GPS 전파교란 피해사례와 감시기술 동향

임덕원(Lim, Deok Won) 한국항공우주연구원 2013 항공우주산업기술동향 Vol.11 No.1

GPS 신호는 약 -160dBW의 낮은 전력을 가지며 반송파 주파수 및 PRN 코드열과 같은 신호 규격이 공개되어 있어서 비고의적인 또는 고의적인 교란 신호에 취약하다. GPS 교란 신호가 발생하면, 차량이나 항공기, 선박 등의 항법이 불가능하며, 시각동기를 요구하는 통신망과 금융망도 사용하기 어려울 수 있다. 따라서 본 논문에서는 GPS 전파교란 신호에 의한 사고를 예방하고 피해를 최소화하기 위하여 국내외에서 발생한 GPS 전파교란 신호에 의한 사고사례를 조사하였으며, 국내외에서 진행하고 있는 GPS 전파교란 신호 감시 기술 및 위치추적 기술의 동향을 정리하였다. GPS signal is very vulnerable to intentional and even unintentional interference signals because it has a very low receiving power of -160dBW and signal specifications such as the carrier frequency and the PRN code sequence are published. When the GPS signal is interfered with interference signals, the navigation of cars, air vehicles and ships would be unavailable. Moreover, the communication networks and financial networks which require time-synchronization may be affected by the interference signals. In this paper, therefore, we surveyed the incidents by the GPS interference signals in and out side country and the technical trends for monitoring, detecting and localization of the interference signal were also summarized for avoiding those incidents and minimizing the damages by it.

소프트웨어 GPS 수신기에서의 벡터 DLL 구현과 성능 분석

임덕원(Deok Won Lim),김정원(Jeong Won Kim),정호철(Ho Cheol Jeong),황동환(Dong-Hwan Hwang),이상정(Sang Jeong Lee) 대한전기학회 2008 정보 및 제어 심포지엄 논문집 Vol.2008 No.1

A vector DLL represents signal tracking scheme utilizing navigation results, and it has been known that it has better performance than a conventional scalar DLL. This paper discusses the structure and conceptual benefits of the vector DLL, and describes implementation of the vector DLL in a software GPS receive. Also, the benefits of the vector DLL are confirmed by an experiment. Through the experiment, the code tracking accuracy between the vector DLL and a scalar DLL implementation is compared in static environments, and the navigation accuracy is analyzed using GPS signals received from a commercial GPS simulator.

재밍 검출 및 감쇄를 위한 Vector FLL/DLL 기반의 GPS 수신기 설계

임덕원(Deok Won Lim),강희원(Hee Won Kang),허문범(Moon-Beom Heo) 제어로봇시스템학회 2012 제어로봇시스템학회 합동학술대회 논문집 Vol.2012 No.7

GPS 수신기에서 Scalar FLL(Frequency Locked Loop)과 DLL(Delay Locked Loop)은 보통 1ms마다 업데이트 되며, 각 위성 신호마다 독립적으로 업데이트 된다. 반면, Vector 형태의 FLL과 DLL은 항법 정보를 이용하므로 보통 1초마다 업데이트 되며, 모든 가시 위성 신호에 대하여 동시에 업데이트 된다. 본 논문에서는 Scalar FLL/DLL의 판별기(Discriminator)의 출력과 Vector FLL/DLL의 판별기 출력을 비교함으로써 재밍 신호 입사 여부를 판단하고, 재밍이 입사한 경우에 Vector FLL/DLL 형태로 동작시켜 재밍 신호의 영향을 감쇄시킬 수 있는 수신기 구조를 제시하였다. 또한, 제안한 구조의 수신기를 사용함으로써 재밍 신호 입사 시 사용자가 적절한 대응을 하는데 필요한 시간을 확보할 수 있다는 것을 모의실험을 통하여 검증하였다.

