ADS-B는 지속적으로 증가하는 항공 수요에 대응하기 위해 새롭게 개발된 항공 감시 기술로 레이더에 비해 높은 정확도와 빠른 갱신 주기를 제공하여 레이더를 대체하거나 보완할 수 있을 것으로 주목받고 있다. 하지만 지상 시스템과 항공기 간의 정보 교환에 무선 데이터링크를 사용하며 지상 시스템 내부의 정보 교환에 무결성이 보장되지 않는 프로토콜을 사용하기 때문에 ADS-B 시스템의 운용 상태를 감시할 수 있는 시스템이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 ADS-B 시스템의 운용 상태 감시 기능과 더불어 ADS-B 감시 자료, 레이더 감시 자료, 비행 정보를 활용하여 항공 교통 상황을 종합적으로 현시할 수 있는 항공 교통 상황 종합 현시 기능을 갖는 ADS-B 모니터링 시스템을 설계하고 구현하였다. 구현한 시스템은 직접 구성한 ADS-B 지상 시스템과 연결하여 비행중인 항공기의 ADS-B 감시 자료와 레이더 감시 자료, 가상의 비행 정보를 수신한 뒤 현시하는 방법을 통하여 검증하였다.
ADS-B는 지속적으로 증가하는 항공 수요에 대응하기 위해 새롭게 개발된 항공 감시 기술로 레이더에 비해 높은 정확도와 빠른 갱신 주기를 제공하여 레이더를 대체하거나 보완할 수 있을 것으로 주목받고 있다. 하지만 지상 시스템과 항공기 간의 정보 교환에 무선 데이터링크를 사용하며 지상 시스템 내부의 정보 교환에 무결성이 보장되지 않는 프로토콜을 사용하기 때문에 ADS-B 시스템의 운용 상태를 감시할 수 있는 시스템이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 ADS-B 시스템의 운용 상태 감시 기능과 더불어 ADS-B 감시 자료, 레이더 감시 자료, 비행 정보를 활용하여 항공 교통 상황을 종합적으로 현시할 수 있는 항공 교통 상황 종합 현시 기능을 갖는 ADS-B 모니터링 시스템을 설계하고 구현하였다. 구현한 시스템은 직접 구성한 ADS-B 지상 시스템과 연결하여 비행중인 항공기의 ADS-B 감시 자료와 레이더 감시 자료, 가상의 비행 정보를 수신한 뒤 현시하는 방법을 통하여 검증하였다.
ADS-B is a newly developed air surveillance technology to address the consistently increasing air traffic needs. ADS-B attracts attention for replacing or complementing a conventional radar since ADS-B can provide more accurate position information with a shorter interval when compared to the radar....
ADS-B is a newly developed air surveillance technology to address the consistently increasing air traffic needs. ADS-B attracts attention for replacing or complementing a conventional radar since ADS-B can provide more accurate position information with a shorter interval when compared to the radar. However, as ADS-B uses wireless data links on exchanging information between an aircraft and a ground ADS-B system, and uses protocols without integrity support on exchanging information within the ground ADS-B system, a system which can monitor the operational status of an ADS-B system is essential. In this work, we design and implement an ADS-B monitoring system capable of displaying air traffic situation that can show the comprehensive air traffic situation while monitoring the operational status of the ADS-B system. The implemented ADS-B monitoring system has been verified with a configured ADS-B ground system by displaying ADS-B surveillance data, radar surveillance data, and flight information after receiving live surveillance data of in flight aircrafts, and virtual flight information data.
