R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C129724-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 항공기 사용자를 위한 SBAS 성능 평가 및 예측 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-04-01 ~ 2018-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 기창돈 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
9명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 164,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 164,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 370,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 370,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 서울대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ SBAS (Satellite Based Augmentation System)는 항공기 이착륙 등 높은 안전성 확보가 요구되는 분야에 필수적인 인프라 (2025년까지 전 세계 운용을 목표로 각국에 적용 권고, ICAO) ○ 항공 안전과 직결되는 시스템으로 지속적인 성능 평가를 통한 관리가 필수적임 ○ SBAS 성능 예측을 통해 미리 예상되는 SBAS 서비스 중단 정보를 항공기 조종사에게 공지하는 것도 시스템 운영 면에서 중요 ○ 한국형 SBAS인 KASS (Korea Augmentation Satellite System)의 개발 완료 시점에 맞춰 KASS의 운영 및 관리를 위해 SBAS 사용자의 성능을 평가하고 예측하는 소프트웨어의 확보가 필요함 ○ 본 연구개발과제에서는 KASS의 운영 및 관리를 대비하여 SBAS 사용자의 정확성, 무결성, 가용성, 연속성 성능을 평가하고 일정기간 성능을 예측하는 알고리즘 설계를 목표로 함 ○ SBAS 항공기 사용자에 초점을 맞춰 지상 사용자와 다른 항공기의 기동 및 자세 특성을 고려한 SBAS 성능 평가 및 예측을 수행 ○ SBAS 기반 보호수준 뿐만 아니라 외부 시스템에 의존하지 않는 독자적인 RAIM (Receiver Autonomous Integrity Monitoring) 기반 보호수준을 함께 계산할 수 있도록 알고리즘을 설계 ○ 최종성과물로 실제 항공기의 운항 경로 및 자세 기동을 고려한 MATLAB GUI 기반 SBAS 성능 평가 및 예측 시뮬레이션 소프트웨어 개발 [최종목표] 본 연구개발과제의 최종 목표는 항공기 사용자의 항행 환경을 고려한 MATLAB GUI 기반 SBAS 성능 평가 및 예측 시뮬레이션 소프트웨어를 개발하는 것이다. 이를 위하여 SBAS 사용자의 성능 요구사항 및 성능 평가를 위한 요소기술을 도출한다. 그리고 향후 성능을 예측할 수 있는 기술을 개발하도록 한다. 사용자의 성능 평가 및 예측 알고리즘은 지상 사용자에 대하여 우선적으로 설계한다. 그리고 이를 바탕으로 항공기 사용자에 대한 성능 평가 및 예측 알고리즘을 설계한다. SBAS 정보 기반의 사용자 알고리즘뿐만아니라 RAIM 기반의 사용자 알고리즘도 함께 수행한다. 최종적으로는 연구 결과들을 바탕으로 MATLAB GUI 기반의 SBAS 성능 평가 및 예측 소프트웨어를 개발하여 시뮬레이션을 수행하도록 한다. [연구내용 및 범위] 본 연구개발과제의 연구내용은 크게 세가지로 구분된다. 첫번째 연구내용은 항공기 사용자의 SBAS 성능 평가 및 예측 알고리즘 설계이다. 항공기 사용자의 SBAS 성능 평가 및 예측 알고리즘 설계를 위하여 우선적으로 SBAS 사용자의 성능 평가 및 예측을 위한 요소기술 기능을 도출한다. 도출된 요소기술을 바탕으로 일반 지상 사용자에 대한 성능 평가 및 예측 알고리즘을 설계한다. 이후 항공기 사용자의 성능 평가를 위하여 지상 사용자와는 다르게 고려해야할 사항들을 도출한다. 여러 차이점 중에서 GPS 신호의 가시성 변화를 주요 대상으로 삼아 성능 분석 알고리즘을 설계하도록 한다. 설계된 알고리즘은 국외 SBAS 성능 평가 및 예측 소프트웨어와 비교하여 성능을 검증한다. 두번째 연구내용은 RAIM/ARAIM 기반 보호수준 계산 알고리즘 설계이다. SBAS 사용자의 경우 정상적인 상황에서는 SBAS 정보를 활용하여 위치 및 보호수준을 계산한다. 그러나 SBAS 신호 차단 등에 의하여 정보를 수신 받을 수 없는 경우에는 수신기가 독자적으로 보호수준을 계산하고 무결성 감시를 수행해야 한다. 본 연구에서는 RAIM 알고리즘을 설계하고 SBAS 사용자에 대한 활용 방안을 분석하도록 한다. 또한 최근 연구 현황을 반영하여 RAIM뿐만 아니라 ARAIM 기반의 사용자 보호수준 계산 알고리즘도 설계하도록 한다. RAIM에 대한 성능 기준은 RNP 0.1의 가용성 요구조건을 만족시킬 수 있는 수준을 목표로 하며 ARAIM의 대한 성능은 APV-I의 가용성 요구조건을 만족시킬 수 있는 수준을 목표로 한다. 세번째 연구내용은 항공기 사용자의 SBAS 성능 평가 및 예측 시뮬레이션 소프트웨어 개발이다. 설계된 알고리즘을 시뮬레이션을 통하여 검증 하도록 한다. 시뮬레이션을 위하여 GPS 궤도 정보, SBAS 데이터, 항공기 운항 데이터가 요구되며 각각을 다음과 같이 생성한다. GPS 궤도는 방송궤도력을 기반으로 생성하하도록 한다. SBAS 정보는 국외 시스템 기반으로 모델링하여 생성한다. 항공기의 운항 데이터는 실제 운항 데이터를 바탕으로 모델링하여 생성을 한다. 이러한 시뮬레이션 데이터들을 바탕으로 구현된 알고리즘을 구현하여 테스트한다. 최종적으로는 처리 결과를 바로 눈으로 쉽게 확인 할 수 있도록 GUI를 구현한다. 처리되는 시점의 항공기의 위치 및 자세 정보를 도시하고, 해당 위치 및 자세에서의 성능 평가 결과를 함께 도시하도록 한다. |
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| 최종보고서 | 별지6 연구개발 최종보고서 (서울대)_190327.pdf | |||||