GPS L1/L2C 상관기를 위한 빠른 신호 획득 기법

임덕원(Deok Won Lim),문승욱(Sung Wook Moon),박찬식(Chansik Park),이상정(Sang Jeong Lee) 제어로봇시스템학회 2006 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.12 No.8

GPS/INS 통합 시스템의 항법 알고리즘 설계를 위한 소프트웨어 플랫폼 개발

임덕원(Deok Won Lim),김정원(Jeong Won Kim),정호철(Ho Cheol Jeong),황동환(Dong-Hwan Hwang),이상정(Sang Jeong Lee) 대한전기학회 2008 정보 및 제어 심포지엄 논문집 Vol.2008 No.1

A software platform which is able to evaluate the performances of a GPS/INS integrated system has been developed in this paper. And it consists of four parts including GUI(Graphic User Interface) part, GPS part, INS part and integrated filter part. It basically offers the loosely, tightly and deeply coupled GPS/INS algorithms, and many design parameters can be changed by users via GUT. Each functions of the platform has been confirmed with GPS signals and IMU data from commercial simulators.

GPS 전파교란원 위치 추정을 위한 TDOA/AOA 복합 기법 설계

임덕원(Deok Won Lim),강재민(Jae Min Kang),허문범(Moon Beom Heo) 제어로봇시스템학회 2014 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.20 No.1

For a localization system, the TDOA (Time Difference of Arrival) measurement and AOA (Angle of Arrival) measurement are often used for estimating target’s positions. Although it is known that the accuracy of TDOA based localization is superior to that of AOA based one, it may have a poor vertical accuracy in bad geometrical conditions. This paper, therefore, proposes a localization algorithm in which the vertical position is estimated by AOA measurements and the horizontal one is estimated by TDOA measurement in order to achieve high 3D-location accuracy. And this algorithm is applied to a GPS jammer localization systems because it has a large value of the DOP (Dilution of Precision) when the jammer is located far away from the system. Simulation results demonstrate that the proposed hybrid TDOA/AOA location algorithm gives much higher location accuracy than TDOA or AOA only location.

항행 및 항법 : GPS 전파위협원 위치추적 시스템 구축 및 초기 운용

임덕원 ( Deok Won Lim ),임순 ( Soon Lim ),천세범 ( Se Bum Chun ),허문범 ( Moon Beom Heo ) 한국항행학회 2015 韓國航行學會論文誌 Vol.19 No.6

본 논문에서는 GPS 전파위협원 위치추적 시스템을 설치하고 초기 운영을 실시한 결과를 분석하였다. GPS 전파위협원 위치추적 시스템은 2011년부터 한국항공우주연구원에서 개발하였으며, 4기의 전파위협 수신국, 1기의 위치추적 중앙국과 모니터링 장치로 구성된다. 2014년 12월에 시스템을 인천국제공항에 설치하였으며, 각 전파위협 수신국은 약 4 km 떨어진 건물의 옥상에 설치하였고 위치추적 중앙국과 모니터링 장치는 실내에 설치하였다. 모니터링 결과는 웹 브라우저를 통해 실시간으로 확인할 수 있으며, 한국항공우주연구원과 인천국제공항공사가 공동으로 상시 모니터링을 수행하고 있다. 초기 운영 결과, 현재까지 GPS 전파위협 신호는 유입되지 않았으나 각 수신국 주변에서 이상 신호가 유입된 사례가 있어 이러한 신호의 특성을 분석하였다. In this paper, results for an installation and operation of a GPS jammer localization system were analyzed. The jammer localization system was developed by Korea Aerospace Research Institute and it consists of 4 Receiver Stations, a Central Tracking Station, and a Monitoring Station. The system was installed at Incheon International Airport in November 2014; each Receiver Stations were installed at rooftop of buildings apart from 4km, and the Central Tracking Station and a Monitoring Station were installed at indoor. Results of the operation can be monitored through web-browser in real-time, Korea Aerospace Research Institute and Incheon International Airport Corporation are continuously monitoring them. So far, there is no jamming signal which affects GPS receivers around the airport, however, some abnormal signals were frequently received at Receiver Stations. Therefore, the characteristics of those signals were also analyzed in this paper.

