고정밀 GPS 항법정보 기반 선박통항안전시스템 설계

송세필(Se-Phil Song),조득재(Deuk-Jae Cho),박슬기(Sul-Gee Park),홍철의(Chul-eui Hong),박상현(Sang-hyun Park),서상현(Sang-Hyun Suh) 한국항해항만학회 2013 한국항해항만학회지 Vol.37 No.1

해양 사고는 대부분 지형지물, 혼잡한 해상교통 및 기상악화 등에 의한 충돌 사고이다. 따라서 안전한 통항을 위해서는 정확한 정보를 토대로 사전에 통항안전을 판단하여야 하지만, 정보가 부족하거나 부정확하다면 통항안전 판단이 어렵게 된다. 따라서 다양하고 정확한 환경 정보를 토대로 사전에 통항안전을 정확하게 제공할 수 있는 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 선박의 통항안전을 예측하는 시스템을 구성하였다. 제안한 시스템은 항로 내 지형지물 정보에 대한 데이터베이스를 포함하며, 정확한 위치 정보를 토대로 현재 선박의 위치와 각 요소 사이의 수평 또는 수직 간격을 계산한다. 본 논문에서는 정확한 선박의 3차원 위치를 구하기 위하여, PPP 기반의 GPS 항법 알고리즘을 적용하였다. 또한, 기상악화로 인하여 시계가 불안정하더라도 항해가 가능하도록 데이터베이스 기반의 3차원 모니터링 기능을 추가하였다. 아울러 실제로 경인아라뱃길과 선박의 정보를 이용하여 시스템을 구성하고, 기능 및 성능을 평가하였다. Most of the maritime accidents are the crash that occurred by complex coastal terrain, increased maritime traffic and frequent weather changes. Therefore, transportation safety is exactly determined using accurate environmental informations, but if informations are inaccurate or insufficient, accident risk can be increased. Therefore, ship need the system that can accurately generate transportation safety information. This paper proposes the transportation safety system and performance evaluation in the real environment. The proposed system includes database of environment informations and navigation algorithm using PPP method to estimate the accurate ship position. Therefore, this system can accurately calculate distance or freeboard between ship with other factors. Futhermore, when weather is deteriorated, crew can sail with database based 3-D monitoring module in the transportation safety system . To verify the function and performance, data of Kyungin ARA waterway and ferry is used to evaluation.

계산량과 정확도를 동시에 만족하는 eLoran/GPS 통합 항법 알고리즘

송세필(Se Phil Song),신미영(Mi Young Shin),손석보(Seok Bo Son),김영백(Young-Baek Kim),이상정(Sang Jeong Lee),박찬식(Chansik Park) 대한전기학회 2011 전기학회논문지 Vol.60 No.3

Satellite navigation system such as GPS is becoming more important infrastructure for positioning, navigation and timing. But satellite navigation system is vulnerable to interferences because of the low received power, complementary navigation system such as eLoran is needed. In order to develop eLoran/GPS navigation system, integrated eLoran/GPS navigation algorithm is necessary. In this paper, new integrated eLoran/GPS navigation algorithm is proposed. It combines the position domain integration and the range domain integration to get accurate position with less computational burden. Also an eLoran/GPS evaluation platform is designed and performance evaluation of the proposed algorithm using the evaluation platform is given. The proposed algorithm gives an accuracy of the range domain integration with a computational load of the position domain integration.

실제 eLoran TOA 측정치를 이용한 GPS Aided 오차 보상 기법과 항법 알고리즘의 검증

송세필(Se Phil Song),최헌호(Heon Ho Choi),김영백(Young-Baek Kim),이상정(Sang Jeong Lee),박찬식(Chansik Park) 제어로봇시스템학회 2011 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.17 No.9

The Loran-C, a radio navigation system based on TDOA measurements is enhanced to eLoran using TOA measurements instead of TDOA measurements. Many error factors such as PF, SF, ASF, clock errors and unknown biases are included in eLoran TOA measurements. Because these error factors can cause failure in eLoran navigation algorithm, these errors must be compensated for high accuracy eLoran navigation results. Compensation of ASF and unknown biases are difficult to calculate, while the others such as PF and SF are relatively easy to eliminate. In order to compensate all errors in eLoran TOA measurements, a simple GPS aided bias compensation method is suggested in this paper. This method calculates the bias as the difference of TOA measurement and the range between eLoran transmitters and the receiver whose position is determined using GPS. The real data measured in Europe are used for verification of suggested method and navigation algorithm.

거리에 비례하는 오차를 고려한 eLoran 항법 알고리즘

송세필(Se Phil Song),최헌호(Heon Ho Choi),김영백(Young-Baek Kim),이상정(Sang Jeong Lee),박찬식(Chansik Park) 대한전기학회 2011 전기학회논문지 Vol.60 No.12

eLoran is enhanced Loran-C and eLoran is researched for as GPS backup system because this system is resistant to signal interference and has high accuracy. TOA measurements of eLoran include errors proportional to the range such as PF, SF, ASF and EF. Therefore these error factors must be compensated for improved accuracy of position. Generally, error models or GPS aided compensation methods are used, but these methods are limited by lack of infrastructure or system performance. Therefore, this paper proposes new model of error factors included in eLoran TOA measurements and navigation algorithm using this model. Error factors in this model are sum of a certain size of error and error proportional to the range. And feasibility and performance of proposed navigation algorithm are verified by using raw measurements.

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.

GPS와 Galileo 시각의 상호운용성 분석

신미영(Mi Young shin),송세필(Se Phil Song),고재영(Jae Young Ko),양성훈(Sung-Hoon Yang),이상정(Sang Jeong Lee) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.10

GPS/Galileo 통합 수신기를 사용하는 사용자는 특정 측위 시스템에 대한 의존도를 줄이고, 개선된 성능의 PNT 서비스를 제공받을 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 사용자들은 GPS와 Galileo, 두 시스템 간의 서로 다른 시각 척도를 사용함으로써 발생하는 문제 (즉, GGTO)를 해결해야만 한다. GGTO는 측위 서비스를 요구하는 항법용 수신기뿐만 아니라 정밀한 시각 서비스를 요구하는 타이밍용 수신기에서도 분석되어야 한다. 본 논문에서는 GPS/Galileo 통합 타이밍용 수신기를 사용할 때에 고려해야 하는 상호운용성 문제를 분석하고, 모의실험을 통해 다양한 가정 하에 시각 측면에서의 성능을 예측하였다. Ashtech 社의 상용 타이밍용 수신기를 사용하여 GPS 실측 데이터를 확보하고, Galileo 데이터를 모사한 후에, 타이밍용 환경에 적합한 실험 시나리오를 구성하여, 시나리오 별 시각 측면에서의 성능을 평가하였다. The users who use a combined GPS/Galileo receiver will benefit from an improved availability of the combined system and a reduced dependence on one particular positioning system. However, these users must solve the problem of an offset between the time scales of GPS and Galileo (GGTO). GGTO must be analyzed for not only a navigation system but also a timing system requesting precise time service. This paper analyzes the interoperability problem in a combined GPS/Galileo timing receiver and estimates the timing performance under various assumptions. The GPS real measurements were collected by using the commercial timing receiver from Ashtech Ltd. and the Galileo measurements were generated by a simulation software. A suitable test scenario set-up and the performance in a point of timing stability was evaluated.