KR100321766B1 - Position measuring system and method capable of measuring position in indoor - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
본 발명은 실내에서의 위치 측정이 가능한 위치 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것임.The present invention relates to a position measuring system and a method capable of measuring the position indoors.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention
본 발명은, 실내에서도 GPS 위성으로부터 수신한 신호와 동일한 신호를 발생시키는 의사 위성(Pseudolite)으로부터 GPS 수신기를 통해 의사 위성 신호를 수신하여 위치를 측정할 수 있도록 한 위치 측정 시스템 및 그 방법을 제공하고자 함.An object of the present invention is to provide a position measuring system and a method for receiving a pseudo satellite signal through a GPS receiver and measuring a position from a pseudo satellite which generates the same signal as a signal received from a GPS satellite in a room. box.
3. 본 발명의 해결 방법의 요지3. Summary of the Solution of the Invention
본 발명은, 위치 측정 시스템에 적용되는 위치 측정 방법에 있어서, 위치 측정 시스템(GPS, 이하 "GPS"라 함) 수신기가 전파 신호를 수신하여 전파 신호에 할당된 의사 랜덤 번호(pseudo random number)를 인식하는 제 1 단계; 상기 GPS 수신기의 신호 처리부가 의사 위성에 할당된 의사 랜덤 번호인지를 확인한 후, 의사 랜덤 번호가 의사 위성 신호에 할당된 경우에 의사 위성 신호의 항법 메시지를 해독하여 상기 의사 위성의 좌표값을 결정하는 제 2 단계; 마이크로 프로세서가 상기 신호 처리부에서 결정된 의사 위성 좌표값을 이용해 상기 의사 위성과 상기 GPS 수신기 사이의 전파 전달 시간 및 의사 거리를 계산하여 상기 GPS 수신기의 현재 위치를 측정하는 제 3 단계를 포함함.The present invention relates to a position measuring method applied to a position measuring system, wherein a position measuring system (GPS, hereinafter referred to as "GPS") receiver receives a radio signal and receives a pseudo random number assigned to the radio signal. A first step of recognizing; After confirming whether the signal processing unit of the GPS receiver is a pseudo-random number assigned to the pseudo-satellite, if the pseudo-random number is assigned to the pseudo-satellite signal, decoding the navigation message of the pseudo-satellite signal to determine the coordinate value of the pseudo-satellite. Second step; And a third step of the microprocessor measuring the current position of the GPS receiver by calculating a propagation propagation time and a pseudo distance between the pseudo satellite and the GPS receiver using the pseudo satellite coordinates determined by the signal processor.
4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention
본 발명은 실내에서의 위치 측정 등에 이용됨.The present invention is used to measure the location in the room.
Description
본 발명은 실내에서의 위치 측정이 가능한 위치 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 위치 측정 시스템(GPS : Global Positioning System) 위성신호가 수신 불가능한 실내의 특정한 위치에 GPS 위성과 동일한 신호를 발생시키는 의사 위성(Pseudolite)을 설치하여 실내에서도 GPS 수신기를 이용한 위치측정이 가능하도록 한 것이다.The present invention relates to a position measuring system and a method for measuring a position indoors, and in particular, a pseudo position that generates the same signal as a GPS satellite at a specific position in a room where a Global Positioning System (GPS) satellite signal cannot be received. By installing a satellite (Pseudolite), it is possible to measure the location using a GPS receiver indoors.
도 1 은 종래의 위치 측정 시스템(GPS)의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a conventional position measuring system (GPS).
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 위치 측정 시스템(GPS)은 GPS 위성 신호의 수신이 가능한 지역, 즉 수신기의 안테나에서 GPS 위성이 보이는 지역에서만 이용이 가능하기 때문에, 종래의 GPS는 야외에서만 사용이 가능한 문제점이 있었다.As shown in FIG. 1, the conventional GPS system can be used only in an area where a GPS satellite signal can be received, that is, an area where a GPS satellite is visible from the antenna of the receiver. There was a possible problem.
