도시간 이동이 증가함에 따른 교통 혼잡 문제에 대한 새로운 해결책으로 개인용 항공기(Personal Air Vehicle, PAV)의 개발 이 활발히 이루어지고 있다. PAV의 실제 운용을 위해서는 사람이 탑승함과 동시에, 인구 밀도가 높은 도심에서 운용되는 특성 상 기존의 민간 항공기 (Civil Aircraft) 만큼의 높은 안전성이 보장되어야 한다. 이에 따라, 낮은 고도에서 운용하는 PAV의 항법안전성 보장을 위하여 지상보정시스템이나 타 항법장비의 도움 없이 수신기 단독으로 무결성 감시가 가능하며 동시에, 다중위성군 적용을 통해 Global Positioning System (GPS)만을 사용하는 기존의 수신기 자체 무결성 감시 (Receiver Autonomous Integrity Monitoring, RAIM)보다 향상된 성능을 낼 수 있는 다중위성군 RAIM의 활용을 제안한다. 다 중위성군 사용으로 가용 위성수가 증가하여 항법 정확성 측면에서는 이점이 있지만, 시스템 연속성 요구조건을 고려할 때 위성고장 발생으로 인한 연속성 위협의 증가로 모든 수신되는 위성을 사용할 수 없다. 이에 본 연구에서는 다중위성군 RAIM을 위한 항법성능기반 위성선택 기법을 적용하였다. 제시하는 방법론으로는 특정 위성 개수를 만족하며, 산출되는 보 호수준을 최소화하여 가용성을 높일 수 있는 위성 조합을 선택하였다. 시뮬레이션을 통해 다중위성군 RAIM이 PAV의 안전 한 운용을 위해 활용 가능함을 확인하였다.

Navigation Performance-Based Satellite Selection for Multi-Constellation RAIM to Support Safe Operation of PAV

Hyojin Lee, Jinsil Lee, Dongwoo Kim, Dongchan Min, Jiyun Lee*

Personal Air Vehicles (PAV) are being actively developed as a new solution to the problem of traffic congestion due to the increase in intercity travel. For the actual operation of PAV, it is necessary to ensure safety as high as that of conventional civil aircraft due to the characteristics of PAV flight where passengers board and PAV operated in densely populated urban areas. Accordingly, we propose the use of multi-constellation Receiver Autonomous Integrity Monitoring (RAIM) to ensure navigational safety of PAVs operating at low altitudes. Multi-constellation RAIM can monitor navigation integrity within a receiver without the aid of a ground augmentation system or other navigation equipment, and through the application of multi-satellite constellations, it can achieve improved performance compared to the existing RAIM using only Global Positioning System (GPS). The use of multi-constellation increases the number of visible satellites, which provides an advantage in terms of navigation accuracy, but considering the system continuity requirements, all received satellites cannot be used due to an increase in continuity risk due to satellite failure. Therefore, in this study, navigation performance-based satellite selection technique was applied for the multi-constellation RAIM. A combination of satellites that satisfies a maximum allowable number of satellites while minimizing the protection level to increase availability was selected. Through simulation, it was confirmed that the multi-constellation RAIM can be used for the safe operation of PAV.

Speaker 이효진 한국과학기술원