Along with the remarkable advances in GNSS technology, SBAS further enhances the accuracy and integrity of GNSS location information and derives improvement in the safety and efficiency of air traffic management from reducing GNSS location errors, induced by passing through the ionosphere and atmosphere, to less than three meters. In this regard, ICAO specifies the standards of SBAS signals and recommends every party to phase in by 2025; and it is foreseeable that SBAS APV-I and CAT-I will be provided in South Korea by its undertaking the development of KASS, a Korean SBAS. The purpose of the study is to design SBAS APV-I procedure on the basis of the runway 15L of Incheon International Airport and conduct obstacle assessment according to PAN-OPS Doc. 8168, focusing on the usability and usefulness of SBAS APV-I. The results show that SBAS APV-I will provide better decision height compared to other PBN RNP approach procedures such as LNAV and Baro-VNAV at the Incheon International Airport.
급속도로 증가하는 항공 교통량으로 인한 공역 과밀화와 공역제한으로 인해 국제민간항공기구(ICAO) 에서는 공역 수용 증대를 위한 performance-based navigation 을 실시하기 위해 2025년 까지 모든 항공기들을 대상으로 하여 SBAS 사용을 촉구하고 있는 실정이다. 이에 맞춰 국내 역시 한국의 공역환경 특성을 반영한 한국형 SBAS의 연구 개발을 지속중이다. 국내에서는 아직 SBAS의 성능 시험 및 검증을 위한 비행검사 절차 및 이에 필요한 탑재장비 구성방안이 수립되어 있지 않으므로 본 논문에서는 FAA, ICAO 규정집, 그리고 국토교통부가 제정한 법령을 분석하여 향후 수립될 한국형 SBAS의 필수 평가 사항들과 파라미터들을 도출하고, RTCA 규정집을 참고하여 RTK-DGPS 위치고정 시스템을 이용한 비행검사 최적 장비 구성방안에 대해 제시하였다.
위성항법보강시스템 (Satellite Based Augmentation System; SBAS)은 정지궤도(GEO) 위성들을 이용하여 GPS, GLONASS 등의 위성항법시스템 (Global Navigation Satellite System; GNSS) 사용자들에게 무결성 데이터 및 정정 데이터를 방송하는 데 목적이 있다. 국제민간항공기구 (International Civilian Aeronautical Organization; ICAO)의 2025년까지 SBAS 도입 권고에 따라, 국토교통부 사업으로 한국형 SBAS 시스템 개발/구축 사업이 진행 중에 있다. 한국형 위성항법보강시스템인 KASS(Korea Augmentation Satellite System)는 초정밀 GPS 오차보정시스템으로, 기준국(KASS Reference Station; KRS), 중앙처리국(KASS Processing Station; KPS), 위성통신국(KASS Uplink Station; KUS) 및 통합운영국(KASS Control Station; KCS)으로 구성된 지상시스템과 GEO 위성으로 이루어져 있다. 본 논문에서는 KASS 지상 부문과 GEO 위성간의 연동 역할을 하며 신호생성부(Signal Generator Section; SGS)와 RF부(Radio-Frequency Section; RFS)로 구성된 KASS 위성통신국에 대해 개념적 설계를 하였다.
지난 2014년 한국형 SBAS (satellite based augmentation system)인 KASS (korea augmentation satellite system) 개발 구축 사업을 본격적으로 착수하였다. SBAS는 항공용으로 제정된 규격이지만, 비항공 분야에서도 활용이 가능하다. SBAS 규격으로 정해져 있는 메시지에 전송되는 정보의 종류 및 내용이 한정되어 있다. 전송되는 정보를 통해 센티미터 수준의 고정밀 위치 정보가 요구되는 분야에서 활용하기에는 정확도 수준이 낮기 때문에 추가적인 정보 제공이 필요하다. 비항공 분야에서 활용되는 정보를 항공기 항법에 영향을 주지 않으면서 안전하게 전송하기 위해서는 이에 대한 방법이 필요하다. 따라서, 이 논문에서는 항공용 SBAS 수신기에 대한 안전을 확보하면서 비항공 분야에서 활용할 수 있는 비규격 SBAS 데이터를 전송하는 방법에 대해 고찰하였다.
KASS (korea augmentation satellite system)는 국제민간항공기구 (ICAO; international civil aviation organization)의 항공통신 관련 국제표준권고 (SARPs Annex 10)에 따른 항공용 서비스 성능이 보장되어야 하는 한국형 SBAS (satellite based augmentation system) 이다. 목표 서비스 성능의 보장을 위해서는 운영 시스템이 안정적으로 동작하고 유지, 관리되어야 하며 이를 위해 유지보수 체계가 확립되어야 한다. 유지보수 관점에서 KASS 하위시스템을 교체유닛 단위로 정의하고 유지보수 조직, 유지보수 절차를 정의하였다. 또한, 유지보수 수행을 위한 교체유닛 단위의 유지보수 임무를 산출하였으며 산출된 임무가 앞서 정의된 교체유닛 단위를 충분히 포괄하는지 검증하였다. 본 연구를 통해 산출된 유지보수 임무는 2023년 말 본격적인 항공용 서비스 제공 전, 실 운영 준비과정에서 검증될 것이며 지속해서 업데이트될 것이다.
