광역보정정보 전송용 GPS 의사위성 설계 :GPS Pseudolite Design for WADGNSS

장윤재

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자료유형: 학위논문

저자정보: 장윤재 (중앙대학교, 중앙대학교 대학원)

지도교수: 심덕선

발행연도: 2013

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2013

광역보정정보 전송용 GPS 의사위성 설계

장윤재 전자전기공학과 2013.01 학위논문

2012

광역보정정보 전송용 GPS 의사위성 설계

장윤재 , 양철관 , 심덕선 정보 및 제어 논문집 2012.10 학술대회자료

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의사위성(Pseudolite)이란 우주상공의 GPS 위성과는 달리 지상이나 비행체에 설치되어 GPS 위성과 같이 거리를 측정할 수 있는 Ranging Signal를 전송하며, 반송파 주파수 및 데이터 신호가 GPS 위성 신호와 동일한 구조를 가진 항법 시스템이다. 이러한 의사위성을 사용하면 GPS의 오차 요인인 이온층 오차 등이 제거되므로 보다 정확한 수신기의 위치를 측정할 수 있다는 장점이 있는가 반면에 다중경로오차(Multipath), GPS 신호와 의사위성 신호간의 신호 간섭, 의사위성 신호의 근원거리 문제 등이 있다. 항법위성이 없는 우리나라로서는 위성기반 광역보정시스템의 효율적인 개발을 위해 지상기반 원천기술 개발의 선행연구가 필요하다. 즉 선진국 시스템과 동일하게 위성기반 시스템을 지향하지만, 시스템 구축 및 시험 평가가 용이한 지상기반 원천기술을 먼저 개발함으로써 핵심 기술을 국산화하고, 이를 바탕으로 위성기반 운용 서비스의 개발하는 것이 효율적이다.
본 논문에서 개발한 광역보정정보 전송용 의사위성은 크게 RF파트, 디지털 파트, PLL 3부분으로 구성된다. GPS L1 반송파를 생성하기 위하여 주파수 합성 칩과 기준주파수 10MHz 사용하여 주파수 체배 회로를 설계 하였다. C/A 코드 생성기로는 FPGA를 사용하여 구현하였고, 이러한 모듈들을 제어하기 위해서 마이크로 컨트롤러를 사용하여 의사위성 전반을 제어하도록 하였다. 또한 의사위성이 외부 컴퓨터와 직렬 통신을 할 수 있도록 설계 하였다. 의사위성 근원거리 문제를 해결하기 위한 일반적인 방법으로 신호에 펄싱 기법을 적용하기 위해 RF 스위치를 사용하였으며. 의사위성 신호의 출력 크기를 소프트웨어적으로 제어하기 위하여 프로그램이 가능한 신호 감쇄기를 사용 하였다, 그리고 각각 모듈들을 독립적으로 설계 하여 전체 시스템을 구성 하였다.

The Pseudolite is the navigation system which transfers the ranging signals to measure a distance like a GPS satellite and its carrier frequency and data signals have the same structures like those of GPS satellite. The Pseudolite''s difference from a GPS satellite is that it can be installed on the earth or in a spacecraft contrary to a GPS satellite installed in the space. The Pseudolite have both some advantages and disadvantages. For the advantages, it removes the ionospheric layer error, the GPS'' error factor, so it can measure more accurately the location of receiver. But it has the disadvantages of the multipath error, the signal interference between the GPS signal and Pseudolite signal, and the close and far distance problem.
For Korea with not a navigation satellite, it needs to develop the earth-based original technology in advance for the efficient development of satellite-based regional collection system. That is, while Korea pursues the same satellite-based system like those of advanced nations, it is more efficient for Korea to develop an earth-based original technology enabling to build the system and to test easily, and to localize the core technologies needed for the satellite-based system, and then to develop the satellite-based operation services on the basis of core technologies.
The Pseudolite for transferring the regional corrected information which is developed in this paper is largely composed of the RF part, the Digital part, and the PLL part. To generate a GPS L1 carrier wave, the frequency multiplying circuit was designed in using the frequency synthesize chip and the standard frequency of 10MHz. The C/A code generator was created in using the FPGA. In order to control these modules, the Pseudolite in whole was controlled by a micro controller. And the Pseudolite was designed to enable the serial communication with outside computers. As a general method to solve the close-far distance problem of Pseudolite, the RF switch was used to apply the pulsing technique to signals. To control the output size of Pseudolite signals through softwares, the signal damper enabling to use programs was used. And each module was independently designed and was composed to the whole system.

제 1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
제 2 장 광역보정정보 전송용 의사위성 3
2.1 의사위성기반 광역보정정보시스템 3
2.1.1 광역보정시스템 중요성 4
2.2 GPS 개요 6
2.2.1 GPS 신호 7
2.3 의사위성구조 10
2.3.1 의사위성의 구성 및 종류 11
2.3.2 의사위성과 GPS 위성의 차이점 15
2.3.3 의사위성신호 구조 16
2.3.4 의사위성 주요 문제점 및 해결책 17
2.3.5 의사위성 송신 시스템 21
2.3.5.1 의사위성의 의사잡음 코드 22
2.3.5.2 반송과 L1 생성 23
2.3.5.3 보정 신호 메시지 형식 24
제 3 장 의사위성 모듈개발 26
3.1 의사위성 설계 및 구조 27
3.2 디지털회로설계 29
3.2.1 마이크로컨트롤러 29
3.2.2 C/A코드 발생기 30
3.3 RF 회로설계 32
3.3.1 주파수 합성기 32
3.3.2 중간대역 RF 증폭기 37
3.3.3 프래그램 가능한 감쇄기 37
3.3.4 펄싱 RF 스위치 38
제 4 장 구현 및 측정결과 40
4.1 구현된 의사위성 40
4.2 GUI(Graphic User Interface) 42
4.3 L1 반송파 신호 측정결과 44
4.4 수신된 신호 획득 47
4.5 항법데이터 복구 48
제 5 장 결론 49
참고문헌 50
국문초록 52
Adstract 54

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