20세기 중반이후 항법 시스템의 개발동기 및 유지는 군사적인 전술목적에 있었다고 말할 수 있다. 제2차 세계대전 이후 미소간의 냉전기간 중에도 양국은 각기 대응되는 첨단 항법시스템을 경쟁적으로 개발구축하여 왔다. 이러한 시스템들은 점차 군사목적 외에 일반에 공개되어 국가간 물류(物流)의 이동과 같은 경제 수송 활동에 있어 핵심역할을 담당하고 있다. 항법시스템은 크게 지상계시스템과 위성계시스템으로 나눌 수 있다. 지상계시스템의 대표적인 시스템은 로란-C(Long Rmge Navigation)이고, 위성계시스템의 대표적인 시스템으로 GPS를 말한다. 로란-C 시스템은 미국, EU, FERNS(Far East Radionavigation Service)둥 전 세계 국가 해상 및 육상에서 많이 이용한 시스템이지만, 현재는 그 역할을 위성항법 시스템인 GPS 및 DGPS가 많은 부분을 차지하고 있다. 위성계시스템의 획기적인 발전에 따라 지상계 중장거리 측위장치로는 유일하게 세계적으로 운영되고 있는 로란-C의 운영이용자의 감소와 더불어 로란-C항법장치의 역할에 대한 논란이 대두되고 있어 로란-C 항법 시스템의 실태와 활용방안에 대해 조명해보고, 우리나라 로란-C의 올바른 발전방향에 대해서 논의한다.
본 논문은 EUROFIX 시스템에 적용하기 위한 Reed-Solomon 코딩에 대해서 다룬다. EUROFIX는 최근에 위성시스템의 비상수단으로서 인식되는 LORAN-C 시스템을 이용하여 DGNSS(Differential Global Navigation Satellite Systems) 정보를 전송하는 통합위치결정 시스템으로서, LORAN-C 신호 펄스열들의 펄스 위치 변조에 의한 LORAN-C 전송을 통해서 데이터 통신을 한다. 또한 통신 시스템에서 처리되는 광대한 양의 데이터에 대한 오류론 제어하기 위한 수단으로 오류 정정 부호나 정정 알고리즘이 대두되었으며, 실제로 중요한 적용요소가 되고 있다. 이에 따라 본 논문에서는 EUROFIX 정보전송의 부호화과정에서의 오류정정을 위해서 유한체 푸리에 변환을 이용한 Reed-Solomon 코드의 부호화 및 복호화에 대해서 연구하였다. 시뮬레이션을 통해서, EUROFIX 정보전송의 오류정정에 효과적인 것을 알 수 있었다.
Loran-C 위치의 정도를 높이기 위하여 제주지역을 대상으로 북동태평양 Chain (GRI 5970)에 대한 시간차를 관측하여 그 전파경로와 측지계 및 전파속도에 따른 시간차오차 등을 분석 검토한 결과는 다음과 같다. 1. Loran-C 전파는 M-X 조국, M-Y조국 모두 주국, X, Y 종국과 관측점 사이에 높이 500m 이상 되는 한라산을 통과하여 전파될 때 시간차 오차가 커짐을 알 수 있었다. 2. 측지계 및 전파속도의 보정에 따른 시간차오차는 M-X 조국에서는 측지계변환과 속도보정을 행할수록 적어지고, M-Y조국에서는 M-X조국과는 달리 해상 및 육상의 전파경로에 따라 시간차오차가 불규칙적으로 변함을 알 수 있었다. 3. 보정요소별 측위의 정도는 측지계를 변화하고 속도보정을 행한 것이 가장 높고, WGS-72 측지계를 변환시키지 않은 것이 가장 낮았다. 4. 측정위치의 정도를 향상시키기 위해서는 굴절율에 의한 속도보정과 측지계변환 및 육상전파속도보정을 행하여야 함을 알 수 있었다.
eLoran과 GNSS를 통합하여 항법을 수행하는 수신기를 개발하고 있다. 현재 Loran-C 단독 항법의 경우 LORADD 수신기와 유사한 성능을 보이고 있고, GNSS 항법의 경우 GPS만 사용하는 LORADD 수신기에 비해 GPS+GLONASS 또는 GPS+BDS를 사용하기 때문에 더 높은 GNSS 항법 성능을 갖는다. 추후 시각이 동기화되고 TOA를 구할 수 있는 eLoran/GNSS 통합 항법에서 LORADD 수신기에 비해 우수한 성능을 기대할 수 있고, 이를 위해 현재 Loran 데이터 채널 복호화 기능과 간섭 등 오차 요인을 제거하는 기능을 구현 중이다.
