육상교통 인프라 구축을 위한 다중 네트워크 간 미지정수 수준 조정이 고려된 Compact Network RTK 보정정보 생성기법 연구

송준솔 ( June Sol Song ),박병운 ( Byung Woon Park ),기창돈 ( Chang Don Kee ) 한국항행학회 2013 韓國航行學會論文誌 Vol.17 No.4

정적 사용자에 한정되었던 Network RTK 서비스는, 최근 차량 사용자와 같은 동적 사용자를 위한 고 정확도 항법에 대한 요구 증가로 동적 사용자에 대한 적용 연구가 활발히 진행되고 있다. 동적 사용자는 위치 이동에 따라 보정정보가 생성되는 기준 국 조합이 변경될 가능성이 있으며, 사용자의 균일한 정확도 유지를 위해서 Compact Network RTK 보정정보는 기준 국 조합에 상관없이 일관성을 유지해야 한다. 따라서 본 논문에서는 기준 국에서 수행 가능한 네트워크 간 미지정수 수준 조정 방법을 제안하고, 이론적 수식전개를 통해 설명하였다. 전국 단위의 가상의 다중 네트워크를 설정하여 미지정수 수준 조정 방법에 대한 성능 검증을 수행하였으며, 사 용자 이동에 따른 네트워크 변경 상황을 가정하고, 사용자 위치의 보정정보를 미지정수 수준 조정 여부에 대해 비교 분석하였다. 또한, 두 네트워크 경계 지점에 있는 사용자에 대해 GPS 실측 데이터를 활용하여 사용자 성 능을 예측하였다. 그 결과, 미지정수 수준 전 수 cycle에 해당하는 두 네트워크 간 보정정보 불연속이 0.25 cycle 이내로 감소하였으며, 미지정수 수준 전, 2DRMS 40~50cm에 달했던 수평오차가 사용자는 네트워크 변경 에 상관없이 수평 정확도 8 cm (2DRMS) 이내의 일관된 위치 정확도의 연속적인 획득이 가능하였다. Network RTK is widely used especially for static applications so far, however, the demand for high accuracy positioning for kinetic users such as land vehicles is growing for safety and convenience reasons. Kinematic users move along the roads and the network where they receive corrections can be changed. Compact Network RTK corrections should keep consistency while network change. In this paper, we introduced a method of generating Compact Network RTK corrections considering network ambiguity level adjustment by formulation of corrections. We verified the proposed method for reference station networks across whole country. We also generated Compact Network RTK corrections using simulation and real GPS data from reference stations in South Korea and evaluated performance of users. As a result, the discontinuity between corrections from two networks reduced to 0.25 cycle from several cycles. And user could achieve less than 8 cm (2DRMS) horizontal position accuracy continuously regardless of network change.

해양교통시설측정선 ‘한빛호’ 측정시스템 고도화 방안에 대한 연구

기창돈(Chang-Don Kee),이택진(Taik-Jin Lee),김강호(Ghang-Ho Kim),이용안(Yong-An Lee),이형상(Hyung-Sang Lee),김시욱(Si-Wook Kim),임성훈(Sung-Hoon Lim) 한국항해항만학회 2009 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.공동학술

A Hanbitho, which is a ship to measure maritime transportation system, observes and estimates the maritime transportation system and its signal to be able to receive in our closed sea. New GNSS system are constructed such as GLONASS, GALILEO, QZSS, however, our ships can see use SBAS service such as MSAS of Japan. So, it is needed to reconstruct new measuring system to observe and esimate new GNSS and SBAS. In this paper, we propose the upgrade method of Hanbiho measuring system. 해양교통시설측정선 한빛호는 우리나라 영해에서 수신 가능한 해양교통시설 관련 신호에 대한 감시 및 평가를 수행한다. 그러나 GPS에 이어, GLONASS, QZSS, GALILEO 등 새로운 GNSS의 구축이 진행되고 있으며, 보정위성항법 역시 SBAS 보정서비스를 이용하는 것이 가능해졌다. 따라서 이렇게 급변하는 해양교통환경을 효과적으로 감시하고, 평가하기 위한 새로운 측정시스템이 필요하며, 본 논문에서는 이를 위한 한빛호 측정시스템 고도화 방안에 대해 제시한다.

