• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.58-63
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• 2010

본 논문에서는 GPS 위성시계의 갑작스런 주파수 도약이 발생하였을 때 이를 즉시 검출할 수 있는 기법을 제시한다. GPS 위성은 정밀 위치와 시각 정보를 제공하기 위해 원자시계를 장착하고 있으나, 위성 원자시계는 장기적으로는 이차 함수의 형태를, 단기적으로는 주기가 일정치 않은 주기함수의 형태를 보이면서 가끔씩 신호에 갑작스런 도약 현상이 발생한다. 위성 시계의 이상 현상은 GPS 측정치에 큰 오차를 수반하기 때문에, 실시간 정밀 위치 응용분야에서는 위성시계 이상 신호를 즉시 검출할 수 있는 기법이 요구된다. 이를 위해 다양한 신호처리 분야에서 특정한 신호를 검출하는데 활용되고 있는 Teager 에너지를 적용하였으며, 그 결과 시계 도약 현상을 효과적으로 검출할 수 있었고, 일반적인 위성시계 도약 검출 기법과의 비교를 통해 제시한 기법의 유용성을 확인하였다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.36.1-36.1
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• 2010

GNSS(Global Navigation Satellite System)의 하나인 GPS(Global Positioning System)를 이용한 정밀 측위에 있어서 위성의 시계오차는 측위 정확도에 매우 큰 영향을 미친다. GPS위성에는 세슘(Cs)과 루비듐(Rb)으로 이루어진 4개의 원자시계가 탑재되어있으며 현재 사용하고 있는 원자시계의 종류는 NANU(GPS Notice Advisory to Navster Users) 정보를 통해 알 수 있다. 이 연구에서는 IGS(International GNSS Service)에서 제공하는 sp3 파일과 clk 파일을 이용하여 위성시계 특성을 분석하였다. 2000년부터 2009년까지의 sp3 파일에서 각 PRN에 대한 위성시계오차 값을 추출하여 그래프로 분석하였다. 그 결과 대부분의 세슘시계는 직선형태, 루비듐시계는 곡선형태의 특성을 보였으나 일정한 경향은 나타나지 않음을 알 수 있었다. 또한 3주간의 clk 파일에서 위성시계오차 값을 추출하여 각 PRN별로 1차식과 2차식으로 접합(fitting)하고 그 결과를 비교하였다. 세슘시계의 위성시계오차 값의 경우 2차식보다 1차식이 추출 데이터와 일치함을 알 수 있었으며 세슘시계의 위성시계오차 값은 직선형태의 특성을 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 Modified Allan Deviation(MADEV) 방법을 적용하여 분석한 결과 GPS 위성의 block 별로 서로 다른 특성이 보임을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권3호
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• pp.225-231
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• 2011

GPS 위성 이상 신호의 발생 요인 중 위성 시계의 이상 현상은 GPS 측정치에 매우 큰 영향을 미칠 수 있으나, 측정치에는 궤도 오차, 이온층 지연 오차, 대류층 지연 오차, 다중경로 오차, 수신기 시계 오차 등의 성분들이 포함되어 있어 위성 시계의 오차 범위가 다른 요소에 의한 오차보다 커지기 전에는 위성 시계의 이상 현상을 검출하기 어려운 문제가 있다. 위성 시계에 이상 현상이 발생하였을 때 이상 판별의 임계 범위를 최소화 하여 빠르고 정확하게 검출을 수행할 수 있도록, 본 논문에서는 이중 주파수 측정치로부터 반송파 스무딩 필터를 적용하고 수신기 시계 오차 및 다른 여러 가지 요인에 의한 오차를 보정한 후 정확한 위성 시계 오차를 추정하는 방법을 제시하였고 IGS 기관에서 제공하고 있는 위성 시계 정보와 비교를 통해 제시한 방법의 성능을 확인하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
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• pp.493-496
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• 2006

