KR20030006218A

KR20030006218A - 디지피에스 기준국내 원자시계를 기준으로 한 1피피에스의동기신호를 첨가한 시각동기 신호삽입 위성항법보정신호송·수신 시스템

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.

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.

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.

Description

디지피에스 기준국내 원자시계를 기준으로 한 1피피에스의 동기신호를 첨가한 시각동기 신호삽입 위성항법보정신호 송·수신 시스템{a}

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.

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.

현재의 DGPS 보정데이터 비트의 식별은 송신측의 송신 클럭에 관계없이 도 3에 도시된 바와 같이 수신신호 클럭의 타임슬롯간격으로 비트를 식별하고 있는데이때 기준은 GPS 신호의 시각정보이다.

그러므로, 유사시 GPS를 이용하지 못할 경우 수신기의 클럭을 기준으로 한 DGPS 시스템은 제 기능을 할 수 없게 된다.

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.

또한, 본 발명과 유사한 기술이 유럽에서 연구중에 있는데 이는 기존의 장거리전파측위장치체인(LORAN-C)을 이용하여 DGPS 보정정보를 방송하는 EUROFIX시스템이다.

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.

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.

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.

도 1은 본 발명의 DGPS 보정정보와 시각정보 송신을 위한 DGPS 기준국 시스템 구성도

도 2는 본 발명의 DGPS 보정정보와 시각정보 수신을 위한 사용자 시스템 구성도

도 3은 비동기 방식에 의한 RTCM 데이터 표시도

도 4는 1pps 동기신호를 기준으로 한 DGPS 보정정보 및 시각정보 데이터 전송상태도

도 5는 RTCM 형식 각 메시지 첫번째 워드 블럭도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

1, 13, 22 : 수신안테나2, 24 : 위성항행 수신기

3 : 차분보정메시지4 : 보정정보 데이터 포맷부분

5 : MSK변조기6 : 기준국 내 원자시계

7 : 시각정보메시지8 : 시각정보 데이터포맷부분

9 : ASK변조기10: 데이터링크 송신기

11 : 송신안테나12, 14 : 데이터 링크부분

15 : 데이터 링크 수신기16 : ASK 복조기

17 : 시각정보 데이터포맷18 : 시각정보

19 : MSK 복조기20 : 보정정보 데이터포맷

21 : 차분보정정보23 : 항법정보 위치좌표

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.

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.

DGPS 기준국내 원자시계(6)에 생성된 시각정보에는 시각정보메시지외에 1pps 신호가 첨부되며, 데이터 송신은 이 1pps 신호를 기준으로 이루어지게 되어 송수신 클럭의 기준을 제공한다.

이러한 기준국내 원자시계(6)를 기준으로 한 1pps 동기신호를 첨가한 MSK 변조 DGPS 보정정보와 ASK 변조 시각정보는 도 4에 표시된 바와 같다.

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.

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.

Claims

GPS 신호를 받아 차분보정메시지(3)를 생성하는 위성항행수신기 부분(2)과, DGPS 기준국내 원자시계를 기준으로 한 1PPS 동기신호를 삽입한 시각정보를 생성해주는 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(24)로 이루어진 수신시스템으로 구성됨을 특징으로 하는 DGPS 기준국내 원자시계를 기준으로 한 1pps의 동기신호를 첨가한 시각동기 신호삽입 위성항법보정신호 송·수신 시스템.
제 1 항에서, 송신시스템은 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 보정정보 데이터를 포맷하는 부분(4)과, 상기 포맷한 정보를 중파에 싣는 MSK 변조기(5)와, 기준국내 원자시계를 기준으로 한 1pps 동기신호를 삽입한 시각정보메시지(7)를 생성해주는 기준국 내 원자시계부분(6)과, 상기 시각정보메시지를(7) 포맷하는 부분(8)과, 상기 포맷된 시각정보를 MSK 변조신호에 싣는 ASK변조기(9)와, 최종 변조신호를 송출하는 데이터 링크 송신기(10)로 구성된 것을 특징으로 하는 DGPS 기준국내 원자시계를 기준으로 한 1pps의 동기신호를 첨가한 시각동기 신호삽입 위성항법보정신호 송·수신 시스템.
제 1 항에서, 수신시스템은 수신안테나(13)로 받은 신호를 ASK복조기(16)로 전송하는 데이터 링크 수신기(15)와, 상기 수신된 MSK와 ASK 변조신호를 복조하는 ASK복조기(16)와, 상기 MSK와 ASK 변조신호를 복조하는 MSK복조기(19)와, 상기 ASK복조기(16)에서 복조된 신호를 포맷하여 시각정보(18)를 얻는 시각정보 데이터 포맷하는 부분(17)과 상기 MSK복조기(19)에서 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 디스플레이하고 출력하는 위성항행수신기 부분(24)으로 구성됨을 특징으로 하는 DGPS 기준국내 원자시계를 기준으로 한 1pps의 동기신호를 첨가한 시각동기 신호삽입 위성항법보정신호 송·수신 시스템.
제 2 항에서, 시각정보에 기준국내 원자시계를 이용한 1pps 동기신호를 첨가하여 시각정보메시지(7)를 형성하는 것을 특징으로 하는 DGPS 기준국 원자시계를 기준으로 한 1pps의 동기신호를 첨가한 시각동기 신호삽입 위성항법보정신호 송·수신 시스템.