[논문]시각비교를 위한 eLoran 수신기 지연측정 기술

이창복; 이종구; 이영규; 황상욱; 양성훈

doi:10.5394/kinpr.2016.40.6.385

시각비교를 위한 eLoran 수신기 지연측정 기술
A Time Comparison Measurement Technique for eLoran Receivers 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.40 no.6, 2016년, pp.385 - 390

이창복 (한국표준과학연구원 기반표준본부) , 이종구 (한국표준과학연구원 기반표준본부) , 이영규 (한국표준과학연구원 기반표준본부) , 황상욱 (한국표준과학연구원 기반표준본부) , 양성훈 (한국표준과학연구원 기반표준본부)

초록
AI-Helper

eLoran은 측위, 항법, 시각 분야에서 요구 정확도에 따라 GPS의 대체 또는 백업시스템으로 사용될 수 있다. eLoran 송신국들은 UTC에 동기 되어 있으므로 TOA를 근거로 한 all-in-view 수신이 가능하여 높은 정확도의 시각 동기와 항법이 가능하다. 또한 LDC를 통해 송신국 및 dLoran 보정 정보 등을 방송함으로써 향상된 PNT를 제공한다. 본 논문에서는 eLoran을 이용한 정밀 시각비교 측정에 필수적인 eLoran 타이밍 수신기의 지연 시간에 관련된 것들을 측정하여 보정값으로 반영하는 기술을 제시하였다. 송신기 종단의 전류 결합기로부터 로란 신호를 추출하여 3 번째 사이클과 교차하는 지점에서 펄스를 생성하는 장치를 구성하고 그 펄스를 기준으로 지연 시간을 측정하는 장치를 구현하였다. 수신기 지연은 상용 eLoran 수신기와 능동형 자기장, 전기장 안테나와 수동형 루프 안테나를 사용하여 각각의 안테나를 연결하였을 때의 지연시간을 측정하였다. 이와 같은 방법으로 교정된 eLoran 타이밍 수신기를 공통시계 비교법에 이용하면 GNSS 이용 시각비교의 백업 시스템으로서 정밀한 시각비교가 필요한 분야에 활용할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

ELoran Systems can provide Position, Navigation, and Time services with comparable performance to Global Positioning Systems (GPS) as a back up or alternative system. High timing and navigation performance can be achieved by eLoran signals because eLoran receivers use "all-in-view" reception. This incorporates Time of Arrival (TOA) signals from all stations in the service range because each eLoran station is synchronized to Coordinated Universal Time (UTC). Transmission station information and the differential Loran correction data are transmitted via an additional Loran Data Channel (LDC) on the transmitted eLoran signal such that eLoran provides improved Position Navigation and Timing (PNT) over legacy Loran. In this paper, we propose a technique for adapting the delay time compensation values in eLoran timing receivers to provide precise time comparison. For this purpose, we have designed a system that measures time delay from the crossing point of the third cycle extracted from the current transformer at the end point of the transmitter. The receiver delay was measured by connecting an active H-field, an E-field and a passive loop antenna to a commercial eLoran timing receiver. The common-view time transfer technique using the calibrated eLoran timing receiver improved the eLoran transfer time. A eLoran timing receiver calibrated by this method can be utilized in the field for precise time comparison as a GNSS backup.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

본 논문에서는 eLoran을 이용한 정확한 시각 비교측정을 위해 필수적 요소인 eLoran 타이밍 수신기 지연 측정법을 연 구하였고 전기장 및 자기장 안테나 등을 연결하여 지연 시간을 측정하고 비교하였다.

가설 설정

(c: 자유공간에서의 빛 속도(299,792,458 m/s))이다.

