최근 4차 산업 혁명의 확산에 따라 자율주행이동체와 같이 사용자의 안전과 직결될 수 있는 분야에서 요구하는 항법 성능을 만족하기 위하여 다양한 고정밀, 고신뢰 위성항법보강시스템이 구축되어 왔다. 보강 정보는 크게 보정정보와 무결성 정보로 나뉘며, 서비스 제공 대상이 자율이동체와 같은 동적 시스템인 경우 위성 신호 내에 포함된 오차 요소 제거를 통한 정확도 향상뿐만 아니라 무결성 정보를 통한 신뢰성 확보도 필수적으로 요구된다. 제공되는 무결성 정 보는 기준국에서 추정된 보정 정보의 오차 수준을 충분히 overbounding해야 하며, 사용자에게 잘못된 보정 정보 및 무결성 정보가 방송될 경우 이는 큰 사고로 이어질 위험이 있다. 따라서 위성항법보강시스템 구축 시 감시국은 무결성 정보와 보정정보 감시 및 문제 발생 시 경보 방송을 통해 사용자의 안전 확보를 위한 필수적인 구성 요소이다. 현재 기존 측량 분야에서 자주 사용되었던 Observation Space Representation (OSR) 방식 보정정보의 서비스 범위 제한, 방 대한 데이터 량 등의 문제로 인하여 State Space Representation (SSR) 방식의 보정 정보 서비스에 대한 연구가 지속적으로 수행되어 오고 있으며 유럽의 Galileo High Accuracy Service (HAS), 일본의 Quazi-Zenith Satellite System (QZSS) Centimeter Level Augmentation System (CLAS) 등의 SSR 보정정보 기반 정밀 측위 서비스가 운용되고 있다. 또한, 대한민국 선박해양플랜트연구소에서는 내륙 및 해안 100 km 까지의 센티미터급 보정정보 및 무결성 제공을 위 한 정밀 PNT 시스템 구축 연구 개발 사업을 진행 중에 있다. SSR 방식 보정 정보는 각 오차 요소별로 추정하여 제공되는 형식으로 이를 서비스할 경우 감시국에서는 전체 보정정보에 대한 거리 영역 및 위치 영역에 대한 감시뿐만 아니 라 각 추정된 오차 요소 별 감시가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 정확한 위치 정보를 알고 있는 감시국의 특성을 이용하여 Matlab 기반의 오차 요소 별 보정 정보 및 무결성 정보 감시 알고리즘을 구축하였으며 실측 데이터를 이용한 검증을 수행하였다. 제안된 감시 알고리즘 검증은 한반도와 가장 인접한 일본에서 서비스 중인 QZSS-CLAS에서 제공하는 보강 정보를 이용하여 수행되었다.

Monitoring of QZSS-CLAS Based Correction and Integrity of Each GNSS Error Components

Yebin Lee, Cheolsoon Lim, Yunho Cha, Junhwan Jung, Byungwoon Park*

Recently, various high-precision, high-reliability satellite navigation augmentation system has been studied to satisfy the required navigation performance by applications. Integrity messages estimated by the augmentation system is essential to secure the reliability of the navigation system. The integrity should sufficiently be large to bound the error level of the correction, otherwise the user will operate using the incorrect integrity, which may lead to a serious accident. Therefore, the monitoring station is the key component for securing the safety of users by monitoring the integrity and broadcasting an alarm flag when problem occurs. Currently, research on the augmentation system based on State Space Representation (SSR) is conducted to overcome the problems such as the limitation of the service range and the large amount of data of the Observation Space Representation (OSR) method. Precise positioning services in operation include Europe’s Galileo High Accuracy Service (HAS), Japan’s Quazi-Zenith Satellite System (QZSS) Centimeter Level Augmentation System. In addition, the Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering is in the process of research and development of the precision PNT system to provide centimeter-level correction and integrity within 100km of the coast. The SSR correction is provided by estimating each error element, and the monitoring station should monitor not only position and range domain but also each estimated error components. Therïore, in this study, we proposed a monitoring algorithm for each error components and developed a Matlab-based monitoring module. The verification of the proposed monitoring algorithm was performed using compact SSR correction provided by QZSS- CLAS, which is in service in Japan, which is closest to Korea.

Keywords: GNSS, SSR, QZSS, CLAS, monitoring system

Speaker 이예빈 세종대학교