E-Navigation을 위한 혼합 항만항법체계 설계 연구

오새웅(Se-Woong Oh),박상현(Sang-Hyun Park),조득재(Deuk-Jae Cho),서기열(Ki-Yeol Seo),박종민(Jong-Min Park),서상현(Sang-Hyun Suh) 한국항해항만학회 2007 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.1 No.춘계

E-navigation 전략의 핵심 장비인 전자해도표시시스템(ECDIS)과 선박자동식별장치(AIS)등의 출현으로 항해사는 전자항해 방식에 적응하며 편리성과 효율성으로 인해 전자항해장비에 의존하게 되었다. 현재의 첨단항해장비는 e-input인 측위정보가 필요하나, 신뢰할 수 있는 측위정보는 제한되어 있으며 고정적이라 할 수 있다. 결과로 첨단항해장비의 운용 및 해양분야의 위치정보 이용을 위해 주 항법시스템의 고장에 대비한 백업 항법시스템이 필요하게 되었다. 즉, 주 항법시스템의 고장이 발생하여 항법시스템으로부터 위치정보를 제공받지 못할 경우, 전파항법시스템 이외의 항법도구를 준비하여야 한다. 본 연구에서는 항만 내 항해 및 위치정보 서비스의 요구를 만족하기 위해 항법시스템을 분석하여 주시스템, 백업시스템의 적절한 조합을 통해 혼합 항만항법시스템 체계를 설계하는 것을 목적으로 한다. With the advent of Electronic Chart Display and Information Systems(ECDIS) and Automatic Identification Systems (AIS) as the principal navigation equipment of E-navigation strategy, mariners will begin to practice "e-navigation" and increasingly rely upon these systems to navigate safely and efficiently. However, these electronic systems require "e-inputs" in order to function. At present, the choices for e-input are limited, and they are installation dependent. This means that the mariner must be suitably equipped in order to use an alternative e-input. If the primary e-input is lost, and the vessel is not equipped to make use of suitable alternative e-inputs, then continued operations will have to be done the "old fashioned way" using conventional navigation. The final objective is a recommendation of harbor navigation system on the most appropriate mix of navigation systems to satisfy the marine needs for radionavigation, positioning services.

위성항법시스템 신호 설계 규격 및 동향 분석

임덕원(Lim, Deok Won),서재희(Seo, Jae-Hee),이상우(Lee, Sangwoo),주정민(Joo, Jung Min),허문범(Heo, Moon Beom) 한국항공우주연구원 2021 항공우주산업기술동향 Vol.19 No.1

위성항법시스템은 위치, 항법, 시각 정보를 제공하는 국가의 핵심 인프라로서 4차 산업혁명 시대를 맞이하여 그 중요성이 더욱 부각되고 있다. 이에 우리나라도 한국형 위성항법시스템을 구축하려는 계획을 발표한 바 있으며, 관련 기초연구도 수행하고 있다. 특히, 위성항법시스템은 신호 규격 및 특성에 따라 서비스 성능이 좌우되므로, 위성항법시스템을 운영하고 있는 국가의 각 시스템에 대한 신호 규격 및 기술동향을 분석하였으며, 한국형 위성항법시스템 신호 설계를 위한 국내 기술동향도 함께 분석하였다. The satellite navigation system is a core infrastructure of the country that provides position, navigation, and timing information, and its importance is becoming more prominent in the era of the 4th industrial revolution. Accordingly, Korea has also announced a plan to build a Korean positioning system, and related basic research is also being conducted. In particular, since the service performance of the satellite navigation system depends on the signal specifications and characteristics, the specifications and technology trends for each system of the countries operating the satellite navigation system are analyzed in this paper. And the domestic technology trends for the signal design are also analyzed.

