전역 위성항법시스템 (Global Navigation Satellite System, GNSS)은 보편적인 위치솔루션으로서 자리잡았지만, 지하 또는 건물 내와 같이 위성 항법 신호가 도달할 수 없는 위치에서 동작하지 않는다는 치명적인 단점을 갖는다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 신호발생기반의 스마트 GNSS 리피터를 사용하는 것은 실내에서 기존의 GNSS 수신기를 아무런 변화없이 이용하여 서비스제공이 가능하다는 측면에서 큰 의미가 있다. 스마트 GNSS 리피터가 원할히 동작하기 위해서는 실시간 위성의 궤도정보 확보를 위하여 위성항법 수신기로부터 또는 데이터 네트워크 구성을 통하여 위성궤도 서버로부터 해당 정보를 실시간으로 제공받아야 한다. 스마트 GNSS 리피터가 송출하는 신호는 실제 위성으로부터 수신하는 신호가 아닌 실제 위성으로부터 받게 되는 신호를 합성한 신호인데, 이처럼 실제 위성으 로부터 수신하는 신호가 아니더라도 수신기에서 위성항법이 가능함에 착안하여, 본 논문에서는 실내 등 실제 위성신호가 도달할 수 없거나 신호가 불량한 지역에서도 위성항법이 가능하게 하기 위하여 가상 위성을 고려한 가상 위성항법시스템을 제안한다. 가상 위성항법시스템에 기반한 스마트 GNSS 리피터를 이용하는 경우 가상위성신호 송출을 위한 위성궤도정보가 필요없으므로 이를 위한 별도의 수신기 또는 네트워크 구성이 필요없고, 위성 시계오차, 궤도오차, 지구자전 보정 등의 절차가 필요없게 되어 송신기 구성이 간단해질 수 있다. 또한 수신기에서도 역시 그러한 보상이 필요없게 되어 수 신기에서의 위치해 계산이 빠르고 간단하며 정확해진다. 추가적으로 수신기는 위성궤도정보의 수신이 필요없게 되므로 실내에서 Cold Start를 하는 경우에도 빠른 시간의 TTFF 성능을 보일 수 있다.

Virtual Navigation Satellite System (VNSS) for Indoor Satellite Navigation

Jinhee Han*, Jeongwoo Han

Although the Global Navigation Satellite System (GNSS) has been established as a universal positioning solution, it has a fatal disadvantage in that it does not operate in a location where a satellite navigation signal cannot reach, such as underground or in a building. The use of a signal generation-based smart GNSS repeater to overcome these shortcomings is significant in terms of providing the possibility of using the existing GNSS receiver indoors without any change. In order for the smart GNSS repeater to operate properly, the live satellite information must be provided in real time from the satellite navigation receiver or from the satellite orbit server through the data network configuration in order to secure real-time satellite orbit information. The signal transmitted by the smart GNSS repeater is not a signal received from the real satellite, but a signal that the smart GNSS repeater synthesized as the signal to be received from the real satellite. In this paper, considering that it is possible to provide a location service even if there is no signal received from a real satellite, in this paper, virtual satellites are considered in order to enable satellite navigation even in areas where real satellite signals such as indoors cannot reach or the signal is poor. Here, we propose a Virtual Navigation Satellite System (VNSS). When using a signal generation-based Smart GNSS Repeater based on VNSS, satellite orbit information is not required for virtual satellite signal transmission, so a separate receiver or network configuration is not required for such purpose. Since there is no need for such as satellite clock error, orbital error, and earth rotation correction, the transmitter configuration can be simplified. Also, no such compensation is required at the receiver, making the position calculation at the receiver fast, simple and accurate. Additionally, since the receiver does not need to receive satellite orbit information, it can show fast TTFF performance even when cold start is performed indoors.

Keywords: indoor navigation, indoor GNSS, smart GNSS repeater, virtual satellite, VNSS

Speaker 한진희* 단암시스템