본 논문에서는 위성항법시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS)의 다양화에 따른 위성항법보정시스템(Differential GNSS, DGNSS) 기준국 설계를 위하여, 중국 위성항법시스템인 BeiDou의 의사거리 보정정보 생성 알고리즘과 시뮬레이션 기반의 성능 검증에 대해 중점적으로 다룬다. 먼저 DGNSS 기준국/감시국(Reference Station and Integrity Monitor, RSIM)에서의 국제적 표준 및 요구성능에 대해 살펴보고, BeiDou 연동제어문서(Interface Control Document, ICD)를 기반으로 위성의 위치를 추정하고 위성시계 옵셋과 사용자 수신기의 시계오차, 그리고 GPS(Global Positioning System)와 BeiDou 위성의 시스템 타임 옵셋을 계산하여 BeiDou 의사거리 보정정보(Pseudorange Correction, PRC)를 생성한다. GPS/BeiDou 시뮬레이터를 연동한 성능검증 플랫폼을 기반으로 BeiDou 보정정보의 오차를 계산하고, 그 측위정확도를 분석하여 성능검증을 수행하였다. 실험결과 BeiDou 의사거리 보정정보가 RTCM(Radio Technical Commission for Maritime Services)에서 요구하는 기준국 운영 및 보정서비스를 위한 측위성능을 충족함을 확인하였다.
위치결정은 삼각측량, 다각측량, 천문측량으로 결정하지만, 측점이 이동하는 경우는 종래의 측량방법으로는 불가능하다. 인공위성측량은 이러한 문제점을 해결하여 자동차에서 위치를 확인하는 것이 가능하다. 자동차 위치결정의 이론적 방법은 인공위성위치결정시스템을 사용할 수 있으며, 위성측량시스템 중공학적으로 가장 활용범위가 넓고 이용이 편리한 것은 1980년대 완성된 미국의 GPS로서 궤도고도 20,000km 상공에 6개의 궤도면에 4개씩 총 24개의 위성을 배치하여 전세계 어디에서도 수초안에 위치를 측량하는 시스템이다. 이 시스템은 항공기나 선박 등의 항법유도에 이용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 GPS를 이용한 인공위성측량방법으로 자동차위치결정을 실용화시키고자 하는 실험적 연구이다. 연구방법에는 1점측위와 상대측위를 비교하였다.
Geoloaction이란 다수의 위성을 이용하여 지구상에 존재하는 송신기의 위치를 결정하는 문제이다. 본 논문에서는 한 기의 정지제도 위성과 한 기의 저궤도 위성을 이용하여 위성에 수신된 신호를 처리하여 얻은 도래 시간차(time difference of arrival or TDOA) 측정치로부터 정적인 송신기의 위치를 추정하는 문제를 다룬다. 위성들의 부정확한 위치 정보와 잡음이 더해진 도래 시간차 측정치를 이용한 geolocation 문제의 경우, 정확한 위치 추정치를 얻기 위하여 total least squares (TLS) 알고리즘으로 접근한다. Monte-Carlo 실험을 통해 기존의 least squares (LS) 방법과 비교함으로써 제안한 TLS 알고리즘의 성능을 검증하였다.
다양한 차세대 위성항법시스템들이 개발되고 있지만, 현재 사용자가 측위에 이용할 수 있는 위성항법시스템은 GPS와 GLONASS 뿐이다. 이 연구에서는 GLONASS의 궤도력 중에서 알마낙을 이용하여 위성궤도를 예측하고 예측궤도의 정확도를 평가하였다. 예측궤도를 생성하기 위하여 알마낙 파일에 포함되어 있는 케플러 궤도요소와 궤도방정식을 이용하였으며, 그 결과는 정밀궤도력과의 좌표 비교를 통하여 정확도를 검증하였다. 그 결과, 7일 동안 예측한 위성궤도의 3차원 최대오차는 155.4km로 나타났으며, RMS 오차는 56.3km로 나타났다. 또한 실제관측 결과와의 비교를 통해 궤도오차가 위성의 가시성을 분석하는데 무리가 없는 수준임을 확인하였다.
위치기반서비스는 넓은 지역을 커버하기 위해 인공위성이나 이동통신기지국을 이용하는 GPS와 건물 내부나 공원과 같이 한정된 공간(근거리)에서 Zigbee, RFID, CSS(Chirp Spread Spectrum), UWB, Bluetooth, Wi-Fi 장비 등을 이용하는 RTLS(Real Time Location System)로 나눌 수 있으며, 유선과 무선 인프라의 발전과 측위 기술의 고도화, 인터넷의 발전, 콘텐츠의 다양화 등을 통하여 기술적 발전을 거듭하고 있으며 향후 공통 핵심 기술 요소인 측위 기술, 콘텐츠 기술, 인터넷 및 이동통신기술 등을 중심으로 발전할 것으로 예상된다. 본 논문에서는 LBS의 발전방향에 대한 신기술과 표준화 기술을 조사 분석하여 관련 업계에 기여할 방향을 찾고자 한다.
