KR20220054149A - Mlat receiver precise time correction method - Google Patents

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Abstract

A time of arrival (TOA) correction method according to an embodiment of the present invention comprises steps of: receiving a signal from a transponder of an aircraft; storing a TOA of the signal; comparing the stored TOA with a predetermined reception time pattern; and replacing a reception time that is out of a detection margin of the reception time. An object of the present invention is to provide a technology capable of correcting glitches that occur at a precise time due to unintended factors.

Description

MLAT 수신기 TOA 보정 방법{MLAT RECEIVER PRECISE TIME CORRECTION METHOD}MLAT Receiver TOA Calibration Method {MLAT RECEIVER PRECISE TIME CORRECTION METHOD}

본 기술은 MLAT 수신기 TOA 보정 방법과 관련된다. The present technology relates to an MLAT receiver TOA calibration method.

다변 측정 항공 감시(MLAT, Multilateration) 방법은 쌍곡선(hyperbola) 또는 쌍곡면(hyperboloid) 위치 측정법을 이용하여 항공기의 트랜스폰더(transponder)에 출력되는 신호를 4개 (3개일 경우 2차원 위치 계산 가능) 이상의 수신기에서 상호 간의 도래시간차(TDOA, Time Difference of Arrival)를 측정하여 항공기의 위치를 구한다.Multilateration aerial monitoring (MLAT) method uses hyperbola or hyperboloid position measurement and outputs 4 signals to the transponder of the aircraft (2D position can be calculated if there are 3) The above receiver measures the time difference of arrival (TDOA) to obtain the position of the aircraft.

MLAT 시스템의 수신기는 항공기가 제공한 신호를 정밀하게 측정하여 중앙처리장치에 수신한 정밀 시각을 전달한다. 수신기는 정밀한 TDOA를 계산하기 위해서 동기화되어 동작한다. 수신기들은 GPS, GLONASS 등의 인공 위성으로부터 시각 정보를 수신하고, 서로 동기화되어 동작한다. The receiver of the MLAT system precisely measures the signal provided by the aircraft and transmits the received precise time to the central processing unit. The receiver operates in synchronization to calculate a precise TDOA. The receivers receive time information from artificial satellites such as GPS and GLONASS, and operate in synchronization with each other.

MLAT 시스템의 수신기는 항공기 트랜스폰더로부터 신호를 수신하고 신호의 TOA(Time Of Arrival)를 연산하여 중앙 처리 시스템(CPS, Central Processing System)에 전달한다. 중앙 처리 시스템은 수신기로부터 전달된 정밀 시각을 이용하여 항공기의 위치를 파악한다.The receiver of the MLAT system receives the signal from the aircraft transponder, calculates the TOA (Time Of Arrival) of the signal, and delivers it to the Central Processing System (CPS). The central processing system uses the precise time transmitted from the receiver to locate the aircraft.

항공기가 출력한 신호는 신호의 중첩, 페이딩, 다중 경로 등에 의하여 왜곡이 발생할 수 있다. 이러한 목적하지 않은 요인들에 의하여 정밀 시각에 글리치(glitch)가 발생하여 항공기의 위치 파악시 오류를 발생시킬 수 있다. The signal output from the aircraft may be distorted due to signal overlap, fading, multi-path, etc. Due to these undesirable factors, a glitch may occur in the precise vision, which may cause an error in locating the aircraft.

본 기술로 해결하고자 하는 과제 중 하나는, 목적하지 않은 요인들에 정밀 시각에 발생한 글리치(glitch)를 수정할 수 있는 기술을 제공하기 위한 것이다. One of the problems to be solved by the present technology is to provide a technology capable of correcting a glitch that occurs in a precise vision to undesirable factors.

본 실시예에 의한 TOA 보정 방법은: 항공기의 트랜스폰더(transponder)로부터 신호를 수신하는 단계와, 신호의 수신 시각(TOA, time of arrival)을 저장하는 단계와, 저장된 TOA와 미리 정해진 수신 시각 패턴을 비교하는 단계 및 수신 시각의 검출 마진을 벗어나는 수신 시각을 대체하는 단계를 포함한다.The TOA correction method according to the present embodiment includes: receiving a signal from a transponder of an aircraft; storing a time of arrival (TOA) of the signal; the stored TOA and a predetermined reception time pattern and replacing the reception times outside the detection margin of the reception times.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 항공기의 트랜스폰더로부터 수신한 신호는, 1090MHz 주파수를 가지는 Mode S 신호(1090ES)이다.According to an aspect of this embodiment, the signal received from the transponder of the aircraft is a Mode S signal 1090ES having a frequency of 1090 MHz.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 신호의 TOA를 저장하는 단계는, 신호의 프리앰블을 감지한 시각이다.According to an aspect of this embodiment, the step of storing the TOA of the signal is the time at which the preamble of the signal is sensed.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 신호의 TOA를 저장하는 단계는, 2^-30 sec의 정밀도로 수행한다.According to one aspect of this embodiment, the step of storing the TOA of the signal is performed with a precision of 2^-30 sec.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 수신 시각 패턴은, 시간 경과에 따라 TOA가 증가하는 상승 패턴, 시간 경과에 따라 TOA가 감소하는 하강 패턴, 시간 경과에 따라 TOA가 증가 및 감소하는 복합 패턴 및 시간 경과에 따라 TOA가 변화하지 않는 패턴을 포함한다.According to one aspect of this embodiment, the reception time pattern includes a rising pattern in which TOA increases with time, a falling pattern in which TOA decreases with time, a complex pattern in which TOA increases and decreases over time, and time lapse. It contains a pattern in which the TOA does not change according to the

