본 논문에서는 위성항법신호감시국에 대한 핵심기술인 FPGA 기반의 위성항법수신기를 구현하여 갈릴레오 E1 및 E5 신호처리 동작검증 및 처리결과를 제시하였다. 성능 검증을 위해 시제품 형태의 위성항법안테나, 112MHz 샘플링 주파수 및 8비트 양자화 레벨을 제공하는 RF/IF 유니트를 이용하여 갈릴레오 시험위성인 지오베-B(GIOVE-B)로부터 E1 및 E5를 수신하여 이용하였고, 수신된 데이터에 대한 신호처리 수행을 통해, FPGA 기반의 항법수신기 모듈에서 갈릴레오 E1 및 E5 신호가 정상적으로 동작됨을 입증하였다.
Gaglione, Salvatore;Pacifico, Armando;Vultaggio, Mario
한국항해항만학회:학술대회논문집
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한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.1
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pp.165-170
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2006
In the Civil Aviation field, the international trend (through ICAO, EUROCONTROL) is to adopt one positioning system that allows to follow more flight phases. This will allow to release themselves by ground installations and optimize the traffic flows following the aRea Navigation (RNAV) concept. In order to realize this goal the European Scientific Community are focusing on Augmentation Systems based on Satellite infrastructure (SBAS - Satellite Based Augmentation System) and on Ground based ones (GBAS - Ground Based Augmentation System). The goal of this work is to present some results on SBAS and GBAS performances. Regarding SBAS, the Department of Applied Sciences of Parthenope University, after the acquisition of a Novatel OEM4 SBAS receiver has created a monitoring station that reflect as much as possible a standardized measure environment for EGNOS Data Collection Network (EDCN), established by Eurocontrol. The Department of Applied Science has decided to carry out a own monitoring survey to verify the performance of EGNOS that can be achieved in South Europe region, a zone not very covered by official (EDCN) monitoring network. Regarding GBAS, we started from a data set of measurements carried out at the GBAS of Milan-Linate airport where we work on a ground installation (GMS - Ground Monitoring Station) that supervises the GBAS signal and that represent, for our purposes, the Aircraft subsystem. So the set of data collected is to be considered in RTK mode and after the measures session we processed them with the software PEGASUS v 4.11. Both experiences give us the possibility to evaluate the GNSS1 performance that can be achieved.
위치, 항법 및 시각정보 서비스를 제공하는 위성항법시스템은 위성시스템, 지상시스템, 사용자시스템으로 구성된다. 지상시스템의 구성요소인 감시국은 위성항법시스템의 서비스 제공 및 고장 검출을 위해, 위성항법 신호를 연속적으로 수집하고 위성의 SIS (signal-in-space) 고장과 수신기 및 다중반사파를 포함한 Local 고장과 같은 신호 이상을 검출하여 수신한 데이터와 검출 결과를 중앙처리국으로 전송하는 역할을 한다. 본 논문에서는 기존 위성항법시스템 감시국의 수신한 위성 신호에 대한 품질 판단 및 고장 검출을 위한 주요 모니터와 측정치 전처리 과정을 소개하고, 이를 활용하여 차세대 지역 위성항법시스템 (RNSS; regional navigation satellite system) 감시국의 구성요소와 아키텍처 및 알고리즘 개발 방안을 제시하였다.
본 논문에서는 위성항법신호감시국용 GPS/갈릴레오 복합 수신기에서의 소프트웨어 기반의 GPS L1 및 갈릴레오 E1/E5a 신호처리 결과를 기술한다. 성능 검증을 위해 GNSS RF 신호 시뮬레이터 또는 GPS 위성의 실제 신호를 사용하였고, 세부적으로는 광대역 안테나, 112MHz 샘플링 주파수 및 8비트 양자화 레벨을 제공하는 RF/IF 유니트를 이용하여 갈릴레오 시험위성인 지오베-A(GIOVE-A) E1 신호처리를 통해, 갈릴레오 신호처리를 검증하고, FPGA 기반의 신호처리 보드상에서의 시험결과를 제시한다.
