• 산업경영시스템학회지
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• 제39권3호
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• pp.1-9
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• 2016

NSS (Navigation satellite system) provides the information for determining the position, velocity and time of users in real time using satellite-networking, and is classified into GNSS (Global NSS) and RNSS (Regional NSS). Although GNSS services for global users, the exactitude of provided information is dissatisfied with the degree required in modern systems such as unmanned system, autonomous navigation system for aircraft, ship and others, air-traffic control system. Especially, due to concern about the monopoly status of the countries operating it, some other countries have already considered establishing RNSS. The RNSS services for users within a specific area, however, it not only gives more precise information than those from GNSS, but also can be operated independently from the NSS of other countries. Thus, for Korean RNSS, this paper suggests the methodology to design the satellite constellation considering the regional features of Korean Peninsula. It intends to determine the orbits and the arrangement of navigation satellites for minimizing PDOP (Position dilution of precision). PGA (Parallel Genetic Algorithm) geared to solve this nonlinear optimization problem is proposed and STK (System tool kit) software is used for simulating their space flight. The PGA is composed of several GAs and iterates the process that they search the solution for a problem during the pre-specified generations, and then mutually exchange the superior solutions investigated by each GA. Numerical experiments were performed with increasing from four to seven satellites for Korean RNSS. When the RNSS was established by seven satellites, the time ratio that PDOP was measured to less than 5 (i.e. better than 'Good' level on the meaning of the PDOP value) was found to 94.3% and PDOP was always kept at 10 or less (i.e. better than 'Moderate' level).

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.1
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• pp.15-19
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• 2006

GPS has been increasingly exploited to provide positioning and navigation solutions for a variety of applications. In vessel berthing application, however, there are stringent requirements in terms of positioning accuracy, availability and integrity that cannot be satisfied by GPS alone. This is because the performance of satellite-based positioning and navigation systems are heavily dependent on both the number and the geometric distribution of satellite tracked by receivers. Due to the limited number of GPS satellites, a sufficient number of ‘visible’ satellites cannot be sometimes guaranteed. This paper discusses some issues associated with the implementation of ground-based pseudolite augmentation for vessel berthing. Pseudolite means small transmitter that transmits GPS-like signals in local area. Actually, pseudolite can play three different roles in GPS augmentation scheme, depending on the operational conditions. Firstly, in the case of kinematic GPS operation where there are no signal blockages, and more than five satellites are available, additional pseudolites strengthen the GPS satellite-pseudolite geometry, and more accurate and reliable positioning solution can be achieved. Secondly, in the case when there are adverse GPS operational environments in which the number of tracked satellites is less than four, pseudolites can complement the GPS signals. In the third case, GPS signals are completely unavailable, such as when operated indoor. In such cases the pseudolites can replace the satellite constellation. However, the first role will be considered in this paper, since more than four satellite signals can usually be tracked in most marine applications. This paper presents that the pseudolite-augmented precise positioning system can provides continuous centimeter-level positioning accuracy through comparison analysis of RDOP simulation result of the GPS satellite constellation and the pseudolite-augmented GPS satellite constellation.

• 한국항행학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.396-403
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• 2013

최근에 GPS의 현대화, GLONASS의 정상화, Galileo 및 Beidou의 개발 등으로 기존에 GPS에만 의존하였던 것과 달리 사용자가 다양한 항법위성을 활용할 수 있게 되었다. 또한 새로운 항법위성에는 기존의 L1 주파수 신호 뿐만 아니라 새로운 민간 신호인 L5 주파수 신호도 방송하기 때문에 사용자는 이중 주파수 측정치를 활용하여 직접 자신의 전리층 지연을 추정하여 가용성 성능을 향상 시킬 수 있을 것으로 예상된다. 이에 따라 기존의 GPS L1 주파수 사용자만 고려하던 광역보강시스템도 이중 주파수 및 다중 위성항법시스템을 고려하도록 개발이 진행되고 있다. 본 논문에서는 미래의 L1/L5 이중 주파수 및 다중 위성항법 시스템 사용자를 고려한 위성기반 광역보강시스템 (Satellite Based Augmentation System, SBAS)의 주요 알고리즘을 설명하고, 한반도 주변의 성능을 시뮬레이션을 통해 예측하였다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제13권2호
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• pp.189-197
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• 2024

