DGPS 기준국 무결성 감시 체계 고도화 방안 연구

조득재,박상현,최진규,서상현,Cho, Deuk-Jae,Park, Sang-Hyun,Choi, Jin-Kyu,Suh, Sang-Hyun 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회지 Vol.31 No.6

GPS로 대표되는 위성항법시스템은 위치와 시각 분야 인프라로 그 중요성이 매우 커지고 있다. 또한 위성항법시스템을 사용하고자 하는 분야에서는 위성항법시스템의 예기치 못한 고장으로 인한 피해를 방지하거나 최소화하기 위한 노력도 하고 있다. 이는 위성항법시스템의 고장은 경제적인 손실뿐만 아니라 사회적으로도 큰 영향을 줄 수 있기 때문이다. 현재 해양수산부에서 운영하고 있는 NDGPS 망은 해양 분야를 위한 서비스를 넘어서 내륙을 포함한 국내의 모든 위성항법시스템 사용자를 위한 인프라로 발전되고 있고 국내의 각 기관 및 관련 단체에서는 이를 다양한 분야에 적용하려는 노력들이 활발히 진행되고 있다. 본 논문은 현재 운영되고 있는 NDGPS 기준국과 감시국에서 수행하고 있는 무결성 감시가 실제 위성 고장과 관련된 데이터 분석을 통해 위성 고장에 적절히 대응하기에는 부족함을 보이고, 무결성 감시기능 고도화를 위한 검사 기법별로 NDGPS 망에 적용하기 위해 요구사항을 분석하여 기존 NDGPS 망의 구조를 그대로 유지하면서 적용 가능한 검사 기법을 제시하였다. The importance of the GPS is becoming larger and larger since it is one of the Global Navigation Satellite Systems and is regarded as a national infrastructure in the field positioning and timing Nowadays many researches avoiding and/or minimizing economic loss caused by unexpected fault of the GPS are being carried out because GPS fault can give a large impact on social security system as well as economic system NDGPS network which has been authorized by the Ministry of Marine and Fisheries provides services for marine users and evolved into a national infrastructure for GNSS users. Many researchers and engineers are doing research work in order to apply the NDGPS network to other fields. From this trend, it can be expected that the integrity and related functions for the NDGPS users will become more important than before. This paper analyzes integrity informations about the real GNSS fault and proposes method on integrity monitoring improvement of the DGPS reference station.

Fail-Safe Seaway를 위한 GPS 수신기의 다중비트처리기법 연구

조득재(Deuk-Jae Cho),오세웅(Se-Woong Oh),서상현(Sang-Hyun Suh) 한국항해항만학회 2005 한국항해항만학회지 Vol.29 No.10

해상에서 항법시스템의 고장이나 중단에도 불구하고 연속적인 항법 서비스의 제공이 가능하도록 하는 Fail-Safe Seaway 방안이 필요하다. 모든 위성 및 지상전파항법의 통합전파항법기술을 위해 본 논문에서는 소프트웨어 라디오 기술을 이용한 수신기 특히, GPS 수신기의 신호처리 알고리즘 설계에 초점을 맞춘다. 현재 소프트웨어 GPS 수신기의 가장 큰 문제점은 실시간 구현의 어려움에 있다. GPS 신호와 같이 넓은 대역폭을 갖는 선호를 다중 상관기로 구현하는데 있어서, 상용 프로세서에서는 많은 연산량이 요구되어 실시간 구현이 어렵기 때문이다. 본 논문은 실시간 구현 시에 요구되는 많은 연산량을 해결하기 위해 소프트웨어 GPS 수신기 내부에서 생성하는 다중비트의 반송파 및 코드를 일정한 패턴으로 간소화시켜 연산량을 크게 감소시키는 방법을 제안한다. It is necessary that Fail-Safe Seaway technology providing a continuous navigation solution though fault of navigation system is occurred in sea. This paper focus on signal processing of GPS receiver, one of receivers using the software radio technology to implement a integrated radio navigation system including satellite-based and ground-based navigation systems. It is difficult to implement the software GPS receivers using a commercial processor bemuse of the heavy computational burden for processing the GPS signals in real time. This paper proposes an efficient multi-bit GPS signal processing scheme to reduce the computational burden for processing the GPS signals in the software GPS receiver. The proposed scheme uses a compression concept of the multi-bit replica signals and patterned look-up table method to generate the correlation value between the GPS signals and the replica signals.

