• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제12권4호
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• pp.349-358
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• 2023

The Satellite-Based Augmentation System (SBAS) plays a significant role in the fields of aviation and navigation: it corrects signal errors of the Global Navigation Satellite System (GNSS) and provides integrity information to facilitate precise positioning. These SBAS systems have been adopted as international standards by the International Civil Aviation Organization (ICAO). In recent SBAS system design, the Minimum Operational Performance Standards (MOPS) defined by the Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA) must be followed. In October 2014, South Korea embarked on the development of a Korean GPS precision position correction system, referred to as Korea Augmentation Satellite System (KASS). The goal is to achieve APV-1 Standard of Service Level (SoL) service level and acquisition of CAT-1 test operating technology. The first satellite of KASS, KASS Prototype 1, was successfully launched from the Guiana Space Centre in South America on June 23, 2020. In December 2022 and June 2023, the first and second service signals of KASS were broadcasted, and full-scale KASS correction signal broadcasting is scheduled to start at the end of 2023. The aim of this study is to analyze the precision of both the GNSS system and KASS system by comparing them. KASS is also compared with Japan's Multi-functional Satellite Augmentation System (MSAS), which is available in Korea. The final objective of this work is to validate the usefulness of KASS correction navigation in the South Korean operational environment.

• 한국항행학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.433-439
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• 2016

저가형 GNSS (global navigation satellite system) 수신 모듈에 DGNSS (differential GNSS) 서비스를 적용하기 위한 방안으로 거리 영역의 보정정보를 위치 영역으로 투영한 후, stand-alone으로 산출한 위치에 적용하는 DGNSS-CP 방식이 제안된 바 있다. DGNSS-CP 를 상용 수신기 또는 휴대폰에 적용하기 위해서는 항법 방정식의 관측행렬을 이용하여 위치영역 투영 방정식을 구성하므로, 각 위성의 시선벡터를 산출하여야 한다. GNSS 항법 메시지, 배치 정보 등이 시선벡터 산출을 위하여 사용되는데, 각 방법에 따라 정확도와 연산량 등의 성능에 차이가 발생한다. 본 연구에서는 제시된 두 가지 시선벡터 산출 방식에 따라 DGNSS-CP의 성능에 어떠한 영향을 끼치는지 확인하기 위하여, Septentrio PolaRx4 Pro 수신기에서 stand-alone mode 로 저장된 데이터에 해당 알고리즘을 적용하였고, 배치 정보를 사용하는 방법이 궤도정보를 사용하는 방법에 비해 정확도 면에서는 그 성능이 RMS (root mean square) 0.1 m 가량 저하되는 반면, 연산량은 약 1/15수준으로 줄일 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제12권3호
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• pp.215-228
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• 2023

The State Space Representation (SSR) method provides individual corrections for each Global Navigation Satellite System (GNSS) error components. This method can lead to less bandwidth for transmission and allows selective use of each correction. Precise Point Positioning (PPP) - Real-Time Kinematic (RTK) is one of the carrier-based precise positioning techniques using SSR correction. This technique enables high-precision positioning with a fast convergence time by providing atmospheric correction as well as satellite orbit and clock correction. Currently, the positioning service that supports PPP-RTK technology is the Quazi-Zenith Satellite System Centimeter Level Augmentation System (QZSS CLAS) in Japan. A system that provides correction for each GNSS error component, such as QZSS CLAS, requires monitoring of each error component to provide reliable correction and integrity information to the user. In this study, we conducted an analysis of the performance of residual error bounding for each error component. To assess this performance, we utilized the correction and quality indicators provided by QZSS CLAS. Performance analyses included the range domain, dispersive part, non-dispersive part, and satellite orbit/clock part. The residual root mean square (RMS) of CLAS correction for the range domain approximated 0.0369 m, and the residual RMS for both dispersive and non-dispersive components is around 0.0363 m. It has also been confirmed that the residual errors are properly bounded by the integrity parameters. However, the satellite orbit and clock part have a larger residual of about 0.6508 m, and it was confirmed that this residual was not bounded by the integrity parameters. Users who rely solely on satellite orbit and clock correction, particularly maritime users, thus should exercise caution when utilizing QZSS CLAS.

