SBAS
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1. 개요
SBAS(위성 기반 보강 시스템)는 추가적인 위성 방송 메시지를 통해 광역 또는 지역 보정을 지원하는 시스템이다. 지상국에서 측정한 값을 위성으로 전송하여 최종 사용자에게 차등 신호를 방송하며, WAAS, EGNOS, MSAS, QZSS, GAGAN, SDCM, BDSBAS, SouthPAN, KASS 등이 있다. SBAS는 GNSS 신호의 무결성을 감시하고 항법 성능을 향상시키는 ABAS(항공기 기반 보강 시스템)와 GBAS(지상 기반 보정 시스템)로 나뉜다. GBAS는 차등 GPS 보정과 공항 근처의 무결성 검증을 제공하여 ILS가 없는 활주로에 대한 접근 방식을 제공한다. ABAS는 항공기에 탑재된 추가적인 항법 장비를 이용하여 GNSS 신호의 무결성을 감시하고 항법 성능을 향상시킨다.
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| SBAS | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 위성 기반 보정 시스템 |
| 영어 명칭 | Satellite-Based Augmentation System (SBAS) |
| 설명 | GNSS의 정확도, 무결성, 가용성, 연속성을 향상시키는 시스템 |
| 작동 원리 | |
| 작동 방식 | 지상국 네트워크가 GNSS 위성 신호를 모니터링 기준국에서 수집된 데이터를 중앙 처리 시설로 전송 위치 오차 및 위성 시계 오차를 포함한 GNSS 신호 오차를 계산 보정 메시지를 GEO 위성을 통해 GNSS 수신기에 전송 |
| SBAS 네트워크 | |
| WAAS | 운영 지역: 미국 운영 주체: 연방 항공국(FAA) |
| EGNOS | 운영 지역: 유럽 운영 주체: 유럽 GNSS 감독청(GSA) |
| MSAS | 운영 지역: 일본 운영 주체: 일본 항공국 |
| GAGAN | 운영 지역: 인도 운영 주체: 인도 우주 연구 기구(ISRO) |
| SDCM | 운영 지역: 러시아 운영 주체: 러시아 |
| BDSBAS | 운영 지역: 중국 운영 주체: 중국 |
| KASS | 운영 지역: 대한민국 운영 주체: 국토교통부 |
| SouthPAN | 운영 지역: 오스트레일리아, 뉴질랜드 운영 주체: Geoscience Australia |
| ANGA | 운영 지역: 아프리카 운영 주체: ASECNA |
| SBAS 서비스 | |
| MSAS 서비스 종류 | L1S: 기본적인 SBAS 서비스 L6D: 고정밀 SBAS 서비스 (LEX) |
| SBAS의 이점 | |
| 향상된 정확도 | 표준 GNSS의 정확도를 향상 |
| 향상된 무결성 | GNSS 신호의 무결성에 대한 보증 제공 |
| 향상된 가용성 | GNSS 신호의 가용성 향상 |
| 비용 효율성 | 별도의 지상 기반 인프라가 필요 없음 |
| SBAS의 응용 분야 | |
| 항공 | 정밀 접근 및 항행 |
| 해상 | 항행 및 위치 파악 |
| 육상 | 측량, 지도 제작 및 농업 |
| 기타 | 비상 서비스, 재해 구호 및 과학 연구 |
2. 위성 기반 보강 시스템 (SBAS)
'''위성 기반 보정 시스템'''('''SBAS''', Satellite-Based Augmentation System영어)은 지상국에서 측정한 값을 사용하여 보정 메시지를 생성하고, 이를 하나 이상의 정지 궤도 위성을 통해 사용자에게 방송하여 광역 또는 지역 보정을 지원하는 시스템이다. SBAS는 때때로 광역 차등 GPS(WADGPS)와 동의어로 사용되기도 한다.[1]
2. 1. 주요 SBAS 시스템
| 시스템명 | 운영 주체 | 설명 |
|---|---|---|
| 광역 보정 시스템(WAAS) | 미국 연방 항공국(FAA) | [1] |
| 유럽 정지 궤도 위성 항법 오버레이 서비스(EGNOS) | 유럽 위성 서비스 제공업체(ESSP) (유럽 연합(EU)의 유럽 GNSS 기관(GSA)를 대신하여) | [1] |
| 다기능 위성 보정 시스템(MSAS) | 일본 국토교통성 일본 민간 항공국(JCAB) | [1] |
| 준천정 위성 시스템(QZSS) | 일본 | 2018년 11월에 초기 운영 시작. SBAS 기능 외에 PNT라고 하는 추가 GNSS 위성 역할 수행.[1] |
| GPS 지원 GEO 보정 항법(GAGAN) | 인도 공항 관리국 | [2][3] |
| 차등 보정 및 모니터링 시스템(SDCM) | 러시아 로스코스모스(Roscosmos) (글로나스(GLONASS) 기반) | [1] |
| 베이더우 위성 기반 보정 시스템(BDSBAS) | 중국 (베이더우(BeiDou) 기반) | [4] |
| 남부 측위 보정 네트워크(SouthPAN) | 호주와 뉴질랜드 | 2022년 9월에 초기 서비스 시작.[5][6] |
| 광역 GPS 향상(WAGE) | 미국 국방부 | 군사 및 승인된 수신기용.[1] |
