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김라우,최광호,임준후,유원재,이형근 한국항해항만학회 2015 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.추계
GPS(Global Positioning System; 위성항법시스템)는 수평오차 10m 내외의 정확도로 내비게이션 유닛과 스마트폰 등 다양한 이동기기에 널리 활용되고 있다. 그러나 널리 알려진 바와 같이 GPS는 교량, 빌딩, 그리고 대형 구조물 등 주변 환경에 의하여 위성의 가시성이 영향을 받으며 이로 인하여 위치 정보의 가용성과 정확도가 크게 저하되는 단점이 있다. 본 논문에서는 GPS 수직오차를 개선하기 위한 방안으로 저가형 기압고도계를 보조센서로 활용하여 수직 위치정보 정확도를 향상시키는 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 융합 모델에 의한 칼만필터를 활용하여 GPS와 기압고도계를 융합하는 특성을 가진다. 마지막으로 정적 실험과 동적 실험을 통하여 기압고도계의 특성을 분석하고 제안된 융합 필터의 성능을 분석하였다.
항행 및 항법 : 기압 고도계를 이용한 GPS 수직오차 개선
김라우 ( La Woo Kim ),최광호 ( Kwang Ho Choi ),임준후 ( Joon Hoo Lim ),유원재 ( Won Jae Yoo ),이형근 ( Hyung Keun Lee ) 한국항행학회 2016 韓國航行學會論文誌 Vol.20 No.1
위성항법시스템 (GPS; global positioning system)은 도심지의 빌딩이나 터널, 고가도로와 같은 지형적 환경에 의해 전파 수신이 어려워지면 가시 위성의 개수가 급격히 줄어들어 위치오차가 매우 커지거나 측위가 불가능하게 된다. 특히 수직 위치오차는 GPS의 기하학적 배치에 의한 한계로 인하여 수평오차보다 약 1.5 배 이상 크며 혹독한 신호 환경에서는 수평오차보다 더욱 크게 증가하게 된다. 본 논문에서는 GPS의 수직오차 개선을 위해 GPS와 저가형 기압 고도계의 결합 방법을 제안하였다. 제안된 방법은 기압 고도계에 의하여 제공된 기압 고도 측정치에 해면기압과 해면온도에 의한 보상치와 지오이드고를 적용시킨 후 칼만필터에 의하여 GPS 고도와 기압 고도를 융합하는 특징을 가진다. 정적 실험과 차량 실험을 통하여 제안된 기압 고도계와 GPS의 융합 방식의 정확도를 평가하였다. 그 결과 제안된 방법이 고도 정보의 정확도를 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였다. Accuracy of GPS (global positioning system) deteriorates dramatically or positioning is impossible in urban area occasionally since high-rise buildings and elevated roads make the reception of navigation signal very difficult so that number of visible satellites decreases. In these cases, vertical error usually becomes much larger than the horizontal error due to the intrinsic geometry of GPS satellites. To obtain more accurate and reliable height information, this paper proposes a hybrid method that combines GPS and a low-cost barometric altimeter. In the proposed method, the sea-level pressure and the sea-surface temperature are applied to the output of the altimeter. Next, the difference between the ellipsoid and the geoid is compensated. Finally, a simple Kalman filter combines the compensated barometric altitude and the GPS height. By static and car experiments, performance of the proposed method is evaluated. By the experiment results, it can be seen that the proposed method improves the altitude accuracy considerably.
SDR 기반 다중 GNSS/다중 주파수 신호 획득 및 검증
유원재,김라우,이유담,이형근 한국항해항만학회 2020 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2020 No.춘계
현재 해상에서 항해하는 선박들은 미국의 Global Positioning System (GPS)와 같은 Global Navigation Satellite System (GNSS)에 크게 의존하고 있다. 근래에 들어, 미국의 GPS 뿐만 아니라 러시아의 GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS), 유럽 연합의 Galileo 및 중국의 BeiDou와 같은 GNSS들이 다수 운용됨에 따라 단일 GNSS가 아닌 다중 GNSS를 사용함으로써 측정치 개수를 증가시켜 위치 오차를 감소시키어 선박 자율 항해를 위한 기초 방안들이 활발히 연구 되고 있다. 본 논문에서는 GNSS 현대화에 의해 향후 추가될 주파수 대역 신호 및 변조 기법 등을 유연하게 대처할 수 있는 Software Defined Radio(SDR)를 통해 다중 GNSS/다중 주파수 신호를 획득하는 기법을 설계하였다. 개활지에서 GNSS 신호 획득 실험을 수행하여, 신호 획득 결과 및 사용자 위치 오차 분석을 통해 측정치에 대한 검증을 수행하였다.
Design of SDR-based Multi-Constellation Multi-Frequency GNSS Signal Acquisition/Tracking Module
유원재,김라우,이유담,이택근,이형근 항법시스템학회 2021 Journal of Positioning, Navigation, and Timing Vol.10 No.1
Due to the Global Navigation Satellite System (GNSS) modernization, the recently launched GNSS satellites transmit signals at various frequency bands of L1, L2 and L5. Considering the Korea Positioning System (KPS) signal and other GNSS augmentation signals in the future, there is a high probability of applying more complex communication techniques to the new GNSS signals. For the reason, GNSS receivers based on flexible Software Defined Radio (SDR) concept needs to be developed to evaluate various experimental communication techniques by accessing each signal processing module in detail. In this paper, we introduce a multi-constellation (GPS/Galileo/BeiDou) multi-band (L1/L2/L5) SDR by utilizing Ettus USRP N210. The signal reception module of the developed SDR includes down-conversion, analog-to-digital conversion, signal acquisition, and tracking. The down-conversion module is designed based on the super-heterodyne method fitted for MHz sampling. The signal acquisition module performs PRN code generation and FFT operation and the signal tracking module implements delay/phase/frequency locked loops only by software. In general, it is difficult to sample entire main lobe components of L5 band signals due to their higher chipping rate compared with L1 and L2 band signals. Experiment result shows that it is possible to acquire and track the under-sampled signals by the developed SDR.