차세대 지능형 교통시스템은 육상교통 환경에서 차로구분 수준의 위치결정을 요구하며, 이는 위성항법시스템을 활용하는 것이 가장 효과적이다. 위성항법 기반 정밀위치결정 시스템에서 차로구분 성능의 동적환경 평가가 동반되어야 하며, 이를 위한 평가 시스템 구성이 선행되어야 한다. 본 논문에서는 위성항법시스템 기반 차로구분 정밀위치 결정 사용자 시스템의 평가를 위한 성능지표 선정, 평가 장비 구성, 기준장비 신뢰성 확보 방안, 평가 구간, 평가 시나리오/조건 선정 등 시험 평가 방안에 대해 설명하였다. 그리고 설명한 성능 평가 시스템을 실제 시스템에 적용한 사례를 다루었으며 평가 시스템적용을 위해 개발한 성능 평가 툴에 대해 설명하였다. 실제 시험 평가 구간 주행을 수행하여 수집한 데이터를 바탕으로 수치적 성능 평가를 하였으며, 실제 주행 궤적과 주행영상 비교를 통해 실제 차로 구분 성능 평가를 수행하여 차로구분 정밀위치결정 사용자 시스템의 평가 결과를 도출하고 분석하였다.
본 논문에서는 위성항법 기반 차로구분 정밀위치결정 인프라 시스템을 효율적으로 운영/평가하기 위한 방법에 대해 논의한다. 정밀위치결정 인프라는 단일 주파수 대역을 지원하는 저가형 위성항법 수신기(사용자)가 차로 레벨의 위치결정 정확도 확보와 위치정보에 대한 무결성 감시가 가능하도록, 매초 위성항법 거리측정치에 대한 보정정보와 보정정보에 대한 무결성 정보를 제공하는 시스템이다. 정밀위치결정 시스템의 구조 및 기능과 더불어 인프라 시스템의 구축 현황을 소개하며, 나아가 인프라 시스템을 효율적으로 운영, 관리하고, 인프라 시스템의 성능을 평가하기 위한 인프라 운영/평가 시스템을 소개한다. 이를 이용하여 실제 구축된 인프라 시스템의 성능을 평가, 분석하며, 결과를 바탕으로 대규모 시스템의 안정적 운영을 위한 요구사항에 대해 논의한다.
본 논문에서는 2013년 8월 22일 발사되어 정상 운영되고 있는 다목적실용위성 5호의 궤도정밀도를 기술하였다. 다목적실용위성 5호의 궤도결정을 위해 사용 가능한 다양한 GPS 자료에 대한 분석을 수행하였고, 궤도자료의 종류 및 처리방식에 따른 궤도정밀도를 비교하였다. 이중 주파수 GPS 수신기에서 제공되는 L1, L2 주파수에 대한 의사시선거리와 반송파 위상, GPS 위성의 정밀궤도력과 IGS 지상국 데이터를 이용하여 궤도결정을 수행한 결과 약 12.8cm($1{\sigma}$)의 위치정밀도를 확인하였다. 또한, 단일 주파수 GPS 수신기 데이터를 이용할 경우의 정밀도는 약 2m로 확인되었고, 10미터 수준의 정밀도를 갖는 GPS 항행해만을 이용할 경우, 지상 궤도결정 결과는 5m 수준임을 알 수 있었다.
위성 운용 및 우주 탐사 미션에서 레인징은 우주 항행체의 위치 정보를 얻기 위한 가장 필수적인 기술이다. 최근에 우주 탐사 미션의 정교한 수행을 위하여 우주 개발국들 간의 상호 협력의 중요성이 증대되고 있다. 상호 협력을 위하여 우주 개발국간의 상호 호환성을 가지는 레인징 시스템이 요구된다. 이러한 이유로, CCSDS는 디지털 표준 레인징 시스템으로서 의사 잡음 레인징을 권고하고 있다. CCSDS 표준 레인징 시스템에서의 의사 잡음 시퀀스의 길이는 심우주 미션에 적합하며 지구 근접 미션에 적용하기는 매우 길다. 본 논문에서는 저궤도 위성, 중궤도 위성 그리고 정지궤도 위성과 같은 지구 근접 미션에 적합한 짧은 길이의 의사 잡음 레인징 시퀀스를 제안하고, CCSDS 표준 의사 잡음 레인징 시스템을 포함하는 다중임무 수행에 적합한 가변길이 의사 잡음 레인징 시스템을 제안한다.