본 논문에서는 원자 시계를 이용한 위성 시계 감시 기법을 제안하고 실시간으로 구현하였다. GPS 수신기 측정치에는 궤도 오차, 이온층 지연, 대류층 지연, 다중경로, 수신기 시계 오차들이 포함되어 있어 감시국에서는 위성 시계 오차가 이러한 오차보다 커지기 전에는 검출하기가 어렵다. 따라서 천천히 변화하는 위성시계 오차를 검출하는데 긴 시간이 소요된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 원자시계를 이용하여 수신기 시계오차를 최소화하고, 이중 주파수 측정치를 이용하여 전리층 지연을 제거하는 등 위성 시계 오차 외의 나머지 오차 성분들을 효과적으로 제거하고 남은 오차의 특성으로부터 위성시계의 이상을 감시하는 방법을 제안하였다. 제안한 기법은 윈도우 기반 GUI형태의 소프트웨어로 구현하였고, 원자시계로부터 시각을 제공받는 GPS 수신기로 실시간으로 데이터를 수신하여 그 타당성을 확인하였다. 수신기에 원자시계를 이용함으로써 이상판별을 위한 임계치를 낮출 수 있어 천천히 변화하는 이상을 빨리 검출할 수 있어 이를 일반 사용자가 방송함으로써 사용자의 안전성을 향상시킬 수 있을 것이다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2005년도 제36회 하계학술대회 논문집 D
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• pp.2573-2575
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• 2005

본 논문에서는 원자 시계를 이용한 위성 시계 고장 판단 기법을 제안한다. GPS 측정치 중 위성 시계 오차 성분을 제외한 위성 궤도 오차, 이온층 지연 오차, 대류층 지연 오차, 수신기 시계 오차를 제거하여 위성 시계 오차에 의한 영향만을 검사하도록 한다. 특히 TCXO와 같은 일반적인 수신기 시계를 사용할 경우 정확한 수신기 시계 오차 크기를 추정하기 어렵기 때문에 원자 시계와 같은 정밀 신호 발생기를 이용하여 수신기 시계 오차에 의한 영향을 제거하는 방법을 제시한다. 제시한 방법은 실제 위성 시계에 이상이 발생 했을 때 수집한 데이터를 이용한 실험을 통하여 검증하도록 한다.

• 한국측량학회지
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• 제28권6호
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• pp.563-571
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• 2010

GPS 위성은 세슘과 루비듐으로 이루어진 원자시계가 3~4개 탑재되어 있으며 NANU 정보를 통해 현재와 과거에 사용했었던 원자시계의 종류를 파악할 수 있다. 이 연구에서는 2001년부터 2009년까지의 SP3 파일에서 각 PRN에 대한 위성시계오차를 추출하여 분석하였다. 분석 결과 대체적으로 세슘시계는 직선형태, 루비듐시계는 곡선형태의 특성을 보였으나 일정한 경향은 나타나지 않았다. 또한 일주일간의 CLK 파일에서 위성시계오차를 추출하여 각 PRN별로 1차식과 2차식으로 접합하고 그 결과를 비교하였다. 세슘시계의 경우 2차식보다 1차식이 추출 데이터와 유사하였으며 루비듐시계의 경우 2차식이 추출 데이터와 유사하였고 특정 PRN은 다차항 형태의 특성을 보였다. 그리고 Modified Allan Deviation 방법을 이용하여 2007년과 2010년의 GPS 위성을 Block별, 원자 시계별로 분석하였다. 그결과 GPS 위성은 Block별, 원자시계별로 서로 다른 특성이 보였으며 Block 또는 원자시계가 변경되면 그 특성도 변경되는 것을 확인할 수 있었다.

