Journal of Korean Navigation and Port Reserch Vol.43 No.6 (p.429-436)

지상파 통합항법 서비스의 성능예측 시뮬레이션 툴 개발

Development of the Simulation Tool to Predict a Coverage of the R-Mode System
키워드 :
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요 약
1. 서 론
2. 지상파 통합항법 시스템 구성요소
   2.1 eLoran 시스템
   2.2 MF-DGNSS
   2.3 AIS 시스템
3. 성능예측 시뮬레이션 툴 개발
   3.1 지상파 통합항법 성능예측 시뮬레이션 툴의 구조
   3.2 신호세기 예측
   3.3 잡음 모델을 고려한 신호대 잡음비 계산
   3.4 HDOP 계산과 측위정확도 예측
4. 해양지역에서의 시나리오별 지상파 통합항법시스템의 성능예측
   4.1 시나리오 I (eLoran 단독)
   4.2 시나리오 II (eLoran + MF-DGNSS)
   4.3 시나리오 III (eLoran + MF_DGNSS + AIS)
5. 결 론


위성항법시스템의 취약성에 따른 보완 시스템의 필요가 높아지면서, eLoran 시스템이 가장 현실적인 대안으로 인정받고 있다. 우 리나라도 서해 일부 지역에서 eLoran 시스템의 테스트베드 구축 사업을 진행 중에 있다. 전 해양지역에 안정적인 서비스를 제공하기 위해서는 추가적인 송신국 설치가 필요하지만. 여러가지 현실적인 이유로 인해 추진되기 어렵다. 이런 문제를 해결하기 위해 기존의 NDGNSS 기준 국과 AIS 기지국을 활용한 측위기술이 개발되고 있다. 이미 운영 중인 NDGNSS 기준국, AIS 기지국을 활용하면 전 해상에서 보다 높은 정확도의 탄력적 항법시스템 운용이 가능해질 수 있다. 그렇기 때문에 각 시스템이 통합운영 되었을 때의 성능을 예측하는 것은 중요하다. 본 논문에서는 eLoran 시스템과 전국의 NDGNSS의 해양기준국, AIS 기지국을 활용한 지상파 통합항법시스템의 성능을 예측할 수 있는 시뮬레이션 툴을 제작하였다. ITU에서 배포한 송출 주파수와 거리에 따른 신호 세기, 대기잡음 등을 고려해 Cramer-Rao Lower Bound로 수신 신호의 측정 거리 오차를 계산하였다. 추가적으로, 실제로 전국의 NDGNSS 해양기준국에서 수집된 DGPS 신호 정보를 통해 300 kHz 신호의 연평균 대기잡음을 추정해 시뮬레이션 결과를 보다 정확하게 하였다. 해당 결과는 추후 진행될 지상파통합항법시스템 개발에 유용하게 활용 될 것으로 기대된다.
The eLoran system is considered the best alternative because the vulnerability of satellite navigation systems cannot be resolved as perfect. Thus, South Korea is in the process of establishing a testbed of the eLoran system in the West Sea. To provide resilient navigation services to all waters, additional eLoran transmitters are required. However, it is difficult to establish eLoran transmitters because of various practical reasons. Instead, the positioning with NDGNSS/AIS source can expand the coverage and its algorithm with applying continuous waves is under development. Using the already operating NDGNSS reference station and the AIS base station, it is possible to operate the navigation system with higher accuracy than before. Thus, it is crucial to predict the performance when each system is integrated. In this paper, we have developed a simulation tool that can predict the performance of terrestrial integrated navigation system using the eLoran system, maritime NDGNSS station and the AIS station. The esitmated phase error of the received signal is calculated with the Cramer-Rao Lower Bound factoring the transmission power and the atmospheric noise according to the transmission frequency distributed by the ITU. Additionally, the simulation results are more accurate by estimating the annual mean atmospheric noise of the 300 kHz signal through the DGPS signal information collected from the maritime NDGNSS station. This approach can further increase the reliability of simulation results.