미국 글로벌위성항법시스템(GPS)의 거버넌스에 관한 연구 - 한국형위성항법시스템 거버넌스를 위한 제언 -

정영진 ( Yung-jin Jung ) 한국항공우주정책·법학회 2020 한국항공우주정책·법학회지 Vol.35 No.3

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 국가우주 위원회의 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 간이해 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. A Basic Plan for the Promotion of Space Development (hereinafter referred to as "basic plan"), which prescribes mid- and long-term policy objectives and basic direction-setting on space development every five years, is one of the matters to be deliberated by the National Space Committee. Confirmed February 2018 by the Committee, the 3rd Basic Plan has a unique matter, compared to the 2nd Basic Plan. It is to construct “Korean Positioning System(KPS)”. Almost every country in the world including Korea has been relying on GPS. On the occasion of the shooting down of a Korean Air flight 007 by Soviet Russia, GPS Standard Positioning Service has been open to the world. Due to technical errors of GPS or conflict of interests between countries in international relations, however, the above Service can be interrupted at any time. Such cessation might bring extensive damage to the social, economic and security domains of every country. This is why some countries has been constructing an independent global or regional satellite navigation system: EU(Galileo), Russia(Glonass), India(NaVic), Japan(QZSS), and China(Beidou). So does South Korea. Once KPS is built, it is expected to make use of the system in various areas such as transportation, aviation, disaster, construction, defense, ocean, distribution, telecommunication, etc. For this, a pan-governmental governance is needed to be established. And this governance must be based on the law. Korea is richly experienced in developing and operating individually satellite itself, but it has little experience in the simultaneous development and operation of the satellites, ground, and users systems, such as KPS. Therefore we need to review overseas cases, in order to minimize trial and error. U.S. GPS is a classic example.

한국형 항법위성을 위한 정밀 궤도결정 시스템에 관한 분석

오경택,이경현,김윤중,오형직,박찬덕,서승모,김유단 한국항공우주학회 2013 한국항공우주학회 학술발표회 논문집 Vol.2013 No.11

미국과 러시아, 유럽 등 선진국에서 구축한 전역위성항법 시스템은 위치서비스를 제공함으로써 민/군에 많은 도움을 주고 있다. 이러한 시스템은 암호화가 가능하므로 잠재된 위험성을 가지고 있기 때문에 유사시에 우리나라 독자적으로 운용 가능한 한국형 위성항법 시스템을 구축해야 한다. 한국형 위성항법시스템은 한반도와 아시아 지역을 서비스하는 협역위성항법 시스템으로 운용궤도로 GEO와 EIGSO의 조합을 고려하고 있다. 항법 시스템 사용자의 위치오차는 항법위성의 위치오차에 비례하기 때문에 항법위성의 위치를 정밀하게 결정하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 위성의 정밀궤도결정 시스템으로 잘 알려진 DORIS와 SLR 시스템을 비교 분석하여 한국형 위성항법시스템에 적합한 방식을 선별하고, 기술적인 문제점을 정리하였다. Global Navigation Satellite System (GNSS) is widely used for civil and military purpose. Since potential risk is inherent due to the possibility of GNSS encoding, our own satellite navigation system should be constructed. Korean navigation satellite system may provide a service to a local area, including the Korean Peninsula and East Asia, EIGSO (Elliptical Inclined Geosynchronous Orbit) and GEO (Geostationary Orbit) are possible candidates for the system. A precise orbit determination (POD) is considerably important because position error of navigation user is proportional to the position error of satellites. In this paper, DORIS (Doppler Orbitography and Radio positioning Integrated by Satellite) and SLR (Satellite Laser Ranging) are analyzed for Korean navigation satellite systems. The remaining technological issue is also addressed.

