KR100841356B1

KR100841356B1 - Time measuring device and method

Info

Publication number: KR100841356B1
Application number: KR1020060119031A
Authority: KR
Inventors: 최주호; 박용석
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2026-11-29
Also published as: KR20080048710A

Abstract

본 발명에 따른 시간 측정 장치 및 방법은 신호의 발생 시각을 GPS 수신부를 통하여 검출한 후 이를 데이터화하여 사용함으로써, 다수의 신호 간의 시간 측정이 용이하며, 이격된 거리에서 발생된 신호의 발생 시각도 오차 없이 수신받아 처리가 가능하다.The time measuring apparatus and method according to the present invention detects the time of occurrence of the signal through the GPS receiver and then uses it as data, thereby making it easy to measure the time between a plurality of signals, and also the error of the time of occurrence of the signal generated at a separated distance. Can be received and processed without.

또한, 내부 발진자를 사용하지 않으므로, 내부 발진자의 자체 오류로 인한 시간 측정의 정확성 저하의 문제가 없으며, 따라서 시간차의 장단 여부에 관계없이 일관되고 정확한 시간 측정이 가능하다.In addition, since the internal oscillator is not used, there is no problem of deterioration of the accuracy of time measurement due to the internal error of the internal oscillator, and thus a consistent and accurate time measurement is possible regardless of the time difference.

GPS, 시간 측정, 시각 GPS, time measurement, time

Description

Apparatus and method for time check

도 1은 종래의 시간 측정 방법을 나타낸 개략도.1 is a schematic view showing a conventional time measurement method.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 시간 측정 장치를 나타낸 블럭도.Figure 2 is a block diagram showing a time measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 시간 측정 장치를 나타낸 블럭도.Figure 3 is a block diagram showing a time measuring apparatus according to another preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 시간 측정 방법을 나타낸 그래프.4 is a graph showing a time measurement method according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10,110...GPS 수신부 20, 120...시각 검출부10,110 ... GPS receiver 20, 120 ... time detector

30, 230...제어부 40...시각 동기부30, 230 ... control unit 40 ... visual synchronization unit

150...송신부 260...수신부150 ... transmitter 260 ... receiver

100...신호 발생 시각 검출부 200..시각 연산부100.Signal generation time detector 200..Time calculator

본 발명은 시간 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면 발생된 신호들 간의 시간차를 정밀하게 측정함과 동시에, 다수의 신호들 간의 시간차도 측정이 가능한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for measuring time, and more particularly, to an apparatus and method capable of precisely measuring a time difference between generated signals and measuring a time difference between a plurality of signals.

도 1은 종래의 시간 측정 방법을 나타낸 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional time measurement method.

도 1을 참조하면, 종래의 시간 측정 방법은 두 입력 펄스 사이의 시간 간격만큼 내부 발진자에서 생성되는 기준 시각 파형의 수를 세어 시간을 측정하는 것이다.Referring to FIG. 1, a conventional time measurement method measures time by counting the number of reference time waveforms generated in the internal oscillator by the time interval between two input pulses.

상기 기준 시각 파형의 주파수가 fHz이며, 상기 두 입력 펄스 사이의 시간 간격 동안에 기준 시각 파형의 수가 N개 생성된 경우, 상기 두 입력 펄스 사이의 시간차는 아래의 식When the frequency of the reference time waveform is fHz and the number of reference time waveforms is generated in N during the time interval between the two input pulses, the time difference between the two input pulses is expressed by the following equation.

입력 펄스 사이의 시간차 = 1/f × NTime difference between input pulses = 1 / f × N

에 의하여 결정된다.Is determined by.

이와 같은 방식은 간단한 구성으로 신호간의 시간차를 측정할 수 있기는 하나 다음과 같은 문제점이 있다.Such a method can measure the time difference between signals with a simple configuration, but has the following problems.

