KR-102961150-B1 - System and method for observing integrated terrestrial radio information

Abstract

본 발명은 지상파 항법시스템(Terrestrial Radionavigation System ; TRS)(또는 enhanced-Long range navigation ; eLoran 이라고도 함)의 고도화(Advanced eLoran ; A-eLoran)를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 핵심적인 국가 인프라 자원에 해당하는 PNT 정보가 GPS 기반의 위성항법시스템(GNSS)에 전적으로 의존하고 있음으로 인해 GPS나 위성항법(GNSS) 신호의 교란 또는 장애시 PNT 정보를 활용하는 국가기반시설 및 산업 전반에 걸쳐 큰 피해가 발생할 수 있는 문제점을 해결하기 위해, eLoran 신호와 GNSS 신호 및 온도, 습도, 기압 등의 기상정보를 각각 수신하여 eLoran 신호의 원시측정정보와 기상정보를 제공하는 동시에, 원자시계 연동을 통한 정밀시각 오차비교를 통해 사용자 환경에 따른 실시간 eLoran 신호의 시각오차값을 제공할 수 있도록 구성됨으로써, 기존의 eLoran에 비하여 기능과 성능을 더욱 고도화할 수 있도록 구성되는 통합 지상파 정보관측 시스템 및 방법이 제공된다.

Inventors

• 서기열
• 한영훈
• 황태현
• 김영기

Assignees

• 한국해양과학기술원

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241230

Claims (9)

