KR20030006218A

KR20030006218A - a

Info

Publication number: KR20030006218A
Application number: KR1020010041911A
Authority: KR
Inventors: 김종철; 오경륜
Original assignee: 한국항공우주연구원
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2003-01-23

Abstract

본 발명은 현재의 해상용 DGPS(Differential Positioning System)의 보정신호 방송 표준 규격인 RTCM(Radio Commission Maritime Services)포맷을 유지하며 부가적인 시각정보를 포함하는 DGPS의 송수신에 있어서 데이터 동기를 위한 동기신호 발생에 관한 것으로 DGPS 보정신호와 시각정보를 결합한 데이터를 송수신기간에 정확히 교환하기 위해 DGPS 기준국내 원자시계를 기준으로 한 1pps(Pulse Per Second)신호를 송신신호에 삽입하여 수신기측에서 GPS(Global Positioning System)의 1pps 신호에 독립한 수신기의 클럭 기준을 제공하기 위한 것이다.The present invention maintains the RTCM (Radio Commission Maritime Services) format, which is a standard broadcast signal standard for marine differential positioning system (DGPS), and generates a synchronization signal for data synchronization in DGPS transmission and reception including additional visual information. In order to accurately exchange data combining DGPS correction signal and time information during transmission and reception period, GPS (Global Positioning System) is inserted at the receiver side by inserting 1pps (Pulse Per Second) signal based on DGPS reference domestic atomic clock. It is to provide the clock reference of the receiver which is independent of the 1pps signal.

수신기에서 데이터 비트의 식별은 송신측의 송신 클럭과 수신기 내부 클럭의 동기를 통해 이루어지게 되는데 DGPS 수신기는 수신기 내부 클럭에 의존하여 동기를 맞추고 있으며, DGPS 수신기 클럭은 GPS 위성의 1pps 신호에 의존하고 있다.The data bits in the receiver are identified by synchronizing the transmit clock of the transmitter with the internal clock of the receiver. The DGPS receiver synchronizes depending on the internal clock of the receiver. The DGPS receiver clock depends on the 1pps signal of the GPS satellites. .

본 발명을 통해 송신신호의 부가적인 시각정보에 DGPS 기준국 내 원자시계를 이용한 1pps 신호를 첨가함으로써 송수신 클럭의 기준을 제공하게 되어 GPS에 의존하지 않는 독자적인 시각동기원을 유지할 수 있고 유사시 GPS를 이용하지 못하는 경우에도 시각정보와 정확한 데이터 동기원을 이용한 독자적인 항법시스템 구축을 구현할 수 있다.According to the present invention, by adding a 1pps signal using the atomic clock in the DGPS reference station to the additional visual information of the transmission signal, it is possible to provide a reference of the transmission and reception clock, thereby maintaining an independent time synchronization source independent of GPS and using GPS in case of emergency. Even if it is not possible, it is possible to implement an independent navigation system using visual information and accurate data synchronization sources.

Description

Satellite synchronization correction signal transmission / reception system with time synchronization signal insertion that adds 1 PS synchronization signal based on digital clock

본 발명은 현재의 해상용 DGPS 방송 표준 규격인 RTCM포맷을 유지하며 부가적인 시각정보를 포함하는 위성항법보정신호의 송수신에 있어 데이터 동기를 위한 동기신호발생에 관한 것으로 위성항법보정신호와 시각정보를 결합한 데이터를 송수신기간에 정확히 교환하기 위해 송신 신호에 DGPS 기준국내 원자시계를 기준으로 한 1pps신호를 삽입하여 수신기측에서 GPS의 1pps 신호에 독립한 수신기 클럭 기준을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to the generation of a synchronization signal for data synchronization in the transmission and reception of a satellite navigation correction signal containing additional visual information while maintaining the RTCM format, which is the current maritime DGPS broadcasting standard. The 1pps signal based on the DGPS reference domestic atomic clock is inserted into the transmission signal to accurately exchange the combined data in the transmission and reception period, so that the receiver side provides an independent receiver clock reference to the 1pps signal of the GPS.