우선, 상기 내부 발진자의 불가항력적인 오차에 기인한 것으로, 시간을 측정하고자 하는 신호간의 시간차가 길어질수록 상기 내부 발진자의 오차 누적이 심해지므로 측정 시간이 부정확해지는 문제점이 있다.First, due to the force majeure error of the internal oscillator, the longer the time difference between the signal to measure the time, the greater the error accumulation of the internal oscillator has a problem that the measurement time is inaccurate.

다음으로, 거리가 이격된 두 지점 이상에서 발생된 신호 간의 시간차를 계산하는 경우, 상기 신호의 전송과정에서 신호의 지연 등으로 인하여 시간 측정에 오류가 일어날 가능성이 크다. 특히, 무선 신호 전송기를 사용하는 경우 혼신 등으로 인하여 그 정도가 심각하게 나타나고 있어, 거리에 관계없이 정확한 시간차를 측정할 수 있는 시간 측정 장치가 요구되고 있다.Next, when calculating a time difference between signals generated at two or more points spaced apart from each other, there is a high possibility that an error occurs in time measurement due to a delay of a signal in the process of transmitting the signal. In particular, when using a wireless signal transmitter, the degree is serious due to interference or the like, and a time measuring apparatus capable of measuring an accurate time difference regardless of distance is required.

또한, 종래의 시간 측정 방법으로는 다수의 신호 간 시간차를 측정하기 어려운 문제점도 있다.In addition, the conventional time measurement method has a problem that it is difficult to measure the time difference between a plurality of signals.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 신호 간의 시간차를 정확히 측정 가능하며, 특히, 장기간의 시간차, 이격된 위치에서 생성된 신호 간의 시간차 및 다수의 신호 간의 시간차를 정확하게 측정 가능한 시간 측정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to accurately measure the time difference between signals, and in particular, a time that can accurately measure a long time difference, a time difference between signals generated at spaced positions, and a plurality of signals. It is an object to provide a measuring apparatus and method.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 위성을 이용하여 정확한 시각을 제공하는 GPS 수신부와; 적어도 두개 이상의 신호를 입력받은 후, 상기 GPS 수신부를 이용하여 상기 신호의 입력 시각을 검출하는 시각 검출부와; 상기 두개 이상의 신호의 입력 시각을 데이터화한 후 각 데이터 간의 차를 연산하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a GPS receiver for providing an accurate time using a satellite; A time detector which detects an input time of the signal by using the GPS receiver after receiving at least two signals; And a controller configured to calculate a difference between each data after data inputting time of the two or more signals.

또한, 위성을 이용하여 정확한 시각을 제공하는 GPS 수신부와, 소정 신호의 발생 시각을 상기 GPS 수신부를 이용하여 검출하는 시각 검출부 및 검출된 발생 시각을 데이터화하여 송신하는 송신부가 구비된 신호 발생 시각 검출부와; 적어도 한 곳 이상에 설치된 상기 신호 발생 시각 검출부로부터 데이터화한 발생 시각을 적어도 두개 이상 수신받는 수신부 및 상기 수신된 발생 시각 간의 차를 연산하는 제어 부가 구비된 시각 연산부를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.In addition, a GPS receiving unit for providing an accurate time using a satellite, a signal detecting time detection unit provided with a time detecting unit for detecting the occurrence time of a predetermined signal using the GPS receiver, and a transmitter for converting the detected occurrence time into data; ; The apparatus may further include a receiver configured to receive at least two occurrence times of data generated from the signal generation time detector installed at at least one place, and a time calculator provided with a control unit for calculating a difference between the received generation times.

여기서, 상기 연산은 감산인 것이 바람직하며, 상기 시각 검출부에서 검출되는 입력 시각은 동일 신호의 시작 신호와 끝 신호의 입력 시각일 수 있다.Here, the operation is preferably subtracted, and the input time detected by the time detector may be an input time of a start signal and an end signal of the same signal.

