극지역 빙하 모니터링, 생태계 연구, 내륙 탐사 등 무인시스템을 활용한 극지탐사 임무의 영역이 확대되고 있다. 원활한 무인탐사 임무 수행을 위해서는 정밀하고 강건한 항법시스템이 수반되어야 하나, 고위도에 위치한 극지방에서는 위성의 궤도적 특성으로 인해 위성항법시스템 활용에 제약이 존재한다. 중위도 지역 활용을 주목적으로 개발된 GPS의 경우, 위성궤도의 복각이 55도로 설계되어있기 때문에 사용자가 고위도에 위치할 수록 위성 가시성 및 수직 정확도가 저하된다. 또한 70도의 정지궤도 위성신호의 수신가능 최대위도보다 높은 고위도 지역에서는 위성기반 광역보강시스템 역시 활용이 제한된다. 이러한 제한적인 극지역 위성항법시스템 환경을 고려하여 본 연구에서는 GLONASS를 추가적으로 활용한 지역보강시스템을 제안한다. GLONASS 위성궤도의 복각은 64.8도로 고위도 지역에서 위성 가시성 확보를 목적으로 활용하기에 적합하다. 반면 GLONASS는 항법메시지의 구성 요소, 업데이트 주기 등의 시스템 운영 요소가 다르며 통계적으로 신호 오차의 수준이 4m 내외로 GPS에 비해 크기 때문에, GLONASS 신호의 고장 감시 및 무결성 보장을 위해서는 이러한 시스템적 특성이 반영되어야 한다. 본 연구에서는 GLONASS 시스템 특성 및 성능을 반영하여 기존 GPS 기반으로 개발된 지역보강시스템의 고장 검출 알고리즘을 보완하였다. 또한 남극 세종기지 내 설치된 수신기로부터 실제 GNSS 관측 자료를 획득하여 위치 정확도를 분석하고 고장 모니터들의 검정통계량 통계치를 산출하였다. 최종적으로 시뮬레이션을 통해 GPS/GLONASS 기반 지역보강시스템의 극지역 위성 가시성 분석 및 시스템 성능 평가를 수행하였다.

Keywords: GPS, GLONASS, polar regions, integrity

Speaker Dongwoo Kim