본 실시예의 일 태양에 의하면, 수신 시각 패턴은, 상승 패턴은 시간의 경과에 따라 수신 시각이 선형으로 증가하거나, 비선형적으로 증가하는 패턴을 포함하고, 하강 패턴은 시간의 경과에 따라 수신 시각이 선형으로 감소하거나, 비선형적으로 감소하는 패턴을 포함하며, 복합 패턴은 시간 경과에 따라 수신 시각이 증가 후 감소하는 패턴 및 수신 시각이 감소 후 증가하는 패턴을 포함한다.According to an aspect of this embodiment, the reception time pattern includes a rising pattern in which reception time increases linearly or non-linearly over time, and a falling pattern includes a pattern in which reception time increases over time. It includes a pattern that decreases linearly or non-linearly, and the composite pattern includes a pattern in which the reception time increases and then decreases over time and a pattern in which the reception time decreases and then increases.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 신호의 TOA를 저장하는 단계는, 적어도 5 개 신호의 TOA를 기록하여 저장하여 수행한다.According to an aspect of this embodiment, the step of storing the TOA of the signal is performed by recording and storing the TOA of at least five signals.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 수신 시각 패턴을 비교하는 단계는, 저장된 5 개의 신호의 TOA와 수신 시각 패턴을 비교하여 수행한다.According to an aspect of this embodiment, the comparing of the reception time pattern is performed by comparing the TOA of the five stored signals with the reception time pattern.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 검출 마진을 벗어나는 수신 시각은, 미리 정해진 수신 시각 패턴의 값 보다 20% 이상 크거나, 미리 정해진 수신 시각 패턴의 값 보다 20% 이상 작은 값이다. According to one aspect of the present embodiment, the reception time out of the detection margin is a value that is 20% or more greater than the value of the predetermined reception time pattern or 20% or more less than the value of the predetermined reception time pattern.

본 실시예의 일 태양에 의하면, 미리 정해진 수신 시각 값으로 대체하는 단계는, 미리 정해진 수신 시각 패턴 값으로 부터 외삽(extrapolate)된 값, 인접한 수신 시각 패턴 값의 평균값 및 중간값 중 어느 하나로 대체하여 수행한다.According to an aspect of this embodiment, the step of replacing the predetermined reception time value with a predetermined reception time pattern value is performed by substituting any one of an extrapolated value from the predetermined reception time pattern value, an average value and an intermediate value of adjacent reception time pattern values. do.

본 실시예에 의하면 비이상적인 특성에 의하여 TOA 값의 변화를 보정할 수 있다는 장점이 제공되며, 이로부터 항공기의 항적을 보다 정밀하게 검출할 수 있다는 장점이 제공된다. According to the present embodiment, the advantage of correcting the change in the TOA value due to the non-ideal characteristic is provided, and from this, the advantage of detecting the aircraft's track more precisely is provided.

도 1은 본 실시예에 의한 MLAT 수신기의 개요적 블록도이다.
도 2는 본 실시예에 의한 MLAT 수신기의 구동 방법의 개요를 도시한 순서도이다.
도 3은 본 실시예에 의한 TOA 보정 방법의 개요를 도시한 도면이다.
도 4는 인공 위성이 제공하는 시간 신호와 로컬 클록을 동기화 하는 과정을 개요적으로 도시한 도면이다.
도 5는 항공기 트랜스폰더 또는 기준 감시 트랜스폰더가 제공하는 식별 코드(squawk code)를 가지는 Mode 3/A 신호, 고도 정보를 가지는 Mode C 신호, 항공기 고유 식별자인 ICAO address를 가지는 56비트의 Mode S 신호, 감시 데이터를 포함하며 112 bit인 1090ES신호의 개형을 도시한 도면이다.
도 6은 신호 처리부(300)가 TOA 정보를 형성하는 과정을 개요적으로 도시한 도면이다.
도 7은 미리 저장된 TOA 패턴을 예시한 도면들이다.
도 8(a)은 수신기들이 수신한 신호의 TOA 정보에 비이상적인 영향이 발생한 경우를 도시한 도면이고, 도 8(b)는 본 실시예에 따라 신호 처리부가 수신 시각 패턴과 비교를 수행하여 대체를 수행한 결과를 예시한 도면이다. 1 is a schematic block diagram of an MLAT receiver according to the present embodiment.
2 is a flowchart illustrating an outline of a method of driving an MLAT receiver according to the present embodiment.
3 is a diagram illustrating an outline of a TOA correction method according to the present embodiment.
4 is a diagram schematically illustrating a process of synchronizing a time signal provided by an artificial satellite with a local clock.
5 is a Mode 3/A signal having an identification code (squawk code) provided by an aircraft transponder or a reference monitoring transponder, a Mode C signal having altitude information, and a 56-bit Mode S signal having an ICAO address that is an aircraft unique identifier. , it is a diagram showing the reformation of the 112 bit 1090ES signal including monitoring data.
6 is a diagram schematically illustrating a process in which the signal processing unit 300 forms TOA information.
7 is a diagram illustrating a pre-stored TOA pattern.
FIG. 8(a) is a diagram illustrating a case in which a non-ideal effect occurs on TOA information of a signal received by receivers, and FIG. 8(b) is replaced by a signal processing unit performing comparison with a reception time pattern according to the present embodiment It is a diagram illustrating the result of performing .