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이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 시간 측정 장치를 나타낸 블럭도로서, 살펴보면, 본 실시예에 따른 시간 측정 장치는 위성을 이용하여 정확한 시각을 제공하는 GPS 수신부(10)와, 적어도 두개 이상의 신호를 입력받은 후, 상기 GPS 수신부(10)를 이용하여 상기 신호의 입력 시각을 검출하는 시각 검출부(20)와, 상기 두개 이상의 신호의 입력 시각을 데이터화한 후 각 데이터 간의 차를 연산하는 제어부(30)로 이루어져 있다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a time measuring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the time measuring apparatus according to the present exemplary embodiment includes a GPS receiver 10 which provides an accurate time using a satellite, and at least two. After receiving the above signal, the time detection unit 20 for detecting the input time of the signal using the GPS receiver 10, and the control unit for calculating the difference between each data after the input time of the two or more signals data; It consists of 30.

상기 GPS 수신부(10)는 GPS(위성항법장치,衛星航法裝置, global positioning system)가 구비되어 정확한 위치 정보 및 시각 정보를 제공하게 된다.The GPS receiver 10 is provided with a GPS (global positioning system) to provide accurate location information and visual information.

GPS는 나침반과 달리 위도·경도·고도의 위치뿐만 아니라 3차원의 속도정보와 함께 정확한 시간까지 얻을 수 있다. 위치 정확도는 군사용과 민간용에 따라 차이가 있으며, 민간용은 수평·수직 오차가 10∼15m 정도이며 속도측정 정확도는 초당 3cm이다. 또한, 인공위성에는 3개의 원자시계가 탑재되어 있어 3만 6000년에 1초만의 오차를 갖는 시간 정보를 제공하고 있다.Unlike a compass, GPS can get accurate time with latitude, longitude, and altitude as well as three-dimensional speed information. Positional accuracy differs between military and civilian use. For civilian use, the horizontal and vertical error is about 10-15m, and the speed measurement accuracy is 3cm per second. In addition, the satellite is equipped with three atomic clocks to provide time information with an error of only one second in 36,000 years.

이와 같은 GPS는 현재 단순한 위치정보 제공에서부터 항공기·선박·자동차의 자동항법 및 교통관제, 유조선의 충돌방지, 대형 토목공사의 정밀 측량, 지도제작 등 광범위한 분야에 응용되고 있으며, GPS 수신기는 개인 휴대용에서부터 위성 탑재용까지 다양하게 개발되어 있다.Such GPS is currently applied in a wide range of fields, from providing simple location information, to automatic navigation and traffic control of aircraft, ships, and automobiles, to preventing collisions of oil tankers, to precision surveying of large-scale civil works, and to mapping. Various developments have been made for satellite mounting.

상기 시각 검출부(20)는 소정의 신호를 입력받으며, 상기 GPS 수신부(10)를 이용하여 상기 입력된 신호의 입력 시각을 정확하게 검출하게 되는데, 신호 간의 시간차를 측정하는 것을 목적으로 하는만큼 적어도 두개 이상의 신호를 수신받아 각 신호의 입력 시각을 검출한다.The time detector 20 receives a predetermined signal, and accurately detects an input time of the input signal by using the GPS receiver 10, and at least two or more objects for the purpose of measuring a time difference between signals. The signal is received and the input time of each signal is detected.

상기 제어부(30)는 상기 시각 검출부(20)에서 검출된 각 신호의 입력 시각을 데이터화한 후 각 데이터 간의 차를 연산한다.The controller 30 calculates the difference between the data after converting the input time of each signal detected by the time detector 20 into data.

상기 데이터는 상기 입력 신호의 입력 시각을 숫자 등으로 변환시킨 것이므로, 상기 각 데이터 간의 차는 곧 각 입력 신호간의 시간차가 된다. 아울러, 이러한 연산에 감산을 이용하는 것이 바람직하다.Since the data is obtained by converting an input time of the input signal into a number or the like, the difference between each data becomes a time difference between each input signal. In addition, it is preferable to use subtraction for this calculation.