Galileo is a European Global Navigation Satellite System (GNSS) that has offered the Galileo Open Service since 2016. Consequently, the standardization of GNSS augmentation systems, such as Satellite Based Augmentation System (SBAS), Ground Based Augmentation System (GBAS), and Aircraft Based Augmentation System (ABAS) for Galileo signals, is ongoing. In 2023, the European Union Space Programme Agency (EUSPA) released prior probabilities of a satellite fault and a constellation fault for Galileo, which are 3×10^-5 and 2×10^-4 per hour, respectively. In particular, the prior probability of a Galileo constellation fault is significantly higher than that for the GPS constellation fault, which is defined as 1×10^-8 per hour. This raised concerns about its potential impact on GBAS integrity monitoring. According to the Global Positioning System (GPS) Standard Positioning Service Performance Standard (SPS PS), a constellation fault is classified as a wide fault. A wide fault refers to a fault that affects more than two satellites due to a common cause. Such a fault can be caused by a failure in the Earth Orientation Parameter (EOP). The EOP is used when transforming the inertial axis, on which the orbit determination is based, to Earth Centered Earth Fixed (ECEF) axis, accounting for the irregularities in the rotation of the Earth. Therefore, a faulty EOP can introduce errors when computing a satellite position with respect to the ECEF axis. In GNSS, the ephemeris parameters are estimated based on the positions of satellites and are transmitted to navigation satellites. Subsequently, these ephemeris parameters are broadcasted via the navigation message to users. Therefore, a faulty EOP results in erroneous broadcast ephemeris data. In this paper, we assess the conventional ephemeris fault detection monitor currently employed in GBAS for wide faults, as current GBAS considers only single failure cases. In addition to the existing requirements defined in the standards on the Probability of Missed Detection (PMD), we derive a new PMD requirement tailored for a wide fault. The compliance of the current ephemeris monitor to the derived requirement is evaluated through a simulation. Our findings confirm that the conventional monitor meets the requirement even for wide fault scenarios.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1999년도 하계종합학술대회 논문집
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• pp.833-836
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• 1999

In this paper, the communication performance and its characteristics of the polar Low Earth Orbit(LEO) mobile satellite have been described in terms of the generalized performance parameters via geometric modeling and analysis. Especially, the general formula related to the parameters such as the number of orbits(M) and the number of satellites per orbit(N) were derived in the LEO satellite system for voice service, and then we applied the general result to IRIDIUM system(M＝6, N＝11) that would be scheduled to commercialize soon. The offered traffic of Inter Satellite Link(ISL), ISL link blocking probability as well as both new call blocking probability and the probability of forced termination for the on going call are calculated as the result of performance analysis.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제2권1호
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• pp.7-13
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• 2007

새롭고 효과적인 도플러 효과 보상 기법은 성상도 추정에 기반하며, 이론적 분석과 시뮬레이션 결과에서 알 수 있듯이 영점 성상도를 이용한 변형된 변조방식을 사용해 평균 파워를 감소시킬 수 있다. 제안된 기법은 위성 송수신기에서 고속으로 이동하는 단말로 보내는 파워를 줄여줌으로써 위성 OFDM 에서 매우 효과적으로 신호를 전달할 수 있다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권1호
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• pp.11-20
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• 2024

