Global Navigation Satellite Systems (GNSSs)을 이용한 위치정보 서비스가 다양해짐에 따라, 전파 교란 및 기만에 대한 GNSSs의 취약성에 대한 우려도 점점 커지고 있다. 이에 미국, 러시아, 유럽 등 자체적으로 GNSS를 보유하고 운영하고 있는 국가조차도 GNSS의 취약성을 보완할 수 있는 부가적인 항법시스템을 개발하고 있다. 그 중 현재 운영 중인 Medium Frequency (MF) 주파수 대역의 신호를 이용하여 Differential GNSS (DGNSS) 정보를 전달하는 인프라를 활용하여 항법 신호를 송출하는 Ranging Mode (R-Mode) 시스템이 유럽과 한국을 중심으로 개발 중에 있다. 하지만 MF 주파수 대역의 신호는 일몰 이후에 전리층 일부가 소멸되면서 상위 전리층에서 신호가 반사되어 지표면에서 강한 세기로 수신되는 특성을 갖고 있다. 이런 특성은 지표를 통해 전파하는 원 신호를 수신하는 과정에 큰 오차요소로 작용할 수 있다. 본 논문에서는 현재 송출되고 있는 R-Mode 신호의 야간 특성을 분석하고자 한다. 현재 충주, 어청도 DGNSS 기준국에서 송출하고 있는 R-Mode 신호를 다양한 안테나 종류로 수신해보고, 항법 시스템의 정밀도 성능에 악영향을 줄 수 있는 특성에 대한 보완방법을 모색하였다.
본 논문에서는 차세대 위성항법신호에 적합한 부호동기추적편이 보상기법을 제안한다. 다중경로신호는 가시신호보다 항상 지연되어 수신되기 때문에 가시신호가 수신되는 정확한 동기시점보다 이른 오프셋 영역의 상관함수는 다른 값에 비해 다중경로신호에 덜 왜곡된다. 그리고 차세대 위성항법신호의 상관함수는 기존 신호의 함수에 비해 주 첨두 외에 다수의 부 첨두를 갖고 있다. 본 논문에서는 이 특징을 바탕으로 부호동기추적편이를 완화하기 위해 이른 오프셋 영역의 상관함수기울기를 사용한다. 또한 제안한 기법을 구현하기 위해 반드시 필요한 매개변수인 안정된 다중경로환경에서 최대부호동기추적편이를 유도한다. 끝으로 제안한 기법의 성능을 모의실험을 통해 부호동기추적편이와 그 유동평균으로 보인다.
위성을 이용한 측위 시스템인 광역위성항법시스템(GNSS : Global Navigation Satellite System)은 측량 및 항법 등에 정확한 위치, 속도 그리고 시간 정보를 제공함으로써 위치결정의 중요한 도구가 되어왔다. 미 국방성에 의해 개발되어 운용되고 있는 범세계적위치결정시스템인 GPS는 GNSS 시장에 독점적인 존재이므로, GNSS 사용자는 GPS에 의존할 수 밖에 없는 상황이다. 이런 독점 상황을 극복하기 위하여 러시아, 유럽 그리고 일본은 독자적인 위성항법시스템을 개발하기 시작하였다. 특히 유럽의 Galileo 시스템은 2008년 발사 목표로 진행되고 있다. 본 연구는 위성궤도를 생성하고 분석할 수 있도록 제작한 GIMS2005 프로그램을 이용하여 차세대 GNSS인 Galileo 시스템을 GPS와 비교 분석함에 있다. 본 실험은 GPS 단독 처리의 한계와 GPS/Galileo 결합 시스템의 이점을 인식할 수 있게 한다. 기하구조 분석은 가시위성수, 정밀도 저하율, 내부 신뢰도 그리고 외부 신뢰도를 GPS 단독 처리와 비교하여 분석된다.
The atmospheric meteorology parameters of the earth, such as temperature, pressure, and humidity, strongly influence the propagation of signals in Global Navigation Satellite Systems (GNSSs). The propagation delays associated with GNSS signals can be modeled and explained based on the atmospheric temperature, pressure, and humidity, as well as the locations of the satellites and receivers. In this paper, we propose an optimized and simplified low cost GNSS base weather station that can be used to provide a global estimate of the integrated water vapor value. Our algorithm can be used to measure the zenith tropospheric delay based on the measured propagation delays in the received signals. We also present the results of the data measurements performed at our station located in the Tlemcen region of Algeria.