일본 준천정위성시스템(QZSS)의 법제도에 관한 연구

정영진 한국항공우주정책⋅법학회 2021 한국항공우주정책·법학회지 Vol.36 No.1

The U.S. ended up establishing in 1993 Global Positioning System (GPS) with 24 satellites, since the first satellite of the GPS had been launched in 1978. In response to American GPS during the Cold War, the Soviet Union built in 1982 Global Navigation Satellite System(GLONASS) comprising with 24 satellites. Following the U.S. and the Soviet Union, European Union, China, Japan and India started setting up satellite navigation system. Japan had already launched 4 satellites from 2010 to 2017, will launch 1 satellite in 2021 and 3 satellite in 2023, aiming for constructing in 2024 Quasi-Zenith Satellite System (QZSS). Republic of Korea formulate a plan to build Korean Positioning System (KPS), which is regional satellite navigation system, and composed of 7 satellites, with the completion date set for 2035. KPS and QZSS are similar in some aspects. The first similarity concerns a service area of those two systems. Since Korea and Japan are contiguous geographically, the service areas of KPS and QZSS take shape of a figure 8, ranging from Korea and Japan to Oceania. And both KPS and QZSS consist of 7 satellites. In that QZSS has been building in contrast with GPS, GLONASS, Beidou, Galileo and NavIC, we will study a legal system on the development and operation of QZSS. 미국이 1978년 첫 시험위성 발사를 시작으로 1993년 총 24기로 구성된 글로벌 위성항법시스템을 완성하자, 냉전시대 미국의 글로벌 위성항법시스템에 대응하기 위하여 구소련은 1982년 첫 위성 발사를 시작으로 1995년 24기로 구성된 위성항법시스템 글로나스를 구축하였다. 미국과 러시아에 뒤이어 유럽연합, 중국, 일본 그리고 인도가 위성항법시스템 구축에 뛰어들었다. 일본의 준천정위성시스템은 2010년부터 2017년까지 4기의 인공위성을 발사하였으며 2021년에 1기 그리고 2023년 3기를 추가로 발사하여 2024년에 총 7기로 구성되는 지역위성항법시스템을 구축한다는 계획이다. 우리나라는 지역위성항법시스템인 한국형 위성항법시스템 구축을 위하여 2022년부터 개발에 착수하여 2035년까지 총 7기의 인공위성을 발사할 계획이다. 한국형 위성항법시스템과 일본의 준천정위성시스템은 몇 가지 측면에서 유사하다. 우선 양자 모두 서비스 지역이 유사하다. 양국이 지리적으로 인접하기 때문에 서비스 지역이 자국으로부터 동남아시아 및 오세아니아주 방향으로 8자 모양의 범주에 있으며, 일본의 8자 범위가 우리나라보다 우측으로 약간 치우쳐있을 뿐이다. 그리고 양국의 위성항법시스템 모두 7기의 인공위성으로 구성된다. 미국, 러시아, 중국, 유럽연합 및 인도와 달리 일본의 준천정위성시스템이 현재 구축 단계라는 점에서 준천정위성시스템의 개발과 운영에 관한 법제도를 살펴보고자 한다.

RFID/DGPS/INS 기반 모바일 플랫폼 구축 및 성능 분석

유경우(Kyungwoo Yoo),김광훈(Kwanghoon Kim),김태선(Taisun Kim),전상윤,공승현(Seung-Hyun Kong) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10

고속철도 개발이 활발히 이루어짐에 따라 고속철도 시스템의 안전성과 유지보수를 위해 정확한 위치 정보를 제공하는 철도 항법 시스템의 개발이 요구되고 있다. 이에 따라 다양한 방법의 고속 철도 위치 검지를 위한 항법 시스템들이 개발되어 왔으며 대부분의 시스템들은 항법 시스템의 신뢰도를 향상시키기 위하여 다중 센서들을 기반으로 하고 있다. 본 논문에서는 RFID/DGPS/INS 정보 및 연합형 필터를 기반으로 한 고속철도용 항법시스템을 고려하고 있으며 고속철도 시스템에 탑재하기 전에 항법 알고리즘 검증을 위하여 모바일 플랫폼을 구축하였다. 본 논문에서는 구축된 모바일 플랫폼을 이용하여 실험을 진행하였고 실험을 통해 얻은 실데이터를 기반으로 고속철도용 항법 시스템의 항법 알고리즘 성능을 검증 및 분석하였다. As high-speed trains have been widely developed, a train navigation system with high accuracy has been required for safety and maintenance of the high-speed trains. Many researchers have developed various navigation systems to provide position information of the train and most of them are based on multiple sensors to improve a reliability of navigation solution. In this paper, we consider a train navigation system based on the federated Kalman filter with RFID, DGPS, and INS and implement a mobile platform to verify the performance of the proposed train navigation system. The paper provides experimental results based on field test for mobile platform and analyzes the performance of the mobile platform.

