한국형 위성항법시스템(KASS; Korea augmentation satellite system) 교육 및 시험 도구(KTTP; KASS training and test platform) 는 KASS 시스템과 독립적으로 운영되는 시스템으로 KASS 운영자 및 유지보수자 교육과 KASS 시스템 검증에 활용하기 위해 개발되었다. KTTP는 각기 1개의 기준국(KRS; KASS reference station), 중앙처리국(KPS; KASS processing station), 위성통신국(KUS; KASS uplink station), 통합운영국(KCS; KASS control station)과 네트워크 벤치 (network bench), 정지궤도위성(GEO: geostationary earth orbit) 시뮬레이터로 구성되며 통합운영국 전환을 위해 CMS (central monitoring & control simulator)를 추가 구성하였다. 장비 형상 및 소프트웨어는 KASS 시스템과 동일하다. 따라서 KTTP가 설치되는 장소는 KASS 시스템과 동일하게 사이트 부대시설 수락 검토(SIAR; site infrastructure acceptance review)가 완료되어야 한다. KTTP 검증은 KASS 시스템 통합 및 검증(IVQ; integration, verification, qualification)에 사용된 절차를 기반으로 성능적인 측면보다는 기능적인 측면에 중점을 두어 성능 검증을 완료하였다.
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.
정지궤도 위성들을 이용하여 사용자들에게 GNSS (Global Navigation Satellite System) 정정 데이터 및 레인징 신호를 제공하는 SBAS (Satellite Based Augmentation System)는 국제민간항공기구에 의해 2025년까지 도입되도록 권고되고 있다. 본 논문에서는 현재 개발/구축 사업으로 진행중인 한국형 SBAS 시스템인 KASS (Korea Augmentation Satellite System)의 위성통신시스템 RF 링크를 기본 설계하여 그 결과를 제시한다. C 대역 상향링크와 Ku 대역 상향링크를 모두 고려하여 SBAS 시스템에 대한 국제 표준 요구사항을 만족하도록 RF 링크를 설계하였고, 각 주파수 대역에 따른 요구되는 위성통신국의 최소 EIRP 및 G/T 성능 규모를 파악하였다. 이러한 RF 링크 설계 분석 결과를 이용하여 KASS 위성통신시스템의 하위 시스템 규격 선정시 효과적인 설계가 될 수 있도록 활용할 예정이다.
Sung-Hyun Park;Yong-Hui Park;Jin-Ho Jeong;Jin-Mo Park
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제12권4호
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pp.349-358
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2023
The Satellite-Based Augmentation System (SBAS) plays a significant role in the fields of aviation and navigation: it corrects signal errors of the Global Navigation Satellite System (GNSS) and provides integrity information to facilitate precise positioning. These SBAS systems have been adopted as international standards by the International Civil Aviation Organization (ICAO). In recent SBAS system design, the Minimum Operational Performance Standards (MOPS) defined by the Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA) must be followed. In October 2014, South Korea embarked on the development of a Korean GPS precision position correction system, referred to as Korea Augmentation Satellite System (KASS). The goal is to achieve APV-1 Standard of Service Level (SoL) service level and acquisition of CAT-1 test operating technology. The first satellite of KASS, KASS Prototype 1, was successfully launched from the Guiana Space Centre in South America on June 23, 2020. In December 2022 and June 2023, the first and second service signals of KASS were broadcasted, and full-scale KASS correction signal broadcasting is scheduled to start at the end of 2023. The aim of this study is to analyze the precision of both the GNSS system and KASS system by comparing them. KASS is also compared with Japan's Multi-functional Satellite Augmentation System (MSAS), which is available in Korea. The final objective of this work is to validate the usefulness of KASS correction navigation in the South Korean operational environment.
KASS (korea augmentation satellite system) 시스템 통합 및 검증(IVQ; integration, verification, qualification) 활동은 시스템 및 하위시스템 요구사항 검증 활동으로 IART(inspection, analysis, review of design, test) 기반으로 상세설계 (CDR; critical design review) 이후 하위시스템 공장수락시험 (FAT; factory acceptance test)부터 현장수락시험 (SAT; site acceptance test) 그리고 시스템 통합 검증 시험 (TRR; test readiness review) 까지 수행하였다. FAT 단계의 활동은 개발된 장비를 테스트 플랫폼에 설치하고 각 장비별 인터페이스 검증과 통합운영국(KCS; kass control station)과의 연동시험을 통해 성능을 검증하였다. SAT 단계의 활동은 FAT 단계에서 검증된 KRS (kass reference station), KPS (kass processing station), KUS (kass uplink station), KCS를 운영 현장에 설치하고 검증하는 단계이며 개발 일정 및 여건을 고려하여 3단계로 구분하여 수행하였다. TRR 단계의 활동은 항공위성1호기에서 방송되는 SBAS (satellite based augmentation system) 메시지를 이용하여 SAT을 통해 검증된 장비를 FAT 단계에 수행했던 시험 항목과 추가 시험 항목 검증을 통해 전체 시스템에 대한 성능 검증을 완료하였다.
최근 운항경로 단축, 연료 절감, 운항시간 지연 축소, 항로 수용력 증대 등의 공역 혼잡해소 및 미래수요 대처에 대한 방안수립이 요구되어지고 있으나, 현재의 재래식 항행시설장비만으로는 한계가 있어 GNSS를 이용한 위성항법 광역보강시스템인 SBAS(satellite based augmentation system)가 고려되어지고 있다. ICAO는 2025년부터 SBAS를 활용한 항공기 운항을 권고하고 있으며, 우리나라도 이에 발맞추어 한국형 위성항법보강시스템인 KASS (Korea augmentation satellite system)를 개발 중에 있다. 본 논문에서는 KASS 개발이 완료되는 시점인 2022년 이전에 KASS 비행시험 및 검사 절차를 수립하기 위하여 SBAS 비행검사 관련 ICAO 및 FAA 규정을 분석하고 도출된 기준 항목들은 향후 KASS 비행시험 및 검사과정에 참고 될 수 있을 것으로 기대된다.
This paper presents the analysis results of navigation performance of Korea Augmentation Satellite System (KASS) test signals. Performance analysis was performed with Global Positioning System (GPS) and Satellite Based Augmentation System (SBAS) signals received from 7 KASS reference stations. And the performances were analyzed in terms of the signal strength, statistics for each SBAS message, coverage of ionospheric correction, accuracy, integrity, continuity, and availability. In addition, the navigation solutions provided by commercial receiver was analyzed and the performance experienced by general users was presented. Lastly, directions for further improvement of the KASS system were addressed. These performance analysis results can be used to confirm the feasibility of utilizing KASS in user applications.
국토교통부는 2014년부터 한국형 위성보강항법시스템 (SBAS; satellite based augmentation system)인 KASS (Korea augmentation satellite system) 개발 구축 사업을 진행 중이다. KASS는 실제 운영 중 문제가 발생할 경우 인명 및 재산피해와 연결될 수 있어 시스템 개발을 위한 안전성 평가가 매우 중요하다. 안전성 평가의 핵심은 위해 식별과 심각도 판정에 따른 개발보증레벨 (DAL; design assurance level) 할당이다. 본 연구에서는 항공시스템의 안전성 평가 방법론을 제시하는 국제표준인 SAE (society of automotive engineers) ARP4761 (aerospace recommended practice)을 기반으로 KASS 및 그 하위시스템에 대해 개발보증레벨 할당을 수행한다. 이것은 전체 시스템 안전성 평가의 첫 단계이므로 향후 KASS 개발 구축 사업의 안전성 평가에 활용될 수 있다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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