Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.39
no.3
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pp.1-9
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2016
NSS (Navigation satellite system) provides the information for determining the position, velocity and time of users in real time using satellite-networking, and is classified into GNSS (Global NSS) and RNSS (Regional NSS). Although GNSS services for global users, the exactitude of provided information is dissatisfied with the degree required in modern systems such as unmanned system, autonomous navigation system for aircraft, ship and others, air-traffic control system. Especially, due to concern about the monopoly status of the countries operating it, some other countries have already considered establishing RNSS. The RNSS services for users within a specific area, however, it not only gives more precise information than those from GNSS, but also can be operated independently from the NSS of other countries. Thus, for Korean RNSS, this paper suggests the methodology to design the satellite constellation considering the regional features of Korean Peninsula. It intends to determine the orbits and the arrangement of navigation satellites for minimizing PDOP (Position dilution of precision). PGA (Parallel Genetic Algorithm) geared to solve this nonlinear optimization problem is proposed and STK (System tool kit) software is used for simulating their space flight. The PGA is composed of several GAs and iterates the process that they search the solution for a problem during the pre-specified generations, and then mutually exchange the superior solutions investigated by each GA. Numerical experiments were performed with increasing from four to seven satellites for Korean RNSS. When the RNSS was established by seven satellites, the time ratio that PDOP was measured to less than 5 (i.e. better than 'Good' level on the meaning of the PDOP value) was found to 94.3% and PDOP was always kept at 10 or less (i.e. better than 'Moderate' level).
Global Positioning System (GPS) Precise Point Positioning (PPP) has been extensively used for geodetic applications. Since December 2012, BeiDou navigation satellite system has provided regional positioning, navigation and timing (PNT) services over the Asia-Pacific region. Recently, many studies on BeiDou system have been conducted, particularly in the area of precise orbit determination and precise positioning. In this paper PPP method based on BeiDou observations are presented. GPS and BeiDou data obtained from Mokpo (MKPO) station are processed using the Korea Astronomy and Space Science Institute Global Navigation Satellite System (GNSS) PPP software. The positions are derived from the GPS PPP, BeiDou B1/B2 PPP and BeiDou B1/B3 PPP, respectively. The position errors on BeiDou PPP show a mean bias < 2 cm in the east and north components and approximately 3 cm in the vertical component. It indicates that BeiDou PPP is ready for the precise positioning applications in the Asia-Pacific region. In addition, BeiDou tropospheric zenith total delay (ZTD) is compared to GPS ZTD at MKPO station. The mean value of their difference is approximately 0.52 cm.
The position accuracy of the stand-alone Regional Navigation Satellite System (RNSS) users is more than tens of meters because of various error sources in satellite navigation signals. This paper focuses on wide-area differential (WAD) positioning technique, which is already applied in Global Navigation Satellite System (GNSS), in order to improve the position accuracy of RNSS users. According to the simulation results in the very narrow ground network in regional area, the horizontal position error of stand-alone RNSS is about RMS 11.6 m, and that of RNSS with WAD technique, named the WAD-RNSS, is about RMS 2.5 m. The accuracy performance has improved by about 78%.
We propose a small active antenna to receive Global Navigation Satellite System (GNSS) signals, i.e., Global Positioning System (GPS) L1 (1,575MHz) and Russian Global Navigation Satellite System (GLONASS) L1 (1,600 MHz) signals. A two-stage low-noise amplifier (LNA) with more than 27 dB gain is implemented in the bottom layer of a three-layer antenna package. In addition, a hybrid coupler is used to combine signals from pair of proximately coupled orthogonal feeds with $90^{\circ}$ phase difference to achieve the circular polarization (CP) characteristic. Three layers of high permittivity (${\varepsilon}_r=10$) substrates are stacked and effectively integrated to have a small dimension of $64mm{\times}64mm{\times}7.42mm$ (including both circuit and antenna). The reflection coefficient of the fabricated antenna at the target frequency is below -10 dB, the measured antenna gain is above 26 dBic and the measured noise figure is less than 1.4 dB.
This paper presents a satellite relative navigation strategy for formation flying, which chooses an appropriate navigation algorithm according to the operating environment. Not only global positioning system (GPS) measurements, but laser measurements can also be utilized to determine the relative positions of satellites. Laser data is used solely or together with GPS measurements. Numerical simulations were conducted to compare the relative navigation algorithm using only laser data and laser data combined with GPS data. If an accurate direction of laser pointing is estimated, the relative position of satellites can be determined using only laser measurements. If not, the combined algorithm has better performance, and is irrelevant to the precision of the relative angle data between two satellites in spherical coordinates. Within 10 km relative distance between satellites, relative navigation using double difference GPS data makes more precise relative position estimation results. If the simulation results are applied to the relative navigation strategy, the proper algorithm can be chosen, and the relative position of satellites can be estimated precisely in changing mission environments.
