전역 위성항법시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS)은 이제 보편적으로 이용되고 있는 대표적인 항법 기술이다. 전역 위성 항법 시스템은 지구 궤도에 항법 위성을 설치하고, 항법 위성들로 부터 수신되는 신호들에 기반하여 수신자의 위치를 알 수 있도록 구성되는 시스템이다. 이러한 전역 위성항법시스템으로는 현재 미국에서 설치한 Global Positioning System (GPS), 유럽연합에서 설치한 갈릴레오 (Galileo), 러시아에서 설치한 글로나스 (GLONASS), 그리고 중국에서 설치한 북두 (BeiDou) 등이 있다. 전역 위성항법시스템은 스마트폰 또는 태블릿 등과 같은 휴대용 기기와 연관되어 위치기 반서비스를 제공한다. 그러나 전역 위성항법시스템은 지하 또는 건물 내와 같이 위성 신호가 직접 도달할 수 없는 위치에서 동작하지 않는 치명적인 한계점을 갖는다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 다 양한 수단이 연구되고 있으나, Beacon, WiFi Positioning System (WPS), Pedestrian Navigation System (PNS) 등 현재까지 연구된 방식들이 실내에서 의미 있는 항법 솔루션을 제공하고 있지 못하다. 실외 에서 사용되는 전역 위성항법시스템 수신기를 실내에서 아무런 변경없이 그대로 사용할 수 있도록 할 수 있다면 제일 좋은 방법이 될 수 있을 것이다. 이러한 방법을 제공하기 위하여 전통적인 Legacy GNSS 리피터를 사용할 수도 있으나, 이렇게 구성하는 경우 리피터로부터 방사된 위치는 실외 수신안테나의 위치가 되며, 실내 위치 변화에 대응할 수 없는 등 위치기반서비스에 적용할 수 없는 한계가 존재한다. 본 논문에서는 이러한 전통적인 Legacy GNSS 리피터가 아니라 신호발생기반의 스마트 GNSS 리피터를 제안하고, 이를 이용하여 실내에서의 항법을 기존의 GNSS 수신기를 아무런 변화없이 이용하여 가능함을 제안한다. 또한 실제 이러한 스마트 GNSS 리피터를 설치하고 휴대폰을 이용하여 실내에서 위치추적이 가능함을 실증한 결과도 제시한다.

Implementation of Indoor Satellite Navigation System Using Smart GNSS Repeater

Jinhee Han*, Sujin Kwak, Kang Suk Kim, Byoung Kyu An

A global navigation satellite system (GNSS) is a representative navigation technology that is now commonly used. The global navigation satellite system is a system configured to install navigation satellites in Earth orbit, so that the receiver can know its position based on signals received from the navigation satellites. Such global navigation satellite systems currently include the Global Positioning System (GPS) installed by the United States, Galileo installed by EU, GLONASS installed by Russia, and Beidou installed by China. Global navigation satellite systems provide a variety of location-based services associated with portable devices such as smart phones or tablets. However, the global navigation satellite system has a fatal limitation in that it does not operate in locations where satellite navigation signals cannot reach, such as underground or in buildings. Various methods have been studied to overcome this limitation, but methods studied so far such as Beacon, WPS, and PNS do not provide a meaningful indoor navigation solution. It would be the best way if the global satellite navigation system receiver used outdoors can be used indoors without any changes. In order to provide this method, a traditional GNSS repeater may be used, but in this configuration, the location radiated from the repeater becomes the location of the outdoor receiving antenna, and there is a limit that cannot be applied to LBS, such as inability to respond to changes in indoor location. In this paper, we propose a smart GNSS repeater based on signal generation rather than such a traditional repeater, and by using it, indoor navigation can be possible using the existing GNSS receiver without any change. In addition, we present the results of demonstrating that such a smart GNSS repeater is actually installed and location tracking is possible indoors using a mobile phone.

Keywords: indoor navigation, indoor GNSS, repeater, smart GNSS repeater

Speaker 한진희* 단암시스템