KR20200064985A - 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송을 위한 최적화된 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지 - Google Patents

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Abstract

상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송(ITCM)을 위한 에러 정정 메시지를 최적화하기 위한 정밀 네비게이션 시스템(PNS)(200), PNS(200) 및 백 오피스(BO) 서버(235)를 위한 방법(500)이 제공된다. 이 방법은 (i) 레퍼런스 스테이션(215)으로부터 에러 정정 데이터를 포함하는 제1 메시지를 수신(505), 및 (ii) 로버(205)로부터의 위성 식별 정보를 포함하는 제2 메시지를 동시에 수신하는 단계(510); 에러 정정 데이터 및 위성 식별 정보에 공통인 위성(210)을 결정하는 단계(515); 결정된 위성에 기초하여 데이터를 정규화하는 단계(520); 결정된 위성의 정규화된 데이터에 기초하여 최적화된 에러 정정 메시지를 생성하는 단계(525), 및 표준화된 에러 정정 메시지를 로버에 전송하는 단계(530)를 포함한다.

Description

상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송을 위한 최적화된 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지
본 발명은 일반적으로 철도 운영(railroad operation)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송을 위한 최적화된 에러 정정 메시지에 관한 것이다.
상호 운영 가능한 열차 제어 메시지(Interoperable Train Control Messaging)(ITCM) 시스템은 애플리케이션이 물리적 위치나 연결 유형에 관계없이 메시지를 교환할 수 있는 사용자 정의 메시지 솔루션을 제공한다.
본 발명의 실시예는 정밀 네비게이션 시스템(precision navigation system)(PNS), PNS 내의 백 오피스 서버(back office server) 및 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송(interoperable train control messaging transport)을 위한 최적화된 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지(optimized global positioning system correction message)를 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 트랜시버 리소스(transceiver resource)를 줄이기 위해 메시지의 크기를 줄임으로써 컴퓨터 기술의 기능을 향상시키는 최적화된 메시지를 제공한다. 이 방법은 또한 에러 정정 메시지(error correction message)를 전송하는데 필요한 데이터 양을 감소시킴으로써 네비게이션 시스템(navigation system)의 기술 분야를 개선시킨다.
하나의 예시적인 실시예에서, 정밀 네비게이션 시스템(PNS)은 로버, 레퍼런스 스테이션(reference station) 및 백 오피스(back office)(BO) 서버를 포함하는 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송(ITCM)을 위한 에러 정정 메시지를 최적화하기 위해 제공한다. 로버(rover)는 로버의 관점에서 위성에 기초하여 위성 식별 정보(satellite identification information)를 결정하고, 위성 정보를 백 오피스(BO) 서버로 전송한다. 레퍼런스 스테이션은 레퍼런스 스테이션의 관점에서 위성으로부터 에러 정정 데이터(error correction data)를 수신하고, 에러 정정 데이터를 BO 서버에 전송한다. 백 오피스(BO) 서버는 동시에(i) 레퍼런스 스테이션으로부터 에러 정정 데이터를 포함하는 제1 메시지, 및(ii) 로버로부터 위성 식별 정보를 포함하는 제2 메시지를 동시에 수신하고; 에러 정정 데이터 및 위성 식별 정보에 공통인 위성을 결정하고, 결정된 위성에 기초하여 데이터를 정규화(normalize)하고, 결정된 위성의 정규화된 데이터에 기초하여 최적화된 에러 정정 메시지를 생성하고, 및 표준화(standardize)된 에러 정정 메시지를 로버에 전송한다.
다른 예시적인 실시예에서, PNS의 BO 서버는 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송(interoperable train control messaging transport)(ITCM)이 제공되는 에러 정정 메시지를 최적화하기 위해 제공된다. BO 서버는 트랜시버(transceiver), 저장부(storage) 및 트랜시버에 동작 가능하게 결합된 프로세서(processor)를 포함한다. 프로세서는 동시에(i) 레퍼런스 스테이션으로부터 에러 정정 데이터를 포함하는 제1 메시지, 및(ii) 로버로부터 위성 식별 정보를 포함하는 제2 메시지를 동시에 수신하고; 에러 정정 데이터 및 위성 식별 정보에 공통인 위성을 결정하고, 결정된 위성에 기초하여 데이터를 정규화하고, 결정된 위성의 정규화된 데이터에 기초하여 최적화된 에러 정정 메시지를 생성하고, 및 표준화된 에러 정정 메시지를 로버에 전송한다.
다른 예시적인 실시예에서, 방법은 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송(ITCM)을 위한 에러 정정 메시지를 최적화하는 방법을 제공한다. 이 방법은 동시에(i) 레퍼런스 스테이션으로부터 에러 정정 데이터를 포함하는 제1 메시지, 및(ii) 로버로부터 위성 식별 정보를 포함하는 제2 메시지를 동시에 수신하는 단계; 에러 정정 데이터 및 위성 식별 정보에 공통인 위성을 결정하는 단계, 결정된 위성에 기초하여 데이터를 정규화하는 단계, 결정된 위성의 정규화된 데이터에 기초하여 최적화된 에러 정정 메시지를 생성하는 단계, 및 표준화된 에러 정정 메시지를 로버에 전송하는 단계를 포함한다.
다른 기술적인 특징은 다음의 도면, 설명 및 청구 범위로부터 당업자에게 쉽게 명백할 수 있다.
