고, 기하학적인 삼각법을 사용하여 수신기의 위치를 산출한다. 일반적으로 GNSS 항법 칼만 필터는 3차원 공간에 움직이는 항체의 위치추정에 보편적으로 사용되는 위치, 속도, 시계오차, 시계오차변화율에 관한 등속도모델(PV model)의 시스템 방정식을 사용한다. 또한 항법 필터의 측정식은 가시위성으로부터의 의사거리(pseudo-range)로 표현이 된다.
본 발명의 목적은 간편하면서도 보다 정밀한 위치 계산을 수행하는 항법위성시스템 수신기를 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 항법위성시스템 수신기의 의사거리 계산 방법은: 상기 항법위성시스템 수신기의 측위를 위하여 위성체의 제 1 의사거리를 계산하는 단계; 상기 측위를 보정하기 위하여 상기 위성체의 제 2 의사거리를 계산하는 단계; 공통 오차를 제거하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 의사거리에 대하여 차동을 수행하는 단계; 및 상기 차동된 의사거리를 이용하여 상기 위성체의 의사거리를 계산하는 단계를 포함한다.
실시 예에, 상기 측위를 위하여 복수의 위성체들 각각의 의사거리를 계산하는 단계를 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 위성체는 상기 복수의 위성체들 중 적어도 하나이다.
실시 예에 있어서, 상기 위성체는 상기 복수의 위성체들 중 사전에 결정된 조건을 만족하고, 상기 사전에 결정된 조건은, 신호 강도(signal strength), 위치 정밀도 방해 정도(dilution of precision, 'DOP'), 고도(elevation), 방위각(azimuth), 다중경로(multipath) 등 적어도 하나를 이용한다.
실시 예에 있어서, 상기 항법위성시스템 수신기는 상기 측위를 위하여 복수의 위성체들에 정상 채널을 통하여 통신한다.
실시 예에 있어서, 상기 항법위성시스템 수신기는 상기 측위의 보정을 위하여 상기 위성체에 증강 채널을 통하여 통신하고, 상기 증강 채널은 상기 정상 채널이 아니다.
실시 예에 있어서,상기 항법위성시스템 수신기의 정상 모드에서 상기 제 1 의사거리를 계산하는 단계를 수행한다.
실시 예에 있어서, 상기 항법위성시스템 수신기의 증강 모드에서 상기 제 1 의사거리를 계산하는 단계 및 상기 제 2 의사거리를 계산하는 단계를 수행한다.
실시 예에 있어서, 상기 증강 모드에서 상기 제 1 및 제 2 의사거리의 차동을 수행하는 단계는, 이전 시점에서 계산된 상기 제 1 의사거리와 현재 시점에서 계산된 제 2 의사거리의 차동을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 항법위성시스템 수신기의 위치 계산 방법은: 증강 모드인지 판별하는 단계; 상기 증강 모드시 증강 채널을 통하여 이전 측위 동작에서 계산된 의사거리를 보정하는 단계; 및 상기 보정된 의사거리를 이용하여 위치를 계산하는 단계를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 이전 측위 동작은 상기 증강 채널과 다른 정상 채널을 통하여 복수의 위성체들 각각의 의사거리를 계산하고, 상기 계산된 의사거리를 이용하여 위치를 계산한다.
실시 예에 있어서, 상기 이전 측위 동작에서 복수의 위성체들 각각의 의사거리를 계산하는 단계는, 상기 복수의 위성체들 각각에 정상 채널을 할당하는 단계; 상기 할당된 정상 채널을 통하여 상기 복수의 위성체들 각각으로부터 항법 데이터를 수신하는 단계; 상기 수신된 항법 데이터를 디코딩함으로써 상기 복수의 위성체들 각각의 위치를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 복수의 위성체들 각각의 위치와 시각 정보를 근거로 하여 상기 복수의 위성체들 각각의 의사거리를 계산하는 단계를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 의사거리를 보정하는 단계는, 상기 복수의 위성체들 중 사전에 결정된 조건을 만족하는 위성체를 결정하는 단계를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 의사거리를 보정하는 단계는, 상기 결정된 위성체를 상기 증강 채널에 할당하는 단계를 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 의사거리를 보정하는 단계는, 상기 증강 채널에 할당된 위성체의 의사거리를 계산하는 단계; 및 상기 정상 채널에 할당된 상기 위성체의 의사거리와 상기 증강 채널에 할당된 상기 위성체의 의사거리에 대한 차동을 수행하는 단계를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 증강 모드가 아니라면, 복수의 위성체들 각각으로부터 항법 데이터를 수신 받고, 상기 수신된 항법 데이터를 근거로 하여 의사거리를 계산하고, 상기 계산된 의사거리를 근거로 하여 상기 항법위성시스템 수신기의 위치를 계산한다.