Fail-Safe Seaway를 위한 GPS 수신기의 다중비트처리기법 연구

조득재(Deuk-Jae Cho),오세웅(Se-Woong Oh),서상현(Sang-Hyun Suh) 한국항해항만학회 2005 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.3 No.-

해상에서 항법시스템의 고장이나 중단에도 불구하고 연속적인 항법 서비스의 제공이 가능하도록 하는 Fail-Safe Seaway 방안이 필요하다. 모든 위성 및 지상전파항법의 통합전파항법기술을 위해 본 논문에서는 소프트웨어 라디오 기술을 이용한 수신기 특히, GPS 수신기의 신호처리 알고리즘 설계에 초점을 맞춘다. 현재 소프트웨어 GPS 수신기의 가장 큰 문제점은 실시간 구현의 어려움에 있다. GPS 신호와 같이 넓은 대역폭을 갖는 신호를 다중 상관기로 구현하는데 있어서, 상용 프로세서에서는 많은 연산량이 요구되어 실시간 구현이 어렵기 때문이다. 본 논문은 실시간 구현 시에 요구되는 많은 연산량을 해결하기 위해 소프트웨어 GPS 수신기 내부에서 생성하는 다중비트의 반송파 및 코드를 일정한 패턴으로 간소화시켜 연산량을 크게 감소시키는 방법을 제안한다. IT is necessary that Fail-Safe Seaway technology providing a continuous navigation solution though fault of navigation system is occurred in sea. This paper focus on signal processing of GPS receiver, one of receivers using the software radio technology to implement a integrated radio navigation system including satellite-based and ground-based navigation systems. It is difficult to implement the software GPS receivers using a commercial processor because of the heavy computational burden for processing the GPS signals in real time. This paper proposes an efficient multi-bit GPS signal processing scheme to reduce the computational burden for processing the GPS signals in the software GPS receiver. The proposed scheme uses a compression concept of the multi-bit replica signals and patterned look-up table method to generate the correlation value between the GPS signals and the replica signals.

DGPS 기준국 현대화를 위한 RSIM 아키텍쳐 설계

조득재(Cho Deuk Jae),박상현(Park Sang Hyun),최진규(Choi Jin Kyu),서상현(Suh Sang Hyun) 한국통신학회 2008 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.7

한국형 e-Navigation 사업의 추진현황과 성과

조득재(Cho Deuk Jae),임광현(Lim Kwang Hyun),송복섭(Song Bok Sub),이한진(Lee Han Jin) 한국통신학회 2017 한국통신학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.6

지능형 해상교통정보시스템의 선박 위치 정보 추정 연구

조득재(Deuk-Jae Cho) 한국항해항만학회 2022 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.춘계

DGPS 기준국 무결성 감시 기능 고도화 방안 연구

조득재(Deuk Jae Cho),박상현(Sang Hyun Park),최진규(Jin Kyu Choi),서상현(Sang Hyun Suh) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.1 No.춘계

GPS로 대표되는 위성항법시스템은 위치와 시각 분야 인프라로 그 중요성이 매우 커지고 있다. 또한 위성항법시스템을 사용하고자 하는 분야에서는 위성항법시스템의 예기치 못한 고장으로 인한 피해를 방지하거나 최소화하기 위한 노력도 하고 있다. 이는 위성항법시스템의 고장은 경제적인 손실뿐만 아니라 사회적으로도 큰 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 현재 해양수산부에서 운영하고 있는 NDGPS 망은 해양 분야를 위한 서비스를 넘어서 내륙을 포함한 국내의 모든 위성항법시스템 사용자를 위한 인프라로 발전되고 있고 국내의 각 기관 및 관련 단체에서는 이를 다양한 분야에 적용하려는 노력들이 활발히 진행되고 있다. 현재 운영되고 있는 NDGPS 기준국과 감시국에서도 무결성 감시 기능을 수행하고 있지만 다양한 위성 고장에 적절히 대응하기에는 부족하므로 본 논문에서는 실제 위성고장과 관련된 무결성 정보를 분석하여 DGPS 기준국 무결성 감시 기능을 고도화하기 위한 방안을 제시하였다. The importance of the Global Navigation System (GPS) is becoming larger and larger since it is one of the Global Navigation Satellite Systems (GNSS) and is regarded as a national infrastructure in the field positioning and timing. Nowadays many researches avoiding and/or minimizing economic loss caused by unexpected fault of the GNSS are being carried out because GNSS fault can give a large impact on social security system as well as economic system. Nationwide Differential GPS (NDGPS) network which has been authorized by the Ministry of Marine and Fisheries (MOMAF) provides services for marine users and evolved into a national infra-structure for GNSS users. Many researchers and engineers are doing research work in order to apply the NDGPS network to other fields. From this trend, it can be expected that the integrity and related functions for the NDGPS users will become more important than before. This paper analyzes integrity informations about the real GNSS fault and proposes method on integrity monitoring improvement of the DGPS reference station.

