• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제9권4호
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• pp.305-317
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• 2020

The navigation message is composed of the information contained in the message and the structure for transmitting this information. In order to design a navigation message, considerations in terms of message content and message structure must be elicited. For designing a Korea Positioning System (KPS) navigation message, this paper explains performance indicators in terms of message structure and message content. Most of the performance analysis of GNSS navigation messages already in operation was performed only for Time-to-first-fix-Data (TTFFD). However, in the navigation message, the message content is composed of Clock-Ephemeris Data (CED) and additional information. So, this paper proposes a new performance indicator R_(Non-CED) that can be analyzed from the viewpoint of receiving additional information along with an explanation of TTFFD focusing on the CED reception time. This paper analyze the performance in terms of message structure using these two performance indicators. The message structures used for analysis are the packetized message protocol like GPS CNAV and the packetized and fixed pattern message protocol like GPS CNAV-2. From the results, it is possible to proffer how KPS navigation messages can have better performance than GPS navigation messages. And, these two performance indicators, TTFFD and R_Non-CED, can help to design the minimum TTFF required performance of KPS navigation messages.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권5호
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• pp.510-518
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• 2023

본 논문에서는 지역 위성항법시스템의 항법메시지와 광역 보정정보 성능 분석을 위해 MATLAB GUI (graphic user interface) 기반으로 개발된 소프트웨어에 대해 소개한다. 본 소프트웨어는 한반도 및 주변 지역에 서비스를 제공하는 가상의 지역 위성항법시스템의 감시국 및 기준국 배치에 따른 항법메시지와 광역 보정정보의 위성 궤도/시각 관련 성능을 분석하기 위해 개발되었다. 본 소프트웨어 구동 시 항법메시지 및 광역 보정정보가 MATLAB 파일 형식으로 출력된다. 개발된 소프트웨어의 출력을 검증한 결과, 궤도 및 시계 예측 오차가 통계적 예측에 부합하며, 파라미터 피팅 오차가 cm 수준임을 확인하였다. 또한, 광역 보정정보가 측정치 차원의 오차를 81.9% 개선함을 확인하여 유효한 항법메시지 및 광역 보정정보 성능 분석이 가능함을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.22-24
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• 2017

한국형 e-Navigation 운영 시스템은 해양 안전과 관련된 다양한 서비스를 제공하도록 설계되고 있다. 이 서비스들은 하나의 소프트웨어에서 제공되는 것이 아닌, 별개의 소프트웨어로 구성된다. 한국형 e-Navigation 운영시스템에 탑재되는 서비스 소프트웨어들이 통합되기 위해서는 서비스 소프트웨어간 데이터를 교환할 수 있는 데이터 메시지의 정의가 필요하다. 또한 한국형 e-Navigation 운영시스템 서비스의 동작개념에 따라 짧은 시간에 많은 메시지가 네트워크를 통해 전송될 것으로 예상된다. 이와 같은 이유로 데이터 메시지를 효율적으로 관리하기 위해서는 고빈도, 고용량 메시지를 저장하기 위한 버퍼 또는 데이터 메시지 큐가 필요하다. 이에 본 논문에서는 한국형 e-Navigation 운영 시스템에 적용될 수 있는 데이터 메시지 큐인 AMQP(Advanced Message Queuing Protocol)의 특징을 분석하고 그 결과를 보였다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제11권2호
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• pp.135-146
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• 2022

In GNSS, the structure of the navigation message has been improved to increase the flexibility of data addition and transmission, and the robustness of message reception in a low SNR environment. GNSS signals currently being broadcast have a different message structure from each other, and the structure can be largely classified into the fixed structure, the packetized structure, and the packetized and fixed pattern structure. This paper analyzes the features of these three types of structures and compares the performance using the indicators. It can be seen that the performance after adopting the packetized structure is superior to those of other structures. In particular, there has been remarkable improvement in terms of the message management and transmission efficiency.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제12권2호
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• pp.167-176
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• 2023

This study presents the performance analysis of real-time orbit determination and prediction for navigation message generation of Regional Navigation Satellite System (RNSS). Since the accuracy of ephemeris and clock correction in navigation message affects the positioning accuracy of the user, it is essential to construct a ground segment that can generate this information precisely when designing a new navigation satellite system. Based on a real-time architecture by an extended Kalman filter, we simulated orbit determination and prediction of RNSS satellites in order to assess the accuracy of orbit and clock prediction and signal-in-space ranging errors (SISRE). As a result of the simulation, the orbit and clock accuracy was at 0.5 m and 2 m levels for 24 hour determination and six hour prediction after the determination, respectively. From the prediction result, we verified that the SISRE of RNSS for six hour prediction was at a 1 m level.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권10호
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• pp.2223-2229
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• 2010

