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.

GPS/GLONASS의 반송파 위상을 이용한 차량항법

이인수(In-Su Lee),이용희(Yong-Hee Lee),문두열(Du-Youl Moon),손영동(Young-Dong Son) 한국항해항만학회 2002 한국항해항만학회지 Vol.26 No.3

현재 범세계위치결정체계(GPS)와 추측항법(DR), 기타 장치를 결합한 육상차량항법시스템이 사용되고 있다. 그리고 GPS는 육상항법시스템으로 널리 이용되고 있지만, 도심지 등에서 가시위성의 부족으로 차량의 동적 위치결정에 적절하지 못하다. 따라서 본 연구에서는 GPS의 단점을 보완하기 위해 GPS/GLONASS 결합항법시스템을 이용하여 차량의 동적위치를 결정하였다. 실험결과 도심지에서 많은 장애물과 가시위성에도 불구하고 GLONASS 위성의 부가로 높은 자료획득률을 보여 GPS/GLONASS의 결합항법시스템으로 차량의 동적 위치를 연속적으로 획득할 수 있었다. 그러므로 GPS/GLONASS 결합항법시스템은 도로의 교통흐름의 통제와 효율적 관리에 응용할 수 있을 것으로 사료된다. Nowadays, the combined land navigation system using GPS(Global Positioning System) and DR(Deduced Reckoning), etc has been used. Although GPS is popular with the land navigation system, this is not useful for the kinematic positioning of the vehicles in the urban canyon because of its few satellites. Thus, this study deals with the kinematic positioning of the vehicles with the combined GPS/GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System) to compliment the drawbacks of GPS. So the kinematic positioning of the vehicles can be performed constantly by the combined GPS/GLONASS based on the high acquisition rate of data with the help of GLONASS despite of many obstacles and few satellites tracked in the test sites. Consequently, the combined GPS/GLONASS can be applicable to the control of traffic flow and the effective management of road system.

eLoran 기술개발 현황과 성능분석

서기열,김영기,박상현,황태현,이상헌 한국항해항만학회 2018 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.추계

본 논문에서는 위성항법시스템의 백업 PNT 시스템으로 각광받고 있는 eLoran 시스템의 기술개발 현황과 그 성능 커버리지 예측 분석에 대해 중점적으로 다룬다. eLoran 서비스 시범운영을 위한 테스트베드 구축현황과 eLoran 송신국 시스템, 보정기준국 시스템, 통합운영 제어시스템, 그리고 사용자를 위한 eLoran/GNSS 통합수신기의 개발현황에 대해 설명한다. eLoran 테스트베드 구축을 통한 시범운영을 위해 서, 시험송신국 구축을 위한 계획 및 지상파 기반의 백업 PNT 서비스를 향한 향후 계획에 대해 논의한다. This paper deals with the development status of eLoran system which is the best backup position, navigation, and timing (P NT) system of Global Navigation Satellite System (GNSS) and its performance result. It especially explains the status of eLoran testbed implementation for the eLoran test service, development of eLoran transmitting system, differential Loran (dLoran) system, integrated operation and control system (IOCS), and integrated eLoran/ GNSS receiver. The paper discusses about the future plan for the build up test transmitting station and backup P NT service to succeed to the trial operation of eLoran testbed system.

위성항법 신호를 이용한 지진에 의한 전리층 교란 실시간 검출 기법 연구

송준솔(Junesol Song),강선호(Seon-Ho Kang),한덕화(Deok-Hwa Han),김부겸(Bu-Gyeom Kim),기창돈(Changdon Kee) 한국항공우주학회 2019 韓國航空宇宙學會誌 Vol.47 No.8