ADS-B is a newly developed air surveillance technology to address the consistently increasing air traffic needs. ADS-B attracts attention for replacing or complementing a conventional radar since ADS-B can provide more accurate position information with a shorter interval when compared to the radar. However, as ADS-B uses wireless data links on exchanging information between an aircraft and a ground ADS-B system, and uses protocols without integrity support on exchanging information within the ground ADS-B system, a system which can monitor the operational status of an ADS-B system is essential. In this work, we design and implement an ADS-B monitoring system capable of displaying air traffic situation that can show the comprehensive air traffic situation while monitoring the operational status of the ADS-B system. The implemented ADS-B monitoring system has been verified with a configured ADS-B ground system by displaying ADS-B surveillance data, radar surveillance data, and flight information after receiving live surveillance data of in flight aircrafts, and virtual flight information data.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
ADS-B (automatic dependent surveillance - broadcast) 시스템은 CNS/ATM에서 제시하는 새로운 감시 기술로 CNS/ATM을 구성하는 핵심 기술이다. ADS-B 시스템은 항공 수요가 지속적으로 증가함에 따라 기존 항공 감시 기술인 레이더 시스템이 포화 상태에 이르러 효율성과 안정성이 떨어질 것으로 예측됨에 따라 레이더 시스템을 보완, 대체하기 위해 개발되었다. ADS-B 송신기를 탑재한 타겟은 위성항법시스템 (GNSS; global navigation satellite system)을 이용하여 자신의 위치를 확인한 후 무선 데이터 링크를 통해 자신의 위치를 지속적으로 방송하며, ADS-B 수신기를 탑재한 타겟은 신호를 수신하여 해당 신호를 방송중인 타겟의 위치를 확인한다.
본 논문에서는 ADS-B 감시 자료와 함께 레이더 감시 자료, 비행 정보를 사용하여 ADS-B 시스템의 운용 상태 감시 기능을 제공함과 동시에 항공 교통 상황 감시 기능을 제공하는 항공 교통 상황 종합 감시용 ADS-B 모니터링 시스템을 설계하고 구현 하였다.
본 논문에서는 ADS-B 시스템의 운용 상태 감시 기능과 더불어 항공 교통 상황 감시 기능을 제공하는 항공 교통 상황 종합 감시용 ADS-B 모니터링 시스템을 설계하고 구현하였다. 항공 교통 상황 종합 감시용 ADS-B 모니터링 시스템을 설계하는 과정에서 RTCA (radio technical commission for aeronautics)가 정의하는 ADS-B 시스템 관련 표준 문서인 DO-242A, DO-260B, DO-282A, DO-289 등을 검토함과 동시에 항공 교통 관리 시스템 사용자의 요구사항을 함께 반영하였다[4]-[7].
본 논문에서는 항공 교통 상황 종합 감시용 ADS-B 모니터링 시스템을 설계하고 구현하였다. 설계 과정에서 ADS-B 시스템 표준 문서인 RTCA DO 문서들을 분석하여 ADS-B 모니터링 시스템이 갖춰야할 요구사항을 분석하고 적용하였으며, Eurocontrol ASTERIX 포맷을 사용해 항공 교통 관제 시스템뿐만 아니라 ASTERIX 포맷을 지원하는 모든 ADS-B 지상 장비와 연결할 수 있는 호환성을 확보하였다.
가설 설정
본 논문에서 설계한 항공 교통 상황 종합 감시용 ADS-B 모니터링 시스템은 다음과 같은 환경을 가정한다. 우선, ADS-B 신호를 수신하는 ADS-B 지상 장비와 TIS-B 신호와 FIS-B 신호를 송신하는 TIS-B 지상 장비가 있다.
제안 방법
ADS-B 모니터링 시스템은 항공 교통 상황 종합 감시의 목적에 부합하도록 ADS-B 타겟, 레이더 타겟(TIS-B 타겟), 비행 정보를 동시에 사용자에게 전달할 수 있도록 설계되었다. ADS-B 타겟과 레이더 타겟은 타겟을 의미하는 도형(심볼), 타겟의 이동 방향과 예상 진행 위치를 나타내는 직선(헤딩 벡터), 그리고 타겟의 고도, 속도, ID를 나타내는 글상자(데이터 블록)의 집합으로 화면상에 나타난다.
ADS-B 모니터링 시스템의 성능 평가 및 검증을 위해 ADS-B 지상 시스템을 구성하여 실험하였다. 실험을 위한 ADS-B 지상 시스템은 1090ES ADS-B 지상 장비 2대, ADS-B 서버 1대, TIS-B 서버 1대, FIS-B 서버 1대로 구성하였다.
8을 이용하여 구현되었다[15]. ADS-B 모니터링 시스템의 성능 향상과 신뢰성 확보를 위해 각 블록은 분리되었으며, Qt의 signal, slot 메커니즘을 이용하여 분리된 블록 간에 정보를 공유할 수 있도록 연결하였다.
