위성항법시스템은 Position, Navigation and Timing (PNT) 정보를 제공하는 국가의 핵심 인프라로서, 대한민국은 독자적인 위성항법시스템을 확보하기 위하여 내년부터 한국형위성항법시스템 (Korean Positioning System) 개발 사업을 착수할 계획이다. 이를 위해 우주, 지상, 사용자 시스템에 대한 설계가 필요하며, 그 중 항법 신호의 설계는 필수이다. 항법 신호는 코드와 메시지 정보가 반송파와 변조되어 생성 되며, 이 중 항법메시지는 사용자가 자신의 위치를 추정하기 위한 위성의 방송궤도력 파라미터를 포함하고 있다. 대표적인 위성항법시스템인 Global Positioning System (GPS)의 항법메시지 구조는 최초의 Legacy 형태를 기반으로 GPS 현대화 계획에 따라 점차 Civil Navigation (CNAV), Civil Navigation-2 (CNAV-2) 형태로 발전해왔으며, 각 형태마다 차별화된 궤도력 파라미터를 제공하고 있다. 본 논문에서는 한국 형위성항법시스템에 적합한 메시지 구조를 설계하기 위하여 항법메시지 형태별 궤도력 파라미터를 추정하여 성능 분석한다. 이를 위해 GPS를 대상으로 위성의 정밀궤도 정보를 수집하였으며, 수집한 정보로부 터 궤도력 파라미터를 추정하여 위성의 위치를 추정하여 비교하였다.

Performance Analysis of Broadcast Ephemeris Estimation With Respect to Navigation Message Structure for Korean Positioning System

Jae-Hee Seo*, Deok Won Lim, Jungmin Joo

Satellite navigation system is the country's core infrastructure that provides Position, Navigation and Timing information, and the Republic of Korea plans to start the Korean Positioning System (KPS) development project from next year to secure its own satellite navigation system. To this end, design for space, ground, and user systems is required, and among them, the design of navigation signals is essential. A navigation signal is generated by modulating a code and message information with a carrier wave, and among them, the navigation message includes a satellite's broadcast ephemeris parameters for a user to estimate user's location. The navigation message structure of Global Positioning System (GPS), a representative satellite navigation system, has been gradually developed in the form of Civil Navigation (CNAV) and Civil Navigation-2 (CNAV-2) according to the GPS modernization plan based on the initial legacy form, and each form provides differentiated broadcast ephemeris parameters. In this paper, in order to design a message structure suitable for the Korean satellite navigation system, the performance is analyzed by estimating the broadcast ephemeris parameters for each type of navigation message. To this end, precise orbital information of the satellite was collected from the GPS and the broadcast ephemeris parameters were estimated from the collected information to estimate and compare the satellite's location.

Keywords: GPS, KPS, broadcast ephemeris, navigation message, LNAV, CNAV-2

Speaker 서재희* 한국항공우주연구원