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KASS 가용성 성능 평가를 위한 MATLAB GUI 기반 소프트웨어 설계
Development of MATLAB GUI Based Software for Analysis of KASS Availability Performance 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.22 no.5 = no.92, 2018년, pp.384 - 390  

최봉관 (서울대학교 기계항공공학부, 정밀기계설계공동연구소) ,  한덕화 (서울대학교 기계항공공학부, 정밀기계설계공동연구소) ,  김동욱 (서울대학교 기계항공공학부, 정밀기계설계공동연구소) ,  김정범 (서울대학교 기계항공공학부, 정밀기계설계공동연구소) ,  기창돈 (서울대학교 기계항공공학부, 정밀기계설계공동연구소)

초록
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본 논문에서는 KASS (korea augmentation satellite system) 의 가용성 성능 평가를 위한 MATLAB GUI (graphical user interface)기반의 소프트웨어에 대해 소개한다. 본 소프트웨어는 MV (minimum variance) estimator 와 Kriging 알고리즘을 이용해 한반도 지역의 지상 사용자 및 항공기 사용자에 대해 UDRE (user differential range error) 와 GIVE (grid ionospheric vertical error) 와 같은 무결성 정보를 생성한다. 또한 본 소프트웨어는 생성한 정보를 이용하여 사용자의 각 위치에 대해 정확도, 보호 수준, 가용성 지도를 제공한다. 특히 항공기 경로에 대해 경로에 따른 보호 수준 값을 계산하는 기능을 수행한다. 항공기 사용자에 대한 보호 수준 값 계산 결과는 EGNOS (european geostationary navigation overlay service) 의 시뮬레이션 툴인 SBASimulator#2의 결과와 비교하여 검증하였다. 그 결과 본 소프트웨어가 생성한 보호 수준의 값의 오차가 약 2% 정도로 정확하게 나온 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper introduces a MATLAB graphical user interface (GUI) based software for analysis of korea augmentation satellite system (KASS) availability performance. This software uses minimum variance (MV) estimator and Kriging algorithm to generate integrity information such as user differential range...

주제어

표/그림 (9)

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

문제 정의

  • 3m이내였고 SBASimulator#2의 값에 비해 2%정도의 오차를 보였다. 결과적으로 본 논문에서는 한반도 지역에서 시간에 따라 지속적으로 위치와 자세가 변하는 항공기에 대해 KASS의 성능을 분석할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 추가적으로 항공기 사용자에 대한 보호수준 알고리즘에 수신기의 위치, 항공기의 이착륙과 같은 움직임 등 보호수준 결과에 영향을 미칠 수 있는 설정을 더 추가한다면 보다 성능이 더 좋아질 것으로 기대한다.
  • 항공기 사용자에 대해 KASS의 성능을 평가하기 위해서는 지속적으로 변하는 항공기의 자세와 위치를 고려할 수 있어야 한다. 따라서 본 논문에서는 시간에 따라 변하는 항공기의 위치와 자세에 대해 KASS의 성능을 분석할 수 있는 항공기 사용자용 KASS성능평가 소프트웨어를 개발하였다. 개발한 소프트웨어는 김포나 인천 등 실제 공항에 착륙하는 항공기의 자세와 위치에 대한 데이터를 입력할 수 있으며 그에 대해 KASS의 성능을 분석할 수 있다.
  • 본 논문에서는 KASS의 가용성 성능 평가를 위한 소프트웨어를 개발하였으며 이를MATLAB의 GUI로구현하였다. 특히 지속적으로 변하는 항공기의 위치와 자세 데이터에 대해 KASS의 가용성을 평가할 수 있도록 알고리즘을 구현하였다.
  • 본 논문에서는 KASS의 성능을 평가하기 위해 항공기 사용자용 KASS성능평가 소프트웨어를 만들고 이를 MATLAB의 GUI로 구현하였다. 그림 1에는 본 소프트웨어의 구상도가 나타나있다.

가설 설정

  • (4) 식에서의 공분산 행렬은 이미 알고 있는 위성 오차의 분석 정보를 이용하여 선험적으로 정한 것이다. W행렬은(1)식에서의 잔차 ε에 대한 공분산 행렬을 의미한다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
SBASimulator#2의 단점은 무엇인가? 이 소프트웨어는 인터넷 상에서 java기반으로 실행되며 비행기의 자세를 설정하면 사용자가 원하는 위치, 시간에 대해 보호수준을 계산하여 결과를 보여준다. 하지만 해당 소프트웨어는 KASS에서 개발 예정인 기준국에 대한 데이터가 없기 때문에 한반도 지역에 대한 가용성 평가를 할 수 없다는 단점이 있다. 또한 해당 소프트웨어는 고정된 항공기의 자세나 위치와 같은 단순한 경우에 대해서만 분석이 가능하다.
SBAS의 특징은 무엇인가? SBAS (satellite based augmentation system)는 위치 사용자에게 보정 정보와 무결성 정보를 줌으로써 높은 수준의 정확도와 안전성을 제공한다. 따라서 오늘날 항공기 사용자와 같이 안전성이 중시되는 시스템에서 SBAS는 빼 놓을 수 없는 요소가 되었다.
KASS를 예비설계하고 가용성을 평가하기 위한 시뮬레이션 소프트웨어는 어떤 과정을 통해 가용성 평가를 하는가? 이에 따라 이전 연구에서 KASS를 예비설계하고 가용성을 평가하기 위한 시뮬레이션 소프트웨어를 제작한 바 있다 [1]. 해당 소프트웨어는 고유의 알고리즘을 이용하여 SBAS의 무결성 정보인 UDRE (user differential range error)와 GIVE (grid ionospheric vertical error)를 생성한다. 이 소프트웨어는 생성한 무결성 정보를 이용하여 표준SBAS positioning 알고리즘에 따라 보호수준을 계산하며 그 결과를 이용해 SBAS의 가용성 평가를 할 수 있다. 하지만 해당 소프트웨어는 정적 사용자에 대해서만 가용성 분석이 가능하기 때문에 동적 사용자, 특히 자세가 실시간으로 변하는 항공기 사용자에 대해서는 가용성 분석이 어렵다는 단점이 있다.
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참고문헌 (6)

  1. B. K. Choi, D. H. Hwa, D. U. Kim, J. B. Kim, C. D. Kee, "Development of SBAS simulation software for analysis of KASS availability performance," in International Symposium on GNSS 2017, Hong Kong: China, pp. 10-13, Dec. 2017. 

  2. D. Y. Kim, A study on correction generation algorithms for wide area differential GNSS, Ph.D. dissertation, Seoul National University, Seoul, Korea, 2007. 

  3. L. Sparks., J. Blanch, N. Pandya, "Estimating ionospheric delay using Kriging: 1. Methodology," Radio Sciences, Vol. 46, RS0D21, Oct 2011. 

  4. N. Pandya, M. Gran, E. Paredes, "WAAS performance improvement with a new undersampled ionospheric gradient threat model metric", in Proceedings of the 2007 National Technical Meeting of The Institute of Navigation , San Diego: CA,pp. 22-24, Jan. 2007. 

  5. Z. Avionik, Braunschweig, EGNOS operational test and validation for civil aviation programme outline, Eurocontrol, Germany, EEC Report No. 342, Dec. 1999. 

  6. D. Jiri, K. Igor, Upgrade of SBAS simulator user manual, ESA-ESTEC, Netherlands, Nov. 2015. 

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