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 실시예에 의한 MLAT 수신기 TOA 보정 방법의 개요를 설명한다. 도 1은 본 실시예에 의한 MLAT 수신기의 개요적 블록도이며, 도 2은 본 실시예에 의한 MLAT 수신기의 구동 방법의 개요를 도시한 순서도이다. 도 3은 본 실시예에 의한 TOA 보정 방법의 개요를 도시한 도면이다. Hereinafter, an outline of the MLAT receiver TOA correction method according to the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a schematic block diagram of an MLAT receiver according to the present embodiment, and FIG. 2 is a flowchart illustrating an outline of a method of driving an MLAT receiver according to the present embodiment. 3 is a diagram illustrating an outline of a TOA correction method according to the present embodiment.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 MLAT 수신기는 인공위성이 제공하는 시간 신호에 동기되어 정밀 클록을 형성하는 정밀 클록 형성부(100)와, 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신하여 기저 대역으로 변환하는 RF수신부(200)와, 기저 대역으로 변환된 신호로부터 TOA(Time Of Arrival) 정보를 형성하는 신호 처리부(300) 및 TOA 정보를 포함하는 패킷을 중앙 처리 시스템(CPS)로 제공하는 메시지 처리부(400)를 포함한다.1 to 3 , the MLAT receiver according to the present embodiment includes a precision clock generator 100 that forms a precision clock in synchronization with a time signal provided by an artificial satellite, and receives a signal provided by a transponder to receive a base signal. RF receiver 200 that converts to a band, a signal processor 300 that forms TOA (Time Of Arrival) information from the baseband-converted signal, and a packet including TOA information to the central processing system (CPS) and a message processing unit 400 .

본 실시예에 의한 MLAT 수신기는 인공위성이 제공하는 시간 신호에 동기된 정밀 클록을 형성하는 단계와, 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신하여 기저 대역으로 변환하는 단계와, 기저 대역으로 변환된 신호로부터 TOA(Time Of Arrival) 정보를 형성하는 단계 및 TOA 정보를 포함하는 패킷을 중앙 처리 장치로 제공하는 단계를 거쳐 동작한다.The MLAT receiver according to the present embodiment includes the steps of forming a precise clock synchronized with the time signal provided by the satellite, receiving the signal provided by the transponder and converting it to baseband, and TOA from the baseband-converted signal (Time Of Arrival) It operates through the steps of forming information and providing a packet including TOA information to the central processing unit.

본 실시예에 의한 TOA 보정 방법은: 항공기의 트랜스폰더(transponder)로부터 신호를 수신하는 단계(S100)와, 신호의 수신 시각(TOA, time of arrival)을 저장하는 단계(S200)와, 저장된 TOA와 미리 정해진 수신 시각 패턴을 비교하는 단계(S300) 및 수신 시각의 검출 마진을 벗어나는 수신 시각을 대체하는 단계(S400)를 포함한다.The TOA correction method according to this embodiment includes: receiving a signal from a transponder of an aircraft (S100), storing a time of arrival (TOA) of the signal (S200), and the stored TOA and a step of comparing a predetermined reception time pattern with (S300) and a step of substituting a reception time outside the detection margin of the reception time (S400).

도 1 및 도 3을 참조하면, 정밀 클록 형성부(100)는 인공위성으로부터 시간 신호를 제공받고, 이에 동기하여 정밀 클록을 형성한다. 일 실시예로, 인공위성은 GPS(Global Positioning System) 위성이며, 시간 신호는 1초의 주기로 송출되는 1 PPS(Pulse Per Second) 신호이다. 다른 실시예로, 인공위성은 GLONASS 위성이며, 시간 신호는 GLONASS 위성이 제공하는 시간 신호이다. 1 and 3 , the precision clock forming unit 100 receives a time signal from an artificial satellite, and forms a precise clock in synchronization with it. In one embodiment, the artificial satellite is a Global Positioning System (GPS) satellite, and the time signal is a 1 Pulse Per Second (PPS) signal transmitted with a period of 1 second. In another embodiment, the artificial satellite is a GLONASS satellite, and the time signal is a time signal provided by the GLONASS satellite.

일 실시예로, 정밀 클록 형성부(100)는 인공위성이 제공한 시간 신호에 동기된 로컬 클록을 형성하는 로컬 클록 형성부(미도시)와, 로컬 클록으로부터 로컬 클록의 주파수에 비하여 높은 주파수를 가지는 제1 클록을 형성하는 제1 클록 형성부(미도시)를 포함한다. 로컬 클록 형성부와 제1 클록 형성부는 각각 위상 고정 루프(PLL, Phase Locked Loop)를 포함할 수 있다. In one embodiment, the precision clock generator 100 includes a local clock generator (not shown) that forms a local clock synchronized with the time signal provided by the artificial satellite, and has a higher frequency than the frequency of the local clock from the local clock. and a first clock forming unit (not shown) for forming a first clock. The local clock forming unit and the first clock forming unit may each include a phase locked loop (PLL).

