[논문]GPS 안테나 위상중심변동 보정모델 비교

박관동; 원지혜

GPS 안테나 위상중심변동 보정모델 비교
Comparison of Calibration Models for GPS Antenna Phase Center Variations 원문보기

한국측량학회지 = Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography, v.24 no.4, 2006년, pp.319 - 326

박관동 (국민대학교 삼림과학대학) , 원지혜 (국민대학교 삼림과학대학)

초록
AI-Helper

GPS 장비를 이용하여 특정 지점의 정확한 좌표를 계산하려면 다양한 GPS 측위오차 유발요인에 대한 최신 모델이 필요하다. 특히 GPS 안테나 기준점에 대한 위상중심변동을 고려하지 않으면 고가의 측지용 GPS 안테나의 경우에도 수 cm수준의 수직좌표 오차가 발생한다. 이 연구에서는 국제적으로 널리 쓰이는 네 가지 위상중심변동 보정모델을 국내 상시관측소 데이터 처리에 적용하고 선택된 모델에 따른 좌표 차이를 분석하였다. 국토지리정보원과 행정자치부 GPS 상시관측소 전체 44개소를 대상으로 실험한 결과 기존의 상대보정법과 최신 절대보정법을 비교했을 때 평균 1.3-2.6cm의 수직 좌표 차이가 관측되었다. 수신기 좌표뿐만 아니라 GPS로 산출한 가강수량에서도 최대 4mm 차이가 발생하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

To get the highly-accurate and precise position of a GPS receiver, they should consider the state-of-the-art GPS force and measurement models. Especially, the phase center variations (PCV) of a GPS antenna can cause several centimeters of positioning errors in the vertical direction. In this study, we implemented four different models of PCV and evaluated their impact on the computed coordinates. The test data were taken from the 14 National Geography Information Institute permanent GPS stations and 30 Minisry of Government Administration and Home Affairs sites. For different combinations of calibration methods, an average of 1.3-2.6cm of height difference was observed. Also, we found a maximum error of ${\sim}4mm$ in the estimates of the precipitable water vapors.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

GPS를 이용한 정밀측위에 영향을 주는 PCV 모델의 기본 개념과 국제적으로 통용되는 표준 보정 방법을 소개하였다. 네 가지의 상대보정과 절대보정 모델을 국내 국토지리정보원 상시관측소 14곳과 행정자치부 상시관측소 30곳에 적용하고 보정모델에 따른 좌표 차이를 분석하였다.

가설 설정

이렇게 추출된 잔차를 고도각을 독립변수로 하는 4차 다항식에 곡선접합(curve fitting)시켜서 PCV 모델을 만든다(Mader, 1999). 이 때 두 지주간의 거리가 매우 짧으므로 이온층과 대류층 신호지연 오차는 상대측위 방법으로 완전히 제거된 것으로 가정한다.

제안 방법

그리고 절대보정 모델을 적용할 경우 국내 GPS 상시 관측소의 3차원 좌표와 가강수량 추정결과가 어떻게 변하게 될 것인가를 분석한 결과를 기술한다.
네 가지의 상대보정과 절대보정 모델을 국내 국토지리정보원 상시관측소 14곳과 행정자치부 상시관측소 30곳에 적용하고 보정모델에 따른 좌표 차이를 분석하였다. 그 결과 최대 51.
이 논문에서는 먼저 안테나 PCV에 대한 개념을 소개하고 보정에 사용되는 모델의 기본 원리를 설명한다. 그리고 절대보정 모델을 적용할 경우 국내 GPS 상시 관측소의 3차원 좌표와 가강수량 추정결과가 어떻게 변하게 될 것인가를 분석한 결과를 기술한다.
00+GP이다. 이두 안테나에서 발생하는 PCV를 상대보정 모델과 절대 보정 모델을 적용하여 보정할 경우, 좌표 변동이 어느 정도 발생할 것인가를 고정밀 데이터 처리를 통해 분석하였다. 고정밀 데이터 처리에는 NASA JPL(제트추진연구소 Jet Propulsion Laboratory)에서 개발한 GIPSY-OASIS II 소프트웨어 의 정밀단독측위(Precise Point Positioning) 의 표준기법을 채택하였다(Webb and Zumberge, 1993; Zumberge et al.
없다. 이를 분석하기 위해 국토지리정보원의 SEOS 관측소와 행정자치부의 YANP 관측소 두 곳을 선택하여가 강수량 변화 양상을 분석하였다. 이 분석에는 2003년 7 월 19일 데이터를 사용하였다.

