수신기 자율 무결성 모니터링
Receiver autonomous integrity monitoring |
수신기 자율 무결성 모니터링(RAIM)은 GPS 수신기 시스템에서 위성위치확인시스템(GPS) 신호의 무결성을 평가하기 위해 개발된 기술이다.그것은 항공이나 해상 항해와 같은 안전에 중요한 GPS 어플리케이션에서 특히 중요하다.
GPS는 신호의 무결성에 대한 내부 정보를 포함하지 않는다.GPS 위성이 약간 부정확한 정보를 방송해 내비게이션 정보가 부정확하게 되는 것은 가능하지만, 수신자가 표준 기법을 이용해 이를 판단할 방법은 없다.RAIM은 중복 신호를 사용하여 여러 GPS 위치 수정을 생성하고 비교하며, 통계 기능은 고장이 신호와 연관될 수 있는지 여부를 결정한다.RAIM은 24개 이상의 GPS 위성이 작동 중인 경우 사용할 수 있는 것으로 간주된다.GPS 위성 수가 23개 이하일 경우 승인된 지상 예측 소프트웨어를 사용하여 RAIM 가용성을 확인해야 한다.
몇몇 GPS 관련 시스템도 GPS와는 별개의 무결성 신호를 제공한다.이 중 WAAS 시스템은 다른 위성에서 방송되는 별도의 신호를 사용하여 이러한 문제를 직접 표시한다.
일반 설명
RAIM은 중복 GPS 유사점 측정으로 고장을 감지한다.즉, 위치 고정 장치를 생성하는 데 필요한 것보다 더 많은 위성을 사용할 수 있는 경우, 가성비가 계산된 위치와 모두 일치해야 한다.예상값(예: 특이치)과 유의하게 다른 유사광고는 관련 위성의 결함 또는 다른 신호 무결성 문제(예: 전리권 확산)를 나타낼 수 있다.기존의 RAIM은 결함 탐지(FD)만 사용하지만, 새로운 GPS 수신기는 결함 탐지 및 배제(FDE)를 통합하여 GPS 고장 시에도 계속 작동할 수 있게 한다.
사용되는 시험 통계량은 가성 측정 잔차(예상 측정치와 관측된 측정값의 차이)와 중복도의 함수다.시험 통계량은 거짓 경보(Pfa)의 필요 확률을 기준으로 결정되는 임계값과 비교된다.
라임
수신기 자율 무결성 모니터링(RAIM)은 항공 애플리케이션용 GPS의 무결성 모니터링을 제공한다.GPS 수신기가 RAIM 또는 결함 탐지(FD) 기능을 수행하려면 만족스러운 지오메트리를 가진 최소 5개의 가시 위성이 표시되어야 한다.RAIM은 다양한 종류의 구현을 가지고 있는데, 그 중 하나는 가시 위성의 다양한 서브셋으로 얻은 모든 위치 솔루션 간에 일관성 검사를 수행한다.일관성 검사가 실패할 경우 수신기는 조종사에게 경보를 제공한다.
RAIM 가용성은 안전에 중요한 애플리케이션(예: 항공 분야)에서 그러한 종류의 알고리즘을 사용할 때 중요한 문제로, 사실 기하학 및 위성 서비스 유지보수로 인해 RAIM을 항상 사용할 수 있는 것은 아니며, 이는 수신기의 안테나가 시야에 5개 미만의 위성을 가질 수 있다는 것을 의미한다.
가용성은 또한 RAIM 알고리즘의 성능 지표다.가용성은 시야에 보이는 별자리의 기하학적 구조와 다른 환경 조건의 함수다.이러한 방식으로 가용성이 나타난다면, 알고리즘은 사용할 수 있지만 고장이 발생할 때 감지하는 데 필요한 성능으로는 사용할 수 없다는 것을 의미하는 온오프 기능이 아니라는 것이 분명하다.따라서 가용성은 알고리즘의 성능 요소로서 각각 다른 종류의 RAIM 알고리즘과 방법론을 특징짓는다.
장애 감지 및 제외
일부 수신기에 채택된 RAIM의 향상된 버전을 FDE(고장 감지 및 제외)라고 한다.최소 6개의 측정치를 사용해 6개의 위성이나 5개의 바루에이딩으로 달성할 수 있어 결함이 있을 수 있는 위성을 탐지할 뿐 아니라 항법 기능도 중단 없이 계속할 수 있도록 항법용액에서 제외한다.고장 감지의 목적은 위치 고정 고장의 존재를 감지하는 것이다.감지 즉시 적절한 고장 배제는 (문제를 야기하는 개별 소스를 반드시 식별하지 않고) 고장의 원인을 결정하고 배제하므로 GNSS 항해가 중단 없이 계속될 수 있다.RAIM과 FDE의 가용성은 중간위도 연산의 경우 약간 낮아지고 궤도의 특성상 적도 및 고위도 지역의 경우 약간 높아진다.복수의 GNSS 별자리의 위성을 사용하거나 SBAS 위성을 추가 레인지 소스로 사용하는 것은 RAIM과 FDE의 가용성을 향상시킬 수 있다.
