GPS L1 반송파 위상을 이용한 실시각 정밀측위 알고리즘(Real-time Phase DAta Processor: RPDAP)을 개발하고, 이를 기존의 L1 RTK(Real Time Kinematic) 측위정밀도와 비교하였다. 기존의 L1 RTK 기법은 관측환경에 매우 민감한 반면, RPDAP은 공통관측위성의 검색에 있어서 고도각이 낮거나 신호세기가 약한 위성을 제외함으로써 안정적인 결과를 산출할 수 있었다. RPDAP은 저가의 수신기를 이용하여 GPS 위상자료 측위기법을 실시각 응용분야에 적용하기 위한 것으로, 본 연구를 통한 L1 RTK기법과의 정밀도 비교·분석을 통해 RPDAP 알고리즘의 장·단점을 검토하고 향후 실용화를 위한 개선방안에 대해 논의하고자 한다. 향후 RPDAP과 함께 이동체의 고정밀 항법이나 개인위치추적 등에 RPDAP을 활용할 계획이다.
GPS L1 반송파 위상을 이용한 실시각 정밀측위 알고리즘(Real-time Phase DAta Processor: RPDAP)을 개발하고, 이를 기존의 L1 RTK(Real Time Kinematic) 측위정밀도와 비교하였다. 기존의 L1 RTK 기법은 관측환경에 매우 민감한 반면, RPDAP은 공통관측위성의 검색에 있어서 고도각이 낮거나 신호세기가 약한 위성을 제외함으로써 안정적인 결과를 산출할 수 있었다. RPDAP은 저가의 수신기를 이용하여 GPS 위상자료 측위기법을 실시각 응용분야에 적용하기 위한 것으로, 본 연구를 통한 L1 RTK기법과의 정밀도 비교·분석을 통해 RPDAP 알고리즘의 장·단점을 검토하고 향후 실용화를 위한 개선방안에 대해 논의하고자 한다. 향후 RPDAP과 함께 이동체의 고정밀 항법이나 개인위치추적 등에 RPDAP을 활용할 계획이다.
We have developed Real-time Phase DAta processor(RPDAP) for GPS L1 carrie. And also, we tested the RPDAP's positioning accuracy compared with results of real time kinematic(RTK) positioning. While quality of the conventional L1 RTK positioning highly depend on receiving condition, the RPDAP can give...
We have developed Real-time Phase DAta processor(RPDAP) for GPS L1 carrie. And also, we tested the RPDAP's positioning accuracy compared with results of real time kinematic(RTK) positioning. While quality of the conventional L1 RTK positioning highly depend on receiving condition, the RPDAP can gives more stable positioning result because of different set of common GPS satellites, which searched by elevation mask angle and signal strength. In this paper, we demonstrated characteristics of the RPDAP compared with the L1 RTK technique. And we discussed several improvement ways to apply the RPDAP to precise real-time positioning using low-cost GPS receiver. With correcting the discussed weak points in new future, the RPDAP will be used in the field of precise real-time application, such as precise car navigation and precise personal location services.
We have developed Real-time Phase DAta processor(RPDAP) for GPS L1 carrie. And also, we tested the RPDAP's positioning accuracy compared with results of real time kinematic(RTK) positioning. While quality of the conventional L1 RTK positioning highly depend on receiving condition, the RPDAP can gives more stable positioning result because of different set of common GPS satellites, which searched by elevation mask angle and signal strength. In this paper, we demonstrated characteristics of the RPDAP compared with the L1 RTK technique. And we discussed several improvement ways to apply the RPDAP to precise real-time positioning using low-cost GPS receiver. With correcting the discussed weak points in new future, the RPDAP will be used in the field of precise real-time application, such as precise car navigation and precise personal location services.
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문제 정의
RPDAP은 도심지에서 사용자가 측정점의 고도각을 조정하여 공통관측위 성의 변화를 줄임으로써 보다 안정 적 인 측위 결과를 얻을 수 있도록 개선하였다. 본 연구는 GPS 위상자료 측위기법을 GPS 실시각 응용분야에 적용하기 위해 GPS L1 위상측정 이 가능한 저 가의 수신기를 이용한 정 밀측위 알고리즘인 RPDAP 프로그램을 개발하고, 이를 기존의 LI RTK기법의 정밀도와 비교하여 알고리즘의 장단점과 향후 실용화를 위한 개선방안에 대한 검토에 초점을 맞추었다.
가설 설정
이때 기준점과 측정점은 공통의 관측조건을 유지한다고 가정한다. 이러한 실시각 GPS 정밀도개선기법을 DGPS라고 하는데 항법분야에 널리 이용되고 있다.
제안 방법
RPDAP의 경우 RTK가 수행되는 동안 수신기에 저장된 측정지점의 자료를 이용하여 후처리하였다. RPDAP은 실시각 GPS 위상자료처리용 알고리즘이지만 본 연구가 RPDAP의알고리즘 검증에 초점을 맞추어 진행되었기 때문에 실시각 자료입력과정을 후처리방식으로 바꾸어 수행하였다.