본 논문에서는 차세대 GPS 시스템에 채용된 시간 복합 이진 옵셋 반송파의 (time-multiplexed binary offset carrier: TMBOC) 신호 추적 성능을 향상시키기 위한 국소 신호를 설계한다. 구체적으로 TMBOC 변조는 BOC(6,1) 신호 성분을 포함하고 있다는 점으로부터 착안하여, TMBOC(6,1,4/33) 신호의 부반송파를 BOC(6,1) 부 반송파 펄스 주기로 일정하게 나누는 방식으로 국소 신호를 설계한다. 이후, 설계한 국소 신호를 통해 얻은 부분 상관함수들을 재조합하여 TMBOC(6,1,4/33) 신호의 자기상관함수에 존재하는 주변 첨두를 제거함으로써 모호성 문제를 해결한다. 모의실험을 통해 설계한 국소 신호를 이용하여 신호 추적을 수행할 경우, 자기상관함수 및 기존의 기법을 이용하는 경우에 비해 향상된 추적 오류 표준편차 (tracking error standard deviation: TESD) 성능을 가짐을 확인하였다.
본 논문에서는 e-navigation을 위한 합성 이진 옵셋 반송파 (composite binary offset carrier: CBOC) 신호에 알맞은 주변 첨두 제거 기법을 제안한다. 우선, CBOC 신호의 부반송파를 일정한 폭을 갖는 여러 개의 부분 부반송파 펄스로 나누고, 그에 따라 CBOC 자기상관함수를 여러 개의 부분상관함수의 합으로 해석한다. 다음으로, 주변 첨두를 제거할 뿐만 아니라 측위 성능 향상을 위해 부분상관함수를 조합하여 뾰족한 주 첨두를 갖는 새로운 상관함수를 제안한다. 모의실험을 통해 제안한 상관함수가 기존 상관함수들보다 측위 성능이 더 좋다는 것을 보인다.
본 논문에서는 CBOC 신호를 위한 3단계 비모호 추적 방식을 제안한다. 구체적로는 유럽 연합에서 개발 중인 Galileo 시스템에 채용된 합성 이진 옵셋 반송파 (composite binary offset carrier: CBOC) 신호의 부반송파를 BOC(6,1) 신호 펄스 폭으로 일정하게 나누어 재해석함으로써 12개의 부분 상관함수를 생성하고, 상기 부분상관함수들로부터 두 종류의 연산을 이용한 재조합 과정을 통해 비모호 상관함수를 생성한다. 제안한 상관함수는 기존 상관함수들에 비하여 더욱 첨예하고 높은 첨두를 갖는다. 모의실험을 통해 제안한 상관함수가 기존 상관함수들에 비해 더욱 뛰어난 신호 추적 성능을 보인다.
본 논문에서는 합성 이진 옵셋 반송파를 (composite binary offset carrier: CBOC) 위한 새로운 비모호 상관함수를 제안한다. 먼저, CBOC 신호의 부반송파를 네 개의 부분 부반송파의 합으로 해석하고, 각 부분 부반송파들과 수신 신호의 부분 상관들을 생성한다. 이후 생성된 부분 상관을 재조합하여 날카로운 주 첨두를 갖는 새로운 비모호 상관함수를 생성한다. 모의실험의 결과로부터 신호 추적에 제안한 상관함수를 이용한 경우 기존 상관함수들을 이용한 경우보다 더욱 향상된 추적 오류 표준편차와 다중 경로 오류 포락선을 가짐을 확인한다.
새로운 위성항법 시스템 측위 신호로 제안된 계층 다상 부호(Tiered polyphase code)[5]의 신호획득 성능을 분석하였다. 유럽연합의 GALILEO 시스템에서 사용하는 계층 부호(Tiered code)가 주파수 오차에 민감한 반면 TPC는 주파수 오차에 강인하여 신호획득과정에서 사용할 수 있어 신호 대 잡음비 이득과 계산 복잡도를 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 동일한 수신기 구조를 이용하고 GALILEO E5a-I 신호파라미터를 사용하여 TC와 TPC의 신호 검출 확률을 모의실험을 통해 확인하였다.
본 논문에서는 다중 안테나를 갖는 위성항법시스템 (GNSS) 수신기에서의 subspace projection을 이용한 전파방해신호 제거와 다중경로 간섭신호 제거에 대한 방법을 기술한다. 우리는 수신기에 들어온 신호를 두 번의 subspace projection을 통해 전파방해신호와 다중경로 간섭신호가 없는 noise subspace로 투영함으로써 GNSS 신호와 noise 만으로 구성된 신호 얻게 되고, 이 신호에 Beamformer를 적용하여 최대의 신호 대 잡음비를 갖는 수신기 출력 신호를 얻게 된다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 수신기가 효과적으로 전파방해신호와 다중경로간섭신호를 제거하고 신호 대 잡음비를 최대한으로 증가시킬 수 있음을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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