현재 도 5 에 도시된 바와 같이 RTCM 표준에 의한 DGPS 보정신호는 프레임 동기(각 메시지 타입의 첫번째 워드의 고정된 8비트 프리앰블과 6비트 패러티를 통해 프레임 동기를 기함)를 사용하고 있는데 송신신호 그 자체에 데이터 동기를 위한 별도의 정보가 없이 비동기식으로 전송되고 있어 시각정보에 대해서는 GPS 수신데이터에 의존적일 수 밖에 없었다.As shown in FIG. 5, the DGPS correction signal based on the RTCM standard uses frame synchronization (frame synchronization through fixed 8-bit preamble and 6-bit parity of the first word of each message type). Because there is no separate information for data synchronization, it is transmitted asynchronously. Therefore, the visual information has no choice but to depend on GPS received data.

현재의 DGPS 보정데이터 비트의 식별은 송신측의 송신 클럭에 관계없이 도 3에 도시된 바와 같이 수신신호 클럭의 타임슬롯간격으로 비트를 식별하고 있는데이때 기준은 GPS 신호의 시각정보이다.The current DGPS correction data bits are identified by the time slot interval of the received signal clock as shown in FIG. 3 irrespective of the transmission clock of the transmitter. In this case, the reference is the time information of the GPS signal.

그러므로, 유사시 GPS를 이용하지 못할 경우 수신기의 클럭을 기준으로 한 DGPS 시스템은 제 기능을 할 수 없게 된다.Therefore, if GPS is not available in case of emergency, the DGPS system based on the clock of the receiver will not function properly.

본 발명을 통해 송신신호에 1pps 동기신호를 첨가함으로써 유사시 발생할 수 있는 문제점을 극복할 수 있으며, 아울러 기준국 원자시계를 기준으로 한 1pps 송신클럭을 이용함으로써 유사시 GPS를 이용할 수 없는 상황에서도 독자적인 기능을 수행할 수 있게 된다.Through the present invention, it is possible to overcome the problems that may occur in case of emergency by adding 1pps synchronization signal to the transmission signal, and also use the 1pps transmission clock based on the atomic clock of the reference station to provide a unique function even when GPS cannot be used in case of emergency. It can be done.

또한, 본 발명과 유사한 기술이 유럽에서 연구중에 있는데 이는 기존의 장거리전파측위장치체인(LORAN-C)을 이용하여 DGPS 보정정보를 방송하는 EUROFIX시스템이다.In addition, a technology similar to the present invention is being studied in Europe, which is a EUROFIX system that broadcasts DGPS correction information using a conventional long-range radio wave positioning device chain (LORAN-C).

EUROFIX는 LORAN-C를 매체로 DGPS 보정신호를 방송하는데 GRI(Group Repetition Interval : 주국이 펄스 그룹을 송신하는 주기)의 8개 펄스 중 6개 펄스의 위치를 +㎲,0㎲,-1㎲만큼 변화시켜 GRI당 7비트의 정보를 담게 되는데, GRI의 범위가 40∼100㎳이므로 데이터 전송량은 70∼175bps에 해당된다.EUROFIX broadcasts the DGPS correction signal over LORAN-C as a medium. The position of 6 pulses among 8 pulses of GRI (Group Repetition Interval) is + ㎲, 0㎲, -1㎲. By changing it, it contains 7 bits of information per GRI. Since the GRI range is 40 to 100 ms, the data transfer amount corresponds to 70 to 175 bps.

EROFIX는 LORAN-C에 DGPS 정보를 싣기 위해 작은 단위 시각(μ초)의 구분을 사용하므로 이의 하드웨어 구현에 비용이 많이 들어 수신단말기 대당가격이 높을 수밖에 없었다.EROFIX uses a small unit time to load DGPS information into LORAN-C. μ seconds), the hardware implementation is expensive and the price per receiver is high.