본 발명의 실시 예에 따른 항법위성시스템 수신기는, 정상 모드 및 증강 모드 중 어느 하나를 선택하는 모드 선택부; 상기 정상 모드시 측위 동작을 위하여 정상 채널을 통하여 복수의 위성체들에 연결하고, 상기 증강 모드시 측위 보정을 위하여 증강 채널을 통하여 상기 복수의 위성체들 중 사전에 결정된 조건을 만족하는 위성체에 연결하는 위성 포획부; 및 상기 정상 모드시에 상기 위성체의 제 1 의사거리를 계산하고, 상기 증강 모드시 상기 위성체의 제 2 의사거리를 계산하고, 상기 제 1 및 제 2 의사거리를 이용하여 상기 위성체의 의사거리를 보정하는 의사 거리 계산부를 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 위성체들은 적어도 3개이다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 위성체들 각각으로부터 항법 신호를 입력받고, 상기 입력된 항법 신호를 기저대역으로 처리하는 신호 처리부를 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 위성체들 각각으로부터 입력된 항법 신호에 포함된 시각 정보와 현재 시각 정보를 이용하여 시간 차이를 계산하는 시간 계산부를 더 포함한다.
실시 예에 있어서, 상기 복수의 위성체들 각각의 의사거리를 입력받고, 상기 입력된 의사거리를 항법 필터링함으로써 위치를 계산하는 위치 계산부를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 다른 항법위성시스템 수신기는, 외부 장치로부터 위치 정보를 입력 받아 위치를 계산하는 제 1 수신기; 및 정상 채널을 통하여 측위하고, 상기 정상 채널에 할당되지 않은 증강 채널을 통하여 상기 측위를 보정하는 제 2 수신기를 포함하고, 상기 제 2 수신기는, 상기 측위를 위하여 복수의 위성체들 각각의 제 1 의사거리를 계산하고, 상기 측위의 보정을 위하여 상기 복수의 위성체들 중 사전에 결정된 조건을 만족하는 위성체의 제 2 의사거리를 계산하고, 상기 위성체의 상기 제 1 및 제 2 의사거리를 차동함으로써 의사거리를 보정하고, 상기 보정된 의사거리를 이용하여 위치를 계산한다.
실시 예에 있어서, 상기 외부 장치는 휴대용 단말기의 통신을 수행하기 위한 기준국이다.
실시 예에 있어서, 상기 기준국은 공통 오차를 제거하기 위하여 상기 복수의 위성체들을 이용하여 상기 항법위성시스템 수신기의 위치를 계산한다.
실시 예에 있어서, 상기 외부 장치는 다른 항법위성시스템 수신기이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 항법위성시스템 수신기는, 정상 채널을 통하여 측위하고 증강 채널을 통하여 측위를 보정함으로써, 간편하면서도 정밀한 위치 계산을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기를 설명하는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 정상 채널 및 증강 채널을 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 의사거리 계산 방법을 개념적으로 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 의사거리 계산 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기의 측위 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 GNSS 수신기를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 GNSS 수신기를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
아래에서는 도면들을 이용하여 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 내용을 명확하고 상세하게 기재할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 항법위성시스템(global navigation satellite system, 이하, 'GNSS') 수신기(100)를 설명하는 도면이다. 도 1을 참조하면, GNSS 수신기(100)는 정상 채널(normal channel)을 통하여 측위하고, 증강 채널(augmented channel)을 통하여 측위를 보상하도록 구현될 것이다.