ADS-B 시스템은 항공 수요가 지속적으로 증가함에 따라 기존 항공 감시 기술인 레이더 시스템이 포화 상태에 이르러 효율성과 안정성이 떨어질 것으로 예측됨에 따라 레이더 시스템을 보완, 대체하기 위해 개발되었다. ADS-B 송신기를 탑재한 타겟은 위성항법시스템 (GNSS; global navigation satellite system)을 이용하여 자신의 위치를 확인한 후 무선 데이터 링크를 통해 자신의 위치를 지속적으로 방송하며, ADS-B 수신기를 탑재한 타겟은 신호를 수신하여 해당 신호를 방송중인 타겟의 위치를 확인한다. ADS-B 시스템은 레이더 시스템에 비해 최소 5배 이상 빠른 갱신 주기와 최소 6배 이상의 위치 정확도를 갖는다.
실험을 위한 ADS-B 지상 시스템은 1090ES ADS-B 지상 장비 2대, ADS-B 서버 1대, TIS-B 서버 1대, FIS-B 서버 1대로 구성하였다. ADS-B 지상 시스템을 구성하는 서브시스템인 지상 장비들과 ADS-B 서버, TIS-B 서버, FIS-B 서버와는 이더넷으로 연결하였으며 UDP를 이용하여 ASTERIX 형식의 자료를 주고받도록 구성하였다. ADS-B 감시 자료는 CAT021 버전 2.
타겟 관리 블록은 ASTERIX 분석 유닛, 필터 적용 및 경고 검출 유닛, 타겟 리스트 관리 유닛으로 구성된다. ASTERIX 분석 유닛은 ASTERIX 분석기를 이용하여 수신한 CAT021 ADS-B 감시 자료와 CAT062 레이더 감시 자료를 ASTERIX 데이터 아이템 수준으로 분석하고 필요한 정보를 추출한다. 필터 적용 및 경고 검출 유닛은 ADS-B 타겟에 위치 정확도 필터, 고도 필터, 지상 타겟 필터, 감시 자료 종류 필터 등과 레이더 타겟에 고도 필터, 지상 타겟 필터, 감시 자료 종류 필터 등을 적용하고, ADS-B 타겟의 상태 경고, 침범 경고, 충돌 경고 등과 레이더 타겟의 침범 경고, 충돌 경고 등을 검출하는 유닛이다.
타겟 관리 블록은 타겟 정보의 등록 혹은 갱신 후 상태, 침범, 충돌 경고 검출을 위해 순서대로 상태 경고 값 존재 여부와 경고 구역 침범 여부를 확인하고 현재 타겟이 다른 타겟과 충돌 경고 검출 거리 이내로 근접했는지를 계산한다. 경고 검출 후 필터 적용을 위해 순서대로 감시 자료 종류 필터, 위치 정확도 필터, 고도 필터, 지상 타겟 필터를 적용한다. 필터의 조건에 해당되어 필터가 적용된 타겟은 화면상에서 숨겨진다.
또한 MIL-STD-498 표준에 의거한 설계 진행을 통해 소프트웨어의 신뢰성을 확보 하였다. 구현한 ADS-B 모니터링 시스템은 실제 비행 중인 항공기의 ADS-B 감시 자료와 레이더 감시 자료를 수신하는 실험을 통해 성능을 입증하였다.
수신한 감시 자료는 타겟 관리 블록에서 ASTERIX 분석 과정을 거치며, 분석된 ASTERIX 메시지에 담겨 있는 타겟의 정보가 등록 혹은 갱신된다. 그 후 타겟 관리 블록은 침범, 충돌 경고 검출을 위한 계산 과정을 진행하며, 감시 자료 종류 필터, 고도 필터, 지상 타겟 필터를 적용한 뒤 현시에 필요한 정보를 화면 관리 블록으로 전달하여 화면상의 타겟 정보를 갱신한다.