또한, 종래의 GPS 시스템은 위성 전파 항법 시스템으로 지상 25,000km에 위치한 GPS 위성으로부터 전파를 수신하여 자신의 위치를 측정하고, GPS 수신기를 통해 전파가 위성으로부터 수신되기까지 전파 지연 시간을 측정하여 자신의 위치를 계산하기 때문에 자신의 시선(line of sight)으로 4개 이상의 GPS 위성을 관측하여야 한다.In addition, the conventional GPS system is a satellite radio navigation system to receive the radio wave from the GPS satellite located 25,000km above the ground and measure its position, and to measure the propagation delay time until the radio wave is received from the satellite through the GPS receiver. Because you calculate your position, you must observe four or more GPS satellites with your line of sight.
또한, GPS 위성으로부터 송신되는 전파의 세기가 미약하기 때문에, 지형 지물에 의하여 위성이 관측되지 않아 전파가 수신되지 않으면 GPS 시스템에 의한 위치 측정은 불가능하고, GPS 시스템은 일반적으로 위성이 관측되는 실외에서만 사용이 가능하며, 빌딩 내부, 공장 내부 등과 같은 실내에서는 이용이 불가능한 문제점이 있었다.In addition, since the strength of the radio waves transmitted from the GPS satellites is weak, the position measurement by the GPS system is impossible unless the satellites are observed due to the feature and the radio waves are not received. It is possible to use, there was a problem that can not be used in the interior, such as inside the building, factory.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 실내에서도 GPS 위성으로부터 수신한 신호와 동일한 신호를 발생시키는 의사 위성(Pseudolite)으로부터 GPS 수신기를 통해 의사 위성 신호를 수신하여 위치를 측정할 수 있도록 한 위치 측정 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems described above, the position is measured by receiving a pseudo satellite signal through a GPS receiver from a pseudo satellite (Pseudolite) which generates the same signal as the signal received from the GPS satellite in the room It is an object of the present invention to provide a position measuring system and method thereof.
도 1 은 종래의 위치 측정 시스템(GPS)의 구성 예시도.1 is an exemplary configuration diagram of a conventional position measuring system (GPS).
도 2 는 본 발명에 따른 위치 측정 시스템(GPS)의 일실시예 구성도.2 is an embodiment configuration of a position measuring system (GPS) according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 상기 도 2의 위치 측정 시스템(GPS) 수신기의 일실시예 상세 구성도.3 is a detailed configuration diagram of an embodiment of the GPS system of FIG. 2 according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 따른 위치 측정 방법에 대한 일실시예 흐름도.4 is a flow chart of an embodiment of a position measuring method according to the present invention;
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
101 : GPS 위성 201 : 의사 위성101: GPS satellite 201: pseudo satellite
202 : GPS 수신기 301 : GPS 위성 안테나202: GPS receiver 301: GPS satellite antenna
302 : GPS 위성 신호 수신부 303 : 의사 위성 안테나302: GPS satellite signal receiver 303: pseudo satellite antenna
304 : 의사 위성 신호 수신부 305 : 신호 처리부304: pseudo satellite signal receiving unit 305: signal processing unit
306 : 마이크로 프로세서 307 : 메모리 모듈의 소프트웨어306: microprocessor 307: software of the memory module
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 위치 측정 시스템(GPS, 이하 "GPS"라 함) 위성과, 위성신호가 수신 불가능한 지역에 설치되며 외부로부터 수신된 시각 정보를 바탕으로 시각 동기를 수행하여 GPS 위성 신호와 동일한 신호를 발생시키는 다수의 의사 위성을 구비하는 위치 측정 시스템(GPS)에 있어서, 상기 다수의 GPS 위성으로부터 GPS 위성 신호를 수신하기 위한 GPS 위성 신호 수신 수단; 상기 다수의 의사 위성으로부터 의사 위성 신호를 수신하기 위한 의사 위성 신호 수신 수단; 상기 의사 위성 신호 수신 수단으로부터 전달된 의사 위성 신호에서 항법 메시지를 해독하여 상기 의사 위성의 좌표값을 결정하고, 상기 GPS 위성 신호 수신 수단으로부터 전달된 GPS 위성 신호에서 항법 메시지를 해독하여 상기 GPS 위성의 좌표값을 결정하기 위한 신호 처리 수단; 및 상기 신호 처리 수단에서 결정된 상기 의사 위성의 좌표값을 이용해 상기 다수의 의사 위성과의 전파 전달 시간 및의사 거리를 계산하여 GPS 수신기의 현재 위치를 측정하고, 상기 신호 처리 수단에서 결정된 GPS 위성의 좌표값을 이용해 상기 다수의 GPS 위성과의 전파 전달 시간 및 거리를 계산하여 상기 GPS 수신기의 현재 위치를 측정하기 위한 위치 측정 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of positioning system (GPS, hereinafter referred to as "GPS") satellites, which are installed in an area where satellite signals cannot be received and perform time synchronization based on visual information received from the outside. A position measuring system (GPS) having a plurality of pseudo satellites for generating a signal identical to a GPS