도 4는 인공 위성이 제공하는 시간 신호와 로컬 클록을 동기화 하는 과정을 개요적으로 도시한 도면이다. 도 4를 참조하면, 로컬 클록 형성부는, 인공 위성이 제공하는 시간 신호를 추적 (tracking)하여 위상과 주파수를 동기하는 트래킹(Tracking) 과정을 거쳐 인공 위성이 제공하는 시간 신호에 동기된 위상과 주파수가 동기된 로컬 클록(local clock)을 형성한다. 로컬 클록의 위상과 주파수가 인공 위성이 제공하는 시간 신호에 동기(Lock)되면 이를 지시하는 상태 정보(time source state)의 상태가 변화한다.4 is a diagram schematically illustrating a process of synchronizing a time signal provided by an artificial satellite with a local clock. Referring to FIG. 4 , the local clock forming unit tracks the time signal provided by the artificial satellite, and through a tracking process of synchronizing the phase and frequency, the phase and frequency synchronized with the time signal provided by the artificial satellite forms a synchronized local clock. When the phase and frequency of the local clock are locked to the time signal provided by the artificial satellite, the state of the time source state indicating this is changed.

로컬 클록의 위상과 주파수가 인공 위성이 제공하는 시간 신호에 동기되면 정밀 클록 발생부(100)에 포함된 제1 클록 형성부는 로컬 클록에 비하여 높은 주파수를 가지는 제1 클록을 형성하여 RF수신부(200)에 제공한다. 일 실시예로, 제1 클록은 10MHz의 주파수를 가진다. When the phase and frequency of the local clock are synchronized with the time signal provided by the artificial satellite, the first clock generator included in the precision clock generator 100 forms a first clock having a higher frequency than that of the local clock to generate the RF receiver 200 ) is provided in In one embodiment, the first clock has a frequency of 10 MHz.

정밀 클록 발생부(100)는 인공위성이 제공한 CA 코드(Coarse Acquisition code), P 코드(Precise code) 및 항법 메시지를 제공받고, 세계 협정시간(UTC, Coordinated Universal Time) 정보, 수신기의 고도 정보, 수신기의 위치 정보를 포함하는 NMEA(National Marine Electronics Association) 정보를 형성하여 메시지 처리부(400)에 제공한다. The precision clock generator 100 is provided with a CA code (Coarse Acquisition code), a P code (Precise code) and a navigation message provided by the satellite, Coordinated Universal Time (UTC) information, altitude information of the receiver, NMEA (National Marine Electronics Association) information including location information of the receiver is formed and provided to the message processing unit 400 .

메시지 처리부(400)는 상태 정보(time source state)가 변화하면 신호 처리부(300)를 초기화 한다. 일 예로, 메시지 처리부(400)는 제공된 NMEA 정보에 포함된 UTC 시간 정보를 이용하여 신호 처리부(300)의 시간 정보를 업데이트하며, TOA를 연산하기 위한 카운터(미도시)를 초기화한다. 신호 처리부(300)에 제공된 시간 정보는 항공기의 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신한 시, 분 및 초에 관한 정보인 TOD(Time Of Day) 정보를 형성하며 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신한 시점에 관한 정보인 TOA 정보와 함께 중앙 처리 장치(CPS, 미도시)로 전송된다. The message processing unit 400 initializes the signal processing unit 300 when the state information (time source state) changes. For example, the message processing unit 400 updates the time information of the signal processing unit 300 by using the UTC time information included in the provided NMEA information, and initializes a counter (not shown) for calculating TOA. The time information provided to the signal processing unit 300 forms TOD (Time Of Day) information, which is information about the hour, minute, and second at which the signal provided by the transponder of the aircraft is received, and the time when the signal provided by the transponder is received. It is transmitted to the central processing unit (CPS, not shown) together with TOA information, which is information about

신호 처리부에 포함된 카운터는 아래에서 설명될 바와 같이 샘플링 클록을 제공받고, 샘플링 클록 펄스의 개수를 계수(count)하여 트랜스폰더가 제공한 신호를 수신한 시점에 관한 정보인 TOA 정보를 형성한다. 또한, 메시지 처리부(400)는 NMEA 정보를 이용하여 자신의 시간 정보를 업데이트 할 수 있다.A counter included in the signal processing unit receives a sampling clock as will be described below, and counts the number of sampling clock pulses to form TOA information, which is information about a time when the signal provided by the transponder is received. Also, the message processing unit 400 may update its own time information by using the NMEA information.

