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[국내논문] GPS/DME 통합항법시스템에서 전파고도계의 효과적인 사용
Effective Use of Radio Altimeter in GPS/DME Integrated Navigation Systems 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.19 no.2, 2016년, pp.272 - 279  

구문석 (충남대학교 전자공학과) ,  소형민 (국방과학연구소 제3기술연구본부) ,  오상헌 (넵코어스(주) 복합항법부) ,  황동환 (충남대학교 전자공학과)

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Many researches on use of local ground navigation systems can be found to overcome vulnerability of GNSS. Effective use of an altimeter is proposed in GNSS/DME integrated navigation systems. A weighted DOP based on statistics of measurement error is derived for a given vehicle motion trajectory. Fro...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 GPS/DME 통합항법시스템에서 효과적으로 전파고도계 정보를 통합하는 방법을 제안하고자 한다. 2절에서는 가중 최소자승법을 이용한 GPS/DME 통합 알고리즘을 기술하고 3절에서는 WDOP(Weighted DOP) 정보로부터 전파고도계를 선택적으로 이용하는 GPS/DME 통합 알고리즘을 제시한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
GNSS와 지상파 항법시스템을 함께 연구하는 이유는 어떤 문제를 극복하기 위함인가? GNSS는 가시 위성이 충분하게 확보된 경우 고도 정보를 비롯하여 비교적 정확한 3차원의 항법 정보를 안정적으로 제공한다. GNSS의 항법 정확도는 의사거리 측정치 오차와 위성의 기하학적 배치를 나타내는 DOP(Dilution of Precision)에 의하여 결정되며 일반적으로 GNSS의 고도 오차는 수평 오차에 비하여 약 1.5 배인 것으로 알려져 있다. 3차원의 위치 및 시각 정보를 구하기 위해서는 최소 4개 이상의 GNSS 측정치를 획득해야 하는데[6] 고의적 또는 비고의적인 재밍이 존재하는 환경에서는 항법을 위한 충분한 측정치를 확보할 수 없어서 GNSS 단독으로 항법 수행이 불가능한 경우가 발생할 수 있다[7,8]. 따라서 이러한 취약성을 보완하기 위해 GNSS와 지상파 항법시스템을 함께 사용하는 다양한 연구를 수행하고 있다[9~12].
INS는 어떤 문제가 발생하는 특성이 있는가? 항공기에서 고도 정보를 제공하는 센서는 INS(Inertial Navigation System), 고도계 및 GNSS(Global Navigation Satellite System) 등을 들 수 있다. INS는 비교적 짧은 시간에는 상당히 정확한 고도 정보를 제공할 수 있지만 고성능 IMU(Inertial Measurement Unit)을 사용하는 경우에도 시간이 지남에 따라 고도 오차가 증가하는 특성을 가진다[1]. 따라서 INS의 고도 오차 의 증가를 억제하기 위해 기압고도계 또는 전파고도계를 함께 사용하고 있다[2,3].
항공기에서 고도 정보를 제공하는 센서에는 무엇이 있는가? 정확한 고도 정보는 항공기의 안전 운항을 위하여 반드시 필요한 정보로써 특히 해상을 비행하는 경우보다 복잡한 지형지물로 이루어진 육상을 비행하는 경우 신뢰할 수 있는 고도 정보를 획득할 수 있는 방법이 필요하다. 항공기에서 고도 정보를 제공하는 센서는 INS(Inertial Navigation System), 고도계 및 GNSS(Global Navigation Satellite System) 등을 들 수 있다. INS는 비교적 짧은 시간에는 상당히 정확한 고도 정보를 제공할 수 있지만 고성능 IMU(Inertial Measurement Unit)을 사용하는 경우에도 시간이 지남에 따라 고도 오차가 증가하는 특성을 가진다[1].
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참고문헌 (19)

  1. D. Tittertone and J. L. Weston, A Strapdown Inertial Navigation Technology (2nd Ed.), AIAA, Reston, 2004. 

  2. R. L. Blanchard, "A New Algorithm for Computing Inertial Altitude and Vertical Velocity," IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 7, No. 6, pp. 1143-1146, 1971. 

  3. M. Kayton and W. R. Fried, Avionics Navigation Systems (2nd Ed.), John Wiley & Sons, New York, 1997. 

  4. A. H. Waite and S. J. Schmidt, "Gross Errors in Height Indication from Pulsed Radar Altimeters Operating Over Thick Ice or Snow," Proceedings of the IRE, Vol. 50, No. 6, pp. 1515-1520, 1962. 

  5. J. Yoon, H. J. Kwak, Y. H. Kim, Y. J. Shin, K. J. Yoo and M. J. Yu, "The Performance Analysis of an Airborne Radar Altimeter based on Simultaneously Acquired LiDAR Data," Korean Journal of Remote Sensing, Vol. 29, No. 1, pp. 81-94, 2013. 

  6. G. Perrotta, S. D. Girolamo, G. Galati and S. Scarda, "Transition Phase a New Navigation System based on a Constellation of LEO Satellites," Proceedings of an International Workshop on Mission Design & Implementation of Satellite Constellations, Toulouse, pp. 179-189, France, 1997. 

  7. D. M. Bevly and S. Cobb, GNSS for Vehicle Control, Artech House, Boston, 2008. 

  8. P. Misra and P. Enge, Global Positioning System : Signals, Measurements, and Performance (2nd Ed.), Ganga-Jamuna Press, Lincoln, 2006. 

  9. FAA, "NexGen Implementation Plan," http://www.faa.gov/nextgen/library/media/nextgen implementation plan 2014.pdf, Washington, DC, 2014. 

  10. G. W. Johnson, P. F. Swaszek, R. J. Hartnett, R. Shalaev and M. Wiggins, An Evaluation of eLoran as a Backup to GPS," Proceedings of 2007 IEEE Conference on Technologies for Homeland Security, pp. 95-100, Nov. 12-14, 2007. 

  11. L. Eldredge, P. Enge, M. Harrison, R. Kenagy, S. Lo, R. Loh, R. Lilly, M. Narins and R. Niles, "Alternative Positioning, Navigation & Timing (PNT) Study," International Civil Aviation Organization Navigation Systems Panel (NSP) Working Group Meetings, pp. 1-19, May 11-27, 2010. 

  12. S. Lo, P. Enge, F. Niles, R. Loh, L. Eldredge, and M. Narins, "Preliminary Assessment of Alternative Navigation Means for Civil Aviation," Proceedings of 2010 International Technical Meeting of The Institute of Navigation, pp. 314-322, Jan. 25-27, 2010. 

  13. D. Gebre-Egziabher, Design and Performance Analysis of a Low-cost Aided Dead Reckoning Navigator, Ph.D. Thesis, The Department of Aeronautics and Astronautics, Stanford University, Stanford, 2004. 

  14. E. Kaplan and C. Hegarty, Understanding GPS: Principles and Applications (2nd Ed.), Artech House, Boston, 2005. 

  15. A. Leick, GPS Satellite Surveying (2nd Ed.), John Wiley & Sons, New York, 1995. 

  16. B. Hofmann-Wellenhof, H. Lichtenegger and J. Collins, Global Positioning System: Theory and Practice (3rd Revised Ed.), Springer-Verlag, New York, 1994. 

  17. R. B. Langley, "Dilution of Precision," GPS world, Vol. 10, No. 5, pp. 52-59, 1999. 

  18. D. H. Won, J. Ahn, S.-W. Lee, J. Lee, S. Sung, H.-W. Park, J.-P. Park and Y. J. Lee, "Weighted DOP with Consideration on Elevation-dependent Range Errors of GNSS Satellites," IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement, Vol. 61, No. 12, pp. 3241-3250, 2012. 

  19. Honeywell, "Datasheet for HG9550 Radar Altimeter System," Honeywell inc., Minneapolis, 2003. 

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