2014년에 착수된 한국형 SBAS인 KASS 개발 사업은 2022년 APV-1급 SOL서비스를 목표로 개발이 수행 중에 있다. KASS 연구개발에는 개발 요구조건 및 성능 요구조건을 분석하기 위해 비행시험이 이루어져야 한다. 그러나 국내에는 아직 평가항목이 제시되어 있지 않아 FAA 및 ICAO 규정서를 분석하여 KASS 개발을 위한 비행시험용 평가 항목이 구성되어야 하고, 국제적 기준에 부합하여 만들어져야 한다. 본 논문에서는 위성항행시스템을 적용한 비행시험용 SBAS 구간별 절차 검증을 분석한다.
최근 3년간 위성항법 보유 및 활용이 가능한 주요 국가들은 DGNSS 중파서비스를 중단하고 위성기반의 보정 서비스(SBAS) 제공 추세이다. 한국형 SBAS 서비스인 KASS가 개발 중에 따라 우리나라 해양분야 활용 가능성 검토 및 중파서비스에 대한 정책방향 연구가 필요하다.
비행환경에서의 드론 운용에 있어서 ICAO가 규정한 성능 요구조건을 만족하기 위해서는 SBAS와 같이 보강정보를 제공해주는 시스템이 필요하다. 하지만 드론이 SBAS 신호를 지속적으로 수신할 수 없는 환경에서는 드론의 운용 범위가 제한될 수 있다. 본 논문에서는 드론 운용범위 확대를 위하여 SBAS 위성 신호 차폐지역에 위치한 드론을 가정하여 기준국 서버에서 별도의 통신 채널을 이용하여 SBAS 보정정보를 송출하는 시스템을 제안하였다. 제안한 시스템을 구현하고 정적 환경에서 검증을 수행한 결과 DGPS 측위 결과는 약 10cm 정도의 성능 차이를 보여 그 성능이 매우 유사함을 확인할 수 있었다. 또한 시스템에서 계산한 보호수준 역시 항공용 수신기에서 계산한 값 대비 2m 이내의 성능차이를 보임으로써 실시간 소프트웨어에 적용된 알고리즘의 적절성을 검증하였다.
한국형 SBAS (KASS)에서 기준국 사이트는 GPS/GEO 신호를 수집하고 감시하는 중요한 인프라 시설이다. SBAS 기준국은 상시 관측소보다 요구사항이 명확하고, 운영 단계에서 지속적인 유지보수가 필요하다. KASS 기준국 사이트 구축은 사이트 조사, 사이트 공사, 안테나 측지측량, 장비 설치 및 운영을 위한 준비가 필요하다. 사이트 조사는 사이트 가용 여부 및 시스템 성능 예측을 위한 단계이다. 기준국 사이트, 장비실 및 부대시설은 운영 기관이 사이트 요구 사항을 만족하도록 제공해야 한다. 기준국 안테나의 위치는 매우 중요한 정보로 측지측량을 통하여 정확도를 확보해야 한다. 정확한 위치의 안테나에서 측정된 측정치는 중앙처리국에 제공된다. 기준국의 정확한 위치는 향후 지속적인 위치 확인 및 업데이트를 수행해야한다. 기준국 사이트 구축이 완료 되면, 기준국 장비 설치 및 운영을 위한 업무를 수행한다. 본 논문에서는 7곳의 기준국 사이트의 구축 절차 및 결과를 제시하였다.
최근 항공교통량이 폭발적으로 증가됨에 따라 항공로 수용력 증대를 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 기존 VOR/DME장비를 기준으로 설정된 항공로 상 분리간격의 한계를 보완하기 위하여 인공위성을 활용하는 GNSS가 고려되고 있다. 또한 GNSS 오차를 보정할 수 있는 시스템인 SBAS를 이용하여 더욱 더 정확한 위치정보를 얻으려 노력하고 있다. ICAO에서는 2025년까지 SBAS 도입을 권고하고 있고 우리나라 또한 2014년부터 한국형 SBAS인 KASS개발에 착수하였다. 이에 KASS 개발에 따른 노력으로, 적절한 수신기 설계가 요구되어 본 논문에서는 측정항목에 대한 간섭임계값 및 위성 수신 안테나의 앙각에 따른 수신 안테나 이득을 분석하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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