예를 들어, 제1 입력 신호의 입력 시각이 01:20 이고, 제2 입력 신호의 입력 시각이 02:30 인 경우, 종래에는 상기 제1 및 2 입력 신호 간격 동안에 내부 발진자에서 생성된 기준 시각 파형의 주파수 수를 세어 시간차를 측정하였지만, 본 실시예에 따른 시간 측정 장치는 제1 입력 신호의 입력 시각 01:20 을 숫자 데이터 등으로 데이터화하고, 이와 마찬가지로 제2 입력 신호의 입력 시각 02:30 도 숫자 데이터 등으로 데이터화한 후 상기 두 숫자 데이터의 감산으로 시간차를 측정한다.For example, when the input time of the first input signal is 01:20 and the input time of the second input signal is 02:30, the reference time waveform generated by the internal oscillator during the first and second input signal intervals is conventionally used. Although the time difference was measured by counting the frequency of, the time measurement apparatus according to the present embodiment converts the input time 01:20 of the first input signal into numeric data or the like, and similarly the input time of the second input signal 02:30 degrees. After data is converted into numerical data, the time difference is measured by subtraction of the two numerical data.

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이상과 같이 본 실시예에서는 여러 신호가 입력된 시각을 GPS 수신기를 이용하여 각각 취득한 후, 상기 입력 시각을 데이터화하여 상기 데이터 각각의 차를 연산함으로써, 내부 발진자의 오류로 인한 시간 측정의 오류 문제가 없다. 따라서, 장시간의 시간차를 측정하는 경우에도 단시간의 시간차 측정과 마찬가지의 정확도를 확보할 수 있으며, 데이터간의 비교이므로 다수의 신호간의 시간차 측정도 용이하게 가능하다. As described above, in the present exemplary embodiment, a time at which various signals are input is acquired using a GPS receiver, and then the input time is converted into data to calculate the difference between the respective data. none. Therefore, even in the case of measuring a long time difference, the same accuracy as that of a short time difference measurement can be ensured, and the time difference between a plurality of signals can be easily measured because of comparison between data.

참고로, 아래의 표 1에 GPS 시각 정밀도(단위: ns)를 나타내었으며, 이에 따라 본 실시예에 따른 시간 측정 정밀도가 결정된다. 물론 신호의 전송 선로 및 내부 처리에서의 시간차 등으로 인하여 표 1의 오차보다 큰 500ns정도의 시간 측정 오차를 보였으나, 종래의 1ms에 비하여 상당히 개선되었음을 확인할 수 있었다.For reference, Table 1 below shows the GPS visual precision (unit: ns), and accordingly, the time measurement precision according to the present embodiment is determined. Of course, the time measurement error of 500 ns was larger than that of Table 1 due to the time difference in the signal transmission line and the internal processing, but it was confirmed that the improvement was considerably compared with the conventional 1 ms.

서비스service 50% 신뢰구간50% confidence interval 신뢰구간(1σ)Confidence interval (1σ) 신뢰구간(2σ)Confidence interval (2σ) SPSSPS 115115 170170 340340 PPSPPS 6868 100100 200200

