무인 이동체의 임무가 복잡해짐에 따라, 사용자의 안전과 성공적인 임무 수행을 위해 고성능 항법 시스템이 요구되며 관련 핵심 기술들의 중요성이 높아지고 있다. 대표적인 정밀 항 법 시스템 중 하나인 반송파 기반 차분 위성항법시스템 (carrier phase differential global navigation satellite system, CD-GNSS)은 이동체와 고정 기준국 간 측정치를 공유하여 cm급 정 확도로 이동체의 위치를 추정한다. 높은 정확도와 더불어 안정적인 임무 수행을 위해 항법 시스템의 무결성과 연속성이 보장되어야 한다. CD-GNSS 시스템의 무결성 및 연속성 보장 을 위해 solution separation receiver autonomous integrity monitoring (SS-RAIM) 기반 아키텍처를 연구한 바 있다. 본 연구에서는 기 연구된 SS-RAIM 기반 CD-GNSS 시스템의 성능 검 증을 위한 테스트 베드를 구축하였고 가용성 분석 결과를 제시한다. 고정된 수신기와 지상 이동체에 탑재된 수신기를 활용하여 테스트 베드를 구축하였고, Freewave사의 통신 모듈을 사용하여 지상 이동체와 기준국 사이 실시간 통신을 구현하여 실제와 같은 통신 환경을 조성하였다. 테스트 베드는 다중 위성군 (GPS+Galileo)과 이중 주파수를 기반으로 실시간 정밀 위치를 추정하고, 추정된 위치에 대한 실시간 무결성 위협 확률을 산출한다. 산출된 무결성 위협 확률을 안전성 요구치와 비교하여 시스템의 가용성을 분석하였다. 실험 결과 구현된 SS-RAIM 기반 CD-GNSS 시스템 테스트 베드의 실시간성 확보 가능성을 확인했고, 본 연구에서 수행한 실험 환경에서 높은 가용성 확보가 가능함을 확인하였다.

Availability Assessment of the SS-RAIM based CD-GNSS System Test Bed

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

As missions of unmanned aerial vehicles (UAV) become complicated, the navigation system which supports UAV operations requires higher performance for human safety and successful mission accomplishment. One of the representative precision navigation systems, the carrier phase differential global navigation satellite system (CD-GNSS), estimates the location of a mobile rover with centimeter-level accuracy by broadcasting the measurements between the rover and fixed reference stations. In addition to the accuracy, the integrity and continuity of the navigation system should be ensured for UAV’s safe operations. A solution separation receiver autonomous integrity monitoring (SS-RAIM)-based architecture has been developed to guarantee the integrity and continuity of CD-GNSS systems, in our research group. In this study, we construct a test bed to analyze the availability of SS-RAIM-based CD- GNSS systems. The test bed consists of a fixed station and a ground rover, with an ordinary radio communication installed. The rover estimates its position by using the dual constellation (GPS+Galileo) and dual frequency measurements, and computes the probability of hazardously misleading information (PHMI) of the navigation solution. Availability of the system was analyzed by comparing the PHMI with the safety requirement. the experiment results show that the test bed achieves the real-time operation and high availability.

Keywords: carrier phase, differential global navigation satellite system (DGNSS), receiver autonomous integrity monitoring (RAIM), integrity

Speaker 김준수 한국과학기술원