satellite signal, comprising: a GPS satellite signal receiving means for receiving GPS satellite signals from the plurality of GPS satellites; Pseudo satellite signal receiving means for receiving a pseudo satellite signal from the plurality of pseudo satellites; Decode the navigation message from the pseudo satellite signal transmitted from the pseudo satellite signal receiving means to determine the coordinate value of the pseudo satellite, and decode the navigation message from the GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite signal receiving means. Signal processing means for determining a coordinate value; And calculating a propagation propagation time and a pseudo distance from the plurality of pseudo satellites using coordinate values of the pseudo satellites determined by the signal processing unit to measure a current position of the GPS receiver, and coordinates of the GPS satellites determined by the signal processing unit. And a position measuring means for calculating a current propagation time and distance with the plurality of GPS satellites using a value and measuring a current position of the GPS receiver.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 위성신호가 수신 불가능한 지역에 설치되며 외부로부터 수신된 시각 정보를 바탕으로 시각 동기를 수행하여 GPS 위성 신호와 동일한 신호를 발생시키는 다수의 의사 위성을 구비하는 위치 측정 시스템(GPS)에 있어서, 상기 다수의 의사 위성으로부터 의사 위성 신호를 수신하기 위한 의사 위성 신호 수신 수단; 상기 의사 위성 신호 수신 수단으로부터 전달된 의사 위성 신호에서 항법 메시지를 해독하여 상기 의사 위성의 좌표값을 결정하기 위한 신호 처리 수단; 및 상기 신호 처리 수단에서 결정된 상기 의사 위성의 좌표값을 이용해 상기 다수의 의사 위성과의 전파 전달 시간 및 의사 거리를 계산하여 GPS 수신기의 현재 위치를 측정하기 위한 위치 측정 수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a location in which a satellite signal is not received and includes a plurality of pseudo satellites that generate a signal identical to a GPS satellite signal by performing time synchronization based on visual information received from the outside. GPS system comprising: pseudo satellite signal receiving means for receiving pseudo satellite signals from the plurality of pseudo satellites; Signal processing means for determining a coordinate value of the pseudo satellite by decoding a navigation message from the pseudo satellite signal transmitted from the pseudo satellite signal receiving means; And position measuring means for measuring the current position of the GPS receiver by calculating propagation propagation time and pseudo distance with the plurality of pseudo satellites using coordinate values of the pseudo satellites determined by the signal processing means. do.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 위치 측정 시스템에 적용되는 위치 측정 방법에 있어서, 위치 측정 시스템(GPS, 이하 "GPS"라 함) 수신기가 전파 신호를 수신하여 전파 신호에 할당된 의사 랜덤 번호(pseudo random number)를 인식하는 제 1 단계; 상기 GPS 수신기의 신호 처리부가 의사 위성에 할당된 의사 랜덤 번호인지를 확인한 후, 의사 랜덤 번호가 의사 위성 신호에 할당된 경우에 의사 위성 신호의 항법 메시지를 해독하여 상기 의사 위성의 좌표값을 결정하는 제 2 단계;마이크로 프로세서가 상기 신호 처리부에서 결정된 의사 위성 좌표값을 이용해 상기 의사 위성과 상기 GPS 수신기 사이의 전파 전달 시간 및 의사 거리를 계산하여 상기 GPS 수신기의 현재 위치를 측정하는 제 3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a position measuring method applied to a position measuring system, the position measuring system (GPS, hereinafter referred to as "GPS") receiver receives a radio signal and a pseudo random number assigned to the radio signal a first step of recognizing a pseudo random number; After confirming whether the signal processing unit of the GPS receiver is a pseudo-random number assigned to the pseudo-satellite, if the pseudo-random number is assigned to the pseudo-satellite signal, decoding the navigation message of the pseudo-satellite signal to determine the coordinate value of the pseudo satellite. A second step of measuring a current position of the GPS receiver by calculating a propagation propagation time and a pseudo distance between the pseudo satellite and the GPS receiver using a pseudo satellite coordinate value determined by the signal processor; Characterized in that made.