• 한국항행학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.92-100
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• 2020

SBAS는 정지 궤도 위성을 이용하여 보정 정보와 GNSS 위성의 고장 유무 등을 메시지 형태로 전송하여 GNSS 항법 사용자의 정확성과 무결성, 가용성, 연속성을 보강하는 시스템이다. SBAS가 제공하는 보정 정보는 250 bps의 통신 속도로 제공되며, 의사거리 오차, 위성 궤도 오차, 위성 시계 오차, 이온층 지연 오차 등의 다수의 메시지 수신이 필요하다. 따라서 SBAS가 적용된 초기 위치 결정에는 기존 GNSS에 비해 많은 시간이 소요되며, 수신기 동작 초기부터 SBAS 보강 항법의 활용에는 어려움이 있다. 본 논문에서는 SBAS 초기 위치 결정 시간의 단축을 위한 A-SGNSS 운용 개념을 제안한다. 그리고 제안한 A-SGNSS의 효용성 검토 및 운용 시 필요한 최소 메시지 정보를 정리하였으며, 제안한 방안을 적용한 SBAS 초기 위치 결정 소요 시간을 분석 하였다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제12권4호
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• pp.369-377
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• 2023

This paper presents the analysis results of navigation performance of Korea Augmentation Satellite System (KASS) test signals. Performance analysis was performed with Global Positioning System (GPS) and Satellite Based Augmentation System (SBAS) signals received from 7 KASS reference stations. And the performances were analyzed in terms of the signal strength, statistics for each SBAS message, coverage of ionospheric correction, accuracy, integrity, continuity, and availability. In addition, the navigation solutions provided by commercial receiver was analyzed and the performance experienced by general users was presented. Lastly, directions for further improvement of the KASS system were addressed. These performance analysis results can be used to confirm the feasibility of utilizing KASS in user applications.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제5권4호
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• pp.181-191
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• 2016

A Satellite Based Augmentation System (SBAS) provides differential correction and integrity information through geostationary satellite to users in order to reduce Global Navigation Satellite System (GNSS)-related errors such as ionospheric delay and tropospheric delay, and satellite orbit and clock errors and calculate a protection level of the calculated location. A SBAS is a system, which has been set as an international standard by the International Civilian Aviation Organization (ICAO) to be utilized for safe operation of aircrafts. Currently, the Wide Area Augmentation System (WAAS) in the USA, the European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS) in Europe, MTSAT Satellite Augmentation System (MSAS) in Japan, and GPS-Aided Geo Augmented Navigation (GAGAN) are operated. The System for Differential Correction and Monitoring (SDCM) in Russia is now under construction and testing. All SBASs that are currently under operation including the WAAS in the USA provide correction and integrity information about the Global Positioning System (GPS) whereas the SDCM in Russia that started SBAS-related test services in Russia in recent years provides correction and integrity information about not only the GPS but also the GLONASS. Currently, LUCH-5A(PRN 140), LUCH-5B(PRN 125), and LUCH-5V(PRN 141) are assigned and used as geostationary satellites for the SDCM. Among them, PRN 140 satellite is now broadcasting SBAS test messages for SDCM test services. In particular, since messages broadcast by PRN 140 satellite are received in Korea as well, performance analysis on GPS/GLONASS Multi-Constellation SBAS using the SDCM can be possible. The present paper generated correction and integrity information about GPS and GLONASS using SDCM messages broadcast by the PRN 140 satellite, and performed analysis on GPS/GLONASS Multi-Constellation SBAS performance and APV-I availability by applying GPS and GLONASS observation data received from multiple reference stations, which were operated in the National Geographic Information Institute (NGII) for performance analysis on GPS/GLONASS Multi-Constellation SBAS according to user locations inside South Korea utilizing the above-calculated information.