또한 타겟 간의 고도와 거리가 사용자 지정 범위 이내로 근접하는 경우 충돌 경고를, 타겟이 공역 상에 설정된 RA (restricted area), PA (prohibited area), AA (alert area), DA (danger area)에 진입하는 경우 침범 경고를, 감시 자료에 타겟의 위급 상황을 알리는 내용이 포함된 경우 상태 경고를 출력하는 기능과, 지상 타겟과 공중 타겟을 분리하여 현시하는 기능, 특정 고도 안에 있는 타겟만을 현시하는 기능 등을 포함하도록 설계하였다. 그뿐만 아니라 ADS-B 지상 시스템의 ADS-B 서버, TIS-B 서버, FIS-B 서버에 저장된 정보를 이용하여 특정 시점의 감시 자료와 비행 정보를 재생할 수 있도록 설계하여 필요한 경우 사용자가 원하는 시점의 ADS-B 시스템의 운용 상태와 항공 교통 상황을 재연할 수 있도록 하였다.
설계 과정에서 ADS-B 시스템 표준 문서인 RTCA DO 문서들을 분석하여 ADS-B 모니터링 시스템이 갖춰야할 요구사항을 분석하고 적용하였으며, Eurocontrol ASTERIX 포맷을 사용해 항공 교통 관제 시스템뿐만 아니라 ASTERIX 포맷을 지원하는 모든 ADS-B 지상 장비와 연결할 수 있는 호환성을 확보하였다. 또한 MIL-STD-498 표준에 의거한 설계 진행을 통해 소프트웨어의 신뢰성을 확보 하였다. 구현한 ADS-B 모니터링 시스템은 실제 비행 중인 항공기의 ADS-B 감시 자료와 레이더 감시 자료를 수신하는 실험을 통해 성능을 입증하였다.
이는 가공 과정에서 지연이 발생할 수 있고, 가공 과정에서 감시 자료의 값이 보정되거나 변경되어 사용자가 ADS-B 시스템의 운용 상태를 정확하게 인지하지 못하는 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 또한 감시 자료 종류 별로 타겟을 현시하는 기능, 감시 자료 종류 별로 수신 중인 타겟의 대수를 현시하는 기능, ADS-B 지상 장비 별로 수신 중인 감시 자료를 현시하는 기능과 ADS-B 타겟의 위치 정확도 별로 타겟을 현시하는 기능을 갖추도록 설계하여 사용자가 ADS-B 시스템의 운용 상태를 정확히 인지할 수 있도록 하였다. 이와 함께 수신 중인 ASTERIX 메시지의 전체 내용을 필드 별로 보여주는 기능을 포함하여 ADS-B 시스템의 운용 상태 인지를 돕도록 설계하였다.
항공 교통 상황 현시 기능 지원을 위해 ADS-B와 레이더 타겟 표현에 사용하는 심볼과 헤딩 벡터는 사용자 설정이 가능하도록 설계함과 동시에 타겟이 이동한 궤적을 표현할 수 있도록 설계하였다. 또한 타겟 간의 고도와 거리가 사용자 지정 범위 이내로 근접하는 경우 충돌 경고를, 타겟이 공역 상에 설정된 RA (restricted area), PA (prohibited area), AA (alert area), DA (danger area)에 진입하는 경우 침범 경고를, 감시 자료에 타겟의 위급 상황을 알리는 내용이 포함된 경우 상태 경고를 출력하는 기능과, 지상 타겟과 공중 타겟을 분리하여 현시하는 기능, 특정 고도 안에 있는 타겟만을 현시하는 기능 등을 포함하도록 설계하였다. 그뿐만 아니라 ADS-B 지상 시스템의 ADS-B 서버, TIS-B 서버, FIS-B 서버에 저장된 정보를 이용하여 특정 시점의 감시 자료와 비행 정보를 재생할 수 있도록 설계하여 필요한 경우 사용자가 원하는 시점의 ADS-B 시스템의 운용 상태와 항공 교통 상황을 재연할 수 있도록 하였다.
UTM 좌표계는 지구를 세로로 60개의 격자, 가로로 20개의 격자로 나누고 각 격자를 동서로 1번부터 60번까지, 남북으로 C부터 X까지 기호를 붙여 구분한다. 본 논문에서 설계하고 구현한 ADS-B 모니터링 시스템은 UTM 좌표계로 표현 되는 지구의 전역을 표현할 수 있도록 설계되었으며, UTM 좌표계에서 대한민국이 속하는 51S, 51T, 52S, 52T 지역에 대한 지도를 포함하였다.
