• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제12권2호
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• pp.113-119
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• 2023

Satellite navigation systems, with the exception of the GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS), adopt ionosphere models and provide ionospheric coefficients to single-frequency users via navigation messages to correct ionospheric delay, the main source of positioning errors. A Global Navigation Satellite System (GNSS) mostly has its own ionospheric models: the Klobuchar model for Global Positioning System (GPS), the NeQuick-G model for Galileo, and the BeiDou Global Ionospheric delay correction Model (BDGIM) for BeiDou satellite navigation System (BDS)-3. On the other hand, a Regional Navigation Satellite System (RNSS) such as the Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) and BDS-2 uses the Klobuchar Model rather than developing a new model. QZSS provides its own coefficients that are customized for its service area while BDS-2 slightly modifies the Klobuchar model to improve accuracy in the Asia-Pacific region. In addition, BDS broadcasts multiple ionospheric parameters depending on the satellites, unlike other systems. In this paper, we analyzed the different ionospheric models of GPS, QZSS, and BDS in Korea. The ionospheric models of QZSS and BDS-2, which are based in Asia, reduced error by at least 25.6% compared to GPS. However, QZSS was less accurate than GPS during geomagnetic storms or at low latitude. The accuracy of the models according to the BDS satellite orbit was also analyzed. The BDS-2 ionospheric model showed an error reduction of more than 5.9% when using GEO coefficients, while in BDS-3, the difference between satellites was within 0.01 m.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제35권3호
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• pp.127-150
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• 2020

우주개발진흥 기본계획(이하 "기본계획"이라 한다)은 우주개발진흥법에 따라 5년마다 수립되는 우리나라 우주개발에 관한 중장기 정책 목표 및 기본 방향을 정하는 국가계획으로서 우주개발에 관한 우리나라 최고 심의기관인 국가우주위원회의 심의 대상이다. 2018년 2월 국가우주위원회에서 제3차 기본계획이 확정되었다. 제2차 기본계획 및 우주개발 중장기 계획과 비교 시 제3차 기본계획의 두드러진 특징 중 하나는 '한국형 위성항법시스템 구축'이 중점 전략으로 채택되었다는 점이다. 그간 우리나라를 비롯하여 전 세계의 모든 국가가 미국의 글로벌 위성항법시스템인 GPS(Global Positioning System)에 의존해 왔다. 미국은 1983년 소련의 대한항공 007기 격추를 계기로 GPS의 표준위치결정서비스를 전 세계에 무료로 제공해 왔다. 그러나 GPS의 기술적 장애가 발생하거나 국제관계에서 국가 간 이해 충돌로 GPS의 표준위치결정서비스의 무상 제공이 중단될 경우 교통, 에너지, 통신, 금융 등의 국가 기반시설의 통상적인 운영이 불가능하게 되어 궁극적으로 국가의 경제·사회·안보에 큰 피해를 야기할 수 있다. 러시아의 GLONASS, 유럽연합의 Galileo, 중국의 Beidou, 인도의 NavIC 및 인도의 QZSS와 같은 글로벌 또는 지역 위성항법시스템의 등장이 상기와 같은 배경에서 비롯되었다고 할 수 있다. 한국형 위성항법시스템 구축도 마찬가지다. 즉 "국민이 사용하는 IT 기반 기기들과 국가 기간시설이 미국 GPS 등 해외 항법위성에 의존하고 있어 국가 책임하의 안정적 인프라 구축"이 필요하기 때문이다. 현재 위성항법시스템은 도로, 항공, 해양, 재난, 국방, 건설, 물류, 통신, 농축산업 등 국가 전 분야에 활용되고 있다. 다시 말하면 지구관측 목적인 아리랑위성 및 차세대중형위성, 통신 및 해양·기상·환경 관측 목적인 천리안위성 등과는 달리, 한국형 위성항법시스템의 개발, 운영, 활용 등에 있어서 범정부 차원의 역량 집중이 필요하다. 이를 위해서는 위성항법시스템의 종합적·체계적 구축을 비롯하여 활용 관련 각 부처의 주요 정책과 계획을 조정할 수 있는 범정부적 거버넌스가 요구된다. 아울러 위성항법시스템은 수명을 다한 인공위성을 주기적으로 대체해야할 뿐만 아니라 시스템 구축 후 지속적인 운영과 성능 개선을 수반하기 때문에 거버넌스는 법에 근거를 두어야 한다. 우리나라는 아리랑위성, 천리안위성 등과 같이 인공위성을 개별적으로 개발하고 운영한 경험은 풍부하지만, 한국형 위성항법시스템처럼 위성·지상·사용자 시스템을 동시에 개발·운영한 경험, 이른바 거버넌스 경험은 없다. 그러므로 개발·운영에 관한 시행착오를 최소화하기 위해서는 해외 사례의 검토가 요구된다. 미국의 GPS 거버넌스가 대표적인 본보기이다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제10권1호
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• pp.111-116
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• 2017

