GPS 그리고 ABAS, GBAS, SBAS

- GPS를 이용하는 위성항법은 어디에서나 사용할 수 있고, 지상항행시설에 의존하지 않으므로 설치 및 관리 비용도 들지 않는다는 장점이 있다. 하지만 저 멀리 있는 우주에서 날아오는 GPS 신호의 안정성과 신뢰도에 대한 우려 또한 만만치 않다.

 

- 우주에서 GPS 위성이 쏘는 신호가 왜곡되지는 않을까, 불량하진 않을까? 항공기가 잘못된 GPS 신호를 수신하면 위험하지 않을까?라는 걱정에서 아직 완전히 자유롭지 못하다. 실제로 현행 GPS 신호는 수 십 미터 가량 오차가 발생하기도 하므로 항행 안전에 큰 위협이 될 수 밖에 없다.

티맵도 오류 뜨면 순간 긴장되는데 하물며 비행기는 ㅋㅋ

 

- 그래서 GPS 신호의 품질을 점검하여 이걸 항법에 사용할 수 있는지 판단하는 기술이 매우 중요하다. 이를 통해 신뢰도를 높이고 위치 오차를 줄인 GPS 신호를 항공기에게 다시 제공하면 좀 더 안전하고 정밀한 GPS 항법이 가능하다는 개념이다. 이 기술을 GPS Augemntation이라고 한다. GPS 위성이 쏜 신호를 불순물이 섞인 물이라고 치면, GPS Augmentation은 불순물을 처리하는 상수도 시설에 비유할 수 있다.

 

- Augmentation의 원래 뜻은 '확대, 증강'이지만 항공 분야에서는 GPS 신호 '보정'이라고 해석한다. 왜 augmentation이란 단어를 사용했는지는 모르겠다. 분명 이유가 있을텐데 기술 지식이 전무하니 그냥 받아들이는걸로..

 

 

미국의 GPS 공식 사이트 발췌

 

GPS augmentation을 통해 위치측정, 항법, 시간계산을 좀 더 정확하고, 결점 없이, 유효하게 할 수 있다. 쉽게 말해 gps augmentation을 거쳐 gps를 좀 더 잘 이용할 수 있다는 뜻으로 이해하련다..

 

https://www.gps.gov/systems/augmentations/

GPS.gov: Augmentation Systems

 

- 이 augmentation의 방법으로 ABAS(Aircraft Based Augmentation System), GBAS(Ground Based Augmentation System), SBAS(Satellite Based Augmentation System) 크게 세 가지가 있다.

 

 

 

ABAS(Aircraft Based Augmentation System)

- Aircraft Based 말 그대로 항공기가 스스로 GPS 신호를 보정한다. GPS RAIM이 대표적.

 

https://g510.tistory.com/61?category=1155065 

GPS RAIM OUTAGE NOTAM

 

- FDE(Fault Detection and Exclusion)도 있다. 'Fault를 Detection해서 Exclusion한다' 즉, 결함이 있는 GPS 신호를 탐지하여 제외하는 기능이다. FDE를 통해 문제 있는 GPS 신호 한 개를 제외해도 GPS 항법이 계속 가능하려면 RAIM은 작동해야한다. 원래 GPS 항법은 위성 신호 4개를 수신하며 거기에 1개의 위성 신호를 더 수신해야 RAIM이 작동하므로 FDE가 작동하려면 6개의 위성 신호가 필요하다.

 

FDE를 위해 6개의 위성이 필요한 이유

 

 

GBAS(Ground Based Augmentation System)

- Ground Based이니 지상시설이 GPS 신호를 보정한다.

지상 시설이 GPS 신호를 받아 보정하여 다시 항공기에게 전송

- 지상 시설을 갖춰야하고 그 주변 항공기에만 데이터를 전송할 수 있다. 그래서 GBAS 개념을 이용한 GLS(GBAS Landing System)가 있다. 항공기 스스로도 GPS 신호를 수신하는데 지상 시설도 GPS 신호를 보정해서 알려주니 완전 정밀하게 착륙이 가능하다는 개념. 차트를 찾아보니 DH가 ILS CAT 1 최저치와 같은 값이다 ㄷㄷ

 

GPS 기반이라 곡선 접근 물론 가능

 

- 지상 시설을 갖춰야 하므로 아직은 FRA, SYD, EWR같은 대형 공항 위주로 가능한 듯. 그런데 GBAS는 지상 시설이 있어야 한다는 한계때문에 오히려 GPS 항법의 장점이 퇴색되는게 아닌가 싶다. 보통 후진국이나 험지에 있는 공항에서 관리나 비용 등의 이유로 GPS 기반 항법을 많이 쓰는걸 생각하면 GLS는 어쨌든 한계점도 분명히 있어 보인다.

 

- 그런데 더 찾아보니 러시아, 호주 같은 고위도 지방은 위치 특성상 GPS 신호의 신뢰도가 원래 낮다고 한다. 이런 문제점을 해결하려면 지상 시설 확충을 통한 GBAS 도입이 불가피하다고 한다.

 

- 천조국 형님들 늘 그렇듯 GBAS를 LAAS(Local Area Augmentation System)로 바꿔 부름.

 

 

SBAS(Satellite Based Augmentation System)

- Satellite Based이니 위성으로 GPS 신호를 보정한다.

 

 

- 지상의 Reference station에서 GPS 신호를 수신하여 지상에 있는 Master station으로 보내면 그 곳에서 오차를 보정한다. 그 결과물을 Uplink station을 통해 SBAS 정지 위성으로 그 신호를 보낸다. SBAS 정지 위성은 쉽게 말해 움직이지 않는 기준 위성인데 이 위성을 통해 SBAS 신호가 항공기에게 전해진다. 좀 더 정확한 위치정보를 확보하기 위한 기술인 셈이다.  

 

- ABAS처럼 항공기가 신호를 보정하거나 GBAS처럼 지상 시설이 신호를 보정하지 않는다. 오직 위성끼리 다 해먹는 진정한 의미의 위성항법의 끝판왕이 아닌가 하는 생각이 든다.

 

- 미국에서는 이를 WAAS(Wide Area Augmentation System)라고 부르며 SBAS를 통해 CAT 1 수준에 근접한 착륙을 구현할 수 있다. SBAS를 활용한 착륙은 아직은 북미 대륙에만 한정되어있는 것으로 보인다.

 

https://blog.naver.com/karipr/221741380809

GPS 오차를 줄여라,SBAS