RPDAP의 알고리즘 검토를 위해 2002년 10월 7일에 50~100m 사이의 관측여건이 양호한 천문연구원 내 단기선 2지점에 대한 RPDAP 의 처리결과를 L1RTK 측위 결과와 비교하였다. 각각의 측정지점에서 정지측량을 통해 정밀좌표를 산출하고, 동일기간에 대한 RPDAP 자료처리와 LI RTK 측위를 수행하였다.
단기선 2지점에 대한 RPDAP 의 처리결과를 L1RTK 측위 결과와 비교하였다. 각각의 측정지점에서 정지측량을 통해 정밀좌표를 산출하고, 동일기간에 대한 RPDAP 자료처리와 LI RTK 측위를 수행하였다. RPDAP의 경우 RTK가 수행되는 동안 수신기에 저장된 측정지점의 자료를 이용하여 후처리하였다.
대상 데이터
3(Trimble 1999)으로 결정된 정밀좌표에 대한 LI RTK 및 RPDAP의 성분별 평균 바이어스이고, 표준편차는 각각의 평균 바이어스에 대한 편차를 의미한다. 모든 값은 RPDAP이 60m와 90m 기선에서 각기 수렴하기 시작한 시점 인 2분 25초와 3분부터 고려된 것이며, 실험에 사용된 GPS 수신기는 TRIMBLE 4000SSI 기종이다. 초기위치는 RPDAP의 전처 리단계에서 L1 코드 자료를 이용하여 대략적으로 결정한 수신기의 위치를 의미하는더], RPDAP을 이용하여 성분별 정밀도가 초기위치에 비해 약 60배에서 100배정도 개선됨을 알 수 있다.
데이터처리
본 연구를 통해 RPDAP의 자료처 리 정 밀도를 RTK 측위 결과와 비교하였다. 그림 2와 그림 3에서 보듯이 L1 코드와 위상을 이용하는 RTK의 경우 단시간 내에 정밀좌표에 수렴하는 반면, L1 위상자료만을 사용하는 RPDAP의 경우 약 7-10배 늦게 수렴하는 양상을 보였다.
이론/모형
일반적으로 시각간 차분은 시계오차와의 상관성(correlation) 때문에 널리 사용되지 않는다. 본 연구에서는 수신기간 차분과 위성간 차분을 조합한 이중차분 기법을 이용하였다. 이 기법은 기선 거리가 짧을 경우 GPS 신호경로 오차와, 수신기의 시계오차를 효과적으로 제거할 수 있어 매우 유용한 기법이다.
성능/효과
모든 값은 RPDAP이 60m와 90m 기선에서 각기 수렴하기 시작한 시점 인 2분 25초와 3분부터 고려된 것이며, 실험에 사용된 GPS 수신기는 TRIMBLE 4000SSI 기종이다. 초기위치는 RPDAP의 전처 리단계에서 L1 코드 자료를 이용하여 대략적으로 결정한 수신기의 위치를 의미하는더], RPDAP을 이용하여 성분별 정밀도가 초기위치에 비해 약 60배에서 100배정도 개선됨을 알 수 있다.
이는 RPDAP의 공통위성 검색방법에 의한 것으로 RTK기법에 비해 정확도는 떨어지지만 보다 안정적인 결과를 얻을 수 있음을 의미한다. 표에서 RPDAP이 LI RTK 기법보다 평균 3.5배정도 바이어스가 크고, 평균 2배정도 안정적 인 편차를 나타내고 있다.
후속연구
그러나 RTK 결과에서 간혹 Cycle slip에 의해 나타나는 점프 현상을 RPDAP 결과에서 볼 수 없는 점은 RPDAP의 공통위성 검색과정 에 기 인하는 것으로, 안정 적 인 측위 정밀도를 요구하는 실시각응용분야에 적합할 것으로 예상한다. 즉 수 cm급의 정밀도가 요구되는 지적측량 등에는 부적합하지만, 안정적인 미터 급 이하의 정밀도를 필요로 하는 고정밀 항법이나 개인위치추적 서비스 등에 활용할 수 있을 것이다.
이 때문에 측위에 사용되는 위성의 개수가 적어지고 기하학적인 배치가 나빠져 결국 측위 정밀도가 떨어질 수 있다. 그러나 측위 정밀도가 여전히 cm급이 라면 보다 안정적 인 측위 결과가 실시각 응용에 보다 유용할 것으로 여 겨 진다.
이러한 장.단점 파악과 개선방안 검토를 통해 RPDAP이 보완되면 이동체의 고정밀 항법이나 개인 위치추적 등에 활용될 수 있을 것으로 여겨진다.
적합할 것으로 예상한다. 즉 수 cm급의 정밀도가 요구되는 지적측량 등에는 부적합하지만, 안정적인 미터 급 이하의 정밀도를 필요로 하는 고정밀 항법이나 개인위치추적 서비스 등에 활용할 수 있을 것이다. 특히 도심지와 같이 관측여 건이 나쁜 경우에 RPDAP의 공통위 성 검색방법 이 더욱 유용할 것이다.
즉 수 cm급의 정밀도가 요구되는 지적측량 등에는 부적합하지만, 안정적인 미터 급 이하의 정밀도를 필요로 하는 고정밀 항법이나 개인위치추적 서비스 등에 활용할 수 있을 것이다. 특히 도심지와 같이 관측여 건이 나쁜 경우에 RPDAP의 공통위 성 검색방법 이 더욱 유용할 것이다.
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