목차

1장. 서 론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 내용 3
1.3 논문 구성 4
1.4 연구 결과의 기여도 5
2장. GPS 기만에 대한 기존 연구 및 대응 기법 7
2.1 GPS 기만 7
2.2 GPS 기만 대응 기법 9
2.2.1 수신 신호 강도 모니터링 10
2.2.2 신호 품질 모니터링 10
2.2.3 안테나 패턴에 기반한 기만 검출 11
2.2.4 다중 수신기를 이용한 기만 검출 11
2.2.5 PRN 코드 및 데이터 비트 대기 시간을 이용한 기만 검출 12
2.2.6 L1 / L2 신호 측정치를 이용한 기만 검출 12
2.2.7 추가 탐색 및 일관성 검사를 이용한 기만 검출 12
2.2.8 RAIM 기법을 이용한 기만 검출 13
2.3 GPS 기만 신호 생생기 13
2.3.1 다채널 GPS 위성 신호 생성기 구조 14
가. GPS IF 신호 생성기의 기본 구조
나. GPS IF 신호 모델
2.3.2 MATLAB을 이용한 다채널 GPS 기만 신호 생성기 구현 19
가. 사용자 위치, 시간 설정 및 가시위성 선택
나. 의사거리, 도플러 계산과 시간오차에 대한 항법데이터 오프셋
다. RINEX 파일을 이용한 50bps 데이터 생성
라. Week Number, TOW 적용
마. 위성 raw 데이터 생성
2.3.3 GPS 기만 신호 생성기 실험 24
가. IF 데이터 및 위성정보 데이터 생성 결과
나. 소프트웨어 GPS 수신기 실험 결과
다. 하드웨어 GPS 수신기 실험 결과
3장. 등속 운동시 가속도계 이동 평균 필터를 이용한 GPS 기만 검출 34
3.1 가속도를 이용한 GPS 기만 검출 35
3.1.1 GPS 가속도 추정 35
3.1.2 운동가속도 계산 36
3.1.3 가속도 측정값을 이용한 GPS 기만 검출 37
3.2. 오경고 확률 기준 임계값을 이용한 GPS 기만 검출 39
3.2.1 기만신호 미인가시 측정값 확률 분포 40
3.2.2 기만 판별 임계값 계산 41
3.2.3 기만신호 인가시 측정값 확률 분포 42
3.2.4 오경고 확률 기준 임계값을 이용한 GPS 기만 검출 44
3.3. 이동 평균 필터를 이용한 GPS 기만 검출 45
3.3.1 문제 정의 45
3.3.2 이동 평균 필터 적용시 기만 판별 임계값 계산 47
3.3.3 검출 가능한 최소 기만 가속도 크기 계산 48
3.3.4 평균 필터의 최적 차수 계산 50
3.3.5 이동 평균 필터를 이용한 GPS 기만 검출 알고리즘 52
4장. 가속 운동시 AHRS와 가속도계를 이용한 GPS 기만 검출 54
4.1. AHRS(Attitude and Heading Reference system 56
4.1.1 쿼터니안 자세 미분 방정식 56
4.1.2 AHRS 칼만필터 58
4.1.3 AHRS 자세오차 60
4.2. 항법좌표계 가속도 측정값을 이용한 GPS 기만 검출 62
4.2.1 가속도계 측정값의 항법 좌표계 변환 63
4.2.2 기만신호 미인가시 측정값 확률 분포 64
4.2.3 기만신호 인가시 측정값 확률 분포 66
4.3. 항법좌표계 수평 가속도 크기를 이용한 GPS 기만 검출 69
4.3.1 기만신호 미인가시 측정값 확률 분포 70
4.3.2 기만 판별 임계값 계산 71
4.3.3 기만신호 인가시 측정값 확률 분포 73
4.3.4 항법좌표계 수평 가속도 크기를 이용한 GPS 기만 검출 확률 74
4.3.5 항법좌표계 수평 가속도 크기를 이용한 GPS 기만 검출 영역 계산 76
4.4. 항법좌표계 N축 및 E축 방향 가속도 크기를 이용한 GPS 기만 검출 79
4.4.1 N축 측정값을 이용한 GPS 기만 검출 79
4.4.2 기만신호 미인가시 측정값 확률 분포 81
4.4.3 기만 판별 임계값 계산 82
4.4.4 기만신호 인가시 측정값 확률 분포 83
4.4.5 N축 측정값을 이용한 GPS 기만 검출 확률 85
4.4.6 N축 측정값을 이용한 GPS 기만 검출 영역 계산 90
5장. AHRS와 가속도 측정값을 이용한 GPS 기만 검출 알고리즘 93
5.1 운동 가속도가 기만 검출 확률에 미치는 영향 분석 94
5.1.1 North 방향 운동 가속도에 대한 측정값의 확률 분포 비교 94
5.1.2 North 방향 운동 가속도에 대한 기만 검출 확률 비교 97
5.1.3 운동 가속도에 따른 기만 판별 임계값 계산 100
5.2 운동가속도에 따른 최소 기만 판별 임계값 계산 103
5.3 운동 가속도에 따른 최소 최소 기만 가속도 106
5.3.1 수평 가속도 크기를 이용한 최소 기만 가속도 계산 107
5.3.2 N축 측정값을 이용한 최소 기만 가속도 계산 110
5.3.3 운동 가속도에 따른 최소 기만 가속도 검출 영역 계산 114
5.4 AHRS와 가속도 측정값을 이용한 GPS 기만 검출 알고리즘 116
5.5 AHRS와 가속도 측정값을 이용한 GPS 기만 검출 결과 118
6장. 시뮬레이션 결과 및 성능 분석 121
6.1. 등속운동시 이동 평균 필터를 이용한 GPS 기만 검출 시뮬레이션 121
6.1.1 평균 필터의 고정 차수 및 변동 차수 적용시 성능 비교 121
6.1.2 기만 신호 검출 시뮬레이션 결과 123
6.2. AHRS와 가속도 측정값을 이용한 GPS 기만 검출 시뮬레이션 125
6.2.1 기만 시뮬레이션 시나리오 125
6.2.2 동체 운동상황에 대한 기만 검출 시뮬레이션 결과 126
가. 직선 운동에 대한 기만 시뮬레이션 결과
나. 직선-회전 운동에 대한 기만 시뮬레이션 결과
다. 회전 운동에 대한 기만 시뮬레이션 결과
7장. 결 론 134
참고문헌 137
국문초록 142
Abstract 144