위성항법을 위해 정밀시각정보를 생성하는 시뮬레이터는 GPS의 위성 궤도정보를 생성하는 기능과 위성 궤도 정보를 이용하여 위성의 위치를 생성하는 기능, 위성과 수신기 사이의 실제거리를 생성하는 기능과 위성으로부터 수신기까지 신호가 전파하는 동안에 발생하는 각종 오차 요인들을 모델링하여 실제거리에 적용하는 과정을 제공해야 한다. 또한 다양한 방법으로 적용하기 위해 의사거리는 전세계표준인 RINEX 포맷으로 출력하는 기능을 제공해야 한다. 이에 본 논문에서는 GPS 위성으로부터 임의의 지표상의 사용자까지의 의사거리를 생성하기 위한 시뮬레이터의 설계과정을 제안하고 GPS 위성의 경우를 적용하여 그 결과를 제시한다.
Jinseon Son;Young-Jin Song;Subin Lee;Jong-Hoon Won
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제12권3호
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pp.237-244
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2023
A signal generation simulator is an economical and useful solution in Global Navigation Satellite System (GNSS) receiver design and testing. A software-defined radio approach is widely used both in receivers and simulators, and its flexible structure to adopt to new signals is ideally suited to the testing of a receiver and signal processing algorithm in the signal design phase of a new satellite-based navigation system before the deployment of satellites in space. The generation of highly accurate delayed sampled codes is essential for generating signals in the simulator, where its sampling rate should be chosen to satisfy constraints such as Nyquist criteria and integer and non-commensurate properties in order not to cause any distortion of original signals. A high sampling rate increases the accuracy of code delay, but decreases the computational efficiency as well, and vice versa. Therefore, the selected sampling rate should be as low as possible while maintaining a certain level of code delay accuracy. This paper presents the lower limits of the sampling rate for GNSS signal generation simulators. In the simulation, two distinct code generation methods depending on the sampling position are evaluated in terms of accuracy versus computational efficiency to show the lower limit of the sampling rate for several GNSS signals.
현재 추진 중인 국제우주정거장 우주실험장비 개발에 대비하여 한국항공우주연구원에서는 우주 활용을 위한 데이터인터페이스를 조사/분석하였고, 이를 국제우주정거장 (ISS; International Space Station)의 데이터인터페이스 시뮬레이터에 적용하여 설계 및 제작을 완료하였다. 본 논문에서는 우주활용을 위한 국제우주정거장 데이터인터페이스 시뮬레이터 개발의 설계/구현에 관한 내용을 설명한다. 국제우주정 거장 데이터인터페이스 시뮬레이터는 실험장비, 탑재체, 주거 시설 등 국제우주정거장으로 데이터를 송수신하는 장치에 대한 모의 실험을 위한 장비로 범용적인 유인 우주 실험장비를 개발하는데 활용하기 장비이다. 또한 추후 탑재모듈 개발 시 GSE (Ground Station Equipment) 개발을 위한 초기연구로써의 의의도 있으며, 향후 개발될 우주실험 장비의 국제우주정거장과의 호환성 시험에도 활용 가능하다.
기존 위성 탑재소프트웨어 개발은 제한된 하드웨어 기반의 Software Test Bed(STB)에서 개발 및 검증이 이루어졌다. 하지만 탑재소프트웨어 개발 시 하드웨어의 개발 진행에 따라 소프트웨어 개발 일정이 심각한 영향을 받았으며 다수의 소프트웨어 엔지니어가 제한된 STB를 동시에 사용할 수 없는 문제가 지속적으로 제기 되었다. 또한 최종 비행 하드웨어 모델과 상이한 형상으로 인하여 실제 운영을 고려한 부분의 경우 소프트웨어 개발 및 검증에 많은 어려움이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 위성 개발초기부터 소프트웨어 기반의 위성 시뮬레이터 개발이 시작되었으며, 위성 시뮬레이터는 탑재 컴퓨터 및 이와 관련된 모든 하드웨어를 모사해주며 비행 하드웨어 모델과 동일한 형상을 갖추고 있다. 또한 소프트웨어 개발자를 위한 디버깅 채널과 테스트 환경을 제공하며, 별도의 수정 없이 탑재소프트웨어를 로딩 할 수 있으며 유사 실시간 시스템 실행을 지원한다. 본 논문에서는 소프트웨어 기반의 시뮬레이터의 구조와 개발방안을 제시하고 시뮬레이터 기반에서 탑재소프트웨어 개발 및 검증 결과를 소개한다.
