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송신기 위치에 따른 GBAS 시스템의 DOP 분석
DOP Analysis of Ground Based Augmentation System by the Position of Transmitter 원문보기

통신위성우주산업연구회논문지 = The Journal of Korea Society of Communication and Sapce Technology, v.8 no.1, 2013년, pp.40 - 44  

임중수 (백석대학교) ,  채규수 (백석대학교)

초록
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본 논문에서는 지상용 GPS(Global Positioning System)와 유사한 GBAS(Ground Based Augmentation Systems)의 위치측정오차에 대해서 연구하였다. GBAS의 위치측정오차에 영향을 주는 요소는 많이 있으며 측위오차(DOP: Dilution Of Precision)도 그 중의 하나이다. 측위오차는 송신기와 수신기의 수와 기하학적 배치위치에 따라서 결정된다. 본 연구에서는 한반도 지형에 2-열로 송신기를 배치하고 수신기의 위치에 따른 고도별 DOP를 예측할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 본 논문은 송신기와 수신기가 배치된 3차원 공간의 DOP를 정확하게 예측할 수 있어서 항법시스템에 매우 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we describe on the position error of GBAS. In reality, there are many sources which make errors into the calculation of receiver position. It is well known that the DOP of GBAS is an important position error source and is dependent on the numbers and positions of the transmitters. Her...

주제어

#dilution of precision(DOP)   #GNSS   #GPS   #satellite   #navigation   #transmitter   #antenna   #receiver  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 본 연구에서는 GBAS의 전파항법 신호원과 수신기의 3차원 공간에서 기하학적 배치에 따른 측위오차(DOP: Dilution Of Precision)를 중점적으로 분석하였다. 또한 이것을 한반도 지형에 대입하여 각 지형에서 신호원의 위치가 결정되면 고도별로 DOP를 예측할 수 있는 도구를 개발하였다.
  • 본 논문에서는 GNSS에서 신호원을 2-열로 배치하는 경우에 Δx와 Δy의 변화에 대한 고도별 HDOP의 변화를 분석하였으며, 신호원을 실제지형 고도데이터(DTED: Digital Terrain Elevation Data)와 연계하여 지도상의 실제 위치에 신호원을 배치한 후 고도별로 HDOP를 계산할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 그리고 한반도 지형에 2-열 구조로 신호원을 배치하여 고도 10 km에서 Δx( = Δy)와 HDOP을 분석한 결과를 제시하여 3차원 공간의 HDOP을 예측할 수 있게 되었다.
  • 동일한 지면 좌표에서도 HDOP은 고도에 따라 변한다. 본 논문에서는 항공기 등의 비행 고도가 10 km 이하인 것을 고려하여 고도 10 km에서의 HDOP 변화를 분석하였다. 그림 5와 같은 신호원 배치에서는 고도가 증가할수록 HDOP가 커진다.
  • 본 연구에서는 GBAS의 전파항법 신호원과 수신기의 3차원 공간에서 기하학적 배치에 따른 측위오차(DOP: Dilution Of Precision)를 중점적으로 분석하였다. 또한 이것을 한반도 지형에 대입하여 각 지형에서 신호원의 위치가 결정되면 고도별로 DOP를 예측할 수 있는 도구를 개발하였다.

대상 데이터

  • 본 논문에서는 넓은 지역에서 낮은 DOP를 확보할 수 있고, 신호원 배치위치를 정확하게 수식화하기 위해서 그림 3(c)와 같은 사각형 구조를 확장하여 12개의 신호원을 2-열로 배치한 그림 5와 같은 신호원배치를 사용하였다.

데이터처리

  • 신호원 배치 간격에 대한 HDOP 변화를 분석하기 위해서 그림 5의 지형에서 Δx= Δy = 20 km, 40 km, 60km 로 변화시키면서 고도 10 Km에서의 HDOP 변화를 2차원 그래프로 도시하여, 안테나 배치 간격에 따른 X축 방향의 HDOP변화패턴과 Y축 방향의 HDOP 변화패턴을 분석하였다[6].

이론/모형

  • 대부분의 수신기는 PDOP가 낮은 위성 조합을 선택하여 측위계산을 하고 이를 표시하도록 설계되어 있다. 본 논문에서는 Matlab을 이용하여 식 (9)~(12)의 DOP를 실제지형에서 정확하게 계산하는 알고리즘을 개발하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
GPS와 GBAS를 이용하여 위치측정 시 정확성을 감소시키는 요인으로는 어떤 것들이 있는가? GPS와 GBAS를 이용하여 위치측정 시 정확성을 감소시키는 요인으로 송신신호원 시간오차, 위치오차, 전리층과 대류층의 굴절, 신호잡음, 다중경로, 신호원의 기하학적 배치 등이 있다.
GBAS란 무엇인가? 이러한 위성항법시스템이 지니고 있는 문제점을 보완하기 위해서 세계 각국은 패치형태로 된 수신기용 배열안테나를 사용하여 전파방해를 줄이거나[2], 지상에 GPS오차를 보완하는 기준국을 설치하거나 또는 GBAS(Ground Based Navigation System)와 같은 일종의 지상 GPS 시스템을 구축하여 사용한다. GBAS는 GPS와 구성이나 운용개념이 유사하며 지상에 4 개 이상의 송신기(또는 신호원)를 위성대신에 설치하여 GPS위성에서 송신하는 신호와 같거나 유사한 신호를 송신하는 시스템이다[3].
GPS 위성항법시스템이 지니고 있는 문제점을 보완하기 위해서 세계 각국은 어떤 방법을 사용하는가? 이러한 위성항법시스템이 지니고 있는 문제점을 보완하기 위해서 세계 각국은 패치형태로 된 수신기용 배열안테나를 사용하여 전파방해를 줄이거나[2], 지상에 GPS오차를 보완하는 기준국을 설치하거나 또는 GBAS(Ground Based Navigation System)와 같은 일종의 지상 GPS 시스템을 구축하여 사용한다. GBAS는 GPS와 구성이나 운용개념이 유사하며 지상에 4 개 이상의 송신기(또는 신호원)를 위성대신에 설치하여 GPS위성에서 송신하는 신호와 같거나 유사한 신호를 송신하는 시스템이다[3].
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참고문헌 (6)

  1. Shau-Shiun Jan, G. Demoz, and Per Enge, "Improving GPS-Based Landing System Performance using an Empirical Barometric Altimeter Confidence Bound," IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, vol. 44, no. 1, pp. 127-130, 2008. 

  2. Richard A. Poisel, Antenna Systems and Electronic Warfare Applications, Artech House, 2012, pp. 608-611. 

  3. D. Odijk and F. Kleijer, "Can GPS be used for Location Based Services at Schiphol Airport, the Netherland?," Proceeding of the 5th Workshop on Positioning, Navigation and Communication, pp. 143-150, 2008. 

  4. R. P. M. Ruggieri, Applied Satellite Navigation using GPS, Galileo, and Augmentation Systems, Artech House, 2005, pp. 30-34. 

  5. R. O. Nielsen, "Relationship between dilution of precision for point positioning and for relative positioning with GPS," IEEE Trans. on Aerospace and Electronics Systems, vol. 33, no. 1, pp. 333-338, Jan., 1997. 

  6. 임중수, 채규수, "항공기용 지상 GPS 시스템의 송신 안테나 최적 배치 방법", 통신위성우주산업연구회논문지, 제 7권 3호, pp. 105-109, 2012. 

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