제안 방법

본 연구를 통해 송신국의 Loran 신호를 이용하여 시간 간격 계수기에서 펄스로 측정할 수 있는 시스템을 구현하였으며 이를 이용하여 루프 안테나의 지연을 측정할 수 있었다. 또한 정밀 타이밍 기준 수신기로 활용하기 위해 수신기 지연 측정 방법을 개발함으로써 초정밀 시각원으로서의 검증 및 교정에도 활용할 수 있다.
송신기의 전류 결합기(current coupler)에서 동축 케이블을 이용하여 오실로스코프의 한 입력단자에 연결하고 다른 한 입력단자에는 루프 안테나를 연결하여 두 신호의 위상 차이를 측정하였다. Fig.
수신기 지연은 Fig. 3에서 루프 안테나(A1)를 eLoran 수신기로 옮기고 수신기에서 받은 1초 신호와 전류 커플러와 동기된 펄스를 생성하여 시간 간격 계수기로 측정하였다. 그 방법은 다음과 같다.
10은 안테나의 지향특성을 실험하기 위한 블록도이다. 수신기는 고정된 위치에서 Loran-C 신호에 동기된 후의 TOA 값을 측정하고, 그 후에 방향을 바꾸면서 실험을 반복하였다. 방향성 영향 실험 결과 E-field 안테나를 제외한 H-field 안테나와 루프 안테나는 방향성에 따라서 신호의 세기가 변화됨을 확인하였다.
H-field 안테나는 능동형으로 원거리에서 수신감도 및 SNR이 우수하고 수동형의 루프안테나는 고전계 내에서의 동작 특성이 우수하다. 수신기의 절대 지연값을 측정하기 위해서 Fig. 3과 같은 송신국 Loran 신호를 이용하여 수신기 지연 측정에 사용할 루프 안테나의 지연을 측정하는 시스템(Keating et al., 1986)을 응용하여 구현하였다. Fig.
그 방법은 다음과 같다. 시간 간격 생성기는 위상 이동 기능이 있는 것으로써 펄스의 위상을 조정하여 루프 안테나로 수신된 Loran 신호의 3번째 사이클의 zero-crossing에서 정확히 펄스가 일치하도록 스코프를 보면서 조정한다. 이렇게 만들어진 펄스를 시간 간격 계수기 TIC(Time Interval Counter)의 stop 단자로 입력하고 Loran 수신기에서 출력된 1초 펄스신호를 start 단자로 입력하여 시간 간격 T1을 측정한다.
11은 KRISS에서 H-field 안테나를 사용하여 안테나의 방향을 변화시켜가면서 수신한 TOA 값의 변화를 관측한 실제 결과이다. 실험은 송신국 쪽으로 안테나를 지향해서 약 5 분간 측정하고 이후 90 도씩 회전해 가면서 5 분간씩 측정하여 TOA를 산출하였다.
시간 간격 생성기는 위상 이동 기능이 있는 것으로써 펄스의 위상을 조정하여 루프 안테나로 수신된 Loran 신호의 3번째 사이클의 zero-crossing에서 정확히 펄스가 일치하도록 스코프를 보면서 조정한다. 이렇게 만들어진 펄스를 시간 간격 계수기 TIC(Time Interval Counter)의 stop 단자로 입력하고 Loran 수신기에서 출력된 1초 펄스신호를 start 단자로 입력하여 시간 간격 T1을 측정한다. Fig.

대상 데이터

두 대의 수신기(Rx1, Rx2)에 대하여 루프 안테나와 E-field 및 H-field 안테나를 각각 사용하였고 그 결과는 Table 2와 같다. 두 수신기 모두 루프 안테나를 연결하여 측정하였을 때 는 0.
측정에 사용된 eLoran 타이밍 수신기는 Locus 사의 CsSync 1030 모델이며, 안테나는 능동형 H-field 안테나 및 E-field 안테나(수신기 제작사 제공)와 수동형 루프안테나를 각각 사용하였다. H-field 안테나는 능동형으로 원거리에서 수신감도 및 SNR이 우수하고 수동형의 루프안테나는 고전계 내에서의 동작 특성이 우수하다.

성능/효과

수신기는 고정된 위치에서 Loran-C 신호에 동기된 후의 TOA 값을 측정하고, 그 후에 방향을 바꾸면서 실험을 반복하였다. 방향성 영향 실험 결과 E-field 안테나를 제외한 H-field 안테나와 루프 안테나는 방향성에 따라서 신호의 세기가 변화됨을 확인하였다. 따라서 방향성을 갖는 루프 안테나 또는 H-field 안테나를 사용할 경우는 방향성에 대한 영향 측정이 필요하다.
11의 측정결과에서 안테나 방향을 90 도 변화할 때 대략 100∼120 ns 정도의 위상변화가 관찰되었고 다시 180 도 변화하였을 때 초기값에 비해 약 20 ns의 드리프트가 발생하였지만 원래의 위상으로 환원됨을 알 수 있다. 수신기 방향에 따른 위상 변동 주기는 180 도임을 확인하였고 이를 통해 안테나 내부에 2 개의 자기장 안테나가 직교 형태로 배열되어 있음을 측정을 통해서도 확인할 수 있었다. 또한 본 H-field 안테나를 이용하여 정밀 타이밍 시스템에 활용할 경우에는 안테나 방향에 따라 최대 120 ns의 차이가 발생할 수 있으므로 이를 고려한 방향 선택 또는 타이밍 불확도를 고려하여 사용 해야 할 것으로 사료된다.

