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KR20220103553A - Apparatus and method for screening doppler measurement fault, and apparatus and method for detecting gnss measurement fault - Google Patents

Apparatus and method for screening doppler measurement fault, and apparatus and method for detecting gnss measurement fault Download PDF

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KR20220103553A
KR20220103553A KR1020210006329A KR20210006329A KR20220103553A KR 20220103553 A KR20220103553 A KR 20220103553A KR 1020210006329 A KR1020210006329 A KR 1020210006329A KR 20210006329 A KR20210006329 A KR 20210006329A KR 20220103553 A KR20220103553 A KR 20220103553A
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South Korea
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doppler
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gnss
satellite
doppler measurement
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이형근
유원재
이유담
이택근
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한국항공대학교산학협력단
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Abstract

The present application relates to a device and method for screening a Doppler measurement value, and to a device and method for detecting a fault of a GNSS measurement value using the same. According to one embodiment of the present application, the device for screening a Doppler measurement value may include: a receiving unit which receives speed information measured and transmitted by the INS from a moving object and receives GNSS raw data received from a plurality of satellites by a GNSS receiver; a calculation unit which calculates a Doppler measurement value based on the GNSS raw data and calculates a Doppler prediction value based on the speed information and the GNSS raw data; and a determination unit which selects an abnormal Doppler measurement value including an error in consideration of a difference between the measured Doppler value and the predicted Doppler value.

Description

도플러 측정치 선별 장치 및 방법, 이를 이용한 GNSS 측정치 고장 검출 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR SCREENING DOPPLER MEASUREMENT FAULT, AND APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING GNSS MEASUREMENT FAULT}Apparatus and method for screening Doppler measurements, and apparatus and method for detecting failure of GNSS measurements using the same

본원은 도플러 측정치 선별 장치 및 방법, 이를 이용한 GNSS 측정치 고장 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present application relates to a Doppler measurement value screening apparatus and method, and a GNSS measurement failure detection apparatus and method using the same.

최근 자율주행 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 자율주행 시스템의 안전성을 확보함에 있어, 차량 등의 이동체의 정확한 위치정보를 실시간으로 획득하는 것이 필수적인 요소이다.Recently, research on autonomous driving systems is being actively conducted, and in securing the safety of the autonomous driving system, it is an essential element to acquire accurate location information of moving objects, such as vehicles, in real time.

GNSS(위성측위시스템, 위성항법시스템, Global Navigation Satellite System)은 약 20,000km에서 35,000km 상공의 위성으로부터 신호를 수신하여 이동체의 위치, 속도 등을 얻을 수 있으나, 신호의 세기가 미약하여 고층 빌딩 등의 장애물이 많은 도심지에서는 신호가 차단되어 측위가 불가능하거나, 반사된 신호가 도달하여 측위 오차가 커지는 현상이 발생할 수 있고, 도심지에서는 장애물로 인해 GNSS 가시위성 확보가 어렵거나 GNSS 측정치의 품질이 저하될 수 있다.GNSS (Satellite Positioning System, Global Navigation Satellite System) can obtain the position and speed of a moving object by receiving signals from satellites at an altitude of about 20,000 km to 35,000 km. In downtown areas where there are many obstacles in can

GNSS 신호가 미약하여 장애물에 의한 신호 차단, 반사된 신호에 의한 측위 오차 발생과 같은 문제를 해결하기 위하여 INS(Inertial Navigation System, 관성항법시스템), LiDAR(Light Detection and Ranging), Odometer(주행거리계), Barometric altimeter(기압고도계), 영상 등을 GNSS 원시 데이터와 함께 활용하여 Global Positioning System (GPS)/Inertial Navigation System (INS) 결합 기법, GPS/INS/Light Detection And Ranging (LiDAR) 결합 기법, 그리고 GPS/INS/Odometer/Vision 결합 기법과 등의 연구가 진행되어 왔다.INS (Inertial Navigation System), LiDAR (Light Detection and Ranging), Odometer (Odometer) Global Positioning System (GPS)/Inertial Navigation System (INS) combination method, GPS/INS/Light Detection And Ranging (LiDAR) combination method, and GPS /INS/Odometer/Vision combination technique and others have been studied.

특히, 특별한 요구조건 없이 채널 별 다중경로오차를 효과적으로 검출할 수 있는 기법이 연구되어왔고, 그중에서도 도플러 측정치를 기준으로 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출하는 방법이 널리 활용되고 있다. 즉, 오차가 포함된 GNSS 측정치를 검출하기 위하여 GNSS 측정치 중 오차에 강인한 특성을 지닌 도플러 측정치를 기준으로 하는 검출 기법이 널리 활용되고 있다. In particular, techniques for effectively detecting multipath errors for each channel without special requirements have been studied, and among them, methods for detecting cycle slip and multipath errors based on Doppler measurements are widely used. That is, in order to detect a GNSS measurement value including an error, a detection technique based on a Doppler measurement value having a characteristic robust to error among GNSS measurement values is widely used.

그러나, 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출하기 위한 기준이 되는 도플러 측정치에 오차가 포함되어 있는 경우에는 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출이 정확하게 이루어질 수 없어, 검출기가 더 이상 제 역할을 할 수 없게 되는 문제가 있다.However, if an error is included in the Doppler measurement, which is the reference for detecting cycle slip and multipath error, the cycle slip and multipath error cannot be accurately detected, so the detector can no longer function properly. there is a problem.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제 10-0443550호에 개시되어 있다.The technology that is the background of the present application is disclosed in Korean Patent No. 10-0443550.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, INS로부터 수신한 속도 정보를 이용하여 도플러 예측치를 산출하고, GNSS 수신부로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 이용하여 도플러 측정치를 산출하여, 도플러 예측치와 도플러 측정치를 이용하여 오차에 의한 도플러 측정치를 선별할 수 있는 도플러 측정치 선별 장치 및 방법, 이를 이용한 GNSS 측정치 고장 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art described above, the present application calculates a Doppler predicted value using velocity information received from an INS, and calculates a Doppler measurement value using GNSS raw data received from a GNSS receiver, thereby calculating the Doppler predicted value and Doppler An object of the present invention is to provide an apparatus and method for selecting a Doppler measurement value capable of selecting a Doppler measurement value due to an error using the measurement value, and an apparatus and method for detecting a GNSS measurement value failure using the same.

또한, 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출하기 위한 기준이 되는 도플러 측정치 중에서 오차에 의한 이상 도플러 측정치를 선별함으로써, 이동체의 위치, 속도 등을 정확하게 측정할 수 있는 도플러 측정치 선별 장치 및 방법, 이를 이용한 GNSS 측정치 고장 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the position, speed, etc. of a moving object can be accurately measured by selecting an abnormal Doppler measurement value due to an error from among the Doppler measurement values serving as a reference for detecting cycle slip and multipath errors. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for selecting a Doppler measurement value, and an apparatus and method for detecting a failure of a GNSS measurement value using the same.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.However, the technical problems to be achieved by the embodiment of the present application are not limited to the technical problems as described above, and other technical problems may exist.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치는 INS가 이동체에서 측정하여 전달하는 속도 정보를 전달받고, GNSS 수신기가 복수의 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 전달받는 수신부, 상기 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 측정치를 산출하고, 상기 속도 정보 및 상기 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 예측치를 산출하는 산출부 및 상기 도플러 측정치와 상기 도플러 예측치의 차이를 고려하여, 오차가 포함된 이상 도플러 측정치를 선별하는 판단부를 포함할 수 있다.As a technical means for achieving the above technical problem, the Doppler measurement value screening apparatus according to an embodiment of the present application receives velocity information measured and transmitted by the INS by a mobile body, and GNSS raw data received by the GNSS receiver from a plurality of satellites A receiving unit receiving the GNSS raw data, calculating a Doppler measurement value based on the GNSS raw data, and a calculating unit calculating a Doppler predicted value based on the velocity information and the GNSS raw data Considering the difference between the Doppler measurement value and the Doppler prediction value, It may include a determination unit that selects an abnormal Doppler measurement value including an error.

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치의 상기 속도 정보는 이동체에 구비된 관성 센서 기반으로 획득되는 것일 수 있다.The speed information of the apparatus for selecting a Doppler measurement value according to an embodiment of the present application may be obtained based on an inertial sensor provided in a moving object.

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치는 상기 산출부에서, 상기 도플러 측정치는 하기 식 1에 의해 산출되고, In the Doppler measurement value screening apparatus according to an embodiment of the present application, in the calculator, the Doppler measurement value is calculated by Equation 1 below,

[식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 식 1에서

Figure pat00002
j번째 위성에 대한 도플러 측정치,
Figure pat00003
Figure pat00004
는 각각 j번째 위성에 대하여 수신, 송신된 주파수인 것이고, 상기 도플러 예측치는 하기 식 2에 의해 산출되고, In Equation 1 above
Figure pat00002
is the Doppler measurement for the j -th satellite,
Figure pat00003
Wow
Figure pat00004
is a frequency received and transmitted with respect to the j -th satellite, respectively, and the Doppler prediction value is calculated by Equation 2 below,

[식 2][Equation 2]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 식 2에서

Figure pat00006
는 상기 도플러 예측치,
Figure pat00007
j번째 위성에 대하여 송신된 주파수,
Figure pat00008
는 빛의 속도,
Figure pat00009
j번째 위성에 대한 시선각 벡터,
Figure pat00010
는 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도,
Figure pat00011
는 ECEF 좌표계에서 정의된 이동체의 속도인 것일 수 있다.In Equation 2 above
Figure pat00006
is the Doppler predicted value,
Figure pat00007
is the frequency transmitted for the j -th satellite,
Figure pat00008
is the speed of light,
Figure pat00009
is the line-of-sight vector for the j -th satellite,
Figure pat00010
is the velocity of the j-th satellite defined in the ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed) coordinate system,
Figure pat00011
may be the velocity of the moving object defined in the ECEF coordinate system.

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치의 상기 판단부는, 상기 도플러 측정치와 상기 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값을 초과하는 경우의 상기 도플러 측정치를 상기 이상 도플러 측정치로 선별하는 것일 수 있다. The determination unit of the apparatus for selecting a Doppler measurement value according to an embodiment of the present application may select the Doppler measurement value as the abnormal Doppler measurement value when the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value exceeds a threshold value.

본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치는, 이동체에서 속도 정보를 측정하는 INS, 복수의 위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 수신하는 GNSS 수신기, 상기 도플러 측정치 선별 장치, 상기 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 반송파 위상 측정치 증분과 상기 이상 도플러 측정치를 제외한 상기 도플러 측정치의 차이를 고려하여 사이클 슬립을 검출하는 사이클 슬립 검출부 및 상기 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 의사거리 측정치 증분과 상기 이상 도플러 측정치를 제외한 상기 도플러 측정치의 차이를 고려하여 다중경로오차를 검출하는 다중경로오차 검출부를 포함할 수 있다.A GNSS measurement failure detection apparatus according to an embodiment of the present application includes an INS for measuring speed information in a moving object, a GNSS receiver for receiving GNSS raw data from a plurality of satellites, the Doppler measurement value selection device, and a carrier wave measured from the GNSS raw data A cycle slip detector that detects cycle slip in consideration of the difference between the phase measurement increment and the Doppler measurement excluding the abnormal Doppler measurement, and the difference between the pseudorange measurement increment measured from the GNSS raw data and the Doppler measurement excluding the abnormal Doppler measurement It may include a multipath error detection unit that detects a multipath error in consideration of

본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치의 상기 속도 정보는 이동체에 구비된 관성 센서 기반으로 획득되는 것일 수 있다.The speed information of the GNSS measurement failure detection apparatus according to an embodiment of the present application may be obtained based on an inertial sensor provided in a moving object.

본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치의 상기 산출부는, 상기 도플러 측정치를 하기 식 3에 의해 산출하고, The calculation unit of the GNSS measurement value failure detection apparatus according to an embodiment of the present application calculates the Doppler measurement value by Equation 3 below,

[식 3][Equation 3]

Figure pat00012
Figure pat00012

상기 식 3에서

Figure pat00013
j번째 위성에 대한 도플러 측정치,
Figure pat00014
Figure pat00015
는 각각 j번째 위성에 대하여 수신, 송신된 주파수인 것이고, 상기 도플러 예측치를 하기 식 4에 의해 산출하고,In Equation 3 above
Figure pat00013
is the Doppler measurement for the j -th satellite,
Figure pat00014
Wow
Figure pat00015
is a frequency received and transmitted to the j -th satellite, respectively, and the Doppler predicted value is calculated by Equation 4 below,

[식 4][Equation 4]

Figure pat00016
Figure pat00016

상기 식 4에서

Figure pat00017
는 상기 도플러 예측치,
Figure pat00018
j번째 위성에 대하여 송신된 주파수,
Figure pat00019
는 빛의 속도,
Figure pat00020
j번째 위성에 대한 시선각 벡터,
Figure pat00021
는 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도,
Figure pat00022
는 ECEF 좌표계에서 정의된 이동체의 속도인 것일 수 있다.In Equation 4 above
Figure pat00017
is the Doppler predicted value,
Figure pat00018
is the frequency transmitted for the j -th satellite,
Figure pat00019
is the speed of light,
Figure pat00020
is the line-of-sight vector for the j -th satellite,
Figure pat00021
is the velocity of the j-th satellite defined in the ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed) coordinate system,
Figure pat00022
may be the velocity of the moving object defined in the ECEF coordinate system.

본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치의 상기 판단부는, 상기 도플러 측정치와 상기 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값을 초과하는 경우의 상기 도플러 측정치를 상기 이상 도플러 측정치로 선별하는 것일 수 있다.The determination unit of the GNSS measurement failure detection apparatus according to an embodiment of the present application may select the Doppler measurement value as the abnormal Doppler measurement value when the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value exceeds a threshold value. .

본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치는 상기 사이클 슬립 검출부 및 상기 다중경로오차 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 이동체의 위치 및 속도를 갱신하는 갱신부를 포함하는 것일 수 있다.The GNSS measurement failure detection apparatus according to an exemplary embodiment of the present disclosure may include an update unit that updates the position and speed of the moving object based on the detection results of the cycle slip detection unit and the multipath error detection unit.

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 방법은 (a) INS가 이동체에서 측정하여 전달하는 속도 정보를 전달받고, GNSS 수신기가 복수의 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 전달받는 단계, (b) 상기 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 측정치를 산출하고, 상기 속도 정보 및 상기 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 예측치를 산출하는 단계 및 (c) 상기 도플러 측정치와 상기 도플러 예측치의 차이를 고려하여, 오차가 포함된 이상 도플러 측정치를 선별하는 단계를 포함할 수 있다.The Doppler measurement value selection method according to an embodiment of the present application includes the steps of (a) receiving speed information measured and transmitted by an INS from a mobile body, and receiving, by a GNSS receiver, raw GNSS data received from a plurality of satellites, (b) the above calculating a Doppler measurement value based on the GNSS raw data, calculating a Doppler prediction value based on the velocity information and the GNSS raw data, and (c) taking into account the difference between the Doppler measurement value and the Doppler prediction value, including an error It may include screening for anomalous Doppler measurements.

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 방법은 상기 (b) 단계에서, 상기 도플러 측정치는 하기 식 5에 의해 산출되고, In the Doppler measurement value screening method according to an embodiment of the present application, in step (b), the Doppler measurement value is calculated by Equation 5 below,

[식 5][Equation 5]

Figure pat00023
Figure pat00023

상기 식 5에서

Figure pat00024
j번째 위성에 대한 도플러 측정치,
Figure pat00025
Figure pat00026
는 각각 j번째 위성에 대하여 수신, 송신된 주파수인 것이고, 상기 도플러 예측치는 하기 식 6에 의해 산출되고,In Equation 5 above
Figure pat00024
is the Doppler measurement for the j -th satellite,
Figure pat00025
Wow
Figure pat00026
is a frequency received and transmitted for the j -th satellite, respectively, and the Doppler prediction value is calculated by Equation 6 below,

[식 6][Equation 6]

Figure pat00027
Figure pat00027

상기 식 6에서

Figure pat00028
는 상기 도플러 예측치,
Figure pat00029
j번째 위성에 대하여 송신된 주파수,
Figure pat00030
는 빛의 속도,
Figure pat00031
j번째 위성에 대한 시선각 벡터,
Figure pat00032
는 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도,
Figure pat00033
는 ECEF 좌표계에서 정의된 이동체의 속도인 것일 수 있다.In Equation 6 above
Figure pat00028
is the Doppler predicted value,
Figure pat00029
is the frequency transmitted for the j -th satellite,
Figure pat00030
is the speed of light,
Figure pat00031
is the line-of-sight vector for the j -th satellite,
Figure pat00032
is the velocity of the j-th satellite defined in the ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed) coordinate system,
Figure pat00033
may be the velocity of the moving object defined in the ECEF coordinate system.

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 방법의 상기 (c) 단계는, 상기 도플러 측정치와 상기 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값을 초과하는 경우의 상기 도플러 측정치를 상기 이상 도플러 측정치로 선별하는 것일 수 있다.The step (c) of the Doppler measurement value selection method according to an embodiment of the present application is to select the Doppler measurement value as the abnormal Doppler measurement value when the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value exceeds a threshold value can

본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 방법은, (d) INS가 이동체에서 속도 정보를 측정하는 단계, (e) GNSS 수신기가 복수의 위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 수신하는 단계, (f) 상기 도플러 측정치 선별 방법에 따라 상기 이상 도플러 측정치를 선별하는 단계, (g) 상기 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 반송파 위상 측정치 증분과 상기 이상 도플러 측정치를 제외한 상기 도플러 측정치의 차이를 고려하여 사이클 슬립을 검출하는 단계 및 (h) 상기 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 의사거리 측정치 증분과 상기 이상 도플러 측정치를 제외한 상기 도플러 측정치의 차이를 고려하여 다중경로오차를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.A GNSS measurement failure detection method according to an embodiment of the present application includes the steps of (d) measuring speed information in a mobile body by an INS, (e) receiving, by a GNSS receiver, GNSS raw data from a plurality of satellites, (f) the above selecting the anomalous Doppler measurement according to a screening method for the Doppler measurement; (g) detecting a cycle slip by considering the difference between the carrier phase measurement increment measured from the GNSS raw data and the Doppler measurement excluding the anomalous Doppler measurement. and (h) detecting a multipath error in consideration of a difference between the increment of the pseudorange measurement value measured from the GNSS raw data and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value.

본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 방법의 상기 (b) 단계는, 상기 도플러 측정치를 하기 식 7에 의해 산출하고, In the step (b) of the GNSS measurement failure detection method according to an embodiment of the present application, the Doppler measurement value is calculated by Equation 7 below,

[식 7][Equation 7]

Figure pat00034
Figure pat00034

상기 식 7에서

Figure pat00035
j번째 위성에 대한 도플러 측정치,
Figure pat00036
Figure pat00037
는 각각 j번째 위성에 대하여 수신, 송신된 주파수인 것이고, 상기 도플러 예측치를 하기 식 8에 의해 산출하고,In Equation 7 above
Figure pat00035
is the Doppler measurement for the j -th satellite,
Figure pat00036
Wow
Figure pat00037
is the received and transmitted frequencies for the j -th satellite, respectively, and the Doppler predicted value is calculated by the following Equation 8,

[식 8][Equation 8]

Figure pat00038
Figure pat00038

상기 식 8에서

Figure pat00039
는 상기 도플러 예측치,
Figure pat00040
j번째 위성에 대하여 송신된 주파수,
Figure pat00041
는 빛의 속도,
Figure pat00042
j번째 위성에 대한 시선각 벡터,
Figure pat00043
는 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도,
Figure pat00044
는 ECEF 좌표계에서 정의된 이동체의 속도인 것일 수 있다. In Equation 8 above
Figure pat00039
is the Doppler predicted value,
Figure pat00040
is the frequency transmitted for the j -th satellite,
Figure pat00041
is the speed of light,
Figure pat00042
is the line-of-sight vector for the j -th satellite,
Figure pat00043
is the velocity of the j-th satellite defined in the ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed) coordinate system,
Figure pat00044
may be the velocity of the moving object defined in the ECEF coordinate system.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.The above-described problem solving means are merely exemplary, and should not be construed as limiting the present application. In addition to the exemplary embodiments described above, additional embodiments may exist in the drawings and detailed description.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 도플러 측정치 선별 장치 및 방법, 이를 이용한 GNSS 측정치 고장 검출 장치 및 방법을 통해 속도 정보를 이용하여 산출되는 도플러 예측치와 GNSS 원시 데이터를 이용하여 산출되는 도플러 측정치를 이용하여 오차에 의한 이상 도플러 측정치를 선별하고 격리할 수 있다.According to the above-described problem solving means of the present application, the Doppler measurement value selection apparatus and method, the Doppler predicted value calculated using velocity information through the GNSS measurement value failure detection apparatus and method using the same, and the Doppler measurement value calculated using the GNSS raw data are used Thus, it is possible to select and isolate anomaly Doppler measurements due to errors.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 도플러 측정치 선별 장치 및 방법, 이를 이용한 GNSS 측정치 고장 검출 장치 및 방법을 통해 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출하기 위한 기준이 되는 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 선별하여 격리하여, 이동체의 위치, 속도 등을 정확하게 측정할 수 있다.In addition, according to the above-described problem solving means of the present application, the abnormal Doppler measurement value among the Doppler measurement values serving as a reference for detecting cycle slip and multipath error through the Doppler measurement value selection apparatus and method, and the GNSS measurement value failure detection apparatus and method using the same By sorting and isolating, it is possible to accurately measure the position and speed of a moving object.

