ByungHyun Choi;Young-Jin Song;Subin Lee;Jong-Hoon Won
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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v.12
no.3
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pp.295-306
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2023
This paper presents a multi-frequency and multi-constellation Global Navigation Satellite System (GNSS) signal generator that simulates intermediate frequency level digital signal samples for testing GNSS receivers. GNSS signal generators are ideally suited for testing the performance of GNSS receivers and algorithms under development in the laboratory for specific user locations and environments. The proposed GNSS signal generator features a fully-reconfigurable structure with the ability to adjust signal parameters, which is beneficial to generate desired signal characteristics for multiple scenarios including multi-constellation and frequencies. Successful signal acquisition, tracking, and navigation are demonstrated on a verified Software Defined Radio (SDR) in this study. This work has implications for future studies and advances the research and development of new GNSS signals.
A Global Navigation Satellite System (GNSS), which is typically exemplified by the Global Positioning System (GPS), employs a open signal structure so it is vulnerable to spoofing electronic attack using a similar malicious signal with that used in the GPS. It is necessary to require a spoofing test evaluation environment to check the risk of spoofing attack and evaluate the performance of a newly developed anti-spoofing technique against spoofing attacks. The present paper proposed a simulation method of spoofing environment based on simulator that can be implementable in a test room and analyzed the spoofing simulation performance using commercial GPS receivers. The implemented spoofing simulation system ran synchronized two GPS simulator modules in a single scenario to generate both of spoofing and GPS signals simultaneously. Because the signals are generated in radio frequency, a commercial GPS receiver can be tested using this system. Experimental test shows the availability of this system, and anti-spoofing performance of a commercial GPS receiver has been analyzed.
Radio navigation aids are very important elements to provide information necessary for safe navigation using radio waves. Recently, the number of radio equipment using radio waves is increasing, and the air frequency interference by adjacent channels is very high. In addition, the use of irregular jamming that threatening radio navigation aids and satellite navigation system frequency is rapidly increasing. Therefore, it is urgent to ensure the safety of air waves. In this paper, we investigated the characteristics and frequency of the domestic navigation system. And we were analyzed the geographical separation standard for implementation of analysis program. Also, we implemented a program for the geographical separation distance analysis that applying international standards and recommended practices.
Relative navigation system is presented using GPS measurements from a single-channel global positioning system (GPS) simulator. The objective of this study is to provide the real-time inter-satellite relative positions as well as absolute positions for two formation flying satellites in low earth orbit. To improve the navigation performance, the absolute states are estimated using ion-free GRAPHIC (group and phase ionospheric correction) pseudo-ranges and the relative states are determined using double differential carrier-phase data and singled-differential C/A code data based on the extended Kalman filter and the unscented Kalman filter. Furthermore, pseudo-relative dynamic model and modified relative measurement model are developed. This modified EKF method prevents non-linearity of the measurement model from degrading precision by applying linearization about absolute navigation solutions not about the priori estimates. The LAMBDA method also has been used to improve the relative navigation performance by fixing ambiguities to integers for precise relative navigation. The software-based simulation has been performed and the steady state accuracies of 1 m and 6 mm ($1{\sigma}$ of 3-dimensional difference errors) are achieved for the absolute and relative navigation using EKF for a short baseline leader/follower formation. In addition, the navigation performances are compared for the EKF and the UKF for 10 hours simulation, and relative position errors are mm-level for the two filters showing the similar trends.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.45
no.4
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pp.9-21
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2008
In this paper, we propose a GNSS-based RF receiver, A high precision localization architecture, and a high sensitivity localization architecture in order to solve the satellite navigation system's problem mentioned above. The GNSS-based RF receiver model should have the structure to simultaneously receive both the conventional GPS and navigation information data of future-usable Galileo. As a result, it is constructed as the multi-band which can receive at the same time Ll band (1575.42MHz) of GPS and El band (1575.42MHz), E5A band (1207.1MHz), and E4B band (1176.45MHz) of Galileo This high precision localization architecture proposes a delay lock loop with the structure of Early_early code, Early_late code, Prompt code, Late_early code, and Late_late code other than Early code, Prompt code, and Late code which a previous delay lock loop structure has. As we suggest the delay lock loop structure of 1/4chips spacing, we successfully deal with the synchronization problem with the C/A code derived from inaccuracy of the signal received from the satellite navigation system. The synchronization problem with the C/A code causes an acquisition delay time problem of the vehicle navigation system and leads to performance reduction of the receiver. In addition, as this high sensitivity localization architecture is designed as an asymmetry structure using 20 correlators, maximizes reception amplification factor, and minimizes noise, it improves a reception rate. Satellite navigation system repeatedly transmits the same C/A code 20 times. Consequently, we propose a structure which can use all of the same C/A code. Since this has an adaptive structure and can limit(offer) the number of the correlator according to the nearby environment, it can reduce unnecessary delay time of the system. With the use of this structure, we can lower the acquisition delay time and guarantee the continuity of tracking.