반향음과 잡음 환경을 고려한 실시간 소리 추적 시스템

기창돈(Chang-don Kee),김강호(Ghang-ho Kim),이택진(Taik-jin Lee) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.3

소리를 이용한 위치 추적은 마이크로폰을 이용하여 신호를 수집하고 수집된 신호로 부터 마이크로폰 간의 신호 도달 시간차를 추정한 뒤 추정된 시간차를 이용하여 소리의 발생 위치를 추정하는 과정을 거치게 된다. 실내 환경에서 이를 활용하기 위해서는 잡음과 반향음에 대한 강건성을 확보해야만 하는 제약이 따른다. 특히 실시간으로 구현하기 위해서는 계산의 효율성까지 고려되어야 한다. 본 논문에서는 네 개의 저가 콘덴서 마이크로폰을 이용하여 비용적인 측면과 계산량에서의 효율성을 모두 추구하였다. 네 개의 마이크로폰을 이용하여 마이크로폰 간의 소리 도달 시간차를 구하는 계산량을 줄였고 GCC-PHAT(Generalized Cross Correlation-Phase Transform) 알고리즘을 이용해서 강건성을 높였으며 iterative least square 방식을 이용하여 높은 정확도의 위치 데이터를 얻을 수 있었다. Sound localization algorithm usually adapts three step process: sampling sound signals, estimating time difference of arrival between microphones, estimate location of sound source. To apply this process in indoor environment, sound localization algorithm must be strong enough against reverberant and noisy condition. Additionally, calculation efficiency must be considered in implementing real-time sound localization system. To implement real-time robust sound localization system we adapt four low cost condenser microphones which reduce the cost and total calculation load. And to get TDOA(Time Differences of Arrival) of microphones we adapt GCC-PHAT(Generalized Cross Correlation-Phase Transform) which is robust algorithm to the reverberant and noise environment. The position of sound source was calculated by using iterative least square algorithm which produce highly accurate position data.

소프트웨어 기반 GPS IF 신호 시뮬레이터 설계 및 구현

한덕화(Deok Hwa Han),기창돈(Chang Don Kee) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.6-2

DGNSS 기준국 관측환경 분석

손동효,박관동,원지혜,최용권,기창돈,Sohn, Dong-Hyo,Park, Kwan-Dong,Won, Ji-Hye,Choi, Yong-Kwon,Kee, Chang-Don 한국항해항만학회 2011 한국항해항만학회지 Vol. No.

이 연구에서는 국토해양부 위성항법중앙사무소가 운영하고 있는 17곳 DGNSS 기준국의 신호수신환경을 파악하기 위해 관측자료의 TEQC 프로그램 품질평가, 가시성 분석 및 현장조사를 병행하였다. TEQC 프로그램 수행결과 팔미도, 어청도, 거문도, 평창, 성주, 충주 기준국의 일부 지수가 상대적으로 저조하게 나타났다. 6곳을 제외한 품질평가지수는 평균 98%의 데이터수신율과 0.19m의 L1 의사거리 다중경로 오차, 0.71m의 L2 의사거리 다중경로 오차가 나타났으며, 사이클슬립은 1000회 관측당 평균 1.3회 수준으로 나타나 대부분의 기준국들은 최적의 환경에 놓여 있었다. 그러나 팔미도와 어청도의 경우 데이터수신율이 낮았다. 이는 L2C 신호를 송출하는 위성들의 P2 신호를 기록하지 못하여 수신율을 저하시키는 요인으로 확인되었다. 거문도의 경우 주변 장애물은 존재하지 않았으나 설치된 관측장비 또는 설비문제로 인하여 품질지수가 저하된 것으로 사료된다. 평창은 남쪽에서 북서쪽으로 이어지는 야산이 폭 넓게 위치하고 있어 데이터 수신율이 상대적으로 좋지 않은 기준국으로 확인되었다. 4개의 품질평가지수가 모두 좋지 않은 성주와 충주는 주변 환경이 다른 기준국과 큰 차이는 없었으나, 설치된 관측장비에 의해 신호품질이 저하된 것으로 추정되어 비교실험을 통한 추가 분석이 필요하다. In this study, we analyzed the signal environment of 17 DGNSS stations operated by DGPS Central Office through TEQC quality checking, visibility analysis and site visits. With TEQC, we produced times series of four indices of TEQC quality checking: observation ratio, L1 pseudorange multipath, L2 pseudorange multipath, and the frequency of cycle slip events. From visibility analysis, the directions where missing observations are happening were identified and the result was verified through onsite investigation. Without considering TEQC indices at the six sites(Palmido, Eochungdo, Geomundo, Pyeongchang, Seongju, and Chungju), the average TEQC indices were: 98% observation ratio, 0.19m of L1 pseudorange multipath, 0.71m of L2 pseudorange multipath, and 1.3 cycle slips per 1000 observations. The observation ratios at Palmido and Eochungdo were low. It was found that receiver settings were incorrect so that they could track the P2 signal of GPS satellites with L2C capability. No signal-blocking obstacles were found around the Geomundo station except the lighthouse. Thus, we guess that the poor TEQC indices at the site are believed to be caused by problems in the GPS hardware or cables. The low observation ratio at Pyeongchang is being caused by the surrounding hills blocking the satellite view from the south to the northwest directions. Even though all of four TEQC indices were bad at Seongju and Chungju stations, we found that the signal reception environment at the two sites is in good condition. We think that the quality indices got poor probably because of malfunctioning equipment. So, further investigation is needed for the Seongju and Chungju sites.