빠르고 정확한 ADS-B 시스템 운용 상태 감시 기능을 제공하기 위해, 수신한 감시 자료를 분석한 후 어떠한 가공도 하지 않고 필요한 값만을 추출하여 타겟을 화면에 현시하도록 설계하였다. 이는 가공 과정에서 지연이 발생할 수 있고, 가공 과정에서 감시 자료의 값이 보정되거나 변경되어 사용자가 ADS-B 시스템의 운용 상태를 정확하게 인지하지 못하는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
항공 교통 상황 종합 감시용 ADS-B 모니터링 시스템을 설계하는 과정에서 RTCA (radio technical commission for aeronautics)가 정의하는 ADS-B 시스템 관련 표준 문서인 DO-242A, DO-260B, DO-282A, DO-289 등을 검토함과 동시에 항공 교통 관리 시스템 사용자의 요구사항을 함께 반영하였다[4]-[7]. 이를 바탕으로 인터페이스부, 타겟 관리부, 화면 관리부 등으로 구성된 시스템을 구현한 뒤, 모의 데이터를 수신하는 실험과 실제 항공기의 데이터를 수신하는 실험을 통하여 항공 교통 상황 종합 감시용 ADS-B 모니터링 시스템의 성능을 점검하였다.
또한 감시 자료 종류 별로 타겟을 현시하는 기능, 감시 자료 종류 별로 수신 중인 타겟의 대수를 현시하는 기능, ADS-B 지상 장비 별로 수신 중인 감시 자료를 현시하는 기능과 ADS-B 타겟의 위치 정확도 별로 타겟을 현시하는 기능을 갖추도록 설계하여 사용자가 ADS-B 시스템의 운용 상태를 정확히 인지할 수 있도록 하였다. 이와 함께 수신 중인 ASTERIX 메시지의 전체 내용을 필드 별로 보여주는 기능을 포함하여 ADS-B 시스템의 운용 상태 인지를 돕도록 설계하였다.
그림 5는 ADS-B 타겟을 현시하기 위한 ADS-B 감시 자료의 처리 과정을 그림으로 나타낸 것이다. 인터페이스 블록이 ADS-B 감시 자료를 수신하면 우선 해당 감시 자료가 ADS-B 모니터링 시스템에 등록된 지상 장비에서 온 것인지를 확인한다. 등록되지 않은 지상 장비가 보낸 ASTERIX 메시지라면 ASTERIX 분석 중에 생길 수 있는 문제를 차단하기 위해 해당 감시 자료를 버린다.
본 논문에서 설계하고 구현한 ADS-B 모니터링 시스템은 ADS-B 시스템 운용 상태 감시 기능과 더불어 항공 교통 상황 현시 기능을 갖는다. 항공 교통 상황 현시 기능 지원을 위해 ADS-B와 레이더 타겟 표현에 사용하는 심볼과 헤딩 벡터는 사용자 설정이 가능하도록 설계함과 동시에 타겟이 이동한 궤적을 표현할 수 있도록 설계하였다. 또한 타겟 간의 고도와 거리가 사용자 지정 범위 이내로 근접하는 경우 충돌 경고를, 타겟이 공역 상에 설정된 RA (restricted area), PA (prohibited area), AA (alert area), DA (danger area)에 진입하는 경우 침범 경고를, 감시 자료에 타겟의 위급 상황을 알리는 내용이 포함된 경우 상태 경고를 출력하는 기능과, 지상 타겟과 공중 타겟을 분리하여 현시하는 기능, 특정 고도 안에 있는 타겟만을 현시하는 기능 등을 포함하도록 설계하였다.
대상 데이터
1의 구조를 간략하게 나타낸 것이며, 음영으로 표시된 데이터 아이템은 ADS-B 모니터링 시스템이 타겟의 정보 분석을 위해 사용하는 핵심 데이터 아이템이다. ADS-B 모니터링 시스템은 ADS-B 타겟에 대한 정보를 제공하기 위해 데이터 아이템 010, 080, 090, 130, 145, 160, 170, 200 등을 사용한다. 각 데이터 아이템은 순서대로 지상 장비의 고유 식별 번호, 타겟의 송수신기 고유 주소, 타겟의 위치 정확도, 타겟의 위치, 타겟의 고도, 타겟의 속도와 방향, 타겟의 호출명, 타겟의 상태 정보를 의미한다.
1 등 세 가지 버전을 동시에 지원하도록 설계하였다. 따라서 ADS-B 지상 장비가 사용 중인 CAT021의 버전 확인을 위해 CAT247을 함께 사용한다.
