R-Mode 클럭 오차 분석을 위한 시뮬레이터 설계

Abstract

위성항법시스템(GNSS)은 측위, 항법 및 시각(Positioning, Navigation and Timing, PNT) 정보를 얻기 위해 많이 이용되고 있다. 그러나 GNSS의 신호 세기는 지표면 근처에서 잡음 세기보다 낮으며, 공개 서비스용 신호 구조가 공개되어 있어 간섭에 취약하다는 단점이 있다. 유럽연합과 미국에서 GNSS의 취약성을 지적하고, 백업 PNT 소스의 필요성을 언급한 것으로 알려져 있다. 그 결과 해상에서 활용되고 있는 전파신호(MF-DGNSS, VDES, eLoran)로 거리를 측정해 PNT 정보를 얻을 수 있도록 하는 R(anging)-Mode가 등장했다. R-Mode에 대해서 유럽과 중국에서는 먼저 연구를 시작했고, 현재 한국에서도 비슷한 연구를 진행하고 있는 상황이다. R-Mode를 이용해 얻은 거리 정보에는 송신국, 전송 경로, 수신기 각각에서 발생하는 오차를 포함하고 있다. 본 논문에서는그 중에서 송신국에서 발생하는 오차인 클럭 오차에 초점을 둔다. 클럭 오차에는 위상 오차(phase offset), 주파수 오차(frequency offset), 주파수 드리프트(frequency drift) 그리고 클럭 노이즈(clock noise)가 있다. 그 중에서 클럭 노이즈는 power law noise로 모델링 할 수 있으며, 대표적인 잡음 종류는 white PM, white FM, flicker PM, flicker FM, random walk FM이 있다. 클럭 오차를 분석하기 위한 시뮬레이터를 설계하고, 클럭 노이즈에 대한 앨런 분산(Allan variance)과 거리 오차를 분석한다.