대상 데이터

실험에사용된 데이터는 국내 GPS 상시관측소들 증 국토지리정보원 14개소와 행정자치부 30개소에서 매 30초 단위로 관측한 데이터이다. 데이터의 기간은 2003년 7월 19일에서 28일까지 총 10일간이다. 표 2에 주어진 각 경우의 모델을 적용하여 24시간 단위로 데이터를 처리하여 1일 평균 좌표를 산출하였다.
참고로, 현재 국내에서는 GPS 상시관측소 데이터를 처리할 때 대부분 T1 혹은 T3의 방법으로 PCV를 보정하고 있다. 실험에사용된 데이터는 국내 GPS 상시관측소들 증 국토지리정보원 14개소와 행정자치부 30개소에서 매 30초 단위로 관측한 데이터이다. 데이터의 기간은 2003년 7월 19일에서 28일까지 총 10일간이다.
이를 분석하기 위해 국토지리정보원의 SEOS 관측소와 행정자치부의 YANP 관측소 두 곳을 선택하여가 강수량 변화 양상을 분석하였다. 이 분석에는 2003년 7 월 19일 데이터를 사용하였다. 그림 7의 상단은 SEOS, 하단은 YANP의 경우로 시간에 따른 가강수량 차이를 보여준다.

데이터처리

표 2에 주어진 각 경우의 모델을 적용하여 24시간 단위로 데이터를 처리하여 1일 평균 좌표를 산출하였다. 산출된 결과를 ITRF2000 좌표계로 변환한 뒤 좌표 차이를 남- 북, 동- 서, 그리고 수직 방향으로 분류하여 히스토그램(histogram)로 분석하였다. 국토지리정보원의 안테나 기종은 모두 TRM29659.
데이터의 기간은 2003년 7월 19일에서 28일까지 총 10일간이다. 표 2에 주어진 각 경우의 모델을 적용하여 24시간 단위로 데이터를 처리하여 1일 평균 좌표를 산출하였다. 산출된 결과를 ITRF2000 좌표계로 변환한 뒤 좌표 차이를 남- 북, 동- 서, 그리고 수직 방향으로 분류하여 히스토그램(histogram)로 분석하였다.

이론/모형

이두 안테나에서 발생하는 PCV를 상대보정 모델과 절대 보정 모델을 적용하여 보정할 경우, 좌표 변동이 어느 정도 발생할 것인가를 고정밀 데이터 처리를 통해 분석하였다. 고정밀 데이터 처리에는 NASA JPL(제트추진연구소 Jet Propulsion Laboratory)에서 개발한 GIPSY-OASIS II 소프트웨어 의 정밀단독측위(Precise Point Positioning) 의 표준기법을 채택하였다(Webb and Zumberge, 1993; Zumberge et al., 1997; 박관동 등, 2003). 이 소프트웨어의 대표적인 특징은 상대측위(relative positioning)가 아니라 단독 측위(standalone positioning) 방법을 사용한다는 것이다.
그러므로 데이터 처리에 의해 야기되는 좌표의 차이는 전적으로 채택된 PCV 모델 차이에서 기인하게 된다. 이 연구에서는 상대보정의 경우는 NGS 모델(Mader, 1999) 을, 절대보정 모델은 igs05_1365.atx(IGS Mail, 2006)를 사용하였다.

성능/효과

네 가지의 상대보정과 절대보정 모델을 국내 국토지리정보원 상시관측소 14곳과 행정자치부 상시관측소 30곳에 적용하고 보정모델에 따른 좌표 차이를 분석하였다. 그 결과 최대 51.0mm에 달하는 좌표 차이가 발생하였고, 2006년 말 채택될 절대보정 방법과 현재 국내에서 사용되는 보정 방법을 비교하였을 때 행정자치부의 경우 평균적으로 ~12.5mm, 국토지리정보원의 경우 〜26.5mm 의 수직좌표 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 데이터처리 과정을 통해 산출된 가강수량 값도 보정모델에 따라 최대 4.
5mm 의 수직좌표 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 데이터처리 과정을 통해 산출된 가강수량 값도 보정모델에 따라 최대 4.0mm의 차이가 검출되었다. 이러한 연구 결과들을 통해 PCV는 GPS를 이용한 정확한 좌표 산출에 무시할 수 없는 오차요인임이 증명되었다.
5mm의 차이가 발생한다. 모든 방향을 비교해보면 PCV 는 수평방향보다 수직방향 좌표에 더 큰 영향을 준다는 사실을 알 수 있다. 그리고 특이한 사실은 T1-T3과 T2- T4의 경우를 볼 때 PCV 고려 여부가 매우 큰 수직 좌표 오차를 유발한다는 것이다(행정자치부 T1-T3의 경우 51.
0mm의 차이가 검출되었다. 이러한 연구 결과들을 통해 PCV는 GPS를 이용한 정확한 좌표 산출에 무시할 수 없는 오차요인임이 증명되었다. 이 연구에서는 단독 측위 방식을 채택하였기 때문에 이 연구결과의 좌표 차이가 상대 측위 방법으로 산출된 기준점 성과에 직접적으로 반영되지는 않는다.

