최근 의도적인 간섭 또는 전파교란으로 인한 위성기반항법시스템(GNSS)의 정확도 저하 문제가 대두되면서 GNSS를 사용할 수 없는 환경에 대응할 수 있는 항법 기술 중 하나로 데이터베이스(DB)를 기반으로 한 항법 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 지구물리 DB 중 중력구배를 선정하여 우리나라 중력구배 DB를 구축하고, 확장형칼만필터(EKF)를 적용하여 중력구배기반 항법을 구현하였다. 항법 성능은 시뮬레이션을 통해 분석하였으며, 우리나라 전역에 14개의 비행궤적을 생성한 후 다양한 DB와 센서 오차, 그리고 고도에 따른 영향을 고려하였다. 비행성능을 분석한 결과 DB와 센서 오차가 작을수록, 고도가 낮을수록 정밀한 항법이 가능함을 확인하였다. 또한, DB 기반의 항법시스템 중 가장 널리 알려진 지형참조 항법과 상대적인 성능 분석을 수행한 결과, 고도가 낮은 경우는 DB 및 센서 오차와 무관하게 대체로 중력구배기반 항법이 우수한 성능을 나타내었다. 그러나 고도가 높아지면 높은 정밀도의 중력구배계와 중력구배 DB를 탑재한 경우에만 지형참조 항법의 결과와 유사한 수준의 항법이 가능하였다. 본 연구에서 고려한 DB와 센서 오차, 고도 외에도 DB 해상도, 비행속도 및 갱신 주기 등 중력구배기반 항법에 영향을 미치는 다양한 요인이 있으므로 이를 고려한 분석이 추가로 수행되어야 할 것이다.
GPS 반송파를 이용한 정밀 항법 수행 시 미지 정수 결정이 필수적이다. 한번 결정된 미지 정수는 사이클 슬립이 발생하지 않는 한 변하지 않는다. 그러나 전파 관측 환경의 변화에 따라 사이클 슬립이 발생하게 되며, 이러한 상황에서 연속적인 항법 정보 제공을 위한 적절한 대응 조치를 취해 주어야 한다. 그러나 이러한 조치들은 매우 번거로우며, 소프트웨어적인 복잡성을 야기 한다는 문제가 있다. 본 논문에서는 미지 정수 유지 및 재검색 과정을 단순화하기 위해 시스템 운동 모델을 이용하여 사이클 슬립에 무관한 위치 제공 기법을 제안하였다. 제안된 방법은 고의적으로 사이클 슬립을 발생시켜 대응 성능을 확인하였으며, 이 결과 사이클 슬립과 무관하게 항법 정보를 제공할 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 위성으로부터의 전파를 이용해 지상의 위치를 측정하는 글로벌 위성항법시스템(GNSS)과 음향측심기를 같이 사용하여 저수지의 정확한 위치 정보와 수심 정보 데이터를 동시에 획득할 수 있는 무인 조사 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 자동 경로 생성 프로그램으로 5m, 10m 및 20m의 그리드 크기에 대한 입력 조건에 따라 자동으로 순항 경로를 생성토록 하였고, 또한 자동으로 정확한 순항 경로를 제어하도록 하였다. 개발된 시스템은 전라남도 순천시 서면에 위치한 용곡(건천) 저수지에서 적용 가능성을 검증하였다. 61.1ha의 전체 저수지 수역 조사 시간에 대한 검증 결과는 새로운 시스템이 매우 높은 품질의 공간 분해능을 포함하여 저수지의 수심을 신속하게 조사할 수 있음을 나타내었다.
본 논문에서는 위성 탑재용 궤도전파기의 자동 갱신 방안에 대하여 제안하였다. 위성 탑재용 궤도전파기는 비상시 위성 항법 장치의 대체 수단으로써 여러 이유로 지상국에 의한 갱신이 불가능할 경우에 대비하여 위성체 스스로 가장 최신의 탑재 궤도전파기 모델을 유지해야 한다. 이를 위해 GPS 수신기의 고장 시점까지 가용한 GPS 항행해나 탑재 궤도 결정 시스템으로부터의 자료를 이용하여 최소자승회귀법(Least Square Curve Fit)이나 칼만 필터를 통해 위성에 탑재된 궤도전파기를 위한 기준궤도 또는 잔차 재생함수의 계수를 반복적으로 갱신한다. 탑재 궤도전파기 갱신을 통해 만약 있을 수도 있는 지상국에서의 계산 오류를 스스로 보정할 수 있고, GPS와 탑재 궤도결정 시스템의 작동 불능 시점 직전까지의 자료에 근거하여 궤도를 예측하기 때문에 항상 최신의 궤도전파기 모델을 유지할 수 있다. 또한 아리랑 1호의 궤도 예측 자료를 이용하여 실제 운용시 최적화된 알고리즘을 통해 실시간 갱신을 이용한 궤도 전파 성능에 대하여 살펴보았다.
