Jong Hyun Jeon;Jeonghang Lee;Jeongwan Kang;Sunwoo Kim;Jung-Min Joo
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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v.13
no.1
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pp.1-13
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2024
In this paper, we investigate the signal design of six (USA, EU, Russia, China, Japan, and India) countries for Global Navigation Satellite Systems (GNSS). Recently, a navigation satellite system that is capable of high-precision and reliable Positioning, Navigation, Timing (PNT) services has been developed. Prior to system design, a survey of the signal design for other GNSS systems should precede to ensure compatibility and interoperability with other GNSS. The signal design includes carrier frequency, Pseudorandom Noise (PRN) code, modulation, navigation service, etc. Specifically, GNSS is allocated L1, L2, and L5 bands, with recent additions of the L6 and S bands. GNSS uses PRN code (such as Gold, Weil, etc) to distinguish satellites that transmit signals simultaneously on the same frequency band. For modulation, both Binary Phase Shift Keying (BPSK) and Binary Offset Carrier (BOC) have been widely used to avoid collision in the frequency spectrum, and alternating BOCs are adopted to distinguish pilot and data components. Through the survey of other GNSS' signal designs, we provide insights for guiding the design of new satellite navigation systems.
Republic of Korea has established its performance-based navigation (PBN) implementation plan in 2010 for ensuring a smooth transition to PBN operations and relevant new flight procedures are being developed in accordance with the roadmap. Various Navigation aids (NAVAIDs) like global navigation satellite systems (GNSS), distance measuring equipment (DME), VHF omnidirectional range (VOR), inertial navigation system (INS) are used to support PBN procedures. Among them, GNSS would play a central role in PBN implementation. However, vulnerability of satellite navigation signals to artificial and natural interferences has been discovered and various alternative positioning, navigation and timing (APNT) technologies are under development in many countries. In this paper, we study whether continuous PBN operations can be achievable without GNSS signals. As a result, it shows that some of the domestic airports require the construction of APNT in the approach area.
Various structures of navigation messages in Global Navigation Satellite System (GNSS) signals can be categorized into fixed, packetized, and mixed types, each with different broadcast intervals and sequences. In the fixed format, the broadcast intervals and sequences of navigation messages of Global Positioning System (GPS) L1 C/A and BDS B1I are strictly defined in the Interface Control Document (ICD). Navigation messages of GPS L2C, L5, Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) L2C, L5, and BeiDou Navigation Satellite System (BDS) B1C are in a packetized format, and their broadcast sequence is not explicitly specified in the ICD; only the maximum broadcast intervals are described. In the mixed format, signals such as GPS L1C, QZSS L1 C/A, L1C, and BDS B2a exhibit both fixed and packetized patterns. Sequences of certain parts of the message are not defined. Therefore, in this study, experimental-based investigations were additionally conducted alongside an ICD investigation to analyze the current broadcast intervals and sequences of GNSS navigation messages.
Byung-Kyu Choi;Dong-Hyo Sohn;Junseok Hong;Woo Kyoung Lee
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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v.12
no.4
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pp.343-348
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2023
The ionosphere acts as the largest error source in the Global Navigation Satellite System (GNSS) signal transmission. Ionospheric total electron content (TEC) is also easily affected by changes in the space environment, such as solar activity and geomagnetic storms. In this study, we analyze changes in the regional ionosphere using the Qusai-Zenith Satellite System (QZSS), a regional satellite navigation system. Observations from 9 GNSS stations in South Korea are used for estimating the QZSS TEC. In addition, the performance of QZSS TEC is analyzed with observations from day of year (DOY) 199 to 206, 2023. To verify the performance of our results, we compare the estimated QZSS TEC and CODE Global Ionosphere Map (GIM) at the same location. Our results are in good agreement with the GIM product provided by the CODE over this period, with an averaged difference of approximately 0.1 TECU and a root mean square (RMS) value of 2.89 TECU.
Proceedings of the Korea Committee for Ocean Resources and Engineering Conference
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2002.05a
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pp.6-11
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2002
A term of GNSS(Global Navigation Satellite System) is widely used to represent a navigation method for global area using satellite in space orbit 1his system can provide accurate and continuous position, and timing sources synchronized to UTC. There are, however, certain disadvantage that system can not operate without line of sight environment to satellite, or system failure of either satellite or control station. It is the pseduolite technology for using indoor and also for back-up equipment of foreign system failure. Especially, ocean applications widely use the GNSS system for navigation, surveying, timing, and management of traffic, so, system failure of GNSS will be very critical problem to affect many aspects of ocean field. In this paper, we experimented the pseudolite technology for several application field to compare the result in different environment. We used the common CDGPS algorithm for in-door navigation and experimented in ocean engineering basin with metallic wall and gymnasiums with concrete wall. We also investigated the comparison result and considerations for ocean applications of pseudolite technology.