2를 사용한다. 레이더 감시 자료는 CAT062 버전 1.13을, FIS 자료는 전문 형식의 FIS-B product를 사용한다. ADS-B 서버는 ADS-B 지상 장비가 실제 비행 중인 항공기의 ADS-B 신호를 수신하여 생성한 ASTERIX CAT021 메시지를 전달받으며, TIS-B 서버는 레이더의 항공기 추적 정보를 ASTERIX CAT062 메시지로 전달받는다.
ADS-B 모니터링 시스템의 성능 평가 및 검증을 위해 ADS-B 지상 시스템을 구성하여 실험하였다. 실험을 위한 ADS-B 지상 시스템은 1090ES ADS-B 지상 장비 2대, ADS-B 서버 1대, TIS-B 서버 1대, FIS-B 서버 1대로 구성하였다. ADS-B 지상 시스템을 구성하는 서브시스템인 지상 장비들과 ADS-B 서버, TIS-B 서버, FIS-B 서버와는 이더넷으로 연결하였으며 UDP를 이용하여 ASTERIX 형식의 자료를 주고받도록 구성하였다.
첫 번째 CSC인 인터페이스 블록은 외부 시스템과의 자료 송수신을 담당하는 블록이다. 인터페이스 블록은 CAT021 및 CAT247 ADS-B 감시 자료, CAT062 레이더 감시 자료, FIS-B Product 비행 정보를 수신하기 위한 자료 수신 유닛과, ADS-B 지상 시스템 내의 서버로 재생 명령 등을 전송하기 위한 명령 송신 유닛으로 구성된다.
두 번째 CSC인 타겟 관리 블록은 수신한 ADS-B 감시 자료와 레이더 감시 자료에 포함된 타겟의 정보를 읽어내고 전체 타겟의 정보를 관리하는 블록이다. 타겟 관리 블록은 ASTERIX 분석 유닛, 필터 적용 및 경고 검출 유닛, 타겟 리스트 관리 유닛으로 구성된다. ASTERIX 분석 유닛은 ASTERIX 분석기를 이용하여 수신한 CAT021 ADS-B 감시 자료와 CAT062 레이더 감시 자료를 ASTERIX 데이터 아이템 수준으로 분석하고 필요한 정보를 추출한다.
타겟 중앙의 도형은 타겟의 위치를, 타겟의 앞쪽에 있는 직선은 타겟의 방향과 이동 예상 거리를 나타내며, 타겟의 뒤에 있는 점은 타겟이 위치를 보고하거나 레이더에 포착된 위치를 나타낸다. 타겟에 실선으로 이어져 있는 글상자는 타겟의 편명 혹은 레이더 응답 코드, 고도, 속도를 나타내는 데이터 블록으로, 그림 상의 ADS-B 타겟은 FL400 (40,000ft), 430kt로 비행중인 ANA8493편이다. 그림에서 볼 수 있듯이 ADS-B 타겟은 레이더에 비해 앞쪽에 위치해 있으며, 과거 보고 위치가 좁은 간격으로 일정하고, 파란색 대각선으로 표현된 항로상에 정확히 위치해 있다.
이론/모형
ADS-B 모니터링 시스템의 소프트웨어 설계는 MIL-STD-498 표준을 따라 진행하였다[14]. MIL-STD-498은 미국 국방성에서 사용하던 표준으로 소프트웨어 개발과 문서화 과정을 정의하고 있다.
성능/효과
5초로, 기존 레이더 시스템의 갱신 주기인 4초 ~ 15초에 비해 최소 8배 이상 빠른 갱신 주기를 갖는다. 또한 가장 정밀한 시스템을 기준으로 했을 때 ADS-B 시스템의 위치 오차는 최대 3m로, 최대 오차 20m를 갖는 기존 레이더 시스템에 비해 6배 이상 높은 위치 정확도를 갖는다. ADS-B 시스템이 기존 레이더 시스템에 비해 빠른 갱신 주기와 높은 위치 정확도를 갖지만, 무선 데이터 링크를 사용하기 때문에 무선 신호를 수신하지 못하는 경우 해당 타겟의 위치 및 상태 정보를 알 수 없으며, 무선 데이터 링크에서의 데이터 손상 가능성이 있다는 단점이 있다.