또한, 본 발명은 의사 랜덤 번호가 GPS 위성 신호에 할당된 경우에, 상기 신호 처리부에서 GPS 위성 신호의 항법 메시지를 해독하여 GPS 위성의 좌표값을 결정하는 제 4 단계; 및 상기 마이크로 프로세서가 상기 신호 처리부에서 결정된 상기 GPS 위성의 좌표값을 이용해 상기 GPS 위성과 상기 GPS 수신기 사이의 전파 전달 시간 및 거리를 계산하여 상기 GPS 수신기의 현재 위치를 측정하는 제 5 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, when the pseudo random number is assigned to the GPS satellite signal, the present invention includes a fourth step of decoding the navigation message of the GPS satellite signal by the signal processor to determine the coordinates of the GPS satellite; And measuring, by the microprocessor, a current position of the GPS receiver by calculating a propagation propagation time and distance between the GPS satellite and the GPS receiver using coordinates of the GPS satellite determined by the signal processor. Characterized in that made.
본 발명은 기존 GPS의 사용환경을 넓히기 위하여, 바람직하게는 4개 이상의 GPS 의사 위성을 건물 내부에 설치하여 건물 내부로 GPS 신호를 전송하게 하여 실내에서도 GPS 수신기를 사용하여 자신의 위치를 측정할 수 있게 하는 것이다. 즉, 기존의 GPS는 위성이 관측되는 실외에서만 사용이 가능하였는데 본 발명은 실내에서도 GPS 수신기를 이용하여 위치측정이 가능하도록 한 것이다. 또한, 실내에서도 이동하는 이동체의 위치를 측정하기 위한 새로운 방법으로 GPS 수신기를 사용할 수 있게 하는 것이다.According to the present invention, in order to expand the use environment of the existing GPS, preferably, four or more GPS pseudo-satellite satellites are installed in the building to transmit GPS signals to the building, so that the user can measure their location using the GPS receiver indoors. It is to be. In other words, the existing GPS was available only in the outdoors where the satellite is observed, the present invention is to enable the position measurement using the GPS receiver indoors. In addition, the GPS receiver can be used as a new method for measuring the position of a moving object indoors.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 발명에 따른 위치 측정 시스템(GPS)의 일실시예 구성도로서, 의사 위성(201) 및 GPS 수신기(200, 202)를 구비하며, 의사 위성(201)간의 시각 동기를 위해서 외부에 의사 위성(201)과 유선으로 연결된 GPS 안테나 및 GPS 수신기(200)를 설치하여 시각 정보를 추출한다.2 is a configuration diagram of an embodiment of a position measuring system (GPS) according to the present invention, which includes a pseudo satellite 201 and GPS receivers 200 and 202, and which is external to the time synchronization between the pseudo satellites 201. Visual information is extracted by installing a GPS antenna and a GPS receiver 200 connected to the pseudo satellite 201 by wire.
도면에 도시된 바와 같이, GPS 위성 신호와 동일한 신호를 발생시키는 장치를 의사 위성(201)이라 한다. 여기서, 의사 위성(201)간 요구되는 시각 동기는 GPS 안테나 및 GPS 수신기(200)를 이용하는 기존의 방식을 사용한다. 의사 위성(201)은 GPS 위성과 동일한 신호를 발생시킴으로써 다른 GPS 위성이 된다. 전술한 바와 같은 의사 위성(201)을 건물 내부의 천정 모서리에 각각 최소 4개 이상을 설치하여 건물 내부의 GPS 수신기(202)로 GPS 신호를 송신한다. 이때, 의사 위성(201)이 설치되는 장소의 좌표는 미리 정밀한 측량을 통해 계산된다.As shown in the figure, a device that generates the same signal as the GPS satellite signal is called pseudo satellite 201. Here, the time synchronization required between the pseudo satellites 201 uses an existing method using the GPS antenna and the GPS receiver 200. The pseudo satellite 201 becomes another GPS satellite by generating the same signal as the GPS satellites. As described above, at least four pseudo satellites 201 are installed at the corners of the ceiling inside the building to transmit GPS signals to the GPS receiver 202 inside the building. At this time, the coordinates of the place where the pseudo satellite 201 is installed are calculated through a precise measurement in advance.
