위성 앙각별 시그마 팽창계수 분석을 통한 GBAS 가용성 향상

박종근(Jong-Geun Park),안종선(Jongsun Ahn),전향식(Hyang-Sig Jun),염찬홍(Chan-Hong Yeom),성상경(Sangkyung Sung),이영재(Young Jae Lee) 한국항공우주학회 2014 韓國航空宇宙學會誌 Vol.42 No.5

지역기반 위성항법보강시스템 (GBAS : Ground Based Augmentation System)은 환경적인 요인에 많은 영향을 받기 때문에 설치 운영될 지역의 환경 요인 분석이 중요하다. 본 연구는 위성 앙각을 고려한 B-Value의 시그마 팽창을 제안하여 대립가설의 VPL (Vertical Protection Level) 성능을 분석하였다. 또한 해당지역의 환경조건을 만족하는 데이터를 수집하여 위성앙각 5° 간격의 시그마 팽창계수를 산출하였다. 산출된 결과는 위성앙각에 따라 커브피팅을 통해 함수화하여, 실험지역의 환경조건 (태양활동, 습윤 지연)에 알맞은 시그마 팽창을 제안하였다. 위성 앙각에 따른 시그마 팽창계수 분석결과 습윤 지연에 의한 영향은 미미했으나, 태양활동에 의한 영향은 태양활동이 활발할수록 시그마 팽창계수가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 위성 앙각을 고려한 시그마 팽창 계수의 적용으로, 기존 방법 대비 무결성 뿐만 아니라 고앙각 위성에서의 불필요한 마진 제거가 가능하여 가용성이 향상됨을 확인할 수 있었다. The Ground Based Augmentation System (GBAS) is influenced by environmental factors, making analysis in the installation region important. This study has proposed the sigma inflation of the B-value considering the satellite elevation angle and analyzed the Vertical Protection Level (VPL) of the H1 hypothesis. After collecting data that meet the environmental conditions of the installation region, sigma expansion coefficients by the unit of satellite elevation angle (5°) have been estimated. The obtained results were functionalized through curve-fitting, and sigma inflation customized for the environmental conditions of the test region was proposed. Then, the characteristics were classified and analyzed depending on humidity and solar activities. According to the sigma inflation with respect to elevation angle analysis, changes in the size of sigma inflation factors by the difference of humidity were minor. However, the VPL under the satellite elevation angle-based sigma inflation met integrity. Also, considering the sigma inflation factor with respect to elevation angle, compared to existing methods, high-integrity and improved availability is confirmed by removing unnecessary margins in high elevation angle satellite.

Simplified Noise Modeling of GPS Measurements for a Fast and Reliable Cycle Ambiguity Resolution

Byungwoon Park,Changdon Kee 한국항해항만학회 2006 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.1 No.-

The relationship between the observable noise model and the satellite elevation angle can be modeled quite well by an exponential function.[Jin, 1996] Noise size and dependence on the elevation angle are, however, different for each observation and receiver type. Therefore, the coefficient determination of this model is an issue, and various methods including PR-CP, single difference, and time difference have been suggested. The limitations of them are difficulty to model the carrier phase noise and to eliminate bias. To overcome these disadvantages for using Jin’s model, we suggest zero baseline double difference (DD) and noise sorting algorithm. Data DD technique in zero baseline is useful to eliminate all the troublesome GPS biases, and the remaining error is the sum of GPS measurement noises from two satellites. These DD residuals for hours should be sorted by the combination of satellite elevation angles, and then variance value of the residual for each combination can be estimated. Using these values, we construct an over-determined linear equation whose solution is a set of noise variance for each satellite elevation angle. With 24hr Trimble 4000ssi data, we easily worked out the coefficients of the noise model not only for pseudorange but also for carrier phase. We estimated the standard deviation of the measurement DD using our model, and plotted 1 and 3 sigma lines for every epoch to verify the representation of the residual error. 63.3% of pseudorange residual and 65.9% of phase error did not exceed the 1 sigma lines. Additionally, 99.2% and 99.5% of them lied within 3sigma line. These figures prove that the Gaussian property of measurement noise, and that the suggested model by our algorithm corresponds to the observable noise information.