eLoran is enhanced Loran-C and eLoran is researched for as GPS backup system because this system is resistant to signal interference and has high accuracy. TOA measurements of eLoran include errors proportional to the range such as PF, SF, ASF and EF. Therefore these error factors must be compensated for improved accuracy of position. Generally, error models or GPS aided compensation methods are used, but these methods are limited by lack of infrastructure or system performance. Therefore, this paper proposes new model of error factors included in eLoran TOA measurements and navigation algorithm using this model. Error factors in this model are sum of a certain size of error and error proportional to the range. And feasibility and performance of proposed navigation algorithm are verified by using raw measurements.
The Loran-C, a radio navigation system based on TDOA measurements is enhanced to eLoran using TOA measurements instead of TDOA measurements. Many error factors such as PF, SF, ASF, clock errors and unknown biases are included in eLoran TOA measurements. Because these error factors can cause failure in eLoran navigation algorithm, these errors must be compensated for high accuracy eLoran navigation results. Compensation of ASF and unknown biases are difficult to calculate, while the others such as PF and SF are relatively easy to eliminate. In order to compensate all errors in eLoran TOA measurements, a simple GPS aided bias compensation method is suggested in this paper. This method calculates the bias as the difference of TOA measurement and the range between eLoran transmitters and the receiver whose position is determined using GPS. The real data measured in Europe are used for verification of suggested method and navigation algorithm.
Hwang, Sang-Wook;Choi, Yun Sub;Yeo, Sang-Rae;Park, Chansik;Yang, Sung-Hoon;Lee, Sang Jeong
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제2권1호
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pp.75-80
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2013
This article presents the design of long range navigation (LORAN)-disciplined oscillator (LDO), employing the timing information of the LORAN system, which was developed as a backup system that corrects the vulnerability of the global positioning system (GPS)-based timing information utilization. The LDO designed on the basis of hardware generates a timing source synchronized with reference to the timing information of the LORAN-C receiver. As for the LDO-based timing information measurement, the Kalman filter was applied to estimate the measurement of which variance was minimized so that the stability performance could be improved. The oven-controlled crystal oscillator (OCXO) was employed as the local oscillator of the LDO. The controller was operated by digital proportional-integral-derivative (PID) controlling method. The LDO performance evaluation environment that takes into account the additional secondary factor (ASF) of the LORAN signals allows for the relative ASF observation and data collection using the coordinated universal time (UTC). The collected observation data are used to analyze the effect of ASF on propagation delay. The LDO stability performance was presented by the results of the LDO frequency measurements from which the ASF was excluded.
Loran C is a low frequently , pulsed. hyperbolic radio aid to navigation system, which operates in the 90 to 110 kHz frequency band. The position accuracy is not excellent but the repeatable and relative accuracy is very good, and it is very useful for fishing vessel in coastal waters. The operation of China north sea chain9GRI 7430) was begun on January, 1996, and in order to evaluate the accuracy of this chain, it was observed with Loran C receiver (LC-90, Furuno) in July 9 and December 30, 1997 at the fixed position of Kunsan national university. The obtained results were as follows : The time difference error of M-X, M-Y pair were $0.5{\mu}s$, $4.4{ \mu}s$ respectively and the mean time difference of M-X, M-Y pair were $15120.4{,\mu}s$$32085.4{\mu}s$ respectively. The Loran C signals were received steadily and the daily fluctuation of time difference was very small. The longitudinal position error was very much than latitudinal position error, and the mean position error was about 1091.8m.
미국, 러시아, 중국 등 선진국에서는 GNSS와 같은 위성항법시스템의 취약성에 대한 대비하기 위한 고정밀도의 지상파 전파항법시스템을 독자적으로 개발하여 운영 중에 있지만, 우리나라는 1979년도에 도입한 외산장비로 포항 및 광주 송신국을 구축하여 Loran-C 체인으로 지상파 전파항법시스템을 운영 중에 있다. 특히 위성항법시스템이 없는 우리나라 입장에서는 어느 위성항법시스템에 종속되지 않는 고정밀도의 지상파 eLoran 전파항법시스템 개발이 더욱 절실히 요구되고 있다. 본 연구 개발에서는 고정밀도의 eLoran 지상파 항법시스템 개발에 앞서 eLoran 송수신 시스템을 검증하고, 실제 공간상의 채널환경을 모사할 수 있는 eLoran emulator를 개발하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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