RAIM 예측
GNSS는 탐지 범위가 저하된 위성 및 영역이 일정한 움직임을 보이기 때문에 기존의 항법 시스템과는 다르다.따라서 인공위성이 고장나거나 정비를 위해 운항을 중단하는 경우, 영공의 어느 지역에 영향을 미칠지 즉시 알 수 없다.이러한 정전의 위치와 기간은 컴퓨터 분석의 도움을 받아 예측할 수 있으며 비행 전 계획 수립 과정에서 조종사에게 보고할 수 있다.그러나 이 예측 프로세스는 다양한 수신기 모델에서 모든 RAIM 구현을 완전히 대표하지는 않는다.예측 도구는 일반적으로 보수적이므로, 최저 수신기 모델에 대한 보호를 제공하기 위해 실제 비행에서 접하는 것보다 낮은 가용성을 예측한다.
RAIM은 외부 신호의 도움 없이 자율적으로 작동하기 때문에 중복된 유사광주 측정이 필요하다.3D 위치 솔루션을 얻으려면 최소 4개의 측정이 필요하다.고장을 감지하려면 최소 5회의 측정이 필요하며, 고장을 격리 및 제외하려면 최소 6회의 측정이 필요하지만 위성 형상에 따라 더 많은 측정이 필요한 경우가 많다.전형적으로 7개에서 12개의 위성이 시야에 들어온다.
사용되는 시험 통계량은 가성 측정 잔차(예상 측정치와 관측된 측정값의 차이)와 중복도의 함수다.시험 통계량을 임계값과 비교하는데, 이 값은 거짓 경보(Pfa)의 확률과 예상 측정 노이즈에 대한 요건에 기초하여 결정된다.항공 시스템에서는 pfa가 1/15000로 고정되어 있다.
수평 무결성 한계치(HIL) 또는 수평 보호 수준(HPL)은 GPS 위치 솔루션 중심인 원의 반지름을 나타내며, RAIM 체계(즉, Pfa 및 Pmd를 충족하는)의 사양 범위 내에서 수신기의 실제 위치를 포함하도록 보장된다.HPL은 측정 시 RAIM 임계값과 위성 형상의 함수로 계산된다.HPL을 수평 경보 한계치(HAL)와 비교하여 RAIM을 사용할 수 있는지 여부를 결정한다.
RAIM 예측 웹 사이트
조종사들이 항로 내 또는 접근 레벨 RAIM의 이용 가능 여부를 신속하게 판단할 수 있도록 FAA와 EUROControl은 비행 전 점검 요건을 충족하기 위해 RAIM 상태를 예측하는 "배출 레벨" 웹사이트를 만들었다.
- FAA의 RAIM 예측 웹사이트 "AC 90–100"은 미국 영토를 그래픽 맵 형식으로 다룬다(RAIM의 경우 녹색, RAIM의 경우 빨간색 표시 안 됨).
- EUROControl은 전 세계 항공 웨이포인트 데이터베이스에서 대부분의 경유지에 대한 국제 커버리지를 제공하며, 바루 어시스턴스 또는 비바루 어시스턴스 RAIM의 사용 가능 여부를 예측하는 "시간 표시 막대" 결과를 표시한다.
- EUROControl은 (USCG 데이터가 우선이라는 것을 전제로) 데이터에 고지서를 두는 반면, FAA는 자사의 웹사이트를 규제 요건 충족으로 인증한다.
- 2012년 7월 1일 현재 AUGUR 범위는 ECAC 공역에만 제한되어 있다.
- Since 2006, the N-RAIM Prediction Service, hosted by NAVBLUE, offers worldwide coverage for all PBN applications including RNP 10, RNAV 5, RNAV 2, RNAV 1, RNP 4, RNP 1, RNP Approach and RNP AR Approach down to 0.1NM. 온라인 도구는 비행 계획 소프트웨어에 직접 통합된 자동화된 서비스의 대안이다.그것은 ICAO PBN Manual의 새로운 판과 전 세계 특정 규정에 따라 최신으로 유지된다.
- FLIGHKEY에 의해 개발 및 호스팅되는 스페이스키즈 RAIM 예측 및 회피 시스템은 모든 유형의 RAIM 예측에 대해 전 세계적인 커버리지를 제공하며, RNP10(인루트)부터 RNP 접근 및 RNP AR 접근법(하향 0.1)에 이르는 모든 무결성 수준을 다룬다.NM. 온라인 도구는 지역 기반 RAIM 예측뿐만 아니라 위치 및 전체 궤적(경로)에 대한 RAIM 예측을 허용한다.REST와 SOAP API는 타사 시스템 통합에도 사용할 수 있다.
