최근 미사일 또는 포탄의 정확한 타격 및 사거리를 향상시키기 위해 GNSS 항법을 이용하여 유도 제어기능을 탑재하고 있다. 특히 포탄 또는 탄도에 고 회전을 하는 동체를 유도 제어하기 위해서는 동체의 발사 이후 회전량 을 서서히 줄여야 한다. 회전량을 서서히 줄이기 위해서는 회전량과 회전각을 정확하게 추정해야 하는데 기존에는 센서 오차가 작은 고성능의 IMU(Inertial Measureacar Unit)를 사용하거나 지자계, 자이로 센서 등을 통합하 여 추정하였다. 그러나 정확하게 추정을 위해선 고성능의 장치를 탑재해야하기 때문에 비용이 증가할 수밖에 없다. 이에 대해 동체의 회전축을 기준으로 회전함에 따라 GNSS 신호의 위상에 따른 신호 세기를 이용하여 회전 량과 회전각을 추정하는 기법도 연구되었다. 해당 연구는 기존 GNSS 상관기에 회전에 따라 변하는 GNSS 신호 크기를 측정하는 모듈을 추가하여 동체의 회전각을 추정하였다. 또한 2개의 수평으로 놓인 안테나 배치를 두어 회전할 때, 안테나의 이득을 보장하여 GNSS 신호의 추적을 놓치지 않게 하였다. 그러나 해당 연구에서는 현대 전에서 중요한 재밍과 같은 요소가 고려되어 있지 않아 재밍이 발생할 경우 재밍에 취약한 GNSS 신호 추적을 놓칠 수가 있다. 따라서 본 논문에서는 재밍 요소를 고려하여 GNSS 수신기가 탑재된 동체에 균일 원형 6배열 안테나를 탑재하였고 재밍이 발생하는 환경에서 수신하는 GNSS 신호를 이용하여 회전각을 추정할 때 항재밍 신 호 처리 유무에 따라 추정 성능을 분석하였다.

Performance Analysis of Rotation Angle Estimation Using Anti-Jamming GPS Receiver with Array Antenna in Jamming Environment

Jeong-Bong Lim, Byung-Hyi Gong, Chang-Ok Kang*

Recently, GNSS navigation has been utilized to enhance the accuracy and range of missile or projectile strikes, enabling guided control functionality. In particular, for the guided control of bodies that undergo high rotation during projectile flight or ballistic trajectory, it is necessary to gradually reduce the rotational speed after launch. To achieve this, accurate estimation of the rotational rate and angle is required. Traditionally, this has been done using high-performance IMUs (Inertial Measurement Units) with minimal sensor error, or by integrating geomagnetic sensors and gyroscopes. However, to ensure precise estimation, high-performance equipment must be used, inevitably increasing costs. In response, research has been conducted on a technique that estimates the rotational rate and angle by utilizing the signal strength changes in GNSS signals as the body rotates around its axis. This study adds a module to the existing GNSS correlator to measure the varying GNSS signal strength caused by rotation, thus estimating the body's rotation angle. Additionally, two horizontally arranged antennas are placed to maintain the antenna's gain during rotation, ensuring that GNSS signal tracking is not lost. However, this research does not take into account jamming, which is crucial in modern warfare. When jamming occurs, the GNSS signal tracking, which is vulnerable to interference, can be lost. Therefore, this paper introduces a uniformly circular 6-array antenna mounted on the body with the GNSS receiver, considering jamming elements. It analyzes the estimation performance of the rotational angle by comparing scenarios with and without anti-jamming signal processing, using the received GNSS signals in a jamming environment.

Keywords: GNSS receiver, rotation angle estimation, anti-jamming, array antenna

Speaker 임정봉 덕산넵코어스