방송 통신, 지구관측, 기상관측, 해양관측, 그리고 항행 등 서로 다른 임무를 가지고 있는 위성들을 통합 운영하는 것은 보안에 취약하다. 현재 구성된 지상국 네트워크의 문제점은 시험 환경을 구축하여 분석하였다. 이를 바탕으로 하나의 지상국에 의해서 여려 개의 위성을 운영할 수 있는 네트워크를 설계하였다. 또한, 국내외 지상국과의 인터페이스 및 네트워크 구성방안을 제안하였다. 국내외 지상국과 연동하는 네트워크는 국가과학기술연구망과 글로벌과학기술협업연구망으로 구성하였다. 내부 네트워크는 방화벽, 가상사설망, DMZ, 1-way USB 등으로 구성하였다. 제안된 방법으로 네트워크를 구축하면 바이러스 유입 및 감염 등 유해 데이터를 차단할 수 있다.
고흥항공센터는 전남 고흥 간척지에 위치하며 길이 700m, 폭 25m의 활주로를 통해 국내에서 개발된 무인기의 비행시험장으로 활용되고 있으며 비행체 조립 및 점검을 위한 시험동을 갖추고 있다. 항공센터에서 이루어지는 개발 항공기들의 항공안전을 위하여 비행시험 지원설비를 구축하고 있으며 현재 지상감시시설로서 1090ES ADS-B를 구축하였다. ADS-B는 차세대 항행감시 장비로서 위성항법과 데이터 통신을 기반으로 항행정보를 실시간으로 공유할 수 있으며 구축된 ADS-B 지상국과 ADS-B 송신기간 지상 및 비행시험을 통하여 ADS-B 지상국의 정상적인 운용과 비행시험 활용 가능성을 확인하였다.
본 논문은 HAPS와 이동위성 시스템과의 간섭영향 분석으로서, HAPS 고도가 20km와 50km일 때의 C/I 값을 구해 간섭 보호비를 초과하는 시간율 및 초과지속시간에 대한 평가를 행하였다. 그 결과 HAPS가 Iridium 시스템에 미치는 간섭의 경우 최저 C/I 값은 HAPS 고도가 50km일 때 20.42dB, 20km일 때는 12.73dB로 낮아지고, 이와 반대인 Iridium 시스템이 HAPS에 미치는 간섭의 경우도 각각 13.94dB에서 10.42dB로 낮아짐을 알 수 있었다. HAPS 고도에 따른 간섭영향을 보면, 고도가 낮아질수록 강한 간섭을 주거나 받게 되며, C/I 최저값 또한 HAPS 고도에 따라 다른 시점에서 나타난다.
GMDSS 적용 선박들에 의무적으로 탑재되는 통신장비들의 기능적 한계를 개선하기 위하여 통신 매체별 통신비용, 처리율, 통신 속도, 처리 가능한 서비스, 통신 가능 범위 등에 대한 성능 분석 및 평가를 통하여 e-Navigation 수행에 적합한 데이터통신 시스템의 설계와 구현을 하였다. 제안한 시스템의 실험 결과를 통해, 해상에서 사용할 수 있는 MF/HF 대역은 3600bps 정도의 단문 메시지 송 수신이 유용하고, VHF 대역에서는 9600bps 정도의 이메일 정도의 서비스가 가능하며, 해사위성통신의 Fleet Broadband 서비스의 경우는 수Mbps의 멀티미디어 서비스가 가능함을 확인하였다.
본 논문에서는 INS/GPS결합 시스템에서 GPS가 기만신호 또는 지형지물에 의한 가시선이 제한되어 위성의 기하학적 배치가 저하되는 조건을 고려하였고, 통합항법 성능을 향상시키기 위한 방법을 제안하였다. 먼저 GPS의 DOP에 측정 공분산 이 연동되는 가변 공분산 확장 칼만필터(VCEKF)를 제시하였다. 그리고 몬테칼로 시뮬레이션을 통하여 EKF와 VCEKF를 사용한 통합항법 시스템의 항법성능을 분석하였다. DOP 값이 낮은 경우보다 DOP값이 높을 경우에 VCEKF가 확정 공분산을 사용하는 EKF보다 우수한 추정 성능을 보임을 확인할 수 있었다.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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