본 개시 내용 및 그 장점에 대한 보다 완전한 이해를 위해, 이제 유사한 참조 번호가 유사한 부분을 나타내는 첨부 도면과 함께 다음의 설명을 참조한다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 철도 차량(100)의 예시적인 측면도를 도시한다;
도 2는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 ITCM 전송을 위한 최적화된 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지를 위한 예시적인 정밀 네비게이션 시스템(PNS)(200)을 도시한다;
도 3은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 원점(305)으로부터의 예시적인 위성 시야각(300)을 도시한다;
도 4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 ITCM 전송을 위한 최적화된 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지를 위한 예시적인 흐름도를 도시한다;
도 5는 본 개시의 다양한 실시예에 따라 ITCM 전송을 위한 최적화된 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지를 위한 예시적인 방법을 도시한다; 및
도 6 및 도 7은 본 개시에 따른 컴퓨팅 시스템의 예시적인 장치를 도시한다.
도 1 내지 7에서, 이하에서 논의되고, 본 특허 문헌에서 본 개시의 원리를 설명하기 위해 사용된 다양한 실시예는 단지 예시적인 것이며 본 개시의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 당업자는 본 개시의 원리가 임의의 유형의 적절하게 배열된 장치 또는 시스템으로 구현될 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 철도 차량(railcar)(100)의 측면도를 도시한다. 곤돌라 철도 차량(gondola railcar)이 도 1에 도시되어 있지만, 본 발명의 원리는 다른 유형의 철도 차량에 동일하게 적용될 수 있다. 도 1에 도시된 철도 차량(100)의 실시예는 단지 예시를 위한 것이다. 철도 차량(100)의 다른 실시예는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
철도 차량(100)은 기다란 리셉터클(elongated receptacle)(101), 베이스 섹션(base section)(110), 한 쌍의 차량 트럭(pair of car truck)(120) 및 측면 프레임(side frame)(130)을 포함한다. 다양한 실시예는 또한 상부 섹션(upper section)(140)을 포함한다. 철도 차량(100)은 철도를 따라 주행하기에 적합한 임의의 유형의 철도 차량일 수 있다. 예를 들어, 철도 차량(100)는 승용차, 화물차, 또는 당업자에게 알려진 다른 유형의 철도 차량 중 어느 하나 일 수 있다.
기다란 리셉터클(101)은 한 쌍의 종래의 철도 차량 트럭(120) 상에 지지된다. 리셉터클(101)은 벌크 재료, 예를 들어 석탄을 수용하도록 구성된다. 베이스 섹션(110)은 임의의 적절한 치수 일 수 있지만, 특정 실시예에서, 철도 차량(100)에 대한 표준 철도 사양에 따라 구성되고 이격 된다. 일부 실시예에서, 베이스 섹션(110)은 상부 섹션(140)에 결합된다. 다른 실시예에서, 베이스 섹션(110)과 상부 섹션(140)은 분리될 수 없는 단일 요소 일 수 있다. 다양한 실시예에서, 상부 섹션(140)은 운송 컨테이너, 차량, 또는 당업자에게 알려진 철도 차량의 임의의 다른 적절한 상부 섹션 일 수 있다.
차량 트럭(120)은 베이스 섹션(110)에 결합되고 철도 차량(100)의 연결을 철도 트랙(215)에 제공한다(도 2에 도시됨). 차량 트럭(120)은 철도 트랙, 측면 프레임(130) 및 휠에 결합된 하나 이상의 차축을 따라 철도 차량을 안내하는 휠로 구성된다. 당업자에게 알려진 임의의 적합한 한 쌍의 차량 트럭(120)이 철도 차량(100)에 이용될 수 있다.
측면 프레임(130)은 차량 트럭(120)의 차축에 결합되고, 철도 차량(railcar)(100)의 베이스 섹션(110)에 대한 차축의 연결 역할을 한다. 또한, 한 쌍의 슬롯(pair of slot)(225)(도 2에 도시됨)이 측면 프레임(side frame)(130)의 각 단부에 포함된다. 측면 프레임(130)의 슬롯(slot)(225)은 표준 견인 로프(standard tow rope)(240)의 직경 이상의 직경 일 수 있다. 다양한 실시예에서, 견인 로프(tow rope)(240)는 대략 0.5 인치의 직경을 갖는다. 다양한 실시예에서, 견인 로프(240)는 최대 0.75 인치의 직경을 갖는다. 견인 로프(240)는 아래에서 더 상세하게 논의된다. 특정 실시예에서, 측면 프레임(130)의 슬롯(225)은 철도 차량(100)가 비활성화되고 견인되거나 장애 차량(disabled car)을 견인하는 견인차로서 기능할 때 견인 로프(240)에 대한 부착점(attachment point)으로서 기능한다.
도 1은 철도 차량(100)의 일례를 도시하지만, 도 1에 대해 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 철도 차량(100)의 구성 요소는 단지 예시를 위한 것이다. 도 1의 다양한 구성 요소는 생략, 결합 또는 추가로 세분화될 수 있으며 특정 구성 요소에 따라 추가 구성 요소가 추가될 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 철도 차량(railcar)(100)의 측면도를 도시한다. 곤돌라 철도 차량(gondola railcar)이 도 1에 도시되어 있지만, 본 발명의 원리는 다른 유형의 철도 차량에 동일하게 적용될 수 있다. 도 1에 도시된 철도 차량(100)의 실시예는 단지 예시를 위한 것이다. 철도 차량(100)의 다른 실시예는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
철도 차량(100)은 기다란 리셉터클(elongated receptacle)(101), 베이스 섹션(base section)(110), 한 쌍의 차량 트럭(pair of car truck)(120) 및 측면 프레임(side frame)(130)을 포함한다. 다양한 실시예는 또한 상부 섹션(upper section)(140)을 포함한다. 철도 차량(100)은 철도를 따라 주행하기에 적합한 임의의 유형의 철도 차량일 수 있다. 예를 들어, 철도 차량(100)는 승용차, 화물차, 또는 당업자에게 알려진 다른 유형의 철도 차량 중 어느 하나 일 수 있다.
