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GNSS 반송파 위상을 이용한 정밀 측위에서 미지정수 전파기법
Integer ambiguity propagation method for a precise positioning using GNSS carrier phase measurements 원문보기

한국항공우주학회지 = Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences, v.37 no.7, 2009년, pp.678 - 684  

한덕희 (충북대학교 제어로봇공학과 대학원) ,  윤희학 (충북대학교 제어로봇공학과 대학원) ,  박찬식 (충북대학교 제어로봇공학과)

초록
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GNSS 반송파 위상 측정치를 사용하는 정밀 측위 혹은 자세결정에서 미지정수의 결정이 반드시 필요하며 많은 연구가 진행되었다. 그러나 한번 구해진 미지정수는 위성 추적상태가 변화하지 않으면 상수로 계속 사용할 수 있으므로 미지정수 검색과정을 통하지 않고 이미 구해진 미지정수를 사용할 수 있다. 본 논문에서는 ARCE를 변형하여 한번 구해진 미지정수와 새로운 측정치를 이용하여 환경 변화에서도 미지정수를 재구성할 수 있는 미지정수 전파기법을 제안하였다. 초기 미지정수는 LAMBDA로 구하며 신뢰도 향상을 위하여 여러 epoch 동안 연속해서 비율검사를 통과한 미지정수를 사용한다. 한번 구해진 미지정수는 위성의 배치, 위성 신호의 단락 등의 변화에도 미지정수 검색기법을 통하지 않고 제안한 기법을 사용하여 계속 유지될 수 있다. 이로 인하여 미지정수 결정의 성공률이 향상되며 계산량이 감소되는 효과를 얻을 수 있다. 실제 측정치를 이용한 실험으로 제안한 방법은 효과적인 방법임을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Many researches on the GNSS integer ambiguity resolution methods for precise positioning and attitude determination applications have been done. However, by the time invariant property of the integer ambiguity, the reuse of integer ambiguity without performing time consuming integer search procedure...

주제어

#미지정수 결정   #미지정수 전파  

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

문제 정의

  • 본 논문에서는 GNSS를 이용하는 정밀 항법이나 자세결정에서 요구되는 미지정수 결정 문제를 효율적으로 처리할 수 있는 미지정수 전파기법을 제안하고 실제 측정치를 이용하여 그 타당성을 확인하였다. 미지정수 전파기법은 처음 몇 epoch의 측정치와 LAMBDA로 구해진 미지정수를 그 이후에는 검색을 통하지 않고 전파하는 방법으로 ARCE를 기반으로 설계되었다.
  • 본 논문에서는 기존에 잘 알려진 LAMBDA와 ARCE 두 가지 미지정수 결정기법을 이용하여 미지정수를 효과적으로 결정하고 전파하는 기법을 제안하였다. 초기 측정치를 이용하여 LAMBDA로 미지정수를 결정하고, 이후 측정치에 대해서는 ARCE를 기반으로 구성된 미지정수 전파기법으로 미지정수를 결정한다.
  • 그러나 추적되는 위성의 상태에 변화가 생기는 경우 이를 반영하여 다시 결정해야 한다. 본 논문에서는 한번 구해진 미지정수를 매번 다시 구하지 않고 계속 사용할 수 있는 ARCE에 기반한 미지정수 전파기법을 제안한다. 제시한 미지정수 전파기법은 GPS 단일주파수 수신기를 기준으로 설명하였지만 이중주파수와 삼중주파수 수신기에서도 변경 없이 적용할 수 있으며, Galileo와 GLONASS에서도 사용될 수 있다[4,5].
  • 제안한 미지정수 결정기법의 성능을 확인하기 위한 실험을 수행하였다. 실험을 위해 2대의 NovAtel사의 ProPak-V3[10] GPS 수신기를 이용하여 2009년 2월 16일 22시부터 1시간 동안 1Hz 주기로 측정치를 수집하였다.

