GPS(Global Positioning System는 지구상에서 약 2km 떨어진 위성으로부터 송신한 신호를 수신하므로 그 수신감도가 매우 낮아 재밍과 간섭에 매우 취약하다. 따라서 GPS 수신단에서 항재밍 능력에 대한 필요성은 점점 증가하고 있다. 이러한 GPS의 취약성을 이용하여 전시 상황에서 적군은 재밍 기법을 이용하여 수신단에서 아군의 GPS 신호를 이용한 정확한 측위를 방해한다. 따라서 전시상황에 대비하여 재밍 환경에 대응하고, 측위 정보를 획득할 수 있는 방법이 필요하다. 본 연구에서는 재밍 환경에서의 측위 정확도를 향상시키기 위해 BSS(Blind Source Separation) 기법을 사용하여 GPS 신호와 재밍 신호를 분리하는 방법을 제안한다. 또 재밍신호와 분리된 GPS 신호에는 여전히 잡음(noise)이 존재해 정확한 측위 정보를 획득하기 어렵다. 따라서 잡음을 효과적으로 제거하기 위해 웨이블릿 임계화 기법을 사용한다. 실험 결과는 본 연구실에서 수행한 GPS/QZSS/Wi-Fi 밀결합 측위기법의 테스트 결과를 이용하여 재밍 환경에서의 BSS 와 웨이블릿 임계화 기법을 통한 정확도 향상을 보이며 제안한 시스템 모델의 우수성을 입증한다.
In this paper, we represent the implementation and performance analysis of vector tracking loop based GPS receiver for jamming environment. The vector tracking loop navigation performance is compared by simulation with conventional tracking loop. The simulation results shows that vector tracking loop is more robust than conventional tracking loop in jamming environment. The vector tracking loop can gain 2dB in jamming performance capability over a conventional GPS receiver. Also, Anti-jamming performance of INS Doppler aiding and deep integration method are compared.
Since the global positioning system receivers on the surface of the Earth use satellite signals sent from a remote distance and the intensity of received signals is weak, they are vulnerable to jamming. This paper implements a vector-tracking loop (VTL)-based global navigation satellite system (GNSS) receiver algorithm as an anti-jamming technique and compares the performance of VTL-based receivers with that of scalar-tracking loop (STL) that is used in general GNSS receivers at various jamming environments and a vehicle's dynamics. The simulation results shows that VTL is more robust against jamming than STL in all operating environments.
GNSS receiver which uses the weak satellite signal is very vulnerable to the intentional jamming or non-intentional electromagnetic interference. It is a very simple method among the use method of GNSS receiver to vary tracking loop bandwidth of satellite signal appropriately as the jamming signal level. In this paper, this anti-jamming performance is experimented and analyzed in the laboratory and the anechoic chamber by the GNSS simulator to generate the satellite signal and the jamming signal generator to generate the jamming signal.
GPS is vulnerable to jamming because of extremely low signal power. Many anti-jamming techniques are studied for complement this vulnerability. Anti-jamming techniques using array antenna are most effective technique and these techniques are required the DOA estimates. MUSIC algorithm and Root-MUSIC Algorithm are typical algorithms used in DOA estimation. Two algorithms have different characteristics, so the choice of an algorithm may depends on many factors such as the environment and the system requirements. The analysis and performance comparison of both algorithms is necessary to choose the best method to apply. This paper summarizes the theory of MUSIC and Root-MUSIC algorithms. And this paper extends both algorithm to estimate two-dimensional angles. The software simulator of both algorithms are implemented to evaluate the performance. Root-MUSIC algorithm has the computational advantage on ULA. MUSIC algorithm is applicable to any antenna array. MUSIC shows better estimation performance when number of array element is small while the computational load of MUSIC is much higher than Root-MUSIC.
안티 드론은 불법적인 드론의 침입 및 활동을 감지하고 차단하는 장치를 의미하며, 불법 드론을 추락시키거나 공중에서 파괴시키는 기술을 포함하는 것으로서, 본 논문은 안티 드론 기술로 원격 드론 탐지에 따른 재밍의 영향성 분석한 것이다. 드론의 거리에 따라 재밍 신호의 영향이 달라질 수 있다. 삼각파의 발생으로 근거리에 있는 드론과 원거리에 있는 드론을 동시에 재밍을 할 수 있는 장점이 있으며, 최대 전력으로 송신하지 않음으로 배터리를 효율적으로 운용할 수 있는 효과가 있다. 또한, 원거리에서 재밍에 대한 영향을 받지 않더라도 근거리에서는 더욱 재밍 영향이 크므로 재밍에 대한 영향을 달리 받을 수 있는 장점이 있다.