후속연구

이 연구에서는 단독 측위 방식을 채택하였기 때문에 이 연구결과의 좌표 차이가 상대 측위 방법으로 산출된 기준점 성과에 직접적으로 반영되지는 않는다. 그러나 기준점 망조정과 단독측위 방법을 병행할 경우 PCV의 영향을 철저하게 분석할 필요가 있는 것으로 판단된다 또한 GPS 위성의 PCV 모델도 최신 모델이 발표되는 즉시 데이터 처리에 적용하여, 2006 년 말 국제표준으로 채택될 절대보정 방법으로의 전환에 대비해야 할 것이다.

참고문헌 (15)

박관동, 조정호, 하지현, 임형철 (2003), 초신속궤도력을 이용한 신속한 고정밀 GPS 데이터 처리, 한국측량학회지, 제 21권, 제 4호, pp. 309-316

원문보기 상세보기
박운용, 송연경, 이현우 (2004), RTK GPS를 이용한 대형구조물의 실시간 경보시스템, 한국측량학회지, 제 22권, 제1l호, pp. 11-19

원문보기 상세보기
송동섭, 윤홍식 (2004), GPS PWV 추정을 위한 가중 평균 온도식 결정, 한국측량학회지, 제 22권, 제 4호, pp. 323-329

원문보기 상세보기
최윤수, 이용창, 권재현, 이재원 (2004), GPS 기장기준점 도입에 관한 연구, 한국측량학회지, 제 22권, 제 2호 pp. 105-116

원문보기 상세보기
Bevis, M., Businger, S., Herring, T. A., Rocken, C, Anthes, R. A., and Ware, R. H. (1992), GPS Meteorology: Remote Sensing of Atmospheric Water Vapor Using the Global Positioning System, Journal of Geophysical Research, Vol. 97, No. D14, pp. 15,787-15,801

상세보기
Hatanaka, Y., Sawada, M., Horita, A., and Kusaka, M. (2001), Calibration of antenna-radome and monument-multipath effect of GEONET - Part I: Measurement of phase characteristics, Earth, Planets and Space, Vol. 53, No. 1, pp. 13-21

상세보기
IGS Mail (2005), IGS Mail 5189, http://igscb.jpl.nasa.gov/mail/igsmail/2005/msg00111.html
IGS Mail (2006), IGS Mail 5318, http://igscb.jpl.nasa.gov/mail/igsmaiI/2006/msg00041.html
Mader, G. L. (1999), GPS Antenna Calibration at the National Geodetic Survey, GPS Solutions, Vol. 3, No. 1, pp. 50-58

상세보기
Mader, G. L. and Czopek, F. M. (2002), The Block IIA Satellites - Calibrating Antenna Phase Centers, GPS World, Vol. 13, No.5, pp. 40-46
Schmid, R., Mader, G., and Herring, T. (2005). From Relative to Absolute Antenna Phase Center Corrections, In: Meindl (Ed.). Celebrating a Decade of the International GPS Service - Workshop and Symposium 2004, pp. 209-219, University of Berne, Switzerland, March 1-5, 2004, IGS
Seeber, G., Menge, F., Volksen, C., Wiibbena, G., and Schmitz, M. (1998). Precise GPS Positioning Improvements by Reducing Antenna and Site Dependent Effects. In: Brunner (Ed.). Advances in Positioning and Reference Frames, lAG Symposia, Vol. 118, pp. 237-244, Rio de Janeiro, Brasil, September 3-9, 1997, Springer Verlag
Webb, F. H. and Zumberge, J. F. (1993), An introduction to the GIPSY/OASIS-II, JPL Publ., D-1088, Pasadena, Calif
Wiibbena, G., Schmitz, M., Menge, F., Boder, V., and Seeber, G. (2000), Automated Absolute Field Calibration of GPS Antennas in Real-Time, In: Proceedings of the 13th. International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation ION GPS 2000, September 19-22, Salt Lake City, UT
Zumberge, J. F., Heflin, M. B., Jefferson, D. C, Watkins, M. M. and Webb, F. H. (1997), Precise point positioning for the efficient and robust analysis of GPS data from large networks, Journal of Geophysical Research, Vol. 102, No. B3, pp. 5005-5017

상세보기

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증