Journal of Korean Society for Geospatial Information Science (대한공간정보학회지)

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Fault Detection Performance Analysis of GNSS Integrity RAIM

GNSS 무결성을 위한 RAIM 기법의 고장검출 성능 분석

  • 김지혜 (인하대학교 공과대학 지리정보공학과) ;
  • 박관동 (인하대학교 공과대학 지리정보공학과) ;
  • 김두식 (인하대학교 공과대학 지리정보공학과)
  • Received : 2012.06.25
  • Accepted : 2012.08.27
  • Published : 2012.09.30
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Abstract

Performance analysis on RAIM, which is one of the techniques for monitoring integrity to ensure the reliability of GPS, was conducted in this study. RAIM is such a method which allows its user to monitor integrity in the stand-alone mode. Among the existing RAIM procedures, the representative methods including the RCM (Range Comparison Method), LSRM (Least Square Residual Method), Parity approach and WRAIM (Weighted RAIM) were evaluated, and their performance was analyzed. To validate the performance of the implemented algorithms, fault detection was tried on the clock malfunctioning event of PRN 23 occurred on January 1st, 2004. As a result, it was identified that the LSRM and the WRAIM detected all the faults happened in the event. In the case of RCM, all the states of fault were detected except for the error which occurred as a false alarm at one epoch. Furthermore, simulated biases were added for each satellite to analyze the sensitivity of each algorithm. Consequently, when biases of the 9-13 meters range were simulated for the RCM and LSRM algorithm, all the malfunctions were detected. For the WRAIM method, it could detect range biases greater than 15 meters.

GPS의 신뢰성 확보를 위한 무결성 모니터링기법 중 RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring) 기법에 대한 비교 실험을 수행하였다. RAIM은 사용자 단독으로 무결성을 모니터링 할 수 있는 방법으로 기존의 RAIM 기법들 중 대표 적인 방법인 거리비교방법, 최소자승잔차법, 패리티기법 그리고 가중최소자승법을 구현하고 그 성능을 평가하였다. 구현된 알고리즘의 평가를 위하여 2004년 1월 1일 PRN23번 위성시계고장에 대한 고장검출을 실시하였고 그 결과 최소자승잔차법과 가중최소자승법이 고장상태를 100% 감지하는 것을 확인하였다. 거리비교방법의 경우에도 1개 에폭에서 오경보가 발생한 오류를 제외하면 고장상태를 비교적 잘 감지하는 것으로 나타났다. 또한 위성 별로 임의의 바이어스를 입력하여, 구현된 4개의 RAIM 기법이 바이어스에 반응하는 정도를 비교하였다. 그 결과 거리비교방법과 최소자승잔차법에서 9-13m 바이어스를 입력하였을 때 모든 위성의 오작동을 감지하였고 가중최소자승법의 경우에는 15m 바이어스 크기에서 모든 위성의 오작동을 감지하였다.

Keywords

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