• 전자통신동향분석
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• 제31권3호
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• pp.20-31
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• 2016

위성항법 보강시스템은 항법위성인 GPS 제공 항법신호를 수신 처리하여 각종 오차 성분을 제거시킴으로써 산출된 위치정확도, 시스템 가용도 및 제공신호에 대한 무결성 등이 향상됨에 따라 항공분야, 해양분야 및 차량내비 등 육상분야에서 요구하는 위치정확도뿐만 아니라 보강 및 무결정정보 등을 특정 성능 요구를 만족시킬 수 있도록 제공하는 시스템이다. GPS 신호에 대한 오차를 보강한 메시지를 활용하는 매체를 무엇을 활용하는지에 따라 구분할 수 있는데 위성을 이용하면 위성기반 보강시스템(Satellite Based Augmentation System: SBAS), 지상망을 이용하면 지상기반 보강시스템(Ground Based Augmentation System: GBAS), 비행기를 이용하면 항공기반보강시스템(Aircraft-Based Augmentation System: ABAS)으로 일컫는다. 본고에서는 위성항법 보강시스템의 현황과 그 관련 기술에 대하여 기술하고 한다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.35.3-35.3
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• 2010

항공용 지역위성항법 보강시스템(Ground Based Augmentation System, GBAS)은 지상에서 위성항법시스템에 대한 위치보정정보와 무결성 정보를 생성 및 제공하여 공항 주변 항공기의 정밀 이착륙을 돕는 지상기반의 시스템이다. 이 시스템은 기본적으로 위성항법신호를 사용하기 때문에 전리층 영향을 받게 되는데 특히 전리층 폭풍(Ionospheric storm)의 경우 공간적으로 급격한 위치오차 차이를 발생시키기 때문에 안정적인 항공기의 정밀이착륙을 위해서는 전리층 폭풍의 영향을 최소화 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 현재 항공용 지역위성항법 보강시스템의 지상시스템(Ground Facility)과 항공기 탑재시스템에서의 전리층 폭풍에 대한 정확한 감시와 전리층 폭풍의 지배적 영향을 받는 위상항법신호를 제거하거나 보완하는 방식 등 전리층 폭풍의 영향을 최소화하기 위한 기법들이 계속해서 연구 중이다. 이 논문에서는 2001년과 2003년 미국에서 발생한 전리층 폭풍에 대한 위성항법데이터 분석 결과와 기존의 연구결과를 기반으로 전리층 폭풍에 대한 모델링과 지상시스템과 항공기 간의 공간적 상이현상(Spacial decorrelation)을 고려하여 전리층 폭풍이 항공기 이착륙에 미치는 영향에 대한 분석 결과를 제시한다. 전리층 폭풍에 대한 수학적 모델링을 하기 위해서는 전리층 폭풍의 물리적 특성에 대한 이해와 전리층 폭풍 발생 시 획득한 위성항법 데이터를 이용한 통계학적 분석이 선행되며 이러한 분석결과와 항공기 이착륙에 절차를 반영하여 항공기에 미치는 영향 분석을 위한 수학적 모델을 완성하였다. 완성된 모델을 국내 공항에서 실제 비행시험을 통하여 획득한 위성항법데이터에 적용하여 전리층 폭풍이 국내 공항에서 항공기 이착륙에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하였다. 또한, 대표적 전리층 폭풍 감지기법 중 하나인 Code-Carrier Divergence Test 알고리즘을 적용한 결과도 함께 제시하였다. 이 논문의 결과는 항공용 지역위성항법 보강시스템에 대한 전리층 폭풍의 영향을 최소화하기 위한 기법 연구의 기반이 되며 시스템의 성능평가를 위한 다양한 시뮬레이션환경의 하나로서도 활용이 가능할 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권12호
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• pp.1232-1237
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• 2009

국제민간항공기구 및 미 연방항공청에서는 항공기 이 착륙에 적용될 수 있는 지역위성항법보강시스템 (GBAS)에 대한 연구 개발을 수행하고 있다. 항공기 이 착륙에 위성항법시스템이 사용되는 만큼 시스템에 대한 무결성 확보가 최우선시 되어야 한다. 이를 위해 GBAS에서는 발생 가능성이 있는 오차 모델을 통해 위치 오차 예측값을 계산하고 이를 허용 한계치를 초과 하는 지 확인하고, 만약 초과하였을 경우 항공기는 GBAS 시스템 활용을 중단하고 다른 항법수단을 강구하게 된다. 하지만 높은 위치 오차 예측값은 시스템의 무결성 확보에는 도움이 되겠지만, 가용성 확보에 어려움이 있다. 본 논문에서는 제주도 국제공항에 설치되어 있는 항공우주연구원 GBAS 기준국의 실제 데이터를 사용하여, 위치 오차 예측값 계산에 사용될 수 있는 B-Value 기반의 지상국 오차 표준편차 모델 제시하였다. 또한 제시된 오차 표준편차 모델에 시그마 인플레이션을 적용하여 GBAS의 가용성 향상을 검증하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.396-409
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• 2023