• 항공우주산업기술동향
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• 제8권1호
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• pp.77-85
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• 2010

현재 GPS 위성항법시스템은 모두 32기의 Block IIA, Block IIR, Block IIR-M 위성으로 운용되고 있으며 12기의 Block IIA 위성은 15년 이상 된 것들이다. 열악한 우주 환경 속에서 장기간 사용된 위성은 고장이 발생하기도 하고, 특히 정밀한 위치와 시각 제공을 위해 탑재된 원자시계의 노후로 인하여 이상 현상이 발생 하기도 한다. 최근 IGS에서 제공하고 있는 Ultra-rapid 위성 시계 예측 정보의 정확도 성능이 떨어지고 있는데, Block IIA 위성 세슘 시계가 외부 환경이나 온도 변화에 쉽게 영향을 받아 안정된 원자시계의 성향을 보이지 않기 때문이다. 이런 노후 된 위성시계의 이상 현상은 GPS를 이용하는 응용분야에서 위치 성능의 저하를 수반한다. 따라서 노후 된 위성 시계의 성질과 이상 현상 등을 살펴보고 이를 감지 및 극복할 수 있는 기술 현황을 소개한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2013년도 춘계학술대회
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• pp.111-112
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• 2013

GPS는 항행, 측량, 지도제작, 시각동기 등 정확한 위치정보가 필요한 여러 분야에서 활용되고 있으며, 이에 대한 의존도는 점점 증가하고 있는 추세이다. 따라서 GPS 신호에 이상이 발생하는 경우 GPS를 기반으로 한 여러 시스템에서 혼란 및 막대한 경제적 손실이 발생할 것으로 예상된다. 이를 방지하기 위해 GPS 신호의 이상 감시를 위한 연구가 활발히 이루어지고 있는 추세이며, 이러한 연구 중에는 기존의 이상사례에 대해 분석하는 부분도 포함된다. GPS 신호 이상은 위성 고장, 태양폭풍에 의한 이온층의 급격한 변화, 항법메시지의 오류, 전자파 간섭 등 여러 요인에 의해 발생하게 된다. 본 논문에서는 위성 고장 사례 중 위성시계 이상, 위성궤도 이상와 이온층 폭풍에 의한 이상, 대류층 변화에 의한 이상에 대해 분석하고 이 때 고장으로 인해 발생한 이상신호에 대해 모델링을 수행한다. 기존의 이상사례에 대한 분석결과 및 모델링한 신호는 GPS 신호의 이상 감시 알고리즘을 개발 및 검증하기 위한 목적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.35.4-35.4
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• 2010

GPS 위성 중 세슘시계를 보유한 Block IIA 위성은 시계 성능의 저하로 시계 예측 모델의 정확도가 떨어지고 있다. 이 연구에서는 세슘원자 위성시계의 성능을 살펴보고 예측 정확도를 높일 수 있는 모델을 제시하고자 한다. IGS Final 위성시계자료를 수집하여 Allan variance를 통해 각 위성별 안정도를 확인하고, Fourier 변환을 통해 각 위성별 주기성을 살펴본다. 예측 모델의 계수를 결정하기 위해 예측 하루 전의 IGS Rapid 자료를 이용하고, 3시간, 6시간, 12시간, 24시간 간격의 예측 결과들을 IGS Final 결과와 비교하여 예측 모델의 정확도를 확인한다. 또한 IGS에서 제공하고 있는 Ultra-Rapid 예측자료와 비교하여 실시간 정밀 위치 결정 분야에 활용 가능성을 확인한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.178-186
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• 2009

SBAS(Satellite Based Augmentation System) 시스템에서는 GNSS 사용자들의 위치 정확도 향상을 위해 위성궤도 및 시계보정정보를 제공하고 있는데, 본 논문에서는 이러한 보정정보의 정확도에 대해 분석하였다. IGS(International GNSS Service)에서 제공하는 GPS 위성의 정밀궤도력을 참값으로 가정하고, 그에 대한 오차를 이용하여 정확도를 분석/수행하였다. 이때 IGS 정밀궤도력과의 정확한 비교를 위해 GPS 위성에 대한 안테나 위상중심 편차와 P1-C1 편이를 고려하였다. SBAS 위성궤도 및 시계보정 정보로는 미국의 WAAS와 일본의 MSAS 보정정보를 이용하였다. 정확도 분석을 통해 SBAS에서 제공하는 위성궤도 보정정보와 위성시계 보정정보가 상당한 상관관계를 가지고 있음을 확인하였다. 또한 보정정보의 정확도는 SBAS 시스템의 지상 네트워크 크기와 위성의 궤적에 영향을 받는 것을 확인하였다.