기다란 리셉터클(101)은 한 쌍의 종래의 철도 차량 트럭(120) 상에 지지된다. 리셉터클(101)은 벌크 재료, 예를 들어 석탄을 수용하도록 구성된다. 베이스 섹션(110)은 임의의 적절한 치수 일 수 있지만, 특정 실시예에서, 철도 차량(100)에 대한 표준 철도 사양에 따라 구성되고 이격 된다. 일부 실시예에서, 베이스 섹션(110)은 상부 섹션(140)에 결합된다. 다른 실시예에서, 베이스 섹션(110)과 상부 섹션(140)은 분리될 수 없는 단일 요소 일 수 있다. 다양한 실시예에서, 상부 섹션(140)은 운송 컨테이너, 차량, 또는 당업자에게 알려진 철도 차량의 임의의 다른 적절한 상부 섹션 일 수 있다.
차량 트럭(120)은 베이스 섹션(110)에 결합되고 철도 차량(100)의 연결을 철도 트랙에 제공한다. 차량 트럭(120)은 철도 트랙, 측면 프레임(130) 및 휠에 결합된 하나 이상의 차축을 따라 철도 차량을 안내하는 휠로 구성된다. 당업자에게 알려진 임의의 적합한 한 쌍의 차량 트럭(120)이 철도 차량(100)에 이용될 수 있다.
측면 프레임(130)은 차량 트럭(120)의 차축에 연결되고, 철도 차량(100)의 베이스 섹션(110)에 대한 차축의 연결 역할을 한다.
도 1은 철도 차량(100)의 일례를 도시하지만, 도 1에 대해 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 철도 차량(100)의 구성 요소는 단지 예시를 위한 것이다. 도 1의 다양한 구성 요소는 생략, 결합 또는 추가로 세분화될 수 있으며 특정 구성 요소에 따라 추가 구성 요소가 추가될 수 있다.
도 2는 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송을 위한 최적화된 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지를 위한 정밀 네비게이션 시스템(precision navigation system)(PNS)(200)을 도시한다. 도 2에 도시된 PNS(200)의 실시예는 단지 예시를 위한 것이다. PNS(200)의 다른 실시예는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
PNS(200)는 로버(rover)(205), 적어도 하나의 위성 성상도(satellite constellation)(211) 내의 복수의 위성(210), 레퍼런스 베이스 스테이션(reference base station)(215), 네트워크 백홀(network backhaul)(230), 백 오피스(back office)(BO) 서버(server)(235) 및 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지(ITCM) 게이트웨이(interoperable train control messaging(ITCM) gateway)(240)를 포함한다. PNS(200)는 대략 15~30 마일 떨어져 배치된 3 대역 다중 성상도 GPS(Multi-Constellation Global Positioning System) 수신기를 이용하여 전략적으로 위치된 레퍼런스 베이스 스테이션(215)으로 구성되며, 이는 정규화되고 철도 표준화된 ITCM 메시지 포맷으로 모바일 유닛(로버(205))에 최적화된 정정 메시지를 제공한다. PNS(200)은 BO 데이터와 함께 기존 PTC ITCM 통신 네트워크 및 메시지 시스템을 활용하여 로버(205)가 해당 지역에 있을 때를 결정한다. 효율을 위해, PNS(200)는 GNSS 위성 ID 정보를 포함하는 로버(205)로부터의 수정된 위치 메시지(modified location message)를 사용하여 레퍼런스 스테이션(215) 및 로버(205) 모두에 의해 보여지는 위성(210)을 동기화 한다. 이는 최적화된 정정 메시지(optimized correction message)가 PTC ITCM 메시지 포맷에 맞도록 하고, 로버(205)가 그 영역에 있을 때 PNS(200)가 최적화된 정정 메시지만을 전송하게 한다.
로버(205)는 위치 목적(예를 들어, 기관차, MOW 차량, 지오카(Geocar), EAM 테블릿(EAM tablets))을 위한 GNSS 수신기가 장착된 철도 자산이다. 로버(205)는 PTC ITCM 통신 네트워크를 통해 최적화된 정정 메시지(250)를 수신할 수 있는 하나 또는 두 개의 3 대역 다중 성상도 GNSS 수신기(206)를 구비할 수 있다. 로버(205)상의 ICTM 통신기는 또한 로버(205)의 위치 또는 GNSS 정보와 함께 메시지를 베이스 스테이션(215)에 전송할 수 있다.
PNS(200)을 사용하면 로버 장비(rover equipment)(온보드 정밀 네비게이션 모듈)가 높은 가용성으로 서브 미터 정확도를 달성할 수 있다. 이 수준의 정확도는 관성 모듈, 센서 또는 추측 항법 알고리즘(dead reckoning algorithm)을 사용하는 PNS(200)의 시작 레퍼런스 포인트(starting reference point)로 필요하다.