입체구적 칼만필터 기반 자율주행차량용 복합항법시스템 설계

조성윤(Seong Yun Cho),신경호(Kyung Ho Shin) 한국자동차공학회 2020 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2020 No.11

An autonomous vehicle is a GNS (Guidance·Navigation·Control) system that creates a route from a current location to a destination and control the vehicle to be located on the route. Therefore, navigation that estimates the position, velocity and attitude information of a vehicle is recognized as a very important technology for autonomous driving. However, in urban areas with tall buildings and in tunnels, GNSS (Global Navigation Satellite System) signals are blocked or weak, so the performance of the navigation system may be poor or navigation information may not be provided at all. To solve this problem, an INS (Inertial Navigation System)/GPS integrated navigation system can be used. In this paper, an INS/GPS/NHC (Non-Holonomic Constraint) integrated navigation system that integrates INS/GPS with non-holonomic constraint of vehicles. And the integrated navigation system is designed with cubature Kalman filter. The performance of the designed system is verified based on simulation.

국내 항행안전시스템의 개선에 관한 연구: 한국형 정밀위성항법 보강시스템의 구축을 중심으로

김영필,황경태 한국디지털정책학회 2021 디지털융복합연구 Vol.19 No.2

The study attempts to suggest potential problem and solutions expected in the process of implementing KASS, which is currently under development to improve the domestic navigation safety system, and to summarize improvement effects of domestic navigation safety system anticipated by the implementation of KASS. Challenges expected in the process of implementing KASS exists in four aspects: emotional, technical, cost, safety aspects. When KASS is implemented and operates, various benefits can be realized. Benefits include cost savings by not using navigation safety systems during takeoff and landing; reduction of flight delays and cancellations by removing airway congestion; increase of aircraft accommodation capacity; reduction of carbon emissions; preparation for future aviation demands and improvement of air transportation safety; and reduction of flight accidents. In conclusion, it is expected to enter into an era of more intense competition due to increased aviation demands. In order to survive in this competitive environment, early introduction of KASS is indispensable. Analysis results of this study are expected to provide reference information for academic research in this area. A possible future research topic include a study predicting the changes in the navigation safety systems introduced by KASS and proposing practical and useful ways to respond the changes. 본 연구에서는 국내 항행안전시스템의 개선을 위해 현재 구축이 진행되고 있는 KASS를 중심으로 구축 과정에서 예상되는 문제점을 식별하여 여기에 대한 대응 방안을 제시하고, KASS 구축 후 예상되는 국내 항행안전시스템의 개선 효과를 분석하여 정리한다. KASS 구축 과정에서 해결해야 할 과제는 정서적인 측면, 기술적인 측면, 비용적인 측면, 운행 안전성 측면 등 네 가지 관점에서 존재한다. KASS가 구축되어 운영되면, 정밀접근 및 이착륙까지 항행안전시스템을 사용하지 않아도 되므로 비용 절약, 항공로 혼잡 해소를 통한 결항 및 이·착륙 지연 감소, 항공기 수용 능력 확대, 탄소배출 저감, 미래 항공수요 대처 및 항공교통 안전성 향상, 항공사고 감소 등 많은 효과를 거둘 수 있을 것으로 기대된다. 결론적으로 향후 항공수요 증가로 인해 현재보다 더욱 극심한 경쟁 시대에 돌입하게 될 것으로 예상되는데, 이러한 경쟁에서 살아남기 위해서는 하루라도 빨리 KASS의 도입이 필요하다. 본 연구의 분석 내용은 이 분야의 학술적인 연구에서 참조할 수 기반 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구의 내용을 바탕으로 향후 이 분야에서 연구가 추진되어야 할 내용 중의 하나는 KASS 도입을 통한 항행안전시스템의 변화를 보다 체계적으로 예측하고, 이러한 변화에 대응하기 위한 실질적이고 유용한 방안을 제시하는 것이라고 판단된다.