다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.However, the effects obtainable herein are not limited to the above-described effects, and other effects may exist.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치의 간략한 동작 흐름도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이를 나타낸 도면이다.
도 4는 종래 방식과 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치를 이용한 도플러 측정치와 반송파 위상 측정치 증분의 차이를 나타낸 도면이다.
도 5는 종래 방식과 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치를 이용한 의사거리 측정치의 증분과 도플러 측정치의 차이를 나타낸 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치를 이용한 측정 환경을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 측정 환경에서 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치를 이용하여 산출한 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이를 나타낸 도면이다.
도 8 내지 도 13은 도7의 이상 지점 1부터 이상 지점 6에 대하여, 종래 방법에 따른 측정 결과 및 이동체의 위치 측정 결과와 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치를 이용한 측정 결과 및 이동체의 위치 측정 결과를 나타낸 도면이다.
도 14는 본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치 및 GNSS 측정치 고장 검출 장치의 개략적인 구성도이다.
도 15는 본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 방법의 동작 흐름도이다.
도 16은 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 방법의 동작 흐름도이다.
1 is a diagram illustrating a GNSS measurement failure detection system according to an embodiment of the present application.
2 is a simplified operation flowchart of a GNSS measurement failure detection apparatus according to an embodiment of the present application.
3 is a diagram illustrating a difference between a Doppler measurement value and a Doppler predicted value according to an embodiment of the present application.
4 is a diagram illustrating a difference between a Doppler measurement value and a carrier phase measurement value increment using a GNSS measurement value failure detection apparatus according to a conventional method and an embodiment of the present application.
5 is a diagram illustrating a difference between an increment of a pseudorange measurement value and a Doppler measurement value using the GNSS measurement failure detection apparatus according to the conventional method and an embodiment of the present application.
6 is a diagram illustrating a measurement environment using a GNSS measurement value failure detection apparatus according to an embodiment of the present application.
7 is a diagram illustrating a difference between a Doppler measurement value and a Doppler predicted value calculated using the GNSS measurement value failure detection apparatus according to an embodiment of the present application in the measurement environment of FIG. 6 .
8 to 13 show the measurement results and the position measurement results of the moving object according to the conventional method for the abnormal point 1 to the abnormal point 6 in FIG. It is a diagram showing the position measurement result of
14 is a schematic configuration diagram of an apparatus for selecting a Doppler measurement value and an apparatus for detecting a failure of a GNSS measurement value according to an embodiment of the present application.
15 is an operation flowchart of a method for selecting a Doppler measurement value according to an embodiment of the present application.
16 is an operation flowchart of a GNSS measurement failure detection method according to an embodiment of the present application.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present application pertains can easily implement them. However, the present application may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present application in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is said to be "connected" with another part, it includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "electrically connected" with another element interposed therebetween. do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when it is said that a member is positioned "on", "on", "on", "under", "under", or "under" another member, this means that a member is located on the other member. It includes not only the case where they are in contact, but also the case where another member exists between two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this application belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be construed in an ideal or overly formal meaning unless explicitly defined herein. do.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "블록" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. The suffixes “module,” “block,” and “part” for the components used in the following description are given or mixed in consideration of the ease of writing the specification only, and do not have distinct meanings or roles by themselves. .

종래의 GNSS 측정치 검출 기법에서는 GNSS 측정치 간의 비교를 통하여 오차가 포함된 측정치를 검출했다. 언급된 기법들은 측정치에 동시에 오차가 발생하거나 갑작스러운 외부 환경의 변화가 발생하면 검출 기능이 현저히 떨어진다. 또한, 고가의 GNSS 수신기가 요구되기도 한다.In the conventional GNSS measurement value detection technique, a measurement value including an error is detected through comparison between the GNSS measurement values. In the above-mentioned techniques, if an error occurs in the measurement value at the same time or a sudden change in the external environment occurs, the detection function is significantly deteriorated. In addition, an expensive GNSS receiver is also required.

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치(100) 또는 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 외부의 영향을 받지 않는 특성을 지닌 INS에서 제공되는 속도 정보를 활용하여 GNSS 측정치에 오차가 포함되어 있는지 판단할 수 있다. 또한, 저가의 GNSS 수신기와 관성 센서에도 적용할 수 있다.The Doppler measurement value selection apparatus 100 or the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application determines whether an error is included in the GNSS measurement value by using speed information provided from the INS having a characteristic that is not affected by the outside. can judge It can also be applied to low-cost GNSS receivers and inertial sensors.

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치(100) 또는 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 도심지에서의 정확한 위치 추정을 위한 필수적인 기술로서, 본원에서 개시하고 있는 도플러 측정치 선별 장치(100) 및 방법과 이를 이용한 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200) 및 방법은 자율 주행 시스템 등에서 이동체의 위치 및 속도를 보다 정확하게 파악하기 위하여 활용될 수 있다. 또한, 도플러 측정치 선별 장치(100) 또는 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)를 적용해서 추정된 정확한 위치 정보는 측지/측량 및 교량 감시 등 다양한 분야에 적용 및 응용이 가능하다.The Doppler measurement value selection apparatus 100 or the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application is an essential technology for accurate location estimation in a downtown area, and the Doppler measurement value selection apparatus 100 and method disclosed herein And the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 and method using the same can be utilized to more accurately determine the position and speed of a moving object in an autonomous driving system or the like. In addition, accurate location information estimated by applying the Doppler measurement value selection device 100 or the GNSS measurement value failure detection device 200 can be applied and applied to various fields such as geodetic/surveying and bridge monitoring.

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치(100) 또는 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 다중 GNSS (Global Navigation Satellite System)로부터 획득된 다수의 측정치 중에서, 오차가 포함된 측정치를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 지표 부근에서는 GNSS 신호의 세기가 매우 약하여 장애물이 많은 도심지에서는 신호가 차단되거나, 반사된 신호가 수신되어 측위 오차가 커지는 현상이 빈번하게 발생한다. GNSS 측정치를 검출하기 위하여 GNSS 측정치 중 오차에 강인한 특성을 지닌 도플러 측정치를 기준으로 하는 검출 기법이 널리 활용되고 있다. 그러나, 종래의 기법에서 기준이 되는 도플러 측정치에 오차가 포함되어 있는 경우 그 검출기는 더 이상 제 역할을 할 수가 없다. The Doppler measurement value selection apparatus 100 or the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application includes a device for detecting a measurement value including an error among a plurality of measurement values obtained from multiple global navigation satellite systems (GNSS); it's about how In the vicinity of the earth's surface, the strength of the GNSS signal is very weak, so that the signal is blocked or a reflected signal is received in a downtown area with many obstacles, which frequently causes a large positioning error. In order to detect GNSS measurements, a detection technique based on Doppler measurements having a characteristic robust to errors among GNSS measurements is widely used. However, when an error is included in the Doppler measurement, which is the reference in the conventional technique, the detector can no longer function properly.

GNSS 측정치는 예시적으로 반송파 위상 측정치, 의사거리 측정치, 도플러 측정치 등을 포함할 수 있다. 반송파 위상 측정치는 잡음이 작아 정밀한 위치 추정이 가능하고 미지정수 결정이 필요하다. 반송파 위상 측정치는 사이클 슬립으로 인한 신호 끊김 현상이 발생할 수 있고, 수신기 내 반송파 위상 고정 루프(PLL)의 추적이 일시적으로 중단되었을 때 발생할 수 있다. 사이클 슬립은 신호 단절, 높은 신호 잡음, 낮은 신호 세기, 수신기 고장, 시계 오차, 전리층 영향 등으로 발생할 수 있고, 반송파 위상 측정치의 급격한 변화를 일으킬 수 있다.The GNSS measurements may include, for example, carrier phase measurements, pseudorange measurements, Doppler measurements, and the like. Carrier phase measurement has low noise, so precise position estimation is possible, and unspecified determination is required. The carrier phase measurement may occur when a signal disconnection phenomenon due to cycle slip occurs, or when the tracking of the carrier phase locked loop (PLL) in the receiver is temporarily stopped. Cycle slip can be caused by signal drops, high signal noise, low signal strength, receiver failure, clock errors, ionospheric effects, etc., and can cause abrupt changes in carrier phase measurements.

GNSS 측정치 중에서 의사거리 측정치는 절대적인 거리 정보를 제공하나 잡음이 크며, 위성에서 송신된 신호가 수신기에 도달하는데 걸린 시간을 기반으로 한다. 의사거리 측정치는 다중경로오차에 취약하며, 장애물에 의하여 반사된 신호 수신 시 도달 시간이 길어져 생성된 의사거리 측정치에 오차가 포함될 수 있다.Among GNSS measurements, pseudorange measurements provide absolute distance information, but are noisy, and are based on the time it takes for a signal transmitted from a satellite to reach the receiver. Pseudo-range measurements are vulnerable to multipath errors, and when a signal reflected by an obstacle is received, the arrival time becomes longer, and errors may be included in the generated pseudo-range measurements.

GNSS 측정치 중에서 도플러 측정치(도플러 편이 측정치)는 위성과 수신기의 상대적인 움직임에 의해 발생할 수 있고, 거리 변화율을 제공하며, 비교적 낮은 잡음을 가지고, 다중경로오차에 강인한 특성을 가지며 신호 끊김 현상이 발생하지 않는 특징이 있다. 따라서, 강인한 특성을 지닌 도플러 측정치를 사이클 슬립 또는 다중경로오차 검출의 기준으로 하는 기법이 널리 활용되고 있으나, 종래 기술에서는 도플러 측정치에 오차가 포함된 경우, 이에 의한 오차가 커지는 문제가 있다.Among GNSS measurements, the Doppler measurement (Doppler shift measurement) can be caused by the relative motion of the satellite and the receiver, provides a rate of change of distance, has relatively low noise, has robust characteristics against multipath error, and does not cause signal breakage. There is a characteristic. Therefore, a technique using a Doppler measurement value having robust characteristics as a reference for detecting cycle slip or multipath error is widely used.

본원에서 개시하는 도플러 측정치 선별 장치(100) 또는 GNSS 측정치 선별고장 검출 장치(200)는 외부의 영향을 받지 않는 INS (Inertial Navigation System)에서 제공하는 속도 정보를 활용하여 도플러 측정치를 먼저 선별할 수 있고, GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 도플러 측정치를 선별한 후 오차가 포함된 GNSS 측정치를 검출할 수 있다. 이러한 GNSS 측정치 고장 검출은 GNSS 측정치의 무결성을 감시(GNSS Integrity Monitoring)하는 개념으로도 이해될 수 있다.The Doppler measurement value selection apparatus 100 or the GNSS measurement value selection failure detection apparatus 200 disclosed herein utilizes the velocity information provided by the INS (Inertial Navigation System) that is not influenced by the outside to first select the Doppler measurement value, , The GNSS measurement value failure detection apparatus 200 may detect the GNSS measurement value including the error after selecting the Doppler measurement value. The GNSS measurement failure detection may also be understood as a concept of monitoring the integrity of the GNSS measurement values (GNSS Integrity Monitoring).

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 시스템(10)을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a GNSS measurement failure detection system 10 according to an embodiment of the present application.

도 1을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 시스템(10)은GNSS 측정치 고장 검출 장치(200), 복수개의 위성(400), 관성 센서(300)를 포함할 수 있다. GNSS 측정치 고장 검출 시스템(10)의 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 복수개의 위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 수신할 수 있고, 이동체에 부착될 수 있는 관성 센서(300)(또는 관성 측정 장비, IMU, Inertial Measurement Unit)로부터 이동체의 현재 속도, 회전 속도, 방향, 기울기 및 가속도 등을 수신하여 이동체의 속도 정보를 생성할 수 있다. GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 GNSS 원시 데이터와 속도 정보를 이용하여 도플러 측정치와 도플러 예측치를 산출할 수 있고, 산출된 도플러 측정치와 도플러 예측치를 이용하여 오차가 포함된 도플러 측정치, 즉 이상 도플러 측정치를 선별(검출)할 수 있다. GNSS 측정치 고장 검출 시스템(10)의 도플러 측정치 선별 장치(100)GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 도플러 측정치 중에서 오차가 포함된 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치를 기준으로 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출하여, 이동체의 위치, 속도 또는 위치해를 측정(또는 추정)할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a GNSS measurement failure detection system 10 according to an embodiment of the present application may include a GNSS measurement failure detection apparatus 200 , a plurality of satellites 400 , and an inertial sensor 300 . The GNSS measurement failure detection device 200 of the GNSS measurement failure detection system 10 may receive GNSS raw data from a plurality of satellites, and an inertial sensor 300 (or inertial measurement equipment, IMU, The speed information of the moving object can be generated by receiving the current speed, rotational speed, direction, inclination, and acceleration of the moving object from the Inertial Measurement Unit). The GNSS measurement failure detection apparatus 200 may calculate a Doppler measurement value and a Doppler predicted value using the GNSS raw data and velocity information, and a Doppler measurement value including an error using the calculated Doppler measurement value and the Doppler prediction value, that is, an abnormal Doppler measurement value can be selected (detected). The Doppler measurement value screening device 100 of the GNSS measurement failure detection system 10 The GNSS measurement failure detection apparatus 200 detects cycle slip and multipath errors based on the Doppler measurement values excluding the abnormal Doppler measurement value including the error among the Doppler measurement values. Thus, it is possible to measure (or estimate) the position, velocity, or position of the moving object.

즉, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는, GNSS 데이터 획득, 관성 센서 데이터 획득, GNSS 도플러 측정치 검출, 사이클 슬립 검출, 다중경로오차 검출할 수 있는 구성들, 예를 들어 도 1의 INS(110), GNSS 수신기(120), 도플러 측정치 선별 장치(100), 사이클 슬립 검출부(160), 다중경로오차 검출부(170) 등을 포함할 수 있다. GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 외부 환경의 영향을 받지 않는 INS(110)를 활용함으로써 효과적으로 오차가 포함된 도플러 측정치(달리 말해, 이상 도플러 측정치)를 검출할 수 있다. 또한, 선별된 도플러 측정치를 활용하여 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출할 수 있으며, 저가의 단일 GNSS 안테나 및 수신기, 그리고 관성 센서에도 적용이 가능하며, 간단한 알고리즘, 방식 등으로 효율적인 검출이 가능하다.That is, the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application includes GNSS data acquisition, inertial sensor data acquisition, GNSS Doppler measurement detection, cycle slip detection, and multipath error detection, for example. The INS 110 of FIG. 1 , the GNSS receiver 120 , the Doppler measurement value selection device 100 , the cycle slip detector 160 , the multipath error detector 170 , and the like may be included. The GNSS measurement failure detection apparatus 200 may effectively detect a Doppler measurement value including an error (in other words, an abnormal Doppler measurement value) by using the INS 110 that is not affected by the external environment. In addition, cycle slip and multipath error can be detected using selected Doppler measurements, and it can be applied to low-cost single GNSS antennas and receivers and inertial sensors, and efficient detection is possible with simple algorithms and methods.

도 1을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 복수개의 위성은 GPS 위성, GLONASS 위성, BeiDou 위성, Galileo 위성 등을 포함할 수 있다. GNSS 측정치 고장 검출 시스템(10)의 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 복수개의 위성으로부터 각각의 신호, 즉 GPS 신호, GLONASS 신호, BeiDou 신호, Galileo 신호 등을 수신할 수 있고, GNSS 원시 데이터를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a plurality of satellites according to an embodiment of the present application may include a GPS satellite, a GLONASS satellite, a BeiDou satellite, a Galileo satellite, and the like. The GNSS measurement failure detection apparatus 200 of the GNSS measurement failure detection system 10 may receive respective signals from a plurality of satellites, that is, a GPS signal, a GLONASS signal, a BeiDou signal, a Galileo signal, and the like, and receive GNSS raw data. can do.

도 1을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 도플러 측정치 선별 장치(100), INS(110), GNSS 수신기(120), 사이클 슬립 검출부(160), 다중경로오차 검출부(170)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application includes a Doppler measurement value selection apparatus 100 , an INS 110 , a GNSS receiver 120 , a cycle slip detection unit 160 , and a multipath. It may include an error detection unit 170 .

또한, 도 1을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치(100)는 INS(110)가 이동체에서 측정하여 전달하는 속도 정보를 전달받고, GNSS 수신기(120)가 복수의 위성(400)으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 전달받는 수신부(130). GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 측정치를 산출하고, 속도 정보 및 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 예측치를 산출하는 산출부(140) 및 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이를 고려하여, 오차가 포함된 이상 도플러 측정치를 선별하는 판단부(150)를 포함할 수 있다.In addition, referring to FIG. 1 , the Doppler measurement value screening apparatus 100 according to an embodiment of the present application receives speed information measured and transmitted by the INS 110 by a mobile body, and the GNSS receiver 120 receives the plurality of satellites ( Receiver 130 for receiving the GNSS raw data received from 400). The calculation unit 140 that calculates a Doppler measurement value based on GNSS raw data and calculates a Doppler predicted value based on velocity information and GNSS raw data, and an abnormal Doppler measurement value including an error in consideration of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value It may include a determination unit 150 for selecting the.

수신부(130)는 INS(110)가 이동체에서 측정하여 전달하는 속도 정보를 전달받고, GNSS 수신기(120)가 복수의 위성(400)으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 전달받을 수 있다. GNSS 수신기(120)는 복수의 위성(400) 각각으로부터 GPS 신호, GLONASS 신호, BeiDou 신호, Galileo 신호 등과 같은 GNSS 원시 데이터를 수신하여, 수신부(130)로 전달할 수 있다. INS(110)(관성 항법 장치 또는 관성 항법 시스템)은 이동체에서 측정한 속도 정보를 수신부(130)로 전달할 수 있다.The receiver 130 may receive speed information measured and transmitted by the INS 110 by the mobile body, and the GNSS raw data received by the GNSS receiver 120 from a plurality of satellites 400 may be transmitted. The GNSS receiver 120 may receive GNSS raw data such as a GPS signal, a GLONASS signal, a BeiDou signal, and a Galileo signal from each of the plurality of satellites 400 , and transmit it to the receiver 130 . The INS 110 (inertial navigation device or inertial navigation system) may transmit speed information measured by the moving object to the receiver 130 .

본원의 일 실시예에 따른 속도 정보는 이동체에 구비된 관성 센서(300) 기반으로 획득되는 것일 수 있다. 관성 센서(300)(또는 관성 측정 장비, IMU)는 이동체에 부착될 수 있고, 이동체의 현재 속도, 회전 속도, 방향, 기울기 및 가속도 등을 측정할 수 있다. INS(110)는 관성 센서(300)로부터 측정된 이동체의 각각의 축, 예를 들어 x, y, z축 속도, 회전 속도, 방향, 기울기, 가속도 등을 수신할 수 있다. 또한, INS(110)는 관성 센서(300)로부터 측정된 자이로 측정치, 가속도계 측정치 등을 수신할 수 있고, 이동체의 속도 정보를 측정할 수 있다.The speed information according to an embodiment of the present application may be obtained based on the inertial sensor 300 provided in the moving object. The inertial sensor 300 (or inertial measuring equipment, IMU) may be attached to a moving object, and may measure a current speed, rotational speed, direction, inclination, and acceleration of the moving object. The INS 110 may receive each axis of the moving object measured from the inertial sensor 300 , for example, x, y, and z-axis speed, rotation speed, direction, inclination, acceleration, and the like. In addition, the INS 110 may receive a gyro measurement value, an accelerometer measurement value, etc. measured from the inertial sensor 300 , and may measure speed information of the moving object.