| 존 디어(John Deere) 및 C-Nav 측위 솔루션(오셔니어링(Oceaneering))에서 운영하는 상용 스타파이어(항법 시스템)(StarFire navigation system) | [1] | |
| Fugro에서 운영하는 상업용 스타픽스 DGPS 시스템(Starfix DGPS System) 및 옴니스타(OmniSTAR) 시스템 | [1] | |
| Hemisphere GNSS에서 운영하는 상업용 아틀라스 GNSS 글로벌 L-밴드 보정 서비스(Atlas GNSS Global L-Band Correction Service) 시스템 | [1] | |
| GPS·C | 캐나다 천연자원부(Natural Resources Canada) | GPS 보정의 약자, 현재 사용 중단. 캐나다 액티브 제어 시스템에서 유지 관리하는 캐나다 대부분의 차등 GPS 데이터 소스.[1] |
| 2023년 4월에 중단된 인마르샛 4F1 정지 궤도 위성을 사용하는 호주 SBAS.[7][8] | ||
| 나이지리아의 Nigerian Communications Satellite영어 | NigComSat-1R을 사용한 A-SBAS가 시험 운용 중[36] |
2. 2. 상용 SBAS 시스템
- 존 디어(John Deere) 및 C-Nav 측위 솔루션(오셔니어링(Oceaneering))에서 운영하는 상용 스타파이어(항법 시스템)(StarFire navigation system).
- Fugro에서 운영하는 상업용 스타픽스 DGPS 시스템(Starfix DGPS System) 및 옴니스타(OmniSTAR) 시스템.
- Hemisphere GNSS에서 운영하는 상업용 아틀라스 GNSS 글로벌 L-밴드 보정 서비스(Atlas GNSS Global L-Band Correction Service) 시스템.
2. 3. 기타 SBAS 시스템
Wide Area GPS Enhancement|광역 GPS 향상|영어 (WAGE): 미국 국방부에서 운영하는 군사용 SBAS이다.GPS·C영어: 캐나다 천연 자원부(Natural Resources Canada)에서 운영했던 시스템이다. (현재 사용 중단)
나이지리아 SBAS: 나이지리아 통신 위성(Nigerian Communications Satellite)이 운용하는 'NigComSat-1R'을 사용한 A-SBAS가 시험 운용 중이다.[36]
3. 지상 기반 보강 시스템 (GBAS)
'''지상 기반 보정 시스템'''('''GBAS''')은 차등 GPS(DGPS) 보정과 공항 근처의 무결성 검증을 제공하여, ILS가 없는 활주로에 대한 접근 방식을 제공한다.[37] 측량된 위치의 기준 수신기는 GPS 편차를 측정하고 23nmi 이내의 VHF 데이터 방송(VDB)을 통해 2 Hz로 방출되는 보정을 계산한다. 하나의 GBAS는 최대 48개의 접근을 지원하며, 이는 ILS보다 더 많은 설치 유연성을 제공한다.[9]
미국에서 GBAS는 이전에 지역 증강 시스템으로 알려졌으며, GPS 보정을 제공하는 지상 기준 네트워크를 갖춘 SBAS는 WAAS라고 불린다. 2018년 3월까지 미국에서는 Cat. 1 ILS 접근 방식보다 약 60.96m에 도달하는 WAAS LPV 접근 방식이 더 많았다. GBAS 1개 설치에는 300만~400만 달러가 소요되며, Cat. 2는 70만 달러가 추가로 소요된다.[9]
FAA의 NextGen은 GBAS 및 GLS를 홍보하여 공항 용량을 늘리고 소음 및 기상 지연을 줄인다. 보잉은 FAA의 자금 지원을 선호하는 반면, 전국 항공 교통 관제사 협회는 엄격한 접근 방식이 교통 관리 유연성을 낮추고 처리량과 용량을 감소시킬 것이라고 주장하며, 이는 델타 항공도 공유하는 관점이다.[9]
3. 1. GBAS의 특징 및 활용
GBAS는 주로 계기 착륙 장치(ILS)가 없는 활주로에 대한 접근 및 착륙을 지원하며, 정밀한 위치 정보와 무결성 정보를 제공한다. 하나의 GBAS는 여러 활주로에 대한 접근을 지원할 수 있어, ILS보다 설치 유연성이 높다.[9] GBAS는 웨이크 터뷸런스를 줄이고 복원력을 개선하는 데 기여할 수 있다.[9]GBAS 시스템은 SBAS 시스템에 비해 더 엄격한 안전 요구 사항이 적용된다. GBAS는 주로 실시간 정확성과 신호 무결성 제어가 중요한 착륙 단계에 사용되기 때문이다. 특히 날씨가 악화되어 가시성이 없는 경우(CAT-I/II/III 조건) SBAS는 사용 목적이 아니거나 적합하지 않다.[10]
허니웰의 SLS-4000 GBAS 설계는 2009년 9월 FAA의 승인을 받았다. 이 시스템은 약 60.96m 결정 고도를 가진 Cat. 1 계기 착륙을 제공하며, SBAS를 통한 전리층 조건의 실시간 모니터링을 통해 약 30.48m Cat. 2로 업그레이드할 수 있다.[9]
전 세계적으로 다양한 공항에서 GBAS가 운영 또는 도입되고 있으며, 특히 혼잡한 공항에서 항공 교통 관리 효율성을 높이는 데 활용된다.
