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LQG 기반 벡터 추적 루프를 적용한 GPS 수신기의 위치 및 측정치 성능 분석
박민혁 ( Min-huck Park ),전상훈 ( Sang-hoon Jeon ),김종원 ( Chong-won Kim ),기창돈 ( Chang-don Kee ),서승우 ( Seung-woo Seo ),장재규 ( Jae-gyu Jang ),소형민 ( Hyoung-min So ),박준표 ( Jun-pyo Park ) 한국항행학회 2017 韓國航行學會論文誌 Vol.21 No.1
일반적인 위성 항법 장치 수신기는 루프 필터 기반의 스칼라 추적 루프를 통해 신호 추적이 이루어진다. 본 논문에서는 루프 필터를 LQG 제어기로, 스칼라 추적 루프를 벡터 추적 루프로 대체한 LQG 기반 벡터 추적 루프의 성능을 정확성과 강건성 측면에서 살펴보았다. 정확성을 판단하기 위해서, 일반적인 루프 필터 기반 스칼라 추적 루프 대비 LQG 기반 스칼라 추적 루프의 측정치 추정 오차가 60 % 이상 향상됨을 확인하였다. 다음으로 LQG 기반 스칼라 추적 루프 대비 LQG 기반 벡터 추적 루프의 측정치 추정오차의 성능 향상과 위성 개수 증가에 따른 위치/속도 추정 오차 성능 향상을 확인함으로써 정확성을 확인하였다. 마지막으로 4초동안의 30 dB-Hz의 일시적 신호 감쇄 상황에서 루프 필터 기반의 스칼라 추적 루프는 신호 추적에 실패하는 반면, LQG 기반 벡터추적 루프는 연속적으로 위치/속도, 측정치 추정이 가능함을 확인함으로써 강건성을 확인하였다. Generally, loop filter based scalar tracking loops (LF-STL) have been used for global positioning system (GPS) signal tracking algorithm. This paper introduces the accuracy and robustness of linear-quadratic-Gaussian based vector tracking loop (LQG-VTL) algorithm instead of LF-STL. To verify the accuracy of LQG-VTL, we confirm that the measurements estimation errors of the LQG based scalar tracking loops (LQG-STL) are improved by more than 60 % compared to LF-STL. Also, when LQG-VTL is used, measurements estimation errors decrease compared to LQG-STL, and position/velocity estimation errors also decrease as the number of satellites increases. To verify the robustness of LQG-VTL, we confirm that LQG-VTL can estimate position/velocity and measurements successively compared to LF-STL in temporal signal attenuation of 30 dB-Hz during 4 seconds.
AltBOC 변조 특성을 활용한 Galileo E5 신호 수신 소프트웨어 개발
전상훈(Sang-Hoon Jeon),소형민(Hyoung-Min So),이택진(Taik-Jin Lee),김강호(Ghang-Ho Kim),전승일(Seung-Il Jeon),김종원(Chong-Won Kim),기창돈(Chang-Don Kee),이상욱(Sang-Uk Lee),김재훈(Jae-Hoon Kim) 한국항공우주학회 2009 韓國航空宇宙學會誌 Vol.37 No.9
본 논문은 Galileo E5 AltBOC 신호를 수신하는 알고리듬에 대해 연구하고, 이를 소프트웨어 수신기에 적용하여 구현, 검증하였다. 신호 수신 소프트웨어는 로깅된 IF 데이터 파일로부터 신호의 획득과 추적을 진행하여 항법해를 구하기 위해서 필요한 데이터를 추출하는 기능을 수행한다. 신호 획득 단계에서는 항법 데이터와 부 코드에 의한 반전을 고려하여 1㎳ 데이터와 0.25㎳ 지연된 1㎳ 데이터를 활용하도록 구현되었고, 신호 추적 단계에서는 AltBOC신호의 장점을 이용하고 BOC 변조로 인한 모호성을 해결하기 위한 방법으로 개략 신호 추적과 정밀 신호 추적 두 단계로 나누어 신호 추적을 진행하였다. 구현된 신호 수신 소프트웨어는 상용 시뮬레이터에서 얻은 데이터를 이용하여 검증하였다. This paper contains the signal receiving algorithm for Galileo E5 AltBOC signal and the development of Galileo E5 signal receiving software. The software runs the process from signal acquisition to extracting measurement data to get navigation solution. It uses logged IF data file as an input. In signal acquisition stage, 1ms and delayed 1ms data are used for reducing correlation ross from secondary code and navigation bit conversion. Signal tracking stage is made of two stages which are coarse tracking and fine tracking. It is for taking advantage of AltBOC characteristic and resolving ambiguity problem due to BOC modulation. The functions of software are verified by signal processing using logged IF data from commercial GNSS simulator.