최근 들어 차세대 전술통신 체계인 전술 종합 정보 통신 (TICN: tactical information communication network) 구축 사업이 진행되고 있다. 전술통신 환경에서 고속의 데이터 통신을 위해서는 상용 통신 시스템과는 달리 고려해야 할 점이 많다. 본고에서는, 전술통신에서 반드시 고려해야 할 위협 요소인 재밍 (jamming)에 대해서 이제까지 알려진 몇 가지 재밍 신호 모형과 재밍 신호를 효과적으로 탐지해 내고 제거할 수 있는 항재밍 (anti-jamming) 기법들에 대해 알아본다.
GPS 위성 신호는 매우 미약하기 때문에 시스템 재밍에 노출되어 있다. 이러한 재밍은 의도적 또는 미의도적 간섭 신호 송출에 따라 발생된다. 만약 재밍 신호가 수신기로 매우 강하게 들어온다면 수신기는 자동적으로 방어할 수 있도록 작동되어야한다. 재밍 상황에서 수신기가 정상적으로 작동할 수 있도록 하는 방법은 공간 필터링이 이용되고 있다. 본 논문에서는 재밍대응 기법으로 신호처리 방법인 빔포밍을 조사하고 사용 가능여부를 분석하였다. 재밍 신호를 받으면 어레이 방향을 바꾸기 위하여 빔포밍은 센서 신호를 통제할 수 있기 때문에 재머 반대 방향으로 제어할 수 있는 고각 ${\theta}$를 측정하였다. 측정결과 GPS 신호는 안테나가 제어각 안에 있을 때 사용가능하기 때문에 제어각 $30^{\circ}$까지 GPS 위치 측정이 가능하였다.
본 논문에서는 안테나 간의 상호 결합을 고려한 온라인 보상 알고리즘을 고려하였으며, 이를 적용하기 위한 새로운 GPS(Global Positioning System)용 안테나 배열을 제안하였다. 제안한 안테나 배열 및 ULA(Uniform Linear Array), URA(Uniform Rectangular Array)에 대한 항재밍 성능 평가를 위해 복수의 재밍신호 환경에 대한 방향탐지를 환경 조건 별로 나누어서 진행하였다. 1. 상호 결합이 존재하지 않는 환경. 2. 상호 결합이 있으나 보상이 이루어지지 않는 환경. 3. 상호 결합 보상이 이루어진 환경. RMSE(Root Mean Square Error) 분석을 통해 온라인 보상 알고리즘이 작동함을 확인하고 복수의 재밍신호에서도 피크 검출이 가능함을 보였다.
일반적으로 알려진 GPS 항재밍 기술로는 재밍 방향에 대한 감쇄효과를 얻는 널 스티어링 (null steering)과 위성방향으로의 추가 합성이득을 얻는 빔 스티어링 (beam steering) 방식이 있다. 이 신호처리 알고리즘을 소개하는 문헌에 의하면, 수학 공리에 따라 동시처리 가능한 재밍의 개수는 배열안테나 소자의 개수 N 에서 기준 안테나 1개를 제외한 N-1 개에 대해서만 유효하다는 표현을 하지만, 재머 배치나 비행체의 자세 그리고 둘 간의 상대적 배치 등 실질적인 운용 조건을 고려한 알고리즘 특성에 대한 분석은 알려져 있지 않다. 이에 본 논문에서는 4소자 및 7소자 표준 배열안테나가 적용된 항재밍 시스템을 모델링하여 비행체의 자세(수평, 수직)와 재머 배치, 그리고 안테나 소자 수를 고려한 두 항재밍 알고리즘(PM, LCMV)에 대한 성능 분석을 하였다. 결과적으로, 동일한 JSR 환경임에도 불구하고, 위성 신호와 재밍 신호 간 입사각이 상대적으로 큰 비행체의 수직 자세의 경우 수평 자세보다 약 10 dB 이상의 이득이 있음을 시뮬레이션을 통해 제시 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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