본 발명을 통해 해상용 DGPS 보정신호 방송 표준규격인 RTCM 포맷을 유지하며 부가적인 시각정보의 송수신에 있어 데이터 동기를 위한 동기신호를 삽입함으로써 GPS 보정신호와 시각정보를 결합한 데이터를 수신측에서 수신신호의 타임슬롯 간격을 정확하게 식별하여 DGPS 보정정보 및 부가된 시각정보 그 자체가 독자적인 의미를 갖게 하고자 한다.The present invention maintains the RTCM format, which is a maritime DGPS correction signal broadcasting standard, and inserts a synchronization signal for data synchronization in transmitting and receiving additional visual information. By accurately identifying the time slot interval of the DGPS correction information and the added visual information itself to have a unique meaning.

도 1은 본 발명의 DGPS 보정정보와 시각정보 송신을 위한 DGPS 기준국 시스템 구성도1 is a configuration diagram of a DGPS reference station system for transmitting DGPS correction information and time information according to the present invention.

도 2는 본 발명의 DGPS 보정정보와 시각정보 수신을 위한 사용자 시스템 구성도2 is a diagram illustrating a user system for receiving DGPS correction information and visual information according to the present invention.

도 3은 비동기 방식에 의한 RTCM 데이터 표시도3 is a RTCM data display by an asynchronous method

도 4는 1pps 동기신호를 기준으로 한 DGPS 보정정보 및 시각정보 데이터 전송상태도4 is a diagram illustrating a state of transmitting DGPS correction information and time information data based on a 1pps sync signal;

도 5는 RTCM 형식 각 메시지 첫번째 워드 블럭도Figure 5 is a first word block diagram of each message in RTCM format

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명][Explanation of symbols on the main parts of the drawings]

1, 13, 22 : 수신안테나2, 24 : 위성항행 수신기1, 13, 22: reception antenna 2, 24: satellite navigation receiver

3 : 차분보정메시지4 : 보정정보 데이터 포맷부분3: differential correction message 4: correction data format part

5 : MSK변조기6 : 기준국 내 원자시계5: MSK modulator 6: atomic clock in reference station

7 : 시각정보메시지8 : 시각정보 데이터포맷부분7: Time information message 8: Time information data format

9 : ASK변조기10: 데이터링크 송신기9: ASK Modulator 10: Data Link Transmitter

11 : 송신안테나12, 14 : 데이터 링크부분11: transmitting antenna 12, 14: data link part

15 : 데이터 링크 수신기16 : ASK 복조기15 data link receiver 16 ASK demodulator

17 : 시각정보 데이터포맷18 : 시각정보17: time information data format 18: time information

19 : MSK 복조기20 : 보정정보 데이터포맷19: MSK demodulator 20: Calibration information data format

21 : 차분보정정보23 : 항법정보 위치좌표21: difference correction information 23: navigation information position coordinates

본 발명은 GPS 신호를 받아 차분보정메세지(3)를 생성하는 위성항행수신기 부분(2)과, DGPS 기준국내 원자시계를 이용하여 1pps 동기신호를 삽입한 시각정보를 생성해 주는 기준국내 원자시계 부분(6)과, 상기 두 정보를 변조하여 일반사용자에게 송출하는 데이터 링크 부분(12)으로 이루어진 송신시스템과, 상기 송신시스템에서 송신된 신호를 수신한 후 복조하여 차분보정정보(21)와 시각정보(18)를 얻어내는 데이터 링크부분(14)과, 상기 차분보정정보(21)를 위성으로부터 수신한 GPS신호와 계산하여 얻어진 최종 항법정보위치좌표(23)를 디스플레이하고 출력하는 위성항행수신기 부분(24)로 이루어진 수신시스템으로 구성된다.The present invention provides a satellite navigation receiver portion (2) for receiving a GPS signal to generate a differential correction message (3), and an atomic clock portion for a reference station for generating visual information into which a 1pps synchronization signal is inserted using a DGPS reference domestic atomic clock. (6), and a transmission system consisting of a data link portion 12 for modulating the two pieces of information and sending it to a general user, and receiving and demodulating the signal transmitted from the transmission system to demodulate the difference correction information 21 and the time information. (18) and a satellite navigation receiver portion for displaying and outputting a data link portion 14 for obtaining the 18 and a final navigation information position coordinate 23 obtained by calculating the difference correction information 21 with a GPS signal received from the satellite ( It consists of a receiving system consisting of 24).