산출부(140)는 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 측정치를 산출하고, 속도 정보 및 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 예측치를 산출할 수 있다. 도플러 측정치는 GNSS 원시 데이터에 기초하여 산출되는 것으로, 도플러 효과(또는 도플러 편이)에 따라 위성에 대하여 수신, 송신되는 신호의 주파수를 이용하여 산출될 수 있다. 도플러 예측치는 속도 정보 및 GNSS 원시 데이터에 기초하여 산출되는 것으로, 위성에 대하여 송신된 주파수, 빛의 속도, 위성에 대한 시선각 벡터, ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 정의된 위성의 속도 및 이동체의 속도에 기초하여 산출될 수 있다.The calculator 140 may calculate a Doppler measurement value based on the GNSS raw data, and may calculate a Doppler predicted value based on the velocity information and the GNSS raw data. The Doppler measurement value is calculated based on GNSS raw data, and may be calculated using frequencies of signals received and transmitted with respect to the satellite according to the Doppler effect (or Doppler shift). The Doppler prediction value is calculated based on velocity information and GNSS raw data. The frequency transmitted to the satellite, the speed of light, the line-of-sight vector for the satellite, and the velocity of the satellite defined in the ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed) coordinate system. And it may be calculated based on the speed of the moving object.

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치(100)의 산출부(140)에서, 도플러 측정치는 아래 수학식 1에 의해 산출되고, 도플러 예측치는 아래 수학식 2에 의해 산출되는 것일 수 있다. 아래의 수학식 1 및 수학식 2는 j번째 위성에 대한 도플러 측정치 및 도플러 예측치(예측된 도플러 측정치)를 모델링 한 것으로 이해될 수 있다.In the calculator 140 of the apparatus 100 for selecting a Doppler measurement value according to an embodiment of the present application, the Doppler measurement value may be calculated by Equation 1 below, and the Doppler predicted value may be calculated by Equation 2 below. Equations 1 and 2 below may be understood as modeling a Doppler measurement value and a Doppler prediction value (predicted Doppler measurement value) for the j -th satellite.

산출부(140)는 복수의 위성(400)으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 이용하여 복수의 위성(400) 중 j번째 위성에 대한 도플러 측정치를 산출할 수 있다. j번째 위성에 대하여 수신하는 신호의 주파수와 송신하는 신호의 주파수(

Figure pat00045
,
Figure pat00046
)는 이동체 및 위성의 운동에 의한 도플러 효과에 의하여 차이가 발생할 수 있고, 아래 수학식 1과 같이 복수의 위성(400) 중 j번째 위성에 대한 도플러 측정치
Figure pat00047
를 산출할 수 있다.The calculator 140 may calculate a Doppler measurement value for the j -th satellite among the plurality of satellites 400 by using the GNSS raw data received from the plurality of satellites 400 . For the j -th satellite, the frequency of the received signal and the frequency of the transmitted signal (
Figure pat00045
,
Figure pat00046
) may be different due to the Doppler effect caused by the motion of the moving object and the satellite, and as shown in Equation 1 below, a Doppler measurement value for the j -th satellite among the plurality of satellites 400
Figure pat00047
can be calculated.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00048
Figure pat00048

상기 수학식 1에서

Figure pat00049
j번째 위성에 대한 도플러 측정치,
Figure pat00050
Figure pat00051
는 각각 (복수의 위성 중에서) j번째 위성에 대하여 수신, 송신된 주파수(즉, j번째 위성에 대하여 수신, 송신된 신호의 주파수)이다.In Equation 1 above
Figure pat00049
is the Doppler measurement for the j -th satellite,
Figure pat00050
Wow
Figure pat00051
is the received and transmitted frequencies (ie, frequencies of signals received and transmitted with respect to the j -th satellite) for the j -th satellite, respectively (from among the plurality of satellites).

산출부(140)는 복수의 위성(400)으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터 및 INS(110)로부터 전달받은 속도 정보를 이용하여 복수의 위성(400) 중 j번째 위성에 대한 도플러 예측치를 산출할 수 있다. 도플러 효과(또는 도플러 편이, 도플러 현상)은 파동의 파동원과 관찰자(또는 이동체, 사용자)의 상대 속도에 따라 주파수, 파장이 바뀌는 현상을 의미하고, 이동체와 위성의 상대적인 운동, 즉 이동체-위성의 상대 속도에 따라 j번째 위성으로부터 송신되는 주파수(또는 신호의 주파수)는 영향을 받을 수 있다. The calculator 140 may calculate a Doppler predicted value for the j -th satellite among the plurality of satellites 400 by using the GNSS raw data received from the plurality of satellites 400 and the velocity information received from the INS 110 . . The Doppler effect (or Doppler shift, Doppler phenomenon) refers to a phenomenon in which the frequency and wavelength change according to the relative speed of the wave source and the observer (or moving object, user) of a wave, and the relative motion of the moving object and the satellite, that is, Depending on the relative speed, the frequency (or the frequency of the signal) transmitted from the j -th satellite may be affected.

따라서, 이동체-위성의 상대적인 운동(또는 상대 속도)에 따른 주파수의 변화(편이)를 모델링하면, 아래 수학식 2와 같이 모델링 될 수 있다. 이동체-위성의 상대적인 운동에 따라 모델링된 아래 수학식 2를 이용하면, j번째 위성에 대하여 송신된 주파수

Figure pat00052
, 빛의 속도
Figure pat00053
, j번째 위성에 대한 시선각 벡터(LOS 벡터, Line of Sight Vector)
Figure pat00054
, ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도
Figure pat00055
, ECEF 좌표계에서 정의된 이동체의 속도
Figure pat00056
를 이용하여 도플러 예측치
Figure pat00057
를 구할 수 있다. Therefore, if the change (shift) of the frequency according to the relative motion (or relative speed) of the moving object-satellite is modeled, it can be modeled as in Equation 2 below. Using Equation 2 below, which is modeled according to the relative motion of the moving object and the satellite, the frequency transmitted to the j -th satellite
Figure pat00052
, Speed of light
Figure pat00053
, the line of sight vector for the j -th satellite (LOS vector, Line of Sight Vector)
Figure pat00054
, the velocity of the j-th satellite as defined in the ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed) coordinate system.
Figure pat00055
, the velocity of the moving object defined in the ECEF coordinate system.
Figure pat00056
Doppler prediction using
Figure pat00057
can be obtained

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00058
Figure pat00058

상기 수학식 2에서

Figure pat00059
는 상기 도플러 예측치,
Figure pat00060
j번째 위성에 대하여 송신된 주파수,
Figure pat00061
는 빛의 속도,
Figure pat00062
j번째 위성에 대한 시선각 벡터,
Figure pat00063
는 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도,
Figure pat00064
는 ECEF 좌표계에서 정의된 이동체의 속도이다.In Equation 2 above
Figure pat00059
is the Doppler predicted value,
Figure pat00060
is the frequency transmitted for the j -th satellite,
Figure pat00061
is the speed of light,
Figure pat00062
is the line-of-sight vector for the j -th satellite,
Figure pat00063
is the velocity of the j -th satellite as defined in the ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed) coordinate system,
Figure pat00064
is the velocity of the moving object defined in the ECEF coordinate system.

상기 수학식 2에서 j번째 위성에 대한 시선각 벡터

Figure pat00065
j번째 위성의 위치 좌표와 사용자(또는 수신기, 이동체)의 위치 좌표를 이용하여 얻을 수 있다. 예를 들어, 시선각 벡터
Figure pat00066
j번째 위성의 위치 좌표에서 사용자(또는 수신기, 이동체)의 위치 좌표를 뺄셈하여 얻을 수 있다. ECEF 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도
Figure pat00067
는 위성에서 송신된 GNSS 항법 메시지(또는 GNSS 원시 데이터) 내의 파라미터를 활용하여 계산(산출, 생성)될 수 있다.In Equation 2, the viewing angle vector for the j -th satellite
Figure pat00065
can be obtained by using the position coordinates of the j -th satellite and the position coordinates of the user (or receiver, mobile body). For example, the viewing angle vector
Figure pat00066
can be obtained by subtracting the position coordinates of the user (or receiver, mobile body) from the position coordinates of the j -th satellite. Velocity of the j -th satellite as defined in the ECEF coordinate system
Figure pat00067
may be calculated (calculated, generated) using parameters in a GNSS navigation message (or GNSS raw data) transmitted from a satellite.

상기의 수학식 2에서 도플러 예측치

Figure pat00068
를 산출하기 위하여 필요한 값들인 j번째 위성에 대하여 송신된 주파수
Figure pat00069
, 빛의 속도
Figure pat00070
, j번째 위성에 대한 시선각 벡터
Figure pat00071
, ECEF 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도
Figure pat00072
, ECEF 좌표계에서 정의된 이동체의 속도
Figure pat00073
는, GNSS 수신기(120)로부터 수신한 GNSS 원시 데이터, INS(110)로부터 수신한 이동체(또는 사용자)의 속도 정보를 이용하여 산출(계산, 획득)될 수 있다. 즉, 산출부(140)는 복수의 위성(400)으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터(또는 GNSS 항법 메시지) 및 INS(110)로부터 전달받은 속도 정보를 이용하여 복수의 위성(400) 중 j번째 위성에 대한 도플러 예측치를 산출할 수 있다.Doppler predicted value in Equation 2 above
Figure pat00068
The frequency transmitted for the j -th satellite, which is the values necessary to calculate
Figure pat00069
, Speed of light
Figure pat00070
, the line-of-sight vector for the j -th satellite
Figure pat00071
, the velocity of the j-th satellite defined in the ECEF coordinate system.
Figure pat00072
, the velocity of the moving object defined in the ECEF coordinate system.
Figure pat00073
, may be calculated (calculated, obtained) using the GNSS raw data received from the GNSS receiver 120 and speed information of the moving object (or user) received from the INS 110 . That is, the calculator 140 uses the GNSS raw data (or GNSS navigation message) received from the plurality of satellites 400 and the speed information received from the INS 110 to the j -th satellite among the plurality of satellites 400 . It is possible to calculate a Doppler predicted value for

판단부(150)는 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이를 고려하여, 오차가 포함된 이상 도플러 측정치를 선별할 수 있다. 도플러 측정치는 GNSS 원시 데이터를 이용하여 산출되는 것이고, 도플러 예측치는 INS(110)로부터 수신한 속도 정보를 고려하여 산출되는 것이기 때문에, 위성으로부터 수신되는 GNSS 원시 데이터에 포함된 오차가 커지는 경우, 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이가 커질 수 있다. The determination unit 150 may select an abnormal Doppler measurement value including an error in consideration of a difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value. Since the Doppler measurement value is calculated using the GNSS raw data, and the Doppler prediction value is calculated in consideration of the velocity information received from the INS 110 , when the error included in the GNSS raw data received from the satellite increases, the Doppler measurement value The difference between and Doppler predictions may be large.

즉, 판단부(150)는 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이를 이용(고려)하여 오차가 포함된 이상 도플러 측정치를 선별할 수 있고, 선별된 이상 도플러 측정치에 해당하는 GNSS 원시 데이터(또는 위성, 위성 채널)는 오차가 포함된 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, j번째 위성으로부터 측정된 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이가 큰 경우, j번째 위성으로부터 수신된 GNSS 원시 데이터는 오차가 포함된 것으로 판단할 수 있다. That is, the determination unit 150 may select an abnormal Doppler measurement value including an error by using (considering) the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value, and GNSS raw data (or satellite, satellite) corresponding to the selected abnormal Doppler measurement value. channel) may be determined as including an error. For example, if the difference between the Doppler measurement value and the Doppler prediction value measured from the j -th satellite is large, it may be determined that the GNSS raw data received from the j -th satellite includes an error.

또한, 판단부(150)는 선별된 이상 도플러 측정치에 대응하는 GNSS 원시 데이터(또는 위성, 위성 채널)을 선별, 격리(분리)하여, 이동체의 위치, 속도, 위치해 등을 산출, 갱신하기 위한 과정에서 격리할 수 있다. 격리한다는 것은 달리 말해, 이상 도플러 측정치가 선별된 GNSS 원시 데이터를 송신한 j번째 위성을 격리 또는 이상 도플러 측정치가 선별된 GNSS 원시 데이터를 격리하는 것을 의미할 수 있으며, 격리된 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터는 오차를 포함하는 것으로 선별되어 이동체의 위치, 속도 등을 산출하는 후속 과정에서 고려되지 않고, 복수의 위성(400) 중에서 격리된 위성을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 이용하는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 판단부(150)는 이상 도플러 측정치를 선별할 수 있고, 이상 도플러 측정치에 대응하는 위성 또는 위성 채널을 격리할 수 있다.In addition, the determination unit 150 selects and isolates (separates) GNSS raw data (or satellite, satellite channel) corresponding to the selected abnormal Doppler measurement value, and calculates and updates the position, velocity, location, etc. of the moving object. can be isolated from In other words, isolating may mean isolating the j -th satellite that transmitted the GNSS raw data from which the anomalous Doppler measurement was screened, or isolating the GNSS raw data from which the anomalous Doppler measurement was screened, the GNSS raw data received from the isolated satellite The data is selected as including an error and is not considered in the subsequent process of calculating the position, speed, etc. of the moving object, and means using the GNSS raw data received from the remaining satellites except for the isolated satellite among the plurality of satellites 400. can Accordingly, the determination unit 150 may select an abnormal Doppler measurement value and isolate a satellite or satellite channel corresponding to the abnormal Doppler measurement value.

복수의 위성(400) 중에서 j번째 위성으로부터 측정한 GNSS 원시 데이터를 이용하여 산출한 도플러 측정치와 속도 정보를 고려하여 산출한 도플러 예측치의 차이에 따라, 산출한 도플러 측정치가 이상 도플러 측정치로 선별되는 경우 j번째 위성으로부터 측정한 GNSS 원시 데이터(또는 j번째 위성, j번째 위성 채널)을 격리하고, 이상 도플러 측정치로 선별된 j번째 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 제외한 다른 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 이용하여 이동체의 속도, 위치, 위치해 등을 산출할 수 있다. 달리 말하자면, 도플러 측정치와 도플러 예측치를 이용하여 도플러 측정치가 오차를 포함하는 이상 도플러 측정치인지를 선별하고, 이상 도플러 측정치에 해당하는 경우에 이상 도플러 측정치에 대응하는 GNSS 원시 데이터가 오차를 포함하는 것이므로, 해당 GNSS 원시 데이터(또는 위성, 위성 채널)를 선별, 격리, 차단할 수 있다.When the calculated Doppler measurement value is selected as an abnormal Doppler measurement value according to the difference between the Doppler measurement value calculated using the GNSS raw data measured from the j -th satellite among the plurality of satellites 400 and the Doppler prediction value calculated in consideration of velocity information Isolate the GNSS raw data (or j -th satellite, j -th satellite channel) measured from the j -th satellite, and save the GNSS raw data received from other satellites except for the GNSS raw data received from the j -th satellite selected by anomaly Doppler measurement. It can be used to calculate the speed, position, position, etc. of the moving object. In other words, the Doppler measurement value and the Doppler prediction value are used to determine whether the Doppler measurement is an abnormal Doppler measurement including an error, and if the Doppler measurement is an abnormal Doppler measurement, the GNSS raw data corresponding to the abnormal Doppler measurement includes an error The corresponding GNSS raw data (or satellites, satellite channels) can be screened, isolated and blocked.

위의 내용을 정리하면, 도플러 측정치는 강인한 특성을 가지지만, 도심지에서는 장애물 등으로 인하여 오차가 포함되는 경우가 발생할 수 있다. 판단부(150)는 이와 같이 신뢰할 수 없는 측정치를 INS로부터 측정된 속도 정보를 활용하여 효과적으로 검출할 수 있다.Summarizing the above, although Doppler measurements have robust characteristics, errors may occur in urban areas due to obstacles. The determination unit 150 may effectively detect the unreliable measured value by using the speed information measured from the INS.

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치(100)의 판단부(150)는, 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값을 초과하는 경우의 도플러 측정치를 이상 도플러 측정치로 선별할 수 있다. 즉, 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기가 도플러 측정치를 선별하기 위한 임계값을 초과하는 경우, 해당 도플러 측정치는 오차를 포함하는 것으로 판단하여 이상 도플러 측정치로 선별할 수 있다. 수학식 3은 도플러 편이를 미터 단위로 환산 후 검출하는 것으로도 이해될 수 있으며, 실제 획득된 도플러 측정치와 예측된 도플러 측정치(도플러 예측치)의 값을 비교하여 오차가 포함된 측정치를 검출할 수 있다.The determination unit 150 of the apparatus 100 for selecting a Doppler measurement value according to an embodiment of the present application may select the Doppler measurement value when the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value exceeds a threshold value as the abnormal Doppler measurement value. . That is, when the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value exceeds a threshold value for screening the Doppler measurement value, the Doppler measurement value may be determined as including an error and selected as an abnormal Doppler measurement value. Equation 3 may also be understood as detecting the Doppler shift after converting it into meters, and by comparing the value of the actually obtained Doppler measurement with the predicted Doppler measurement (Doppler predicted value), a measurement value including an error can be detected. .

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00074
Figure pat00074

상기 수학식 3에서,

Figure pat00075
는 k 시점에서 j번째 위성에 대한 도플러 측정치,
Figure pat00076
는 k 시점에서 j번째 위성에 대한 도플러 예측치,
Figure pat00077
는 GNSS 신호의 파장, c 1 은 이상 도플러 측정치를 선별하기 위한 임계값일 수 있다. 도플러 측정치를 선별하기 위한 임계값 c 1 은 임의의 상수일 수 있고, 사용자에 의해 설정될 수 있다.In Equation 3 above,
Figure pat00075
is the Doppler measurement for the j th satellite at time k,
Figure pat00076
is the Doppler prediction for the j -th satellite at time k,
Figure pat00077
may be a wavelength of a GNSS signal, and c 1 may be a threshold value for screening anomaly Doppler measurement. The threshold c 1 for selecting the Doppler measurement may be any constant and may be set by a user.

전술한 바와 같이, 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값을 초과하는 경우, j번째 채널을 분리 또는 격리(상기 수학식 3에서 Isolate channel j를 의미)하여, 오차가 포함된 GNSS 원시 데이터를 제외한 다른 위성 채널로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 이용하여 이동체의 위치, 속도 등을 측정할 수 있다. 채널 j를 격리(Isolate)한다는 것은 후술하는 사이클 슬립 및 다중경로오차 검출 결과 채널 j를 격리(Isolate)하는 것에 동일하게 적용될 수 있다.As described above, when the magnitude of the difference between the Doppler measured value and the Doppler predicted value exceeds the threshold, the j -th channel is separated or isolated (meaning Isolate channel j in Equation 3), and GNSS raw data including an error It is possible to measure the position and speed of a moving object using raw GNSS data received from other satellite channels except for Isolating the channel j can be equally applied to isolating the channel j as a result of cycle slip and multipath error detection, which will be described later.

본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 이동체에서 속도 정보를 측정하는 INS(110), 복수의 위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 수신하는 GNSS 수신기(120), 도플러 측정치 선별 장치(100), GNSS 원시 데이터로부터 측정된 반송파 위상 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이를 고려하여 사이클 슬립을 검출하는 사이클 슬립 검출부(160) 및 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 의사거리 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이를 고려하여 다중경로오차를 검출하는 다중경로오차 검출부(170)를 포함할 수 있다.The GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application includes an INS 110 for measuring speed information in a moving object, a GNSS receiver 120 for receiving GNSS raw data from a plurality of satellites, and an apparatus 100 for selecting Doppler measurement values. ), a cycle slip detector 160 that detects cycle slip by considering the difference between the carrier phase measurement increment measured from the GNSS raw data and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement, and the pseudorange measurement increment and anomaly Doppler measured from the GNSS raw data It may include a multipath error detection unit 170 that detects a multipath error in consideration of a difference between the Doppler measurement values excluding the measurement values.

INS(110)는 이동체(또는 차량)에서 속도 정보를 측정할 수 있다. 예시적으로, 이동체에 구비된 관성 센서에 기반하여, 관성 센서의 자이로 측정치 또는 가속도계 측정치 등을 수신하여 속도 정보를 측정할 수 있고, 속도 정보를 도플러 측정치 선별 장치(100)의 수신부(130)로 전달할 수 있다.The INS 110 may measure speed information from a moving object (or vehicle). For example, based on the inertial sensor provided in the moving object, the speed information may be measured by receiving the gyro measurement value or the accelerometer measurement value of the inertial sensor, and the speed information may be transmitted to the receiver 130 of the Doppler measurement value sorting device 100 . can transmit

GNSS 수신기(120)는 복수의 위성(400)으로부터 GNSS 원시 데이터를 수신할 수 있다. GNSS 수신기(120)는 수신한 GNSS 원시 데이터를 도플러 측정치 선별 장치(100)의 수신부(130)로 전달할 수 있다. The GNSS receiver 120 may receive GNSS raw data from a plurality of satellites 400 . The GNSS receiver 120 may transmit the received GNSS raw data to the receiver 130 of the apparatus 100 for selecting a Doppler measurement value.