본 논문은 4개의 방사 소자와 급전부로 구성된 소형 원형 편파 안테나를 제안한다. 제안된 안테나의 방사 소자는 $25mm{\times}3.2mm{\times}5mm$ 크기의 FR4 기판을 이용하여 역 F 구조로 설계되고, 급전부의 4모서리에 위치한다. 급전부는 $40mm{\times}40mm{\times}0.8mm$ 크기를 갖는 FR4 기판에 구현되고. 4개의 출력 포트에서는 신호의 크기는 같고 $90^{\circ}$ 위상차를 갖도록 구현된다. 설계된 안테나는 급전 회로의 구현을 보다 쉽게 하기 위해 급전부의 출력 포트와 방사소자의 입력 포트의 임피던스는 $100{\Omega}$으로 설계한다. 설계된 안테나 크기는 $40mm{\times}40mm{\times}5.8mm$의 크기를 가지며, 1.559 - 1.609 GHz 대역에서 동작한다. 구현된 안테나는 RHCP 특성을 가지며, 서비스 대역에서 3.5 dB 이하의 축비특성과 1.5 dBic 이상의 이득 특성을 갖는다. 구현된 안테나는 기존의 세라믹 패치 안테나에 비해 넓은 대역에서 동작하기 때문에 GPS 뿐만 아니라 GLONASS와 Beiodu 등의 다양한 위성 항법 시스템에 동시 서비스가 가능하다.

• 한국측량학회지
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• 제22권2호
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• pp.105-116
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• 2004

최근 GPS 등 위성측위시스템의 동향은 SA해제로 GPS code 만에 의한 절대측위 정밀도가 향상되었고 SA에 비해 상대적으로 작은 영향을 주었던 오차요인 등에 대한 보정 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 국가별 GPS 상시 관측소의 증설 및 확장 경향과 세계 GPS 관측망(IGS)에 연계한 국가 GPS 관측망의 효율적인 운용 및 응용에 관심이 모아지고 있는데 독일, 일본, 스위스 등은 GPS 상시관측망을 활용한 가상기준점 서비스를 실용화한 상태이다. 본 연구에서는 GPS 상시관측소의 효율적 활용에 의한 종합적 위성 측위 서비스의 기대에 부응하며 서비스의 조기 실현을 도모할 수 있도록 시스템의 구성, 운영 및 활용면에서 최적화 방안을 제시함에 기본 목표를 두었다. 이를 위해 가상기준점 망을 위한 국내의 기본 인프라(GPS 상시관측소, 통신 및 이용자의 관심 기대) 현황을 분석하고 국내외 운영 사례를 조사/분석하여 국내에 가상기준점 운용 시스템의 구성 시 시스템 구성면의 최적화는 물론 시스템의 운영, 교육 및 홍보와 관련 법규의 제도화 방안을 제시하여 연계된 시범사업의 창출과 국내 GPS 상시관측망을 이용한 종합적 측위 서비스 시스템의 실현을 도모한다. GPS 상시관측소를 활용하는 가상기준점연구를 국가차원의 실시간 DGPS/PDGPS 운영체계로 발전시킨다면 장차, 각종 지형정보의 구축은 물론 항법분야, ITS 및 일상생활 응용(LBS)에 활력소로서 국가의 펌웨어적 SOC가 될 것으로 기대된다.

