• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제9권2호
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• pp.125-129
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• 2020

In this paper, Zero velocity UPdaTe (ZUPT) is implemented on the navigation system of Remotely Piloted Aircraft for GNSS denied environment. RPA's navigation system suffers from lack or loss of satellite signal while maintenance or ground test inside a hangar. Although some of the hangars install GPS repeaters for indoor tests, the anti-jamming equipment with array antenna blocks the repeater signal regarding them as hostile jamming signal. With ZUPT, an aircraft navigation system can be tested free from the divergence of navigation solution without line-of-sight satellites. The designed ZUPT aided centralized Kalman Filter is implemented on the Embedded GPS&INS and simulated with Captive Flight Test data. The simulation result shows stable navigation solution without GNSS updates.

• 한국통신학회논문지
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• 제38C권12호
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• pp.1216-1227
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• 2013

위성항법시스템은 현재 민간과 군에게 위치와 시간 정보를 제공하는 유용한 시스템으로 널리 활용되고 있으며, 국방-IT 간 대표적 융합 기술로 거론되고 있다. 그러나 위성항법시스템은 지구로부터 2만 Km 상공의 원거리에서 신호를 송신하므로 위성항법 수신기의 수신 감도가 매우 미약하여, 재밍(jamming) 공격에 취약한 특성을 가진다. 이와 같은 위성항법시스템을 위한 항재밍(anti-jamming) 기술에 관한 연구는 위성항법시스템을 소유한 국가가 공개하는 기술적 정보에 의존적이어서 국내 국방 분야에서는 소극적 수준의 연구에 머물러 있다. 본 논문에서는 먼저 위성항법시스템의 다양한 재밍원 소개와 J/S와 재머-수신기 간의 거리 링크 버짓 분석을 통한 위성항법시스템의 재밍 취약성을 분석하였다. 또한 위성항법시스템 수신기 설계에 적용 가능한 항재밍 기술을 분류하고 분석하였으며, 최근 연구되고 있는 국내외 항재밍 관련 제품 및 기술을 분석하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제38A권9호
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• pp.792-797
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• 2013

본 논문에서는 강한 광대역정규잡음 환경에서 송신한 확산신호와 수신기에서 발생한 확산신호의 동기에 따른 2비트 비균등 양자화기의 변환손실을 (conversion loss) 분석하고, 이를 통해 변환손실이 최소인 2비트 비균등 양자화기의 출력은 ${\pm}1$, ${\pm}2$이고, 양자화 간격은 재밍 대 신호 전력비로 근사화할 수 있음을 보인다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제27권12호
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• pp.1112-1115
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• 2016

위성항법시스템은 민간 및 군수 분야에서 널리 사용되고 있는 유용한 시스템이다. 그러나 지구 상공 2만 km 이상 원거리 송신 신호로 인한 수신 감도 미약으로, 위성항법시스템의 신호는 항재밍 공격에 취약하다. 본 논문에서는 항재밍 소형 GPS 배열안테나 설계를 위한 선행 연구로 전기적으로 초소형인 GPS 안테나 소자를 효율적으로 정합하는 비 포스터 정합회로에 대한 연구를 수행하였다. 전기적으로 소형인 GPS 안테나는 높은 품질계수로 인해 방사 이득이 낮고, 광대역 정합이 어렵다. 이를 해결하기 위해 소형 GPS 안테나용 비 포스터 정합회로(non-Foster matching circuit)를 설계하였다. Linvill의 교차 결합쌍 트랜지스터로 구성된 네거티브 임피던스 변환기 회로를 제작하였으며, 시간 영역에서 안정도 검증을 통해 안정성을 확인하였다. 비 포스터 정합회로를 이용한 소형 GPS 안테나 무반사실 측정결과, 전면방향이득이 17 dB 이상 개선됨을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권6호
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• pp.401-410
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• 2020

본 연구에서는 전술급 무인항공기의 GPS 신호간섭 및 재밍(Jamming)/기만(Spoofing) 공격 시 위치항법 정보의 취약성을 보완하기 위해 개발한 영상정보 기반 실시간 비행체 위치보정 시스템을 기술하고자 한다. 전술급 무인항공기는 GPS 두절 시 항법장비가 GPS/INS 통합항법에서 DR/AHRS 모드로 전환하여 자동비행이 가능하나, 위치 항법의 경우 대기속도 및 방위각을 활용한 추측항법(DR, Dead Reckoning)으로 인해 시간이 지나면 오차가 누적되어 비행체 위치 파악 및 데이터링크 안테나 자동추적이 제한되는 등의 문제점을 갖고 있다. 이러한 위치 오차의 누적을 최소화하기 위해 영상감지기를 이용한 특정지역 위치보정점을 바탕으로 비행체 자세, 영상감지기 방위각/고각 및 수치지도 데이터(DTED)를 활용하여 비행체 위치를 계산하고 이를 실시간으로 항법장비에 보정하는 시스템을 개발하였다. 또한 GPS 시뮬레이터를 이용한 지상시험과 추측항법 모드의 비행시험으로 영상정보 기반 실시간 비행체 위치보정 시스템의 기능 및 성능을 검증하였다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제5권3호
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• pp.131-136
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• 2016

