[논문]UAM 복합 항법을 위한 C 밴드 지상기반 전파 항법 시스템 연구

이경순; 조용운; 김민정; 구경헌

doi:10.12673/jant.2023.27.4.374

UAM 복합 항법을 위한 C 밴드 지상기반 전파 항법 시스템 연구
A Study of the C-band Ground-based Radio Navigation System for UAM Cooperative Navigation 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.27 no.4, 2023년, pp.374 - 381

이경순 (우리항행기술 기술연구소) , 조용운 (우리항행기술 기술연구소) , 김민정 (우리항행기술 기술연구소) , 구경헌 (인천대학교 전자공학과)

초록
AI-Helper

본 연구는 기존 UAM에서 주로 사용하는GNSS 항법과 협동 운용할 수 있도록 지상기반 C밴드 주파수(5.03~5.15GHz)를 이용한 전파항법 VOR/DME 구현에 관한 것이다. 이것은 항공우주를 감독하는 미연방항공국 규칙 Title 14 CFR- Aeronautics and Space 135.165에서 제시한 '2개 이상의 독립적인 항법소스를 비행체에 적용' 규정사항을 충분히 만족할 수 있는 항법기술 중 하나이다. 본 연구에서는 무인항공기용 주파수 5.03~5.15 GHz를 사용하였으며, 무인항공기에서 도착 버티포트까지의 방위각과 거리정보를 획득에 필요한 VOR/DME 시스템 구현을 수행하였다. 이를 위하여, 전파 전파경로 손실분석에 의한 링크버짓 도출, 소형화된 도플러 VOR용 안테나 형상설계 및 기존 항공기용 보다 측위거리 해상도가 향상된 DME 설계 등을 수반하였다. 본 연구 결과물은 지상기지국과 UAM에 장착할 수 있는 단말기로 구성되며, 각각 시제품 제작 및 주요 성능검증을 수행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study focuses on the implementation of C-band radio navigation in the 5.03 ~ 5.15 GHz terrestrial band to cooperate with GNSS navigation mainly used in existing UAMs. This is one of the navigation technologies that can fully satisfy the requirements of Title 14 of CFR-135.165. According to the FAA, the use of two or more independent navigation sources for aircraft is proposed for aircraft. This study proceeded with the link budget derivation through radio wave propagation path loss analysis, and antenna shape design for miniaturized Doppler VOR, and DME design with enhanced positional distance resolution compared to conventional aircraft. The ground navigation system which is the result of this study, consists of a VOR/DME ground station and a terminal that can be mounted on UAM. Significant performance was confirmed through the production and testing of each prototype.

주제어

표/그림 (15)

표 표 1. 도심항공교통용 주요 복합항법 기술 Table 1. Key cooperative navigation technologies for UAM
표 표 2. UAM 항법 위치오차 관련 주요 기술적 규격 Table 2. Main technical specifications related to UAM navigation position error
그림 그림 1. 전파경로손실 전산모의실험 모델링 Fig. 1. Computational simulation modeling of propagation path loss
그림 그림 2. 전파경로손실 전산모의실험 결과 (고도 50m) Fig. 2. Computational simulation results for propagation path loss (altitude 50m)
그림 그림 3. 24개 배열된 DVOR 안테나 네트워크 모델링 Fig. 3. DVOR antenna network configuration with 24 antennas
그림 그림 4. 전산모의실험에 의한 24개 배열 안테나 빔패턴 결과, 방위각(좌) 앙각(우) Fig. 4. 24 array antenna beam pattern results by computer simulation, azimuth (left) elevation (right)
그림 그림 5. 수신기 안테나 모델(좌), 빔패턴 결과 앙각(우) Fig. 5. Receiver antenna model (left), beam pattern elevation angle (right)
그림 그림 6. DVOR 방위각 발생기 구성도 Fig. 6. DVOR azimuth generator block diagram
그림 그림 7. DME용 쌍펄스 발생기 구성도 Fig. 7. DME pair pulse generator block diagram
그림 그림 8. DME용 쌍펄스 수신기 구성도 Fig. 8. DME pair pulse receiver block diagram
그림 그림 9. 제작된 안테나(상), 빔패턴 측정결과(하) Fig. 9. Fabricated antenna (left), beam pattern measurement result (right)
그림 그림 10. 제작된 디지털 보드(좌) 및 RF 보드(우) 사진 Fig. 10. Photo of the fabricated digital board (left) and RF board (right)
그림 그림 11. 방위각 발생 측정결과 Fig. 11. Azimuth occurrence measurement result
그림 그림 12. 쌍펄스 발생 측정결과 Fig. 12. Pair pulse generation measurement result
그림 그림 13. 거리측위 측정결과 Fig. 13. Distance positioning measurement result

참고문헌 (6)

H. J. Sim, 도심항공 모빌리티(UAM) 글로벌 산업동향과 미래과제, Institute for International Trade, Seoul, Trade Focus？21-22, pp. 14-17, Jun. 2021.
V. L. Stouffer, and R. D. Lehmer, : Reliable, Secure, and Scalable？Communications, Navigation, and Surveillance (CNS) Options？for Urban Air Mobility (UAM), Science Applications？International Corporation, Reston,: Technical Report？GS00Q14OADU130, pp. 15-20, Aug. 2020.
M. Eltahier, and K. Hamid, "Review of Instrument Landing？System," IOSR Journal of Electronics and Communication？Engineering, Vol. 12, No. 3, pp. 1106-113, Mar. 2017.
H. Xia, and L. Bertoni, "Radio Propagation Characteristics for？LOS Microcellular and Personal Communications," IEEE？Transaction on antenna and propagation, Vol. 41, No. 10, pp.？1439-1447, Oct. 1993.
K.W. Lee, : MARU220 DVOR Technical Manual, Mopience？Corporation, Seoul,: Technical Manual, 2007.
ICAO, Annex 10 Volume I Aeronautical Telecommunications, 7th？ed. Montreal, International Civil Aviation Organization, 2018.

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