RF수신부(200)는 항공기 트랜스폰더 또는 기준 감시 트랜스폰더가 제공한 RF 신호를 수신(S100)하고, 이를 기저 대역으로 변환한다. 도 5를 참조하면, 항공기 트랜스폰더 또는 기준 감시 트랜스폰더가 제공하는 신호는 식별 코드(squawk code)를 가지는 Mode 3/A 신호, 고도 정보를 가지는 Mode C 신호, 항공기 고유 식별자인 ICAO address를 가지는 56비트의 Mode S 신호, 감시 데이터를 포함하며 112 bit인 1090ES신호이다. 도시된 바와 같이 Mode 3/A 신호와 Mode C 신호는 그 형태가 동일하며, Mode S 신호와 1090ES신호는 프리앰블(preamble)의 형태가 동일하다.The RF receiver 200 receives the RF signal provided by the aircraft transponder or the reference monitoring transponder (S100), and converts it into a baseband. 5, the signal provided by the aircraft transponder or the reference monitoring transponder is a Mode 3/A signal having an identification code (squawk code), a Mode C signal having altitude information, and 56 having an ICAO address that is an aircraft unique identifier. It is a 112 bit 1090ES signal including bit mode S signal and monitoring data. As shown, the Mode 3/A signal and the Mode C signal have the same shape, and the Mode S signal and the 1090ES signal have the same preamble shape.

RF수신부(200)는 항공기 트랜스폰더 또는 기준 감시 트랜스폰더(RMT)가 제공한 Mode 3/A 신호, Mode C 신호, Mode S 신호, 1090ES신호를 수신하고, 이를 기저대역으로 변환하여 신호처리부(300)에 제공한다. 일 실시예로, RF수신부(200)는 수신한 신호를 기저 대역으로 변환하는 하향 변환부(down conversion unit, 미도시)와 기저 대역으로 변환된 신호에 대하여 포락선 검파(envelope detection)를 수행하는 포락선 검파부(미도시)를 포함할 수 있다. 일 예로, 포락선 검파부는 형성한 포락선을 신호처리부(300)에 제공한다.The RF receiver 200 receives the Mode 3/A signal, the Mode C signal, the Mode S signal, and the 1090ES signal provided by the aircraft transponder or the reference monitoring transponder (RMT), and converts it to a baseband signal processing unit 300 ) is provided in In one embodiment, the RF receiver 200 includes a down conversion unit (not shown) that converts a received signal into a baseband and an envelope that performs envelope detection on the baseband-converted signal. It may include a detection unit (not shown). For example, the envelope detecting unit provides the formed envelope to the signal processing unit 300 .

RF수신부(200)는 정밀 클록 형성부(100)가 형성한 제1 클록을 제공받고, 제1 클록의 주파수보다 높은 주파수를 가지는 샘플링 클록(SCK, 도 5 참조)을 형성하여 신호 처리부(300)에 제공한다. 일 실시예로, RF수신부(200)는 제1 클록을 제공받아 샘플링 클록을 형성하는 샘플링 클록 형성부를 더 포함할 수 있으며, 일 예로, 샘플링 클록은 100MHz일 수 있다.The RF receiver 200 receives the first clock formed by the precision clock generator 100 , and forms a sampling clock (SCK, see FIG. 5 ) having a higher frequency than the frequency of the first clock to form the signal processing unit 300 . provided to In an embodiment, the RF receiver 200 may further include a sampling clock generator configured to receive the first clock and form a sampling clock, for example, the sampling clock may be 100 MHz.

도 6은 신호 처리부(300)가 TOA 정보를 형성하는 과정을 개요적으로 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 신호 처리부(300)는 RF수신부(200)로부터 샘플링 클록(SCK)과 기저대역으로 변환된 신호를 제공받아 TOA 정보와 기저 대역으로 변환된 신호를 샘플링하여 데이터(D)를 형성하는 샘플러(310)를 포함한다. 샘플러(310)는 샘플링 클록(SCK)을 이용하여 기저 대역으로 변환된 신호를 샘플링한다. 샘플러의 일 입력으로 신호의 프리 앰블(preamble)이 제공되면, 신호 처리부(300)의 카운터(미도시)가 리셋된 시점부터 계수(count)된 샘플링 클록 주기의 개수를 이용하여 프리 앰블을 수신한 시점(TOA, Time Of Arrival)을 구한다(S200). 일 실시예로, TOA 데이터는

Figure pat00001
의 해상도를 가질 수 있다. 6 is a diagram schematically illustrating a process in which the signal processing unit 300 forms TOA information. Referring to FIG. 6 , the signal processing unit 300 receives a sampling clock (SCK) and a baseband-converted signal from the RF receiver 200, samples TOA information and the baseband-converted signal, and generates data (D). It includes a sampler 310 to form. The sampler 310 samples the baseband-converted signal using the sampling clock SCK. When the preamble of the signal is provided as one input of the sampler, the preamble is received using the number of sampling clock cycles counted from the time when the counter (not shown) of the signal processing unit 300 is reset. A time point (TOA, Time Of Arrival) is obtained (S200). In one embodiment, TOA data is
Figure pat00001
can have a resolution of

일 실시예에서, 신호 처리부(300)는 형성한 TOA 정보를 버퍼(미도시)에 저장할 수 있다. 신호 처리부(300)는 연속되는 네 개 이상의 TOA 정보들을 저장할 수 있으며, 바람직하게는 다섯 개 이상의 TOA 정보들을 저장할 수 있다. In an embodiment, the signal processing unit 300 may store the formed TOA information in a buffer (not shown). The signal processing unit 300 may store four or more consecutive TOA pieces of information, and preferably, five or more pieces of TOA information.