레퍼런스 베이스 스테이션(reference base station)(215)은 GNSS 수신기(GNSS receiver)(220) 및 ITCM 통신기(ITCM communicator)(225)를 포함한다. GNSS 수신기(220)는 하나 또는 두 개의 3 대역, 다중 성상도 GNSS 수신기(tri-band, multi-constellation GNSS receiver)(206) 일 수 있고 ITCM 통신기(225)는 로버(205)로부터 메시지를 송수신하기 위해 사용된다. PNS(200)는 다수의 위성 성상도(211)를 사용한다. 베이스 라인 GPS 위성 성상도(baseline GPS satellite constellation)는 6 개의 지구 중심 궤도 평면에 4 개의 동작 위성과 각 궤도 평면에 예비 위성 슬롯이 있는 24 개의 위성으로 구성된다. 따라서 GPS 시스템은 궤도에서 최대 30 개의 위성 성상도를 지원할 수 있다. GLONASS 위성 시스템은 24 개 위성의 완전한 궤도 성상도로 전체 복원을 완료했다. GPS와 달리 24 개의 GLONASS 동작 위성(GLONASS operational satellite)은 평면당 8 개의 위성이 있는 3 개의 궤도면에 분포되어 있다. 유럽의 갈릴레오 위성 항법 시스템(European Galileo satellite navigation system)이 완전히 동작할 때, 3 개의 궤도면 각각에 10 개의 위성이 있는 30 개의 위성이 있을 것이다. 중국 바이두(BeiDou) 성상도는 GNSS 성상도에 네 번째 구성 요소를 추가한다. 완전히 동작하면 바이두(BeiDou)는 중형 지구 궤도(medium Earth orbit)(MEO)에 27 개의 위성이 분포된 35 개의 위성으로 구성된다. 이 분석을 위해 27 개의 MEO 위성만 포함된다. GPSoft 위성 네비게이션 툴박스(GPSoft Satellite Navigation Toolbox)로 분석이 수행되었다. GPS, GLONASS 및 갈릴레오(Galileo) 궤도 파라미터(orbital parameter)가 포함되었지만 바이두(BeiDou)는 포함되지 않았다.
GNSS 궤도 구성이 다르기 때문에 위성 가시성, 공간 형상 및 정밀 희석이 크게 향상된다. 관찰된 바와 같이, 바이두 증강에 의해 한계 개선만이 제공된다. 이러한 개선으로 정밀한 위치 결정에 대한 위치 결정 솔루션 수렴, 정확성, 연속성 및 신뢰성이 크게 향상되었다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시예에 따른 원점(305)으로부터의 예시적인 위성 시야각(viewing angle)(300)을 도시한다. 도 3에 도시된 시야각(300)의 실시예는 단지 예시를 위한 것이다. 시야각(300)의 다른 실시예는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
로버(205) 및 베이스 스테이션(215) 각각은 위성 성상도(211)를 사용하여 동작한다. 각각의 위성(310)은 원점(305)에서 물체의 관점에서 수평선(304) 위의 위성 각도(orbital parameter)(315)를 갖는다.
시야각(300)은 에러 정정을 결정하는데 사용하기 위해 위성(310)의 선택을 최적화하기 위해 사용된다. 시야각(point of origin)(300)은 위성이 원점(305)에서 물체와 통신할 수 있는 각도이다. 시야각(300)은 원점(305)에 위치한 수신기와 효율적으로 통신하기 위해 위성 각도(satellite angle)(315)가 있는 범위를 나타낸다. 시야각(300)은 마스크 라인(masking line)(320)과 최대 라인(maximum line)(330) 사이의 범위 또는 최대 각도(maximum angle)(335)와 마스크 각도(masking angle)(325) 사이의 차이를 나타내는 각도이다.
시야각(300)은 원점(305)을 갖는다. 원점(305)은 로버(205) 또는 베이스 스테이션(215)의 현재 위치를 나타낸다. 원점(305)은 수평선(304)에 위치된다.
시야각(300)은 수평선(304)으로부터 마스크 각도(325)에서 마스크 라인(320)을 갖는다. 마스크 라인(320) 아래에 있거나 위성 각도(315)를 갖는 위성은 마스크 각도(320)보다 작으며, 원점에서 객체와 통신할 수 없다.
시야각(300)은 또한 수평선(304)으로부터 최대 각도(335)에서 최대 라인(330)을 갖는다. 최대 라인(330) 위에 있거나 최대 각도보다 큰 위성 각도(315)를 갖는 위성은 원점(305)에서 수신기와 최적으로 통신할 수 없다.
도 4는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 ITCM 전송을 위한 최적화된 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지를 위한 예시적인 흐름도(400)를 도시한다. 도 4에 도시된 흐름도(400)의 실시예는 단지 예시를 위한 것이다. 흐름도(400)의 다른 실시예는 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 사용될 수 있다.
에러 정정 데이터는 3 대역 다중 성상도 GNSS 수신기(220)를 통해 레퍼런스 베이스 스테이션(215)에서 수신된다. GNSS 수신기(220)는 하늘의 시야각(300) 밖에 있는 모든 GNSS 위성(210)을 필터링 한다. 이 필터링 된 에러 정정 메시지(405)는 네트워크 백홀(230)을 통해 BO 서버(235)로 전달된다.
BO 서버(235)는 TTL(Time to Live) 알고리즘(410)을 사용하여, 메시지(405)가 미리 결정된 시간의 양(n) 미만으로 저장되었는지를 결정하고 메시지(405)를 GNSS ID 비교기 애플리케이션에 전달한다. 미리 정해진 시간보다 오래된 메시지는 폐기된 데이터(411)로 결정된다. 미리 결정된 시간의 예는 4 초일 수 있다.
베이스 스테이션(base station)(215)으로부터 수신된 메시지(405)와 함께, 로버(205)로부터 PTC 위치 메시지(245)는 GNSS 위성 ID 정보를 포함하여 BO 서버(235)로 전송된다.
동작 435에서, GNSS ID 비교기 애플리케이션의 역할은 두 메시지의 GNSS ID를 비교하고 두 메시지에 공통인 다수의 최상의 위성을 결정하는 것이다(로버(205) 및 베이스 스테이션(215)). 그 수는 미리 결정될 수 있어서, 최상의 5 개의 위성을 결정한다.
동작 440에서, 이 데이터는 데이터를 정규화하고 표준화된 에러 정정 메시지를 생성하는 애플리케이션으로 전달된다.
동작 440에서, "최적화된"에러 정정 메시지(250)는 ITCM 애플리케이션 및 메시지 게이트웨이(240)로 전달되고 ITCM 에러 정정 메시지(250)로 프로세스 된다.