DGPS 기준국에서의 위성고장 검출 및 제거 방법

조득재(Deuk Jae Cho),박상현(Sang Hyun Park),서상현(Sang Hyun Suh) 한국항해항만학회 2008 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.추계

현재 운영되고 있는 DGPS 기준국과 감시국에서는 보정정보의 오차 감시를 통해 무결성 감시 기능을 수행하고 있지만, 다양한 위성 고장에는 적절히 대응하지 못하고 있음을 나타내는 연구결과가 있다. 본 논문에서는 DGPS 기준국의 무결성 감시 성능 향상을 위해 코드-반송파 발산 검사 및 코드-반송파 잔차 검사 기법을 이용하여 해양용 DGPS 기준국에서의 위성고장 검출 및 제거 방법을 제안하였다. 본 논문에서 적용한 기법들은 이온층의 급격한 증가 또는 다중경로 오차 및 코드정보의 갑작스런 바이어스를 검출할 수 있음을 시뮬레이션을 통해 평가하였다.

GPS 항법메시지 이상이 수신기에 미치는 영향 분석

강희원,조득재,박상현,Kang, Hee-Won,Cho, Deuk-Jae,Park, Sang-Hyun 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.10

GPS 위성 고장과 같은 GPS 신호 이상에 대한 무결성 감시 연구가 진행되고 있다. GPS 신호의 이상 발생은 GPS 위성의 고장, 이온층 지연 오차의 급격한 증가, 제어부분의 항법 파라미터에 대한 잘못된 모델링 또는 고의적 이상, 전자파 간섭 등이 있는 것으로 알려져 있다. GPS 위성 고장의 경우 반송파, 코드, 항법메시지의 오류에 의해 이상이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 항법메시지에 이상이 있는 상황을 GPS 시뮬레이터를 이용하여 재현하고, 항법메시지 이상이 GPS 수신기에 미치는 영향을 분석하였다. GPS 항법메시지를 구성하는 프리앰블, HOW의 TOW 카운트메시지와 서브프레임의 ID를 나타내는 비트, 위성상태 관련 비트, 그 외의 항법메시지 이상에 대해 정리하고 이를 재현하였으며, 이러한 이상이 GPS 수신기에 미치는 영향을 분석하기 위하여 위성의 개수, DOP, 의사거리를 통해 관찰하였다. The integrity monitoring of anomalous GPS signal have been researched because of the degradation of GPS satellite performance. It is known that anomalous GPS signal can occur by failure of GPS satellite, sudden increase of ionosphere delay error, SA, wrong modeling for navigation parameters from control segment, and an electromagnetic wave interference, etc. In case of GPS anomaly by satellites can arise from carrier frequency, code and navigation message. In this paper, the scenarios with navigation message errors were made by using GPS simulator, and the influences of GPS navigation message error to receiver were analysed. The anomalies of preamble, bits related TOW count message, subframe ID in HOW, bits related satellite healthy, and the other navigation message errors were described and simulated. Also, the number of satellites, DOP and pseudorange are analyzed to know how the anomalous signal can affect on GPS receiver.

PPP 기반 항법 알고리즘을 이용한 파고 계측시스템 설계 및 구현

송세필,조득재,박슬기,Song, Se Phil,Cho, Deuk Jae,Park, Sul Gee 한국정보통신학회 2015 한국정보통신학회논문지 Vol.19 No.5

본 논문에서는 GPS 위치 정보를 이용한 파고계측시스템을 제안한다. 제안한 시스템은 이중주파수 측정치 및 GPS 정밀위성정보를 이용하여 위치를 추정하는 PPP 기반 항법 알고리즘을 사용한다. 이를 이용하여 기준국으로부터 보정정보를 받는 RTK나 DGPS 기반 파고계와 달리 기준국과의 거리에 관계없이 높은 정확도로 위치 추정이 가능하다. 그리고 GPS 단독으로 운용되는 간단한 시스템이므로, 가속도계 기반 파고 계측 시스템처럼 다른 센서를 이용하여 누적되는 위치 오차를 보정할 필요가 없다. 제안한 파고계측시스템을 테스트하기 위하여 경북 울진 죽변항 인근 해역에 제안한 시스템과 기상청에서 활용하는 상용 파고계를 탑재한 부표를 설치하고, 시험 운용하였다. 그리고 부표로부터 전송된 두 가지 파고 데이터를 상호 비교함으로써 제안한 시스템의 성능을 평가하였다. A GPS based wave height meter system is proposed in this paper. The proposed system uses a dual-frequency measurements, a precise GPS satellite information and a PPP-based navigation algorithm to estimate the position with high accuracy. This method does not need to receive corrections from the reference stations. Therefore, unlike RTK based wave meter, regardless of the distance to the reference stations, it is possible to estimate position with high accuracy. This system is very simple and accurate system, but accelerometer-based system requires the other sensors such as GPS. Because position error is accumulated in the accelerometer system and must be removed periodically for high accuracy. In order to get the measurements and test the proposed wave height meter system, a buoy equipped with the test platform is installed on the sea near by Jukbyeon habor in Uljin, Korea. Then, to evaluate the performance, compares built-in commercial wave height meter with proposed system.