신호 처리부(300)는 정밀 클록 발생부(400)가 인공위성이 제공한 시간 신호와 동기되면서 수신한 NMEA 신호에서 얻어진 UTC 시간 정보를 가지며, 샘플링 클록을 계수하는 카운터(미도시)에 의하여 지속적으로 시간 정보가 업데이트 된다. 따라서, 신호 처리부(300)는 데이터의 프리앰블을 수신한 시, 분, 초의 정보를 가지는 TOD(Time Of Day) 정보를 형성한다. 일 예로, TOD 정보는

Figure pat00002
의 해상도를 가질 수 있다. The signal processing unit 300 has UTC time information obtained from the NMEA signal received while the precise clock generator 400 is synchronized with the time signal provided by the artificial satellite, and continuously time by a counter (not shown) that counts the sampling clock. Information is updated. Accordingly, the signal processing unit 300 forms TOD (Time Of Day) information having information of hours, minutes, and seconds when the preamble of the data is received. For example, TOD information is
Figure pat00002
can have a resolution of

그러나, 상술한 바와 같이 신호의 중첩, 페이딩, 다중 경로 등의 목적하지 않은 비이상적인 영향에 의하여 수신한 TOA 정보는 오류를 가질 수 있다. However, as described above, the received TOA information may have errors due to undesirable and non-ideal influences such as signal overlap, fading, and multipath.

신호 처리부(300)는 미리 저장된 TOA 패턴과 버퍼에 기록된 연속된 TOA 패턴을 비교한다(S300). 도 7은 미리 저장된 TOA 패턴을 예시한 도면들이다. 도 7(a) 내지 도 7 (d)에서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 정밀 시각으로 표현된 TOA이다. TOA 패턴들은 신호를 송신하는 항공기의 움직임에 따라 수신기가 수신한 TOA 들이 시간에 따라 이루는 궤적을 의미한다. 도 7(a)는 상승 패턴들을 도시한다. 도 7(a)의 좌측 도면은 시간에 따라 TOA가 선형으로 증가하는 것을 나타내고, 시간에 따라 항공기가 가속 운동하는 경우이다. 우측 도면은 시간에 따라 TOA가 비선형으로 증가하는 것을 나타내며, 항공기의 가속도가 시간에 따라 증가하는 것을 알 수 있다. The signal processing unit 300 compares the pre-stored TOA pattern with the continuous TOA pattern recorded in the buffer (S300). 7 is a diagram illustrating a pre-stored TOA pattern. 7(a) to 7(d) , the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents TOA expressed in precision time. TOA patterns refer to the trajectories of TOAs received by the receiver according to the movement of the aircraft transmitting the signal over time. Fig. 7(a) shows rising patterns. The diagram on the left of FIG. 7( a ) shows that TOA linearly increases with time, and the aircraft accelerates with time. The figure on the right shows that TOA increases nonlinearly with time, and it can be seen that the acceleration of the aircraft increases with time.

도 7(b)는 하강 패턴들을 도시한다. 도 7(b)의 좌측 도면은 시간에 따라 TOA가 선형으로 감소하는 것을 나타내고, 시간에 따라 항공기가 감속 운동하는 경우이다. 우측 도면은 시간에 따라 TOA가 비선형으로 감소하는 것을 나타내며, 항공기의 가속도가 시간에 따라 감소하는 것을 알 수 있다.Fig. 7(b) shows falling patterns. The diagram on the left of FIG. 7(b) shows that TOA linearly decreases with time, and the aircraft decelerates with time. The figure on the right shows that the TOA decreases nonlinearly with time, and it can be seen that the acceleration of the aircraft decreases with time.

도 7(c)는 복합 패턴들을 도시한다. 도 7(c)의 좌측 도면은 시간에 따라 TOA가 증가한 후, 감소하는 것을 나타내고, 시간에 따라 항공기가 가속한 후, 감속 운동하는 경우이다. 우측 도면은 시간에 따라 TOA가 감소한 후, 증가하는 것을 나타내며, 항공기가 감속한 후 가속운동하는 경우이다. 도 7(c)의 복합 패턴들은 주로 항공기의 이륙 및/또는 착륙시 형성되는 TOA 패턴들이다. 도 7(d)는 평행 패턴으로 항공기의 운동이 동속운동인 경우에 나타난다. Figure 7(c) shows the composite patterns. The diagram on the left of FIG. 7(c) shows that TOA increases and then decreases with time, and the aircraft accelerates with time and then decelerates. The figure on the right shows that TOA decreases and then increases with time, in the case of an aircraft decelerating and then accelerating. The complex patterns of FIG. 7( c ) are TOA patterns mainly formed during take-off and/or landing of an aircraft. Fig. 7(d) is a parallel pattern and is shown when the motion of the aircraft is the same speed motion.

도 7(a) 내지 도 7(d)로 예시된 패턴들은 수신기들이 수신한 신호의 TOA 정보를 시간에 따라 도시한 것으로, 대부분의 운항 궤적은 상기한 패턴들 중 어느 하나에 포함된다. The patterns illustrated in FIGS. 7A to 7D show TOA information of signals received by the receivers over time, and most of the navigation trajectories are included in any one of the patterns described above.