동작 445 및 450에서, ITCM 에러 정정 메시지(250)는 발신 레퍼런스 베이스 스테이션(215)으로 다시 라우팅되고 ITCM 통신 네트워크(470)를 통해 로버(205)로 전송된다. 로버 ITCM 통신 라디오(470)는 "최적화된" 에러 정정 메시지(250)를 수신하고 이를 로버(205)상의 애플리케이션 및 메시지 게이트웨이(application & message gateway)(420)로 전달한다. ITCM 헤더가 제거되고 에러 정정 메시지(250)는 3 대역 다중 성상도 GNSS 수신기(206)로 라우팅 된다.
도 5는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송을 위한 최적화된 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지를 위한 예시적인 프로세스(500)를 도시한다. 예를 들어, 프로세스(500)는 도 2에 도시된 PNS(200)에서 BO 서버(235)를 수행할 수 있다.
동작 505에서, BO 서버(235)는 레퍼런스 스테이션(615)으로부터 에러 정정 데이터(647)를 포함하는 제1 메시지(645)를 수신한다. 레퍼런스 스테이션(215)의 GNSS 수신기(220)는 시야각(300) 밖에 있는 위성(210)을 필터링 한다. 미리 정해진 시간보다 오래된 제1 메시지(645)는 폐기된다. 제1 메시지(645)의 크기는 레퍼런스 스테이션(215)에 의해 관측된 위성(210)의 양에 기초한다.
동작 510에서, BO 서버(235)는 로버(205)로부터 위성 식별 정보(648)를 포함하는 제2 메시지를 수신한다. 로버(205)는 BO 서버(235)가 제2 메시지를 수신할 때 레퍼런스 스테이션(215)의 일반 영역에 있다. 제2 메시지의 타임 스탬프가 비슷한 타임 스탬프를 가진 제1 메시지와 비교된다. 제1 메시지와 조정하기 위해 제2 메시지가 수신되지 않으면, 제1 메시지는 폐기된다. 로버는 로버의 시야각 내에 있지 않은 위성을 필터링 한다.
동작 515에서, BO 서버(235)는 에러 정정 데이터(error correction data)(647) 및 위성 식별 정보(satellite identification information)(648)에 공통인 위성(210)을 결정한다. 다시 말해서, BO 서버는 레퍼런스 스테이션과 로버의 관점에서 어느 서버가 시야각에 있는지를 결정한다.
동작 520에서, BO 서버(235)는 결정된 위성(210)에 기초하여 데이터를 정규화한다. BO 서버는 에러 정정 데이터(647)로부터의 데이터와 최적화된 정정 메시지를 생성하는데 필요한 위성 식별 정보(648)를 결합한다. BO 서버는 로버의 정확한 위치를 찾기 위해 필요한 에러 정정 데이터 또는 위성의 양을 결정한다. BO 서버는 위성의 양 또는 결정된 양의 에러 정정 데이터에 대응하는 위성의 양 내에서 로버에서 가장 강한 신호를 가진 위성을 식별한다.
동작 525에서, BO 서버(235)는 결정된 위성(210)의 정규화된 데이터에 기초하여 최적화된 에러 정정 메시지를 생성한다. 최적화된 에러 정정 메시지(250)의 크기는 로버(205)에 의한 위치의 에러 정정에 필요한 위성(210)의 양에 기초하여 결정된다. 최적화된 에러 정정 메시지의 크기는 제1 메시지의 크기보다 작다. 최적화된 에러 정정 메시지의 크기에 대한 비트의 양은 다음 방정식에 의해 결정된다.
비트 수 = 169 + Nsat *(10 + 43 * Nsig),
여기서, Nsat은 레퍼런스 스테이션의 관점에서 다수의 위성이고 Nsig는 사용되는 다수의 신호이다.
동작 530에서, BO 서버(235)는 표준화된 에러 정정 메시지를 로버(205)에 전송한다. 로버(205)는 정확한 위치 서비스를 수행하기 위해 데이터를 수신하고 사용한다.
도 5는 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송을 위한 최적화된 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지를 위한 프로세스(500)의 일례를 도시하지만, 다양한 변경이 도 5에 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 일련의 단계로 도시되었지만, 프로세스의 단계는 중첩되거나, 병렬로 발생하거나, 다른 순서로 발생하거나, 여러 번 발생할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 개시에 따른 컴퓨팅 시스템의 예시적인 장치를 도시한다. 특히, 도 6은 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송(ITCM)을 위한 에러 정정 메시지를 최적화하기 위한 예시적인 서버(600)를 도시하고, 도 7은 예시적인 전자 장치(electronic device)(700)를 도시한다. 서버(600)는 도 2의 BO 서버(235) 및 레퍼런스 베이스 스테이션(215)을 나타낼 수 있고, 전자 장치(700)는 도 2의 GNSS 수신기(206)를 나타낼 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 서버(600)는 적어도 하나의 프로세스 장치(processing device)(610), 적어도 하나의 저장 장치(storage device)(615), 적어도 하나의 통신 유닛(communications unit)(620) 및 적어도 하나의 입력/출력(I/O) 유닛(input/output(I/O) unit)(625) 사이의 통신을 지원하는 버스 시스템(bus system)(605)을 포함한다.
프로세스 장치(610)는 메모리(memory)(630)에 로드 될 수 있는 명령을 실행한다. 프로세스 장치(610)는 임의의 적절한 배열(들) 및 임의의 적절한 수의 프로세서(들) 또는 다른 장치를 포함할 수 있다. 프로세스 장치(610)의 예시적인 유형은 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(field programmable gate array), 애플리케이션 특정 집적 회로(application specific integrated circuit) 및 디스크리트 회로(discreet circuitry)를 포함한다.