전리층 폭풍 시 발생할 수 있는 극심한 전리층 이상현상은 GNSS 보강시스템 사용자의 안전을 위협하는 대표적인 요인이므로 전리층 위협모델을 기반으로 한 지상 모니터링을 통해 적시에 감지 및 경보가 이루어 져야한다. GNSS 관측 데이터를 기반으로 전리층 분석을 수행하고 그 결과로 위협모델을 개발하기 때문에 각 관측소의 데이터 품질은 시스템 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 전 세계적으로 GNSS 상시관측소 수가 많이 증가함에 따라 품질이 떨어지는 데이터를 산출하는 관측소 또한 증가하였다. 본 연구에서는 GNSS 데이터 품질평가 기법 이용하여 국내 GPS 상시관측소 데이터의 품질을 비교하고 품질이 떨어지는 데이터가 전리층 지연오차 및 기울기 추정치에 미치는 영향을 분석하였다. 품질평가 결과 국내 상시관측소간 데이터 품질에 큰 차이를 보였고 이 품질은 일정기간 유지된다는 것을 확인하였다. 본 연구에서 분석한 결과를 바탕으로 전리층 위협모델 개발을 위한 GNSS 데이터 품질 기준을 제시할 수 있다.
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.
SBAS는 위성기반 항법보정시스템으로 지상국에서의 GNSS신호 분석을 기반으로 정지궤도위성을 통해 GNSS신호의 보정정보와 무결성정보를 제공하는 시스템이다. 한국형 SBAS인 KASS는 2022년 APV-1급 SoL서비스를 목표로 하고 있다. SoL서비스를 제공하기 위해서는 충분한 각종 지상 및 비행시험이 사전에 수행되어야 한다. 그러나 국내에서는 아직 한국형 SBAS인 KASS가 증축되지 않은 관계로 구체적 세부 평가항목이 제시되어 있지 않다. KASS와 호환성이 가장 높을 것이라 예상되고 현재 개발 후 서비스되어 지고 있는 EGNOS는 평가항목이 이미 제시되어있다. 본 논문에서는 EGNOS 구축에 적용된 규정서를 분석하여 비행시험시 요구되는 지상 및 비행시험 평가항목들의 기준을 분석하였고 이는 향후, 국가가 수행하는 비행점검 과정에 참고 될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 드론의 통신상태 안정화 및 통신거리 확장을 위하여 위성시스템을 활용한 안테나 트래커 시스템 개발을 제시한다. 지상국과 드론 간의 일반적인 고정형 안테나 방식에서 통신 이득을 최대화 하고자 드론과 지상국의 위치정보를 이용하여 자동으로 지상국의 안테나가 드론을 지속적으로 지향할 수 있는 트래커시스템을 개발하였다. 안테나 트래커를 활용하여 통신 상태 안정화를 개선하고 통신거리를 확장함으로써 드론산업 고도화를 가져올 수 있을 것으로 기대된다.
WA-DGNSS는 지상에서 수신한 GNSS 신호를 관련 오차 계산 후 보정 정보를 생성하여 위성을 통해 사용자에게 보정 정보를 제공하는 시스템을 말한다. 사용자는 이 시스템을 통해 위치 정확도 향상 및 GNSS 신호에 대한 신뢰성을 보장 받는다. 또한 국제 민간항공기구(ICAO)에서는 항공기 이착륙 절차에 광역 보정시스템의 적용을 권고하고 있다. 본 논문에는 항공관련 소프트웨어 개발 절차 관련 규격문서인 RTCA DO-278의 소프트웨어 검증 프로세스를 참고하여 기 구축된 WA-DGNSS 광역 기준국 소프트웨어의 모듈 및 통합 테스트 단계를 구성하여 검증을 위한 방법론을 제시한다. 또한 제시한 방법론을 통해 기준국 소프트웨어 테스트를 통계적으로 검증하였으며 이러한 검증을 통해 기준국 소프트웨어의 기능이 적절히 수행됨이 확인되었다.
최근 상시관측소와 네트워크 기반 RTK를 활용하여 GPS/INS를 해석하고 이를 통해 항공사진측량에 필요한 외부표정요소를 획득하는 방법은 널리 알려져 있다. 본 연구에서는 외부표정요소를 계산함에 있어 지상기준국을 활용하는 방법과 상시관측소과 방송력 및 IGS 정밀력을 결합해 SmartBase를 이용하는 방법, 각각의 상시관측소를 이용하는 방법을 비교하였으며, 지상기준국으로 계산한 성과를 기준으로 외부표정요소의 잔차를 계산하였다. 그 결과 SmartBase를 활용하여 외부표정요소를 획득한 경우는 상시관측소만을 활용한 경우보다 X, Y, K에서 더 높은 정확도를 획득할 수 있었다. 또한 지상기준국을 중심으로 상시관측소의 거리와 방향이 외부표정요소에 영향을 미치며, 항공사진 코스에 따라 각각 다른 형태의 잔차가 나타남을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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