최근 항공기에서 무결성 성능이 계산되는 방식과 표준화 문서에 무결성 요구조건이 정의된 방식의 차이를 메우기 위한 노력이 계속되고 있다. 표준 문서에 정의되는 무결성 요구조건은 항공기 운용 단계에 따라 특정 시간 간격에 대해 정의되는 반면 (예를 들어 en-route 또는 비정밀 접근의 경우 1시간), 항공기의 경우 하나의 샘플 (한 epoch)에 대해 무결성 위험을 포함하는 보호수준 (protection level)을 계산 한다. 이 두 값의 관계를 이해하기 위해서는 측정치 오차요소의 시간적 상관관계를 고려해야 하고 이를 유효 샘플 수 (Number of effective samples, NES)로 정량화 해야 한다. 최근에 수행된 연구에서는 Advanced Receiver Autonomous Integrity monitoring (ARAIM)에 대해 NES를 도출한 바 있다. 항공기는 International Civile Aviation Organization (ICAO) 표준문서에 정의된 성능 요구조건을 만족해야만 하며, 이에 대한 준수 여부는 Minimum Operation Performance Standards (MOPS) 시험 절차 (test procedure)를 통해 보여줄 수 있다. 표준문서에 정의된 시험 절차를 기반으로, 본 논문은 다양한 측정치 오차 시나 리오 하에서 기존 RAIM의 NES를 계산한다. 시간 상관성 정도에 따른 다양한 시나리오에 대해 시뮬레이션을 시행하였다. 해당 결과에 비추어 기존 시험 절차의 한계를 기술하고, 이러한 한계를 극복하기 위하여 시간 상관 오차와 worst-case 고장이 고려된 수정된 시험 절차를 소개한다. 소개된 시험 절차는 ARAIM의 시험 성능을 worst-case 고장에 대해 보다 현실적인 환경에서의 성능 평가를 가능하게 한 다. 또한, 현재 논의 중인 ARAIM 시험 절차 표준화에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Preliminary Result for RAIM and ARAIM Test Procedures Considering Temporal Correlation Errors

Junesol Song*, Carl Milner, Christophe Macabiau

Civil aircrafts should meet the performance requirements, such as accuracy, continuity and integrity, which are defined in International Civile Aviation Organization (ICAO) standards. Test procedure is the means of test to demonstrate whether the aircrafts actually meet those requirements, and it is defined in the Radio Technical Commission for Aeronautics (RTCA) Minimum Operation Performance Standards (MOPS). Current MOPS defines the test procedure for aircrafts which use Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM), Satellite Based Augmentation System (SBAS) and Global Positioning System (GPS)/Inertial Navigation System (INS) integration as their navigation means. RAIM supports the guidance of the aircraft without receiving any external correction messages and provides a means to compute the integrity risk at the aircraft for flight phases up to Non-Precision Approach (NPA). During last decade, Advanced RAIM has been proposed to support more demanding phases of flight which requires a vertical guidance. It takes advantage of using multiple constellations, which requires to consider multiple satellite faults. In addition, recent study showed that there is need for considering temporal correlation errors, which can be quantified by the Number of Effective Samples (NES), to apply the way how the performance requirements in standards are defined to the computation of the integrity risk at the aircraft. Test procedure should reflect these recent evolutions to properly demonstrate the compliance of the aircraft’s performance to the requirements. This study introduces a modified test procedure that can be used both for RAIM and ARAIM. At this preliminary stage, we focus on the evaluation of the NES for RAIM algorithms using the modified test procedures. The results showed that the evaluated NES can be bounded by the theoretically derived NES upper bound.

Keywords: RAIM, ARAIM, test procedure, standards

Speaker 송준솔* 수원대학교