As an alternative way to overcome the weakness of the global navigation satellite system (GNSS) in hostile situation, a gravity gradient referenced navigation (GGRN) has been developed. This paper analyzed the performance of GGRN with respect to the initial errors, DB resolution as well as update rates. On the basis of simulations, it was found that the performance of GGRN is getting worse when initial errors exist but the navigation results are rapidly converged. Also, GGRN generates better results when DB resolution is higher and update rates are shorter than 20 seconds. However, it is difficult to deduce the optimal parameters for the navigation because some trajectories show better performance in case low-resolution DB is applied or long update rate is supposed. Therefore, further analysis to derive specific update conditions to improve the performance has been performed. Those update conditions would not be generalized for all cases although maximum improvement rate is over 200% in certain case. In the future, some more developments and tests on the combination of various geophysical data and/or algorithms are necessary to construct more stable and reliable navigation system.
Seo, Seong-Hun;Lee, Byung-Hyun;Im, Sung-Hyuck;Jee, Gyu-In
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제4권2호
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pp.57-65
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2015
Global Navigation Satellite System (GNSS) including Global Positioning System (GPS) is an important element for navigation of both the military and civil Unmanned Aerial Vehicle (UAV). Contrary to the military UAVs, the civil UAVs use the civil signals which are unencrypted, unauthenticated and predictable. Therefore if the civil signals are counterfeited, the civil UAV’s position can be manipulated and the appropriate movement of the civil UAV to the target point is not achieved. In this paper, spoofing on the autonomous navigation UAV is implemented through field experiments. Although the demanded conditions for appropriate spoofing attack exists, satisfying the conditions is restricted in real environments. So, the Way-point of the UAV is assumed to be known for experiments and assessments. Under the circumstances, GPS spoofing signal is generated based on the Software-based GNSS signal generator. The signal is emitted to the target UAV using the antenna of the spoofer and the effect of the signal is analyzed and evaluated. In conclusion, taking the UAV to the target point is hardly feasible. To implement the spoofing as expectation, the position and guidance system of the UAV has to be known. Additionally, the GPS receiver on the UAV could be checked whether it appropriately tracks the spoofing signal or not. However, the effect of the spoofing signal on the autonomous UAV has been verified and assessed through the experimental results. Spoofing signal affects the navigation system of the UAV so that the UAV goes off course or shows an abnormal operation.
Ionospheric error modeling is necessary to create reliable global navigation satellite system (GNSS) signals using a GNSS simulator. In this paper we developed algorithms to generate Klobuchar coefficients ${\alpha}_n$, ${\beta}_n$ (n = 1, 2, 3, 4) for a GNSS simulator and verified accuracy of the algorithm. The eight Klobuchar coefficients were extracted from three years of global positioning system broadcast (BRDC) messages provided by International GNSS service from 2006 through 2008 and were fitted with Fourier series. The generated coefficients from our developed algorithms are referred to as Fourier Klobuchar model (FOKM) coefficients, while those coefficients from BRDC massages are named as BRDC coefficients. The correlation coefficient values between FOKM and BRDC were higher than 0.97. We estimated total electron content using the Klobuchar model with FOKM coefficients and compared the result with that from the BRDC model. As a result, the maximum root mean square was 1.6 total electron content unit.
This letter presents a novel compact circularly polarized patch antenna for Global Positioning System/Global Navigation Satellite System (GPS/GLONASS) applications. The proposed antenna is composed of a simple square radiating patch fed by a capacitive dual-feeder to increase the impedance bandwidth and a lumped element hybrid coupler to achieve the broadband characteristic of the axial ratio (AR). The realized antenna dimensions are $28mm{\times}28mm{\times}4mm$, which is the most compact size among the dual-band GPS/GLONASS antennas reported to date. The measured results demonstrate that the proposed antenna has a gain of 2.5 dBi to 4.2 dBi and an AR of 0.41 dB to 1.51 dB over the GPS/GLONASS L1 band (1.575 GHz to 1.61 GHz).
Radiobeacons that carry corrections for global satellite navigation systems are currently being planned or installed in many countries. In early 1996, it was begun to send DGPS correction message from a marine radiobeacon station located in Changgi Got Lighthouse. It was the first test broadcast of DGPS correction data based on medium frequency of marine radiobeacon where transmission power and rate are 300W and 100bps respectively in Korea. However, there has not been any scientific study on the characteristic of the accuracy of a marine radiobeacon/DGPS. Accordingly, this paper investigates the accuracy of the system, which is currently operating in 310kHz. To do this , the real time differential correction in RTCM data was collected in an implemented system. And then the accuracy was analyzed related to the coverge of the radiobeacon/DGPS. As a result, it is verified that the differential positioning accuracy using the marine radiobeacon is sufficient to ensure the safety of marine activities around the coast of Korea.