본 발명의 송신시스템은 도 1 에서 도시된 바와 같이 GPS 신호를 수신하는 안테나(1)와, 상기 수신한 GPS 신호를 기준국 좌표와 계산하여 차분보정메시지(3)를 생성하는 위성항행수신기부분(2)과, 상기 차분보정메시지(3)를 보정신호 방송 표준 규격인 RTCM SC-104 형식에 따라 데이터를 포맷하는 부분(4)과, 상기 포맷한 정보를 중파에 싣는 MSK(Minimum Shift Keying) 변조기(5)와, 정확한 시각정보를 생성해주는 기준국 내 원자시계부분(6)과, 상기 시각정보메시지(7)를 포맷하는 부분(8)과, 상기 포맷된 시각정보를 MSK 변조신호에 싣는 ASK(Amplitude Shift Keying)변조기(9)와, 최종 변조신호를 일반사용자에게 송출하는 데이터 링크 송신기(10)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the transmission system of the present invention includes an antenna 1 for receiving a GPS signal, and a satellite navigation receiver part for generating a differential correction message 3 by calculating the received GPS signal with reference station coordinates ( 2) and a portion (4) for formatting the difference correction message (3) according to the RTCM SC-104 format, which is a correction signal broadcasting standard, and a MSK (Minimum Shift Keying) modulator for loading the formatted information into a medium wave. (5), an atomic clock portion 6 in the reference station for generating accurate time information, a portion 8 for formatting the time information message 7, and an ASK that carries the formatted time information in an MSK modulated signal. (Amplitude Shift Keying) A modulator 9 and a data link transmitter 10 for transmitting the final modulated signal to a general user.

DGPS 기준국내 원자시계(6)에 생성된 시각정보에는 시각정보메시지외에 1pps 신호가 첨부되며, 데이터 송신은 이 1pps 신호를 기준으로 이루어지게 되어 송수신 클럭의 기준을 제공한다.The time information generated in the DGPS reference domestic atomic clock 6 is appended with a 1 pps signal in addition to the time information message, and data transmission is made based on this 1 pps signal to provide a reference for the transmission and reception clock.

이러한 기준국내 원자시계(6)를 기준으로 한 1pps 동기신호를 첨가한 MSK 변조 DGPS 보정정보와 ASK 변조 시각정보는 도 4에 표시된 바와 같다.MSK-modulated DGPS correction information and ASK-modulated time information to which the 1pps synchronization signal based on the reference domestic atomic clock 6 are added are shown in FIG.

본 발명의 수신시스템의 구성은 도 2 에 도시된 바와 같이 수신안테나(13)로 받은 신호를 ASK복조기로 전송하는 데이터 링크 수신기(14)와, 상기 수신된 MSK와 ASK 변조신호를 복조하여 시각정보를 얻는 ASK복조기(16)와, 상기 MSK와 ASK 변조신호를 복조하여 보정정보를 얻는 MSK복조기(19)와, 상기 ASK복조기(16)에서 복조된 신호를 포맷하여 시각정보(18)를 얻는 시각정보 데이터 포맷하는 부분(17)과 상기 MSK(19)복조기에서 복조된 신호를 포맷하여 차분보정정보(21)를 얻는 보정정보 데이터 포맷하는 부분(20)과 상기 차분보정정보(21)를 GPS 신호 측정값과 계산하여 얻어진 최종 항법정보 위치좌표(23)를 일반사용자에게 디스플레이하고 출력하는 위성항행수신기 부분(24)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the reception system of the present invention includes a data link receiver 14 for transmitting a signal received from the reception antenna 13 to an ASK demodulator, and demodulating the received MSK and ASK modulated signals. An ASK demodulator 16 for obtaining?, An MSK demodulator 19 for demodulating the MSK and ASK modulated signals to obtain correction information, and a time for obtaining the time information 18 by formatting the demodulated signal in the ASK demodulator 16; The information data formatting portion 17 and the correction information data formatting portion 20 and the difference correction information 21 for formatting the demodulated signal in the MSK 19 demodulator to obtain the difference correction information 21 are GPS signals. And a satellite navigation receiver portion 24 which displays and outputs the measured values and the final navigation information position coordinates 23 obtained by calculation to the general user.