메모리(630) 및 영구 저장부(persistent storage)(635)는 저장 장치(615)의 예이며, 정보의 검색(예를 들어, 데이터, 프로그램 코드 및/또는 다른 적절한 정보)을 일시적 또는 영구적으로 저장 및 촉진할 수 있는 임의의 구조(들)를 나타낸다. 메모리(630)는 랜덤 액세스 메모리 또는 임의의 다른 적절한 휘발성 또는 비 휘발성 저장 장치(들)를 나타낼 수 있다.
영구 저장부(635)는 준비 전용 메모리(ready only memory), 하드 드라이브, 플래시 메모리 또는 광 디스크와 같은 데이터의 장기 저장을 지원하는 하나 이상의 구성 요소 또는 장치를 포함할 수 있다. 영구 저장부(635)는 제1 메시지(645), 제2 메시지(646)를 포함한다. 에러 정정 데이터(647), 위성 식별(ID) 정보(648), 정규화된 데이터(normalized data)(649) 및 최적화된 에러 정정 정보(optimized error correction information)(650)를 포함한다. 영구 저장부에는 데이터를 저장하기 위한 저장부가 포함될 수 있다.
통신 유닛(communications unit)(620)은 다른 시스템 또는 장치와의 통신을 지원한다. 예를 들어, 통신 유닛(620)은 네트워크를 통한 통신을 용이하게 하는 네트워크 인터페이스 카드 또는 무선 트랜시버를 포함할 수 있다. 통신 유닛(620)은 임의의 적절한 물리적 또는 무선 통신 링크(들)를 통한 통신을 지원할 수 있다.
I/O 유닛(I/O unit)(625)은 데이터의 입력 및 출력을 허용한다. 예를 들어, I/O 유닛(625)은 키보드, 마우스, 키패드, 터치 스크린 또는 다른 적절한 입력 장치를 통한 사용자 입력을 위한 연결을 제공할 수 있다. I/O 유닛(625)은 또한 디스플레이, 프린터 또는 다른 적절한 출력 장치로 출력을 전송할 수 있다.
도 6이 도 2의 BO 서버(235)를 나타내는 것으로 설명되었지만, 동일하거나 유사한 구조가 하나 이상의 레퍼런스 스테이션(215) 또는 로버(205)에서 사용될 수 있음에 유의한다. 예를 들어 랩톱 또는 데스크탑 컴퓨터는 도 6에 표시된 것과 동일하거나 유사한 구조를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 서버(600)는 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송을 위한 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지를 최적화하고, 전자 장치(700)는 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송을 위해 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지를 최적화한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 전자 장치(700)는 안테나(705), 무선 주파수(RF) 트랜시버(radio frequency(RF) transceiver)(710), 송신(TX) 프로세스 회로(transmit(TX) processing circuitry)(715), 마이크로폰(microphone)(720) 및 수신(RX) 프로세스 회로(receive(RX) processing circuitry)(725)를 포함한다. 전자 디바이스(700)는 또한 스피커(730), 프로세서(740), I/O 인터페이스(IF)(745), 입력(750), 디스플레이(755), 메모리(760) 및 센서(765)를 포함한다. 메모리(760)는 운영 체제(OS) 프로그램(761) 및 하나 이상의 애플리케이션(762)을 포함한다.
RF 트랜시버(710)는 안테나(705)로부터 시스템의 다른 구성 요소에 의해 전송되는 들어오는 RF 신호를 수신한다. RF 트랜시버(710)는 들어오는 RF 신호를 하향 변환하여 중간 주파수(intermediate frequency)(IF) 또는 기저 대역 신호(baseband signal)를 생성한다. IF 또는 기저 대역 신호는 RX 프로세스 회로(RX processing circuitry)(725)로 전송되며, RX 프로세스 회로(725)는 기저 대역 또는 IF 신호를 필터링, 디코딩 및/또는 디지털화 함으로써 프로세스 된 기저 대역 신호를 생성한다. RX 프로세스 회로(725)는 프로세스 된 기저 대역 신호를(음성 데이터와 같은) 스피커(730) 또는(웹 브라우징 데이터와 같은) 추가 프로세스를 위한 프로세서(740)로 전송한다.
TX 프로세스 회로(715)는 마이크로폰(720)으로부터 아날로그 또는 디지털 음성 데이터 또는 프로세서(740)로부터 다른 발신 기저 대역 데이터(웹 데이터, 이메일 또는 대화형 비디오 게임 데이터)를 수신한다. TX 프로세스 회로(715)는 발신 기저 대역 데이터를 인코딩, 다중화 및/또는 디지털화하여 프로세스 된 기저 대역 또는 IF 신호를 생성한다. RF 트랜시버(710)는 TX 프로세스 회로(715)로부터 발신 프로세스 된 기저 대역 또는 IF 신호를 수신하고, 기저 대역 또는 IF 신호를 안테나(705)를 통해 전송되는 RF 신호로 상향 변환한다.
프로세서(740)는 하나 이상의 프로세서 또는 다른 프로세스 장치를 포함하고 전자 장치(700)의 전반적인 동작을 제어하기 위해 메모리(760)에 저장된 OS 프로그램(761)을 실행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(740)는 공지된 원리에 따라 RF 트랜시버(710), RX 프로세스 회로(725) 및 TX 프로세스 회로(715)에 의한 순방향 채널 신호의 수신 및 역방향 채널 신호의 송신을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(740)는 적어도 하나의 마이크로 프로세서 또는 마이크로 컨트롤러를 포함한다.
프로세서(740)는 또한 메모리(760)에 상주하는 다른 프로세스 및 프로그램을 실행할 수 있다. 프로세서(740)는 실행 프로세스에 의해 요구되는 바와 같이 데이터를 메모리(760) 내외로 이동할 수 있다. 일부 실시예에서, 프로세서(740)는 OS 프로그램(761)에 기초하여 또는 외부 장치 또는 운영자로부터 수신된 신호에 응답하여 애플리케이션(762)을 실행하도록 구성된다. 프로세서(740)는 또한 I/O 인터페이스(745)에 연결되며, 이는 전자 장치(700)에 랩톱 컴퓨터 및 핸드 헬드 컴퓨터와 같은 다른 장치에 연결하는 기능을 제공한다. I/O 인터페이스(745)는 이들 액세서리와 프로세서(740) 사이의 통신 경로이다.
