• ICROS
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• v.19 no.1
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• pp.19-31
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• 2013

본 고는 국내외의 지형참조항법시스템 관련 기술의 발전 동향을 살펴보고자 한다. 지형참조항법은 국외에서 1940년대부터 그 필요성이 대두된 학문으로 잠수정, 군용 전투기 등 다양한 분야에서 주로 군사목적으로 연구가 진행되었다. 1950년 ATRAN의 개발을 시작으로 1990년대 PTAN 지형참조항법기술까지 발전되어 무인기뿐만 아닌 Tomahawk 같은 유도무기에도 그 활용 범위를 넓혀가고 있다. 하지만 하드웨어적인 제약과 GPS의 발달로 관련 연구가 주춤하였으나 컴퓨터 기술의 발달, 지형측정센서의 정확도 향상과 더불어 GPS 교란 가능성 등이 부각되면서 최근 다시 관성항법시스템(INS)을 보조하는 대체 항법으로서 주목받고 있다. 주로 다중 측정치를 이용하는 방법과 비선형 필터를 이용하여 항법해 성능을 향상시키거나 병렬 다중필터를 이용하여 항법해의 신뢰성을 향상시키는 방향으로 연구가 진행 중이다. 그리고 다양한 지구물리데이터와 통합한 데이터베이스기반 복합항법 기술로 발전하고 있다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.40 no.4
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• pp.285-291
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• 2012

The paper experimentally verifies the performance of Terrain-Aided Navigation (TAN) using an interferometric radio altimeter, which is recently used due to its accuracy. First, we propose a TAN system that utilizes an interferometric radio altimeter as a measurement system. Second, we implement extended Kalman filter, unscented Kalman filter, and particle filter to evaluate the performance of TAN according to the selection of filters and the difference of environments.

• Proceedings of the Korean Association of Geographic Inforamtion Studies Conference
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• 2010.09a
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• pp.126-128
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• 2010

지형 참조 항법(TRN, Terrain reference navigation)은 항체에 탑재된 지형 데이터베이스와 센서로부터 측정된 고도값을 대조하여 항체의 위치를 알아내는 것으로, GPS/INS 결합항법 시스템의 대체 항법으로 많이 알려져 있다. 지형의 형태에 따라서 시스템의 정확도와 안정성이 달라지기 때문에 특정적인 지형 정보를 이용하여 지형 데이터베이스와 대조하는 과정이 매우 중요하다. 따라서 본 논문에서는 센서 측정값과 지형 데이터베이스 상의 값에서 지형의 특성적 변화가 발생하는 지점인 Model Key Point를 2D Douglas-Peucker 알고리즘을 이용하여 추출하고 이를 항법 알고리즘에 적용하여 시뮬레이션 하였다. 그 결과 오차가 발산하지 않고 수십m 급의 항법 정밀도를 얻을 수 있었다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.40 no.2
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• pp.108-117
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• 2012

This paper focuses on a performance analysis of TRN among various nonlinear filtering methods. In a TRN research, extended Kalman filter(EKF) is a basic estimation algorithm. In this paper, iterated EKF(IEKF), EKF with stochastic linearization(SL), and unscented Kalman filter(UKF) algorithms are introduced to compare navigation performance with original EKF. In addition to introduced sequential filters, bank of Kalman filters method, which is one of the batch method, is also presented. Finally, by simulating an artificial aircraft mission, EKF with SL was chosen as the most consistent filter in the introduced sequential filters. Also, results suggested that the bank of Kalman filters can be alternative for TRN, when a fast convergence of navigation solution is needed.

• Proceedings of the Korean Association of Geographic Inforamtion Studies Conference
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• 2008.10a
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• pp.249-250
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• 2008

본 연구는 전년도 지형참조항법(TRN; Terrain Referenced Navigation)에 근거하는 3-D 헬리콥터 항법 시스템을 위한 알고리즘 개발의 후속 연구로서 실용적 완성을 위해 수행되었다. 본 연구에서 헬리콥터의 위성항법장치(GPS)로부터의 정보(X,Y,Z 좌표)는 자동차가 도로주행중 매 1초 간격으로 수신되는 GPGGA Code로 대체되었다. 비행체는 3차원 직교 좌표 체계(Cartesian coordinate system)로 표현되는 수치지형모델(DTM; Digital Terrain Model)상에서 시점(Origination)-종점(Destination) 분석 기법에 의해 항로를 결정한다. 본 시스템은 우선 조종사에게 지형의 사전 인식을 위해 시점-종점 주변 3차원 지형도와 항로의 종단면도를 보여준다. 본 시스템은 직접적인 지상 충돌을 피하기 위해 지형 여유 층면(Terrain Clearance Floor)의 개념을 도입, 기복 지형 표면에 일정 높이의 완충 공간을 설정한다. 본 시스템은 매초 GPS로부터 실시간 수신되는 X,Y,Z 위치와 DTM상의 x,y,z를 비교하여 만약 비행체가 완충 공간에 접근하게 되면 즉시 경고음과 메시지를 발한다. 수치지형모델은 (주)첨성대가 확보하고 있는 3초 간격의 DTM을 채택, 작성하였다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.40 no.11
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• pp.979-987
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• 2012

This paper implements and integrates algorithms for terrain following of UCAVs (Unmanned Combat Aerial Vehicles): trajectory generation, guidance, and navigation. Terrain following is very important for UCAVs because they perform very dangerous missions such as Suppression of Enemy Air Defences while the terrain following can improve the survivability of UCAVs against from the air defence systems of the enemy. To deal with the GPS jamming, terrain referenced navigation based on nonlinear filter is chosen. For the trajectory generation, Voronoi diagram is adopted to generate horizontal plane path to avoid the air defense system. Cubic spline method is used to generate vertical plane path to prevent collisions with ground while flying sufficiently close to surface. Follow-the-Carrot and pure pursuit tracking methods, which are look-ahead point based guidance algorithms, are applied for the guidance. Numerical simulation is performed to verify the performance of the integrated terrain following algorithm.

• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.28 no.1
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• pp.73-82
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• 2010

TERCOM(TERrain COntour Matching), which is the one of the Terrain Referenced Navigation and used in the cruise missile navigation system, is still under development. In this study, the TERCOM based on area-based matching algorithm and extended Kalman filter is analysed through simulation. In area-based matching, the mean square difference (MSD) and cross-correlation matching algorithms are applied. The simulation supposes that the barometric altimeter, radar altimeter and SRTM DTM loaded on board. Also, it navigates along the square track for 545 seconds with the velocity of 1000km per hour. The MSD and cross-correlation matching algorithms show the standard deviation of position error of 99.6m and 34.3m, respectively. The correlation matching algorithm is appeared to be less sensitive than the MSD algorithm to the topographic undulation and the position accuracy of the both algorithms is extremely depends on the terrain. Therefore, it is necessary to develop an algorithm that is more sensitive to less terrain undulation for reliable terrain referenced navigation. Furthermore, studies on the determination of proper matching window size in long-term flight and the determination of the best terrain database resolution needed by the flight velocity and area should be conducted.

• Spatial Information Research
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• v.15 no.4
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• pp.363-370
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• 2007

This study has been carried for the development of the basic algorithm of helicopter navigation system based on TRN (Terrain Referenced Navigation) with information input from the GPS. The helicopter determines flight path due to Origination-Destination analysis on the Cartesian coordinate system of 3-D DTM. This system shows 3-D mesh map and the O-D flight path profile for the pilot's acknowledgement of the terrain, at first. The system builds TCF (terrain clearance floor) far the buffer zone upon the surface of ground relief to avid the ground collision. If the helicopter enters to the buffer zone during navigation, the real-time warning message which commands to raise the body pops up using Matlab menu. While departing or landing, control of the height of the body is possible. At present, the information (x, y, z coordinates) from the GPS is assumed to be input into the system every 92.8 m of horizontal distance while navigating along flight path. DTM of 3" interval has been adopted from that which was provided by ChumSungDae Co., Ltd..

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2007.10c
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• pp.130-134
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• 2007

본 연구는 지형참조항법(TRN; Terrain Referenced Navigation)에 근거하는 헬리콥터 항법 시스템을 위한 기본 알고리즘을 개발하기 위해 수행되었다. 현재 본 연구에 위성항법장치(GPS; Global Positioning System)로부터의 정보(X, Y, Z 좌표)는 비행체가 항로를 비행하는 중 매 92.8m의 수평거리로 환산하여 수신되는 것으로 가정하였다. 비행체는 3차원 직교 좌표 체계(Cartesian coordinate system)로 표현되는 수치지형모델 (DTM; Digital Terrain Model)상에서 시점(Origination)-종점(Destination) 기법에 의해 항로를 결정한다. 본 시스템은 우선 조종사에게 지형의 사전 인식을 위해 시점-종점 주변 3차원 지형도와 항로의 종단면도를 보여준다. 본 시스템은 직접적인 지상 충돌을 피하기 위해 지형 여유 층면(terrain clearance floor)의 개념을 도입, 기복 지형 표면에 일정 높이의 완충 공간을 설정한다. 만약 비행체가 항행 중 완충 공간에 접근하게 되면 본 시스템은 즉시 경고음과 메시지를 발한다(Matlab 메뉴를 사용하였음). 물론 헬리콥터의 이착륙 시에는 불필요한 경고를 발생시키지 않기 위해 완충 공간 조정은 가능하다. 수치지형모델은 (주)첨성대가 확보하고 있는 3초 간격의 DTM을 채택, 작성하였다.

• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.32 no.1
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• pp.63-73
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• 2014

Recently, researches on DBRN(DataBase Referenced Navigation) system are being carried out to replace GNSS(Global Navigation Satellite System), as weaknesses of GNSS were found that are caused by the intentional interference and the jamming of the satellite signal. This paper describes the gravity gradient modeling and the construction of EKF(Extended Kalman Filter) based GGRN(Gravity Gradient Referenced Navigation). To analyze the performance of GGRN, fourteen flight trajectories were made for simulations over whole South Korea. During the simulations, we considered the errors in both DB(DataBase) and sensor as well as the flight altitudes. Accurate performances were found, when errors in the DB and the sensor are small and they located at lower altitude. For comparative evaluation, the traditional TRN(Terrain Referenced Navigation) was also developed and performances were analyzed relative to those from the GGRN. In fact, most of GGRN performed better in low altitude, but both of precise gravity gradient DB and gradiometer were required to obtain similar level of precisions at the high altitude. In the future, additional tests and evaluations on the GGRN need to be performed to investigate on more factors such as DB resolution, flight speed, and the update rate.