위성 앙각을 고려한 GBAS 시그마 팽창계수 분석

박종근,안종선,전향식,염찬홍,성상경,이영재 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.11

본 연구에서는 지역기반 위성항법보강시스템 (GBAS: Ground Based Augmentation System)에서 사용되는 B-value의 시그마 팽창방법에 대해 기존에 사용되지 않았던, 위성앙각을 고려한 시그마 팽창방법을 제안한다. 위성 앙각을 고려한 B-value를 분석하기 위해 대립가설의 VPL (Vertical Protection Level) 성능을 분석하였다. 분석을 위해 실험지역에서 직접 수집한 데이터를 위성 앙각 5° 간격으로 구분하여 시그마 팽창계수를 산출하였다. 산출된 결과를 분석하여 태양활동, 습도 등 실험지역의 환경조건에 적합한 시그마 팽창계수를 제안하였다. 분석결과 위성앙각을 고려한 시그마 팽창 계수의 적용으로 기존의 방법과 비교하여 무결성 뿐만 아니라 고앙각 위성에서의 불필요한 마진 제거를 통해 가용성이 향상됨을 확인할 수 있었다. This study suggests new GBAS (Ground Based Augmentation System) sigma inflation method of the B-value considering the elevation angle of satellites And analyzed the Vertical Protection Level (VPL) of the H1 hypothesis. After collecting data that meet the environmental conditions of the installation region, in addition, sigma expansion coefficients (by the unit of satellite elevation angle, 5°) have been estimated. According to the analysis, changes in the size of sigma inflation factors by the difference of humidity were minor. However, the VPL under the satellite elevation angle-based sigma inflation met integrity.

저궤도 위성 원격측정데이터 신호 수신을 위한S-대역 위상배열안테나 시스템 연구

이동효,서정원,정대원,이동국,표성민 한국전기전자학회 2022 전기전자학회논문지 Vol.26 No.2

This paper presents a S-band phased array antenna system for receiving LEO satellite telemetry signals. Theproposed antenna, which is performed to be beam-tiled along the elevation direction, consists of 16 sub-arrayassemblies, 16 active circuit modules, a perpendicular feed network and a control/power unit. In order toprecisely track an LEO satellite, the developed antenna is placed with its elevation axis along the projectedtrajectory of the satellite on the earth. The center of antenna aperture is facing to the maximum elevation anglein the LEO trajectory. The beam-tilted angles for tracking LEO satellite are obtained by calculating accuratelysatellite points. Satellite tracking measurements are carried out in the range of ±30° with the respect to themaximum elevation angle. The S/N ratio of 16.5 dB and the Eb/No of 13.3 dB at the maximum elevation angle areobtained from the measurements. The measured result agrees well with the pre-analyzed system margin. 본 논문에서는 저궤도 위성 원격측정데이터 신호 수신을 위한 S-대역 위상배열안테나를 제안하였다. 제안된 안테나는 16개의 부배열 조립체, 16개의 능동회로모듈, 수직 급전회로망 및 제어/전원반으로 구성되며 고각 방향으로 빔틸트가 수행된다. 개발된 안테나는 고각 축과 위성 궤적을 일치시키고 개구 중심을 위성 궤적 상의 최대 고각을 바라보도록 하여 정밀한위성 추적을 수행하였다. 저궤도 위성의 궤적은 위성점 계산을 통하여 정확하게 산출하였다. 위성 추적 시험은 최대 고각을기준으로 ±30° 범위에서 수행되였다. 위성 추적 시험 결과 최대 고각에서의 S/N비는 16.5 dB이고 Eb/No는 13.3 dB를 얻었다. 수행된 위성 추적 결과는 사전 시스템 분석 결과와 잘 일치함을 확인하였다.

Evaluation of Point Positioning Using the Global Positioning System and the Quasi-Zenith Satellite System as Measured from South Korea

최병규,조창현,조정호 한국우주과학회 2015 Journal of Astronomy and Space Sciences Vol.32 No.4

The Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), a dedicated regional Japanese satellite system currently under development, was designed to complement the performance of the Global Positioning System (GPS). The high elevation angle of the QZSS satellite is expected to enhance the effectiveness of GPS in urban environments. Thus, the work described in this paper, aimed to investigate the effect of QZSS on GPS performance, by processing the GPS and QZSS measurements recorded at the Bohyunsan reference station in South Korea. We used these data, to evaluate the satellite visibility, carrier-to-noise density (C/No), performance of single point positioning, and Dilution of Precision (DOP). The QZSS satellite is currently available over South Korea for 19 hours at an elevation angle of more than 10 degrees. The results showed that the impact of the QZSS on users’ vertical positioning is greatest when the satellite is above 80 degrees of elevation. As for Precise Point Positioning (PPP) performance, the combined GPS/QZSS kinematic PPP was found to improve the positioning accuracy compared to the GPS only kinematic PPP.