1. 지상파 통합 정보관측 시스템에 있어서, 미리 정해진 설정에 따라 지상파 항법시스템(enhanced-Long range navigation ; eLoran) 신호 및 위성항법시스템(Global Navigation Satellite System ; GNSS) 신호를 각각 수신하는 처리가 수행되도록 이루어지는 신호수신부; 온도, 습도 및 압력을 포함하는 미리 정해진 각종 기상정보를 수집하기 위해 미리 정해진 위치에 설치되는 각각의 측정센서를 포함하여 이루어지는 기상정보 수집부; 및 상기 신호수신부와 상기 기상정보 수집부를 통해 각각 수신된 eLoran 신호와 GNSS 신호 및 기상정보에 근거하여 미리 정해진 설정에 따라 각각의 정보가 통합된 통합정보 데이터를 생성하는 처리가 수행되도록 이루어지는 데이터 처리부를 포함하여 구성되며, 상기 기상정보 수집부는, 각각의 측정센서를 통해 측정된 온도, 습도 및 압력 측정값을 포함하는 각종 기상정보를 미리 정해진 설정에 따라 각각 수신하여 상기 데이터처리부로 전송하는 처리가 수행되도록 구성되고, 상기 데이터처리부는, 루비듐 원자시계 및 시각비교기(Time Interval Counter ; TIC)를 포함하여, 상기 신호수신부의 GNSS 수신기를 통해 수신된 GNSS 신호의 시각정보를 상기 루비듐 원자시계의 입력으로 하여 GPS(Global Positioning System) 시각에 동기된 원자시계의 1 PPS 출력을 얻고, 상기 원자시계의 1 PPS 출력과 상기 신호수신부의 eLoran 수신기를 통해 수신된 eLoran 신호의 1 PPS 출력을 상기 시각비교기(TIC)를 통해 비교하며, 상기 TIC의 비교결과로 출력된 시각오차값을 미리 정해진 설정에 따라 외부로 전송하는 처리 및 상기 신호수신부의 eLoran 수신기를 통해 수신된 eLoran 신호에 근거하여, 미리 정해진 설정에 따라 TOAA, HDGA, UTC 및 EVT를 포함하는 eLoran 신호의 원시측정치 정보를 상기 시각오차값과 함께 외부로 전송하는 처리가 수행되도록 구성됨으로써, eLoran 신호와 GNSS 신호 및 기상정보가 통합된 통합정보 데이터를 제공 가능한 동시에, 원자시계 연동을 통한 정밀시각 오차비교를 통해 eLoran 신호의 환경에 따른 시각오차값을 실시간으로 제공할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지상파 통합 정보관측 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 지상파 통합 정보관측 시스템은, 유선 또는 무선통신 중 적어도 하나의 방식으로 외부 기기와 통신하여 미리 정해진 설정에 따라 각종 데이터를 송수신하는 처리가 수행되도록 이루어지는 통신부; 상기 지상파 통합 정보관측 시스템의 전체적인 처리과정 및 처리결과로 얻어지는 각종 데이터를 미리 정해진 설정에 따라 저장하여 지상파 정보관측에 관련된 데이터베이스를 구축하는 처리가 수행되도록 이루어지는 데이터베이스부; 및 미리 정해진 설정에 따라 상기 지상파 통합 정보관측 시스템의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지상파 통합 정보관측 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 신호수신부는, GNSS 신호를 수신하기 위한 GNSS 안테나를 포함하여 이루어지는 GNSS 수신기; 및 eLoran 신호를 수신하기 위한 eLoran 안테나를 포함하여 이루어지는 eLoran 수신기를 포함하여 구성되고, 미리 정해진 설정에 따라 상기 GNSS 수신기 및 상기 eLoran 수신기를 통해 GNSS 신호 및 eLoran 신호를 각각 수신하여 상기 데이터처리부로 전달하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지상파 통합 정보관측 시스템.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 기상정보 수집부는, 각각의 측정센서를 별도로 설치하는 대신에, 단일의 센서로 온도, 습도 및 압력측정이 가능하도록 온도, 습도 및 압력센서가 통합된 기상측정센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지상파 통합 정보관측 시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 기상정보 수집부는, 미리 정해진 설정에 따라 외부로부터 각종 기상정보를 수신하거나, 또는, 미리 정해진 설정에 따라 각각의 측정센서를 통해 측정된 측정값 정보와 외부로부터 수신되는 기상정보를 동시에 수집하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지상파 통합 정보관측 시스템.
7. 삭제
8. 삭제
9. 청구항 1항 내지 청구항 3항, 청구항 5항 및 청구항 6항 중 어느 한 항에 기재된 지상파 통합 정보관측 시스템을 이용하여 구성되는 지상파 통합 정보관측 방법에 있어서, 미리 정해진 설정에 따라 eLoran 신호 및 GNSS 신호를 각각 수신하는 처리가 상기 지상파 통합 정보관측 시스템의 신호수신부를 통해 수행되는 신호수신단계; 온도, 습도, 압력을 포함하는 미리 정해진 각종 기상정보를 수집하는 처리가 상기 지상파 통합 정보관측 시스템의 기상정보 수집부를 통해 수행되는 기상정보 수집단계; 및 상기 신호수신단계와 상기 기상정보 수집단계를 통해 각각 수신된 eLoran 신호와 GNSS 신호 및 기상정보에 근거하여 미리 정해진 설정에 따라 각각의 정보가 통합된 통합정보 데이터를 생성하는 처리가 상기 지상파 통합 정보관측 시스템의 데이터 처리부를 통해 수행되는 데이터 처리단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지상파 통합 정보관측 방법.

