LQG 기반 벡터 추적 루프를 적용한 GPS 수신기의 위치 및 측정치 성능 분석

• Published in: 한국항행학회논문지 Vol. 21; no. 1; pp. 43 - 49
• Main Authors: 박민혁, Min-huck Park, 전상훈, Sang-hoon Jeon, 김종원, Chong-won Kim, 기창돈, Chang-don Kee, 서승우, Seung-woo Seo, 장재규, Jae-gyu Jang, 소형민, Hyoung-min So, 박준표, Jun-pyo Park
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국항행학회 28.02.2017
• Subjects: Accuracy; GPS signal tracking loop; LQG controller; Robustness; Vector tracking loop; Accuracy; GPS signal tracking loop; Robustness; Vector tracking loop; LQG controller
• ISSN: 1226-9026; 2288-842X

일반적인 위성 항법 장치 수신기는 루프 필터 기반의 스칼라 추적 루프를 통해 신호 추적이 이루어진다. 본 논문에서는 루프 필터를 LQG 제어기로, 스칼라 추적 루프를 벡터 추적 루프로 대체한 LQG 기반 벡터 추적 루프의 성능을 정확성과 강건성 측면에서 살펴보았다. 정확성을 판단하기 위해서, 일반적인 루프 필터 기반 스칼라 추적 루프 대비 LQG 기반 스칼라 추적 루프의 측정치 추정 오차가 60 % 이상 향상됨을 확인하였다. 다음으로 LQG 기반 스칼라 추적 루프 대비 LQG 기반 벡터 추적 루프의 측정치 추정오차의 성능 향상과 위성 개수 증가에 따른 위치/속도 추정 오차 성능 향상을 확인함으로써 정확성을 확인하였다. 마지막으로 4초동안의 30 dB-Hz의 일시적 신호 감쇄 상황에서 루프 필터 기반의 스칼라 추적 루프는 신호 추적에 실패하는 반면, LQG 기반 벡터추적 루프는 연속적으로 위치/속도, 측정치 추정이 가능함을 확인함으로써 강건성을 확인하였다. Generally, loop filter based scalar tracking loops (LF-STL) have been used for global positioning system (GPS) signal tracking algorithm. This paper introduces the accuracy and robustness of linear-quadratic-Gaussian based vector tracking loop (LQG-VTL) algorithm instead of LF-STL. To verify the accuracy of LQG-VTL, we confirm that the measurements estimation errors of the LQG based scalar tracking loops (LQG-STL) are improved by more than 60 % compared to LF-STL. Also, when LQG-VTL is used, measurements estimation errors decrease compared to LQG-STL, and position/velocity estimation errors also decrease as the number of satellites increases. To verify the robustness of LQG-VTL, we confirm that LQG-VTL can estimate position/velocity and measurements successively compared to LF-STL in temporal signal attenuation of 30 dB-Hz during 4 seconds.