The public open signals from Global Navigation Satellite System (GNSS) including Global positioning system (GPS) are used widely by many peoples in the world except for the public regulated restriction signals which are encrypted. Nowadays there are growing concerns about GNSS signal spoofing which can deceive the GNSS receivers by abusing these open services. To counter these spoofing threats, many researches have been studied including array antenna techniques which can detect the direction of arrival by means of Multiple Signal Classification (MUSIC) algorithm. Originally the array antenna techniques were developed to countermeasure the jamming signal in electronic warfare by using the nulling or beamforming algorithm toward a certain direction. In this paper, we study the anti-spoofing techniques using array antenna to overcome the jamming and spoofing issues simultaneously. First, we will present the theoretical analysis results of spoofing signal response of Minimum Variance Distortionless Response (MVDR) algorithm in array antenna. Then the eigenvector algorithm of covariance matrix is suggested and verified to work with the existing anti-jamming method. The modeling and simulation are used to verify the effectiveness of the anti-spoofing algorithm. Also, the field test results show that the array antenna system with the proposed algorithms can perform the anti-spoofing function. This anti-spoofing method using array antenna is very effective in the view point of solving both the jamming and spoofing problems using the same array antenna hardware.
Most civilian positioning systems in use are based on the Global Navigation Satellite System (GNSS), which receives signals from satellites and calculates the current location. After the successful establishment of GPS from the U.S., GNSS has led to promote satellite navigation systems in various countries. Recently, China has succeeded in the radical development of its own GNSS, the BeiDou Navigation Satellite System (BDS), based on its advanced IT technology and funding power. Considering that China is rapidly expanding the service area of BDS to the world, systematic research on BDS is also required in Korea. Therefore, this paper provides overall information on B1C, the open signal of BDS, so that this information can be utilized in the design of B1C signal system and BDS B1C receiver design.
Jang, JinHyeok;Kim, HongPyo;Ahn, Jongsun;Heo, Moon-Beom;Sung, Sangkyung;Lee, Young Jae
Journal of Advanced Navigation Technology
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v.22
no.6
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pp.610-615
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2018
Globally, global navigation satellite system (GNSS) is being developed and operated in advanced countries. China's Beidou is developing rapidly, starting with global positioning system (GPS), which is the most representative system. In this paper, we analyze the visibility of Beidou satellite in Korea at present time to utilize rapidly changing Beidou. In this analysis, it is compared with GPS which is stable service. The results of the visibility analysis are based on the results of the mask angle (the low elevation satellite exclusion angle) and the result of the skyplot (a visual representation of the position of the satellite at the user location). Visibility analysis shows that the high elevation angle of Beidou satellite is higher than that of GPS satellite in Korea. In addition, GPS and Beidou's availability and positioning accuracy analysis are performed to confirm the effect of increasing elevation angle satellites. According to the results, Beidou is more effective than GPS in using high elevation satellites in Korea.
Dong-Hyo Sohn;Byung-Kyu Choi;Junseok Hong;Gyeong Mok Lee;Woo Kyoung Lee;Jong-Kyun Chung;Yosup Park
Journal of Space Technology and Applications
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v.4
no.3
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pp.199-209
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2024
In this study, we calculated total electron content (TEC) using ship-borne global navigation satellite system (GNSS) observations and validated the results by comparing the ground-based TEC. GNSS is an effective tool for monitoring the ionosphere as it allows 24-hour observations, is low cost, and is easy to install. However, most GNSS stations are located on land, which leads to a lack of data from the ocean. Therefore, we conducted an experiment collecting GNSS data in the ocean by installing GNSS observation systems aboard the research vessel 'ISABU', operated by the Korea Institute of Ocean Science and Technology. We estimated TEC using GNSS data from July 30 to August 24, 2021. From the results, we confirmed daily and latitudinal variations of TEC as expected. Additionally, we compared the results with TEC derived from nearby ground-based GNSS stations and then verified similar variations. Based on these results, we plan to research ionospheric climatology using long-term data and assess its potential for ongoing ionospheric monitoring.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.6
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pp.529-536
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2004
Autonomous navigation of an indoor mobile robot using the global ultrasonic system is presented in this paper. Since the trajectory error of the dead-reckoning navigation grows with time and distance, the autonomous navigation of a mobile robot requires to localize the current position of the robot, so that to compensate the trajectory error. The global ultrasonic system consisting of four ultrasonic generators fixed at a priori known positions in the work space and two receivers on the mobile robot has the similar structure with the well-known satellite GPS(Global Positioning System), and it is useful for the self-localization of an indoor mobile robot. The EKF(Extended Kalman Filter) algorithm for the self-localization is proposed and the autonomous navigation based on the self-localization is verified by experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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