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국토교통R&D 연구개발보고서 글보기
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과제고유번호 21CTAP-C164137-01
연구사업명 국토교통기술촉진연구사업
연구과제명 도심 빌딩 환경에서 드론의 안전 운용을 위한 고정밀 위성항법 기술 개발
연구책임자 기창돈 당해년도
참여 연구원수		 5명 당해년도
연구비		 정부 : 160,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 160,000,000 원
총 연구기간
참여 연구원수		 9명 총연구비 정부 : 370,000,000 원
기업 : 0 원
계 : 370,000,000 원
연구기관명 및 소속부서 서울대학교산학협력단
참여기업명 -
참여연구기관명 서울대학교산학협력단,예일회계법인
등록 발간번호 -
ISBN -
본 연구개발과제는 도심 환경에서 안전한 운용을 위한 드론의 고정밀 위성항법을 개발하는 것을 목표로 한다. 저가 GNSS 수신기에서도 획득할 수 있는 시간차분 반송파 위상 측정치를 활용한 SBAS/TDCP/RRAIM 통합 고정밀 항행 안전 항법 시스템 기술 개발을 위해 세부 알고리즘을 설계하고 이를 바탕으로 MATLAB GUI 기반 시뮬레이션 소프트웨어 제작하는 것을 목표로 한다.
저가 GNSS 수신기를 통해 일반적으로 사용되는 의사거리 측정치를 활용한 항법은 도심환경에서 멀티패스 오차에 의해 수십m 이상의 오차가 발생하므로 안전을 위한 고정밀 항법에는 활용될 수 없다. 따라서 본 연구에서는 저가 GNSS 수신기에서 획득 가능하고 멀티패스오차에 강건하며 미지정수 결정이 필요 없는 반송파 위상 시간차분(TDCP) 측정치를 활용한 정밀 항법 알고리즘을 설계한다. 이를 위해 먼저 개활지 환경에서 알고리즘을 설계하고 정확도를 확인한다. 이후 도심지 환경에서 발생할 수 있는 성능저하 상황을 확인하고 이를 방지하기 위해 다중위성군을 활용한 알고리즘을 설계한다. 최종적으로 알고리즘의 성능 향상을 위해 SBAS 보정정보 활용 방안에 대한 연구를 수행하고 SBAS/TDCP 알고리즘을 설계하여 도심환경에서의 정확도를 확인한다. 이때 도심환경에서의 최종 연구 목표는 개활지에서 의사거리 측정치를 활용하여 획득 가능한 SBAS급 정확도 수준인 초기위치 대비 5분 CEP 수평 위치 오차 2m, 수직 위치 오차 5m를 목표로 한다.
도심 환경에서 저가 GNSS 수신기의 항법 무결성 성능 보장을 위한 SBAS/RRAIM 무결성 알고리즘 설계는 앞서 목표한 정확도 향상과 함께 안전과 직결된 무결성에 대한 성능 향상을 목표로 한다. 기존에 RRAIM은 항공기 사용자의 고가 이중주파수 GNSS 수신기를 고려한 알고리즘으로 문헌조사를 통해 기본 알고리즘에 대해 파악하고 개활지 환경에서 선진국 수준의 LPV-200 성능 RRAIM 설계를 목표로 기초연구를 수행한다. 이후 본 연구에서 목표하는 저가 단일주파수 GNSS 수신기를 통해 RRAIM을 수행하기 위해서 이중주파수에서 단일주파수로 제한되면서 발생하는 부족한 정보를 KASS 보정정보를 통해 획득할 수 있음을 가정하고 SBAS/RRAIM 알고리즘을 설계한다. 최종적으로 도심환경에서 저가 GNSS 수신기 기반의 SBAS/RRAIM알고리즘 성능 향상을 위하여 다중위성군을 활용하여 알고리즘을 설계하고 미국 정부에서 발간한 Federal Radionavigation Plan (FPP)의 표준문서 내 Highway User Requirement (Automated Vehicle Monitoring) 요구조건을 만족하는지 성능 분석을 진행한다. 기존 항공용 이중주파수 RRAIM 알고리즘을 단일주파수 환경 하에서 도심 환경에 적용하고자 하는 연구는 선진국 기술력을 넘어 전 세계 최초로 진행되는 연구이다.
도심 환경에서 고정밀 항행 안전 성능 예측을 위한 SBAS/TDCP/RRAIM 통합 시뮬레이션 소프트웨어 제작은 앞서 개발한 정확성, 무결성 성능향상 알고리즘 개발 산출물을 모두 포함하여 제작되는 것을 목표로 한다. 또한 성능 예측 시뮬레이션을 위한 여러 가지 기반 데이터 생성이 필요하며 이를 위해 3D 도시모델을 활용한 가시성 판단 방법 및 다중위성군의 위성궤도력 생성에 대한 연구를 진행하여 시뮬레이션 소프트웨어 제작의 완성도를 높이도록 한다.
색인어 한글 항행 안전 서비스 한국형 광역보강시스템 정밀 항법 시스템 차세대 사용자 무결성감시 도심 환경
영문 Safety-of-Life Service KASS(SBAS) High-Precision Navigation System Relative RAIM(RRAIM) Urban Environment
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