실내 다중경로 환경에서의 차세대 GPS 측위신호 획득 및 추적 기술 Acquisition and Tracking Techniques for Next Generation GPS Positioning Signal under Indoor Multipath Environment원문보기
차세대 GPS.L2C 측위신호.신호 획득 및 추적.미약 신호.위치 기반 서비스.실내 다중경로.Next Generation GPS.L2C Positioning Signal.Signal Acquisition and Tracking.Weak Signal.LBS.Indoor multipath environment.
초록▼
최근 무선 통신 기술의 발달과 함께 GPS를 이용한 측위 기술은 차세대 이동통신 서비스의 요소 기술인 LBS의 (Location Based Service) 고정밀도 요구를 충족시켜줄 수 있는 방법이다. 하지만 실내 환경에서는 측위신호가 미약하여 신호의 획득 및 추적이 어렵고, 다중경로 페이딩으로 인하여 측위 오차가 발생하게 된다. 본 연구에서는 차세대 GPS 시스템과 L2C (L2 Civil) 측위신호에 대한 분석을 바탕으로 실내 다중경로 환경에서 고정밀도와 실시간 측위를 위한 차세대 GPS 측위신호를 획득하고 추적하는 기술 개발을
최근 무선 통신 기술의 발달과 함께 GPS를 이용한 측위 기술은 차세대 이동통신 서비스의 요소 기술인 LBS의 (Location Based Service) 고정밀도 요구를 충족시켜줄 수 있는 방법이다. 하지만 실내 환경에서는 측위신호가 미약하여 신호의 획득 및 추적이 어렵고, 다중경로 페이딩으로 인하여 측위 오차가 발생하게 된다. 본 연구에서는 차세대 GPS 시스템과 L2C (L2 Civil) 측위신호에 대한 분석을 바탕으로 실내 다중경로 환경에서 고정밀도와 실시간 측위를 위한 차세대 GPS 측위신호를 획득하고 추적하는 기술 개발을 목표로 하였다. 차세대 GPS 시스템에 대한 분석과 미약한 측위신호의 실시간 획득 및 추적 실내 환경에서 GPS 측위신호의 세기는 실외와 비교할 때, 20～30dB 정도 감소 하게 된다. 따라서, 현재까지 개발된 신호 획득 및 추적 기술로는 다양한 LBS에서 요구하는 고정밀도의 측위 결과를 얻을 수 없었다. 본 연구에서는 차세대 GPS 시스템을 분석하고, 측위신호가 미약하게 나타나는 실내 환경에서 GPS 측위신호를 획득하고 추적하는 기술에 대해서 연구하였다. 또한, 실시간 측위를 위해 고속의 측위신호 획득 및 추적 기술에 대해 연구하였다. 실내 다중경로 채널 모형화와 L2C 측위신호 획득 및 추적 기술 GPS 시스템을 이용한 측위는 신호의 지연시간에 근거를 두고 있다. 따라서 다중경로에 의한 지연시간 오차는 측위오차에 주요 원인이 되며, 고정밀도를 요하는 실내측위 기술에서 반드시 해결되어야 한다. 본 연구에서는 L2C 신호의 실내 다 중경로 채널을 모형화 하였고, 이를 기반으로 실내 다중경로 환경에서의 측위오차를 줄일 수 있는 GPS 측위신호 획득 및 추적 기술에 대해서 연구하였다. 기존 GPS 신호와 차세대 GPS 신호의 통합수신 차세대 GPS 위성인 Block II-R/M의 7번째 위성이 배치되는 2005년부터 마지막 위성이 배치되는 2011년까지는 현재 사용되고 있는 L1 측위신호와 차세대 L2C 측위신호가 함께 사용될 예정이다. 따라서 L1 측위신호와 L2C 측위신호를 하나의 단말기에서 수신할 수 있는 기술이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 두 측위신호를 동시에 획득하고 추적하는 데 사용할 수 있는 기술을 연구하였다. 하드웨어 기반의 알고리즘 검증 본 연구에서 개발된 알고리즘을 하드웨어로 구현하고, 이를 통해 본 과제를 통해 도출된 실내 다중경로 환경에서의 신호 획득 및 추적 알고리즘을 검증하였다. 실내 환경에서의 측위 기술은 “차세대성장 동력사업”에 포함되어 있는 요소 기술로서, 무선 측위 기술, 단말기 기술 및 다양한 LBS 등을 제공하기 위한 정보기술들이 유기적으로 결합된 통합시스템과 유비쿼터스 네트워크를 구축하는데 활용될 수 있다. 또한, 교통, 환경, 제조 등 국가 경쟁력을 제고하는 데에 크게 기여할 것 으로 기대된다.
Abstract▼
Recently, positioning techniques using GPS (Global Positioning System) have widely been used to meet high accuracy requirements in location information for LBS (Location Based Service) which is a crucial service for future mobile communications. In indoor environments, however, GPS signal is general
Recently, positioning techniques using GPS (Global Positioning System) have widely been used to meet high accuracy requirements in location information for LBS (Location Based Service) which is a crucial service for future mobile communications. In indoor environments, however, GPS signal is generally very weak and there exists serious multipath fading. Such problems make it very difficult to acquire and track the GPS signal in indoor environments. The goal of this research is to provide acquisition and tracking techniques of GPS signals for real time positioning with high accuracy in an indoor environment: specifically, we are concerned with next generation GPS satellite's L2C (L2 Civil) signals. Acquisition and tracking techniques for weak positioning signal In an indoor environment, the power of GPS positioning signal is decreased by 20-30dB or so compared with one in an outdoor environment. So, acquisition and tracking techniques for weak GPS positioning signal has been investigated. In addition, for real time positioning, techniques for rapid acquisition and tracking has been studied. Acquisition and tracking techniques for indoor multipath environments Another serious problem associated with GPS positioning in indoor environments is deep multipath which causes large positioning errors. We first modeled indoor multipath channels based on the statistical properties of L2C signals. Then, using the channel model, we suggested the acquisition and tracking techniques of GPS positioning signal for indoor multipath environments. Compatible Reception techniques of current and next generation signals Deployment of next generation GPS satellite, Block II-R/M will begin in 2005 and run through 2011. Therefore, during this period, compatible reception technique of L1, current positioning signal, and L2C, next generation one, positioning signals is required. So, in this research, the technique can be used for acquisition and tracking of two positioning signals at once has been investigated. Verification of techniques via hardware realization Verification via hardware realization of the suggested acquisition and tracking techniques is performed. Positioning technology in indoor environments is one of the next generation core technology selected by Ministry of Science and Technology. It can be applied to unified and ubiquitous network systems which are based on various wireless positioning techniques and can contribute to the international competitiveness on traffic, environment, production, etc.
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