해안인접 건축물 높이와 입면차폐도 허용 범위 연구 - 낙산도립공원을 대상으로

(사)한국경관학회 한국경관학회 2011 한국경관학회지 Vol.3 No.2

본 연구는 해안 인접 건축물 난립 예방을 위해 건축물 높이와 입면차폐도를 지표로 활용한 허용 범위 설정 가능성을 밝히고자 한다. 물리적 지표로 건축물 앙각, 입면차폐도, 해안선에서 건축물까지 거리를 선정하였다. 시뮬레이션 방법을 활용하여 물리적 지표 변화에 따른 해안경관미와 해안인접 건축물 허용 동의 정도를 설문하고 이를 평가·분석하였다. 먼저, 연구대상지인 양양군 낙산도립공원을 사진 촬영하고, 이를 Abode Photoshop CS4를 이용하여 사진 수정하였다. 선정한 물리적 지표 기준 범위에 따라 총 24개 조건에 대한 사진을 마련하였다. 경관 관련 전공자 40명에게 각 사진별 해안경관미(10단계 리커트 척도)와 해안인접 건축물 허용 동의 정도(5단계 리커트 척도)를 설문하였다. 연구 결과, 첫째 선정한 물리적 지표인 건축물 앙각, 입면차폐도, 해안선에서 건축물까지 거리 모두 해안경관미에 통계적으로 유의한 영향을 미쳤다. 건축물 앙각과 입면차폐도는 값이 커질수록 해안경관미에 부정적 영향을 미쳤으며, 해안선에서 건축물까지 거리는 값이 커질수록 긍정적 영향을 미쳤다. 해안경관에 영향력이 큰 요인은 입면차폐도, 건축물 높이 그리고 해안선에서 건축물까지 거리 순으로 나타났다. 둘째, 해안인접 건축물 허용 동의 정도 분석결과, 해안선에서 40m 지점은 건축물 앙각 10° 입면차폐도 3m 이하, 해안선에서 100m 지점은 건축물 앙각 14°, 입면차폐도 7m 이하로 해안인접 건축물 허용 범위를 도출하였다. 해안선에서 건축물까지 거리에 따라 허용 범위가 다른 것은 건축물 앙각과 입면차폐도가 같은 건축물이라도 관찰지점에서 멀어질수록 시각적 영향력이 감소하기 때문으로 사료된다. 본 연구는 해안경관 관리를 위한 지표범위 설정 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다. The purpose of this study is to demonstrate the possibility of regulation of buildings for preventing buildings from being jumbled in coastal areas. Elevation angle, elevation blockage ratio, and distance from coastline to buildings were selected for physical indicators of regulation. The research measures visual impact according to change of physical indicators using simulation method. First of all, after taking photographs of Nak San provincial park which was study site, the photographs were modified by Abode Photoshop CS4. Then, the Photographs were arranged by range of physical indicators. The value of scenic quality and the degree of agreement to the acceptable buildings conditions were surveyed for each photograph by respondents who majored in landscape architecture. The results of this study are as follows : First, all of physical indicators had statistically meaningful influence on value of scenic quality. Elevation angle and elevation blockage ratio had negative influence on value of scenic quality but distance from coastline to buildings positive. Elevation blockage ratio is the most influential factor on coastal landscape, the next is elevation angle and the least is distance from coastline to buildings. Secondly, as a result of analysis of the degree of agreement to the acceptable buildings conditions, allowable range of buildings conditions was below elevation angle 10° elevation blockage ratio 3m for buildings within 40m from coastline and below elevation angle 14° elevation blockage ratio 7m for buildings within 100m. Although the buildings had same elevation angle and same elevation blockage ratio, the visual impact of buildings was different according to distance. This is because the further the distance is from the building, the lower the visual impact of buildings is. The result of this study will be utilized for regulation of buildings in the coastal areas as basic research.