ADS-B 서버, TIS-B 서버, FIS-B 서버는 자료의 비교와 분배를 담당하므로 ADS-B 지상 시스템 내에서 송수신되는 모든 자료는 적어도 하나 이상의 서버를 거치게 되어있다. 마지막으로 본 논문에서 제안하는 ADS-B 모니터링 시스템은 ADS-B 지상 시스템 내에서 송수신하는 자료를 모두 확인할 수 있도록 ADS-B 서버, TIS-B 서버, FIS-B 서버와 연결되어 서버가 송수신하는 자료를 전달받는다. 그림 2는 본 논문에서 제안하는 ADS-B 모니터링 시스템이 운용되는 환경을 그림으로 나타낸 것이다.
본 논문에서 설계하고 구현한 ADS-B 모니터링 시스템은 ADS-B 시스템 운용 상태 감시 기능과 더불어 항공 교통 상황 현시 기능을 갖는다. 항공 교통 상황 현시 기능 지원을 위해 ADS-B와 레이더 타겟 표현에 사용하는 심볼과 헤딩 벡터는 사용자 설정이 가능하도록 설계함과 동시에 타겟이 이동한 궤적을 표현할 수 있도록 설계하였다.
본 논문에서는 항공 교통 상황 종합 감시용 ADS-B 모니터링 시스템을 설계하고 구현하였다. 설계 과정에서 ADS-B 시스템 표준 문서인 RTCA DO 문서들을 분석하여 ADS-B 모니터링 시스템이 갖춰야할 요구사항을 분석하고 적용하였으며, Eurocontrol ASTERIX 포맷을 사용해 항공 교통 관제 시스템뿐만 아니라 ASTERIX 포맷을 지원하는 모든 ADS-B 지상 장비와 연결할 수 있는 호환성을 확보하였다. 또한 MIL-STD-498 표준에 의거한 설계 진행을 통해 소프트웨어의 신뢰성을 확보 하였다.
후속연구
본 논문에서 구현한 ADS-B 모니터링 시스템은 ADS-B 시스템의 운용 상태를 실시간으로 감시할 수 있으므로 ADS-B 시스템의 신뢰성 확보에 도움이 될 것으로 기대된다. 또한 본 논문에서 구현한 ADS-B 모니터링 시스템은 항공 교통 상황 감시 기능을 포함하므로 레이더가 설치되지 않은 소형 공항의 공항 주변 항공 교통 감시 시스템으로 활용할 수 있을 것으로 기대된 다.
세계 항공 수요가 끊임없이 증가하고 있으며, 우리나라 역시 2020년까지 모든 항공기가 ADS-B를 사용하도록 할 계획을 세워두고 있기 때문에 ADS-B 시스템의 신뢰성 확보가 절실하다. 본 논문에서 구현한 ADS-B 모니터링 시스템은 ADS-B 시스템의 운용 상태를 실시간으로 감시할 수 있으므로 ADS-B 시스템의 신뢰성 확보에 도움이 될 것으로 기대된다. 또한 본 논문에서 구현한 ADS-B 모니터링 시스템은 항공 교통 상황 감시 기능을 포함하므로 레이더가 설치되지 않은 소형 공항의 공항 주변 항공 교통 감시 시스템으로 활용할 수 있을 것으로 기대된 다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
ADS-B 메시지는 어떤 정보를 포함하는가?
ADS-B 메시지는 타겟의 위치, 고도, 속도, 방향 등 타겟의 움직임에 관련된 정보와, 타겟의 고유 ID, 타겟이 탑재한 센서의 정확도, 센서의 동작 상태, 위급 상황 정보 등 타겟의 상태에 관련된 정보를 포함한다. ADS-B 시스템의 핵심 기술은 위성항법시스템으로, ADS-B 시스템을 이용하는 타겟은 GNSS를 이용하여 자신의 위치, 고도, 속도, 방향 등을 확인한다.
ADS-B 시스템의 개발 목적은?