정상 채널은 측위를 위하여 복수의 위성체들(SV1~SVn) 중에서 할당된 위성체들(예를 들어, SV1, SV2, SV3, SV5)이 GNSS 수신기(100)과 연결된 통신 채널들이다. GNSS 수신기(100)는 정상 채널을 통하여 위성체들(SV1, SV2, SV3, SV5)로부터 통신함으로써 위성체들(SV1, SV2, SV3, SV5) 각각의 위성 정보를 수신하고, 수신된 위성 정보를 근거로 하여 위성체들(SV1, SV2, SV3, SV5) 각각에 대응하는 제 1 의사거리(pseudo range, 'PR')를 계산하고, 계산된 제 1 의사거리를 근거로 하여 GNSS 수신기(100)의 측위를 결정한다. 여기서 의사거리는 위성체로부터 GNSS 수신기(100) 사이의 다양한 오차를 성분을 포함하는 거리이다.
증강 채널은 할당된 위성체들(SV1, SV2, SV3, SV5) 중 특정 조건을 만족하는 적어도 하나의 위성체(예를 들어, SV3, SV5)에 연결된 통신 채널이다. 실시 예에 있어서 특정 조건은 신호 강도(signal strength), 위치 정밀도 방해 정도(dilution of precision, 'DOP'), 고도(elevation), 방위각(azimuth), 다중경로(multipath) 등 적어도 하나를 이용할 수 있다. GNSS 수신기(100)는 증강 채널을 통하여 위성체들(SV3, SV5)로부터 통신함으로써 위성체들(SV3, SV5) 각각의 위성 정보를 수신하고, 수신된 위성 정보를 근거로 위성체들(SV3, SV5) 각각에 대응하는 제 2 의사거리를 계산하고, 제 2 의사거리에서 정상 채널에서 계산된 제 1 의사거리와 차동(differential)을 수행함으로써, 거리 보정(range correction)을 수행한다.
이후, GNSS 수신기(100)는 증강 채널을 이용하여 수행된 거리 보정을 근거로 하여 의사거리를 다시 계산하고, 계산된 의사거리를 근거로 하여 GNSS 수신기(100)의 위치를 결정한다.
일반적인 GNSS 수신기는 공통 오차를 줄이기 위한 차동을 수행하기 위하여 고정된 기준국(reference station)을 이용하였다. 하지만, 이러한 GNSS 수신기는 기준국과 별도의 통신을 수행해야 한다는 부담과 아울러, 다중경로 오차를 보정하지 못하는 문제점을 갖고 있다. 여기서 다중경로 오차는 GNSS 수신기가 위치한 환경에 영향을 받는 것으로, 전송된 신호가 주위의 환경에 의해 반사된 신호의 영향을 받아 발생되는 오차이다.
반면에, 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기(100)는 자체적으로 증강 채널을 이용하여 위성체로 인하여 야기되는 공통 오차를 제거함으로써, 별도의 기준국이 필요하지 않을 뿐 아니라, 다중경로 오차도 줄일 수 있다. 그 결과로써, 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기(100)는 종래의 그것과 비교하여 간편하게 보다 높은 측위 정밀성(position accuracy)을 확보할 수 있다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 따른 정상 채널 및 증강 채널을 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 측위를 위하여 미국 지역의 항법 위성 시스템(GPS)에서 위성체들(SV13, SV10, SV5, SV20) 및 러시아 지역의 글로니스 시스템(GLO)에서 위성체들(SV7, SV15)이 GNSS 수신기(100, 도 1 참조)의 정상 채널로 할당되고, 측위 보상을 위하여 정상 채널로 할당된 위성체들(SV13, SV10, SV5, SV20, SV7, SV15) 중 특정 조건을 만족하는 위성체들(SV13, SV10, SV7)이 GNSS 수신기(100)의 증강 채널로 할당될 것이다. 여기서 증강 채널은 GNSS 수신기(100)에서 측위를 위하여 사용된 정상 채널로 할당되지 않은 사용되지 않은 통신 채널이다.