위성항법시스템 신호 설계 규격 및 동향 분석

임덕원(Lim, Deok Won),서재희(Seo, Jae-Hee),이상우(Lee, Sangwoo),주정민(Joo, Jung Min),허문범(Heo, Moon Beom) 한국항공우주연구원 2021 항공우주산업기술동향 Vol.19 No.1

위성항법시스템은 위치, 항법, 시각 정보를 제공하는 국가의 핵심 인프라로서 4차 산업혁명 시대를 맞이하여 그 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이에 우리나라도 한국형 위성항법시스템을 구축하려는 계획을 발표한 바 있으며, 관련 기초연구도 수행하고 있다. 특히, 위성항법시스템은 신호 규격 및 특성에 따라 서비스 성능이 좌우되므로, 위성항법시스템을 운영하고 있는 국가의 각 시스템에 대한 신호 규격 및 기술동향을 분석하였으며, 한국형 위성항법시스템 신호 설계를 위한 국내 기술동향도 함께 분석하였다. The satellite navigation system is a core infrastructure of the country that provides position, navigation, and timing information, and its importance is becoming more prominent in the era of the 4th industrial revolution. Accordingly, Korea has also announced a plan to build a Korean positioning system, and related basic research is also being conducted. In particular, since the service performance of the satellite navigation system depends on the signal specifications and characteristics, the specifications and technology trends for each system of the countries operating the satellite navigation system are analyzed in this paper. And the domestic technology trends for the signal design are also analyzed.

C/N0 추정치를 이용한 GPS 수신기의 코드 추적 루프 설계

임덕원 ( Deok Won Lim ),진미현 ( Mi Hyun Jin ),이상정 ( Sang Jeong Lee ),허문범 ( Moon Boem Hoe ),남기욱 ( Gi Wook Nam ) 한국항행학회 2011 韓國航行學會論文誌 Vol.15 No.4

GPS 수신기의 신호 추적 루프에서 추적 오차를 추정하는 판별기(Discriminator)의 특성은 잡음 전력에 의해 영향을 받으며, 실제로 판별기 함수의 기울기는 잡음 전력이 커질수록 작아지는 특성을 보인다. 본 논문에서는 추정한 C/N0를 이용하여 작아진 기울기를 보상할 수 있는 방법을 연구하였으며, GPS 수신기의 신호 추적 루프중에서 측위 성능에 직접적인 영향을 주는 코드 추적 루프에 적용함으로써 일반적인 판별기보다 더 정확한 추적 오차를 가지는 코드 추적 루프 설계 기법을 제안한다. 또한 모의실험 결과로부터 20g/s의 기동을 갖는 항체에 대하여 제안한 코드 추적 루프의 정확도가 약 50% 개선되는 것을 확인하였다. The characteristics of a discriminator estimating a tracking error in a signal tracking loop of a GPS receiver can be affected by the noise power, and the slope of the discriminator function is actually lowered as the noise power increases. In this paper, an algorithm to compensate the lowered slope of the function using the estimated C/N0 is studied, and a new design method of a code tracking which provides more accurate tracking error than a conventional one by adopting the compensation algorithm is proposed. Through the experimental results, finally, it has been check that the accuracy of the proposed DLL is enhanced about 50% when the dynamics of the vehicle is 20g/s .

GPS 수신기를 위한 모델 기반 다중경로 신호 추정 기법

임덕원(Deok Won Lim),최헌호(Heon Ho Choi),허문범(Moon Beom Heo),이상정(Sang Jeong Lee) 제어로봇시스템학회 2012 제어·로봇·시스템학회 논문지 Vol.18 No.4

Multipath remains a dominant source of ranging errors in GNSS (Global Navigation Satellite System). And it is generally considered undesirable in the context of GNSS, since the reception of multipath can make significant distortion to the shape of the correlation function. In this paper, therefore, the model of the distorted shape of the correlation function is formulated and a MBME (Model-Based Multipath Estimation) technique for GPS L1/L5 receivers is proposed in order to estimate the parameters of the indirect signal such as the amplitude and the delay. The MBME technique does not require the any hardware modifications and it can estimate the parameters for both the short and long-delay multipath. Especially, it would be the very effective technique for the short-delay multipath if the L5 signal is available. Finally, the feasibility of the proposed technique has been confirmed by simulation results.