따라서, 버퍼에 저장된 연속된 TOA 패턴들은 도 7(a) 내지 도 7(d) 중 어느 하나의 패턴 및/또는 그 일부를 형성하며, 이를 벗어나는 경우에는 수신기가 비이상적인 특성에 따라 TOA를 오검출한 것으로 파악할 수 있다. Accordingly, the continuous TOA patterns stored in the buffer form a pattern and/or a part thereof in any one of FIGS. 7(a) to 7(d). it can be understood that

일 실시예로, 신호 처리부(300)는 저장된 5 개의 TOA 데이터와 미리 저장된 수신 시각 패턴을 비교하여 수신 시각 패턴을 비교한다. 많은 수의 TOA 데이터를 이용하여 수신 시각 패턴과 비교하면 보다 비교 결과가 더욱 정밀할 수 있으나, 중앙 처리 시스템(CPS)으로 TOA 데이터를 제공하는 레이턴시(latency)가 증가하며, 버퍼에 저장된 신호 왜곡이 발생하여 패턴 분석시 오류를 발생할 확률이 높아진다.In an embodiment, the signal processing unit 300 compares the five stored TOA data with the pre-stored reception time pattern to compare the reception time pattern. When compared with the received time pattern using a large number of TOA data, the comparison result may be more precise, but the latency of providing TOA data to the central processing system (CPS) increases, and the signal distortion stored in the buffer increases. This increases the probability of errors in pattern analysis.

일 실시예로 신호 처리부(300)는 검출 마진을 벗어난 TOA 데이터는 버릴 수 있다. 검출 마진은 검출 패턴의 TOA 값보다 20% 이상 크거나, 또는 미리 정해진 수신 시각 패턴의 값 보다 20% 이상 작은 값일 수 있다. 또한, 신호 처리부(300)는 수신 시각 패턴으로부터 외삽(extrapolate)한 값, 버퍼에 저장된 TOA 값들의 평균값 및 중간값 중 어느 하나로 검출 마진을 벗어난 TOA 데이터를 대체할 수 있다. In an embodiment, the signal processing unit 300 may discard TOA data out of the detection margin. The detection margin may be greater than the TOA value of the detection pattern by 20% or more, or may be a value less than the value of the predetermined reception time pattern by 20% or more. In addition, the signal processing unit 300 may replace the TOA data out of the detection margin with any one of a value extrapolated from the reception time pattern, an average value of TOA values stored in the buffer, and a median value.

도 8(a)은 수신기들이 수신한 신호의 TOA 정보에 비이상적인 영향이 발생한 경우를 도시한 도면이다. 수신기가 신호를 수신한 TOA 정보는 도 8(a)로 예시된 것과 같이 하강 패턴을 이루는 것을 알 수 있으나, 비이상적인 영향에 의하여 노이즈들이 발생한 것을 확인할 수 있다. 그러나, 도 8(b)를 참조하면, 본 실시예에 따라 신호 처리부가 수신 시각 패턴과 비교를 수행하여 대체를 수행한 결과에 의하면 비이상적인 영향은 제거된 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 비이상적인 영향이 제거된 TOA 데이터를 중앙 처리 시스템(CPS, central processing system)에 전송한다. 중앙 처리 시스템은 복수의 시스템이 전송한 TOA 데이터로부터 항공기의 위치를 파악한다. FIG. 8(a) is a diagram illustrating a case in which a non-ideal effect occurs on TOA information of a signal received by receivers. It can be seen that the TOA information from which the receiver receives the signal forms a falling pattern as illustrated in FIG. However, referring to FIG. 8(b) , according to the result of performing the replacement by comparing the signal processing unit with the reception time pattern according to the present embodiment, it can be confirmed that the non-ideal influence is removed. The TOA data from which the non-ideal influence has been removed is transmitted to the central processing system (CPS). The central processing system locates the aircraft from TOA data transmitted by multiple systems.

일 실시예로, 신호 처리부(300)는 버퍼에 저장된 5 개의 TOA 데이터와 미리 정해진 패턴을 비교한다. 일 예로, 5개의 TOA 데이터 모두가 검출 마진을 벗어나는 경우에는 이들에 대한 수정 작업을 수행하지 않고 버퍼에 저장된 TOA 데이터를 중앙 처리 시스템으로 전송하고, 중앙 처리 시스템이 보다 높은 컴퓨팅 자원을 이용하여 처리를 수행하도록 한다. In an embodiment, the signal processing unit 300 compares five TOA data stored in the buffer with a predetermined pattern. As an example, if all five TOA data are out of the detection margin, the TOA data stored in the buffer is transmitted to the central processing system without performing correction work on them, and the central processing system performs processing using higher computing resources. to do it

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Although it has been described with reference to the embodiment shown in the drawings in order to help the understanding of the present invention, this is an embodiment for implementation, merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will find various modifications and equivalents therefrom It will be appreciated that other embodiments are possible. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the appended claims.