GPS/GLONASS의 반송파 위상을 이용한 차량항법

이인수(In-Su Lee),이용희(Yong-Hee Lee),문두열(Du-Youl Moon),손영동(Young-Dong Son) 한국항해항만학회 2002 한국항해항만학회지 Vol.26 No.3

현재 범세계위치결정체계(GPS)와 추측항법(DR), 기타 장치를 결합한 육상차량항법시스템이 사용되고 있다. 그리고 GPS는 육상항법시스템으로 널리 이용되고 있지만, 도심지 등에서 가시위성의 부족으로 차량의 동적 위치결정에 적절하지 못하다. 따라서 본 연구에서는 GPS의 단점을 보완하기 위해 GPS/GLONASS 결합항법시스템을 이용하여 차량의 동적위치를 결정하였다. 실험결과 도심지에서 많은 장애물과 가시위성에도 불구하고 GLONASS 위성의 부가로 높은 자료획득률을 보여 GPS/GLONASS의 결합항법시스템으로 차량의 동적 위치를 연속적으로 획득할 수 있었다. 그러므로 GPS/GLONASS 결합항법시스템은 도로의 교통흐름의 통제와 효율적 관리에 응용할 수 있을 것으로 사료된다. Nowadays, the combined land navigation system using GPS(Global Positioning System) and DR(Deduced Reckoning), etc has been used. Although GPS is popular with the land navigation system, this is not useful for the kinematic positioning of the vehicles in the urban canyon because of its few satellites. Thus, this study deals with the kinematic positioning of the vehicles with the combined GPS/GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System) to compliment the drawbacks of GPS. So the kinematic positioning of the vehicles can be performed constantly by the combined GPS/GLONASS based on the high acquisition rate of data with the help of GLONASS despite of many obstacles and few satellites tracked in the test sites. Consequently, the combined GPS/GLONASS can be applicable to the control of traffic flow and the effective management of road system.

증강현실 항법시스템이 운전자의 운전수행과 정보처리에 미치는 효과

이세원,김비아,김경호,이재식 한국자료분석학회 2008 Journal of the Korean Data Analysis Society Vol.10 No.3

This study aims to investigate the effect of Augmented Reality In-Car Navigation System on driver's information-processing and driving-related tracking performance. For this purpose, participants were asked to track longitudinal and lateral changes in driving scene, to recall the words presented during driving, and to detect location of target which was provided randomly at one of four location of the screen. The results showed that Augmented Reality In-Car Navigation System induced better lateral tracking but worse free recall and target-location detection performances than control condition where no navigation system was provided. The results implicated that Augmented Reality In-Car Navigation System can provide the driver with opportunity of preparing for lateral control of the vehicle by previewing future direction of the car but it also distracted driver's attention. 운전자의 운전 수행을 보조하기 위해 구현되는 차량 항법 시스템은 대부분 컴퓨터에 내장된 디지털 정보를 단말기를 통해 그래픽으로 제공하는 방식이다. 본 연구에서는 증강현실을 적용한 차량항법 시스템의 사용성을 운전자의 운전-관련 추적과제 수행과 정보처리 과제 수행의 측면에서 살펴보았다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 증강현실 항법 시스템은 운전자의 운전-관련 추적과제 수행 중에서 종적 추적과제보다는 횡적 추적과제에 더 많은 도움을 주었다. 반면 (2) 운전-관련 추적과제 수행에 부가적으로 자유회상 과제와 시각 자극에 대한 위치탐지 과제 모두에서 증강현실 항법 시스템을 사용한 조건이 그렇지 않은 조건에 비해 모두 저조한 수행을 이끌어내었다. 이러한 결과는 증강현실 차량항법 시스템이 회전 지점에 대한 정보 등을 미리 그리고 정확하게 제공해 줌으로써 운전자들이 미리 차량의 횡적 제어를 준비하도록 할 수 있었던 반면, 운전자의 주의도 분산시키는 효과를 갖기 때문인 것으로 판단된다.