Ionosphere is one of the largest error sources when the navigational signals produced by Global Positioning System (GPS) satellites are transmitted. Therefore it is very important to estimate total electron contents (TEC) in ionosphere precisely for navigation, precise positioning and some other applications. When we provide ionospheric TEC values in real-time, its application can be expanded to other areas. In this study we have used data obtained from nine Global Navigation Satellite System (GNSS) reference stations which have been operated by Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) to detect ionospheric TEC over South Korea in real-time. We performed data processing that covers converting 1Hz raw data delivered from GNSS reference stations to Receiver INdependent Exchange (RINEX) format files at intervals of 5 minutes. We also analyzed the elevation angles of GPS satellites, vertical TEC (VTEC) values and their changes.

eLoran에서의 항법 성능을 결정하는 주요 오차요인은 수신기의 eLoran 측정치인 TOA 측정치 오차와 수신기와 송신국들 사이의 기하학적인 배치(GDOP)에 의한 오차로 구분할 수 있다. TOA 측정치의 오차 보정을 위해서는 dLoran 기준국에서 측정한 ASF 변동값을 LDC를 통해 이용자에게 제공하면 가능하다. 또한 송신국들의 기하학적 배치에 따른 위치측정 정확도는 DOP로 결정되며 송신국의 최적의 기하적인 배치는 항법 정확도를 향상시킨다. 본 연구에서는 eLoran 구축에 대비하여 우수한 항법 성능을 갖는 데 필요한 eLoran 송신국의 기하학적인 배치를 결정하였고, 최대 6 개까지 송신국을 배치할 경우에 대해 각각의 항법 성능을 평가하였다. 제안된 eLoran 송신국 배치 방안은 항만에서 항법 및 시간주파수 와 관련하여 요구하는 HEA 정확도를 만족하는 eLoran 시스템을 구축할 때에 활용될 수 있다.

국제해사기구(IMO)가 개발 중인 e-navigation은 사용자 요구사항으로부터 서비스 및 시스템 아키텍처를 개발하고 이를 기반으로 e-navigation에 필요한 서비스를 사용자에게 제공하는 일종의 전략이다. 지난 2011년 국제해사기구 NAV 57차 회의에서 채택한 포괄적 e-navigation 아키텍처는 e-navigation을 구성하는 선상 및 육상 시스템간의 포괄적 관계만을 나타내고 있으므로 e-navigation 서비스를 실질적으로 구현하기 위해서는 선상시스템용 상세 아키텍처 개발이 요구된다. 아키텍처 개발 시 중요사항으로 사용자 요구사항부터 격차, 해결책으로 이어지는 일련의 전략 요소들과 아키텍처가 연관성 및 추적성을 갖도록 해야 한다는 점이며 이는 IMO가 지속적이고 순환적인 개발 결과 검증을 요구하기 때문이다. 이런 점을 고려하여 본 논문에서는 e-navigation 사용자 요구사항을 분석한 기술트리를 작성하고 이에 포함된 기능들이 격차 분석 결과 및 잠정 해결책들을 만족하는지 여부를 비교 분석하기 위해 미국 국방부의 DoDAF 방법론을 적용하였다. 기술트리 기능들과 e-navigation 전략 요소 개발 내용과의 비교 분석 결과 도출된 아키텍처 요소를 정보 흐름 관계로 표현하여 e-navigation 선상 시스템을 위한 기술적 아키텍처를 제안하였다.

Kinematic global positioning system precise point positioning (GPS PPP) technology is widely used to the several area such as monitoring of crustal movement and precise orbit determination (POD) using the dual-frequency GPS observations. In this study we developed a kinematic PPP technology and applied 3-pass (forward/backward/forward) filter for the stabilization of the initial state of the parameters to be estimated. For verification of results, we obtained GPS data sets from six international GPS reference stations (ALGO, AMC2, BJFS, GRAZ, IENG and TSKB) and processed in daily basis by using the developed software. As a result, the mean position errors by kinematic PPP showed 0.51 cm in the east-west direction, 0.31 cm in the north-south direction and 1.02 cm in the up-down direction. The root mean square values produced from them were 1.59 cm for the east-west component, 1.26 cm for the south-west component and 2.95 cm for the up-down component.

eLoran (enhanced Long Range Navigation)의 구축을 위해서는 로란시스템 설비업그레이드, 시스템 정보데이터 채널추가, dLoran (differential Loran) 사이트, ASF(Additional Secondary Factor) 데이터베이스 등이 필요하다. 특히 eLoran 송신국들의 정확한 UTC (세계협 정시, Coordinated Universal Time) 동기는 eLoran 시스템의 항법성능 향상을 위해 필수적이다. 따라서 송신국들의 정확한 UTC 동기를 위해서는 송신국의 절대 지연시간 측정 및 모니터링이 필요하며, 측정된 송신국 지연시간의 변화량을 보정정보로 이용자에게 제공하여야 한다. 본 연구에서는 포항 LORAN-C 송신국(9930M)을 대상으로 수신지점에서의 TOA(Time of Arrival) 산출을 위한 송신신호의 기준시점을 측정하는 방법을 제시하였고 지연측정 시스템 및 송출신호 위상 모니터링 시스템을 개발하여 포항 송신국의 기준시점을 평가하였다. 측정결과 포항 송신국의 기준점 오프셋은 -2.23μs로 측정되었으며 송신 로란펄스의 위상을 관측한 결과 1 개월간에 약 0.3μs 정도 흐르는 것이 관측되어 로란의 PNT(Positioning, Navigation and Timing) 활용을 위해 위상 모니터링과 보상이 필수적임을 알 수 있었다.