GNSS 수신기(120)는 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 제공받을 수 있다. GPS 신호는 반송 주파수, BPSK (Binary Phase Shift Keying) 방식으로 변조된 PRN(Pseudo Random Noise) 코드, 그리고 BPSK 방식으로 변조된 항법 메시지(Navigation message)로 구성되며 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)가 정의한 1 GHz~2 GHz의 L 주파수 대역 (Frequency band)을 사용한다. GPS 위성 네트워크는 코드 분할 다중 접속 (CDMA, Code Division Multiple Access) 방식을 사용한다.The GNSS receiver 120 may receive a GPS signal from a GPS satellite. The GPS signal consists of a carrier frequency, a Pseudo Random Noise (PRN) code modulated by the BPSK (Binary Phase Shift Keying) method, and a navigation message modulated by the BPSK method. The defined L frequency band (Frequency band) of 1 GHz to 2 GHz is used. The GPS satellite network uses a Code Division Multiple Access (CDMA) scheme.

또한, GNSS 수신기(120)는 GLONASS 위성으로부터 GLONASS 신호를 제공받을 수 있다. GLONASS 위성 네트워크는 주파수 분할 다중 접속 (FDMA, Frequency Division Multiple Access) 방식을 사용한다Also, the GNSS receiver 120 may receive a GLONASS signal from a GLONASS satellite. The GLONASS satellite network uses a frequency division multiple access (FDMA) scheme.

또한, GNSS 수신기(120)는 BeiDou 위성으로부터 BeiDou 신호를 제공받을 수 있다. BeiDou위성은 GPS위성과 같이 사용자의 위치, 속도, 그리고 시간 정보 등을 추정할 수 있다. BeiDou 신호는 반송 주파수, 코드, 그리고 항법 메시지로 구성되며 GPS와 마찬가지로 1 GHz~2 GHz의 L 주파수 대역을 사용한다. 반송 주파수는 L대역 중에서도 특정 주파수인 B1, B1-2, B2, 그리고 B3을 사용하며 각각 1561.098 MHz, 1589.742 MHz, 1207.140 MHz, 그리고 1268.520 MHz이다. B1, B1-2, B2, 그리고 B3 신호는 위상이 90° 차이 나는 I 채널 신호와 Q 채널 신호의 합으로 구성되며 코드와 항법 메시지는 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 방식으로 변조된다. BeiDou 위성 네트워크는 코드 분할 다중 접속 (CDMA, Code Division Multiple Access) 방식을 사용한다.Also, the GNSS receiver 120 may receive a BeiDou signal from a BeiDou satellite. BeiDou satellites, like GPS satellites, can estimate the user's location, speed, and time information. The BeiDou signal consists of a carrier frequency, a code, and a navigation message, and uses the L frequency band of 1 GHz to 2 GHz like GPS. Carrier frequencies are 1561.098 MHz, 1589.742 MHz, 1207.140 MHz, and 1268.520 MHz, respectively, using specific frequencies B1, B1-2, B2, and B3 among the L bands. The B1, B1-2, B2, and B3 signals are composed of the sum of the I-channel signal and the Q-channel signal that are out of phase by 90°, and the code and the navigation message are modulated by QPSK (Quadrature Phase Shift Keying). The BeiDou satellite network uses a Code Division Multiple Access (CDMA) scheme.

예시적으로, GNSS 수신기(120)는 k번째 (예를 들어, 1번째) 시점에서 GPS 위성, GLONASS 위성 및 BeiDou 위성 중 GPS위성 및 BeiDou 위성 각각으로부터 GNSS 원시 데이터를 제공받을 수 있다. GNSS 수신기(120)는 GPS위성으로부터 GPS 신호를 수신하고, BeiDou 위성으로부터 BeiDou 신호를 수신할 수 있다.For example, the GNSS receiver 120 may receive GNSS raw data from each of a GPS satellite, a GLONASS satellite, and a BeiDou satellite among a GPS satellite, a GLONASS satellite, and a BeiDou satellite at a k-th (eg, first) time point. The GNSS receiver 120 may receive a GPS signal from a GPS satellite and a BeiDou signal from a BeiDou satellite.

GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 수신부(130), 산출부(140) 및 판단부(150)를 포함하는 도플러 측정치 선별 장치를 포함할 수 있다. 도플러 측정치 선별 장치(100)는 수신부(130), 산출부(140) 및 판단부(150)를 포함할 수 있고, 이에 대해서는 전술한 바와 같이, 산출부(140)는 수신부(130)에서 수신한 GNSS 원시 데이터, 속도 정보를 이용하여 도플러 측정치 및 도플러 예측치를 산출할 수 있고, 판단부(150)는 도플러 예측치와 도플러 측정치의 차이를 고려하여, 오차를 포함하는 이상 도플러 측정치를 선별할 수 있다. 선별된 이상 도플러 측정치에 해당하는 GNSS 원시 데이터 또는 이상 도플러 측정치 산출에 이용된 GNSS 원시 데이터를 송신한 위성을 선별하여 격리함으로써, GNSS 원시 데이터(또는 GNSS 측정치)의 고장을 검출, 감시, 모니터링 할 수 있다.The GNSS measurement failure detection apparatus 200 may include a Doppler measurement value screening apparatus including a receiver 130 , a calculator 140 , and a determiner 150 . The Doppler measurement value screening apparatus 100 may include a receiver 130 , a calculator 140 , and a determiner 150 , and as described above, the calculator 140 receives the data received from the receiver 130 . A Doppler measurement value and a Doppler predicted value may be calculated using the GNSS raw data and velocity information, and the determination unit 150 may select an abnormal Doppler measurement value including an error in consideration of the difference between the Doppler predicted value and the Doppler measurement value. By selecting and isolating the satellite that transmitted the GNSS raw data corresponding to the selected anomaly Doppler measurement or the GNSS raw data used to calculate the abnormal Doppler measurement, failure of GNSS raw data (or GNSS measurement) can be detected, monitored, and monitored. have.

사이클 슬립 검출부(160)는 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 반송파 위상 측정치 증분, 도플러 측정치 및 이상 도플러 측정치에 기초하여 사이클 슬립을 검출할 수 있고, 다중경로오차 검출부(170)는 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 의사거리 측정치 증분과 도플러 측정치 및 이상 도플러 측정치에 기초하여 다중경로오차를 검출할 수 있다. 또한, 사이클 슬립 검출부(160)는 사이클 슬립 검출 결과에 기초하여, 사이클 슬립이 검출된 위성 또는 위성 채널을 차단(격리)할 수 있고, 다중경로오차 검출부(170)는 다중경로오차 검출 결과에 기초하여, 다중경로오차가 검출된 위성 또는 위성 채널을 차단(격리)할 수 있다. 사이클 슬립 또는 다중경로오차가 검출된 위성 또는 위성 채널을 차단한다는 것은, 앞서 설명한 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 위성 또는 위성 채널을 차단하는 것과 동일하게 이해될 수 있다.The cycle slip detection unit 160 may detect the cycle slip based on the increment of the carrier phase measurement value measured from the GNSS raw data, the Doppler measurement value, and the abnormal Doppler measurement value. A multipath error may be detected based on the distance measurement increment and the Doppler measurement and the abnormal Doppler measurement. Also, the cycle slip detection unit 160 may block (isolate) a satellite or a satellite channel in which cycle slip is detected based on the cycle slip detection result, and the multipath error detection unit 170 may detect the multipath error based on the result of the detection of the multipath error. Thus, it is possible to block (isolate) the satellite or satellite channel in which the multipath error is detected. Blocking a satellite or satellite channel in which cycle slip or multipath error is detected may be understood as the same as blocking a satellite or satellite channel according to the above-described selected anomaly Doppler measurement.

후술하는 바와 같이, 사이클 슬립 검출부(160)는 반송파 위상 측정치의 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이의 크기가 미리 설정한 임계값(c2)를 초과하는 경우, 해당 GNSS 원시 데이터(또는 위성, 위성 채널)는 오차를 포함하는 비정상 데이터로 선별 및 분리할 수 있다. 비정상 데이터를 선별(분리)한다는 의미는 전술한 바와 같이, 비정상 데이터 산출에 이용된 GNSS 원시 데이터를 송신한 위성 채널을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 이용하여 이동체의 위치, 속도 등을 측정(산출)하는 것을 의미할 수 있다. 즉, 사이클 슬립 검출부(160)는 반송파 위상 측정치의 증분과 도플러 측정치의 차이의 크기를 이용하여 사이클 슬립을 검출할 수 있다.As will be described later, when the magnitude of the difference between the increment of the carrier phase measurement value and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value exceeds a preset threshold value c2, the GNSS raw data (or satellite) , satellite channels) can be selected and separated into abnormal data including errors. As described above, the selection (separation) of abnormal data means measuring the position, speed, etc. of a moving object using the GNSS raw data received from the remaining satellites except for the satellite channel that transmitted the GNSS raw data used for calculating the abnormal data. It can mean to (calculate). That is, the cycle slip detection unit 160 may detect the cycle slip by using the magnitude of the difference between the increment of the carrier phase measurement value and the Doppler measurement value.

사이클 슬립 검출부(160)에서 사이클 슬립을 검출하기 위한 반송파 위상 측정치 증분은 GNSS 원시 데이터로부터 측정될 수 있고, 이때 GNSS 원시 데이터는 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 차단(격리)된 위성 또는 위성 채널을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터일 수 있다. 즉, 사이클 슬립 검출부(160)는 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 차단(격리)된 위성 또는 위성 채널을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 반송파 위상 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이를 고려하여 사이클 슬립을 검출할 수 있다.The increment of the carrier phase measurement value for detecting the cycle slip in the cycle slip detection unit 160 may be measured from GNSS raw data, in which case the GNSS raw data is blocked (isolated) according to the selected abnormal Doppler measurement, except for satellites or satellite channels. It may be GNSS raw data received from the remaining satellites. That is, the cycle slip detection unit 160 increments the carrier phase measurement value measured from GNSS raw data received from satellites other than the satellite or satellite channels that are blocked (isolated) according to the selected abnormal Doppler measurement value, and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value. Cycle slip can be detected by considering the difference in .

사이클 슬립 검출부(160)에서 사이클 슬립을 검출하기 위해서 반송파 위상 측정치의 증분과 도플러 측정치의 차이의 크기를 이용하므로, 도플러 측정치가 사이클 슬립 발생 여부를 판단하기 위한 기준이 될 수 있다. 즉, 사이클 슬립 검출부(160)는 반송파 위상 측정치 증분과 도플러 측정치뿐만 아니라, 이상 도플러 측정치에 기초하여(도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치를 이용하여) 사이클 슬립을 검출할 수 있다. Since the cycle slip detection unit 160 uses the magnitude of the difference between the increment of the carrier phase measurement value and the Doppler measurement value to detect the cycle slip, the Doppler measurement value may be a criterion for determining whether cycle slip occurs. That is, the cycle slip detection unit 160 may detect the cycle slip based not only on the carrier phase measurement value increment and the Doppler measurement value, but also on the basis of the abnormal Doppler measurement value (using the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value among the Doppler measurements).

즉, 도플러 측정치 중에서 선별된 이상 도플러 측정치에 해당하는 위성의 GNSS 원시 데이터(위성 채널)을 격리하여 제외될 수 있다. 도플러 측정치에 이상이 있는 경우(도플러 측정치가 이상 도플러 측정치로 선별된 경우)에는 반송파 위상 측정치가 사이클 슬립에 의하여 오차가 발생하였음에도 불구하고, 도플러 측정치의 오차로 인하여 정상 데이터로 선별될 수 있고, 사이클 슬립에 의한 오차가 포함된 반송파 위상 측정치를 이용하여 이동체의 위치, 속도 등을 산출하여 이동체의 위치, 속도 등의 오차가 발생할 수 있다. 즉, 사이클 슬립 검출부(160)는 복수의 위성(400) 중에서 이상 도플러 측정치가 선별된 위성 또는 위성 채널을 제외한 나머지 위성으로부터 측정된 도플러 측정치(즉, 복수의 위성(400)으로부터 측정된 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 제외한 나머지 도플러 측정치)를 이용하여 사이클 슬립을 검출함으로써, 도플러 측정치의 오차로 인하여 오차가 포함된 반송파 위상 측정치가 정상으로 판별되어 이동체의 위치, 속도 등에 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.That is, the GNSS raw data (satellite channel) of the satellite corresponding to the abnormal Doppler measurement value selected from among the Doppler measurement values may be isolated and excluded. If there is an abnormality in the Doppler measurement (when the Doppler measurement is selected as an abnormal Doppler measurement), even though the carrier phase measurement has an error due to cycle slip, it can be selected as normal data due to the error in the Doppler measurement, and the cycle By calculating the position and speed of the moving object using the carrier phase measurement value including the error due to slip, errors in the position and speed of the moving object may occur. That is, the cycle slip detection unit 160 performs the Doppler measurements from the satellites from which the abnormal Doppler measurements are selected from among the plurality of satellites 400 or from the satellites other than the satellite channels (ie, among the Doppler measurements measured from the plurality of satellites 400 ). By detecting the cycle slip using the rest of the Doppler measurement values excluding the abnormal Doppler measurement value), it is possible to prevent the occurrence of errors in the position and speed of the moving object by determining that the carrier phase measurement containing the error is normal due to the error in the Doppler measurement value. have.

다중경로오차 검출부(170)에서 다중경로오차를 검출하기 위해서 의사거리 측정치의 증분과 도플러 측정치의 차이의 크기를 이용하므로, 도플러 측정치가 다중경로오차 발생 여부를 판단하기 위한 기준이 될 수 있다. 다중경로오차 검출부(170)는 의사거리 측정치 증분과 도플러 측정치뿐만 아니라, 이상 도플러 측정치에 기초하여(도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치를 이용하여) 다중경로오차를 검출할 수 있다. Since the multipath error detection unit 170 uses the magnitude of the difference between the increment of the pseudorange measurement value and the Doppler measurement value to detect the multipath error, the Doppler measurement value can be a criterion for determining whether a multipath error occurs. The multipath error detection unit 170 may detect a multipath error based on the abnormal Doppler measurements (using Doppler measurements excluding the abnormal Doppler measurements from among the Doppler measurements) as well as the pseudorange measurement increments and Doppler measurements.

다중경로오차 검출부(170)에서 다중경로오차를 검출하기 위한 의사거리 측정치 증분은 GNSS 원시 데이터로부터 측정될 수 있고, 이때 GNSS 원시 데이터는 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 차단(격리)된 위성 또는 위성 채널을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터일 수 있다. 즉, 다중경로오차 검출부(170)은 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 차단(격리)된 위성 또는 위성 채널을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 의사거리 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이를 고려하여 다중경로오차를 검출할 수 있다.The pseudorange measurement value increment for detecting the multipath error in the multipath error detection unit 170 may be measured from GNSS raw data, in which case the GNSS raw data is a satellite or satellite channel blocked (isolated) according to the selected abnormal Doppler measurement value. It may be GNSS raw data received from the remaining satellites except for . That is, the multipath error detection unit 170 increments the pseudorange measurement value measured from the GNSS raw data received from the remaining satellites except for the satellite or satellite channel that is blocked (isolated) according to the selected abnormal Doppler measurement value and Doppler excluding the abnormal Doppler measurement value. Multipath error can be detected by considering the difference in measurement values.

즉, 도플러 측정치 중에서 선별된 이상 도플러 측정치에 해당하는 위성의 GNSS 원시 데이터(위성 채널)을 격리하여 제외될 수 있다. 도플러 측정치에 이상이 있는 경우(도플러 측정치가 이상 도플러 측정치로 선별된 경우)에는 의사거리 측정치가 다중경로오차에 의하여 오차가 발생하였음에도 불구하고, 도플러 측정치의 오차로 인하여 정상 데이터로 선별될 수 있다. 다중경로오차가 포함된 의사거리 측정치를 이용하여 이동체의 위치, 속도 등을 산출하는 경우, 이동체의 위치, 속도 등의 오차가 발생할 수 있다. 즉, 다중경로오차 검출부(170)는 복수의 위성(400) 중에서 이상 도플러 측정치가 선별된 위성 또는 위성 채널을 제외한 나머지 위성으로부터 측정된 도플러 측정치(즉, 복수의 위성(400)으로부터 측정된 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 제외한 나머지 도플러 측정치)를 이용하여 다중경로오차를 검출함으로써, 도플러 측정치의 오차로 인하여 오차가 포함된 의사거리 측정치가 정상으로 판별되어 이동체의 위치, 속도 등에 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.That is, the GNSS raw data (satellite channel) of the satellite corresponding to the abnormal Doppler measurement value selected from among the Doppler measurement values may be isolated and excluded. When there is an abnormality in the Doppler measurement (when the Doppler measurement is selected as an abnormal Doppler measurement), the pseudorange measurement may be selected as normal data due to the error in the Doppler measurement even though an error occurs due to a multipath error. When the position and speed of a moving object are calculated using the pseudorange measurement value including the multipath error, errors in the position and speed of the moving object may occur. That is, the multipath error detection unit 170 performs the Doppler measurement values measured from the satellites other than the satellites or satellite channels from which the abnormal Doppler measurement values are selected among the plurality of satellites 400 (ie, the Doppler measurement values measured from the plurality of satellites 400 ). By detecting the multipath error using the remaining Doppler measurement values)) can do.

이하에서는 상기의 사이클 슬립 검출부(160)와 다중경로오차 검출부(170)에서 각각 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출하는 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, a method for detecting the cycle slip and the multipath error in the cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170, respectively, will be described.

일반적으로 GNSS 수신기(120)의 채널은 지연 추적 회로 (DLL, Delay Locked Loop)와 위상 추적 회로 (PLL, Phase Locked Loop)로 구성된다. 지연 추적 회로는 코드 신호를 이용하여 의사거리 측정치를 생성하고, 위상 추적 회로는 위상 신호를 이용하여 반송파 누적 위상 측정치를 생성한다. 단일 GNSS 수신기(120)에서 측정된 의사거리와 반송파 누적 위상에는 전리층 지연 (Ionospheric delay), 대류권 지연(Tropospheric delay), 시계오차 (Clock bias), 사이클 슬립, 다중경로(Multipath) 오차 등 다양한 오차가 포함되어 있다. 본원의 실시예에 따라, 반송파 누적 위상 또는 반송파 위상 측정치는 GNSS 수신기(120) 또는 사이클 슬립 검출부(160)에서 생성(산출)될 수 있고, 의사거리 측정치는 GNSS 수신기(120) 또는 다중경로오차 생성부에서 생성될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 GNSS 수신기(120)에서 반송파 위상 측정치 및 의사거리 측정치가 생성되는 것으로 설명하나, 이에 한정되지 않는다.In general, the channel of the GNSS receiver 120 is composed of a delay tracking circuit (DLL, Delay Locked Loop) and a phase tracking circuit (PLL, Phase Locked Loop). The delay tracking circuit uses the code signal to generate a pseudorange measurement, and the phase tracking circuit uses the phase signal to generate a carrier cumulative phase measurement. Various errors such as ionospheric delay, tropospheric delay, clock bias, cycle slip, and multipath error are present in the pseudorange and carrier cumulative phase measured by the single GNSS receiver 120 . Included. According to an embodiment of the present disclosure, the carrier cumulative phase or carrier phase measurement may be generated (calculated) by the GNSS receiver 120 or the cycle slip detection unit 160, and the pseudorange measurement may be generated by the GNSS receiver 120 or multipath error generation It can be created from Hereinafter, it is described that the carrier phase measurement value and the pseudorange measurement value are generated by the GNSS receiver 120 for convenience of description, but the present invention is not limited thereto.

GNSS 위성은 매우 높은 고도에서 신호를 송신하기 때문에 수신기에서 신호를 수신할 때 그 세기가 매우 낮다. 따라서 높은 빌딩이나 고가도로 등 신호 전파에 방해 요소가 많은 도심지에서는 일시적으로 신호가 단절되는 사이클 슬립(Cycle slip)이 발생하거나, 다중경로(Multipath) 오차 등에 의하여 신뢰할 수 없는 측정치가 획득되는 경우를 빈번하게 볼 수 있다. 이와 같은 측정치들을 식별하기 위하여 도플러 측정치를 활용한 검출 기법이 널리 활용되고 있고, 도플러 측정치는 반송파 위상 측정치의 증분과 의사거리 측정치의 증분과 동치라는 이론에 기반한다. 도플러 측정치는 GNSS 수신기(120)에서 얻어진 순간적인 위성과 수신기의 움직임에 의해 얻어질 수 있다.Since GNSS satellites transmit signals at very high altitudes, the strength of the signals received by the receiver is very low. Therefore, in urban areas where there are many obstacles to signal propagation, such as high buildings or overpasses, cycle slip occurs in which the signal is temporarily cut off, or unreliable measurement values are frequently obtained due to multipath error. can see. In order to identify such measurements, a detection technique using a Doppler measurement is widely used, and the Doppler measurement is based on the theory that the increment of the carrier phase measurement and the increment of the pseudorange measurement are equivalent. The Doppler measurement may be obtained by instantaneous motion of the satellite and the receiver obtained by the GNSS receiver 120 .