SPS: Standard Positioning SystemSPS: Standard Positioning System

PPS: Precise Positioning SystemPPS: Precise Positioning System

도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 시간 측정 장치를 나타낸 블럭도로서, 위성을 이용하여 정확한 시각을 제공하는 GPS 수신부(110)와, 소정 신호의 발생 시각을 상기 GPS 수신부(110)를 이용하여 검출하는 시각 검출부(120) 및 검출된 발생 시각을 데이터화하여 송신하는 송신부(150)가 구비된 신호 발생 시각 검출부(100)와; 적어도 한 곳 이상에 설치된 상기 신호 발생 시각 검출부(100)로부터 데이터화한 발생 시각을 적어도 두개 이상 수신받는 수신부(260) 및 상기 수신된 발생 시각 간의 차를 연산하는 제어부(230)가 구비된 시각 연산부(200)로 이루어져 있는 것을 알 수 있다.3 is a block diagram illustrating a time measuring apparatus according to another exemplary embodiment of the present invention, wherein the GPS receiver 110 provides an accurate time using a satellite, and the GPS receiver 110 provides a time when a predetermined signal is generated. A signal generation time detection unit (100) having a time detection unit (120) for detecting by using and a transmission unit (150) for converting the detected occurrence time into data; A time calculating unit including a receiving unit 260 which receives at least two occurrence times of data generated by the signal generation time detecting unit 100 installed at at least one place, and a controller 230 which calculates a difference between the received occurrence times ( 200).

상기 신호 발생 시각 검출부(100)는 상기 시각 연산부(200)와 동일 위치 또는 이격된 위치에 배치되어 시간차를 측정하고자 하는 신호가 발생된 경우 이를 입력받아 입력 시각을 검출한 후 이를 다시 데이터화하여 상기 시각 연산부(200)로 송신하게 된다. The signal generation time detection unit 100 is disposed at the same position or spaced apart from the time operation unit 200 and receives a signal when a signal for measuring a time difference is generated. It is transmitted to the operation unit 200.

상기 신호 발생 시각 검출부(100)는 GPS 수신부(110), 시각 검출부(120) 및 상기 시각 검출부(120)에서 검출된 신호의 발생 시각을 데이터화하여 송신하는 송신부(150)가 구비되어 있으며, 필요에 따라서는 별도의 제어부(미도시)의 구비도 가능하다. 즉, 앞서 설명된 시간 측정 장치에 송신부만을 추가하여 구성하는 것도 가능하다. 물론 이 경우에는 자체적으로 두 신호 이상을 입력받아 시간차를 측정할 수도 있으며, 그때의 구성 및 동작은 앞의 설명을 참조하도록 한다.The signal generation time detector 100 includes a GPS receiver 110, a time detector 120, and a transmitter 150 for converting the time of occurrence of the signal detected by the time detector 120 into data. Therefore, it is also possible to provide a separate control unit (not shown). That is, it is also possible to configure by adding only a transmitter to the above-described time measuring apparatus. In this case, of course, the time difference can be measured by receiving two or more signals by itself, and the configuration and operation at that time are referred to the above description.

상기 시각 연산부(200)는 상기 신호 발생 시각 검출부(100)의 송신부(150)에 대응되는 수신부(260) 및 시간차를 측정하는 제어부(230)로 이루어진다.The time calculator 200 includes a receiver 260 corresponding to the transmitter 150 of the signal generation time detector 100 and a controller 230 for measuring a time difference.

상기 수신부(260)는 적어도 한 곳 이상에 설치된 상기 신호 발생 시각 검출부(100)로부터 데이터화한 발생 시각을 적어도 두개 이상 수신받게 되는데, 상기 송수신은 유/무선망을 통하여 이루어지며, 혼신 등의 영향을 거의 받지 않게 된다. 즉, 종래에는 발생 신호 자체를 유/무선망 자체를 통하여 전송하는 관계로 혼신 등이 발생한 경우 신호의 수신 시각에 오류가 발생되므로, 정확한 측정이 불가능하였지만, 본 실시예에서는 발생 시각을 숫자 등의 데이터로 데이터화한 후 상기 데이터를 전송하므로, 전송상에서 시간차의 문제가 발생될 여지가 없기 때문이다.The receiver 260 receives at least two occurrence times of data generated from the signal generation time detection unit 100 installed in at least one place, and the transmission and reception is performed through a wired / wireless network, and influences such as interference. You rarely get it. That is, in the related art, when an interference is generated due to the transmission of the generated signal itself through the wired / wireless network itself, an error occurs in the reception time of the signal. Therefore, accurate measurement was not possible. This is because the data is transmitted after data is converted into data, and thus there is no room for a time difference problem on the transmission.