최근 뉴스페이스 시대에는 과거의 고신뢰성 위성과 다르게 낮은 신뢰성 위성을 저가의 개발/양산 비용으로 개발하여 군집위성을 발사하고 있다. 경제적인 군집위성 개발을 위해서는 위성 사용자/개발자는 군집위성으로 발사되었을 때 기대되는 수명기간 동안 임무 성능의 유지 가능성 여부를 검토해야 한다. 또한, 성능유지를 위해 임의 고장에 의한 교체 계획도 수립되어야 한다. 본 연구에서는 지구관측 군집위성의 임무 성능의 유지와 교체 전략 수립을 위해 시스템 신뢰성 및 가용성 평가 방법을 제안하였다. 본 연구에서는 위성 백업 및 지상 추가 발사 백업 상황과 군집위성에 요구되는 임무 성능을 고려한 군집위성 신뢰성 및 가용성 모델을 구성하였다. 신뢰성 모델은 k-out-of-n system의 개념으로 구성되었고 가용성 모델은 마르코프 체인 모델을 이용하였다. 제안된 신뢰성 모델을 바탕으로 임무 요구사항에 필요한 최소 위성 개수를 정의하고, 요구 임무기간 동안 요구 임무 신뢰성 만족을 위해 궤도상 필요한 위성을 계산하였다. 또한 가용성 분석을 통해 요구 서비스기간 동안 요구 가용성 만족을 위한 궤도상 위성 여분 및 지상 여분의 개수를 분석하였다. 마지막으로 비용모델을 적용하여 위성의 신뢰성 및 개발 위성 개수간에 절충분석 개념을 제안하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권2호
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• pp.63-72
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• 2022

초소형위성에 대한 관심이 증가함에 따라 초소형위성군의 성능과 활용도뿐 아니라 위성군의 궤도설계, 궤도배치 기법에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다. 본 연구에서는 초소형 위성을 활용한 워커-델타 위성군을 구축하기 위한 궤도배치 기법으로 추력을 이용한 기법과 차등 대기항력 제어 (DADC)를 연구하였다. 추력을 이용할 시, 발사체에 대한 위성의 분리속도와 각도에 따라 궤도배치에 소요되는 시간과 추력량이 달라진다. 초소형위성의 추력시스템 성능을 참고하여 제한된 성능으로 궤도배치를 완료하기 위한 제어전략을 제시하였다. 결과적으로 궤도배치 기간과 총 추력량의 관계를 도출하였다. 차등 대기항력을 이용하면 추력을 소모하지 않는 대신 상대적으로 긴 배치기간을 소요한다. 소프트웨어 시뮬레이션을 통해 일반적인 초소형위성군의 궤도에서 차등 대기항력으로 궤도배치를 완료할 수 있음을 검증하였다. 본 연구 결과를 활용하면 초소형위성군의 궤도배치에 전략을 수립하고 활용할 수 있을 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권11호
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• pp.1112-1120
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• 2009

본 논문에서는 현재 궤도상에서 운용중인 위성들을 특정 임무수행을 하도록 각 위성들 을 허용된 추진제량을 초과하지 않는 범위 내에서 궤도기동을 통해 재배치함으로써 일시적인 위성군집궤도를 형성하기 위한 목적궤도 설계기법을 소개하였다. 설계기법의 응용성을 확인하기 위해 본 연구에서는 두 가지 문제, 즉 각각 위성들에 대한 허용 추진제량이 모두 다른 경우 지상의 특정 지역을 정찰하는 문제와 지상을 지속적으로 이동하는 이동 물체를 동일한 허용 추진제량을 가진 위성들을 이용하여 정찰하는 문제를 다루었다. 유전 알고리즘을 이용한 접근방법의 유효성을 검증하기 위해 시뮬레이션을 수행하였으며, 결과적으로 현재 궤도배치 상에서 획득할 수 있는 평균재방문주기에 비해 재배치된 궤도상에서의 평균재방문주기가 각각 41%, 42% 감소함을 알 수 있었다. 제안된 방법에 의한 결과는 궤도조정 방법, 궤도상황, 센서 특성, 허용 추진제량, 그리고 추력기의 성능에 따라 다소 달라질 수 있다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제10권2호
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• pp.91-102
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• 2021

In this paper, a fully reconfigurable Software Defined Radio (SDR) for multi-constellation and multi-frequency Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers is presented. The reconfigurability with respect to the data structure, variability of signal and receiver parameters, and receiver's internal functionality is presented. The configuration file, that is modified to lead to an entirely different operation of the SDR in response to specific target signal scenarios, directly determines the operating characteristics of the SDR. In this manner, receiver designers can effectively reduce the effort to develop many different combinations of multi-constellation and/or multi-frequency GNSS receivers. Finally, the implementation of the presented fully reconfigurable SDR is included with the experimental processing results such as acquisition, tracking, navigation for the received signals in the realistic fields.