사이클 슬립 검출부(160) 및 다중경로오차 검출부(170)는 이와 같은 측정치들을 선별하기 위하여 도플러 측정치를 활용한 FDI 기법을 이용하여 GNSS 원시 데이터를 정상 데이터 또는 비정상 데이터로 선별할 수 있다.The cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170 may select the GNSS raw data as normal data or abnormal data by using an FDI technique using Doppler measurements to select such measurement values.

일반적으로 도플러 측정치를 시간에 대하여 적산하면 반송파 측정치가 된다. 따라서 이론적으로 현재 시점의 도플러 측정치는 이전 시점의 의사거리 또는 반송파 위상을 이용한 등가 의사거리에서 현재 시점의 의사거리 또는 반송파 위상을 이용한 등가 의사거리를 각각 차분한 값과 동일하다. 이러한 원리를 이용하여 사이클 슬립 검출부(160) 및 다중경로오차 검출부(170)는 사이클 슬립이나 다중경로오차가 포함된 채널의 측정치를 검출하여 분리할 수 있다.In general, a Doppler measurement is integrated with time to obtain a carrier measurement. Therefore, theoretically, the Doppler measurement value at the present time is the same as the value obtained by subtracting the pseudorange at the current time or the equivalent pseudorange using the carrier phase from the pseudorange at the previous time or the equivalent pseudorange using the carrier phase, respectively. Using this principle, the cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170 may detect and separate the measured value of the channel including the cycle slip or the multipath error.

사이클 슬립 검출부(160)는 하나 이상의 위성 중 어느 하나의 위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터에 포함된 도플러 측정치와 반송파 위상 측정치의 증분 사이의 차이가 미리 설정된 임계값(c 2 )보다 큰 경우, 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터를 비정상 데이터 또는 오차가 포함된 데이터로 선별할 수 있다. 또한, 다중경로오차 검출부(170)는 하나 이상의 위성 중 어느 하나의 위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터에 포함된 도플러 측정치와 의사거리 측정치 증분(의사거리의 증분) 사이의 차이가 미리 설정된 임계값(c 3 )보다 큰 경우, 어느 하나의 가시위성으로부터 제공된 GNSS 원시 데이터를 비정상 데이터 또는 오차가 포함된 데이터로 선별할 수 있다. 즉, 도플러 측정치는 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출하기 위한 기준이 될 수 있다.The cycle slip detection unit 160 determines that the difference between the increments of the Doppler measurement value and the carrier phase measurement value included in the GNSS raw data provided from any one of the one or more satellites is greater than a preset threshold ( c 2 ). GNSS raw data provided from visible satellites can be classified as abnormal data or data containing errors. In addition, the multipath error detection unit 170 sets a threshold value c 3 at which the difference between the Doppler measurement value and the pseudo range measurement value increment (increase of the pseudo range) included in the GNSS raw data provided from any one of the one or more satellites is preset. ), the GNSS raw data provided from any one visible satellite may be selected as abnormal data or data containing errors. That is, the Doppler measurement may be a reference for detecting cycle slip and multipath error.

달리 말해, 복수의 위성(400)으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정되는 측정치들이 정상인지 또는 오차가 포함되어 비정상인지 여부를 선별하기 위하여, 도플러 측정치는 반송파 위상 측정치(또는 반송파 누적 위상)의 증분과 의사거리 측정치의 증분과 동치라는 이론에 기반하여, 반송파 위상 측정치 증분과 도플러 측정치의 차이의 크기 또는 의사거리 측정치 증분과 도플러 측정치의 차이의 크기가 각각 미리 설정된 임계값(상기의 c 2 , c 3 )를 초과하는 경우, 해당 시점에서의 위성으로부터 수신한GNSS 원시 데이터를 비정상 데이터 또는 오차가 포함된 데이터로 선별할 수 있다.In other words, in order to select whether the measured values measured from the GNSS raw data received from the plurality of satellites 400 are normal or abnormal due to an error included, the Doppler measurement is the increment of the carrier phase measurement (or the carrier cumulative phase) and Based on the theory that the increment of the pseudorange measurement is equivalent to the increment, the magnitude of the difference between the increment of the carrier phase measurement and the Doppler measurement or the magnitude of the difference between the increment of the pseudorange measurement and the Doppler measurement is a preset threshold value ( c 2 , c 3 above), respectively. ), the GNSS raw data received from the satellite at that point in time may be classified as abnormal data or data containing errors.

본원의 일 실시예에 따르면, 사이클 슬립 검출부(160)는 아래 수학식 4로부터 반송파 위상 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이의 크기를 고려하여 사이클 슬립을 검출할 수 있다. 즉, 사이클 슬립 검출부(160)에서 사이클 슬립을 검출하기 위하여 사용되는 반송파 위상 측정치(반송파 위상 측정치 증분) 및 도플러 측정치는 복수의 위성(400) 중에서 이상 도플러 측정치가 선별된 위성을 제외한 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 이용하여 산출된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present application, the cycle slip detection unit 160 may detect the cycle slip in consideration of the magnitude of the difference between the carrier phase measurement value increment and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value from Equation 4 below. That is, the carrier phase measurement value (carrier phase measurement value increment) and the Doppler measurement value used to detect the cycle slip by the cycle slip detection unit 160 are received from satellites other than the satellite from which the abnormal Doppler measurement value is selected among the plurality of satellites 400. It may be calculated using GNSS raw data.

이하에서 설명되는 수학식 4 및 수학식 5에서

Figure pat00078
,
Figure pat00079
,
Figure pat00080
,
Figure pat00081
는 각각 k번째 시점에서 채널 j에 대한 반송파 위상 측정치, 의사거리 측정치, 도플러 측정치, 그리고 GNSS 신호의 파장 이며
Figure pat00082
Figure pat00083
는 각각 사이클 슬립을 검출하기 위한 임계값, 다중경로오차를 검출하기 위한 임계값으로,
Figure pat00084
Figure pat00085
는 미리 설정된 임의의 상수이다.In Equations 4 and 5 described below,
Figure pat00078
,
Figure pat00079
,
Figure pat00080
,
Figure pat00081
are the carrier phase measurements, pseudorange measurements, Doppler measurements, and wavelengths of the GNSS signal for channel j at the kth time, respectively.
Figure pat00082
Wow
Figure pat00083
is a threshold value for detecting cycle slip and a threshold value for detecting multipath error, respectively,
Figure pat00084
Wow
Figure pat00085
is a preset arbitrary constant.

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00086
Figure pat00086

상기 수학식 4에서

Figure pat00087
는 (k-1)번째 시점에서 k번째 시점으로의 반송파 위상 측정치 증분이고,
Figure pat00088
는 k번째 시점에서 도플러 측정치, 즉
Figure pat00089
의 등가량(Equivalent quantity)이고,
Figure pat00090
는, j번째 위성에 대한 (k-1)번째 시점에서 k번째 시점으로의 반송파 위상 측정치의 증분과 k번재 시점에서의 도플러 측정치와의 차분값이다.In Equation 4 above
Figure pat00087
is the increment of the carrier phase measurement from the (k-1)-th time point to the k-th time point,
Figure pat00088
is the Doppler measurement at the k-th time point, i.e.
Figure pat00089
is the equivalent quantity of
Figure pat00090
is the difference between the increment of the carrier phase measurement value from the (k-1)-th time point to the k-th time point for the j -th satellite and the Doppler measurement value at the k-th time point.

사이클 슬립 검출부(160)는 수학식 4와 같이,

Figure pat00091
의 값이
Figure pat00092
보다 클 경우 해당 채널의 고장을 검출(또는 사이클 슬립을 검출)하고 분리(격리)할 수 있다. 여기서 c 2 는 고장 검출에 적합한 값 또는 사이클 슬립 검출에 적합한 값을 가지도록 미리 설정된 상수일 수 있다.Cycle slip detection unit 160 as in Equation 4,
Figure pat00091
the value of
Figure pat00092
If it is larger, it is possible to detect (or detect cycle slip) the failure of the corresponding channel and isolate (isolate). Here, c 2 may be a constant preset to have a value suitable for fault detection or a value suitable for cycle slip detection.

본원의 일 실시예에 따르면, 다중경로오차 검출부(170)는 아래 수학식 5로부터 의사거리 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이의 크기를 고려하여 다중경로오차를 검출할 수 있다. 즉, 다중경로오차 검출부(170)에서 사이클 슬립을 검출하기 위하여 사용되는 반송파 위상 측정치(반송파 위상 측정치 증분) 및 도플러 측정치는 복수의 위성(400) 중에서 이상 도플러 측정치가 선별된 위성을 제외한 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 이용하여 산출된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present application, the multipath error detection unit 170 may detect the multipath error in consideration of the magnitude of the difference between the pseudorange measurement value increment and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value from Equation 5 below. That is, the carrier phase measurement value (carrier phase measurement value increment) and the Doppler measurement value used to detect the cycle slip by the multipath error detection unit 170 are received from satellites other than the satellite from which the abnormal Doppler measurement value is selected among the plurality of satellites 400 . It may be calculated using one GNSS raw data.

[수학식 5] [Equation 5]

Figure pat00093
Figure pat00093

상기 수학식 5에서

Figure pat00094
는 (k-1)번째 시점에서 k번째 시점으로의 의사거리 측정치의 증분이고,
Figure pat00095
는 k번째 시점에서 도플러 측정치, 즉
Figure pat00096
의 등가량이다.
Figure pat00097
j번째 위성에 대한 (k-1)번째 시점에서 k번째 시점으로의 의사거리 측정치의 증분과 k번째 시점에서 도플러 측정치와의 차분값이다.In Equation 5 above
Figure pat00094
is the increment of the pseudorange measurement from the (k-1)-th time point to the k-th time point,
Figure pat00095
is the Doppler measurement at the k-th time point, i.e.
Figure pat00096
is the equivalent of
Figure pat00097
is the difference between the increment of the pseudorange measurement from the (k-1)-th time point to the k-th time point for the j -th satellite and the Doppler measurement value at the k-th time point.

다중경로오차 검출부(170)는 수학식 5와 같이,

Figure pat00098
의 값이
Figure pat00099
보다 클 경우 해당 채널의 고장을 검출(또는 다중경로오차를 검출)하고 분리(격리)할 수 있다. 여기서 c 3 는 고장 검출에 적합한 값 또는 사이클 슬립 검출에 적합한 값을 가지도록 미리 설정된 상수일 수 있다.Multipath error detection unit 170 as in Equation 5,
Figure pat00098
the value of
Figure pat00099
If it is larger than that, it is possible to detect (or detect multipath error) the failure of the corresponding channel and isolate (isolate). Here, c 3 may be a constant preset to have a value suitable for fault detection or a value suitable for cycle slip detection.

즉, 상기의 내용을 종합하면, 사이클 슬립 검출부(160)는 복수의 위성(400) 중에서 j번째 위성에 대한 k번째 시점에서 반송파 위상 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이의 크기를 이용하여 사이클 슬립을 검출하여, 해당 위성 또는 해당 위성 채널을 격리할 수 있고, 다중경로오차 검출부(170)는 복수의 위성(400) 중에서 j번째 위성에 대한 k번째 시점에서 의사거리 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이의 크기를 이용하여 다중경로오차를 검출하여, 해당 위성 또는 해당 위성 채널을 격리할 수 있다. 즉, 앞서 판단부(150)에서 이상 도플러 측정치가 선별된 위성 또는 위성 채널을 격리함으로써, 사이클 슬립 검출부(160)와 다중경로오차 검출부(170)는 오차가 포함된 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치를 이용하여 사이클 슬립과 다중경로오차를 검출할 수 있다. 따라서, 사이클 슬립 검출부(160)와 다중경로오차 검출부(170)에서는 반송파 위상 측정치와 의사거리 측정치에 오차가 발생하였음에도 불구하고 도플러 측정치의 오차로 인하여 정상 데이터로 선별되어, 해당 데이터를 이용하여 측정되는 이동체의 위치, 속도 등에 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.That is, to summarize the above, the cycle slip detection unit 160 uses the magnitude of the difference between the carrier phase measurement value increment and the abnormal Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value at the k-th time point for the j -th satellite among the plurality of satellites 400 . to detect the cycle slip to isolate the corresponding satellite or the corresponding satellite channel, and the multipath error detection unit 170 performs the pseudorange measurement increment and anomaly Doppler at the k-th time point for the j -th satellite among the plurality of satellites 400 . The multipath error may be detected using the magnitude of the difference between the Doppler measurements excluding the measured values to isolate the corresponding satellite or the corresponding satellite channel. That is, by isolating the satellite or satellite channel from which the abnormal Doppler measurement value was previously selected by the determination unit 150 , the cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170 determine the Doppler measurement value except for the abnormal Doppler measurement value including the error. can be used to detect cycle slip and multipath error. Therefore, in the cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170, even though an error occurs in the carrier phase measurement value and the pseudo-range measurement value, it is selected as normal data due to the error of the Doppler measurement value, and is measured using the data. It is possible to prevent errors from occurring in the position and speed of the moving object.

상기의 설명에서 사이클 슬립 검출부(160) 및 다중경로오차 검출부(170)은 도플러 측정치 선별 장치(100)의 판단부(150)에서 선별된 이상 도플러 측정치를 격리하고, 이에 기초하여 격리된 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터가 격리된 상태에서, 각각 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출하는 것으로 설명하였으나, 실시예의 형태에 따라 사이클 슬립 검출부(160)는 다중경로오차 검출부(170)의 검출 결과에 기초하여 사이클 슬립을 검출할 수 있고, 반대로 다중경로오차 검출부(170)은 사이클 슬립 검출부(160)의 검출 결과에 기초하여 다중경로오차를 검출할 수 있다.In the above description, the cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170 isolate the abnormal Doppler measurement value selected by the determination unit 150 of the Doppler measurement value selection apparatus 100, and receive it from the isolated satellite based thereon. In a state where one GNSS raw data is isolated, it has been described that cycle slip and multipath error are detected, respectively, but according to the embodiment, the cycle slip detection unit 160 performs a cycle based on the detection result of the multipath error detection unit 170 . The slip may be detected, and conversely, the multipath error detection unit 170 may detect the multipath error based on the detection result of the cycle slip detection unit 160 .

예를 들어, GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)가 도플러 측정치 선별 장치(100)의 선별 결과에 기초하여(즉, 이상 도플러 측정치에 기초하여) 사이클 슬립 검출부(160)에서 사이클 슬립을 검출하고, 이후 다중경로오차 검출부(170)에서 다중경로오차를 검출하는 경우, 다중경로오차 검출부(170)는 사이클 슬립 검출부(160)의 검출 결과에 기초하여 다중경로오차를 검출할 수 있다. 즉 사이클 슬립 검출부(160)에서 사이클 슬립이 검출된 채널에는 오차가 포함된 것으로 판단되어 격리되므로, 다중경로오차 검출부(170)은 의사거리 측정치 증분과 이상 도플러 측정치 및 사이클 슬립이 검출된 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치를 이용하여 다중경로오차를 검출할 수 있다.For example, the GNSS measurement failure detection device 200 detects the cycle slip in the cycle slip detection unit 160 based on the screening result of the Doppler measurement value screening device 100 (ie, based on the abnormal Doppler measurement), and then When the multipath error detector 170 detects the multipath error, the multipath error detector 170 may detect the multipath error based on the detection result of the cycle slip detector 160 . That is, since the channel in which the cycle slip is detected by the cycle slip detection unit 160 is determined to contain an error and is isolated, the multipath error detection unit 170 calculates the pseudorange measurement increment and the abnormal Doppler measurement value and the Doppler measurement value in which the cycle slip is detected. The multipath error can be detected using the excluded Doppler measurements.

달리 말해, 사이클 슬립 검출부(160)에서 사이클 슬립 검출 이후 다중경로오차 검출부(170)에서 다중경로오차를 검출하는 경우, 이상 도플러 측정치가 선별된 채널 뿐만 아니라, 사이클 슬립이 검출된 채널 역시 오차가 포함된 것으로 판단될 수 있고, 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 차단(격리)된 채널 및 사이클 슬립 검출에 따라 차단(격리)된 채널을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터 및 측정된 도플러 측정치를 이용하여 다중경로오차를 검출할 수 있다. 즉, 다중경로오차 검출부(170)에서 다중경로오차를 검출하기 위한 의사거리 측정치 증분과 도플러 측정치는 각각 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 차단된 위성 채널(또는 위성) 및 사이클 슬립 검출 결과에 기초하여 차단된 위성 채널(또는 위성)을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 것일 수 있고, 차단된 위성 채널을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 이용하여 측정된 의사거리 측정치 증분과 도플러 측정치의 차이를 고려하여 다중경로오차를 검출할 수 있다.In other words, when the multipath error detection unit 170 detects the multipath error after the cycle slip detection unit 160 detects the cycle slip, not only the channel in which the abnormal Doppler measurement value is selected but also the channel in which the cycle slip is detected includes an error. GNSS raw data received from the remaining satellites and measured Doppler measurements excluding channels blocked (isolated) according to the selected abnormal Doppler measurement and blocked (isolated) according to cycle slip detection Multipath error can be detected. That is, the pseudorange measurement value increment and Doppler measurement for detecting the multipath error in the multipath error detection unit 170 are blocked based on the intercepted satellite channel (or satellite) and cycle slip detection results according to the selected abnormal Doppler measurement values, respectively. It may be measured from GNSS raw data received from the remaining satellites except for the satellite channels (or satellites) that have been blocked. Multipath error can be detected by considering the difference in .

또한, 다중경로오차 검출부(170)에서 다중경로오차 검출 후 사이클 슬립 검출부(160)에서 사이클 슬립을 검출하는 경우, 위에서 설명한 내용과 유사하게 사이클 슬립 검출부(160)는 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 차단(격리)된 채널 및 다중경로오차 검출에 따라 차단(격리)된 채널을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터 및 측정된 도플러 측정치를 이용하여 사이클 슬립을 검출할 수 있다. In addition, when the cycle slip detection unit 160 detects the cycle slip after the multipath error detection unit 170 detects the multipath error, the cycle slip detection unit 160 blocks according to the selected abnormal Doppler measurement value similarly to the above description. Cycle slip can be detected using the GNSS raw data received from the remaining satellites except for the (isolated) channel and the blocked (isolated) channel according to the multipath error detection and the measured Doppler measurements.

즉, 사이클 슬립 검출부(160)는 복수의 위성(400) 중에서 격리된 위성을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 반송파 위상 측정치 증분과 도플러 측정치의 차이를 고려하여 사이클 슬립을 검출할 수 있고, 다중경로오차 검출부(170)는 복수의 위성(400) 중에서 격리된 위성을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 의사거리 측정치 증분과 도플러 측정치의 차이를 고려하여 다중경로오차를 검출하는 것으로 이해될 수 있다.That is, the cycle slip detection unit 160 considers the difference between the increment of the carrier phase measurement value and the Doppler measurement value measured from the GNSS raw data received from the remaining satellites except for the isolated satellite among the plurality of satellites 400 to detect the cycle slip. In addition, the multipath error detection unit 170 detects the multipath error in consideration of the difference between the increment of the pseudorange measurement value and the Doppler measurement value measured from the GNSS raw data received from the remaining satellites except for the isolated satellite among the plurality of satellites 400 . can be understood as doing

이상의 내용을 종합하면, 본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치(100)는 INS(110)로부터 수신한 속도 정보와 GNSS 수신기(120)로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 이용하여, 도플러 측정치와 도플러 예측치를 산출할 수 있고, 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이를 고려하여 이상 도플러 예측치를 검출(또는 선별)할 수 있다. 선별한 이상 도플러 측정치에 대응하는 위성의 채널을 격리함으로써, GNSS 측정치의 정확성을 높일 수 있다.In summary, the Doppler measurement value screening apparatus 100 according to an embodiment of the present application uses the velocity information received from the INS 110 and the GNSS raw data received from the GNSS receiver 120 , the Doppler measurement value and Doppler A predicted value may be calculated, and an abnormal Doppler predicted value may be detected (or selected) in consideration of a difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value. By isolating the satellite channel corresponding to the selected anomaly Doppler measurement, the accuracy of the GNSS measurement can be improved.