The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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v.12
no.4
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pp.494-502
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2001
GPS(Global Positioning System) and GLONASS(GLObal Navigation Satellite System) are basic technologies
providing the information of the position and the time, and they have various applications such as navigation, survey, control, and so on. However, each GPS and GLONASS has limited number of visible satellites, and, from the view of strategy, it is undesirable to be heavily dependent on only one system. Thus, GPS/GLONASS combined receiver became required to obtain more precise navigation and system stability. In this paper, the RF front end of GPS/GLONASS combined receiver was fabricated on 130$\times$80 $\textrm{mm}^2$ PCB(Printed Circuit Board), and its system application was shown finally one chip possibility of GLONASS receiver is studied.
A Satellite Based Augmentation System (SBAS) is a representative differential GNSS system, which is used for the navigation performance improvement of Global Navigation Satellite System (GNSS) users. SBAS has been developed focusing on the securement of user integrity so that it can be used for the navigation in aviation fields. Accordingly, the development of SBAS has been completed, and it has been actively used in the United States, Europe, and Japan. As the new satellite of Global Positioning System (GPS) recently started to broadcast new civil signals (L5 frequency), the methods for improving user navigation performance in SBAS using this signal have also been studied. In Korea, to keep pace with these circumstances, full-scale SBAS development is expected to start in 2014, and studies on dual-frequency SBAS using L1/L5 frequencies will also be performed. In this study, before the full-scale development of dual-frequency SBAS in Korea, a simulation was performed to predict the performance and analyze the expected effects.
Sung-Hyun Park;Yong-Hui Park;Jin-Ho Jeong;Jin-Mo Park
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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v.12
no.4
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pp.349-358
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2023
The Satellite-Based Augmentation System (SBAS) plays a significant role in the fields of aviation and navigation: it corrects signal errors of the Global Navigation Satellite System (GNSS) and provides integrity information to facilitate precise positioning. These SBAS systems have been adopted as international standards by the International Civil Aviation Organization (ICAO). In recent SBAS system design, the Minimum Operational Performance Standards (MOPS) defined by the Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA) must be followed. In October 2014, South Korea embarked on the development of a Korean GPS precision position correction system, referred to as Korea Augmentation Satellite System (KASS). The goal is to achieve APV-1 Standard of Service Level (SoL) service level and acquisition of CAT-1 test operating technology. The first satellite of KASS, KASS Prototype 1, was successfully launched from the Guiana Space Centre in South America on June 23, 2020. In December 2022 and June 2023, the first and second service signals of KASS were broadcasted, and full-scale KASS correction signal broadcasting is scheduled to start at the end of 2023. The aim of this study is to analyze the precision of both the GNSS system and KASS system by comparing them. KASS is also compared with Japan's Multi-functional Satellite Augmentation System (MSAS), which is available in Korea. The final objective of this work is to validate the usefulness of KASS correction navigation in the South Korean operational environment.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.21
no.8
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pp.1619-1625
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2017
Civil global navigation satellite system (GNSS) does not meet user performance requirements for specific PNT (Positioning, Navigation, and Time) applications. Therefore, various differential systems are used to augment GNSS for improving positioning accuracy and integrity. The MTSAT satellite augmentation system (MSAS) is the Japanese satellite based augmentation system. This paper is for analyzing the characteristics of Japanese MSAS in Korean peninsula. First of all, it was done for analyzing not only DGNSS navigation signal but also the navigation parameter through simulation and experimental tests. As a result of data analyses, the sufficient navigation satellites to determine 3-D position based on DGNSS are simultaneously available at MSAS monitering station and the southern region of Korean peninsula. It was verified that the carrier to noise signals are stable to maintain the reliable 3-D position and that the level of 2m (2drms) accuracy is very similar to the ordinary worldwide DGNSS as well.
This study developed an approach for improving Carrier-phase Differential Global Positioning System (CDGPS) based realtime satellite relative navigation by applying laser baseline measurement data. The robustness against the space operational environment was considered, and a Synthetic Wavelength Interferometer (SWI) algorithm based on a femtosecond laser measurement model was developed. The phase differences between two laser wavelengths were combined to measure precise distance. Generated laser data were used to improve estimation accuracy for the float ambiguity of CDGPS data. Relative navigation simulations in real-time were performed using the extended Kalman filter algorithm. The GPS and laser-combined relative navigation accuracy was compared with GPS-only relative navigation solutions to determine the impact of laser data on relative navigation. In numerical simulations, the success rate of integer ambiguity resolution increased when laser data was added to GPS data. The relative navigational errors also improved five-fold and two-fold, relative to the GPS-only error, for 250 m and 5 km initial relative distances, respectively. The methodology developed in this study is suitable for application to future satellite formation-flying missions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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