• 한국항행학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.8-14
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• 2016

본 논문은 한국형 위성기반보정시스템인 KASS (Korea augmentation satellite system)을 구성하는 위성통신국과 임차해 구축 예정인 2기의 정지궤도 위성이 포함된 위성통신시스템에 대한 상위개념의 설계분석 결과를 제시하였다. 위성통신국의 주요 기능인 중앙처리국으로부터의 보정정보 및 무결성 정보를 수신하여 해당 메시지에 대한 부호화, 변조 후 주파수변환 및 신호증폭에 대한 내용과 그 기능을 만족하는 설계를 위한 분석내용을 각 과정에 대한 개념, GEO 위성을 추가적인 기능인 GPS 위성 레인징 신호, GEO 레인징 신호를 사용하기 위한 GEO 위성에 대한 정밀 궤도결정기술, 그리고 GPS 위성과 GEO 위성간 시각 동기를 위한 클럭 조정에 대하여 기술하였다. 추가적으로 중계기 대역폭에 따른 GEO 위성 레인징 성능 분석결과로 SBAS 보강 서비스를 위해서는 최소한 2.2 MHz 의 GPS와 같은 레인징 서비스를 위해서는 18.5 MHz의 대역폭이 필요함을 제시하였다. 이러한 분석내용은 GEO 위성과 위성통신국의 설치장소가 최종 확정되면 최종 분석을 수행하여 KASS 위성통신시스템 설계에 반영할 예정이다.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권6호
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• pp.418-426
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• 2022

반송파 기반 위성항법 보강시스템은 GNSS(global navigation satellite system) 측정치 오차를 보상하는 방식에 따라 OSR(observation space representation)과 SSR(state space representation)으로 구분된다. 대표적인 OSR 기반 보강시스템인 N-RTK(network real time kinematics)는 약 100 km 수준의 서비스 영역 내에서 cm급 측위 정확도를 확보할 수 있는 시스템이지만, 일반적으로 사용자-인프라 간 양방향 통신 방식에 의해 서비스가 구현된다. 이러한 특징으로 인해 N-RTK를 활용한 위성 기반 cm급 전국토 정밀 측위 서비스 구축은 현실적으로 많은 제약이 따른다. 반면, SSR 보강시스템은 서비스 영역 내 모든 사용자에게 동일한 보정정보를 제공하기 때문에 단방향 서비스에 적합하고, 각 보정정보의 전송주기를 유동적으로 조절할 수 있으므로 위성 기반 광역 정밀 보정정보 방송 서비스에 적합하다. 이러한 장점으로 인해 위성항법시스템을 보유한 각국은 SSR 보정정보 기반의 PPP(precise point positioning)/PPP-RTK 정밀 측위 서비스 구축에 박차를 가하고 있다. 이에 본 논문에서는 위성 기반 SSR 보정정보 방송 서비스들의 구성 및 특징, 측위 성능 분석을 통해 PPP/PPP-RTK 서비스 동향과 정밀 측위 현황을 파악하고자 한다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제3권1호
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• pp.17-23
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• 2014

Satellite Based Augmentation Systems (SBAS) provide ionospheric corrections at geographically five degree-spaced Ionospheric Grid Points (IGPs) and confidence bounds, called Grid Ionospheric Vertical Errors (GIVEs), on the error of those corrections. Since the ionosphere is one of the largest error sources which may threaten the safety of a single frequency Global Navigation Satellite System (GNSS) user, the ionospheric correction and integrity bound algorithm is essential for the development of SBAS. The current single frequency based SBAS, already deployed or being developed, implement the ionospheric correction and error bounding algorithm of the Wide Area Augmentation System (WAAS) developed for use in the United States. However, the ionospheric condition is different for each region and it could greatly degrade the performance of SBAS if its regional characteristics are not properly treated. Therefore, this paper discusses key factors that should be taken into consideration in the development of the ionospheric correction and integrity bound algorithm optimized for the Korean SBAS. The main elements of the conventional GIVE monitor algorithm are firstly reviewed. Then, this paper suggests several areas which should be investigated to improve the availability of the Korean SBAS by decreasing the GIVE value.