예를 들어, 종래에는 입력 펄스 자체를 전송하였으므로 전송 과정의 혼신 등으로 인한 전송 시간 지연이 문제가 되나, 본 실시예에서는 01:20, 02:30 등과 같은 데이터를 전송하는 것이므로 중간에 전송 시간 지연의 문제가 발생하더라고 수신부에서 상기 01:20, 02:30 를 의미하는 데이터만 수신받는다면 문제가 되지 않는 것이다.For example, conventionally, since the input pulse itself is transmitted, the transmission time delay is a problem due to interference in the transmission process, but in the present embodiment, since the data is transmitted such as 01:20, 02:30, etc., the transmission time delay is intermediate. Even if a problem occurs, it is not a problem if the receiver receives only the data meaning 01:20 and 02:30.

상기 제어부(230)는 상기 수신부(260)에 수신된 발생 시각 간의 차를 연산하하게 되며, 그 연산은 상기 수신부(260)로 수신된 일반적인 데이터를 대상으로 하는 것이므로 일반적인 감산에 의하여 처리가 가능하다.The controller 230 calculates a difference between occurrence times received by the receiver 260, and the operation is performed on general data received by the receiver 260. .

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그 후, 상기 소정 신호가 2개 이상 발생되고 상기 신호들 간의 시간차를 측정하고자 하는 경우, 상기 데이터 베이스화된 데이터 중 상기 시간차를 측정하고자 하는 신호들에 대응되는 데이터를 추출하여 연산에 의하여 시간차를 측정하게 된다.After that, when two or more predetermined signals are generated and a time difference between the signals is to be measured, data corresponding to the signals for which the time difference is to be measured among the database data is extracted and the time difference is measured by an operation. Done.

이와 같은 일련의 흐름은 본 발명에 따른 시간 측정 방법을 나타낸 도 4와 같은 측정 방법을 의미하게 된다.Such a series of flows will mean a measuring method as shown in Figure 4 showing the time measuring method according to the present invention.

즉, GPS 수신부를 통하여 측정하고자 하는 신호의 시작과 끝 시각 13:10:20.0000000, 13:10:40.1000001(이 숫자 자체가 데이터화된 것임)을 검출하고, 간단한 감산에 의하여 시간차 20.1000001을 측정할 수 있다.That is, the start and end times of the signal to be measured are measured by the GPS receiver 13: 10: 20.0000000, 13: 10: 40.1000001 (this number itself is data), and the time difference 20.1000001 can be measured by simple subtraction. .

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이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 시간 측정 장치 및 방법은 신호의 발생 시각을 GPS 수신부를 통하여 검출한 후 이를 데이터화하여 사용함으로써, 다수의 신호 간의 시간 측정이 용이하며, 이격된 거리에서 발생된 신호의 발생 시각도 오차 없이 수신받아 처리가 가능하다.As described above, the time measuring apparatus and method according to the present invention detects the time of occurrence of a signal through the GPS receiver and then uses it as data, so that time measurement between a plurality of signals is easy and occurs at a separated distance. The generated time of the received signal can be received and processed without error.

Claims

A GPS (global positioning system) receiver for providing an accurate view using a satellite;

A time detector which detects an input time of the signal by using the GPS receiver after receiving at least two signals;

Control unit for calculating the difference between each data after the data input time of the two or more signals

Time measuring device comprising a.

GPS receiver for providing accurate time using satellite, a time detector for receiving a signal for measuring time difference and detecting the input time of the signal using the GPS receiver, and a transmitter for converting the detected input time into data. A signal generation time detector;

A time calculating unit including a receiving unit receiving at least two input times data converted from the signal generation time detecting unit installed at at least one place, and a controller for calculating a difference between the received input times

Time measuring device comprising a.

The method according to claim 1 or 2,

And said operation is a subtraction.

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