Urban Air Mobility (UAM) such as a drone taxi is one of the future transportations that have recently been attracting attention. Along with the construction of an urban terminal, an accurate landing system for UAM is also essential. However, in urban environments, reliable Global Navigation Satellite Systems (GNSS) signals cannot be received due to obstacles such as high-rise buildings which causes multipath and non-line of sight signal. Thus, the positioning result in urban environments from the GNSS signal is unreliable. Consequently, we propose the Ultra-Wideband (UWB) network to assist the soft landing of UAM on a vertiport. Since the positioning performance of UWB network depends on the layout of UWB anchors, it is necessary to optimize the layout of UWB anchors. In this paper, we propose a two-steps genetic algorithm that consists of binary genetic algorithm involved multi objectives fitness function and integer genetic algorithm involved robust solution searching fitness function in order to optimize taking into account Fresnel hole effects.
As Advanced Air Mobility (AAM) technologies evolve, ensuring accurate navigation and localization in complex urban airspaces has become crucial. Because the Global Navigation Satellite System (GNSS) is prone to vulnerabilities in urban flight environment, an alternative localization technique is required. This paper examines vision-based localization technologies to enhance GNSS-free navigation. In addition, we explore various geo-referencing studies that utilize pre-existing spatial databases to improve the accuracy of vision-based localization under GNSS-denied conditions. This paper discusses the various types of onboard vision camera sensors, vision-based localization, spatial information databases, feature extraction methods, and matching techniques that contribute to the development of a vision-based localization and geo-referencing system for AAM, ensuring safety and reliability in urban operations.
Kim, Heung-Su;Kim, Byeong-Gyun;Moon, Sung-Wook;Kim, Se-Hwan;Jung, Seung Hwan;Kim, Sang Gyun;Eo, Yun Seong
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제4권3호
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pp.115-122
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2015
Global Positioning System (GPS) is used in various fields such as communications systems, transportation systems, e-commerce, power plant systems, and up to various military weapons systems recently. However, GPS receiver is vulnerable to jamming signals as the GPS signals come from the satellites located at approximately 20,000 km above the earth. For this reason, various anti-jamming techniques have been developed for military application systems especially and it is also required for commercial application systems nowadays. In this paper, we proposed a dual-channel Global Navigation Satellite System (GNSS) RF ASIC for digital pre-correlation anti-jam technique. It not only covers all GNSS frequency bands, but is integrated low-gain/attenuation mode in low-noise amplifier (LNA) without influencing in/out matching and 14-bit analogdigital converter (ADC) to have a high dynamic range. With the aid of digital processing, jamming to signal ratio is improved to 77 dB from 42 dB with proposed receiver. RF ASIC for anti-jam is fabricated on a 0.18-μm complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) technology and consumes 1.16 W with 2.1 V (low-dropout; LDO) power supply. And the performance is evaluated by a kind of test hardware using the designed RF ASIC.
본 연구에서는 가까운 장래에 실현될 GNSS(Global Navigation Positioning System) 결합측위의 가용성을 평가하기 위하여, GPS(Global Positioning System), Galileo 및 QZSS(Quasi-Zenith Satellites System)의 직달파(direct signal), 반사파(reflected signal), 회절파(diffracted signal) 식별을 위한 신호 전달 모형을 수립하고 이를 3차원 지리정보시스템과 결합함으로써, 위성 가시도와 측위 오차 요소를 모사 측정하였다. 중고층 빌딩이 밀집한 일본 동경도청 부근의 $1km{\times}1km$ 구역을 40,000개의 $5m{\times}5m$ 격자로 구획하여 실시한 시뮬레이션을 통해, GPS 측위와 GNSS 결합측위에 있어서 가시위성의 개수, 위성 고도, 정밀도 저하율(dilution of position : DOP), 의사거리 다중 경로 오차(pseudorange multipath error : PME)를 비교 평가하였다. GNSS 결합측위에서는 가시위성 및 직달파 위성의 개수가 현격히 증가함을 확인할 수 있었으며, 위성고도의 평균은 GPS 측위에서보다 약간 낮게 나타나지만, 위성들의 기하학적 배치가 양호하게 이루어져 정밀도 저하율이 매우 감소함을 알 수 있다. 고밀도 도시공간에서는 빌딩 등의 전파 반사로 인해 발생하는 의사거리 다중경로 오차를 완화하는 것이 사용자 위치 정확도를 향상시키기 위한 핵심적인 요소이므로, 수신기 안테나의 설계 및 배치, 신호처리 및 공간통계 기법 등을 GNSS 결합측위에 적합하도록 개선하는 것이 필요할 것이다.
The Global Positioning System(GPS)is an advanced navigation satellite system for determination to position. It can provide three-dimensional positioning, in dependent of weater, 24 hours per day. This paper described the Field DGPS program Using PDA can help a field work and compute the TM rectangular coordinates, compared the output of the Field DGPS program with the results of surveying using EDM(electronic distance measurement).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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