무인항공기 착륙용 GPS/PL 시뮬레이터 설계 및 성능 평가

Abstract

GPS에 의사위성(PL: Pseudolite)을 추가하여 고도 정확도를 향상시키면 무인 항공기의 착륙 성능이 향상된다. 그러나 GPS 위성이 계속 움직이고, 매번 착륙 위치가 바뀌는 환경에서 원하는 정확도를 얻을 수 있도록 의사위성을 설치하고 운영하는 것은 매우 어려운 일이다. GPS와 의사위성으로 얻을 수 있는 서비스의 범위와 측위 정확도는 시뮬레이터로 예측 가능하고 정확하게 예측된 정보는 무인항공기의 운영을 위하여 매우 중요하다. 본 논문에서는 효과적인 의사위성의 활용을 위하여 GPS/PL 시뮬레이터를 개발하고 그 성능을 평가하였다. 시뮬레이터의 서비스 범위 예측은 의사위성의 설치 위치 및 개수, 송신 전력과 무인 항공기의 고도를 고려하여 GIS 데이터와 광선 방출 기법을 이용하여 계산하였다. 측위 정확도는 GPS와 의사위성을 동시에 사용하여 구한 DOP와 NSP를 이용하여 분석하였다. 실제 수신기의 출력과 비교하여 구현된 시뮬레이터를 검증하였으며, 시뮬레이션 결과 2개 이상의 의사위성의 추가로 무인항공기의 자동 착륙에서 요구되는 정확도를 만족시킬 수 있음을 확인하였다. Automatic landing performance of UAV can be enhanced by adding Pseudolite(PL) to GPS. However, it is very hard to install and operate PL with confidence because GPS satellites are moving and the landing zone are usually changeable. The coverage and accuracy of combined GPS and PL can be estimated by using simulator and the correct information is very crucial to UAV operation. In this paper, design, implementation and evaluation of GPS/PL simulator for UAV landing are given. A very realistic coverage estimation is obtained using GIS data and ray launching method with considerations of the transmitter power level, altitude of UAV, number and location of PL. The expected accuracy is estimated using DOP and NSP computed using both GPS and PL. The performance of simulator is evaluated by comparing with the results of a real GPS receiver, and the certified simulator shows the required accuracy for UAV landing can be easily met by proper installation of at least 2 PLs.