The present paper shows that beamforming algorithm such as Minimum Variance Distortionless Response (MVDR) based on array antenna signal processing can have not only anti-jamming but also anti-spoofing characteristics. A beam pattern due to the beamforming algorithm strengthens received signal power as it is formed in the incident direction of desired signal. During the process, the effect of unnecessary signals such as spoofing signals can be reduced because the beam pattern reduces received signal power in the incident directions excluding the beam pattern-directed direction. In order to analyze the anti-spoofing effect due to the beamforming algorithm, a software-based simulation environment was configured. An arbitrary error was applied between incident direction of Global Positioning System (GPS) satellite signal and steering vector direction of the beamforming algorithm to analyze the received signal power and required conditions were provided to see the anti-spoofing effect due to the beamforming algorithm. The used antenna was 7-element planar circular array and beam patterns were formed through the MVDR algorithm.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.545-557
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• 2018

The Global Positioning System (GPS) has become popular and widely used in many fields from military to civilian applications. However, GPS signals are suffered from interference due to its weak signal over wireless channel. There are many types of interference, such as jamming, blocking multipath, and spoofing, which can mislead the operation of GPS receiver. In this paper, vector-based tracking loop model with integrity check is proposed to detect and mitigate the harmful effect of interference on GPS receiver operation. The suggested methods are implemented in the tracking loop of GPS receiver. As a first method, integrity check with carrier-to-noise ratio (C/No) monitoring technique is applied to detect the presence of interference and prevent contaminated channels out of tracking channels to calculate position. As a second method, a vector-based tracking loop using Extended Kalman Filter with adaptive noise covariance according to C/No monitoring results. The proposed methods have been implemented on simulated dataset. The results demonstrates that the suggested methods significantly mitigate interference of Additive White Gaussian Noise (AWGN) and improve position calculation by 44%.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제12권2호
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• pp.101-111
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• 2023

Many spoofing detection studies have been conducted to cope with the most difficult types of deception among various disturbances of GPS, such as jamming, spoofing, and meaconing. In this paper, we propose a spoofing detection scheme based on elevation masked-relative received power between GPS L1 and L2 signals in a system using a multi-band array antenna. The proposed scheme focuses on enabling spoofing to be normally detected and minimizes the possibility of false detection in an environment where false alarms may occur due to pattern distortion among elements of an array antenna. The pattern distortion weakens the GPS signal strength at low elevation. It becomes confusing to detect a spoofing signal based on the relative power difference between GPS L1 and L2, especially when GPS L2 has weak signal strength. We propose design parameters for the relative power threshold including beamforming gain, the minimum received power difference between L1 and L2, and the patch antenna gain difference between L1 and L2. In addition, in order to eliminate the weak signal strength of GPS L2 in the spoofing detection process, we propose a rotation matrix that sets the elevation mask based on platform coordinates. Array antennas generally do not have high usefulness in commercial areas where receivers are operated alone, but are considered essential in military areas where GPS receivers are used together with signal processing for beamforming in the direction of GPS satellites. Through laboratory and live sky tests using the device under test, the proposed scheme with an elevation mask detects spoofing signals well and reduces the probability of false detection relative to that without the elevation mask.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.683-690
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• 2018

본 논문에서는 배열 안테나 기반의 MVDR (minimum variance distortionless response) 항 재밍 GPS (global positioning system) 수신기에서 안테나 경로 사이에 존재하는 이득, 위상, 지연 편차를 교정하기 위한 안테나 교정 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 다중 안테나 시스템에서 안테나 경로들 사이의 이득, 위상, 지연 편차를 추정하고 이를 보상한다. 경로 간 이득, 위상, 지연 편차를 정확히 추정하기 위해 좋은 상관 특성을 갖는 파일럿 신호가 사용된다. 교차 상관에 기반하여 지연 편차가 먼저 추정되며 이후에 이득과 위상 편차가 추정된다. 정밀한 지연 편차 추정 및 보상을 위해 보간기법을 사용하는데 이산 푸리에 변환 (DFT) 기반의 보간기법으로 계산 복잡도를 감소시킨다. 제안된 기법은 MATLAB을 이용한 컴퓨터 모의실험을 통해 검증한다. 모의실험 결과에 따르면 제안하는 기법을 적용하면 이득, 위상 시간 지연 편차를 각각 0.01 dB, 0.05 도, 0.5 ns 이내로 줄일 수 있다.