위성항법시스템은 사용자에게 위치 및 시각정보를 제공하기 위한 핵심 기술로, 최근 자율 이동체 분야에서 요구되는 높은 정확도 및 신뢰성을 확보하기 위하여 다양한 형태의 위성항법보강시스템이 개발되고 있다. 위성항법보강시스템은 사용자 측위 성능 개선을 위해 지상 기준국에서 수집된 거리 측정치 및 항법 데이터를 기반으로 보강정보를 생성한다. 기준국의 배치 및 간격이 시스템 성능에 중요한 영향을 미치므로, 위성항법보강시스템 구축 시 기준국 설치 지점에 대한 고려가 필요하다. 본 논문에서는 기준국의 배치 및 간격에 따른 사용자 측위 성능 모델링 식을 활용한 신규 기준국설치 지점 도출 방안을 분석하고 시뮬레이션을 통해 사용자 측위 성능을 최적화할 수 있는 후보군 지역을 선정하여 제안하였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제1권1호
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• pp.48-53
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• 2006

지상의 인프라 못지않게 중요시 되고 있는 GNSS (global navigation satellite system) 를 위한 한국형 위성기반 보강시스템을 제안하였다. 제안된 시스템은 가장 경제적인 위성기반 보강시스템 구축을 위하여 시스템 요소로서 현재 존재하는 시스템의 사용을 적극 고려하였다. 기준시스템은 현재 운용되고 있는 DGPS (differential global positioning system) 네트워크를 최대한 활용하는 것으로 하였고, 위성은 통신해양기상위성 1호(COMS-1)을 근간으로 조사하였다. 버스 시스템은 최소한의 변경이 예상되는 반면 통신탑재체는 주요한 변화를 겪게 될 것으로 분석되었다. 지상의 주제어 센터는 새롭게 건설되어야 하지만 소프트웨어, 인력 등 센터의 필수적인 요소는 DGPS네트워크의 운용 경험을 통하여 쉽게 확보될 수 있으리라 판단된다 .

• 항공우주기술
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• 제5권2호
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• pp.16-26
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• 2006

위성항법시스템(GNSS)을 민간항공 분야에 활용하기 위해서는 국제민간항공기구가 정한 비행단계별 정확성(Accuracy), 무결성(integrity), 연속성(continuity), 가용성(availability) 요 구조건을 만족시켜야 한다. 본 논문에서는 GBAS, GRAS 등 지상기반 위성항법보강시스템 개발에 활용될 수 있는 CNSS 원격 무결성 감시시스템을 제안하고 개발결과에 대해 기술한다. GPS 수신기와 안테나로 구성된 위성신호 수신장치는 RS-232 to TC/IP 프로토콜 변환장치를 통해 데이터 처리 및 분석을 수행하는 신호처리장치의 Host PC에 연결되도록 설계되었다. 이는 GPS 수신기의 설치 위치 제한을 극복하고 수신기와 안테나 간의 물리적 거리를 줄일 수 있어 GPS 수신 신호의 열화를 방지할 수 있는 방법이다. GPS 데이터를 수신하여 처리하는 신호처리장치는 실시간 운용 및 후처리 운용이 가능하며 GBAS CAT-I급의 무결성 알고리즘과 차분보정 정보 생성을 지원하는 개발 환경을 제공한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 추계학술대회
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• pp.175-176
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• 2023

1973년 최초로 서비스를 시작한 GPS는 전 세계 60억명 이상이 사용 중이며 거의 모든 사업에 큰 영향을 미치고 있으며, 자동차, 농업, 해양, 일반 안전, 레저활동, 지형공간정보, 항공, 금융, 통신 등 산업 전반에 걸쳐 경제적 이익이 약 1조4천억 달러에 이르는 글로벌 시스템이라 할 수 있다. 최근에는 미국의 GPS 뿐만 아니라 유럽, 러시아, 중국 등 세계 주요국들은 자국의 독자 위성항법시스템을 구축하고 있으며, PNT 정밀성 향상을 위한 위성항법보강시스템의 개발 또한 주요국 중심으로 이루어지고 있다. 4차산업기술의 발달로 인해 다양한 산업의 상용화와 대중화에 따라 PNT 정보의 고정밀, 고신뢰에 대한 수요도 급증하고 있으며, 이에 대한 응용기술 분야에 대한 시장도 급속하게 성장하고 있다. 우리나라에서도 KASS와 같은 위성항법보강시스템 구축을 추진하고 있으며, 향후 독자 위성항법시스템인 KPS의 개발도 진행중에 있다. 그러나 고도 23,000km에서 송출하는 위성신호의 전파교란·기만에 대한 취약성과, 도심지와 같은 위성신호 수신이 열악한 환경에서는 고정밀·고신뢰 PNT 정보를 제공하기가 현실적으로 어려운 실정이다. 이러한 GPS의 취약성을 보완하기 위해 지상기반의 PNT 정보제공 시스템 구축의 필요성이 증대되고 있으며, 전세계적으로 상호보완적 PNT 시스템의 구축·기술개발에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제7권3호
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• pp.121-129
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• 2012