1: 수신기 100: 정밀 클록 형성부
200: 수신부 300: 신호 처리부
400: 메시지 처리부
S100~S400: TOA 보정 방법의 예시적 각 단계1: Receiver 100: Precision clock forming part
200: receiving unit 300: signal processing unit
400: message processing unit
S100~S400: each exemplary step of the TOA calibration method

Claims (10)

항공기의 트랜스폰더(transponder)로부터 신호를 수신하는 단계와,
상기 신호의 수신 시각(TOA, time of arrival)을 저장하는 단계와,
저장된 상기 TOA와 미리 정해진 수신 시각 패턴을 비교하는 단계 및
수신 시각의 검출 마진을 벗어나는 수신 시각을 대체하는 단계를 포함하는 TOA 보정 방법.receiving a signal from a transponder of the aircraft;
storing a time of arrival (TOA) of the signal;
comparing the stored TOA with a predetermined reception time pattern; and
A TOA correction method comprising the step of substituting a reception time outside a detection margin of the reception time. 제1항에 있어서,
상기 항공기의 트랜스폰더로부터 수신한 신호는,
1090MHz 주파수를 가지는 Mode S 신호(1090ES)인 TOA 보정 방법.According to claim 1,
The signal received from the transponder of the aircraft is
A TOA correction method that is a Mode S signal (1090ES) with a frequency of 1090 MHz. 제1항에 있어서,
상기 신호의 TOA를 저장하는 단계는,
상기 신호의 프리앰블을 감지한 시각인 TOA 보정 방법.According to claim 1,
Storing the TOA of the signal comprises:
A TOA correction method that is the time at which the preamble of the signal is detected. 제1항에 있어서,
상기 신호의 TOA를 저장하는 단계는,
2-30 sec의 정밀도로 수행하는 TOA 보정 방법.According to claim 1,
Storing the TOA of the signal comprises:
2 TOA calibration method with precision of -30 sec. 제1항에 있어서,
상기 수신 시각 패턴은,
시간 경과에 따라 상기 TOA가 증가하는 상승 패턴,
시간 경과에 따라 상기 TOA가 감소하는 하강 패턴,
시간 경과에 따라 상기 TOA가 증가 및 감소하는 복합 패턴 및
시간 경과에 따라 상기 TOA가 변화하지 않는 패턴을 포함하는 TOA 보정 방법.According to claim 1,
The reception time pattern is,
a rising pattern in which the TOA increases over time;
a descending pattern in which the TOA decreases over time;
a complex pattern in which the TOA increases and decreases over time; and
A TOA correction method comprising a pattern in which the TOA does not change over time. 제5항에 있어서,
상기 수신 시각 패턴은,
상기 상승 패턴은 시간의 경과에 따라 수신 시각이 선형으로 증가하거나, 비선형적으로 증가하는 패턴을 포함하고,
상기 하강 패턴은 시간의 경과에 따라 수신 시각이 선형으로 감소하거나, 비선형적으로 감소하는 패턴을 포함하며,
상기 복합 패턴은 시간 경과에 따라 상기 수신 시각이 증가 후 감소하는 패턴 및 상기 수신 시각이 감소 후 증가하는 패턴을 포함하는 TOA 보정 방법.6. The method of claim 5,
The reception time pattern is,
The rising pattern includes a pattern in which the reception time increases linearly or non-linearly over time,
The falling pattern includes a pattern in which the reception time linearly decreases or non-linearly decreases over time,
The complex pattern includes a pattern in which the reception time increases and then decreases, and a pattern in which the reception time decreases and then increases according to the lapse of time. 제1항에 있어서,
상기 신호의 TOA를 저장하는 단계는,
적어도 5 개 신호의 TOA를 기록하여 저장하여 수행하는 TOA 보정 방법.According to claim 1,
Storing the TOA of the signal comprises:
A TOA correction method performed by recording and storing the TOAs of at least 5 signals. 제7항에 있어서,
상기 수신 시각 패턴을 비교하는 단계는,
상기 저장된 5 개의 신호의 TOA와 상기 수신 시각 패턴을 비교하여 수행하는 TOA 보정 방법.8. The method of claim 7,
Comparing the reception time pattern comprises:
A TOA correction method performed by comparing the TOA of the five stored signals with the reception time pattern. 제1항에 있어서,
상기 검출 마진을 벗어나는 수신 시각은, 상기 미리 정해진 수신 시각 패턴의 값 보다 20% 이상 크거나, 상기 미리 정해진 수신 시각 패턴의 값 보다 20% 이상 작은 값인 TOA 보정 방법. According to claim 1,
The reception time that deviates from the detection margin is a value greater than 20% or more than a value of the predetermined reception time pattern, or a value less than a value of the predetermined reception time pattern by 20% or more. 제1항에 있어서,
상기 미리 정해진 수신 시각 값으로 대체하는 단계는,
상기 미리 정해진 수신 시각 패턴 값으로부터 외삽(extrapolate)된 값, 인접한 수신 시각 패턴 값의 평균값 및 중간값 중 어느 하나로 대체하여 수행하는 TOA 보정 방법.
According to claim 1,
The step of replacing the predetermined reception time value with the
A TOA correction method performed by substituting any one of an extrapolated value from the predetermined reception time pattern value, an average value and a median value of adjacent reception time pattern values.
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