본 연구에서는 위성항법 신호를 활용하여 전리층 교란 관측을 통한 실시간 지진 발생 검출에 대한 연구를 수행한다. 위성항법 신호를 활용하여 추정한 전리층 지연을 이용하여 전리층 교란 모니터를 선정하고, 실시간 검출을 위한 교란 판단 기준값(threshold)을 계산하는 방법을 소개한다. 또한, cycle slip 등 다른 오차 요인에 의하여 발생하는 전리층 변화와 지진에 의해 발생하는 전리층 변화를 구분하기 위하여, 지진에 의한 파동 특성을 이용하여 지진에 의한 전리층 교란 검출 판단기준을 제시한다. 한국 및 일본에 설치되어 있는 47개의 기준국으로부터 수집한 측정치를 활용하여 제안된 알고리즘의 성능 검증을 수행한다. In this paper, we focus on the real-time detection method of a seismic ionospheric disturbance using Global Navigation Satellite System (GNSS) signal. First, the monitor for the detection of the seismic ionospheric disturbance is studied based on the estimated ionospheric delay using the GNSS signals. And then, the threshold for the automatic detection is computed. Moreover, to discriminate the seismic ionospheric disturbance against the other ionospheric anomalies due to other error sources such as cycle slips, the signatures of the ionospheric perturbation caused by the seismic wave is investigated. Based on the observation, the detection strategy is proposed. Using GPS observations collected from the 47 permanent stations in South Korea and Japan, the proposed real-time detection method is evaluated.

eLoran 테스트베드 구축을 위한 기술개발 현황

서기열(Ki Yyeol Seo),박상현(Sang Hyun Park),황태현(Tae Hyun Fang),이상헌(Sang Heon Lee) 한국항해항만학회 2017 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.추계

본 논문에서는 위성항법시스템의 신호 취약성에 대비 가능한 대표적인 백업 PNT 시스템인 eLoran 시스템의 기술개발 현황에 대해 다룬다. eLoran 서비스 시범운영을 위한 테스트베드 구성과 eLoran 신호의 생성 및 변조와 함께 신호를 증폭하여 방송하는 송신기 시스템, 송신국 신호에 대한 오차를 계산하여 사용자에게 제공하기 위한 보정기준국 시스템, eLoran 시스템 통합 운영 및 관리를 위한 통합운영관리시스템과 그 기술개발 현황에 대해 설명하고, 백업 PNT 서비스를 향한 향후 계획에 대해 논의한다. This paper focuses on development status of eLoran system which is an representative backup PNT system in order to overcome the vulnerability of GNSS signals by radio frequency interference such as jamming. eLoran testbed system consists of new transmitting system for amplifying the signal through signal generation and modulation, differential Loran (dLoran) reference stations for calculating the signal errors received from transmitters, an integrated operation and control system (IOCS) for eLoran service. Therefore we present the configuration of testbed architecture for trial operation of eLoran service and the development status, and discuss about the next step toward backup PNT service using eLoran system.

한국형 위성항법시스템 아키텍처 설계를 위한 의사거리 오차요소 분배 최적화 알고리즘

민동찬(Dongchan Min),이진실(Jinsil Lee),이지윤(Jiyun Lee) 한국항공우주학회 2017 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2017 No.11

철도건설공사를 위한 측량에서의 고도화 정착에 관한 연구

문제우(Moon Jae-Woo),김영하(Kim Young-Ha),오병수(Oh Byung-Soo),한춘득(Han Chun-Deuk) 한국철도학회 2010 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2010 No.7

현대의 측량기술은 위성항법시스템 및 원스톱디지털장비의 등장으로 지구공간상 어느 지점이라도 단일좌표체계의 절대성위치 취득이 가능한 시대로 진보하고 있다. 한편 철도의 속도는 나날이 고속화 되어가고 있어 철도건설시 궤도중심을 포함한 주요시설물 등의 위치를 결정할 때 고도화된 정밀성이 요구된다. 이에 따라 철도건설공사측량에서는 기술지원과 절차가 지침화되어 적용되고 있다. 본 연구에서는 철도건설의 설계와 시공 그리고, 유지관리로 이어지는 과정에서 철도건설측량지침 적용에 따른 측량시 문제점에 대한 대안을 시범지구의 실데이터를 통해 분석 · 연구 · 제시하였다. Modern surveying techniques have been progressed to get the absolute position of a single coordinate system at any point on the earth with the advent of the Global Navigation Satellite System and One-stop digital equipment. In addition, as the speed of the railway has been increasingly faster, in determining the location of major facilities including the center of tracks, it is required to the sophisticated precision. The surveying of railway construction has applied the technical supports and procedures in accordance with the current requirements. In this study, the applicable guidelines of surveying on practical issues and alternatives would be examined, analyzed, and presented by using the empirical data of pilot areas in the process of design, construction, and the maintenance of railway.