This paper describes the analysis of the tracking and navigation performance of a GPS receiver in a launch vehicle simulation when the carrier tracking loop is designed as a 3rd order phase-locked loop with variable bandwidths. There are differences of tracking and navigation performance according to the variable bandwidths under the dynamics condition. When the bandwidth is set to narrow, the GPS receiver could not track the satellite signals so that the navigation information could not be calculated.
The problem of classifying a non-line-of-sight (NLOS) signal in a multipath channel is important to improve global navigation satellite system (GNSS) positioning accuracy in urban areas. Conventional deep learning-based NLOS signal classifiers use GNSS satellite measurements such as the carrier-to-noise-density ratio (CN_0), pseudorange, and elevation angle as inputs. However, there is a computational inefficiency with use of these measurements and the NLOS signal features expressed by the measurements are limited. In this paper, we propose a Convolutional Neural Network (CNN)-based NLOS signal classifier that receives successive Auto-correlation function (ACF) outputs according to a time-series, which is the most primitive output of GNSS signal processing. We compared the proposed classifier to other DL-based NLOS signal classifiers such as a multi-layer perceptron (MLP) and Gated Recurrent Unit (GRU) to show the superiority of the proposed classifier. The results show the proposed classifier does not require the navigation data extraction stage to classify the NLOS signals, and it has been verified that it has the best detection performance among all compared classifiers, with an accuracy of up to 97%.
Following the introduction of civilian navigation, the commercial Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers' market has been expanding in various fields such as autonomous driving and smart cities. With improved receiver performance and widespread use of GNSS, the configurations of base and rover receivers are becoming more complex. As a result, user must consider combinations of base stations with different qualities, costs, and performances. To address these issues, we conducted zero-baseline tests to analyze the double-differenced code-pseudorange noise of various receiver combinations, ranging from low- to high-cost. The results showed that the noise varied depending on the receiver combination. Notably, receivers from the same manufacturer exhibited similar noise and positioning errors despite significant price differences. We also found that the double-differenced noise of all receiver combinations was correlated with the Carrier-to-Noise Density Ratio (C/N0), the satellite elevation angle, and the Doppler shift, and it did not perfectly follow a normal distribution. Further analysis based on Modified Allan Deviation (MDEV) showed that different types of noise were observed for each receiver combination and the double-differenced noise and positioning errors have similar statistical characteristics. From this study, the importance of receiver combinations and their various characteristics can be better understood.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2007.12a
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pp.98-99
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2007
It is necessary to use satellite radio navigation system as well as satellite radio navigation augmentation system such as differential Global Positioning System to achieve the positioning accuracy and reliability requested by International Maritime Organization in port and coastal area. Especially, position accuracy of DGPS user is effected by accuracy of pseudorange correction broadcasted from DGPS reference station. This paper shows pseudorange correction calculation algorithm adopting a non-common error estimation filter in order to improve accuracy of pseudorange correction. Finally, this paper verifies that the pseudorange correction calculated by adopting a non-common error estimation filter satisfies performance specifications of RTCM.
Jo, Sanghoon;Kang, Seung-Eun;Kang, Ja-Young;Ko, Sangho
Journal of the Korean Society for Aviation and Aeronautics
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v.20
no.3
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pp.28-34
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2012
The recent transition to Performance Based Navigation in aviation enhances the accuracy of aircraft position, safety and efficiency in air traffic operations by using satellite-based navigation system such as GNSS. However, intentional interferences with GNSS signal as well as ones coming from natural phenomena such as solar storm increase. GNSS have very low power and therefore their signals are more susceptible to interferences than ground-based navigation signals. This paper introduces requirements of alternative positioning, navigation and timing(APNT) system and relevant technologies when the GNSS signals are not valid.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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