In this paper, we present the result of preliminary design of tracking mount for ARGO-M which is a movable satellite laser ranging (SLR) system developed by Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI). The tracking mount consists of a couple of core parts such as driving motors, encoders and bearings, and the requirements of each parts are determined on the basis of the technical consideration. 2D and 3D models for tracking mount were preliminarily designed using the selected core parts. In order to evaluate the validity of the preliminarily design, the simulator to test the elevation axis was designed and manufactured. The test to check the tracking performance and system accuracy of the simulator was performed, and it was confirmed that the preliminary design meets the operating specifications. Additionally, it was found that the repetitive errors and hysteresis errors need to be improved by the additional control algorithm.
Global Navigation Satellite System (GNSS)/Inertial Navigation System (INS) integrated navigation systems provide highly accurate and reliable navigation solutions and are widely used as civil and military navigation systems. In order to facilitate the GNSS/INS integrated navigation system development task, a simulator can be used to provide inputs for the GNSS/INS integrated navigation system. In this paper, a simulator design using general-purpose Personal Computer (PC) and Off-The-Shelf (OTS) interface boards for a GNSS/INS integrated navigation system is proposed and implementation results are presented. Requirements of the GNSS/INS integrated navigation system simulator are presented and a design method that satisfies the requirements is described. In order to show the usefulness of the proposed design method, a simulator using a general-purpose PC and OTS interface boards for the GPS/INS integrated navigation system are implemented and verified. The implementation results show that the simulator designed by the proposed method generates the GPS L1 C/A signal and IMU data without any problems.
This paper presents the design results of a Multi-band Global Positioning System (GPS)/Korean Positioning System (KPS) Real-Time Kinematics (RTK) precise positioning simulator and evaluate its functionalities. The designed simulator consists of a trajectory generation module, a Radio Frequency (RF) signal generation module, a RF signal reception module, a coarse positioning module, a precise positioning module, and an error statistics reporting module. Simulations in realistic scenarios confirm that the proposed baseband simulator works appropriately. The developed simulator can adjust the type, number, band, and Pseudo Random Noise (PRN) code type of the satellite constellation in various ways, and the practical positioning performance can be tested. It can also reflect the channel influence at the actual RF stage and the influence during the initial synchronization and tracking process. Considering such advantages, the proposed simulator would be useful in future researches and developments related to KPS.
본 논문에서는 항재밍 GPS(Global Positioning System) 시스템을 위한 선형 어레이 안테나(linear array antenna) 시뮬레이터(simulator)를 설계하고 시뮬레이션을 통해 다양한 성능 평가를 수행하였다. 먼저 GPS 위성의 신호 구조 분석을 통해 모의 송신신호를 발생시키고, 선형 어레이 안테나 고려시 잡음 환경하에서의 어레이 수에 따른 SNR(Signal to Noise power Ratio) 성능을 분석하였다. 또한 MMSE(Minimum Mean Square Error) 방식의 신호처리 시스템을 통해 재머(jammer) 수에 따른 항재밍 빔패턴(beam pattern) 성능을 분석하였으며, 안테나 칼리브레이션(calibration) 문제를 고려하여 어레이간 지연이 존재하는 경우에서의 항재밍 성능을 분석하였다.
본 논문에서 VDS(동역학 시뮬레이터)와 ACS(자세제어 시뮬레이터)를 개발하고 VDS를 ACS와 연동한 PILS를 통해 검증하였다. VDS는 정지궤도위성의 자세제어계 하드웨어 특성을 고려한 모델링 및 모듈화로 구성하였다. ACS는 센서 데이터로부터 자세결정을 수행한 후 구동기에 적절한 명령을 생성하는 역할을 한다. 또한, VDS와 PCDU(전력제어분배장치) 하드웨어와의 데이터 송수신을 위해 데이터획득보드를 장착하였다. VDS와 PCDU와의 HILS 연동시험을 통해서도 VDS의 성능검증을 수행하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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