태양과 플랫폼의 방위각 및 고도각을 이용한 이종 센서 영상에서의 객체기반 건물 변화탐지

정세정,박주언,이원희,한유경 대한원격탐사학회 2020 大韓遠隔探査學會誌 Vol.36 No.5

Building change monitoring based on building detection is one of the most important fields in terms of monitoring artificial structures using high-resolution multi-temporal images such as CAS500- 1 and 2, which are scheduled to be launched. However, not only the various shapes and sizes of buildings located on the surface of the Earth, but also the shadows or trees around them make it difficult to detect the buildings accurately. Also, a large number of misdetection are caused by relief displacement according to the azimuth and elevation angles of the platform. In this study, object-based building detection was performed using the azimuth angle of the Sun and the corresponding main direction of shadows to improve the results of building change detection. After that, the platform’s azimuth and elevation angles were used to detect changed buildings. The object-based segmentation was performed on a highresolution imagery, and then shadow objects were classified through the shadow intensity, and feature information such as rectangular fit, Gray-Level Co-occurrence Matrix (GLCM) homogeneity and area of each object were calculated for building candidate detection. Then, the final buildings were detected using the direction and distance relationship between the center of building candidate object and its shadow according to the azimuth angle of the Sun. A total of three methods were proposed for the building change detection between building objects detected in each image: simple overlay between objects, comparison of the object sizes according to the elevation angle of the platform, and consideration of direction between objects according to the azimuth angle of the platform. In this study, residential area was selected as study area using high-resolution imagery acquired from KOMPSAT-3 and Unmanned Aerial Vehicle (UAV). Experimental results have shown that F1-scores of building detection results detected using feature information were 0.488 and 0.696 respectively in KOMPSAT-3 image and UAV image, whereas F1-scores of building detection results considering shadows were 0.876 and 0.867, respectively, indicating that the accuracy of building detection method considering shadows is higher. Also among the three proposed building change detection methods, the F1-score of the consideration of direction between objects according to the azimuth angles was the highest at 0.891. 건물탐지 기반의 건물 변화 모니터링은 발사예정인 차세대 중형위성 1, 2호와 같은 고해상도 다시기 광학 위성영상을 이용한 인공 구조물 모니터링 측면에서 가장 중요한 분야 중 하나이다. 하지만 지표면에 위치하는 건물들의 형태와 크기는 다양하며, 이들 주변에 존재하는 그림자 또는 나무 등에 의해 정확한 건물탐지에 어려움이 따른다. 또한, 영상 촬영 당시의 플랫폼의 방위각(Azimuth angle)과 고도각(Elevation angle)에 따라 생기는기복 변위로 인해 건물 변화탐지 수행 시 다수의 변화 오탐지가 발생하게 된다. 이에 본 연구에서는 건물 변화탐지 결과 향상을 위해 다시기 영상 취득 당시의 태양의 방위각과 그에 따른 그림자의 주방향(Main direction)을이용한 객체기반 건물탐지를 수행하였으며, 이후 플랫폼의 방위각과 고도각을 이용한 건물 변화탐지를 수행하였다. 고해상도 영상에 객체 분할 기법을 적용한 후, Shadow intensity를 통해 그림자 객체만을 분류하였으며, 건물 후보군 탐지를 위해 각 객체의 Rectangular fit, GLCM(Gray-Level Co-occurrence Matrix) homogeneity 그리고 면적(Area)과 같은 특징(Feature) 정보들을 이용하였다. 그 후, 건물 후보군으로 탐지된 객체들의 중심과 태양의 방위각에 따른 건물 그림자 사이의 방향과 거리를 이용하여 최종 건물을 탐지하였다. 각 영상에서 탐지된 건물 객체 간 변화탐지를 위해 객체들 간의 단순 중첩, 플랫폼의 고도각에 따른 객체의 크기 비교, 그리고플랫폼의 방위각에 따른 객체 간의 방향 비교 총 3가지의 방법을 제안하였다. 본 연구에서는 주거 밀집 지역을연구지역으로 선정하였으며, KOMPSAT-3와 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)의 이종 센서에서 취득된 고해상도 영상을 이용하여 실험 데이터를 생성하였다. 실험 결과, 특징 정보를 이용해 탐지한 건물탐지결과의 F1-score는 KOMPSAT-3 영상과 무인항공기 영상에서 각각 0.488 그리고 0.696인 반면, 그림자를 고려한 건물탐지 결과의 F1-score는 0.876 그리고 0.867로 그림자를 고려한 건물탐지 기법의 정확도가 더 높은 것을확인할 수 있었다. 또한, 그림자를 이용한 건물탐지 결과를 바탕으로 제안한 3가지의 건물 변화탐지 제안기법중 플랫폼의 방위각에 따른 객체 간의 방향을 고려한 방법의 F1-score가 0.891로 가장 높은 정확도를 보이는 것을 확인할 수 있었다.