실내의 사용자는 별도의 수신기를 필요로 하지 않고, 종래의 GPS 수신기(202)를 이용하여 적어도 4개 이상의 의사 위성(201)으로부터 전파를 수신하여 자신의 위치를 측정할 수 있다.The indoor user does not need a separate receiver and can measure his / her own position by receiving radio waves from at least four or more pseudo satellites 201 using a conventional GPS receiver 202.
이러한 실내 GPS는 건물내 사람의 위치를 추적하고, 공장 내부를 주행하는 이동 로봇(mobile robot) 등의 이동체 위치를 추적할 때 효과적으로 이용될 수 있으며, 실내에서 이동중이던 이동체가 실외로 이동할 때 연속적으로 위치를 측정할 수 있다.Such indoor GPS can be effectively used to track the location of a person in a building and to track the location of a moving object such as a mobile robot that travels inside a factory, and continuously moves when the moving object moving indoors moves outdoors. The position can be measured.
도 3 은 본 발명에 따른 도 2의 위치 측정 시스템(GPS) 수신기의 일실시예 구성도로서, GPS 위성 안테나(301), GPS 위성 신호 수신부(302), 의사 위성안테나(303), 의사 위성 신호 수신부(304), 신호 처리부(305), 마이크로 프로세서(306) 및 메모리 모듈의 소프트웨어(307)를 구비하며, GPS 수신기(202)는 GPS 위성 신호 및 의사 위성 신호를 수신할 수 있다.3 is a configuration diagram of an embodiment of a GPS receiver of FIG. 2 according to the present invention, and includes a GPS satellite antenna 301, a GPS satellite signal receiver 302, a pseudo satellite antenna 303, and a pseudo satellite signal. A receiver 304, a signal processor 305, a microprocessor 306, and software 307 of a memory module are provided, and the GPS receiver 202 can receive GPS satellite signals and pseudo satellite signals.
GPS 수신기(202)를 이용한 위치 측정 시스템(GPS)에 대해 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 발명에 이용되는 의사 위성(201)에 대해 살펴보면, 의사 위성(201)은 GPS 위성 신호와 동일한 신호를 발생시키는 장치로서, 의사 위성(201)간 요구되는 시각 동기는 기존의 GPS 안테나 및 GPS 수신기(200)를 이용하고, 의사 위성(201)은 GPS 위성과 동일한 신호를 발생시킴으로써 다른 GPS 위성이 된다. 따라서, 본 발명에서는 의사 위성(201)을 건물 내부의 천정 모서리에 각각 최소 4개 이상을 설치하여 건물 내부의 GPS 수신기(202)로 GPS 신호를 송신한다. 이때, 의사 위성(201)이 설치되는 장소의 좌표는 미리 정밀한 측량을 통해 계산된다.Prior to describing the GPS system using the GPS receiver 202 in detail, the pseudo satellite 201 used in the present invention will be described. The pseudo satellite 201 generates the same signal as the GPS satellite signal. As a device for synchronizing, the time synchronization required between the pseudo satellites 201 uses the existing GPS antenna and the GPS receiver 200, and the pseudo satellite 201 becomes another GPS satellite by generating the same signal as the GPS satellites. Therefore, in the present invention, at least four pseudo satellites 201 are installed at the corners of the ceiling inside the building to transmit GPS signals to the GPS receiver 202 inside the building. At this time, the coordinates of the place where the pseudo satellite 201 is installed are calculated through a precise measurement in advance.