본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기(100)는 증강 채널을 통하여 측위를 보상하는 모드를 선택하도록 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기(100)를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 3을 참조하면, GNSS 수신기(100)는 신호 처리부(110), 모드 선택부(120), 위성 포획부(130), 시간 계산부(140), PR 계산부(150), 및 위치 계산부(160)를 포함한다.
신호 처리부(110)는 위성체들(SV1~SVn)로부터 발생된 위성 항법 신호(Ephemeris)를 수신 및 수신된 위성 항법 신호를 기저대역(baseband) 신호로 처리한다.
모드 선택부(120)는 측위 선택 모드를 결정한다. 예를 들어, 모드 선택부(120)는 정상 모드(normal mode) 및 증강 모드(augmented mode) 중 어느 하나를 선택할 것이다. 정상 모드는 정상 채널을 통하여 측위 동작을 수행하는 것이고, 증강 모드는 증강 채널을 통하여 측위 보정을 수행하는 것을 말한다.
실시 예에 있어서, 모드 선택부(120)는 GNSS 수신기(100)의 사용자에 의해 하드웨어/소프트웨어/펌웨어적으로 정상 모드 혹은 증강 모드를 선택하도록 구현될 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 모드 선택부(120)는 GNSSS 수신기(100)의 내부적으로 정상 모드 혹은 증강 모드를 선택하도록 구현될 수 있다.
위성 포획부(130)는 정상 모드시 측위를 위한 조건을 만족하는 위성체를 할당하고, 할당된 위성체의 위성 항법 신호를 정상 채널을 이용하여 포획하고, 포획된 위성 항법 신호의 위성 정보를 출력한다. 여기서 측위를 위한 조건은 위성 항법 신호의 세기일 수 있다. 여기서, 위성 항법 신호를 포획한다는 것은 동기를 맞춰서 위성 항법 신호를 수신한다는 의미이다. 위성 포획부(130)는 수신된 위성 항법 신호를 디코딩하여 항법 데이터를 출력한다. 여기서 항법 데이터는 위성 정보를 포함할 것이다. 실시 예에 있어서, 위성 정보는 포획된 위성체의 위치, 시각, 속도 등 관련 정보를 포함할 수 있다.
또한, 위성 포획부(130)는 증강 모드시 정상 모드시에 할당된 위성체들 중에서 특정 조건을 만족하는 위성체의 위성 항법 신호를 증강 채널을 이용하여 포획한다.
시간 계산부(140)는 위성체의 시각 정보와 현재 시각 정보로부터 지연된 시간 차이를 계산하고, 계산된 시간 차이를 출력한다. 도시되지 않았지만, 시간 계산부(140)는 시간 차이를 계산하기 위한 오실레이터를 구비할 수 있다.
PR 계산부(150)는 위성 포획부(130)로부터 위성 정보 및 시간 계산부(140)로부터 시간 차이를 입력 받아, 의사거리를 계산한다. PR 계산부(150)는 정상 모드에서 계산된 제 1 의사거리에서 증강 모드에서 발생된 제 2 의사거리 사이의 차동을 수행하고, 차동 의사거리를 반영하여 의사거리를 보상하는 PR 보상부(152)를 포함한다.
위치 계산부(160)는 PR 계산부(150)로부터 출력된 의사거리를 근거로 하여 GNSS 수신기(100)의 위치/속도/시각 정보(PVT)를 계산 및 출력한다.
본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기(100)는 선택된 정상/증강 모드에 따라 의사거리를 계산할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 의사거리 계산 방법을 개념적으로 설명하는 도면이다. 도 4를 참조하면, 순차적으로 의사거리를 계산하는 동작이 수행된다.
N-1 번째 의사거리 계산 동작에서, GNSS 수신기(100, 도 1 참조)는 정상 모드에서 동작한다. 이때, 정상 채널을 이용한 제 1 의사거리(PR1(N-1))가 계산된다.
이후, N 번째 의사거리 계산 동작에서 GNSS 수신기(100)는 증강 모드에서 동작한다. 이때 정상 채널을 이용한 N 번째 제 1 의사거리(PR1(N))가 계산되고, 증강 채널을 이용한 N 번째 제 2 의사거리(PR2(N))가 계산된다.