Loran(LOang RAnge Navigation) 신호를 이용한 측위 시에 정확도에 가장 큰 영향을 미치는 오차요소는 TOA(Time of Arrival) 측정에서의 ASF(Additional Secondary Factor)이다. 따라서 공항접근이나 항만 접안 등의 측위 정확도를 만족시키려면 먼저 정확한 ASF측정이 선행되어야 하는데, 본 연구에서는 해상에서 ASF를 측정하는 기법을 연구하였다. 그 측정방법으로 포항 Loran-C 주국(9930M)에서 송신하는 로란 신호와 로란 수신기의 기준신호를 세슘원자시계를 기준으로 측정함으로써 해상에서의 ASF를 측정하였고 영일만 해상의 12 곳의 측정지점을 3 km 간격으로 설정하여 측정하였다. 해상측정에서 정확도를 높이기 위해서 전기장 안테나와 자기장 안테나를 동시에 사용하였으며 정확한 위치측정을 위해서 DGPS(Differential GPS)수신기를 이용하였다. 이런 방법을 이용하여 해상에서 ASF를 측정함으로써 ASF 예측값과 비교한 결과를 얻었다.

Loran (LOang RAnge Navigation) 신호에 의한 항법은 GPS (Global Positioning System) 활성화 전까지 주요한 항법시스템으로 이용되어 왔으며, 특히 선박들의 중장거리 항행에 있어서 필수적인 기능을 담당하였다. 그러나 산업의 발전과 더불어 항행 외에 항만 근접과 육로 항법으로서의 백업기능 그리고 정밀시각활용 등과 같은 분야에서는 현재 활용할 수 있는 성능 보다 우수한 정확도를 요구한다. 그 정확도를 향상시킬 수 있는 방법으로 Loran 송신국과 사용자 위치 사이의 전파지연 즉, ASF (Additional Secondary Factor)를 정확히 측정하여 보정하는 방법이 이용되고 있다. 본 연구에서는 우리나라 포항의 로란-C 주국(9930M)에서 발사하는 신호를 이용하였으며 TOC (Time of Coincidence) 테이블이 없는 Loran 신호 송출시스템에서 절대시간 지연을 측정할 수 있는 기법을 이용하여 포항 로란송신국으로부터 33 km 이내의 4 지점에서 측정하여 비교하였다. 측정결과 33 km 지점의 경우에 전파지연오차에 의하여 약 210 m의 거리오차가 발생하였지만 ASF 보정에 의해 40 m의 거리오차로 줄일 수 있음을 확인하였다.

대부분의 응용분야에서 GNSS가 주 측위 시스템으로 활용되고 있으나, 방해전파에 대한 취약성으로 인해 최근에 몇몇 국가에서 eLoran 시스템을 GNSS 백업용으로 사용하기 위한 연구를 진행 중이다. eLoran 시스템의 구축을 위해서는 기존 Loran 시스템에서 설비의 업그레이드, 데이터 채널 사용, dLoran 사이트 추가 구성, 전파 지연오차 보상을 통한 성능 향상이 필요하다. eLoran 신호를 이용한 측위 시에 정확도 성능에 가장 큰 영향을 미치는 오차요소는 육지를 통해 전파될 때 겪는 부가적인 지연요소인 ASF이다. ASF는 지상파 신호가 전파시에 가변적인 고도, 유전율, 도전율 특성을 갖는 육지를 통과하며 발생하는 지연요소이다. 따라서 지상파를 이용한 항법 시에 ASF에 대한 보상모델을 설정하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 몬테쓰 모델 (Monteath's Model)을 사용하여 ASF 예측치를 모델링하고, Loran 신호를 이용한 실측을 통해 ASF 실측치를 측정한 후, ASF 예측치와 실측치를 비교하고 특성을 도출하였다. 실험대상 지역은 대전 KRISS와 포항 근방이며, GRI 9930 체인 중 주국인 포항 송신국의 신호를 사용하였다. 실험을 통해 ASF 실측치의 반복성을 확인하고, ASF 예측치와 실측치 간에 일정한 추이를 보이는 것을 확인하였다.

GPS 환경에서 다중경로 신호는 의사거리 측정 정확도의 성능을 감소시키므로 GPS에 기반한 응용에서 위치 성능 감소로 나타나며, 이는 특히 고층 건물이 많은 도심환경 및 수면에 의한 반사가 많은 해양에서 문제가 된다. 다중경로 신호는 GPS 수신기 내부 상관기에서 상관 함수의 Early-Late 간 비대칭을 유발하므로, 본 논문에서는 Late 상관 값의 비대칭 정도를 보상하여 다중경로 오차를 제거하기 위한 가중 상관기 구조를 소프트웨어 GPS 수신기를 이용하여 구현하고, 그 성능을 평가하였다. 가중 상관기는 2개의 상관 암으로 이루어진 다중 상관기를 사용하여 상관함수의 비대칭 여부를 판단하고, 비대칭성을 감소시키기 위한 보정치를 생성한다. 이 구조는 다중 상관기에 비하여 연산 처리량 부하는 감소시키는 반면, 비슷한 다중경로 오차 제거 성능을 제공한다. 본 논문에서는 다중경로 신호 생성 블록을 포함한 GPS 신호 발생기와 가중 상관기 구조를 포함한 소프트웨어 GPS 수신기를 이용하여 다중경로 오차 제거 성능을 검증하였다. 실험을 통하여 가중 상관기가 일반 상관기와 협대역 상관기보다 더 나은 오차 제거 성능을 보임을 확인하였다.