이동체의 현재 위치를 측정할 수 있는 위치 측정 시스템(GPS)은, 다수의 GPS 위성과, 위성신호가 수신 불가능한 지역에 설치되며 외부로부터 수신된 시각 정보를 바탕으로 시각 동기를 수행하여 GPS 위성 신호와 동일한 신호를 발생시키는 다수의 의사 위성(201)과, 다수의 GPS 위성으로부터 GPS 위성 신호를 GPS 위성 안테나(301)를 통해 수신하기 위한 GPS 위성 신호 수신부(302)와, 다수의 의사 위성(201)으로부터 의사 위성 신호를 의사 위성 안테나(303)를 통해 수신하기 위한 의사 위성 신호 수신부(304)와, 의사 위성 신호 수신부(304)로부터 전달된 의사 위성 신호에서 항법 메시지를 해독하여 다수의 의사 위성(201)의 좌표값을 결정하고, GPS 위성 신호 수신부(302)로부터 전달된 GPS 위성 신호에서 항법 메시지를 해독하여 GPS 위성의 좌표값을 결정하기 위한 신호 처리부(305)와, 신호 처리부(305)에서 결정된 다수의 의사 위성(201)의 좌표값을 이용해 다수의 의사 위성(201)과의 전파 전달 시간 및 의사 거리를 계산하여 현재의 위치(즉, 이동체의 위치)를 측정하고, 신호 처리부(305)에서 결정된 GPS 위성의 좌표값을 이용해 다수의 GPS 위성과의 전파 전달 시간 및 거리를 계산하여 현재의 위치(즉, 이동체의 위치)를 측정하기 위한 마이크로 프로세서(306) 및 메모리 모듈의 소프트웨어(307)를 포함한다.The GPS system, which can measure the current position of the moving object, is installed in a region where a plurality of GPS satellites and satellite signals cannot be received and performs time synchronization based on visual information received from the outside. A plurality of pseudo satellites 201 generating the same signal, a GPS satellite signal receiver 302 for receiving GPS satellite signals from the plurality of GPS satellites via the GPS satellite antenna 301, and a plurality of pseudo satellites 201 A pseudo satellite signal receiver 304 for receiving a pseudo satellite signal from the pseudo satellite antenna 303 and a plurality of pseudo satellites 201 by decoding a navigation message from the pseudo satellite signal transmitted from the pseudo satellite signal receiver 304. Signal processing to determine the coordinate value of the GPS satellite by determining the coordinate value of the GPS signal, and decoding the navigation message from the GPS satellite signal transmitted from the GPS satellite signal receiver 302. 305 and the propagation propagation time and pseudo distance with the plurality of pseudo satellites 201 using the coordinate values of the plurality of pseudo satellites 201 determined by the signal processing unit 305 to calculate the current position (that is, Position) and a microprocessor for measuring the current position (ie, the position of the moving object) by calculating propagation time and distance with a plurality of GPS satellites using the coordinates of the GPS satellites determined by the signal processor 305. 306 and software 307 of the memory module.
한편, 위치 측정 시스템(GPS)은, 위성신호가 수신 불가능한 지역에 설치되며 외부로부터 수신된 시각 정보를 바탕으로 시각 동기를 수행하여 GPS 위성 신호와 동일한 신호를 발생시키는 다수의 의사 위성(201)과, 다수의 의사 위성(201)으로부터 의사 위성 신호를 수신하기 위한 의사 위성 신호 수신부(304)와, 의사 위성 신호 수신부(304)로부터 전달된 의사 위성 신호에서 항법 메시지를 해독하여 다수의 의사 위성(201)의 좌표값을 결정하기 위한 신호 처리부(305)와, 신호 처리부(305)에서 결정된 다수의 의사 위성(201)의 좌표값을 이용해 다수의 의사 위성(201)과의 전파 전달 시간 및 의사 거리를 계산하여 현재의 위치(즉, 이동체의 위치)를 측정하기 위한 마이크로 프로세서(306) 및 메모리 모듈의 소프트웨어(307)를 포함한다.On the other hand, the GPS system is installed in an area where satellite signals cannot be received, and a plurality of pseudo satellites 201 which generate the same signal as the GPS satellite signals by performing time synchronization based on visual information received from the outside. A plurality of pseudo satellites 201 are obtained by decoding a navigation message from a pseudo satellite signal receiver 304 for receiving pseudo satellite signals from a plurality of pseudo satellites 201 and a pseudo satellite signal transmitted from the pseudo satellite signal receiver 304. Propagation propagation time and pseudo distance to the plurality of pseudo satellites 201 using the coordinates of the signal processing unit 305 and the plurality of pseudo satellites 201 determined by the signal processing unit 305. It includes a microprocessor 306 and a software module 307 of the memory module for calculating and measuring the current position (ie, the position of the moving object).
