재밍은 GPS 수신기가 위성 신호를 정상적으로 추적하지 못하도록 의도적으로 생성된 간섭 신호를 통해 수신기의 항법을 방해한다. 재밍을 위한 간섭 신호의 형태는 Continuous Wave, Frequency Modulation, Additive White Gaussian Noise 등 여러 형태가 존재하며 이러한 간섭 신호들은 위성 신호의 품질을 저하시켜 수신기의 항법 성능을 크게 저하시킨다. 특히 백색 잡음 형태의 광대역 재밍의 경우에는 GPS 신호보다 강한 재밍 신호가 넓은 대역에 존재하기 때문에, 변별기로 구성된 일반적인 신호 추적루프의 입력으로 광대역 재밍에 의한 간섭 오차가 더해진 위성 신호의 In-Phase와 Quadratic 상관 축적값을 이용할 경우에 코드 및 반송파 위상 추적 성능이 열화된다. 따라서 본 논문에서는 광대역 재밍(Wide-band Jamming)에 대응하여 신호 추적 성능을 향상시키기 위해 관성 도움 정보를 이용한 확장 칼만 필터 기반의 신호 추적루프를 제안한다. 확장 칼만 필터를 이용할 경우 변별기와는 달리 예측 단계를 통해서 코드 및 반송파 위상 오차 등의 상태를 예측하기 때문에, 측정치로 이용되는 I&Q 상관 축적 값의 광대역 재밍 신호 의한 간섭 효과를 줄일 수 있다. 이에 더해서 관성 센서의 속도 정보를 통해 계산된 도플러 주파수 추정치를 이용하면 신호 추적 루프의 대역폭을 줄일 수 있으므로, 광대역 재밍 환경에서 향상된 신호 추적 성능 가진다. 이에 대한 검증을 위해 동적 궤적에 대한 GPS 및 IMU 시뮬레이션 데이터를 생성하고 제안한 방법을 통해 신호를 추적하여 그 성능을 분석하였다.

Keywords: anti-jamming, extended Kalman filter, INS-aiding, tracking loop

Speaker Seong-Hun Seo*