현재까지 한국의 자국 우주기반 지역위성항법시스템은 개발되거나 구체적으로 계획되어 있지 않다. 그러나 국내 지역위성항법시스템의 개발요구는 여러 가지 수요 외적인 요인으로도 결정될 수 있으며, 커져가는 국내의 위성항법시스템에 대한 의존도는 결국 자국 위성항법시스템의 개발 및 보유를 궁극적으로 요구할 것으로 사료된다. 한반도 주변을 활용서비스 대상으로 설정하는 지역위성보강항법 시스템 또는 지역위성항법 시스템 둘 다 설계 궤도나 시스템 설계개념은 그리 선택의 여지가 많지 않다. 또한 우주감시 분야는 국내에서 막 태동하는 연구개발 분야이며 미래 한국형항법위성시스템을 보유했을 때 항법시스템의 유지와 항법메세지의 생성을 위해서 반드시 필요한 기술 분야이기도 하다. 이 연구에서는 한국보다 먼저 구축이 기대되는 일본의 준천정위성시스템의 한국 지역 활용도를 분석하고, 유사한 시스템을 한국에 적용했을 때의 활용도 분석, 독자적인 위성항법시스템을 도입했을 때 사용가능한 궤도 얼개 분석, 그리고 이차적인 추적시스템으로서 지상기반 광학추적시스템의 가관측성 등을 분석하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제37권3호
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• pp.263-267
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• 2013

본 논문에서는 현재 국내에서 개발 중인 NDGPS 기준국을 활용한 의사위성 기반 광역보정시스템의 주요 알고리즘 및 성과에 대해서 설명한다. 광역보정시스템은 지상의 기준국 네트워크를 활용하여 전 국토에 적용 가능한 위성 및 전리층 지연 오차의 보정정보 및 무결성 정보를 생성하여 서비스 지역 내의 모든 사용자에 균일한 수준의 보강 서비스를 제공하는 시스템이다. 본 연구에서는 광역보정시스템의 지상 시스템을 개발하고 이의 성능을 지상에 설치된 의사위성을 활용하여 검증할 계획이다. 또한 2014년부터는 위성기반 광역보정시스템 (SBAS)의 개발이 시작될 예정이고, 본 연구에서 개발된 연구 결과들이 직 간접적으로 활용되어 연구개발이 이루어질 예정이다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제13권2호
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• pp.189-197
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• 2024

Galileo is a European Global Navigation Satellite System (GNSS) that has offered the Galileo Open Service since 2016. Consequently, the standardization of GNSS augmentation systems, such as Satellite Based Augmentation System (SBAS), Ground Based Augmentation System (GBAS), and Aircraft Based Augmentation System (ABAS) for Galileo signals, is ongoing. In 2023, the European Union Space Programme Agency (EUSPA) released prior probabilities of a satellite fault and a constellation fault for Galileo, which are 3×10^-5 and 2×10^-4 per hour, respectively. In particular, the prior probability of a Galileo constellation fault is significantly higher than that for the GPS constellation fault, which is defined as 1×10^-8 per hour. This raised concerns about its potential impact on GBAS integrity monitoring. According to the Global Positioning System (GPS) Standard Positioning Service Performance Standard (SPS PS), a constellation fault is classified as a wide fault. A wide fault refers to a fault that affects more than two satellites due to a common cause. Such a fault can be caused by a failure in the Earth Orientation Parameter (EOP). The EOP is used when transforming the inertial axis, on which the orbit determination is based, to Earth Centered Earth Fixed (ECEF) axis, accounting for the irregularities in the rotation of the Earth. Therefore, a faulty EOP can introduce errors when computing a satellite position with respect to the ECEF axis. In GNSS, the ephemeris parameters are estimated based on the positions of satellites and are transmitted to navigation satellites. Subsequently, these ephemeris parameters are broadcasted via the navigation message to users. Therefore, a faulty EOP results in erroneous broadcast ephemeris data. In this paper, we assess the conventional ephemeris fault detection monitor currently employed in GBAS for wide faults, as current GBAS considers only single failure cases. In addition to the existing requirements defined in the standards on the Probability of Missed Detection (PMD), we derive a new PMD requirement tailored for a wide fault. The compliance of the current ephemeris monitor to the derived requirement is evaluated through a simulation. Our findings confirm that the conventional monitor meets the requirement even for wide fault scenarios.