도면에 도시된 바와 같이, 1.5GHz의 GPS L1 주파수를 처리하는 GPS 위성 신호 수신부(302)는 GPS 위성 안테나(301)를 통해 GPS 위성 신호를 수신하여 신호 처리부(305)로 전송하고, 의사 위성의 사용 주파수를 처리하는 의사 위성 신호 수신부(304)는 의사 위성 안테나(303)를 통해 의사 위성 신호를 수신하여 신호 처리부(305)로 전송한다.As shown in the figure, the GPS satellite signal receiver 302 which processes the GPS L1 frequency of 1.5 GHz receives the GPS satellite signal through the GPS satellite antenna 301 and transmits the GPS satellite signal to the signal processor 305, The pseudo satellite signal receiver 304 processing the frequency of use receives the pseudo satellite signal through the pseudo satellite antenna 303 and transmits the pseudo satellite signal to the signal processor 305.
또한, 신호 처리부(305)는 GPS 위성 신호 수신부(302)로부터 GPS 위성 신호를 수신하여 GPS 위성 신호 처리를 수행하며, 의사 위성 신호 수신부(304)로부터 의사 위성 신호를 수신하여 의사 위성 신호를 처리하여 항법 메시지를 해독하고 의사 위성의 좌표값을 결정하여 마이크로 프로세서(306)로 전송한다.In addition, the signal processor 305 receives a GPS satellite signal from the GPS satellite signal receiver 302 to perform GPS satellite signal processing, and receives a pseudo satellite signal from the pseudo satellite signal receiver 304 to process a pseudo satellite signal. The navigation message is decoded and the coordinate values of the pseudo satellite are determined and transmitted to the microprocessor 306.
또한, 마이크로 프로세서(306) 및 메모리 모듈의 소스트웨어(307)는 의사 위성(201)과 GPS 수신기(202)사이의 전파 전달 시간 및 의사 거리를 계산하며, 4개 이상의 의사 위성과 의사 거리를 이용해 사용자의 위치를 측정한다.In addition, the microprocessor 306 and the software 307 of the memory module calculate the propagation propagation time and pseudo distance between the pseudo satellite 201 and the GPS receiver 202, and use four or more pseudo satellites and a pseudo distance. Measure your location.
또한, GPS 위성 및 의사 위성으로부터의 신호는 신호 처리부(305)로 전송되어 상관기 및 적산기를 통해 처리된다. 마이크로 프로세서(306)는 신호 처리부(305)의 동작을 제어하고 메모리 모듈에 내장된 소프트웨어(307)를 수행한다.In addition, signals from GPS satellites and pseudo satellites are transmitted to the signal processor 305 and processed through the correlator and the accumulator. The microprocessor 306 controls the operation of the signal processor 305 and performs software 307 embedded in the memory module.
한편, 의사 위성 신호 전송을 위한 주파수는 의사 위성의 사용 지역에서 전파법규상 허용될 수 있는 임의의 주파수이다. 만약, 의사 위성의 전송 주파수가 GPS 위성과 동일한 주파수 즉, 1.5GHz를 사용한다면 의사 위성을 위한 의사 위성 안테나(303) 및 의사 위성 신호 수신부(304)는 필요없게 된다.On the other hand, the frequency for the pseudo satellite signal transmission is any frequency that can be permitted by radio law in the region of use of the pseudo satellite. If the transmission frequency of the pseudo satellite is the same frequency as the GPS satellite, that is, 1.5 GHz, the pseudo satellite antenna 303 and the pseudo satellite signal receiver 304 for the pseudo satellite are not necessary.
도 4 는 본 발명에 따른 위치 측정 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an embodiment of a position measuring method according to the present invention.