ADS-B (automatic dependent surveillance - broadcast) 시스템은 CNS/ATM에서 제시하는 새로운 감시 기술로 CNS/ATM을 구성하는 핵심 기술이다. ADS-B 시스템은 항공 수요가 지속적 으로 증가함에 따라 기존 항공 감시 기술인 레이더 시스템이 포화 상태에 이르러 효율성과 안정성이 떨어질 것으로 예측됨에 따라 레이더 시스템을 보완, 대체하기 위해 개발되었다. ADS-B 송신기를 탑재한 타겟은 위성항법시스템 (GNSS; global navigation satellite system)을 이용하여 자신의 위치를 확인한 후 무선 데이터 링크를 통해 자신의 위치를 지속적으로 방송하며, ADS-B 수신기를 탑재한 타겟은 신호를 수신하여 해당 신호를 방송중인 타겟의 위치를 확인한다.
CNS/ATM은 통신, 항법, 감시 시스템인데, 각각 어떤 시스템인가?
통신 시스템은 항공기와 항공 교통 관리소 간의 음성 및 데이터 통신을, 항법 시스템은 항공기의 운항을 위한 위치, 방향, 거리 정보 제공을, 감시 시스템은 항공기를 포함하여 항공기의 운항과 연관이 있는 비행체와 지상 물체의 위치 파악을 담당하는 시스템이다.
참고문헌 (15)
T. J. Chang, "The Trend and forecast of Civil Aircraft Market," Current Industrial and Technological Trends in Aerospace, Vol. 8, No. 1, pp. 12-22, Jul. 2010.
S. C. Sung, 2012 Aviation Statistics, Seoul, Korea: Korea Civil Aviation Development Association, pp.173-198, 2012.
Federal Aviation Administration, NextGen Implementation Plan [Internet]. Available: http://www.faa.gov/nextgen/implementation.
SC-186, Minimum Aviation System Performance Standards For Automatic Dependent Surveillance Broadcast (ADS-B), Radio Technical Commission for Aeronautics, 1828 L Street NW, Washington DC, USA, DO-242A, 2002.
SC-186, Minimum Operational Performance Standards for 1090 MHz Extended Squitter Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B) and Traffic Information Service - Broadcast (TIS-B), Radio Technical Commission for Aeronautics, 1828 L Street NW, Washington DC, USA, DO-260B, 2009.
SC-186, Minimum Operational Performance Standards forUniversal Access Transceiver (UAT) Automatic Dependent Surveillance - Broadcast (ADS-B), Radio Technical Commission for Aeronautics, 1828 L Street NW, Washington DC, USA, DO-282A, 2004.
SC-186, Minimum Aviation System Performance Standards for Aircraft Surveillance Application (ASA), Radio Technical Commission for Aeronautics, 1828 L Street NW, Washington DC, USA, DO-289, 2003.
D. Doukas, Eurocontrol Standard Document for Surveillance Data Exchange - Part 12: Category 021 ADS-B Reports, Eurocontrol, Eurocontrol Agency, 1130 Brussels, Belgium, SUR.ET1.ST05.2000-STD-12-01, 2011.
A. Engel, Eurocontrol Standard Document for Surveillance Data Exchange - Part 9: Category 062 SDPS Track Messages, Eurocontrol, Eurocontrol Agency, 1130 Brussels, Belgium, SUR.ET1.ST05.2000-STD-09-01, 2010.
A. Engel, Eurocontrol Standard Document for Surveillance Data Exchange - Part 16: Category 023 CNS/ATM Ground Station and Service Status Reports, Eurocontrol, Eurocontrol Agency, 1130 Brussels, Belgium, SUR.ET1.ST05.2000-ST D-16-01, 2009.
A. Engel, Eurocontrol Standard Document for Surveillance Data Exchange - Part 20 : Category 247 Version Number Exchange, Eurocontrol, Eurocontrol Agency, 1130 Brussels, Belgium, 2008.
H. S. Jun, D. M. Kim, and C. H. Yeom, "Analysis of CNS/ATM Technology Trend," Current Industrial and Technological Trends in Aerospace, Vol. 8, No. 2, pp. 113-123, Dec. 2010.
United States Geological Survey, The Universal Transverse Mercator (UTM) Grid [Internet]. Available: http://pubs.er.usgs.gov/fs/2001/0077/.
Space & Naval Warfare Systems Command, Military Standard - Software Development and Documentation, United States Department of Defense, 2451 Crystal Drive, Arlington, VA, USA, MIL-STD-498, 1994.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.