Satellite Based Augmentation System (SBAS)는 정지궤도위성을 통해 보정정보 및 무결성 정보를 방송함으로써 Global Positioning System (GPS)의 항법 성능을 향상시킬 수 있는 보강항법시스템이다. SBAS 정지궤도위성은 GPS L1 신호와 동일한 주파수를 사용하여 SBAS 메시지를 방송하고 있다. SBAS 메시지의 구조 및 각 메시지 별 보정정보 및 무결성 정보에 대한 내용은 SBAS 국제 표준문서인 L1 SBAS Minimum Operational Performance Standards (MOPS) DO-229D에 수록되어 있다. L1 SBAS MOPS DO-229는 1998년, Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA) Special Committee-159 (SC-159) Working Group 2의 주도 하에 개발되었다. L1 SBAS MOPS가 개발될 당시, 민간 GPS 신호에는 위성 시계오차에 고의잡음(Selective Availability)이 포함되어 있었으며, 이러한 오차 성분을 효과적으로 제거하기 위해 보정정보인 Pseudo-Range Correction (PRC)가 Message Type(MT) 2~5에 포함되어 방송되도록 설계되었다. 이러한 이유로 MT 2~5는 현재 SBAS가 방송하는 전체 메시지의 50% 이상을 차지하고 있다. 그리고 SBAS 사용자는 매초 PRC를 수신할 수 없기 때문에 발생하는 PRC 시간지연 오차를 보상하기 위해 사용자 수신기는 PRC의 시 변화율인 Range-Rate Correction (RRC)을 계산하여 보상해야 한다. 하지만 2000년 5월 2일 공식적으로 고의잡음이 해제되었음에도 불구하고 현재 운용 중인 모든 SBAS 시스템은 초기 설계를 그대로 유지하고 있다. 또한, WAAS, EGNOS, MSAS, GAGAN 등 기 운용 중인 L1 단일 주파수 GPS-only SBAS는 MT 2~5이 전체 SBAS 메시지 Bandwidth의 절반 이상을 차지하고 있으므로 GPS이외의 Constellation에 대한 보정정보 제공을 위한 Bandwidth가 상당히 부족하다. 따라서 본 논문에서는 Multi-Constellation GNSS 보정정보 제공을 위한 SBAS 메시지 Bandwidth 확보 등 현 SBAS 시스템의 효율을 높일 수 있는 두 가지 방안을 제시하였고, 제시한 방안을 적용 전후의 SBAS 항법 성능을 비교분석 하였다. 첫 째, MT 2~5에 포함된 PRC의 시간지연 오차를 보상하기 위해 사용되는 RRC를 적용하지 않는 것이다. 둘 째, SBAS 메시지 Bandwidth 확보를 위해 Fast Correction MT 2~5를 제거하는 대신 MT 2~5에 포함된 PRC를 MT 25에 포함시키는 것이다. 미국에 위치한 기준국 관측데이터와 WAAS 메시지에 제시한 방안을 적용하기 전후의 SBAS 항법 성능을 비교한 결과, 수평오차는 각각 0.3955m/0.3786m (RMS), 수직오차는 각각 0.6113m/0.5863m (RMS)로 SBAS 메시지 Bandwidth를 50%이상 확보하였을 뿐만 아니라 Fast Correction MT 2~5를 제거하였음에도 불구하고 큰 성능저하가 발생하지 않는 것을 확인하였다.

Keywords: DFMC SBAS, PRC, fast correction, message bandwidth

Speaker Cheolsoon Lim