프로세서(740)는 또한 입력(750) 및 디스플레이 유닛(755)에 연결된다. 전자 장치(700)의 조작자는 입력(750)을 사용하여 전자 장치(700)에 데이터를 입력할 수 있다. 예를 들어, 입력(750)은 키패드, 터치 스크린, 버튼 등일 수 있다. 디스플레이(755)는 액정 디스플레이 또는 웹 사이트와 같은 텍스트 및/또는 적어도 제한된 그래픽을 렌더링 할 수 있는 다른 디스플레이 일 수 있다.
메모리(760)는 프로세서(740)에 연결된다. 메모리(760)의 일부는 랜덤 액세스 메모리(RAM)를 포함할 수 있고, 메모리(760)의 다른 일부는 플래시 메모리 또는 다른 판독 전용 메모리(ROM)를 포함할 수 있다.
센서(765)는 생체 인식 센서, 위치 센서, 광 센서, 근접 센서, 온도 센서, 진동 센서, 회전 센서, GPS(Global Positioning System) 센서 등을 포함하는 전자 장치에서 발견되는 임의의 전형적인 센서를 포함할 수 있다.
위에서 자세히 설명했듯이, 서버(600)는 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송을 위한 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지를 최적화하고 전자 장치(700)는 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송을 위한 글로벌 위치 결정 시스템 정정 메시지를 최적화한다.
도 6 및 도 7은 컴퓨팅 시스템에서의 장치의 예를 도시하지만, 도 6 및 도 7에 대한 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 6 및 도 7의 다양한 구성 요소들이 결합되거나, 더 세분화되거나, 생략될 수 있고, 특정 구성 요소에 따라 추가의 구성 요소들이 추가될 수 있다. 특정 예로서, 프로세서(740)는 하나 이상의 중앙 프로세스 장치(CPU) 및 하나 이상의 그래픽 프로세스 장치(GPU)와 같은 다수의 프로세서로 분할될 수 있다. 또한, 도 7은 이동 전화 또는 스마트 폰으로 구성된 전자 장치(700)를 도시하지만, 전자 장치는 다른 유형의 모바일 또는 고정 장치로서 동작하도록 구성될 수 있다. 게다가, 컴퓨팅 및 통신 네트워크와 마찬가지로, 전자 장치 및 서버는 다양한 구성으로 제공될 수 있으며, 도 6 및 7은 본 개시를 임의의 특정 전자 장치 또는 서버로 제한하지 않는다.
이 특허 문헌의 설명은 임의의 특정 요소, 단계 또는 기능이 청구 범위에 포함되어야 하는 필수 또는 중요 요소임을 암시하는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, "를 위한 수단(means for)" 또는 "를 위한 단계(step for)"라는 정확한 단어가 기능을 식별하는 분사구가 뒤 따르지 않고 특정 청구 범위에서 명시적으로 사용되지 않는 한, 청구 범위 중 어느 하나도 첨부된 청구 범위 또는 청구 범위 요소와 관련하여 35 U.S.C.§112(f)를 불러 내려는 의도는 없다. "메커니즘", "모듈", "장치(device)", "유닛", "구성 요소", "요소", "구성원", "장치(apparatus)," "기계", "시스템" 등의 용어 사용 청구 범위 내의 "프로세서", "프로세스 장치" 또는 "제어기"는 관련 기술 분야의 당업자에게 공지된 구조를 의미하는 것으로 이해되고, 청구 범위 자체의 특징에 의해 추가로 수정되거나 개선된 바와 같이, 35 U.S.C.112(f)를 불러 내려는 의도는 아니다.
본 특허 문서 전체에 걸쳐 사용된 특정 단어 및 문구의 정의를 제시하는 것이 유리할 수 있다. 용어 "포함하다(include)" 및 "포함하다(comprise,)" 및 이의 파생어는 제한 없이 포함되는 것을 의미한다. "또는(or)" 이라는 용어는 포괄적이고, 및/또는(and/or)을 의미한다. 어구 "와 연관된(associated with,)" 및 그 파생어는 포함, 내에 포함된, 와 또는 에 연결, 와 또는 에 결합, 와 통신 가능한, 와 협력, 끼우는(interleave), 병치(juxtapose), 에 근접(be proximate to), 와 또는 에 구속, 갖다(have), 의 특성을 갖는, 와 또는 에 관계를 갖는 또는 이와 유사한 의미 일 수 있다. 항목 목록과 함께 사용될 때 "적어도 하나"라는 표현은 하나 이상의 나열된 항목의 상이한 조합이 사용될 수 있으며, 목록에서 하나의 항목 만이 필요할 수 있음을 의미한다. 예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나"는 A, B, C, A 및 B, A 및 C, B 및 C, A 및 B 및 C 중 임의의 조합을 포함한다.
본 명세서는 특정 실시예 및 일반적으로 관련된 방법을 설명하였지만, 이들 실시예 및 방법의 변경 및 치환은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 예시적인 실시예의 상기 설명은 본 개시를 정의하거나 제한하지 않는다. 다음의 청구 범위에 의해 정의된 바와 같이, 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다른 변경, 대체 및 변경이 또한 가능하다.

