위성항법시스템 (GNSS, Global Navigation Satellite System)은 미국의 Global Positioning System을 시작으로 현대사회의 가장 중요한 항법시스템으로 이용되고 있다. 이 같은 이유 때문에 미국뿐만 아니라 다른 국가들에서도 위성항법시스템을 운용 및 개발하고 있다. 위성항법시스템의 기본적 목적은 사용자의 위치를 계산하는 것이다. 이를 수행하기 위해 4대 이상의 위성의 위치와 각 위성으로부터의 거리 값을 이용한 삼변측량법 (Trilateration)이 이용된다. 따라서 위성의 궤도나 시각의 정확도에 따라 사용자의 위치해 정확도가 변화된다. 그러므로 위성에 비정상적인 고장이 발생하게 될 경우 위성항법시스템을 이용하는 사용자는 올바른 위치를 제공 받을 수 없다. 더 나아가 항공분야와 같은 안전이 중요한 분야에서는 큰 사고로 이어질 수 있다. 이러한 이유로 위성항법시스템의 위성 고장검출 (Fault Detection)기법은 필수적이다. 본 논문에서는 위성 고장검출을 위해 지상국의 측정치를 배제한 위성만을 이용한 고장검출 기법을 제시한다. 본 기법은 지상측정치를 이용하지 않고 위성 3대를 이용해 삼각형을 구성하고 항법메세지와 위성간 거리 측정치를 Inter-Satellite Link (ISL) 측정치로 이용하여 수행된다. 이 기법을 응용하여 위성의 고장 원인인 궤도와 시각을 구별하는 기법을 제안하고자 한다. 이를 통해 위성의 고장이 발생했을 경우 원인을 파악해야 이후 대처를 적절하게 할 수 있을 것으로 판단된다. 원인 구별 기법은 위성 고장 원인에 따라 ISL 측정치의 경향성을 예측하고 이 경향성에 따른 검정통계량 (Test Statistic)의 변화를 확인하도록 한다. 이 검정통계량의 변화 경향성을 이용한 고장 원인 구별 방법을 제안하고자 한다. 본 논문에서는 지상측정치를 이용하지 않음을 통해 향상된 고장검출 성능을 예측할 수 있다. 이는 더 작은 고장의 위성고장을 검출 할 수 있고 고장 검출을 더 빠르게 확인하여 고장에 대한 대처를 빠르게 수행 할 수 있다. 또한 고장 원인 구별 기법을 제안하여 고장 대처를 효율적으로 수행 할 수 있도록 한다.

Keywords: GNSS, fault detection, satellite fault, ISL

Speaker JinHyeok Jang