부성춘 ( Sung-chun Bu ),소형민 ( Hyoung-min So ),김갑진 ( Kap-jin Kim ),이철수 ( Chul-soo Lee ),김도경 ( Do-kyoung Kim ),고요한 ( Yo-han Ko ) 한국항행학회 2018 韓國航行學會論文誌 Vol.22 No.5
광역보강항법 시스템은 광역 지역에서 사용할 수 있는 보정 데이터(이온층 지연, 위성 및 시계 오차) 및 무결성 정보를 생성하여 전송하는 시스템으로 대표적으로 위성기반 보강항법 시스템인 SBAS가 있다. 미국에서는 WAAS라는 명칭으로 운용하고 있고 유럽에서는 EGNOS, 일본에서는 MSAS, 러시아는 SDCM, 인도는 GAGAN이라는 명칭으로 광역보강항법 시스템을 운용 하고 있다. 한국에서도 KASS명칭으로 2022년 목표로 개발을 진행하고 있다. SBAS 시스템은 국제민간항공기구 ICAO에서 국제 표준으로 정한 시스템으로 민간 서비스를 위해 운영된다. 따라서 보정 데이터도 민간 SPS 수신기용으로만 사용되고 있다. 본 논문에서는 SPS용 보정항법 시스템을 PPS 수신기에 사용하기 위해 필요한 C1P1 DCB 추정 방법에 대해 논의한다. 추정된 C1P1 DCB 결과를 바탕으로 단일 위성항법에서의 C1P1 DCB영향을 분석 후 SPS용 차분위성항법 시스템을 PPS 수신기에 적용한 결과를 분석하였다. 마지막으로 SPS용 광역보강항법 시스템을 PPS 수신기에 적용하여 결과를 분석하였다. Wide area augmentation system is a system that generates and transmits correction and Integrity information for use in wide area. Typical system is SBAS. In the United States, it operates under the name WAAS, EGNOS in Europe, MSAS in Japan, SDCM in Russia, GAGAN in India. it is developing Korean SBAS which named KASS by 2022 in Korea. SBAS is a standard System that is operated as civil aviation service base and set as international standards by ICAO. So the correction data can only is used for civil SPS receiver. In this paper, we discuss C1P1 DCB estimation which need to use SPS correction service for PPS receiver. Then we analyze C1P1 DCB correction effect under standalone Satellite Navigation and method to use PPS receiver under SPS DGPS. Finally we organize wide area augmentation system for PPS receiver and analysis performance.
항행 및 항법 : 시각 비동기 오차를 고려한 다중 DME 측위 적용 방안 연구
최광호 ( Kwang-ho Choi ),임준후 ( Joon-hoo Lim ),유원재 ( Won-jae Yoo ),소형민 ( Hyoung Min So ),이형근 ( Hyung-keun Lee ) 한국항행학회 2015 韓國航行學會論文誌 Vol.19 No.6
본 논문에서는 다수의 DME (distance measuring equipment) 지상국에 대한 거리 측정치들을 결합할 경우 문제가 될 수 있는 시각 비동기 오차를 소개하고 이를 대비한 위치 결정 방법을 제안하였다. 소개된 시각 비동기 오차는 한 개의 DME와 한 개의VOR (VHF omnidirectional range)을 활용하는 기존의 위치 결정 방법에서는 발생하지 않는 오차요인이다. 제안된 방법은 항공기의 속도벡터를 이용하여 동기화 되지 않은 다수의 임의 시점의 DME 거리 측정값들을 위치 결정 시점으로 투영하는 원리를 활용하였다. 한 개의 대표적 궤적을 활용한 시뮬레이션을 통하여 제안된 방법을 활용할 경우 이미 구축되어진 DME 인프라의 변경 없이 다수의 DME를 활용하여 항공기의 위치를 높은 정확도로 추정할 수 있음을 확인하였다. This paper introduces the time-misalignment error between multiple range measurements acquired by an onboard distance measuring equipment (DME) interrogator and proposes an efficient position determination method that can mitigate the negative effects of the time-misalignment error. The introduced time-misalignment error does not occur in conventional utilization of DME combined with VHF omnidirectional range (VOR). The proposed position determination method projects all the DME range measurements acquired irregularly during an interval to the same time instance where the aircraft position is determined. By the simulation utilizing a representative aircraft trajectory, it is shown that it is possible to estimate the horizontal position accurately without any changes of ground DME facilities.