GNSS 수신기(100)는 정상 채널을 이용한 N-1 번째 제 1 의사거리(PR1(N-1)와 증강 채널을 이용한 N 번째 제 2 의사거리(PR2(N))을 차동을 수행함으로써, 공통 오차를 줄이도록 의사거리의 보정한다.
유사하게, GNSS 수신기(100)는 정상 채널을 이용한 N 번째 제 1 의사거리(PR1(N))와 증강 채널을 이용한 N+1 번째 제 2 의사거리(PR2(N+1))을 차동을 수행함으로써, 공통 오차를 줄이도록 의사거리의 보정한다. 유사하게, GNSS 수신기(100)는 정상 채널을 이용한 N+1 번째 제 1 의사거리(PR1(N+1))와 증강 채널을 이용한 N+2 번째 제 2 의사거리(PR2(N+2))을 차동을 수행함으로써, 공통 오차를 줄이도록 의사거리의 보정한다.
본 발명의 실시 예에 따른 의사거리 계산 방법은, 사전에 결정된 시간 구간에서 정상 채널을 이용한 제 1 의사거리를 계산하고, 증강 채널을 이용한 제 2 의사거리를 계산하고, 이전 시간 구간에서 계산된 제 1 의사거리와 현재 시간 구간에서 계산된 제 2 의사거리의 차동을 수행하고, 그 결과에 따라 의사거리를 보정한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 의사거리 계산 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 의사거리 계산 방법은 다음과 같다.
정상 채널을 통하여 측위를 위하여 할당된 위성체들 각각으로부터 제 1 의사거리(PR1)를 계산한다(S110). 증강 채널을 통하여 측위 보정을 위하여 할당된 위성체의 제 2 의사거리(PR2)를 계산한다(S120). 여기서 측위 보정을 위하여 할당된 위성체는 측위를 위하여 할당된 위성체들 중에서 특정 조건을 만족하는 위성체이다. 정상 채널을 통하여 입력된 제 1 위성 정보를 근거로 하여 제 1 의사거리를 계산하고, 계산된 제 1 및 제 2 의사거리들(PR1, PR2)을 이용하여 공통 오차가 제거된다(S130). 이후, 공통 오차가 제거된 정밀한 의사거리가 계산된다(S140).
본 발명의 실시 예에 따른 의사거리 계산 방법은, 정상 채널을 이용하는 위성체의 제 1 의사거리(PR1)를 계산하고 증강 채널을 이용하여 동일 위성체의 제 2 의사거리(PR2)를 계산하고 제 1 및 제 2 의사거리들(PR1, PR2)를 이용하여 공통 오차를 제거한 정밀한 의사거리(PR)를 계산할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기(100)의 측위 방법을 예시적으로 보여주는 흐름도이다. 도 3 및 도 6을 참조하면, GNSS 수신기(100)의 측위 방법은 다음과 같다.
모드 선택부(120, 도 3 참조)는 GNSS 수신기(100)의 측위 동작이 증강 모드인지 판별한다(S210).
만일, 측위 동작이 증강 모드가 아닌 정상 모드라면, 위성체 아이디에 대하여 통신 채널이 할당된다(S220). 위성 포획부(130, 도 3 참조)는 할당된 채널을 통하여 위성 항법 신호를 획득(acquisition) 및 추적(tracking)한다(S230). 여기서 위성 항법 신호의 획득은, 위성 항법 신호의 검색, 식별, 및 검출을 포함한다. 위성 항법 신호의 추적은 위성 항법 신호를 획득한 후에 코드 배치(code alignment) 및 도플러 편이 등을 근사적으로 추정한다.
위성 포획부(120)는 추적된 위성 항법 신호를 이용하여 비트 혹은 프레임을 동기시킨다(S240). 사전에 결정된 누적시간 동안 비트 동기가 수행되고, 사전에 결정된 개수만큼 패리티 체크가 성공했을 때 프레임 동기가 완료된다. 비트 혹은 프레임이 동기되면, 수신된 위성 항법 신호로부터 항법 데이터가 디코딩된다(S250). 디코딩된 항법 데이터는 위성체의 위성 정보(위치 정보, 시각 정보, 속도 정보)를 포함한다. 이러한 입력된 위성 정보를 근거로 하여 위성체의 위치 정보가 계산된다(S260). 이후, S270 단계가 진행된다.