미국의 GPS, 러시아의 GLONASS, 유럽의 Galileo, 중국의 Beidou 등과 같은 GNSS(Global Navigation Satellite System)의 핵심요소인 정밀 시각은 전 세계에서 다양한 경제적 활동의 중요한 근간이 되어 있다. 통신시스템, 전력 그리드, 금융 네트워크 등은 기본적인 작동 원리의 근간뿐만 아니라 작업들 간의 동기와 운영적 효율을 위해 정밀 시각을 기반으로 동작한다. 본 논문에서는 GNSS 신호 관측을 통해 클럭의 오류(클럭 솔루션)를 계산하는 방법인 정밀 절대측위 기법을 구현한 벨기에의 아토미움을 국내에서 처음으로 소개하고 한국표준과학연구원 관측 데이터를 적용하여 클럭 솔루션을 추출한 결과를 제시한다.
GPS/GLONASS 결합을 통해 위성의 가시성, 정확성, 그리고 이용성 등이 증가하였다. 하지만 두 시스템 결합에서 시간계 차이, 좌표계 차이, 그리고 GLONASS의 상이한 주파수에 의해 결합 반송파 주파수에서 반송파 미지정수 결정에 관한 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 단독위치결정에서 GPS/GLONASS 결합에 의한 위치결정 정확도를 평가하고, GPS/GLONASS 결합에 의한 위성의 가시성과와 위성신호 수신고도각에 따른 자료획득율을 검토함으로써 GPS/GLONASS 결합 특성을 알아보고자 한다.
대한민국은 2022년부터 위성을 통한 GPS 측위 보강시스템인 SBAS의 본격 서비스를 목표로 연구개발을 진행 중에 있으며, 기존에 운용되고 있는 전국망 해양 DGPS국을 SBAS 기준국으로 활용하기 위한 방안을 모색하고 있다. 이런 이유에서 본 논문은 해양 DGPS국의 효과적인 공동 활용방안 제안을 위하여 SBAS 기준국의 요구기능과 성능을 분석하고, 해양 DGPS국과 비교하였다. SBAS는 관련 장비와 시설에 대한 검증이 엄격하고, 인증이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 해양 DGPS국이 SBAS 기준국으로써 SBAS 운영에 필요한 성능을 만족시키면서 해양 DGPS의 본래 기능과 성능, 표준 준수는 물론이고, 위성항법 시스템의 다원화에 유연하게 대응할 수 있도록 DGPS국의 구조를 설계하였다.
본 논문은 동역학 모델을 적용한 양방향 군 탐색구조 시스템의 시작품 제작에 대한 내용을 기술한다. USRP 개발 플랫폼과 단말기와 위성간의 통신을 상용 LTE망에 COSPAS-SARSAT 규격인 Spread Spectrum 방식의 신호체계를 USRP에 구현한 결과이다. 또한 구현된 결과의 정당성을 확인하기 위해 동역학 모델을 적용한 COSPAS-SARSAT 기반의 RF신호 처리를 USRP 테스트베드에 적용하여 실제적인 성능평가를 수행하였다. 향후 TDOA와 FDOA의 상관관계를 이용하는 CAF 알고리즘을 이용하여 보다 정확한 지상측위에 적용하고자 한다.
GNSS 반송파 위상 측정치를 사용하는 정밀 측위 혹은 자세결정에서 미지정수의 결정이 반드시 필요하며 많은 연구가 진행되었다. 그러나 한번 구해진 미지정수는 위성 추적상태가 변화하지 않으면 상수로 계속 사용할 수 있으므로 미지정수 검색과정을 통하지 않고 이미 구해진 미지정수를 사용할 수 있다. 본 논문에서는 ARCE를 변형하여 한번 구해진 미지정수와 새로운 측정치를 이용하여 환경 변화에서도 미지정수를 재구성할 수 있는 미지정수 전파기법을 제안하였다. 초기 미지정수는 LAMBDA로 구하며 신뢰도 향상을 위하여 여러 epoch 동안 연속해서 비율검사를 통과한 미지정수를 사용한다. 한번 구해진 미지정수는 위성의 배치, 위성 신호의 단락 등의 변화에도 미지정수 검색기법을 통하지 않고 제안한 기법을 사용하여 계속 유지될 수 있다. 이로 인하여 미지정수 결정의 성공률이 향상되며 계산량이 감소되는 효과를 얻을 수 있다. 실제 측정치를 이용한 실험으로 제안한 방법은 효과적인 방법임을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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