또한, GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 INS(110), GNSS 수신기(120), 도플러 측정치 선별 장치(100), 사이클 슬립 검출부(160), 다중경로오차 검출부(170)을 포함하여, 이동체에 구비된 관성 센서(300) 등으로부터 속도 정보를 측정하고, 복수의 위성(400)으로부터 GNSS 원시 데이터를 수신하고, 도플러 측정치 선별 장치(100)를 이용하여 이상 도플러 측정치를 선별하고, 도플러 측정치, 반송파 위상 측정치 증분, 의사거리 측정치 증분을 이용하되, 이상 도플러 측정치를 고려, 즉 선별된 이상 도플러 측정치를 격리(또는 위성, 위성 채널 격리)하여 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출할 수 있다.In addition, the GNSS measurement failure detection apparatus 200 includes the INS 110 , the GNSS receiver 120 , the Doppler measurement value selection apparatus 100 , the cycle slip detection unit 160 , and the multipath error detection unit 170 , and is mounted on a moving object. Measure velocity information from the provided inertial sensor 300 , etc., receive GNSS raw data from a plurality of satellites 400 , and select an abnormal Doppler measurement value using the Doppler measurement value selection device 100 , Doppler measurement value, carrier wave Cycle slip and multipath errors can be detected using phase measurement increments, pseudorange measurements increments, but taking into account anomalous Doppler measurements, i.e., isolating selected anomalous Doppler measurements (or satellite, satellite channel isolation).

도 2는 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)의 간략한 동작 흐름도이다. 2 is a simplified operation flowchart of the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application.

도 2를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는, 사이클 슬립 검출부(160) 및 다중경로오차 검출부(170)의 검출 결과에 기초하여 이동체의 위치 및 속도를 갱신하는 갱신부(180)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application updates the position and speed of a moving object based on the detection results of the cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170 . and an update unit 180 to

도 2를 참조하면, GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 초기화 과정에서 의사거리 측정치와 도플러 측정치를 이용하여 산출된 이동체의 초기 위치 및 속도를 획득할 수 있다. 초기화 과정은 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)의 GNSS 수신기(120)에서 측정된 의사거리 측정치 및 도플러 측정치를 이용하여 수행될 수 있고, 이동체의 초기 위치 및 속도를 산출하기 위한 초기화부 등과 같은 별도의 장치에 의하여 수행될 수도 있다.Referring to FIG. 2 , the GNSS measurement failure detection apparatus 200 may acquire the initial position and velocity of the moving object calculated using the pseudorange measurement value and the Doppler measurement value during the initialization process. The initialization process may be performed using the pseudorange measurement value and Doppler measurement value measured by the GNSS receiver 120 of the GNSS measurement value failure detection device 200, and a separate initialization unit such as an initializer for calculating the initial position and velocity of the moving object It may be performed by the device.

도 2를 참조하면, GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 시전달 과정에서 INS(110)로부터 수신한 속도 정보를 활용하여 이상 도플러 측정치를 선별(검출)할 수 있고, 이상 도플러 측정치 선별 결과와 반송파 위상 측정치 증분에 기초하여 이동체의 위치와 속도를 갱신할 수 있다. 즉, GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 IMU(관성 측정 유닛, 또는 관성 센서(300))로부터 획득한 이동체에 관한 속도 정보에 기반하여 도플러 측정치 중에서 오차를 포함하는 이상 도플러 측정치를 선별하여 격리할 수 있고, 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 제외한 나머지 도플러 측정치를 이용하여, 반송파 위상 측정치 증분과의 차이의 크기에 따라 사이클 슬립을 검출하고, 이동체의 위치와 속도를 갱신할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the GNSS measurement failure detection apparatus 200 may select (detect) an abnormal Doppler measurement value by using the speed information received from the INS 110 during the time transmission process, and the abnormal Doppler measurement value selection result and carrier wave The position and velocity of the moving object can be updated based on the increment of the phase measurement. That is, the GNSS measurement failure detection device 200 selects and isolates the abnormal Doppler measurement value including the error from among the Doppler measurement values based on the speed information about the moving object obtained from the IMU (inertial measurement unit, or inertial sensor 300). Also, by using the remaining Doppler measurement values excluding the abnormal Doppler measurement value among the Doppler measurements, cycle slip may be detected according to the magnitude of the difference from the carrier phase measurement value increment, and the position and speed of the moving object may be updated.

도 2를 참조하면 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 측정치 업데이트 과정에서 다중경로오차를 검출하여 이동체의 위치 및 속도를 갱신할 수 있다. 다중경로오차 검출을 위하여 의사거리 측정치의 증분과 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 제외한 나머지 도플러 측정치 또는 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치 및 사이클 슬립이 검출된 위성(위성 채널)의 도플러 측정치를 제외한 나머지 도플러 측정치의 차이의 크기를 고려하여 다중경로오차를 검출하여 이동체의 위치 및 속도를 갱신할 수 있다. 추가적으로, 기압 고도계를 이용하여 획득한 고도 정보를 반영하여 이동체의 위치 및 속도를 갱신할 수 있다. 측정치 업데이트 과정 이후 다음 시점에서 시전달 과정 및 측정치 업데이트 과정을 반복하여, 실시간으로 이동체의 위치 및 속도를 갱신할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 may update the position and speed of the moving object by detecting a multipath error in the measurement value update process. For multipath error detection, the rest of the Doppler measurements except for the increment of the pseudorange measurement and the Doppler measurement, or the Doppler measurement of the remaining Doppler measurements except for the Doppler measurement of the satellite (satellite channel) where the abnormal Doppler measurement and the cycle slip were detected among the Doppler measurements. It is possible to update the position and speed of the moving object by detecting the multipath error in consideration of the size of the difference. Additionally, the position and speed of the moving object may be updated by reflecting the altitude information obtained using the barometric altimeter. The position and speed of the moving object may be updated in real time by repeating the time transmission process and the measurement value update process at the next time point after the measurement value update process.

도 3 내지 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)를 이용한 측정 결과를 나타낸 도면이다. 이하의 도 3 내지 도 5는 도심지(서울시 강남구 테헤란로)에서 약 35분간 수행한 실험 결과로, GPS, GLONASS, BeiDou, Galileo 4개 위성군의 총 135개 채널에 대한 분석 결과를 나타내고 있다.3 to 5 are diagrams illustrating measurement results using the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application. The following FIGS. 3 to 5 are experimental results performed for about 35 minutes in the downtown area (Tehran-ro, Gangnam-gu, Seoul), and show the analysis results for a total of 135 channels of four satellite groups: GPS, GLONASS, BeiDou, and Galileo.

도 3은 본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이를 나타낸 도면이고, 도 4는 종래 방식과 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)를 이용한 도플러 측정치와 반송파 위상 측정치 증분의 차이, 도 5는 종래 방식과 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)를 이용한 의사거리 측정치의 증분과 도플러 측정치의 차이를 나타낸 도면이다. 3 is a diagram illustrating a difference between a Doppler measurement value and a Doppler predicted value according to an embodiment of the present application, and FIG. 4 is a Doppler measurement value and a carrier phase using the conventional method and the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application. 5 is a diagram showing the difference between the increment of the pseudorange measurement value and the Doppler measurement value using the conventional method and the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application.

도 4의 (a)는 종래 방식에 따라 측정한 도플러 측정치와 반송파 위상 측정치 증분의 차이이고, 도 4의 (b)는 본원의 일 실시예에 따라 측정한 도플러 측정치(선별된 도플러 측정치)와 반송파 위상 측정치 증분의 차이, 즉 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 선별하고 격리하여, 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 제외한 나머지 도플러 측정치와 반송파 위상 측정치 증분의 차이를 나타내고 있다.4 (a) is a difference between the Doppler measurement value and the carrier phase measurement increment measured according to the conventional method, and FIG. The difference in increments of phase measurements, that is, the difference between the increments of the carrier phase measurements and the remaining Doppler measurements excluding the anomalous Doppler measurements among the Doppler measurements by sorting and isolating the abnormal Doppler measurements from the Doppler measurements.

도 5의 (a)는 종래 방식에 따라 측정한 도플러 측정치와 의사거리 측정치 증분의 차이이고, 도 5의 (b)는 본원의 일 실시예에 따라 측정한 도플러 측정치(선별된 도플러 측정치)와 의사거리 측정치 증분의 차이, 즉 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 선별하고 격리하여, 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 제외한 나머지 도플러 측정치와 의사거리 측정치 증분의 차이를 나타내고 있다.Fig. 5 (a) is a difference between the increments of the Doppler measurement value and the pseudo-range measurement value measured according to the conventional method, and Fig. 5 (b) is the Doppler measurement value (selected Doppler measurement value) and the pseudo-range measurement value measured according to an embodiment of the present application. The difference in increments of distance measurements, that is, the difference between the increments of the pseudorange measurements and the remaining Doppler measurements excluding the abnormal Doppler measurements from the Doppler measurements by sorting and isolating the abnormal Doppler measurements from the Doppler measurements.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)를 이용하여 오차가 포함된 채널을 미리 감지하고 분리(격리)함으로써 반송파 위상 측정치 증분, 의사거리 측정치 증분과 도플러 측정치의 차분값이 감소됨을 확인할 수 있다. 3 to 5 , by using the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application, by detecting and separating (isolating) a channel containing an error in advance, the carrier phase measurement value increment and the pseudorange measurement value increment It can be seen that the difference between the and Doppler measurements is reduced.

즉, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 INS(110)로부터 수신한 속도 정보를 활용하여 GNSS 측정치의 고장을 감시검출할 수 있다. 도플러 측정치 선별 장치(100)는 INS(110) 속도 정보를 활용하여 도플러 측정치를 예측하고, 예측된 도플러 예측치를 활용하여 오차가 포함된 도플러 측정치를 검출할 수 있다. 도플러 측정치 선별 장치(100)는 선별된 도플러 측정치(달리 말해, 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 제외한 나머지 도플러 측정치)를 활용하여 사이클 슬립이 발생한 반송파 위상 측정치 및 다중경로오차가 포함된 의사거리 측정치를 검출할 수 있다. 신뢰할 수 없는 측정치가 빈번하게 발생되는 도심지역에서 도플러 측정치 선별 장치(100) 및 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)를 활용하여 측위 정확도를 개선할 수 있다.That is, the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application may monitor and detect a failure of the GNSS measurement value by using the speed information received from the INS 110 . The Doppler measurement value screening apparatus 100 may predict a Doppler measurement value by using velocity information of the INS 110 , and detect a Doppler measurement value including an error by using the predicted Doppler prediction value. The Doppler measurement value selection apparatus 100 detects a carrier phase measurement value in which a cycle slip occurred and a pseudorange measurement value including a multipath error by using the selected Doppler measurements (in other words, Doppler measurements other than the abnormal Doppler measurements among the Doppler measurements) can do. In an urban area where unreliable measurements are frequently generated, positioning accuracy may be improved by using the Doppler measurement value screening apparatus 100 and the GNSS measurement failure detection apparatus 200 .

이하의 도 6 내지 도 13은 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)를 이용한 측정 환경 및 측정 결과를 나타낸 도면이다. 이하의 도 6 내지 도 13은 서울특별시 강남구 테헤란로 부근에서 도플러 측정치 선별 장치(100)를 이용하여 측정된 결과를 나타내고 있다.6 to 13 are diagrams illustrating a measurement environment and measurement results using the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application. The following FIGS. 6 to 13 show results measured using the Doppler measurement value screening apparatus 100 near Teheran-ro, Gangnam-gu, Seoul.

도 6은 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)를 이용한 측정 환경을 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating a measurement environment using the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application.

도 6을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 서울특별시 강남구 테헤란로 부근에서 수행된 것으로, GNSS 원시 데이터 수신에 있어 장애물이 되는 빌딩이 다수 위치한 환경, 즉 신호 수신 환경이 매우 좋지 않아 기준 궤적 산출이 어려운 환경에서 측정을 수행하였음을 확인할 수 있다. 이하의 도 7 내지 도 13은 도 6에 도시된 측정환경에서 측정한 결과로, 도플러 측정치의 큰 이상이 감지된 지점(달리 말해 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값을 초과한 지점)에 대한 분석 결과를 나타내고 있다.6, the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application is performed near Teheran-ro, Gangnam-gu, Seoul. It can be confirmed that the measurement was performed in an environment where it is difficult to calculate the reference trajectory due to the very poor environment. The following FIGS. 7 to 13 are results measured in the measurement environment shown in FIG. 6 , and a point at which a large abnormality in the Doppler measurement value is detected (in other words, a point where the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value exceeds the threshold value) shows the results of the analysis.

도 7은 도 6의 측정 환경에서 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)를 이용하여 산출한 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a difference between a Doppler measurement value and a Doppler predicted value calculated using the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application in the measurement environment of FIG. 6 .

도 7을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 판단부(150)는 이중 차분을 활용하여 이상 도플러 측정치를 선별할 수 있다. 도 7은 이중 차분을 활용하여 나타낸 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이를 나타낸 것으로, 이중 차분을 활용하여 기타 오차를 제거할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the determination unit 150 according to an exemplary embodiment of the present disclosure may select an abnormal Doppler measurement value by using a double difference. 7 is a diagram illustrating a difference between a Doppler measured value and a Doppler predicted value expressed using a double difference, and other errors may be removed by using the double difference.

도 7을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 산출부(140)는 GNSS/INS 칼만 필터에서 추정된 속도 정보를 활용하여 도플러 측정치를 예측할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the calculator 140 according to an embodiment of the present application may predict a Doppler measurement value by using velocity information estimated from the GNSS/INS Kalman filter.

도 7에서 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기가 큰 이상 지점은 총 6개의 지점임을 확인할 수 있다.(도 7에서 Epoch 500과 600 사이의 근접 지점에 두 개의 이상 지점이 존재함.) 이하의 도 8 내지 도 13은 각각의 이상 지점에 대하여 설명한다.It can be seen from FIG. 7 that there are a total of six anomalies with a large difference between the Doppler measured value and the Doppler predicted value. 8 to 13 will describe each abnormal point.

도 8 내지 도 13은 순서대로 도7의 이상 지점 1부터 이상 지점 6에 대하여, 종래 방법에 따른 측정 결과 및 이동체의 위치 측정 결과와 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)를 이용한 측정 결과 및 이동체의 위치 측정 결과를 나타낸 도면이다. 도 8 내지 도 13에서 각각 좌측에 도시된 지도상에 종래 방법에 따른 이동체의 위치 측정 결과는 파란 원을 연결하여 표시하고, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)에 따른 이동체의 위치 측정 결과는 주황 원을 연결하여 표시하고 있다.8 to 13 show the measurement result and the position measurement result of the moving object according to the conventional method for the abnormal point 1 to the abnormal point 6 of FIG. 7 in order, and the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application It is a diagram showing the measurement result used and the position measurement result of the moving object. On the map shown on the left in FIGS. 8 to 13, the position measurement result of the moving object according to the conventional method is displayed by connecting a blue circle, and the moving object according to the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application. The result of position measurement is indicated by connecting an orange circle.

도 8 내지 도 13을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)를 이용하여, 오차가 포함된 도플러 측정치, 즉 이상 도플러 측정치를 선별하여 격리함으로써 측위 정확도가 개선됨을 확인할 수 있다. 8 to 13 , by using the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application, it is confirmed that the positioning accuracy is improved by selecting and isolating the Doppler measurement value including the error, that is, the abnormal Doppler measurement value. can

도 8 내지 도 13은 도플러 측정치에 오차가 포함되어 있음을 선별한 지점, 즉 이상 도플러 측정치가 선별된 지점에 대한 것이다. 도 9, 도 12, 도 13의 경우는 각각 이상 지점 2, 5, 6에 대한 것으로, 반송파 위상 측정치 증분과 도플러 측정치와의 차이의 크기에 따라 사이클 슬립 또는 다중경로오차를 검출하여 비정상 데이터로 검출한 것으로, 즉, 종래 방식 및 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200) 모두 해당 위성 채널(각각 BeiDou #13, BeiDou #13, GPS #2)의 GNSS 원시 데이터를 비정상 데이터로 선별 및 격리하여, 정확도가 유지되고 있으나, 이상 지점 1, 3, 4에 대한 도 8, 도 10, 도 11의 경우(각각 BeiDou #12, BeiDou #13, GLONASS #6), 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이에 따라 이상 도플러 측정치를 선별하여 해당 채널(또는 위성, 위성 채널)을 선별 및 격리할 수 있으나, 종래 방식에 의할 경우 반송파 위상 측정치 증분과 도플러 측정치의 차이 또는 의사거리 측정치 증분과 도플러 측정치의 차이의 크기에 의하여 사이클 슬립 또는 다중경로오차가 검출되지 않아 오차가 증가한 것을 확인할 수 있다. 8 to 13 illustrate a point at which an error is included in the Doppler measurement, that is, a point at which an abnormal Doppler measurement is selected. 9, 12, and 13 are for abnormal points 2, 5, and 6, respectively. According to the magnitude of the difference between the carrier phase measurement increment and the Doppler measurement, cycle slip or multipath error is detected and detected as abnormal data. In other words, both the conventional method and the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application select the GNSS raw data of the corresponding satellite channels (BeiDou #13, BeiDou #13, and GPS #2, respectively) as abnormal data. And in isolation, accuracy is maintained, but in the case of FIGS. 8, 10, and 11 for abnormal points 1, 3, and 4 (BeiDou #12, BeiDou #13, GLONASS #6, respectively), in one embodiment of the present application According to the GNSS measurement failure detection device 200 according to the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value, the abnormal Doppler measurement value may be selected and the corresponding channel (or satellite, satellite channel) may be selected and isolated, but according to the conventional method, the carrier phase It can be confirmed that the error increases because cycle slip or multipath error is not detected by the magnitude of the difference between the measurement increment and the Doppler measurement or the difference between the pseudorange measurement increment and the Doppler measurement.

즉, 도 8, 도 10, 도 11의 이상 지점 1, 3, 4에서는 도플러 측정치에 오차가 포함된 것으로 이해될 수 있다. 종래 방식에 의할 경우, 사이클 슬립 검출 또는 다중경로오차 검출에 있어서 기준이 되는 도플러 측정치에 오차가 포함되어 있기 때문에, 오차가 포함된(즉, 이상이 있는) 반송파 위상 측정치 또는 의사거리 측정치를 검출하지 못하고, 이동체의 위치 등을 측정함에 있어 오차가 증가한 것을 확인할 수 있다. 반면, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 도플러 측정치의 이상(또는 오차를 포함하는 도플러 측정치)를 도플러 측정치 선별 장치(100)를 이용하여 선별함으로써, GNSS 측정치의 신뢰성을 높일 수 있다.That is, it may be understood that an error is included in the Doppler measurement value at the abnormal points 1, 3, and 4 of FIGS. 8, 10, and 11 . According to the conventional method, since the error is included in the Doppler measurement, which is the reference in the cycle slip detection or the multipath error detection, the carrier phase measurement value or the pseudorange measurement value containing the error (that is, an abnormality) is detected. It can be seen that the error increases in measuring the position of the moving object, etc. On the other hand, the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application selects an abnormality (or a Doppler measurement value including an error) of the Doppler measurement value using the Doppler measurement value selection apparatus 100, thereby improving the reliability of the GNSS measurement value. can be raised

본원에 의한 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)와 종래 방식에 의한 차이를 도 8, 도 10 및 도 11중에서 도 8로 대표하여 설명한다. 도 8(이상 지점 1)에서, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)의 경우, 도플러 오차(도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이)는 -3.98m로 이상 도플러 측정치로 선별하여 격리함으로써 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그에 반하여, 종래 방식에 의할 경우에 반송파 위상과 도플러 차이(반송파 위상 측정치 증분과 도플러 측정치의 차이)는 -0.18m, 의사거리와 도플러의 차이(의사거리 측정치 증분과 도플러 측정치의 차이)는 -0.11m로, 사이클 슬립 및 다중경로오차가 검출되지 않아, 오차가 발생함을 확인할 수 있다. The difference between the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 and the conventional method according to an embodiment of the present application will be described with reference to FIG. 8 among FIGS. 8, 10 and 11 . 8 (abnormal point 1), in the case of the GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application, the Doppler error (difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value) is -3.98 m, which is selected as an abnormal Doppler measurement value and isolated This can prevent errors from occurring. On the other hand, according to the conventional method, the difference between the carrier phase and Doppler (the difference between the increment of the carrier phase measurement and the Doppler measurement) is -0.18 m, and the difference between the pseudorange and the Doppler (the difference between the increment of the pseudorange measurement and the Doppler measurement) is - At 0.11 m, cycle slip and multipath errors were not detected, confirming that errors occurred.