Description

지상파 통합 정보관측 시스템 및 방법{System and method for observing integrated terrestrial radio information} 본 발명은 지상파 항법시스템(Terrestrial Radionavigation System ; TRS)(또는 enhanced-Long range navigation ; eLoran 이라고도 함)의 고도화(Advanced eLoran ; A-eLoran)를 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 일반적으로, 위치(Positioning), 항법(Navigation), 시간 동기화(Timing)를 포함하는 PNT(Positioning, Navigation, Timing) 정보는 다양한 공공 및 민간 분야에서 사용되는 핵심적인 국가 인프라 자원이나, 이러한 정보가 GPS(Global Positioning System) 기반의 위성항법시스템(Global Navigation Satellite System ; GNSS)에 전적으로 의존하고 있음으로 인해 GPS나 위성항법(GNSS) 신호의 교란 또는 장애시 PNT 정보를 활용하는 국가기반시설 및 산업 전반에 걸쳐 큰 피해가 발생할 수 있는 한계가 있었던 종래기술의 위성항법시스템들의 문제점을 해결하기 위해, 위성항법시스템(GNSS)과 지상파 항법시스템(eLoran)을 활용하여 GPS나 위성항법시스템(GNSS)의 교란 또는 장애 등과 같은 유사시에도 PNT 정보를 이용할 수 있도록 구성되는 지상파 통합 정보관측 시스템 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 GPS나 GNSS 신호의 교란 또는 장애시 지상파 항법시스템(eLoran)을 대안으로 이용할 수 있으나, 공공안전, 사회, 경제 등의 다양한 분야에서 비상상황시에도 끊김없이 탄력적인 PNT 정보를 이용할 수 있도록 하기 위하여는 보다 고도화된 기능 및 성능 개발이 요구되는 한계가 있었던 종래기술의 지상파 항법시스템(eLoran)들의 문제점을 해결하기 위해, eLoran 신호와 GNSS 신호 및 온도, 습도, 기압 등의 기상정보를 각각 수신하여 eLoran 신호의 원시측정정보와 기상정보를 제공하는 동시에, 원자시계 연동을 통한 정밀시각 오차비교를 통해 사용자 환경에 따른 실시간 eLoran 신호의 시각오차값을 제공할 수 있도록 구성됨으로써, 기존의 eLoran에 비하여 기능과 성능을 더욱 고도화할 수 있도록 구성되는 통합 지상파 정보관측 시스템 및 방법에 관한 것이다. 아울러, 본 발명은, 상기한 바와 같이 기존의 eLoran에 비하여 기능과 성능을 더욱 고도화할 수 있도록 구성되는 통합 지상파 정보관측 시스템 및 방법을 이용하여, 사용자 환경에 따른 최적의 실시간 eLoran 신호의 변화량을 측정하여 광역 보정지도를 작성하고 원자시계를 이용한 정밀시각 오차비교를 통하여 정밀시각 서비스 성능의 모니터링에 활용 가능하도록 구성됨으로써, eLoran 기준시 고도화, 송신기 출력증대, 측위정확도 향상, 광역커버리지 확장, 서비스영역 확장(해양/항공/내륙)이 가능하도록 구성되는 지상파 통합 광역보강항법 시스템(TWAS)에 관한 것이다. 최근, 예를 들면, 차량의 내비게이션 시스템과 같이, 각종 선박에 있어서도 운항시 항로 및 선박의 운항에 필요한 각종 정보를 안내해 주는 선박용 항법(Navigation) 시스템이 널리 사용되고 있다. 또한, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-2399982호의 "비행체를 이용한 선박 안전운항 지원시스템" 및 등록특허공보 제10-2128085호의 "적외선 카메라를 이용한 무인 선박 운항 시스템 및 그 방법" 등에 제시된 바와 같이, 종래, 선박의 안전운항을 위해 다양한 선박용 내비게이션 장치 및 방법들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 다음과 같은 한계가 있는 것이었다. 더 상세하게는, 최근, 일반적으로, 선박용 항법 시스템으로 GPS(Global Positioning System) 기반의 위성항법시스템(Global Navigation Satellite System ; GNSS)이 널리 사용되고 있다. 아울러, 최근에는, 이러한 GPS 기반의 위성항법시스템(GNSS)을 통해 얻어지는 위치(Positioning), 항법(Navigation), 시간 동기화(Timing)를 포함하는 이른바 PNT(Positioning, Navigation, Timing) 정보가 비단 공공분야 뿐만 아니라 민간분야에서도 다양하게 사용되고 있다. 이에, PNT 정보는 핵심적인 국가 인프라 자원 중 하나라 할 수 있으나, 상기한 바와 같이 PNT 정보는 GPS 기반의 위성항법시스템(GNSS)에 전적으로 의존하고 있는 실정이며, 그로 인해, 예를 들면, GPS 또는 위성항법(GNSS) 신호의 교란이나 장애 발생시 PNT 정보를 활용하는 국가기반시설 및 산업 전반에 걸쳐 큰 피해가 발생할 수 있는 한계가 있는 것이었다. 