한국형 광역보정시스템 테스트베드 가용성 성능 분석

윤호 ( Ho Yun ),기창돈 ( Chang Don Kee ),김도윤 ( Do Yoon Kim ) 한국항행학회 2011 韓國航行學會論文誌 Vol.15 No.4

위성항법시스템(GNSS)을 민간항공 분야에 활용하기 위해서는 국제민간항공기구(ICAO)가 정한 비행단계별 정확성(Accuracy), 무결성(integrity), 연속성(continuity), 가용성(availability) 성능요구조건을 만족시켜야 한다. 사용자의 무결성을 확보하기 위해서는 사용자의 보호 수준을 크게 잡아야 하고 가용성을 향상시키기 위해서는 보호수준이 작을수록 좋다. 따라서 주어진 항행요구조건을 만족하기 위해서는 사용자의 무결성을 확보하면서 보호수준을 최대한 작게 잡아야 한다. 본 논문에서는 한국형 광역보정시스템 테스트베드 중앙처리국 모듈의 현재까지 진행 상황에 대해서 설명하고 현재 사용되고 있는 무결성 관련 알고리듬을 적용하였을 때 사용자의 무결성 및 가용성 성능에 대한 예측을 수행하였다. 또한 항법위성의 궤도 및 시계오차에 대한 공분산 행렬을 사용자 무결성 감시에 적용하였을 때의 가용성 향상 정도를 시뮬레이션을 통해 예측하도록 한다. For using Global Navigation Satellite System(GNSS) in the civil aviation, it should satisfies the Required Navigation Performances(RNPs) which are defined by International Civil Aviation Organization(ICAO). RNP defines the required accuracy, integrity, availability, continuity of each flight procedure. In order to guarantee user`s integrity, user`s protection level has to be overestimated. On the other hand, for improving user`s availability, user`s protection level has to be estimated tightly. Therefore protection level should be estimated as tight as possible while it assuring the user`s integrity. This paper describes the current integrity function of Korean WAD GNSS test bed, and predicts the availability performance of Korean WAD GNSS by simulation.

헬리콥터 비행 시험을 통한 DGPS 성능평가

김정한(Jung-Han Kim),기창돈(Chang-Don Kee),임재식(Jae-Sik Lim),김용윤(Yong-Yun Kim) 한국항공우주학회 1998 韓國航空宇宙學會誌 Vol.26 No.8

SESSION 2 : 동아시아에서 광역보정위성항법을 구현하기 위한 자연스러운 방식의 해법 ; 분산형 광역보정위성항법

평철수(Chul Soo Pyong),기창돈(Chang Don Kee) 한국항행학회 1999 한국항행학회 학술대회 논문집 Vol.1999 No.-

Wavelet을 이용한 광역보정위성항법을 위한 전리층 모델링

손경호 ( Kyoung Ho Sohn ),기창돈 ( Chang Don Kee ) 韓國航行學會 2007 韓國航行學會論文誌 Vol.11 No.4

RRAIM 기법을 활용한 다중 가설 사용자 무결성 감시 알고리듬

윤호 ( Yun Ho ),기창돈 ( Chang Don Kee ) 한국항행학회 2012 韓國航行學會論文誌 Vol.16 No.4

본 논문에서는 미래의 다중 Global Navigation Sattelite System (GNSS) 및 다중 주파수 항법신호 사용자를 위한 새로운 다중 가설 사용자 무결성 감시 기법을 제안한다. 기존의 Weighted Least Squares (WLS) 사용자 무결성 감시 (Receiver Autonomous Integrity Monitoring, RAIM) 기법은 동시에 두 개 이상의 위성이 고장 나지 않는다는 가정 하에 사용자 측정치의 무결성을 감시하므로 동시에 두 개 이상의 측정치 이상이 발생하였을 때 적절한 대응을 할 수 없다는 문제가 있다. 본 논문에서는 여러 epoch의 측정치 잔차와 위성 관측행렬의 변화량을 활용하여 단일 고장 뿐만 아니라 다중 고장을 효율적으로 검출할 수 있는 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 반송파 위상 측정치의 변화율을 활용하는 Relative RAIM (RRAIM) 기법을 적용하여 최소 검출가능 바이어스(Minimum Detectable Bias, MDB)의 크기를 최소화하였고, 시뮬레이션 결과 수 십 m 정도 크기의 다중 고장을 검출할 수 있었다. This paper develops and analyzes a new multiple-hypothesis Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM) algorithm as a candidate for future standard architecture. The proposed algorithm can handle simultaneous multiple failures as well as a single failure. It uses measurement residuals and satellite observation matrices of several consecutive epochs for Failure Detection and Exclusion (FDE). The proposed algorithm redueces the Minimum Detectable Bias (MDB) via the Relative RAIM (RRAIM) scheme. Simulation results show that the proposed algorithm can detect and filter out multiple failures in tens of meters.