미래형 교통수단의 항법 시스템으로 반송파 기반 정밀 위성 항법 시스템이 큰 관심을 받고 있다. CD-GNSS 시스템을 사용하는 미래형 교통수단의 안전한 도심 운행을 위해 항법 무결성 보장 기술은 핵심 기술 중 하나이다. 기존 코드 기반 시스템과 비교하여, 반송파 기반 시스템의 무결성 보장을 위한 주요 고려 사항은 미지 정수 추정이다. 미지 정수 추정이 잘못될 경우 CD-GNSS의 항법해에 큰 바이어스가 발생하 여 사용자에게 위협이 될 수 있다. 따라서, CD-GNSS의 무결성 보장을 위해 정확한 미지 정수 추정 성공 확률 (Probability of Correct Fix, PCF) 계산이 중요하다. 하지만, 운용 상황에서 실제 측정치 오차 모델을 알 수 없기 때문에 미지 정수 실수해의 확률 분포를 알 수 없다. 이는 실제 PCF 계산을 불가능하게 한다. 이를 해결하기 위해 오버바운딩이 적용된 필터 공분산행렬을 사용하여 실제 PCF를 바운드하는 방법을 연구한 바 있다. 본 논문에서는 PCF 바운딩 기법을 적용한 Solution Separation Receiver Autonomous Integrity Monitoring (SS-RAIM) 기반 CD-GNSS 시스템의 가용성 분석을 수행하였다. Global Navigation Satellite System (GNSS) 반송파 측정치 정확도를 다변화시켜 시뮬레이션을 수행하였고, 시뮬레이션 결과로부터 반송파 측정치 오차의 표준편차가 증가함에 따라 가용성이 감소하는 결과를 확인할 수 있었다. 이를 통해 시스템 가용성 측면에서 적절한 오버바운딩 기법이 요구됨을 확인할 수 있었다.

Availability Analysis on SS-RAIM Based CD-GNSS Using Probability of Correct Fix Bounding Method

Dongchan Min, Noah Minchan Kim, Junsoo Kim, Jiyun Lee*

Carrier-based Differential Global Navigation Satellite System (CD-GNSS) is getting lots of attention as a promising technology for future transportation systems since it can provide centimeter-level accuracy. CD-GNSS systems to be used for safety-critical applications should provide a certain level of integrity along with accuracy. There is a critical challenge in guaranteeing the integrity of CD-GNSS systems due to the integer ambiguity resolution. Incorrect integer ambiguity resolution may cause a large bias in the navigation solution of CD-GNSS, which may pose a significant threat to user integrity. The Probability of Correct Fix (PCF), therefore, should be computed carefully. The probability distribution of the float solution of the integer ambiguities, however, cannot be known since the actual measurement error model cannot be known in practice. This makes the actual PCF computation impossible. Our research group has developed a PCF bounding method using the overbounded covariance matrix estimated from the navigation filter. In this paper, therefore, the availability of the Solution Separation Receiver Autonomous Integrity Monitoring (SS-RAIM) based CD-GNSS system was analyzed by applying the PCF bounding method. The availability was simulated by changing the standard deviation of the carrier phase measurement errors. The simulation result shows that the excessive overbounding of the covariance matrix causes a significant loss of availability.

Keywords: CD-GNSS, availability, probability of correct fix bounding

Speaker 민동찬 한국과학기술원