유비쿼터스 교통 환경에서 GNSS 전파 수신 신호 상태와 상관없이 차량의 위치 정보 및 차량의 돌발 상황에 대한 서비스를 제공하기 위한 관성 항법 장치의 개발에 대해 소개한다. 제안된 시스템은 위치 파악에 많은 오차를 유발시키는 고도 부분을 분리하였고, GNSS 신호 유무에 상관없이 동작할 수 있는 시스템을 제안하였다. IMU에서는 100Hz의 속도로 위치를 파악하며, 움직이는 차량의 위치를 120초 이내에서는 GNSS 전파 수신하는 환경과 유사한 위치 오차 내에서 동작이 가능함을 실험을 통해 보였다.
미국의 전파항법정책(FRP Federal Radionavigation Plan)은 여전히 SA정책(미국방성에서 GPS 위성 궤도에 오차를 실어 전파발사를 하는 정책)을 유지하고 있고, P(Y)코드 접속에 의한 고정밀 위치정보 사용 역시 미군 및 NATO군 등 미 국방성에서 인가한 사용자에게만 허용되고 있는 관계로 그 외의 사용자는 3차원 고정밀 위치정보가 요구되는 항공기 이착륙 유도시스템, 해ㆍ육상 정밀 구조/탐색 및 육ㆍ해ㆍ공 특수목적 등에 군사용 P(Y)코드대신 DGPS를 사용하고 있다. 본 연구는 한반도 남해안 및 동해안 일부까지를 유효거리로 하고 있는 일본 Marine Radiobeaeon/DGPS 시스템에 대한 한반도 연근해에서의 위치정보 사용 가능성을 확인하기 위해 한반도 남해안에서 측정 가능한 일본 DGPS국을 선택 모델로 하여 DGPS Data 측정실험 및 위치정보 정밀도 분석을 하였다. 연구결과 군사용 P(Y) 코드수준의 정밀도를 유지하고 있어 곧 구축 예정인 한국형 DGPS 국가망과 함께 선택적으로 사용할 수 있음을 확인하였다.
Even though GNSS provides highly accurate navigation information all over the world, it is vulnerable to jamming in the electronic warfare due to its weak signal power. The United States and Korea have plans to use terrestrial navigation systems as back-up systems during outage of GNSS. In order to develop back-up systems of GNSS, an M&S software platform is necessary for performance evaluation of various vehicle trajectories and integrated navigation systems. In this paper a design method of an M&S software is proposed for evaluation of multiple radio positioning integration systems. The proposed M&S software consists of a navigation environment generation part, a navigation algorithm part, a GUI part and a coverage analysis part. Effectiveness of the proposed design method is shown by implementing an M&S software for the GPS, DME and eLoran navigation systems.
본 논문에서는 진보된 전파 항법장치인 GPS를 다른 측면으로 이용하여 도로의 센서 역할을 하는 개념으로 이용하여 복잡한 도로의 사정을 한번에 인식할 수 있고 또한 얻어진 데이터를 바탕으로 하여 현제의 무계획적인 신호체계를 효율적인 신호체계로 변화시키는데 사용하여 도로의 효율을 높이면서 정확한 데이터를 바탕으로 도로의 이용률 등을 알아 볼 수 있다.
본 논문에서는 다중 안테나를 갖는 위성항법시스템 (GNSS) 수신기에서의 subspace projection을 이용한 전파방해신호 제거와 다중경로 간섭신호 제거에 대한 방법을 기술한다. 우리는 수신기에 들어온 신호를 두 번의 subspace projection을 통해 전파방해신호와 다중경로 간섭신호가 없는 noise subspace로 투영함으로써 GNSS 신호와 noise 만으로 구성된 신호 얻게 되고, 이 신호에 Beamformer를 적용하여 최대의 신호 대 잡음비를 갖는 수신기 출력 신호를 얻게 된다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 수신기가 효과적으로 전파방해신호와 다중경로간섭신호를 제거하고 신호 대 잡음비를 최대한으로 증가시킬 수 있음을 보여준다.
2007년에 Giove-A 실험위성의 항법메시지 송신 시험이 성공적으로 끝마침으로써, 차세대 위성 항법시스템인 갈릴레오 계획이 초기궤도 검증단계를 앞두고 있다. 한국천문연구원의 우주측지연구부와 전파천문연구부는 제주 탐라대학교 내 유치 후보지에 대한 갈릴레오 센서 스테이션 전파 수신환경 공동조사를 2006년 8월 3일부터 5일까지 실시했다. 전계강도 스펙트럼은 전 대역$(800{\sim}2000MHz)$과 내 대역(E5, E6, L1 밴드)에 대해서 24시간 주파수 영역 관측을 했다. 이 단계에서 관측된 강한 내 대역 간섭 신호에 대해서 시간영역 분석을 했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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