도면에 도시된 바와 같이, GPS 수신기가 전파 신호를 수신하여 전파 신호에 할당된 의사 랜덤 번호(pseudo random number)를 인식하여(401), 신호 처리부는 의사 랜덤 번호가 의사 위성에 할당된 것인지 GPS 위성에 할당된 것인지를 판단하여(402) 의사 위성에 할당된 의사 랜덤 번호이면 의사 위성 신호의 항법 메시지를 해독하여 의사 위성의 좌표값을 결정한다(403).As shown in the figure, the GPS receiver receives a radio signal and recognizes a pseudo random number assigned to the radio signal (401), so that the signal processing unit determines whether the pseudo random number is assigned to the pseudo satellite. If it is assigned to the pseudo-satellite number (402) and the pseudo-random number assigned to the pseudo-satellite, the navigation message of the pseudo-satellite signal is decoded to determine the coordinate value of the pseudo-satellite (403).
이후, 마이크로 프로세서가 신호 처리부로부터의 결정된 의사 위성 좌표값을 이용하여 의사 위성과 GPS 수신기사이의 전파 전달 시간 및 의사 거리를 계산하고(404), 4개 이상의 의사 위성과 의사 거리를 이용해 현재의 위치(즉, 이동체의 위치)를 측정한다(405).Then, the microprocessor calculates propagation propagation time and pseudo distance between the pseudo satellite and the GPS receiver using the determined pseudo satellite coordinates value from the signal processor (404), and uses the four or more pseudo satellites and the pseudo distance to determine the current position. (Ie, position of the moving object) is measured (405).
한편, 신호 처리부는 의사 랜덤 번호가 의사 위성에 할당된 것인지 GPS 위성에 할당된 것인지를 판단하여(402) GPS 위성에 할당된 의사 랜덤 번호이면 GPS 위성 신호의 항법 메시지를 해독하여 GPS 위성의 좌표값을 결정한다(406).Meanwhile, the signal processor determines whether the pseudo random number is assigned to the pseudo satellite or the GPS satellite (402), and if the pseudo random number is assigned to the GPS satellite, decodes the navigation message of the GPS satellite signal to determine the coordinates of the GPS satellite. Determine (406).
이후, 마이크로 프로세서가 신호 처리부로부터의 결정된 GPS 위성 좌표값을 이용하여 GPS 위성과 GPS 수신기사이의 전파 전달 시간 및 거리를 계산하고(407), 4개 이상의 GPS 위성과 거리를 이용해 현재의 위치(즉, 이동체의 위치)를 측정한다(408).The microprocessor then calculates the propagation time and distance between the GPS satellites and the GPS receiver using the determined GPS satellite coordinates from the signal processor (407) and uses the four or more GPS satellites and distances to determine the current position (i.e. , The position of the moving object) is measured (408).
여기서, 의사 위성 신호로부터 구한 의사 거리는 일반적인 GPS 위성 신호로부터 구한 의사 거리와는 달리 위성 시계 오차, 전리층, 이온층, 지구자전속도 보정 등과 같은 의사 거리 보정이 수행되지 않는다. 의사 위성으로부터의 의사 거리는 GPS 위성 신호와는 달리 항법 메시지의 궤도 정보 및 위성 시계를 조작하는 S/A(Selective availability)가 없으므로 보다 정확한 위치를 구할 수 있다.Here, unlike the pseudo distance obtained from the general GPS satellite signal, the pseudo distance obtained from the pseudo satellite signal does not perform pseudo distance correction such as satellite clock error, ionospheric layer, ion layer, and earth rotation speed correction. Unlike the GPS satellite signal, the pseudo distance from the pseudo satellite can obtain a more accurate position because there is no S / A (Selective availability) for manipulating the satellite clock and the orbit information of the navigation message.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited to the drawing.
상기와 같은 본 발명은, 의사 위성을 이용함으로써 건물내 사람의 위치를 추적하고, 공장 내부를 주행하는 이동 로봇(mobile robot)의 위치를 효과적으로 추적할 수 있으며, 실내에서 이동중이던 이동체가 실외로 이동할 때 연속적으로 위치를 측정할 수 있는 효과가 있다.The present invention as described above, by using a pseudo satellite can track the location of the person in the building, and effectively track the location of the mobile robot (mobile robot) running inside the factory, the mobile object that was moving in the room to move outdoors It is effective to measure position continuously.
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