경사지구동기궤도 (IGSO) 위성은 지구 동기 궤도 중 하나로 적도면에 대해 약간의 경사각을 갖는 궤도를 도는 위성이다. 위성이 비스듬하게 기울어진 궤도를 가지고 있어 지구의 자전과 같이 위성의 각도를 변경하며 이동한 다. IGSO 위성이 8자 궤도로 선회하여 관측자의 가시권으로 들어오거나 벗어날 때 신호의 세기가 약해지며 DOP가 낮아진다. 이로 인해 수신기의 항법 성능이 크게 저하될 수 있다. 특히 위성의 개수가 Global Navigation Satellite System (GNSS)보다 상대적으로 부족한 Regional Navigation Satellite System (RNSS) 경우 더 많은 영향을 받을 것이다. Vector tracking loop 기반 수신기는 Extended Kalman Filter (EKF)를 통해 항법 계산을 수행한 후 항법 영역에서의 정보를 수신기 채널의 LOS 방향으로 투영하여 이를 기반으로 각 채널의 DLL/PLL을 작동한다. 이런 방식을 이용하면 신호 세기가 상대적으로 약한 위성 채널 도 계속 추적할 수 있어서 결과적으로 더 많은 위성을 이용한 항법해를 계산할 수 있다. 신호의 세기가 약한 위성을 제외하는 것과 약한 신호를 포함하여 DOP의 이득을 얻는 것에 대해 항법 성능을 비교할 필요가 있다. 본 논문에서는 정지궤도 (GEO)와 IGSO 위성으로 구 성된 Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) 신호에서 IGSO 위성이 지상 관측자의 가시권 밖으로 이동하여 신호가 감쇄되는 상황에 대해 기존 scalar tracking loop 기반 SDR과 vector tracking loop 기반의 SDR으로 신호의 항법 성능을 비교 분석한다.

Implementation of IGSO Signal Processing SDR Based on Vector Tracking Loop

Heesoo Jeong, Jin Seok Hong, Gyu-In Jee*

Inclined Geosynchronous Orbit (IGSO) satellite is a type of geosynchronous orbit in which a satellite orbits at a slight inclination to the equatorial plane. Because the satellite has an inclined orbit, it changes its angle as it travels, much like the Earth's rotation. As the IGSO satellites rotate in a figure-of-eight orbit and move in and out of the observer's field of view, the signal strength weakens and the DOP decreases. This can significantly degrade the receiver's navigation performance. This is especially true for Regional Navigation Satellite Systems (RNSS), which have fewer satellites than Global Navigation Satellite Systems (GNSS). Vector tracking loop-based receivers use an Extended Kalman Filter (EKF) to track multiple satellite signals simultaneously and calculate a course using the satellite positions and the receiver's position from the measurements. In this way, more satellites can be used to compute a navigation solution by compensating for the weaker signals. It is necessary to compare the navigation performance of excluding satellites with weak signals versus including them to gain the benefit of DOP. In this paper, the navigation performance of the Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) signal consisting of Geostationary Orbit (GEO) and IGSO satellites is analyzed by comparing the navigation performance of the signal with conventional scalar tracking loop-based SDR and vector tracking loop-based SDR for the situation where the signal is attenuated due to the IGSO satellites moving out of the field of view of the ground observer.

Keywords: software-defined radio (SDR), inclined geosynchronous orbit (IGSO), vector tracking loop.

Speaker 정희수 건국대학교