Claims (20)

  1. 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송(ITCM)을 위한 에러 정정 메시지를 최적화하기 위한 정밀 네비게이션 시스템(PNS)(200)에 있어서,
    로버(205) - 상기 로버의 관점에서 위성(210)에 기초하여 위성 식별 정보를 결정하고, 상기 위성 정보를 백 오피스(BO) 서버(235)로 전송하도록(510) 구성된 -;
    레퍼런스 스테이션(215) - 상기 레퍼런스 스테이션의 관점에서 위성으로부터 에러 정정 데이터를 수신하고, 상기 에러 정정 데이터를 상기 BO 서버에 전송하도록(505) 구성된 -; 및
    상기 백 오피스(BO) 서버 - 상기 레퍼런스 스테이션으로부터 에러 정정 데이터를 포함하는 제1 메시지를 수신(505), 및 상기 로버로부터의 위성 식별 정보를 포함하는 제2 메시지를 동시에 수신하고(510), 상기 에러 정정 데이터 및 상기 위성 식별 정보에 공통인 위성을 결정하고(515), 상기 결정된 위성에 기초하여 데이터를 정규화(520)하고, 상기 결정된 위성의 정규화된 데이터에 기초하여 최적화된 에러 정정 메시지(250)를 생성하고(525), 및 상기 표준화된 에러 정정 메시지를 상기 로버에 전송(530) 하도록 구성된 - 를
    포함하는
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레퍼런스 스테이션의 GNSS 수신기(220)는,
    시야각(300) 밖에 있는 위성에 대한 상기 에러 정정 데이터를 필터링 하도록 구성되는
    장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 BO 서버는,
    미리 결정된 시간보다 오래된 제1 메시지를 폐기하도록 구성되는
    장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 메시지의 크기는 레퍼런스 스테이션에 의해 관측된 위성의 양에 기초하는
    장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 최적화된 에러 정정 메시지의 크기는 로버에 의한 에러 정정에 필요한 위성의 양에 기초하여 결정되는
    장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 최적화된 에러 정정 메시지의 크기는 상기 제1 메시지의 크기보다 작은
    장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 최적화된 에러 정정 메시지의 크기에 대한 비트의 수는:
    비트 수 = 169 + Nsat *(10 + 43 * Nsig),
    여기서 Nsat은 레퍼런스 스테이션의 관점에서 다수의 위성이고 Nsig는 사용되는 다수의 신호 인
    장치.
  8. 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송(ITCM)을 위한 에러 정정 메시지를 최적화하기 위한 백 오피스(BO) 서버(235)에 있어서,
    트랜시버(710);
    저장부(760);
    상기 트랜시버 및 상기 저장부에 동작 가능하게 결합된 프로세서(740) - 상기 프로세서는 레퍼런스 스테이션(215)으로부터 에러 정정 데이터를 포함하는 제1 메시지를 수신(505), 및 로버(205)로부터의 위성 식별 정보를 포함하는 제2 메시지를 동시에 수신하고(510), 상기 에러 정정 데이터 및 상기 위성 식별 정보에 공통인 위성(210)을 결정하고(515), 상기 결정된 위성에 기초하여 데이터를 정규화(520)하고, 상기 결정된 위성의 정규화된 데이터에 기초하여 최적화된 에러 정정 메시지(250)를 생성하고(525), 및 상기 표준화된 에러 정정 메시지를 상기 로버에 전송(530) 하도록 구성된 - 를
    포함하는
    장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레퍼런스 스테이션의 GNSS 수신기(220)는,
    시야각(300) 밖에 있는 위성에 대한 상기 에러 정정 데이터를 필터링 하도록 구성되는
    장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    미리 결정된 시간보다 오래된 제1 메시지를 폐기하도록 구성되는
    장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 메시지의 크기는 레퍼런스 스테이션에 의해 관측된 위성의 양에 기초하는
    장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 최적화된 에러 정정 메시지의 크기는 로버에 의한 에러 정정에 필요한 위성의 양에 기초하여 결정되는
    장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 최적화된 에러 정정 메시지의 크기는 상기 제1 메시지의 크기보다 작은
    장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 최적화된 에러 정정 메시지의 크기에 대한 비트의 수는:
    비트 수 = 169 + Nsat *(10 + 43 * Nsig),
    여기서 Nsat은 레퍼런스 스테이션의 관점에서 다수의 위성이고 Nsig는 사용되는 다수의 신호 인
    장치.
  15. 상호 운용 가능한 열차 제어 메시지 전송(ITCM)을 위한 에러 정정 메시지를 최적화하는 방법(500)에 있어서,
    레퍼런스 스테이션(215)으로부터 에러 정정 데이터를 포함하는 제1 메시지를 수신(505), 및 로버(205)로부터의 위성 식별 정보를 포함하는 제2 메시지를 동시에 수신하는 단계(510);
    상기 에러 정정 데이터 및 상기 위성 식별 정보에 공통인 위성(210)을 결정하는 단계(515);
    상기 결정된 위성에 기초하여 데이터를 정규화하는 단계(520);
    상기 결정된 위성의 정규화된 데이터에 기초하여 최적화된 에러 정정 메시지를 생성하는 단계(525), 및
    상기 표준화된 에러 정정 메시지를 상기 로버에 전송하는 단계(530)
    를 포함하는
    방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 에러 정정 데이터는 시야각(300) 밖에 있는 위성에 대해 레퍼런스 스테이션의 GNSS 수신기(220)에 의해 필터링 되는
    방법.
  17. 제15항에 있어서,
    미리 결정된 시간보다 오래된 제1 메시지를 폐기하는 단계
    를 포함하는
    방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1 메시지의 크기는 레퍼런스 스테이션에 의해 관측된 위성의 양에 기초하는
    방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 최적화된 에러 정정 메시지의 크기는 상기 로버에 의한 에러 정정에 필요한 위성의 양에 기초하여 결정되는
    방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 최적화된 에러 정정 메시지의 크기는 상기 제1 메시지의 크기보다 작은
    방법.
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