GPS 위성 고장과 같은 GPS 신호 이상에 대한 무결성 감시 연구가 진행되고 있다. GPS 신호의 이상 발생은 GPS 위성의 고장, 이온층 지연 오차의 급격한 증가, 제어부분의 항법 파라미터에 대한 잘못된 모델링 또는 고의적 이상, 전자파 간섭 등이 있는 것으로 알려져 있다. GPS 위성 고장의 경우 반송파, 코드, 항법메시지의 오류에 의해 이상이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 항법메시지에 이상이 있는 상황을 GPS 시뮬레이터를 이용하여 재현하고, 항법메시지 이상이 GPS 수신기에 미치는 영향을 분석하였다. GPS 항법메시지를 구성하는 프리앰블, HOW의 TOW 카운트메시지와 서브프레임의 ID를 나타내는 비트, 위성상태 관련 비트, 그 외의 항법메시지 이상에 대해 정리하고 이를 재현하였으며, 이러한 이상이 GPS 수신기에 미치는 영향을 분석하기 위하여 위성의 개수, DOP, 의사거리를 통해 관찰하였다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제5권4호
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• pp.193-202
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• 2016

The Korea Augmentation Satellite System (KASS), which is under development in Korea as a Satellite Based Augmentation System (SBAS) is expected to broadcast SBAS messages to air space in Korea according to the international standards defined by the International Civil Aviation Organization (ICAO) and the Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA). Around 13 SBAS messages are broadcast in every second to transmit augmentation information which can be applicable to a wide area in common. Each of the messages requires a different update interval and time-out according to the characteristics, purpose, and importance of transmitted information, and users should receive and combine multiple SBAS messages to calculate SBAS augmented information. Thus, a time to take acquiring first SBAS position by users differs depending on broadcasting various SBAS messages with which order and intervals. The present paper analyzes the considerations on message scheduling for broadcasting of KASS augmentation information and proposes a design of KASS message scheduler using the considerations. Compared to existing SBAS systems, which have a wide range of service area, a service area of the KASS is limited to Korea only. Thus, the numbers of ionosphere grid points and satellites to be augmented are expected to be smaller than those of existing SBAS. By reflecting this characteristic to the proposed design, shortening of broadcast interval of KASS message is verified compared to existing SBAS and a measure to increase a speed of acquisition of user navigation solution is proposed utilizing remaining message slots. The simulation result according to the proposed measure showed that the maximum broadcast interval can be reduced by up to 20% compared to that of existing SBAS, and users can acquire KASS position solution faster than existing SBAS.

• 한국항행학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.517-522
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• 2011

위성항법 보정 시스템은 형태에 따라 지역보정 시스템과 광역 보정 시스템으로 나뉜다. 광역보정 시스템은 지역 보정시스템에 비해 시스템 구조가 복잡하며, 방송 메시지의 종류와 양이 많다. 또한 제한된 전송속도로 인해 사용자의 정확성과 무결성을 유지하기 위해서는 효율적인 메시지 스케쥴링이 필요하다. 현재 광역보정시스템에서는 30여 가지의 메시지가 방송되며 메시지 타입에 따라 업데이트 주기가 다르다. 본 논문에서는 메시지 스케쥴링 알고리듬을 적용하고 시뮬레이션을 통하여 성능을 분석하였다. 시뮬레이션 결과 모든 메시지 타입에서 최대 업데이트 주기 요구 조건을 만족시킴을 확인할 수 있었다.

• 한국항공운항학회지
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• 제15권1호
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• pp.11-17
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• 2007

One of the key elements for developing GNSS (Global Navigation Satellite Systems) is the comprehensive analysis of GNSS satellite orbit including the capabilities to generate precision navigation message. The orbit characteristics of Japan's own GNSS system, called QZSS (Quasi Zenith Satellite System) is analyzed and its navigation message, which includes orbit elements and correction terms, is investigated. QZSS-type orbit simulations were performed using a precision orbit integrator in order to analyze the effect of perturbation forces, e.g. gravity, Moon, Sun, etc., on the orbit variation. A preliminary algorithm for creating orbit element corrections was developed and its accuracy is evaluated with the simulation data.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제11권1호
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• pp.1-9
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• 2022

Global Navigation Satellite System (GNSS) provides location information using signals from multiple satellites. However, a spoofing attack that forges signals or retransmits delayed signals may cause errors in the location information. To prevent such attacks, authentication protocols considering the navigation message structure of each GNSS can be used. In this paper, we analyze the authentication protocols of Global Positioning System (GPS), Galileo, and BeiDou, and compare the performance of Navigation Message Authentication (NMA) of the above systems, using several performance indicators. According to our analysis, authentication protocols are similar in terms of performing NMA and using Elliptic Curve Digital Signature Algorithm (ECDSA). On the other hand, they are different in several ways, for example, whether to perform Spreading Code Authentication (SCA), whether to use digital certificates and whether to use Timed Efficient Stream Loss-tolerant Authentication (TESLA). According to our quantitative analysis, the authentication protocol of Galileo has the shortest time between authentications and time to first authenticated fix. We also show that the larger the sum of the navigation message bits and authentication bits, the more severely affected are the time between authentications and the time to first authenticated fix.