SBAS(Satellite Based Augmentation System)와 GBAS(Ground Based Augmentation System)

1. GNSS 보정정보의 필요성

위성항법시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)은 다수의 위성에서 송신하는 신호의 도달시간에 따른 거리 정보를 토대로 사용자의 위치와 시간을 결정 할 수 있는 시스템으로 대표적인 시스템으로 미국의 GPS (Global Positioning System), 러시아의 GLONASS(Global Navigation Satellite System), 유럽의 Galileo 등이 있다. GNSS는 단독으로 사용할 경우 여러 가지 원인들에 영향을 받아 만족할 만한 성능을 얻지 못하는 경우가 있다. 위성시스템에 의한 오차는 위성궤도 오차, 위성 시계 오차가 있고, 전달경로에 의한 오차는 전리층 지연 오차, 대류층 지연 오차가 있다. 이러한 오차요인 중 전리층 지연은 보정위성 항법시스템, 위성항법시스템을 이용한 시각동기화 및 광역보정위성항법시스템의 주요한 오차요인 중 하나 이다.

 

 

1. SBAS

SBAS(Satellite Based Augmentation Systme)는 GNSS가 제공하는 신호 오차에 대한 보정 정보와 무결성 정보를 정지궤도 위성을 통해 제공하는 시스템으로 항공기가 사용할 수 있도록 ICAO에서 국제표준으로 정한 시스템이다.

 

 

1) SBAS의 구성

SBAS는 GPS 신호를 획득하고 전달하는 기준국, 기준국에서 전달한 GPS 신호를 처리하고 오차 보정정보를 생성하는 중앙처리국, 중앙처리국에서 생성된 오차 보정정보를 정지궤도 위성으로 전달하는 위성통신국, 위성 통신국에서 전달된 오차 보정정보를 사용자에게 전송하는 정지궤도 위성, 그리고 시스템 전체를 관리하는 통합운영국으로 구성된다.

 

 

1) 넓은 지역에 분산된 기준국에서 각각 GPS 신호를 수신하여 항법데이터 및 거리측정치를 생성

2) 기준국에서 수집된 정보를 중앙처리국에 전달

3) 중앙처리국에서 GPS 위성에 대한 궤도 및 시계오차와 전리층 지연 오차보정을 위한 보정정보를 생성하고 GPS신호의 이상 여부를 판단하기 위한 무결성 정보를 생성

4) 중앙처리국에서 생성된 보정정보 및 무결성정보는 국제 표준 SBAS 메시지에 포함되어 위성통신국으로 전달

5) 위성통신국은 SBAS 메시지를 GPS와 유사한 특성을 지닌 SBAS 신호에 실어 정지궤도위성으로 송신

6) 정지궤도위성은 수신된  SBAS 신호를 서비스 영역 내의 사용자들에게 방송하며 사용자들은 GPS 신호와 정지궤도위성에서 수신된 SBAS 보정 및 무결성 정보들을 이용하여 신뢰할 수 있는 정확한 위치 계산

 

2. GBAS

GBAS(Ground Based Augmentation System)는 항공기의 GPS 항법 장치의 정확성을 향상하고 무결성을 제공하기 위해 공항 주변의 항공기에 대한 수정을 제공함으로써 미국 영공에서 사용되는 기존의 GPS(Global Positioning System)를 보완한 것으로, GBAS 구현의 목표는 모든 접근 및 착륙 작업을 지원하는 계기 착륙 시스템 (ILS)의 대안을 제공하는 기술이다.

 

1) GBAS의 구성

GBAS 지상시설은 3개 이상의  GPS 안테나, 중아처리시스템 및 VHF 데이터 브로드캐스트(VDB) 송신기로 구성된다.

 

1단계

기준 수신기는 GPS 위성과 기준 안테나 사이의 전송 시간을 측정하고 신호가 이동한 거리를 결정한다. GBAS Ground Facility는 측정된 거리와 방송 위성 위치 및 실제 GPS 참조 수신기 위치를 기준으로 실제 거리를 비교하여 측정 오류를 결정한다.

 

2단계

GBAS Ground Facility는 일반 GPS 위성 성능도 모니터링한다. GBAS 항공 전자 장비는 유효한 지상 보정을 수신하는 GPS 위성만을 사용한다. GBAS Ground Facility가 GPS 위성에 문제가 있다고 판단하거나 GPS 위성을 모니터 할 수 없는 경우 특정 위성에 대한 보정을 중지하여 GBAS 항공 전자 장비가 위성을 효과적으로 사용하지 못하게 한다.

 

3단계

GBAS 지상 시설에는 또한 GBAS  항공 전자 공학이 계산된 GPS 위치의 경계를 결정할 수 있는 매개 변수가 포함되어 있다. GBAS 지상시설은 VHF 데이터 방송을 통해 매초 두번씩 수정 메시지를 방송합니다.