한국형발사체용 위성항법수신기의 초기설계 및 성능검증

권병문,문지현,신용설,최형돈 한국항공우주학회 2012 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2012 No.11

기체에 설치된 4개의 위성항법안테나로부터 항법위성신호를 수신하여 발사체의 비행안전을 위한 실시간 항법정보와 시각동기를 위한 1-PPS(Pulse Per Second)를 제공하는 한국형발사체용 위성항법수신기는 특정 국가에 종속되지 않도록 2개 이상의 복합 항법위성신호를 이용해야 한다. 본 논문에서는 복합 위성항법수신기의 플랫폼을 검증하기 위하여 2개의 위성항법안테나로부터 GPS L1 C/A 코드신호와 GLONASS G1 신호를 수신하여 항법정보를 계산하는 위성항법수신기를 제작하고, 시뮬레이터를 이용한 동특성 환경에서의 성능시험과 항공기를 이용한 비행시험 결과를 분석하였다. 복합 위성항법수신기의 설계 및 제작에서 얻은 경험은 추후 한국형발사체용 위성항법수신기의 개발에 활용할 예정이다. In KSLV-Ⅱ, the GNSS Receiver with 4 GNSS antennas installed on the vehicle is to provide real-time navigation data for range safety and 1-PPS(Pulse Per Second) for time synchronization. In order to be not subordinate to certain countries, more than 2 different open civilian GNSS signals should be used in the GNSS receiver. An initial model of the GNSS receiver for KSLV-Ⅱ was manufactured to use GPS L1 C/A code signal and GLONASS G1 signal received from 2 GNSS antennas. Several performance tests were carried out to evaluate accuracy of the GNSS receiver using a GNSS signal simulator as well as a real aircraft. The results in this paper will be practically used for development of the multi-GNSS receiver for KSLV-Ⅱ.

발사체 시나리오에서 PLL 루프필터의 대역폭에 따른 GPS 수신기의 성능 분석

문지현(Ji-Hyeon Moon),권병문(Bung-Moon Kwon),신용설(Yong-Sul Shin),최형돈(Hyung-Don Choi) 한국항공우주연구원 2013 항공우주기술 Vol.12 No.1

본 논문에서는 GPS 수신기의 반송파 추적루프를 3차 PLL로 구성하고 대역폭을 변화시켰을 때 발사체 시나리오를 이용한 시뮬레이션에서 GPS 수신기의 추적 및 항법성능을 분석한다. 시험에 사용된 GPS 수신기는 발사체가 가지는 동특성으로 인해 3차 PLL로 구성된 추적루프의 대역폭에 따라 추적 및 항법성능에 차이가 나타났으며, 특히 대역폭이 좁게 설정된 경우에는 신호추적을 놓쳐 항법 계산을 하지 못하는 경우도 발생하였다. This paper describes the analysis of the tracking and navigation performance of a GPS receiver in a launch vehicle simulation when the carrier tracking loop is designed as a 3rd order phase-locked loop with variable bandwidths. There are differences of tracking and navigation performance according to the variable bandwidths under the dynamics condition. When the bandwidth is set to narrow, the GPS receiver could not track the satellite signals so that the navigation information could not be calculated.

전역위성항법시스템과 한국형위성항법시스템의 호환성에 기반한 정지궤도에서의 항법신호 가용성 분석

김기민(Gimin Kim),박찬덕(Chandeok Park),임덕원(Deokwon Lim) 한국항공우주학회 2020 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2020 No.7