이와 같이 종래 방식에 의할 경우, 상기의 이상 지점 1, 3, 4에서 반송파 위상 측정치 또는 의사거리 측정치를 이용하여 사이클 슬립 또는 다중경로오차를 검출하지 못하는 것은, 사이클 슬립 검출 및 다중경로오차 검출의 기준이 되는 도플러 측정치에 오차가 포함되어 있기 때문일 수 있다. 종래 방법에 의할 경우 도플러 측정치에 오차가 포함된 경우 이동체의 위치 등을 측정함에 있어 오차가 발생하는 것에 반하여, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)에 의할 경우 도 8, 도 10, 도 11에서 도플러 측정치에 오차가 포함되었음을 선별, 즉 이상 도플러 측정치를 선별함으로써 이동체의 위치, 측위 등을 정확하게 측정함을 확인할 수 있다.As described above, according to the conventional method, the failure to detect cycle slip or multipath error using the carrier phase measurement value or the pseudorange measurement value at the abnormal points 1, 3, and 4 is the difference between the cycle slip detection and the multipath error detection. This may be because the reference Doppler measurement contains an error. In the case of the conventional method, when an error is included in the Doppler measurement value, an error occurs in measuring the position of the moving object, etc., whereas in the case of the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application, FIG. 8 , 10 and 11 , it can be confirmed that the position, positioning, etc. of the moving object is accurately measured by selecting that an error is included in the Doppler measurement value, that is, selecting an abnormal Doppler measurement value.

도 14는 본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치(100) 및 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)의 개략적인 구성도이다.14 is a schematic configuration diagram of the Doppler measurement value selection apparatus 100 and the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application.

도 14의 (a)는 도플러 측정치 선별 장치(100)의 개략적인 구성도로, 도 14(a)를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 장치(100)는 수신부(130), 산출부(140), 판단부(150)을 포함할 수 있다.14A is a schematic configuration diagram of an apparatus 100 for selecting a Doppler measurement value. Referring to FIG. 14A , the apparatus 100 for selecting a Doppler measurement value according to an embodiment of the present application includes a receiver 130 and a calculation It may include a unit 140 and a determination unit 150 .

수신부(130)는 INS(110)으로부터 속도 정보를 전달 받을 수 있고, GNSS 수신기(120)으로부터 GNSS 원시 데이터를 전달 받을 수 있다.The receiver 130 may receive speed information from the INS 110 , and may receive GNSS raw data from the GNSS receiver 120 .

산출부(140)는 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 측정치를 산출하고, 속도 정보 및 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 예측치를 산출할 수 있다. 도플러 측정치는 이동체와 위성의 상대적인 움직임, 운동에 의한 발생하는 도플러 효과에 의한 것으로, 각각 복수의 위성(400) 중 j번째 위성에 대하여 송신, 수신하는 주파수를 이용하여 측정될 수 있다. 도플러 예측치는 이동체의 속도와 위성의 속도, 위성에 대한 시선각 벡터 등을 이용하여 도플러 효과에 의한 주파수 편이를 모델링하고, 이동체의 속도 정보, GNSS 원시 데이터에 기초하여 산출될 수 있다.The calculator 140 may calculate a Doppler measurement value based on the GNSS raw data, and may calculate a Doppler predicted value based on the velocity information and the GNSS raw data. The Doppler measurement value is due to the Doppler effect generated by the relative movement and motion of the moving object and the satellite, and may be measured using frequencies transmitted and received for the j -th satellite among the plurality of satellites 400 , respectively. The Doppler predicted value may be calculated based on the speed information of the moving object and GNSS raw data by modeling the frequency shift due to the Doppler effect using the speed of the moving object, the speed of the satellite, and the line-of-sight vector for the satellite.

판단부(150)는 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이를 고려하여, 오차가 포함된 이상 도플러 측정치를 선별할 수 있다. 판단부(150)는 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값을 초과하는 경우 도플러 측정치를 이상 도플러 측정치로 선별할 수 있다.The determination unit 150 may select an abnormal Doppler measurement value including an error in consideration of a difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value. The determination unit 150 may select the Doppler measurement value as the abnormal Doppler measurement value when the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value exceeds a threshold value.

도플러 측정치는 이동체의 위치해를 획득하기 위하여 흔히 사용되는 사이클 슬립 검출 또는 다중경로오차 검출에 있어 기준이 되는 것으로, 도플러 측정치에 오차가 포함되어 있는 경우 사이클 슬립 검출 및 다중경로오차 검출의 정확도가 떨어지게 된다. 본원의 도플러 측정치 선별 장치(100)의 판단부(150)는 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기를 고려하여 도플러 측정치에 오차가 포함되어 있는 지 여부를 판별할 수 있고, 도플러 측정치 중에서 이상 도플러 측정치를 선별하여 격리함으로써, 위치해 획득 또는 측위 측정의 정확도를 높일 수 있다.The Doppler measurement is a standard for cyclic slip detection or multipath error detection, which is commonly used to obtain the position of a moving object. . The determination unit 150 of the Doppler measurement value screening apparatus 100 of the present application may determine whether an error is included in the Doppler measurement value in consideration of the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value, and an abnormal Doppler measurement value among the Doppler measurement values By selecting and isolating , it is possible to increase the accuracy of location acquisition or positioning measurement.

도 14(b)는 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)의 개략적인 구성도로, 도 14(b)를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)는 INS(110), GNSS 수신기(120), 도플러 측정치 선별 장치(100), 사이클 슬립 검출부(160), 다중경로오차 검출부(170) 및 갱신부(180)를 포함할 수 있다.14 (b) is a schematic configuration diagram of a GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application. Referring to FIG. 14 (b), a GNSS measurement failure detection apparatus 200 according to an embodiment of the present application ) may include the INS 110 , the GNSS receiver 120 , the Doppler measurement value selection device 100 , the cycle slip detector 160 , the multipath error detector 170 , and the updater 180 .

INS(110)는 이동체의 속도 정보를 수신부(130)로 전달할 수 있고, 속도 정보는 이동체에 구비되는 관성 센서(300)에 기반하는 것일 수 있다. 관성 센서(300)는 예시적으로 x, y, z축 각각에 대한 속도, 회전 속도, 방향, 기울기, 가속도 등을 측정하는 것일 수 있다. 다른 실시예로, 관성 센서(300)로부터 자이로 측정치 또는 가속도계 측정치를 수신하여 속도 정보를 측정할 수도 있다.The INS 110 may transmit speed information of the moving object to the receiver 130 , and the speed information may be based on the inertial sensor 300 provided in the moving object. For example, the inertial sensor 300 may measure a speed, a rotational speed, a direction, a slope, an acceleration, etc. for each of the x, y, and z axes. In another embodiment, speed information may be measured by receiving a gyro measurement or an accelerometer measurement from the inertial sensor 300 .

GNSS 수신기(120)는 복수의 위성(400)으로부터 GNSS 원시 데이터를 수신하여, 수신부(130)로 전달할 수 있다. 복수의 위성(400)은 GPS 위성, GLONASS 위성, BeiDou 위성, Galileo 위성 등을 포함할 수 있다. GNSS 수신기(120)는 실시예의 태양에 따라 GNSS 원시 데이터로부터 도플러 측정치, 반송파 위상 측정치, 의사거리 측정치 등을 생성(산출, 계산)할 수 있고, 후술하는 사이클 슬립 검출부(160), 다중경로오차 검출부(170)에서 GNSS 원시 데이터를 수신하여, 각각 반송파 위상 측정치와 의사거리 측정치를 생성하는 것일 수도 있다. 도플러 측정치 선별 장치(100)는 전술한 바와 같이 수신부(130), 산출부(140), 판단부(150)을 포함할 수 있고, INS(110)로부터 속도 정보, GNSS 수신기(120)로부터 GNSS 원시 데이터를 수신하여, 도플러 측정치 및 도플러 예측치를 산출할 수 있고, 산출한 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이를 고려하여 이상 도플러 측정치를 선별할 수 있다. 또한, 선별된 이상 도플러 측정치를 격리(즉, 이상 도플러 측정치에 대응하는 위성 또는 위성 채널을 격리)할 수 있다.The GNSS receiver 120 may receive GNSS raw data from the plurality of satellites 400 and transmit it to the receiver 130 . The plurality of satellites 400 may include a GPS satellite, a GLONASS satellite, a BeiDou satellite, a Galileo satellite, and the like. The GNSS receiver 120 may generate (calculate, calculate) a Doppler measurement value, a carrier phase measurement value, a pseudorange measurement value, etc. from GNSS raw data according to an aspect of the embodiment, and a cycle slip detection unit 160, a multipath error detection unit to be described later Receiving GNSS raw data at 170 may be to generate carrier phase measurements and pseudorange measurements, respectively. As described above, the Doppler measurement value screening apparatus 100 may include the receiving unit 130 , the calculating unit 140 , and the determining unit 150 , and the speed information from the INS 110 and the GNSS raw material from the GNSS receiver 120 . By receiving the data, a Doppler measurement value and a Doppler predicted value may be calculated, and an abnormal Doppler measurement value may be selected in consideration of a difference between the calculated Doppler measurement value and the Doppler predicted value. In addition, it is possible to isolate the selected anomalous Doppler measurement (ie, isolate a satellite or satellite channel corresponding to the anomalous Doppler measurement).

사이클 슬립 검출부(160)는 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 반송파 위상 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이를 고려하여 사이클 슬립을 검출할 수 있고, 다중경로오차 검출부(170)는 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 의사거리 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이를 고려하여 다중경로오차를 검출할 수 있다. 또한, 사이클 슬립 검출부(160) 및 다중경로오차 검출부(170)는 각각 사이클 슬립 및 다중경로오차 검출 결과에 기초하여, 해당 위성(또는 위성 채널)을 차단(격리)할 수 있다.The cycle slip detection unit 160 may detect the cycle slip in consideration of the difference between the increment of the carrier phase measurement value measured from the GNSS raw data and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value, and the multipath error detection unit 170 is from the GNSS raw data. The multipath error can be detected by considering the difference between the measured pseudorange measurement increment and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value. Also, the cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170 may block (isolate) the corresponding satellite (or satellite channel) based on the cycle slip and multipath error detection results, respectively.

즉, 사이클 슬립 검출부(160)와 다중경로오차 검출부(170)는 각각, 판단부(150)에서 오차가 포함된 것으로 선별된 이상 도플러 측정치가 격리된 결과에 기초하여 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출할 수 있다. 사이클 슬립 검출부(160)와 다중경로오차 검출부(170)는 복수의 위성(400) 중에서 선별된 이상 도플러 측정치에 해당하는 위성 또는 위성 채널 이외의 위성 또는 위성 채널로부터 수신한 GNSS 데이터를 이용하여 측정된 반송파 위상 측정치 및 의사거리 측정치와, 이상 도플러 측정치로 식별되지 않은 도플러 측정치를 이용하여 사이클 슬립 또는 다중경로오차를 검출함으로써, 사이클 슬립 또는 다중경로오차 검출의 정확도를 높이고, 이동체의 위치, 속도 등을 측정함에 있어 오차를 줄이고 정확도를 높일 수 있다.That is, the cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170 respectively detect the cycle slip and the multipath error based on the result of isolating the abnormal Doppler measurement value selected as including the error by the determination unit 150 , respectively. can do. The cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170 are measured using GNSS data received from a satellite or a satellite channel other than a satellite or satellite channel corresponding to an abnormal Doppler measurement value selected from among the plurality of satellites 400 . By detecting cycle slip or multipath error using the carrier phase measurement and pseudorange measurement, and Doppler measurements not identified as abnormal Doppler measurements, the accuracy of the cycle slip or multipath error detection is improved, and the position, speed, etc. of the moving object are detected. It is possible to reduce the error in measurement and increase the accuracy.

갱신부(180)는 사이클 슬립 검출부(160) 및 다중경로오차 검출부(170)의 검출 결과에 기초하여 이동체의 위치 및 속도를 갱신할 수 있다. 사이클 슬립 검출부(160) 또는 다중경로오차 검출부(170)에서 사이클 슬립 또는 다중경로오차가 검출되는 경우, 해당 위성 또는 위성 채널은 차단될 수 있다. 갱신부(180)는 사이클 슬립 또는 다중경로오차가 검출되지 않은 반송파 위상 측정치와 의사거리 측정치를 이용하여 이동체의 위치, 속도 등을 갱신할 수 있다. 또한, 갱신부(180)는 이동체의 위치 및 속도를 갱신하기 위하여 사이클 슬립 검출부(160) 및 다중경로오차 검출부(170)의 검출 결과에 기초하는데, 사이클 슬립 검출부(160) 및 다중경로오차 검출부(170)는 도플러 측정치 선별 장치(100)의 판단부(150)의 이상 도플러 측정치 선별 결과에 기초하여 각각 사이클 슬립 및 다중경로오차를 검출하는바, 갱신부(180)는 결국 판단부(150)의 이상 도플러 측정치 선별결과와 사이클 슬립 검출부(160) 및 다중경로오차 검출부(170)의 검출 결과에 기초하여 이동체의 위치 및 속도를 갱신하는 것과 동일하게 이해될 수 있다.The update unit 180 may update the position and speed of the moving object based on the detection results of the cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170 . When the cycle slip detection unit 160 or the multipath error detection unit 170 detects a cycle slip or a multipath error, the corresponding satellite or satellite channel may be blocked. The update unit 180 may update the position, speed, etc. of the moving object by using the carrier phase measurement value and the pseudo-range measurement value in which cycle slip or multipath error is not detected. In addition, the update unit 180 is based on the detection results of the cycle slip detection unit 160 and the multi-path error detection unit 170 to update the position and speed of the moving object, and the cycle slip detection unit 160 and the multi-path error detection unit ( 170) detects cycle slip and multipath error, respectively, based on the selection result of the abnormal Doppler measurement value of the determination unit 150 of the apparatus 100 for selecting the Doppler measurement value. It can be understood as the same as updating the position and speed of the moving object based on the selection result of the abnormal Doppler measurement value and the detection results of the cycle slip detection unit 160 and the multipath error detection unit 170 .

이하 도15에 도시된 도플러 측정치 선별 방법 및 GNSS 측정치 고장 검출 방법은 앞서 설명된 도플러 측정치 선별 장치(100) 및 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도플러 측정치 선별 장치(100) 및 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)에 대하여 설명된 내용은 도플러 측정치 선별 방법 및 GNSS 측정치 고장 검출 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.Hereinafter, the Doppler measurement value selection method and the GNSS measurement failure detection method illustrated in FIG. 15 may be performed by the Doppler measurement value selection apparatus 100 and the GNSS measurement failure detection apparatus 200 described above. Therefore, even if omitted below, the descriptions of the Doppler measurement value selection apparatus 100 and the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 may be equally applied to the description of the Doppler measurement value selection method and the GNSS measurement failure detection method.

달리 말해, 도플러 측정치 선별 방법은 도플러 측정치 선별 장치(100)를 이용하여 수행될 수 있고, GNSS 측정치 고장 검출 방법은 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)에 의하여 수행될 수 있으므로, 도플러 측정치 선별 장치(100) 및 GNSS 측정치 고장 검출 장치(200)에 대한 설명은 각각 도플러 측정치 선별 방법 및 GNSS 측정치 고장 검출 방법에 적용될 수 있다.In other words, the Doppler measurement value selection method may be performed using the Doppler measurement value selection apparatus 100 and the GNSS measurement failure detection method may be performed by the GNSS measurement value failure detection apparatus 200 , so the Doppler measurement value selection apparatus 100 ) and the description of the GNSS measurement failure detection apparatus 200 may be applied to a Doppler measurement value selection method and a GNSS measurement value failure detection method, respectively.

도 15는 본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 방법의 동작 흐름도이다.15 is an operation flowchart of a method for selecting a Doppler measurement value according to an embodiment of the present application.

도 15를 참조하면 S100 단계에서, 수신부(130)는 GNSS 수신기(120)로부터 복수의 위성(400)으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 수신하고, INS(110)로부터 속도 정보를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 15 , in step S100 , the receiver 130 may receive GNSS raw data received from the plurality of satellites 400 from the GNSS receiver 120 , and may receive speed information from the INS 110 .

다음으로 S110단계에서, 산출부(140)는 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 측정치를 산출하고, 속도 정보 및 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 예측치를 산출할 수 있다.Next, in step S110 , the calculator 140 may calculate a Doppler measurement value based on the GNSS raw data, and may calculate a Doppler predicted value based on the velocity information and the GNSS raw data.

다음으로, S120단계에서 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값 이상인지를 판단할 수 있다. 판단부(150)는 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기를 고려하여(즉, 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값 이상인지 여부를 판단하여) 이상 도플러 측정치를 선별할 수 있다. 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기가 미리 설정한 임계값을 초과하는 경우 S130단계에서 도플러 측정치를 이상 도플러 측정치로 선별하여 격리할 수 있다. 선별된 이상 도플러 측정치를 격리한다는 것은, 해당 이상 도플러 측정치가 산출되는데 이용된 GNSS 원시 데이터를 격리하여 이후 사이클 슬립 검출, 다중경로오차 검출, 이동체의 위치 갱신 등에서 제외 또는 이상 도플러 측정치에 대응하는 위성 또는 위성 채널로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 제외한다는 것을 의미할 수 있다.Next, in step S120 , it may be determined whether a difference between the measured Doppler value and the Doppler predicted value is equal to or greater than a threshold value. The determination unit 150 may select an abnormal Doppler measurement value in consideration of the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value (ie, by determining whether the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value is equal to or greater than a threshold value). When the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value exceeds a preset threshold value, the Doppler measurement value may be classified as an abnormal Doppler measurement value and isolated in step S130. Isolating the selected anomalous Doppler measurement means isolating the GNSS raw data used to calculate the anomaly Doppler measurement and then excluding it from cycle slip detection, multipath error detection, and position update of a moving object, or satellites corresponding to the abnormal Doppler measurement or It may mean excluding the GNSS raw data received from the satellite channel.

도 16은 본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 방법의 동작 흐름도이다.16 is an operation flowchart of a GNSS measurement failure detection method according to an embodiment of the present application.

도 16을 참조하면, S200 단계에서, INS(110)는 이동체에서 속도 정보를 측정할 수 있다. 속도 정보는 이동체에 구비된 관성 센서(300) 기반으로 획득되는 것일 수 있다.Referring to FIG. 16 , in step S200 , the INS 110 may measure speed information from a moving object. The speed information may be obtained based on the inertial sensor 300 provided in the moving object.

다음으로 S210 단계에서 GNSS 수신기(120)는 복수의 위성(400)으로부터 GNSS 원시 데이터를 수신할 수 있다.Next, in step S210 , the GNSS receiver 120 may receive GNSS raw data from the plurality of satellites 400 .

다음으로 S220 단계에서, 도플러 측정치 선별 방법을 이용하여 이상 도플러 측정치를 선별할 수 있고, 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 위성(위성 채널, 또는 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터)를 차단(격리)할 수 있다.Next, in step S220, the abnormal Doppler measurement may be selected using the Doppler measurement value screening method, and the satellite (satellite channel or GNSS raw data received from the satellite) may be blocked (isolated) according to the selected abnormal Doppler measurement value. have.

다음으로 S230 단계에서, 사이클 슬립 검출부(160)는 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 반송파 위상 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이를 고려하여 사이클 슬립을 검출할 수 있다. 예시적으로, 반송파 위상 측정치 증분과 도플러 측정치의 차이의 크기가 임계값을 초과하는 경우, 사이클 슬립을 검출할 수 있다.Next, in step S230 , the cycle slip detection unit 160 may detect the cycle slip in consideration of the difference between the increment of the carrier phase measurement value measured from the GNSS raw data and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value. For example, when the magnitude of the difference between the carrier phase measurement increment and the Doppler measurement exceeds a threshold, cycle slip may be detected.

이때, 반송파 위상 측정치 증분은 전술한 바와 같이, 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 차단된 위성(또는 위성 채널)을 제외한 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 것일 수 있다. 또한, S230 단계에서 사이클 슬립 검출 결과에 따라 해당 위성(또는 위성 채널)을 차단(격리)할 수 있다.In this case, as described above, the carrier phase measurement increment may be measured from GNSS raw data received from satellites excluding satellites (or satellite channels) blocked according to the selected abnormal Doppler measurement values. In addition, in step S230, the corresponding satellite (or satellite channel) may be blocked (isolated) according to the cycle sleep detection result.