앙각변동에 따른 Ku 밴드 안테나 G/T 분석 및 실험

이경순(Kyung-Soon Lee),구경헌(Kyung-Heon Koo) 한국전자파학회 2017 한국전자파학회논문지 Vol.28 No.7

위성 단말기가 차량 이동하면서 통신을 유지하려면 실시간 안테나 방위각과 앙각 보정이 필요하다. 앙각 보정은 안테나에 유입되는 외부 잡음온도 변동을 수반하여 시스템 G/T에 영향을 끼친다. G/T는 안테나이득 G(Gain)와 잡음온도 T(Noise temperature)의 비율로 표현되며, 안테나 이득설계에 필요한 중요 성능지수이다. 본 논문은 앙각변동을 고려한 G/T 분석 및 안테나 설계절차 수립을 목표로 한다. 이를 위해 ITU-R P.372 Radio Noise 권고사항에 따라 강우감쇠를 포함한 휘도온도와 앙각과의 관계를 분석하였다. 다음에 분석결과를 기반으로 안테나를 제작하여 G/T 측정에 의한 설계절차를 검증하였다. 이 실험을 통해 앙각에 따른 G/T를 확인하였으며, 시스템에서 요구되는 최소 안테나 이득 분석 및 설계절차를 수립할 수 있었다. In order to maintain communication while the vehicle is moving, satellite azimuth angle and elevation angle correction are needed in real time. The elevation angle correction affects the system G/T according to the variation of the external noise temperature flowing into the antenna. G/T is expressed as a ratio of power gain G to noise temperature T and is an important performance function required for antenna gain design. This paper aims to G/T analysis considering elevation angle change and the establishment of an antenna design procedure. For this purpose, the relationship between elevation angle and brightness temperature including rain attenuation was analyzed according to recommendation ITU-R P.372 radio noise. Next, an antenna was designed based on the analysis results and design procedure was verified by G/T measurement. Through this experiment, G/T according to elevation angle was confirmed, and the minimum antenna gain analysis and design procedure required in the system could be established.

별도의 고정타를 갖는 수중운동체 승강타의 제어력에 미치는 받음각의 영향에 대한 실험적 연구

박정훈(CJeong-Hoon Park),신명섭(Myung-Sub Shin),최재엽(Jae-Yeop Choi),황종현(Jong-Hyun Hwang),신영훈(Young-Hun Shin),김연규(Yeon-Gyu Kim) 한국해양공학회 2016 韓國海洋工學會誌 Vol.30 No.4

Conventionally, the static angle of attack and static elevator tests are carried out separately to estimate hydrodynamic stability derivatives of underwater vehicles. However, it is difficult to verify the interaction between the angle of attack and elevator angle in such cases. In this study, we perform a static elevator with angle of attack test where both the angle of attack and elevator angle are varied simultaneously. The experimental results show that the angle of attack has an influence on the elevator control force and that this tendency is dependent on the sense in which the angle of attack and elevator angle are varied. We predict level flight performance using hydrodynamic derivatives estimated through this experiment. The predictions considering the effect of angle of attack show good agreement with trials conducted in the open sea.

Analysis of the Propagation Field Data on High Elevation Angle for 2GHz and 2.5GHz Bands Mobile Satellite communications

Nakazawa, Isao,Kimura,, Kazuhiro,Ishida, Hitoshi,Hama, Shinichi 통신위성우주산업연구회 2006 Joint Conference on Satellite Communications Vol.2006 No.-

The receiving revel of mobile satellite communication using the communication and broadcasting engineering test satellite(COMETS) was found to a deep fading characteristic when the satellite elevation angle was between 78 and 81 degrees. We conducted a detailed field study on high satellite elevation angle propagation on 2GHz and 2.5GHz bands in urban area there are many high buildings. We measured the receiving level of uplink/downlink transmissions between pseudo-satellite equipment and pseudo-terminal equipment (on-board antenna included). The equipment was set so that the satellite elevation angle from the horizontal was between 70 and 88 degrees. The results showed that left handed circular polarization (LHCP) receiving levels had a characteristic deep fading of 20-30dB due to the signal being reflected off a wall. When the terminal equipment moves near the building wall, we report on the result of review of the validity of the proposed high satellite elevation angle wall reflection model by the analytical result of the receiving level variations.