여기서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 최근에는, 위성신호를 사용하는 GPS 기반의 위성항법시스템(GNSS) 대신에 지상파(terrestrial radio) 기반의 지상파 항법시스템(Terrestrial Radionavigation System ; TRS)(또는 enhanced-Long range navigation ; eLoran 이라고도 함)을 활용하여 위성항법시스템(GNSS)의 장애 등과 같은 유사시에도 PNT 정보를 이용할 수 있도록 하기 위한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 기존의 지상파 항법시스템(eLoran)은 공공안전, 사회, 경제 등의 다양한 분야에서 GPS나 GNSS 신호의 교란 또는 장애와 같은 비상상황시에도 끊김없이 탄력적인 PNT 정보를 제공하기에는 아직까지 전반적인 기능 및 성능이 부족한 실정이며, 이에, 상기한 바와 같이 GPS나 GNSS의 교란이나 장애시 지상파 항법시스템(eLoran)을 대안으로서 사용하기 위해서는 지상파 항법시스템(eLoran)의 기능 및 성능에 대한 고도화가 요구되는 한계가 있는 것이었다. 따라서 상기한 바와 같은 종래기술의 위성항법시스템(GNSS) 및 지상파 항법시스템(eLoran)의 한계를 해결하기 위하여는, 예를 들면, eLoran 신호의 원시정보에 대한 상시측정 및 제공을 통해 eLoran 기준시 고도화, 송신기 출력증대, 측위정확도 향상, 광역커버리지 확장, 서비스영역 확장 등이 가능하도록 구성됨으로써, 기존의 eLoran에 비하여 기능과 성능을 더욱 고도화할 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 지상파 통합 정보관측 시스템 및 방법을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지상파 통합 정보관측 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 2는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 지상파 통합 정보관측 시스템의 전체적인 구성예 및 그 처리 흐름을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3은 도 2에 나타낸 지상파 통합 정보관측 시스템의 외부 인터페이스 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4는 도 2에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 지상파 통합 정보관측 시스템의 내부 인터페이스 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지상파 통합 정보관측 시스템을 이용하여 구성되는 지상파 광역 보강항법 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 지상파 통합 정보관측 시스템 및 방법의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다. 여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다. 또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다. 계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 지상파 통합 정보관측 시스템 및 방법의 구체적인 내용에 대하여 설명한다. 더 상세하게는, 먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지상파 통합 정보관측 시스템(10)의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지상파 통합 정보관측 시스템(10)은, 크게 나누어, 미리 정해진 설정에 따라 eLoran 신호 및 GNSS 신호를 각각 수신하는 처리가 수행되도록 이루어지는 신호수신부(11)와, 사용자 환경에서의 정확한 eLoran 신호의 특성을 파악하기 위해 온도, 습도, 압력 등을 포함하는 미리 정해진 각종 기상정보를 수집하기 위한 각각의 측정센서를 포함하여 이루어지는 기상정보 수집부(12) 및 미리 정해진 설정에 따라 신호수신부(11)와 기상정보 수집부(12)를 통해 각각 수신된 eLoran 신호와 GNSS 신호 및 기상측정 정보의 취합 및 필터링 등의 데이터처리가 수행되도록 이루어지는 데이터 처리부(13)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기한 지상파 통합 정보관측 시스템(10)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 유선 또는 무선통신 중 적어도 하나의 방식으로 사용자 단말기나 서버 등을 포함하는 외부 기기와 통신하여 미리 정해진 설정에 따라 각종 데이터를 송수신하는 처리가 수행되도록 이루어지는 통신부(14)와, 상기한 각 부 및 지상파 통합 정보관측 시스템(10)의 전체적인 처리과정 및 처리결과로 얻어지는 각종 데이터를 미리 정해진 설정에 따라 저장하여 지상파 정보관측 및 선박 내비게이션에 관련된 데이터베이스를 구축하는 처리가 수행되도록 이루어지는 데이터베이스부(15) 및 미리 정해진 설정에 따라 상기한 각 부 및 지상파 통합 정보관측 시스템(10)의 전체적인 동작을 제어하는 처리가 수행되도록 이루어지는 제어부(16)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 상기한 신호수신부(11)는, GNSS 신호를 수신하기 위한 GNSS 안테나 및 eLoran 신호를 수신하기 위한 eLoran 안테나를 포함하여, 각각의 GNSS 안테