송신신호의 부가적인 시각정보에 DGPS 기준국 내 원자시계를 이용한 1pps 신호를 첨가함으로써 송수신 클럭의 기준을 제공하게 되어 GPS에 의존하지 않는 독자적인 시각동기원을 유지할 수 있고 유사시 GPS를 이용하지 못하는 경우에도 시각정보와 정확한 데이터 동기원을 이용한 독자적인 항법시스템 구축을 구현할 수 있다.By adding a 1pps signal using the atomic clock in the DGPS reference station to the additional time information of the transmission signal, it provides a reference for the transmission and reception clock, so that it is possible to maintain an independent time synchronization source that does not depend on GPS, and even when GPS is not available in case of emergency. It is possible to implement a unique navigation system using visual information and accurate data synchronization sources.

Claims

A satellite navigation receiver section (2) for receiving a GPS signal and generating a differential correction message (3), and an atomic clock section (6) for generating visual information into which 1PPS synchronization signals based on a DGPS reference domestic atomic clock are inserted. And a transmission system comprising a data link portion 12 for modulating the two pieces of information and sending it to a general user;

A data link portion 14 for demodulating and receiving the differential transmission information 21 and the time information 18 after receiving the signal transmitted from the transmission system; and a GPS signal receiving the differential correction information 21 from the satellite. And a 1pps synchronization signal based on the DGPS reference domestic atomic clock, characterized in that it consists of a receiver system comprising a satellite navigation receiver 24 that displays and outputs the final navigation information position coordinates 23 obtained by the calculation. Synchronous signal insertion satellite navigation signal transmission and reception system.

2. The transmission system of claim 1, wherein the transmission system comprises: an antenna (1) for receiving a GPS signal, a satellite navigation receiver portion (2) for generating a differential correction message (3) by calculating the received GPS signal with reference station coordinates; A portion (4) for formatting the differential correction message (3) according to the RTCM SC-104 format, which is a standardized signal broadcasting standard, an MSK modulator (5) for loading the formatted information in medium frequency, and a reference domestic atom An atomic clock portion 6 in the reference station for generating a time information message 7 into which a 1pps synchronization signal is inserted based on a clock, a portion 8 for formatting the time information message 7, and the formatted A time modulated signal of 1pps based on the DGPS reference domestic atomic clock, comprising an ASK modulator 9 which carries time information in an MSK modulated signal and a data link transmitter 10 which sends the final modulated signal. Sync signal insertion Satellite navigation correction signal transmission and reception Stem.

2. The receiving system of claim 1, wherein the receiving system includes a data link receiver 15 for transmitting a signal received from the receiving antenna 13 to the ASK demodulator 16, and an ASK demodulator 16 for demodulating the received MSK and ASK modulated signals. And an MSK demodulator 19 for demodulating the MSK and ASK modulated signals, a part 17 for formatting time information data to obtain time information 18 by formatting the signal demodulated by the ASK demodulator 16, and the MSK demodulator. The final navigation information position coordinate obtained by calculating the correction information data format 20 for obtaining the differential correction information 21 by formatting the demodulated signal at 19 and calculating the difference correction information 21 with the GPS signal measurement values. 23. A satellite navigation correction signal transmitting / receiving system incorporating a synchronization signal of 1pps based on a DGPS reference domestic atomic clock, characterized in that the satellite navigation receiver portion 24 is displayed and outputted.

The time when the 1pps synchronization signal based on the DGPS reference station atomic clock is added to the time information, characterized in that the time information message 7 is formed by adding a 1pps synchronization signal using the reference domestic atomic clock to the time information. Synchronous signal insertion satellite navigation signal transmission and reception system.