GPS 현대화계획4

1. 항법데이터

근대화 GPS의 특징 중의 하나는 L1, L2, L5 각각에 독립적으로 항법 데이터가 실린다는 점이다. 특히 L1에서는 C/A코드에 싣는 종전의 항법메시지와 신L1C의 신항법데이터의 2가지가 들어가 있다. L2와 L5의 각 주파수에도 각각 별도로 항법데이터가 있기 때문에, 임의의 어느 1파만을 사용하여 측위할 수도 있다.

 

각 파의 항법 데이터 형식은 서로 다르나, 항법 데이터의 본질적인 내용, 궤도 정보나 시계 보정, 전리층 보정등과 같은 항목 및 외관적인 형태는 크게 다르지 않다. 위성궤도계산, 시계보정, 전리층 보정 등의 계산방식도 기본적으로는 지금까지의 방식과 동일하다. 궤도 계산에는 지금까지와 마찬가지로 케플러 요소로부터 계산하는 방식이 그대로 답습되어 있고, 글로나스나 IGS력과 같은 3차원 좌표 방식이 아니다.

 

현재의 항법 메시지(NAV)에는 없는 새로운 것으로서, GGTO(GPS-GNSS Time Offset) 등이 있는 것은 새로운 측위위성계의 전개에 대처한 것이다. 최대 8계의 위성측위계에 대응할 수 있도록 되어 있다.

 

L1C 항법 데이터의 중요한 목표는 TTFF(Time To First Fix; 수신기 전원 투입 후, 측위 기능이 작동할 때까지의 시간)의 개선으로, 데이터 형식은 그것에 입각하고 있다.

 

지금까지의 C/A코드 상의 항법 데이터(NAV)와 새로운 항법 데이터(CNAV(=Civil NAV)라 약칭된다)와의 커다란 차이는 엄중한 오류 검출과 수정기능의 부가에 있다. 나아가 TTFF의 개선 등을 도입한 결과, 항법데이터의 구조가 매우 복잡해졌다. 따라서 수신기측의 펌웨어도 지금까지보다 상당히 복잡해진다. 구체적인 오류검출과 수정을 실시하는 방식은

① Cyclic Redundancay Check

②Low Density Parity Check

③Forward Error Correction

④ 기타

등이 사용된다.

 

9. GPS 보완시스템

GPS를 항공이나 항만에서의 주요한 항법 수단으로 사용하기 위해서는 보다 높은 안전성을 확보할 필요가 있으며, 이에 따라 GPS 항법의 정확도, 이용성, 연속성 및 완전성에 대한 개선이 수행되어야 한다.

이러한 개선은 GPS의 보완 및 GNSS(Global Navigation Satellite System)의 개발을 통해 이루어진다.

 

9.1 지상형 보완시스템

지상형 보완시스템(GBAS, Ground-Based Augmentation System)은 공항의 부근과 같이 지역적으로 구축된다. 이 시스템은 GPS와 동일한 신호를 송출하는 지상에 설치된 의사위성(pseudolite)으로 정의되며, 여기에는 차분 보정량을 항공기에 송신하는 기준국이 포함되어 있다.

 

GBAS의 대표적인 예로 미국 연방 항공국(FAA)에 의해 개발된 LAAS(Local Area Augmentation System)을 들 수 있다. 이 시스템은 2003년 이후 미국의 주요 공항에 설치되었으며, FAA 기준 단계 Ⅱ/Ⅲ에 따른 정확한 이․착륙을 가능하게 하고 있다.

 

9.2 위성형 보강시스템

위성형 보완시스템(SBAS, Satellite-Based Augmentation System)은 다수의 정지위성(CEO, Geostationary satellite)으로 구성되며, 전 지구적 혹은 지역적 규모로 운영되는 시스템이다. 이들 정지위성을 이용하면 GPS 위성과 같은 거리측정이 가능하며, WADGPS 보정량 또는 위성의 동작 상황을 송신하는 전용장치를 갖추고 있다.

 

SBAS의 대표적인 예로는 현재 FAA에 의해 미국과 그 인접지역에 구축 중인 WAAS(Wide Area Augmentation System)를 들 수 있다. 이 시스템은 주관제국과 기준국으로 구성된 지상 기준망으로 이루어져 있으며(CGSIC, 1996), 기준국에서 수집된 자료는 DGPS 보정량으로 가공되어 정지위성에 전송된다. WAAS는 정확한 항공기 이․착륙을 위한 FAA의 기준 단계 Ⅱ/Ⅲ를 제외한 모든 비행기의 항법에 사용된다. WAAS의 완전한 운용은 2001년으로 예정되어 있었지만, 여러 가지 사정에 의하여 2005년 이후로 연기되었다.

 

국제 해상 위성(Inmarsat, International Maritime Satellite)은 WAAS에 사용되는 정지 통신위성으로, 반송파 L1의 C/A 코드 신호를 송신하는 중계기를 갖추고 있다. 그러나 이 위성의 본래 목적은 항법 기능이 제대로 작동하고 있는지를 감시하는 것이었다.