반면에 측위 동작이 증강 모드라면, 위성 포획부(120)는 이전에 정상 모드에서 할당된 위성체 아이디들 중에서 특정 조건을 만족하는 위성체 아이디를 결정한다(S225). 이전 정상 모드에 할당되지 않았던 통신 채널, 즉 증강 채널에서 결정된 위성체가 할당된다(S235). PR 계산부(150, 도 3 참조)는 이렇게 할당된 위성체로부터 위성 정보를 수신하여 제 2 의사거리가 계산된다(S245). 이전 정상 모드에서 계산된 제 1 의사거리와 현재 증강 모드에서 계산된 제 2 의사거리의 사이의 차동을 수행함으로써, 거리 보정이 수행된다(S255). 이로써, 동일 위성체에 대하여 서로 다른 방법으로 의사거리를 계산하고, 계산된 의사거리를 근거로 하여 동일 오차가 제거될 수 있다. 이후, S270 단계가 진행된다.
S270 단계에서, PR 계산부(150)는 정상 모드시 제 1 의사거리를 계산하고, 증강 모드시 이전에 계산된 제 1 의사거리와 보정된 거리를 이용하여 정밀한 의사거리를 계산한다. 이후, 계산된 의사거리는 움직이는 위성체의 위치 추정을 위하여 항법 필터링된다(S280). 실시 예에 있어서, 항법 필터링은 칼만(Kalman) 필터링일 수 있다. 필터링된 의사거리를 통하여 GNSS 수신기(100)의 위치, 속도, 시간이 결정될 것이다(S290).
본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기(100)의 측위 계산 방법은, 증강 채널을 통하여 계산된 의사거리를 이용하여 공통 오차를 제거함으로써, 보다 정밀한 측위를 계산할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기(100)는 새로운 형태의 차동(differential) GNSS(이하, 'DGNSS'함) 수신기 일 수 있다. 일반적인 DGNSS 수신기는 차동으로 의사거리를 계산하기 위하여 기준국(reference station; RS)을 필요로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기는 이러한 일반적인 DGNSS 수신기 기능을 더 포함하도록 구현될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 GNSS 수신기(200)를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 7를 참조하면, GNSS 수신기(200)는 정상 DGNSS 수신기(210) 및 셀프 DGNSS 수신기(220)를 포함한다. 정상 DGNSS 수신기(210)는 기준국(RS)을 이용하여 의사거리를 계산한다. 셀프 DGNSS 수신기(220)는 도 1에 도시된 GNSS 수신기(100)과 동일하게 구현될 것이다. 즉, 셀프 DGNSS 수신기(220)는 정상 채널을 이용하여 제 1 의사거리를 계산하고, 증강 채널을 이용하여 제 2 의사거리를 계산하고, 계산된 제 1 및 제 2 의사거리를 이용하여 자체적으로 공통 오차를 줄이도록 의사거리를 보정한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기(100)는 새로운 형태의 보조(assisted) GNSS(이하, 'AGNSS'함) 수신기 일 수 있다. 일반적인 AGNSS 수신기는 보다 정밀한 의사거리를 계산하기 위하여 외부의 보조 장치로부터 위치 정보를 필요로 한다. 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기는 이러한 일반적인 AGNSS 수신기 기능을 더 포함하도록 구현될 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 GNSS 수신기(300)를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 8을 참조하면, GNSS 수신기(300)는 정상 AGNSS 수신기(310) 및 셀프 A-GNSS 수신기(320)를 포함한다. 정상 AGNSS 수신기(210)는 외부의 보조 장치(400)로부터 GNSS 수신기(300)의 위치 정보를 제공 받고, 이를 근거로 하여 측위를 계산한다. 실시 예에 있어서, 보조 장치(400)는 다른 GNSS 수신기일 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 보조 장치(400)는 네트워크 서버일 수 있다. 하지만, 보조 장치(400)가 여기에 제한되지 않을 것이다. 보조 장치(400)는 GNSS 수신기(300)의 위치 정보를 제공할 수 있는 어떠한 종류의 위치 정보 제공 장치일 수 있다.
