Global Navigation Satellite System (GNSS)는 전파 교란에 취약한 한계가 존재하여, 이를 보완할 수 있는 안정적인 대체 항법 시스템이 필수적이다. enhanced Long range navigation system (eLoran)은 첨 단 지상파 항법시스템으로, 저주파 신호를 고출력으로 송신하여 신호 간섭에 강인한 특성을 갖는다. 그러나, 2차원 측위 방식으로 설계되어 고도 정보가 필수인 항공 분야 적용에는 한계가 있다. 본 연구는 eLoran 시스템의 항공 분야 적용을 위한 3차원 측위 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 항공기 고도를 반영하기 위해 수신기와 송신국 간의 고도각을 이용하여 기하학적 거리를 보정하고, 가중최 소제 곱법(Weighted Least Squares)을 적용하여 사용자의 위치를 추정한다. 또한, 알고리즘의 항공 환경 적용성을 검토하기 위해 경비행기에 안테나 및 수신기를 탑재하여 실제 비행 데이터를 취득 및 분석하 였 다.

A Case Study on eLoran Navigation Systems for Aerial Applications

Dong-Gyu Kim, Juyeong Yu, Younghoon Han, Kiyeol Seo, Eugene Bang*

The Global Navigation Satellite System (GNSS) is vulnerable to radio frequency interference, making a stable alternative navigation system essential. The enhanced Long range navigation system (eLoran) is advanced ground-based system that is robust against interference due to its high-power, low-frequency signals. However, its conventional two-dimensional (2D) design limits its application in aviation, where altitude information is essential. This paper proposes a three-dimensional (3D) positioning algorithm to apply the eLoran system to aviation applications. The proposed algorithm estimates the user’s position by applying the Weighted Least Squares method after correcting the geometric distance using the elevation angle between the receiver and transmitters. Crucially, the algorithm is extended to enable altitude estimation by adding a vertical component to the geometry matrix, a feature absent in conventional 2D eLoran models. Furthermore, to evaluate the algorithm’s applicability in real aviation environment, we acquired and analyzed flight data by equipping a light aircraft with an eLoran receiver and antenna.

Keywords: eLoran, positioning algorithm, urban air mobility (UAM)

Speaker 김동규 경상국립대학교