후속연구

수신기 방향에 따른 위상 변동 주기는 180 도임을 확인하였고 이를 통해 안테나 내부에 2 개의 자기장 안테나가 직교 형태로 배열되어 있음을 측정을 통해서도 확인할 수 있었다. 또한 본 H-field 안테나를 이용하여 정밀 타이밍 시스템에 활용할 경우에는 안테나 방향에 따라 최대 120 ns의 차이가 발생할 수 있으므로 이를 고려한 방향 선택 또는 타이밍 불확도를 고려하여 사용 해야 할 것으로 사료된다.
본 연구를 통해 송신국의 Loran 신호를 이용하여 시간 간격 계수기에서 펄스로 측정할 수 있는 시스템을 구현하였으며 이를 이용하여 루프 안테나의 지연을 측정할 수 있었다. 또한 정밀 타이밍 기준 수신기로 활용하기 위해 수신기 지연 측정 방법을 개발함으로써 초정밀 시각원으로서의 검증 및 교정에도 활용할 수 있다. 이렇게 능동형 안테나와 수동형 안테나를 이용한 eLoran 타이밍 수신기의 수신기 지연 측정 기법 및 결과는 교정된 eLoran 타이밍 수신기로서 보다 정확한 ASF 측정에도 활용 가능할 것으로 사료된다.
또한 정밀 타이밍 기준 수신기로 활용하기 위해 수신기 지연 측정 방법을 개발함으로써 초정밀 시각원으로서의 검증 및 교정에도 활용할 수 있다. 이렇게 능동형 안테나와 수동형 안테나를 이용한 eLoran 타이밍 수신기의 수신기 지연 측정 기법 및 결과는 교정된 eLoran 타이밍 수신기로서 보다 정확한 ASF 측정에도 활용 가능할 것으로 사료된다. 그러나 루프 안테나와 능동형 안테나 사이에서 발생하는 지연 차이를 명확히 하기 위하여 능동형 안테나의 지연을 측정할 필요가 있는데, 능동형 안테나는 로란신호 뿐만 아니라 전원을 공급해야 하므로 다수의 신호선들로 구성되어 있고 전용의 커넥터를 사용하고 있어 이들로부터 나노초 이하 정확도로 측정하는데 어려움이 있다.
그러나 루프 안테나와 능동형 안테나 사이에서 발생하는 지연 차이를 명확히 하기 위하여 능동형 안테나의 지연을 측정할 필요가 있는데, 능동형 안테나는 로란신호 뿐만 아니라 전원을 공급해야 하므로 다수의 신호선들로 구성되어 있고 전용의 커넥터를 사용하고 있어 이들로부터 나노초 이하 정확도로 측정하는데 어려움이 있다. 향후 이에 대해 전용 연결 장치를 구성하여 범용으로 측정할 수 있는 기법 개발이 필요하다.

참고문헌 (11)

Celano T., Boiggs C. and Peterson B(2005), "Modernized LORAN-C Timing Test Bed Status and Results", Frequency Control Symposium and Exposition, Proceedings of the 2005 IEEE International, pp. 824-829.
ILA(2007), Enhanced Loran (eLoran) Definition Document, Report Version 1.0.
Inside GNSS(2016), DHS Demonstrates eLoran Precision Timing Technology at the New York Stock Exchange, http://www.insidegnss.com/node/4922.
Johler, R. E., Keller, W. J., Walters, L. C(1956), "Phase of the Low Frequency Ground Wave", NBS Circular No. 573, pp. 1-38.
Keating, R. E., Lukac, C. F, Luther, G. H, and Charron, L. G.(1986), "Timing Calibration of the North-east U.S.A. LORAN-C Chain(9960)", Proceedings of the Eighteenth Annual PTTI Applications and Planning Meeting, December 2-4, 1986.
Last, D., William, P., and Dykstra, K(2000), "propagation of Loran-C signals in Irregular Terrain-Modelling and Measurements : Part I ; Modelling", Annual Convention and Technical Symposium, International Loran Association.
Linn Roth, G. et al(2005), "Eloran for time and frequency applications", Frequency Control Symposium and Exposition, Proceedings of the 2005 IEEE International, pp. 816-823.
Offermans G., et al(2015), "eLoran Initial Operational Capability in the United Kingdom - First results", ION ITM Conference 2015.
Pelgrum, J(2006), "New Potential of Low- Frequency Radionavigation in the 21st Century", Ph.D. dissertation, Delft University of Technology.
Peterson, B., Dykstra, K. and Swaszek, P(2003), Differential Loran, ILA 2003.
Peterson, B., Dykstra, K., Lown, D., Shmihluk, K(2006), Loran Data Channel Communications using 9th Pulse Modulation, Ver. 1.3.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

시각비교를 위한 eLoran 수신기 지연측정 기술
A Time Comparison Measurement Technique for eLoran Receivers 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

참고문헌 (11)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

시각비교를 위한 eLoran 수신기 지연측정 기술 A Time Comparison Measurement Technique for eLoran Receivers 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

참고문헌 (11)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

이창복 (29) 이종구 (10) 이영규 (17) 양성훈 (30)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

시각비교를 위한 eLoran 수신기 지연측정 기술
A Time Comparison Measurement Technique for eLoran Receivers 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper