[논문]GPS 재방송 재밍신호 검출을 위한 통합 의사잡음신호를 사용한 확장된 ELP 기법

유승수; 염동진; 지규인; 김선용

doi:10.5302/j.icros.2016.16.0056

GPS 재방송 재밍신호 검출을 위한 통합 의사잡음신호를 사용한 확장된 ELP 기법
Extended Early-Late Phase Scheme using Combined Pseudo-Random Noise Signal to Detect GPS Repeat-Back Jamming Signals 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.22 no.6, 2016년, pp.483 - 489

유승수 (건국대학교 전자공학과) , 염동진 (국방과학연구소) , 지규인 (건국대학교 전자공학과) , 김선용 (건국대학교 전자공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper proposes a repeat-back jamming signal detection scheme that utilizes a combined pseudo random noise signal that is effective for processing a global positioning system (GPS) repeat-back jamming signal with the early minus late phase scheme to alleviate any existing multipath signal detection. The proposed scheme uses the combined pseudo random noise signal to treat repeat-back jamming signals like similar multipath signals and can effectively detect a repeat-back jamming signal by applying the early minus late phase scheme to a combined pseudo random noise signal. Through a Monte-Carlo simulation, the detection probability of the proposed scheme is better than the one of the conventional scheme under low jamming to signal power ratio.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

본 논문에서는 단일 재방송 재밍신호의 효과적인 검출을 위해 [기에서 제안한 통합 의사잡음신호를 [12]에서 제안한 ELP 기반 다중경로신호 검출 기법에 확장 적용한 재방송 재밍 신호 검출기법을 제안하였으며, 모의실험을 통해 제안한 기법의 검파확률을 도출하였다. 제안한 기법은 [기에서 제안한 기존 재방송 재밍신호 검출기법에 비해 JSR이 낮은 재방송 재밍신호를 효과적으로 검출할 수 있다.

가설 설정

[7]처럼 통합 의사잡음신호를 사용하는 경우 이 신호의 상관에 의한 이득이 높기 때문에 일반적으로 GPS 신호에 비해 낮은 전력을 갖는 다중경로신호는 재방송 재밍신호 검출에 큰 영향을 미치지 않는다. 또한 재방송 재밍신호의 경우 GPS 신호와 동일한 신호와 기본적인 특성이 같아 수신기로부터 한 칩 이상 떨어진 거리에서 재방송 재밍신호가 송신되는 경우 역확산을 통해 서로를 구분하기 쉬우므로 본 논문에서는 재방송 재밍기가 수신기와 이 보다 가깝게 위치하고 있으며, 이때 재방송 재밍기와 수신기가 수신한 GPS 신호는 동일하다고 가정한다. 단일 재방송 재밍환경에서 수신신호 모형은 다음과 같다.
본 논문에서는 간결한 수식표현을 위해 다중 경로 신호는 없다고 가정한다. [7]처럼 통합 의사잡음신호를 사용하는 경우 이 신호의 상관에 의한 이득이 높기 때문에 일반적으로 GPS 신호에 비해 낮은 전력을 갖는 다중경로신호는 재방송 재밍신호 검출에 큰 영향을 미치지 않는다.
이상의 결과는 가산성 정규잡음신호가 없는 이상적인 경우를 가정하였다. 가산성 정규잡음신호가 있는 경우 위상 관계는 그림 7과 같다.

제안 방법

제안한 기법의 검파확률을 얻기 위해 가시 GPS 위성의 수 K는 8, 6顼三以0, tt/2], "三 "(O, %]로 설정하였다. 그리고 합리적인 반송파 위상 오차를 고려하기 위해 가장 단순한 PLL (phase locked loop) 판별기 가운데 하나인 다음식과 같은 판별기를 사용하였다.
[기에서는 GPS 수신기에서 통합 의사 잡음 신호를 활용한 수신신호 상관을 수행하는 경우 재방송 재밍 신호를 다중경로신호와 유사하게 취급할 수 있음을 보였으며, 이를 활용해 일정한 시간 간격에서의 상관 값의 차이를 바탕으로 한 재방송 재밍신호 검출기법을 제안하였다.
그리고 합리적인 반송파 위상 오차를 고려하기 위해 가장 단순한 PLL (phase locked loop) 판별기 가운데 하나인 다음식과 같은 판별기를 사용하였다.
이에 비해 재방송 재밍은 기만 재밍에 비해 구현 난이도는 상당히 낮은 편이며, 가격도 단순 재밍기에 비해 비싸지만 휴대전화 단말기 가격 정도로 구입이 가능한 수준이기 때문에 향후 민간 재밍 위협은 재방송 재밍의 사례가 빈번할 것으로 예상된다[3-6]. 본 논문은 재방송 재밍신호 검출기법에 초점을 맞춘다.
오경보 확률 설정을 위해 재방송 재밍신호가 없는 가시 GPS 위성신호와 가산성 백색정규잡음신호만 수신될 때 108 반복 실험에 대한 제안한 기법과 기존 기법의 출력 결과를 얻고, 그 오경보 확률이 IO”가 되는 문턱 값을 설정하였다. 이상의 설정을 바탕으로 모의실험을 통해 도출한 검파 확률은 그림 12와 같다.

데이터처리

제안한 기법의 성능 비교를 위해 기존 기법으로 [7] 에서제안한 재방송 재밍신호 검출기법에 대한 검파 확률을 함께 도출하였다. [기에서 제안한 바 있는 재방송 재밍 신호검출기법은 이른 상관 값과 늦은 상관 값의 차이가 일정 수준 이상 벗어나면 재방송 재밍신호에 의한 통합 의사 잡음 채널에서 출력하는 상관 값의 왜곡이 일어난 것으로 판정한다.

이론/모형

이 가운데 凶과 [9]에서 제안한 기법은 검출 성능은 우수하나 구현 복잡도가 상당히 높으며, [10]과 [11]에서 제안한 기법은 다중경로신호에 왜곡되지 않은 GPS 신호가 필요해 단일 수신기로 구현하기 어렵다[13]. 따라서 본 논문에서는 [기처럼 단일 수신기에서 구현 가능한 방법으로 ELP 기법을 고려한다.

성능/효과

[12]와 [13]에서 언급한 것처럼 ELP 기법은 일반적으로 다중 경로 신호의 전력이 GPS 가시신호의 전력보다 낮은 것을 고려해 설계되었기 때문에 이를 재방송 재밍신호에 확장해 적용한 본 논문에서 제안한 기법의 검파확률도 약 6dB 이하에서는 높은 성능을 보임을 확인할 수 있다. 이는 본 모의실험을 위해 고려한 통합 의사잡음신호를 8개의 위성 신호를 통합해 구성했기 때문에 나타나는 JSR 상의 이득으로 판단된다.
이상의 결과와 같이 [12]에서 반송파 위상 관계를 다중경로 신호 검출에 사용할 수 있는 것처럼 재방송 재밍 신호가 수신되는 경우에서도 통합 의사잡음신호를 사용해 반송파 위상 관계를 재방송 재밍신호 검출에 확장해 적용할 수 있음을 확인할 수 있다. [12] 에서 제안한 ELP 수식을 다시 적으면 다음과 같다.
기법의 검파확률을 도출하였다. 제안한 기법은 [기에서 제안한 기존 재방송 재밍신호 검출기법에 비해 JSR이 낮은 재방송 재밍신호를 효과적으로 검출할 수 있다. 그러나 JSR이 높은 경우 고려한 반송파 위상 추정 기법이 GPS 가시 신호의 반송파를 추적하지 못하고, 재방송 재밍신호의 반송파 위상을 추적하는 경우가 많아 검출이 어려운 한계를 갖고 있다.

후속연구

그러나 JSR이 높은 경우 고려한 반송파 위상 추정 기법이 GPS 가시 신호의 반송파를 추적하지 못하고, 재방송 재밍신호의 반송파 위상을 추적하는 경우가 많아 검출이 어려운 한계를 갖고 있다. 추후에는 높은 JSR을 갖는 재방송 재밍 신호를 효과적으로 검출하는 방법에 대해 연구할 예정이다.

참고문헌 (13)

D. A. Divis, "Redacted DHS report details privacy jammer risks," Inside GNSS, vol. 11, no. 1, pp. 20-25, Jan.-Feb. 2016.
J. Coffed, "The threat of GPS jamming: The risk to an information utility," Report of EXELIS, Jan. 2014. Online Available: http://www.exelisinc.com/solutions/signalsentry/ Documents/ThreatOfGPSJamming_February2014.pdf
E. D. Kaplan and C. J. Hegarty, Understanding GPS Principles and Applications, 2nd Edition, Artech House, Norwood, MA, 2006.
D. W. Lim, J. M. Kang, and M. B. Heo, "Hybrid TDOA/AOA localization algorithm for GPS jamming," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 20, no. 1, pp. 101-105, Jan. 2014.

원문보기 상세보기
B.-H. Lee, S.-H. Im, M.-B. Heo, and G.-I. Jee, "Curve-modeled lane detection based GPS lateral error correction enhancement," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 21, no. 2, pp. 81-86, Feb. 2015.

원문보기 상세보기
J.-H. Song, S.-H. Im, and G.-I. Jee, "Performance evaluation of vector tracking loop based receiver for GPS anti-jamming environment," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 19, no. 2, pp. 152-157, Feb. 2013.

원문보기 상세보기
S. Yoo, D.-J. Yeom, G.-I. Jee, and S. Y. Kim, "A novel repeat-back jamming detection scheme for GNSS using a combined pseudo random noise signal," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 20, no. 9, pp. 977-983, Sep. 2014.

원문보기 상세보기
B. Towsend, J. Wiebe, and A. Jakab, "Results and analysis of using the MEDLL receiver as a mutipath meter," Proc. ION National Technical Meeting, CD-ROM, CA, Anaheim, Jan. 2000.
C. Cheng, J.-Y. Tourneret, Q. Pan, and V. Calmettes, "Detecting, estimating and correcting multipath biases affecting GNSS signals using a marginalized likelihood ratio-based method," Signal Processing, vol. 118, no. Jan.-2016, pp. 221-234, Jan. 2016.

상세보기
H. K. Lee, J. G. Lee, and G.-I. Jee, "GPS multipath detection based on sequence of successive-time double-differences," IEEE Signal Processing Letters, vol. 11, no. 3, pp. 316-319, Mar. 2004.

상세보기
A. Beitler, A. Tolkuhn, D. Giustiniano, and B. Plattener, "CMCD: Multipath deteciton for mobile GNSS receivers," Proc. ION National Technical Meeting, CD-ROM, CA, Dana Point, Jan. 2015.
O. M. Mubarak and A. G. Dempster, "Analysis of early late phase in single-and dual-frequency GPS receivers for multipath detection," GPS Solutions, vol. 14, no. 4, pp. 381-388, Sep. 2010.

상세보기
R.-C. Alaxandru and L. Elena-Simona, "Comparison of detection techniques for multipath propagation of pseudolite signals used in dense industrial environments," Proc. 25th DAAAM International Symposium on Intelligent Manufacturing and Automation, vol. 100, no. 2015, pp. 1294-1300, Austria, Vienna, Nov. 2014.

저자의 다른 논문 :

LOADING...

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