• 대한공간정보학회지
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• 제22권3호
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• pp.113-119
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• 2014

GNSS는 다양한 오차요소에 의해 좌표 정확도가 저하되는데, 그중 고정밀 측위에서 간과하기 쉬운 것이 안테나의 위상중심변동이다. 이를 보정하기 위해 IGS에서는 위상중심변동 보정정보를 기록한 ANTEX 파일을 제공하고 있다. 하지만 수신기 안테나의 경우 방위각과 고도각마다 $5^{\circ}$ 간격으로, 위성 안테나의 경우 천저각에 대해 $1^{\circ}$ 간격으로 PCV 보정정보가 제공되기 때문에 사용자 입장에서는 충분하지 않다. 따라서 어떠한 각도에서도 PCV 보정정보를 정확하게 보간하기 위한 연구를 수행하였다. 이 연구에서는 방위각과 고도각을 모두 변수로 사용할 수 있는 구면조화함수를 수신기 안테나 PCV 보정정보를 보간하는데 사용해 최적차수를 구하였다. 그 결과 정확도를 우선적으로 고려한다면 구면조화함수 8차가 최적차수가 되며, 구동시간을 우선적으로 고려한다면 허용되는 오차 내에서 구면조화함수 1차와 5차를 제외한 가장 낮은 차수가 최적차수가 된다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
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• pp.385-390
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• 2006

This paper examines the sampling and jitter specifications and considerations for Global Navigation Satellite Systems (GNSS) software receivers. Software radio (SWR) technologies are being used in the implementation of communication receivers in general and GNSS receivers in particular. With the advent of new GPS signals, and a range of new Galileo and GLONASS signals soon becoming available, GNSS is an application where SWR and software-defined radio (SDR) are likely to have an impact. The sampling process is critical for SWR receivers, where it occurs as close to the antenna as possible. One way to achieve this is by BandPass Sampling (BPS), which is an undersampling technique that exploits aliasing to perform downconversion. BPS enables removal of the IF stage in the radio receiver. The sampling frequency is a very important factor since it influences both receiver performance and implementation efficiency. However, the design of BPS can result in degradation of Signal-to-Noise Ratio (SNR) due to the out-of-band noise being aliased. Important to the specification of both the ADC and its clocking Phase- Locked Loop (PLL) is jitter. Contributing to the system jitter are the aperture jitter of the sample-and-hold switch at the input of ADC and the sampling-clock jitter. Aperture jitter effects have usually been modeled as additive noise, based on a sinusoidal input signal, and limits the achievable Signal-to-Noise Ratio (SNR). Jitter in the sampled signal has several sources: phase noise in the Voltage-Controlled Oscillator (VCO) within the sampling PLL, jitter introduced by variations in the period of the frequency divider used in the sampling PLL and cross-talk from the lock line running parallel to signal lines. Jitter in the sampling process directly acts to degrade the noise floor and selectivity of receiver. Choosing an appropriate VCO for a SWR system is not as simple as finding one with right oscillator frequency. Similarly, it is important to specify the right jitter performance for the ADC. In this paper, the allowable sampling frequencies are calculated and analyzed for the multiple frequency BPS software radio GNSS receivers. The SNR degradation due to jitter in a BPSK system is calculated and required jitter standard deviation allowable for each GNSS band of interest is evaluated. Furthermore, in this paper we have investigated the sources of jitter and a basic jitter budget is calculated that could assist in the design of multiple frequency SWR GNSS receivers. We examine different ADCs and PLLs available in the market and compare known performance with the calculated budget. The results obtained are therefore directly applicable to SWR GNSS receiver design.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.1
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• pp.27-31
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• 2006

GNSS Services and Applications are today in permanent evolution in all the market sectors. This evolution comprises: ${\bullet}$ New constellations and systems, being GALILEO probably the most relevant example, but not the only one, as other regions of the world also dwell into developing their own elements (e.g. the Chinese Beidou system). ${\bullet}$ Modernisation of existing systems, as is the case of GPS and GLONASS ${\bullet}$ New Augmentation services, WAAS, EGNOS, MSAS, GRAS, GAGAN, and many initiatives from other regions of the world ${\bullet}$ Safety of Life services based on the provision of integrity and reliability of the navigation solutions through SBAS and GBAS systems, for aeronautical or maritime applications ${\bullet}$ New Professional applications, based on the unprecedented accuracies and integrity of the positioning and timing solutions of the new navigation systems with examples in science (geodesy, geophysics), Civil engineering (surveying, construction works), Transportation (fleet management, road tolling) and many others. ${\bullet}$ New Mass-market applications based on cheap and simple GNSS receivers providing accurate (meterlevel) solutions for daily personal navigation and information needs. Being on top of this evolving market requires an active participation on the key elements that drive the GNSS development. Early access to the new GNSS signals and services and appropriate testing facilities are critical to be able to reach a good market position in time before the next evolution, and this is usually accessible only to the large system developers as the US, Europe or Japan. Jumping into this league of GNSS developers requires a large investment and a significant development of technology, which may not be at range for all regions of the world. Bearing in mind this situation, MAGIC appears as a concept initiated by a small region within Europe with the purpose of fostering and supporting the development of advanced applications for the new services that can be enabled by the advent of SBAS systems and GALILEO. MAGIC is a low cost platform based on the application of technology developed within the EGNOS project (the SBAS system in Europe), which encompasses the capacity of providing real time EGNOS and, in the near future, GALILEO-like integrity services. MAGIC is designed to be a testing platform for safety of life and liability critical applications, as well as a provider of operational services for the transport or professional sectors in its region of application. This paper will present in detail the MAGIC concept, the status of development of the system within the Madrid region in Spain, the results of the first on-field demonstrations and the immediate plans for deployment and expansion into a complete SBAS+GALILEO regional augmentation system.

• 지적과 국토정보
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• 제50권1호
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• pp.107-123
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• 2020

최근, Multi-GNSS 위성시스템 인프라 환경의 안정화와 이종 위성 조합 활용에 대한 효용성이 입증되면서 측위, 항법 및 시간 정보 관련 응용 등 다양한 산업 분야에서 실시간 Multi-GNSS 조합 활용의 분위기가 높아지고 있다. 본 연구의 목적은 가장 수요층이 많은 저가형 1주파 GNSS 위성 수신기 사용자를 대상으로 정적 및 동적 환경에서 4가지 Multi-GNSS 측량기법에 RTCM-SSR 보정류(streams)를 적용, Multi- GNSS 위성의 1주파 실시간 단독측위(SF-RT-PP)의 효용성을 평가하고 대응 과제를 도출하는 것이다. SSR 보정류를 4가지 Multi-GNSS 측위 기법에 연계하여 정적 및 동적 시험장에 적용한 결과, CNES의 SSRa00CNE0 서비스가 2차원 좌표성분에서 다른 SSR 보정류에 비해 양호한 결과를 제시하였다. Multi-GNSS 위성의 Carrier를 활용한 SF-RT-PP 측위 결과, 공통적으로 고도성분에서 큰 편차가 발생되었는데 이에 대한 원인 규명 및 SF-RT-PPP 측위에서 비차감 비조합 전리층 지연보정과 이종 위성조합에 따른 신호 Bias 보정의 중요성을 확인할 수 있었다. 또한, Multi-GNSS 위성의 인프라 환경 향상으로 4종의 GNSS 위성 중, 1종 위성만으로도 SF-SPP 측위가 가능함을 확인하였다. 특히, GPS 위성의 1주파 신호만을 활용한 RT-SPP 측위에서 Code 기반 SF-RT-SPP 측위의 경우, 위성궤도/시계 보정관련 보통력과 SSR 보정 간 효과는 미소한 반면, 전리층 보정의 경우는 Klobuchar 모델에 비해 SBAS 보정 정보를 활용한 경우가 높이에서 약 2배 이상의 정확도 향상 효과를 공통적으로 확인할 수 있었다. 향후, 2020년말 Galileo 및 BDS 위성 인프라가 완성되면서 Multi-GNSS 위성의 지역 특성이 반영된 실시간 전리층지연 및 기상특성을 반영한 SSR 조정 서비스가 진행될 경우, SF-RT-PPP 활용성 및 여러 산업부문의 다양한 수요 창출이 기대된다.