위성항법시스템에서 중요한 것은 보다 정확한 위치를 계산하는 것과 보다 빠르게 초기 위치를 결정하는 것이다. 본 논문에 서는 기존의 메시지 구조 보다 초기 위치를 더 빠르게 계산하는 위성항법 시스템의 메시지 구조에 대해 다룬다. 현재 GPS 에서 사용하고 있는 항법메시지 구조는 신호의 수신 환경이 좋은 상황에서 Standalone으로 동작할 때 초기 위치 결정 시간 (TTFF, Time To First Fix)이 평균적으로 27.6초가 소요된다. 이는 위치 결정에 필요한 정보가 30초마다 전송되며, 그 중 필 수적인 정보는 초기 18초에 집중되기 때문이다. 이러한 한계를 극복하기 위해서 Assisted-GPS 기술이 개발되었다. Assisted-GPS의 TTFF는 이미 초기화를 마친 GPS 수신기로부터 받은 항법메시지를 cellular 통신 등의 통신망을 통하여 수 신기에 전달함으로써 초기 위치 결정시간을 획기적으로 줄였고, 평균적으로 9.7초가 소요된다. 본 논문에서는 초기 위치 결정 시간을 빠르게 결정할 수 있는 메시지 구조를 연구하며, 기존의 GPS 항법메시지 구조에 비해 Standalone과 Assisted- GPS로 동작하는 경우에 모두 TTFF가 개선되었음을 증명한다.

A Study on the Message Structure of a Satellite Navigation System that Minimizes Time To First Fix (TTFF)

Taeseon Kim, Seung-Hwan Chung, Yoon-Ha Jang, Sanguk Lee, Seung-Hyun Kong*

In a satellite navigation system, it is important to calculate the precise position and to determine the initial position faster. In this paper, we propose a new message structure for a satellite navigation system that help to calculate the initial position more quickly than conventional message structures. The conventional message structure currently used by GPS takes an average of 27.6 seconds for Time To First Fix (TTFF) when operating as a standalone in a good reception environment as an open area. This is because the information required for location determination is transmitted every 30 seconds, of which essential information is concentrated in the early 18 seconds. To overcome these limitations, Assisted-GPS (A-GPS) technology was developed. The TTFF of A-GPS is drastically reduced by transmitting navigation messages received from reference GPS receivers that have already been initialized to receivers through communication networks such as cellular communication, and it takes an average of 9.7 seconds. In order to prove the improvement of the proposed message structure, we demonstrate that both the standalone and A-GPS have improved TTFF compared to the conventional GPS navigation message structure.

Speaker 김태선 한국과학기술원