셀프 AGNSS 수신기(320)는 도 1에 도시된 GNSS 수신기(100)과 동일하게 구현될 것이다. 즉, 셀프 AGNSS 수신기(220)는 정상 채널을 이용하여 제 1 의사거리를 계산하고, 증강 채널을 이용하여 제 2 의사거리를 계산하고, 계산된 제 1 및 제 2 의사거리를 이용하여 자체적으로 공통 오차를 줄이도록 의사거리를 보정한다.
본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기는 모바일 장치에 적용가능하다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 모바일 장치(1000)를 예시적으로 보여주는 도면이다. 도 9를 참조하면, 모바일 장치(1000)는 어플리케이션 프로세서(1100), 메모리(1200), 디스플레이/터치스크린 모듈(1300), 저장 장치(1400), 통신 모듈(1500), 및 GNSS 수신기(1600)를 포함한다. GNSS 수신기(1600)는 도 1에 도시된 GNSS 수신기(100), 도 7에 도시된 GNSS 수신기(200), 및 도 8에 도시된 GNSS 수신기(300) 중 어느 하나로 구현될 수 있다. 본 발명의 모바일 장치(1000)는, 아이패드, 아이폰, 갤럭시택, 갤럭시폰, 갤럭시 노트 등에 적용가능하다.
본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 수신기 및 그것의 측위 결정 방법은 보다 정밀한 측위를 위하여 측위가 고정된 후에 할당되지 않은 채널(증강 채널)에 특정 조건을 만족하는 위성체를 할당하고, 정상 채널의 의사거리 결과값과 차동을 수행함으로써 위성에 기인한 공통 오차를 제거할 수 있다.
한편, 상술 된 본 발명의 내용은 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들에 불과하다. 본 발명은 구체적이고 실제로 이용할 수 있는 수단 자체뿐 아니라, 장차 기술로 활용할 수 있는 추상적이고 개념적인 아이디어인 기술적 사상을 포함할 것이다.
100, 200, 300: GNSS 수신기
SV1~SVn: 위성체
PR: 의사거리
PR1: 제 1 의사거리
PR2: 제 2 의사거리

Claims (20)

  1. 항법위성시스템 수신기의 의사거리 계산 방법에 있어서:
    상기 항법위성시스템 수신기의 측위를 위하여 제 1 채널을 사용하여 상기 수신기와 위성체의 제 1 의사거리를 계산하는 단계;
    상기 제 1 의사거리를 계산한 후에, 상기 측위를 보정하기 위하여 상기 제 1 채널과 다른 제 2 채널을 사용하여 상기 수신기와 상기 위성체의 제 2 의사거리를 계산하는 단계;
    공통 오차를 제거하기 위하여 상기 제 1 및 제 2 의사거리에 대하여 차동을 수행하는 단계; 및
    상기 차동된 의사거리를 이용하여 상기 위성체의 의사거리를 계산하는 단계를 포함하되,
    상기 제 2 채널은 상기 제 1 의사거리를 계산하는 단계에서는 사용되지 않은 통신 채널인 의사거리 계산 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측위를 위하여 복수의 위성체들 각각의 의사거리를 계산하는 단계를 더 포함하는 의사거리 계산 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 위성체는 상기 복수의 위성체들 중 적어도 하나인 의사거리 계산 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 위성체는 상기 복수의 위성체들 중에서 사전에 결정된 조건을 만족하고, 상기 사전에 결정된 조건은, 신호 강도(signal strength), 위치 정밀도 방해 정도(dilution of precision, 'DOP'), 고도(elevation), 방위각(azimuth), 다중경로(multipath) 중 적어도 하나를 이용하는 의사거리 계산 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 항법위성시스템 수신기는 상기 측위를 위하여 복수의 위성체들과 상기 제 1 채널을 통하여 통신하는 의사거리 계산 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 항법위성시스템 수신기의 정상 모드에서 상기 제 1 의사거리를 계산하는 단계를 수행하는 의사거리 계산 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 항법위성시스템 수신기의 증강 모드에서 상기 제 1 의사거리를 계산하는 단계 및 상기 제 2 의사거리를 계산하는 단계를 수행하는 의사거리 계산 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 증강 모드에서 상기 제 1 및 제 2 의사거리의 차동을 수행하는 단계는, 이전 시점에서 계산된 상기 제 1 의사거리와 현재 시점에서 계산된 제 2 의사거리의 차동을 수행하는 단계를 포함하는 의사거리 계산 방법.