| 지역 | 공항 |
|---|---|
| 미국 | 뉴어크(EWR), 휴스턴/IAH, 시애틀-타코마, 샌프란시스코 SFO, 뉴욕 JFK, 라과디아 (LGA), 존슨 카운티 공항, 애틀랜틱 시티 국제공항, 그랜트 카운티 국제공항, 찰스턴 국제공항, 아노카 카운티-블레인 공항 |
| 유럽 | 브레멘, 프랑크푸르트, 말라가, 취리히 |
| 아시아 태평양 | 첸나이, 쿠알라룸푸르, 멜버른, 서울-김포, 상하이 푸둥, 시드니 |
| 기타 | 세인트 헬레나, 푼타 카나, 리오데자네이루-갈레앙 |
| 러시아 | 약 100개의 Cat. 1 GBAS 착륙 시스템(GLS) 설치[9] |
보잉은 2018년 봄까지 3,500대의 GLS 지원 항공기를 인도했으며 5,000대가 주문되었다. GLS Cat. 2/3는 보잉 747-8, 787 및 777에 표준으로 적용되는 반면, GLS Cat. 1은 737NG/MAX에 옵션이며, GLS Cat. 2/3는 2020년부터 제공될 예정이다. 에어버스는 A320, A330, A350 및 A380에서 자동 착륙 기능을 갖춘 GLS Cat. 1을 제공한다.[9]
3. 2. GBAS 기술 및 표준
GBAS는 차등 GPS(DGPS) 기술을 기반으로 한다. 측량된 위치의 기준 수신기는 GPS 편차를 측정하고 보정값을 계산하여 항공기에 제공한다. 국제 민간 항공 기구(ICAO) 회원국들은 Cat. 2/3 접근 및 착륙을 지원하는 GBAS 접근 서비스 유형-D(GAST-D)를 검토하고 있다.[9] GBAS 시스템은 SBAS 시스템에 비해 더 엄격한 안전 요구 사항이 적용된다. 이는 GBAS가 주로 실시간 정확성과 신호 무결성 제어가 중요한 착륙 단계에 사용되기 때문이다. 특히 날씨가 악화되어 가시성이 없는 경우(CAT-I/II/III 조건) SBAS는 사용 목적이 아니거나 적합하지 않다.[10]4. 항공기 기반 보강 시스템 (ABAS)
항공기 기반 보강 시스템(ABAS, Aircraft-Based Augmentation System)은 항공기에 탑재된 추가적인 항법 장비나 알고리즘을 이용하여 GNSS 신호의 무결성을 감시하고 항법 성능을 향상시키는 시스템이다. ABAS는 GNSS와는 별도의 원리로 작동하는 항공 전자 장비를 통해 위치 계산에 필요한 정보를 제공하거나, 내부 알고리즘을 통해 항법 성능을 높인다.[12]
4. 1. ABAS의 종류
ABAS의 가장 널리 사용되는 형태는 수신기 자율 무결성 감시(RAIM)로, 중복된 GPS 신호를 사용하여 위치 솔루션의 무결성을 보장하고 결함 있는 신호를 감지한다.[12]추가 센서에는 다음이 포함될 수 있다.
- eLORAN 수신기
- 자동 천문 항법 시스템
- 관성 항법 장치(INS)
- 거리 측정 장비(DME) (위치 고정을 위해 여러 시스템이 사용되는 경우가 많다(DME/DME). INS와 함께 사용할 수도 있다(DME/DME/INS).)
- 간단한 추측 항법 시스템 (자이로 컴퍼스와 거리 측정으로 구성)
참조
[1]
논문
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[2]
간행물
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[3]
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GAGAN system ready for operations
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[4]
논문
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[5]
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[6]
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[8]
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Farmers forced to take the wheel as satellite outage cuts autosteering
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GPS Augmentation At The Airport, But U.S. Locales Lack System
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航空衛星1号機の打ち上げに成功 測位誤差1メートル以下に
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"「GPS誤差補正」韓国航空衛星1号機、23日午前6時3分に南米で打ち上げ"
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総務省
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