다음으로 S240 단계에서, 다중경로오차 검출부(170)는 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 의사거리 측정치 증분과 이상 도플러 측정치를 제외한 도플러 측정치의 차이를 고려하여 다중경로오차를 검출할 수 있다. 예시적으로, 의사거리 측정치 증분과 도플러 측정치의 차이의 크기가 임계값을 초과하는 경우, 사이클 슬립을 검출할 수 있다. Next, in step S240 , the multipath error detection unit 170 may detect the multipath error in consideration of the difference between the increment of the pseudorange measurement value measured from the GNSS raw data and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value. For example, when the magnitude of the difference between the pseudorange measurement increment and the Doppler measurement exceeds a threshold, cycle slip may be detected.

이때, 의사거리 측정치 증분은, 전술한 바와 같이, 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 차단된 위성(또는 위성 채널)을 제외한 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 것일 수 있다. 또한, S240 단계에서 다중경로오차 검출 결과에 따라 해당 위성(또는 위성 채널)을 차단(격리)할 수 있다.In this case, the pseudorange measurement value increment may be measured from GNSS raw data received from satellites excluding satellites (or satellite channels) blocked according to the selected abnormal Doppler measurement values as described above. In addition, in step S240 , the corresponding satellite (or satellite channel) may be blocked (isolated) according to the multipath error detection result.

또한, S240 단계에서, 의사거리 측정치 증분은 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 차단(격리)된 위성(또는 위성 채널) 및 사이클 슬립 검출 결과에 따라 차단된 위성(또는 위성 채널)을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 것일 수 있고, 도플러 측정치는 이상 도플러 측정치 및 사이클 슬립 검출 결과에 따라 차단된 위성(또는 위성 채널)을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 것일 수 있다.Also, in step S240, the pseudorange measurement value increment is received from the remaining satellites except for the satellite (or satellite channel) blocked (or isolated) according to the selected anomaly Doppler measurement value and the blocked satellite (or satellite channel) according to the cycle slip detection result. It may be measured from one GNSS raw data, and the Doppler measurement may be measured from GNSS raw data received from other satellites excluding satellites (or satellite channels) that are blocked according to the abnormal Doppler measurement and cycle slip detection results.

실시예에 태양에 따라 S230 단계와 S240 단계의 순서를 달리할 수 있고, S220 단계 이후 S240, S230 단계 순서로 본원의 GNSS 측정치 고장 검출 방법이 수행될 수도 있다. 이때, S230 단계에서 반송파 위상 측정치 증분은 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 차단(격리)된 위성(또는 위성 채널) 및 다중경로오차 검출 결과에 따라 차단된 위성(또는 위성 채널)을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 것일 수 있고, 도플러 측정치는 이상 도플러 측정치 및 다중경로오차 검출 결과에 따라 차단된 위성(또는 위성 채널)을 제외한 나머지 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 것일 수 있다.According to an embodiment, the order of steps S230 and S240 may be different depending on the aspect, and the GNSS measurement failure detection method of the present application may be performed in the order of steps S240 and S230 after step S220. At this time, in step S230, the carrier phase measurement value increment is received from the remaining satellites except for the satellite (or satellite channel) blocked (or satellite channel) according to the selected anomaly Doppler measurement value and the blocked satellite (or satellite channel) according to the multipath error detection result. It may be measured from one GNSS raw data, and the Doppler measurement may be measured from GNSS raw data received from other satellites except for a satellite (or satellite channel) that is blocked according to an abnormal Doppler measurement and a multipath error detection result.

본원의 일 실시예에 따른 GNSS 측정치 고장 검출 방법은, S220 단계에서 도플러 측정치 선별 방법에 따라, 도플러 측정치와 도플러 예측치의 차이의 크기를 고려하여 오차가 포함된 것으로 판단되는 이상 도플러 측정치를 선별할 수 있고, 선별된 이상 도플러 측정치에 따라 해당 위성 또는 위성 채널을 차단할 수 있다. 따라서, S230 및 S240 단계에서 사이클 슬립 검출 및 다중경로오차 검출의 기준이 되는 도플러 측정치 중에서 오차가 포함된 이상 도플러 측정치를 선별하여 격리함으로써, GNSS 측정치(예를 들어, 반송파 위상 측정치 또는 의사거리 측정치 등)의 고장을 확인 내지 감시검출할 수 있으며, 사이클 슬립 검출 또는 다중경로오차 검출의 신뢰성을 높일 수 있다.In the GNSS measurement failure detection method according to an embodiment of the present application, according to the Doppler measurement value selection method in step S220, the abnormal Doppler measurement value determined to contain an error may be selected in consideration of the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value. and a corresponding satellite or satellite channel may be blocked according to the selected abnormal Doppler measurement value. Therefore, in steps S230 and S240, by selecting and isolating an anomaly Doppler measurement containing an error from among the Doppler measurement values that are the standards for cycle slip detection and multipath error detection, GNSS measurements (eg, carrier phase measurements or pseudorange measurements, etc.) ) failure can be checked or monitored, and the reliability of cycle slip detection or multipath error detection can be improved.

S220, S230, S240단계에서 이상 도플러 측정치 선별, 사이클 슬립 검출, 다중경로오차를 검출하기 위한 임계값은 각각 이상 도플러 측정치 선별, 사이클 슬립 검출, 다중경로오차 검출에 적합하도록 미리 설정된 것으로, 각각 다른 값으로 설정될 수 있다.In steps S220, S230, and S240, the threshold values for detecting abnormal Doppler measurement value selection, cycle slip detection, and multipath error are preset to be suitable for abnormal Doppler measurement value selection, cycle slip detection, and multipath error detection, respectively, and have different values. can be set to

본원의 일 실시예에 따른 도플러 측정치 선별 방법 또는 GNSS 측정치 고장 검출 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The Doppler measurement value selection method or the GNSS measurement value failure detection method according to an embodiment of the present application may be implemented in the form of a program instruction that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to carry out the operations of the present invention, and vice versa.

또한, 전술한 도플러 측정치 선별 방법 또는 GNSS 측정치 고장 검출 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.In addition, the above-described Doppler measurement value selection method or GNSS measurement value failure detection method may be implemented in the form of a computer program or application executed by a computer stored in a recording medium.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The foregoing description of the present application is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present application pertains will understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present application. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and likewise components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present application is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present application.

10: 도플러 측정치 선별 시스템
100: 도플러 측정치 선별 장치
110: INS
120: GNSS 수신기
130: 수신부
140: 산출부
150: 판단부
160: 사이클 슬립 검출부
170: 다중경로오차 검출부
180: 갱신부
200: GNSS 측정치고장 검출 장치
300: 관성 센서
400: 복수의 위성
10: Doppler measurement screening system
100: Doppler measurement value sorting device
110: INS
120: GNSS receiver
130: receiver
140: output unit
150: judgment unit
160: cycle slip detection unit
170: multipath error detection unit
180: update part
200: GNSS measurement failure detection device
300: inertial sensor
400: multiple satellites

Claims (14)

INS가 이동체에서 측정하여 전달하는 속도 정보를 전달받고, GNSS 수신기가 복수의 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 전달받는 수신부;
상기 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 측정치를 산출하고, 상기 속도 정보 및 상기 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 예측치를 산출하는 산출부; 및
상기 도플러 측정치와 상기 도플러 예측치의 차이를 고려하여, 오차가 포함된 이상 도플러 측정치를 선별하는 판단부,
를 포함하는 도플러 측정치 선별 장치.
a receiving unit that receives speed information measured and transmitted by the INS from a mobile device, and receives GNSS raw data received by the GNSS receiver from a plurality of satellites;
a calculation unit calculating a Doppler measurement value based on the GNSS raw data and calculating a Doppler predicted value based on the velocity information and the GNSS raw data; and
a determination unit that selects an abnormal Doppler measurement value including an error in consideration of a difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value;
A device for screening Doppler measurements comprising a.
제1항에 있어서,
상기 속도 정보는 이동체에 구비된 관성 센서 기반으로 획득되는 것인, 도플러 측정치 선별 장치.
According to claim 1,
The speed information is obtained based on an inertial sensor provided in the moving object, the Doppler measurement value selection device.
제1항에 있어서,
상기 산출부에서
상기 도플러 측정치는 하기 식 1에 의해 산출되고,
[식 1]
Figure pat00100

상기 식 1에서
Figure pat00101
j번째 위성에 대한 도플러 측정치,
Figure pat00102
Figure pat00103
는 각각 j번째 위성에 대하여 수신, 송신된 주파수인 것이고,
상기 도플러 예측치는 하기 식 2에 의해 산출되고,
[식 2]
Figure pat00104

상기 식 2에서
Figure pat00105
는 상기 도플러 예측치,
Figure pat00106
j번째 위성에 대하여 송신된 주파수,
Figure pat00107
는 빛의 속도,
Figure pat00108
j번째 위성에 대한 시선각 벡터,
Figure pat00109
는 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도,
Figure pat00110
는 ECEF 좌표계에서 정의된 이동체의 속도인 것인, 도플러 측정치 선별 장치.
According to claim 1,
in the calculator
The Doppler measurement is calculated by Equation 1 below,
[Equation 1]
Figure pat00100

In Equation 1 above
Figure pat00101
is the Doppler measurement for the j -th satellite,
Figure pat00102
Wow
Figure pat00103
are the received and transmitted frequencies for the j -th satellite, respectively,
The Doppler predicted value is calculated by Equation 2 below,
[Equation 2]
Figure pat00104

In Equation 2 above
Figure pat00105
is the Doppler predicted value,
Figure pat00106
is the frequency transmitted for the j -th satellite,
Figure pat00107
is the speed of light,
Figure pat00108
is the line-of-sight vector for the j -th satellite,
Figure pat00109
is the velocity of the j-th satellite defined in the ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed) coordinate system,
Figure pat00110
is the velocity of the moving object defined in the ECEF coordinate system, the Doppler measurement value screening device.
제1항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 도플러 측정치와 상기 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값을 초과하는 경우의 상기 도플러 측정치를 상기 이상 도플러 측정치로 선별하는 것인, 도플러 측정치 선별 장치.
According to claim 1,
The judging unit,
and classifying the Doppler measurement value as the abnormal Doppler measurement value when a difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value exceeds a threshold value.
이동체에서 속도 정보를 측정하는 INS;
복수의 위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 수신하는 GNSS 수신기;
제1항에 따른 도플러 측정치 선별 장치;
상기 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 반송파 위상 측정치 증분과 상기 이상 도플러 측정치를 제외한 상기 도플러 측정치의 차이를 고려하여 사이클 슬립을 검출하는 사이클 슬립 검출부; 및
상기 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 의사거리 측정치 증분과 상기 이상 도플러 측정치를 제외한 상기 도플러 측정치의 차이를 고려하여 다중경로오차를 검출하는 다중경로오차 검출부,
를 포함하는, GNSS 측정치 고장 검출 장치.
INS for measuring speed information in moving objects;
a GNSS receiver for receiving GNSS raw data from a plurality of satellites;
A device for sorting Doppler measurements according to claim 1 ;
a cycle slip detection unit configured to detect cycle slip in consideration of a difference between the increment of the carrier phase measurement value measured from the GNSS raw data and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value; and
a multipath error detector configured to detect a multipath error in consideration of the difference between the increment of the pseudorange measurement value measured from the GNSS raw data and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value;
Including, GNSS measurement failure detection device.
제5항에 있어서,
상기 속도 정보는 이동체에 구비된 관성 센서 기반으로 획득되는 것인, GNSS 측정치 고장 검출 장치.
6. The method of claim 5,
The speed information is obtained based on the inertial sensor provided in the moving object, GNSS measurement failure detection device.
제5항에 있어서,
상기 산출부는,
상기 도플러 측정치를 하기 식 3에 의해 산출하고,
[식 3]
Figure pat00111

상기 식 3에서
Figure pat00112
j번째 위성에 대한 도플러 측정치,
Figure pat00113
Figure pat00114
는 각각 j번째 위성에 대하여 수신, 송신된 주파수인 것이고,
상기 도플러 예측치를 하기 식 4에 의해 산출하고,
[식 4]
Figure pat00115

상기 식 4에서
Figure pat00116
는 상기 도플러 예측치,
Figure pat00117
j번째 위성에 대하여 송신된 주파수,
Figure pat00118
는 빛의 속도,
Figure pat00119
j번째 위성에 대한 시선각 벡터,
Figure pat00120
는 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도,
Figure pat00121
는 ECEF 좌표계에서 정의된 이동체의 속도인 것인, GNSS 측정치 고장 검출 장치.
6. The method of claim 5,
The calculation unit,
The Doppler measurement value is calculated by the following Equation 3,
[Equation 3]
Figure pat00111

In Equation 3 above
Figure pat00112
is the Doppler measurement for the j -th satellite,
Figure pat00113
Wow
Figure pat00114
are the received and transmitted frequencies for the j -th satellite, respectively,
The Doppler predicted value is calculated by the following Equation 4,
[Equation 4]
Figure pat00115

In Equation 4 above
Figure pat00116
is the Doppler predicted value,
Figure pat00117
is the frequency transmitted for the j -th satellite,
Figure pat00118
is the speed of light,
Figure pat00119
is the line-of-sight vector for the j -th satellite,
Figure pat00120
is the velocity of the j-th satellite defined in the ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed) coordinate system,
Figure pat00121
is the speed of the moving object defined in the ECEF coordinate system, GNSS measurement failure detection device.
제5항에 있어서,
상기 판단부는,
상기 도플러 측정치와 상기 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값을 초과하는 경우의 상기 도플러 측정치를 상기 이상 도플러 측정치로 선별하는 것인, GNSS 측정치 고장 검출 장치.
6. The method of claim 5,
The judging unit,
When the magnitude of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value exceeds a threshold value, the Doppler measurement value is selected as the abnormal Doppler measurement value.
제5항에 있어서,
상기 사이클 슬립 검출부 및 상기 다중경로오차 검출부의 검출 결과에 기초하여 상기 이동체의 위치 및 속도를 갱신하는 갱신부를 포함하는, GNSS 측정치 고장 검출 장치.
6. The method of claim 5,
and an update unit for updating the position and speed of the moving object based on the detection results of the cycle slip detection unit and the multipath error detection unit.
(a) INS가 이동체에서 측정하여 전달하는 속도 정보를 전달받고, GNSS 수신기가 복수의 위성으로부터 수신한 GNSS 원시 데이터를 전달받는 단계;
(b) 상기 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 측정치를 산출하고, 상기 속도 정보 및 상기 GNSS 원시 데이터에 기초하여 도플러 예측치를 산출하는 단계; 및
(c) 상기 도플러 측정치와 상기 도플러 예측치의 차이를 고려하여, 오차가 포함된 이상 도플러 측정치를 선별하는 단계,
를 포함하는 도플러 측정치 선별 방법.
(a) receiving speed information measured and transmitted by the INS from a mobile body, and receiving, by a GNSS receiver, raw GNSS data received from a plurality of satellites;
(b) calculating a Doppler measurement value based on the GNSS raw data, and calculating a Doppler prediction value based on the velocity information and the GNSS raw data; and
(c) selecting an abnormal Doppler measurement value including an error in consideration of the difference between the Doppler measurement value and the Doppler prediction value;
A method for screening Doppler measurements comprising:
제10항에 있어서,
상기 (b) 단계에서,
상기 도플러 측정치는 하기 식 5에 의해 산출되고,
[식 5]
Figure pat00122

상기 식 5에서
Figure pat00123
j번째 위성에 대한 도플러 측정치,
Figure pat00124
Figure pat00125
는 각각 j번째 위성에 대하여 수신, 송신된 주파수인 것이고,
상기 도플러 예측치는 하기 식 6에 의해 산출되고,
[식 6]
Figure pat00126

상기 식 6에서
Figure pat00127
는 상기 도플러 예측치,
Figure pat00128
j번째 위성에 대하여 송신된 주파수,
Figure pat00129
는 빛의 속도,
Figure pat00130
j번째 위성에 대한 시선각 벡터,
Figure pat00131
는 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도,
Figure pat00132
는 ECEF 좌표계에서 정의된 이동체의 속도인 것인, 도플러 측정치 선별 방법.
11. The method of claim 10,
In step (b),
The Doppler measurement is calculated by Equation 5 below,
[Equation 5]
Figure pat00122

In Equation 5 above
Figure pat00123
is the Doppler measurement for the j -th satellite,
Figure pat00124
Wow
Figure pat00125
are the received and transmitted frequencies for the j -th satellite, respectively,
The Doppler predicted value is calculated by Equation 6 below,
[Equation 6]
Figure pat00126

In Equation 6 above
Figure pat00127
is the Doppler predicted value,
Figure pat00128
is the frequency transmitted for the j -th satellite,
Figure pat00129
is the speed of light,
Figure pat00130
is the line-of-sight vector for the j -th satellite,
Figure pat00131
is the velocity of the j-th satellite defined in the ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed) coordinate system,
Figure pat00132
is the velocity of the moving object defined in the ECEF coordinate system, the Doppler measurement method screening method.
제10항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 도플러 측정치와 상기 도플러 예측치의 차이의 크기가 임계값을 초과하는 경우의 상기 도플러 측정치를 상기 이상 도플러 측정치로 선별하는 것인, 도플러 측정치 선별 방법.
11. The method of claim 10,
Step (c) is,
and selecting the Doppler measurement value as the abnormal Doppler measurement value when a magnitude of a difference between the Doppler measurement value and the Doppler predicted value exceeds a threshold value.
(d) INS가 이동체에서 속도 정보를 측정하는 단계;
(e) GNSS 수신기가 복수의 위성으로부터 GNSS 원시 데이터를 수신하는 단계;
(f) 제10항에 따른 도플러 측정치 선별 방법에 따라 상기 이상 도플러 측정치를 선별하는 단계;
(g) 상기 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 반송파 위상 측정치 증분과 상기 이상 도플러 측정치를 제외한 상기 도플러 측정치의 차이를 고려하여 사이클 슬립을 검출하는 단계; 및
(h) 상기 GNSS 원시 데이터로부터 측정된 의사거리 측정치 증분과 상기 이상 도플러 측정치를 제외한 상기 도플러 측정치의 차이를 고려하여 다중경로오차를 검출하는 단계,
를 포함하는 GNSS 측정치 고장 검출 방법
(d) measuring, by the INS, speed information from the moving object;
(e) receiving, by a GNSS receiver, GNSS raw data from a plurality of satellites;
(f) selecting the abnormal Doppler measurement according to the Doppler measurement selection method according to claim 10;
(g) detecting a cycle slip in consideration of a difference between the carrier phase measurement increment measured from the GNSS raw data and the Doppler measurement excluding the abnormal Doppler measurement; and
(h) detecting a multipath error in consideration of the difference between the increment of the pseudorange measurement value measured from the GNSS raw data and the Doppler measurement value excluding the abnormal Doppler measurement value;
GNSS measurement failure detection method including
제13항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 도플러 측정치를 하기 식 7에 의해 산출하고,
[식 7]
Figure pat00133

상기 식 7에서
Figure pat00134
j번째 위성에 대한 도플러 측정치,
Figure pat00135
Figure pat00136
는 각각 j번째 위성에 대하여 수신, 송신된 주파수인 것이고,
상기 도플러 예측치를 하기 식 8에 의해 산출하고,
[식 8]
Figure pat00137

상기 식 8에서
Figure pat00138
는 상기 도플러 예측치,
Figure pat00139
j번째 위성에 대하여 송신된 주파수,
Figure pat00140
는 빛의 속도,
Figure pat00141
j번째 위성에 대한 시선각 벡터,
Figure pat00142
는 ECEF(Earth-Centered Earth-Fixed) 좌표계에서 정의된 j번째 위성의 속도,
Figure pat00143
는 ECEF 좌표계에서 정의된 이동체의 속도인 것인, GNSS 측정치 고장 검출 방법.
14. The method of claim 13,
Step (b) is,
The Doppler measurement value is calculated by the following Equation 7,
[Equation 7]
Figure pat00133

In Equation 7 above
Figure pat00134
is the Doppler measurement for the j -th satellite,
Figure pat00135
Wow
Figure pat00136
are the received and transmitted frequencies for the j -th satellite, respectively,
The Doppler predicted value is calculated by the following Equation 8,
[Equation 8]
Figure pat00137

In Equation 8 above
Figure pat00138
is the Doppler predicted value,
Figure pat00139
is the frequency transmitted for the j -th satellite,
Figure pat00140
is the speed of light,
Figure pat00141
is the line-of-sight vector for the j -th satellite,
Figure pat00142
is the velocity of the j-th satellite defined in the ECEF (Earth-Centered Earth-Fixed) coordinate system,
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is the velocity of the moving object defined in the ECEF coordinate system, the GNSS measurement failure detection method.
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