  10. 항법위성시스템 수신기의 위치 계산 방법에 있어서:
    증강 모드인지 판별하는 단계;
    상기 증강 모드시 증강 채널을 통하여 이전 측위 동작에서 계산된 의사거리를 보정하는 단계; 및
    상기 보정된 의사거리를 이용하여 위치를 계산하는 단계를 포함하되,
    상기 이전 측위 동작에서는 상기 증강 채널과 다른 대역의 정상 채널을 통하여 복수의 위성체들 각각의 의사거리를 계산하는 위치 계산 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 이전 측위 동작은 상기 정상 채널을 통하여 복수의 위성체들 각각의 의사거리를 계산하고, 상기 계산된 의사거리를 이용하여 위치를 계산하는 위치 계산 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이전 측위 동작에서 복수의 위성체들 각각의 의사거리를 계산하는 단계는,
    상기 복수의 위성체들 각각에 상기 정상 채널을 할당하는 단계;
    상기 할당된 정상 채널을 통하여 상기 복수의 위성체들 각각으로부터 항법 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신된 항법 데이터를 디코딩함으로써 상기 복수의 위성체들 각각의 위치를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 복수의 위성체들 각각의 위치와 시각 정보를 근거로 하여 상기 복수의 위성체들 각각의 의사거리를 계산하는 단계를 포함하는 위치 계산 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 의사거리를 보정하는 단계는,
    상기 복수의 위성체들 중 사전에 결정된 조건을 만족하는 위성체를 결정하는 단계를 포함하는 위치 계산 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 의사거리를 보정하는 단계는,
    상기 결정된 위성체를 상기 증강 채널에 할당하는 단계를 더 포함하는 위치 계산 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 의사거리를 보정하는 단계는,
    상기 증강 채널에 할당된 위성체의 의사거리를 계산하는 단계; 및
    상기 정상 채널에 할당된 상기 위성체의 의사거리와 상기 증강 채널에 할당된 상기 위성체의 의사거리에 대한 차동을 수행하는 단계를 포함하는 위치 계산 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 증강 모드가 아니라면, 복수의 위성체들 각각으로부터 항법 데이터를 수신 받고, 상기 수신된 항법 데이터를 근거로 하여 의사거리를 계산하고, 상기 계산된 의사거리를 근거로 하여 상기 항법위성시스템 수신기의 위치를 계산하는 위치 계산 방법.
  17. 외부 장치로부터 위치 정보를 입력 받아 위치를 계산하는 제 1 수신기; 및
    정상 채널을 통하여 측위하고, 상기 정상 채널을 사용한 상기 측위 후에, 상기 정상 채널과 다른 대역의 증강 채널을 통하여 상기 측위를 보정하는 제 2 수신기를 포함하고,
    상기 제 2 수신기는, 상기 측위를 위하여 복수의 위성체들 각각의 제 1 의사거리를 계산하고, 상기 측위의 보정을 위하여 상기 복수의 위성체들 중 사전에 결정된 조건을 만족하는 위성체의 제 2 의사거리를 계산하고, 상기 위성체의 상기 제 1 및 제 2 의사거리를 차동함으로써 의사거리를 보정하고, 상기 보정된 의사거리를 이용하여 위치를 계산하는 항법위성시스템 수신기.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 외부 장치는 휴대용 단말기의 통신을 수행하기 위한 기준국인 항법위성시스템 수신기.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 기준국은 공통 오차를 제거하기 위하여 상기 복수의 위성체들을 이용하여 상기 항법위성시스템 수신기의 위치를 계산하는 항법위성시스템 수신기.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 외부 장치는 다른 항법위성시스템 수신기인 항법위성시스템 수신기.
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