전리권 신틸레이션(ionospheric scintillation)에 의한 딥 페이딩(deep fading)은 GNSS 수신기 내에서 위성 신호 추적의 손실 을 발생시켜, 해당 GNSS 기반 시스템의 항법 가용성을 크게 저하시킬 수 있다. 하지만, 신틸레이션 상황에서 이중주파수 GNSS 신호를 활용하면 주파수간 신호 세기의 패턴 차이로 인해 신호 손실 시 추가적인 신호를 추적할 수 있기 때문에 항 법 가용성에 미치는 딥 페이딩의 영향을 크게 완화할 수 있다. 신틸레이션 발생 시 이중주파수 GNSS 기반 시스템의 항법 가용성은 주파수간 신호 세기 패턴에 따른 딥 페이딩의 상관관계에 큰 영향을 받을 수 있다. 따라서 다양한 신틸레이션 환 경에 대한 이중주파수 GNSS 기반 항법 시스템의 가용성 평가를 수행하기 위해서는 신틸레이션 하의 주파수간 딥 페이딩 의 상관관계 모델링이 필수적으로 수행되어야 한다. 본 연구에서는 지자기 적도 부근에서 획득한 GPS L1/L5 이중주파수 측정치를 기반으로 주파수간 신호 세기의 상관관계를 정량화하고, 이를 반영한 딥 페이딩 모델링을 수행하였다. 주파수간 딥 페이딩 상관관계가 다른 두 개의 신틸레이션 데이터셋에 대한 딥 페이딩 생성 모델을 구축하여 이중주파수 GNSS 기반 SBAS의 LPV-200 항법 가용성 시뮬레이션을 수행하고, 주파수간 딥 페이딩 상관관계에 따른 가용성 결과를 비교/분석하였다.

Effects of Inter-frequency Correlation of Deep Fading on Dual-frequency GNSS-based Aviation Availability under Ionospheric Scintillation

Kiyoung Sun, Hyeyeon Chang, Jiyun Lee*

Deep signal fading due to ionospheric scintillation may lead to signal loss of lock in GNSS receivers and significantly degrade navigation availability of GNSS-based applications. However, the effects of deep fading on the navigation performance can be mitigated via dual-frequency GNSS signals since the receiver maintains signal tracking on at least one frequency signal due to their different signal intensity patterns. Dual-frequency GNSS-based navigation availability under scintillation can be significantly affected by the degree of inter-frequency correlation of deep fades which depends on the inter-frequency correlation of signal intensity patterns. To evaluate availability of dual-frequency GNSS-based applications under various scintillation conditions, it is necessary to address and model the correlation of deep fades between dual-frequency bands under scintillation. In this study, inter-frequency correlation of deep fades was quantified based on GPS L1/L5 dual-frequency measurements obtained from the equatorial region, and modeled the correlated deep fading processes across L1/L5 frequency bands. Availability simulations for dual-frequency GNSS-based SBAS supporting the LPV-200 phase of flight were performed based on two different fading process model constructed from datasets with different inter-frequency correlation of deep fades. The availability results were compared to analyze the effects of inter-frequency correlation of deep fades on the dual-frequency GNSS availability.

Speaker 선기영 한국과학기술원