가설 설정

  • 실험을 위해 2대의 NovAtel사의 ProPak-V3[10] GPS 수신기를 이용하여 2009년 2월 16일 22시부터 1시간 동안 1Hz 주기로 측정치를 수집하였다. 기준점과 사용자 사이의 기저선 길이는 13.96m이고, 차분되지 않은 코드 측정치와 반송파 위상 측정오차는 평균 0이고 표준편차가 각각 20cm, 2mm인 백색잡음으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
LAMBDA는 무엇이며 이것의 장점은 어떠합니까? 미지정수 결정은 해석적인 해가 존재하지 않아 검색을 통하여 구해야 하므로 검색범위의 축소 등 계산 량 감소에 대한 많은 연구가 이루어졌으며 LAMBDA(Least squares AMBiguity Decorrelation Adjustment)[1-3], ARCE(Ambiguity Resolution with Constraint Equation)[4]등이 대표적인 방법이다. LAMBDA는 기본적으로 정수의 조건을 갖는 정수 최소자승법 (ILS: Integer Least-Squares)의 해를 구하는 방법으로 체계적인 이론과 더불어 뛰어난 성능과 계산상의 이점을 갖고 있어 많은 시스템에서 적용되고 있다. ARCE는 3개의 독립 미지정수만 결정하면 나머지 종속 미지정수는 검색 없이 직접 계산하여 구하므로 효율적으로 검색을 수행하는 장점을 가지므로 자세결정 시스템 등에서 많이 사용된다.
ARCE의 장점은 무엇입니까? LAMBDA는 기본적으로 정수의 조건을 갖는 정수 최소자승법 (ILS: Integer Least-Squares)의 해를 구하는 방법으로 체계적인 이론과 더불어 뛰어난 성능과 계산상의 이점을 갖고 있어 많은 시스템에서 적용되고 있다. ARCE는 3개의 독립 미지정수만 결정하면 나머지 종속 미지정수는 검색 없이 직접 계산하여 구하므로 효율적으로 검색을 수행하는 장점을 가지므로 자세결정 시스템 등에서 많이 사용된다. GPS(Global Positioning System) 현대화와 Galileo에서 많은 주파수 대역에 신호를 송출할 예정이며 이를 고려한 Wide lane[5], TCAR (Triple Carrier Ambiguity Resolution)[6], CIR (Cascade Integer Resolution)[7]등의 기법이 소개 되고 있지만 이들 기법은 검색 범위 내 검색 후보의 수를 줄일 수 있는 장점이 있지만 측정잡음의 영향에 민감하고 반드시 두 개 이상의 주파수에서 측정치를 얻어야 하므로 저가의 단일주파수 수신기를 이용하는 응용에는 이용할 수 없다.
ARCE에 기반한 미지정수 전파기법의 장점은 무엇입니까? 본 논문에서는 한번 구해진 미지정수를 매번 다시 구하지 않고 계속 사용할 수 있는 ARCE에 기반한 미지정수 전파기법을 제안한다. 제시한 미지정수 전파기법은 GPS 단일주파수 수신기를 기준으로 설명하였지만 이중주파수와 삼중주파수 수신기에서도 변경 없이 적용할 수 있으며, Galileo와 GLONASS에서도 사용될 수 있다[4,5].
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참고문헌 (10)

  1. Teunissen P.J.G., A. Kleusberg, GPS for Geodesy, Springer-Verlag, Berlin, 1998. 

  2. Tenuissen P.J.G., “A new method for fast carrier phase ambiguity estimation”, Proceedings of IEEE Position, Location and Navigation Symposium, Lasvegas, Nevada, 1994, pp. 562-573. 

  3. de Jonge P.J., and C.C.J.M Tiberius, The LAMBDA Method for Integer Ambiguity Estimation: Implementation Aspects LGR Series No.12, Delft Geodetic Computing Centre, 1996. 

  4. 박찬식, 이장규, 지규인, 이영재, “GPS 반송파 위상을 이용한 정밀 자세 측정”, 제어자동화시스템공학 논문지, 제3권 제6호, 1997, pp.602-512. 

  5. 손석보, 박찬식, 이상정, “L2 측정치를 확장된 잉여측정치로 이용하는 미지정수 결정기법”, 항공우주학회 논문지, 제 28권 5호, 2000. 

  6. Teunissen P.J.G., P. Joosten and C. Tiberius, “A Comparison of TCAR, CIR and LAMBDA GNSS Ambiguity Resolution”, Proceedings of ION GPS 2002, Portland, Oregon, 2002, pp. 2799-2808. 

  7. Jung J., P. Enge and B. Pervan “Optimization of Cascade Integer Resolution with three civil GPS frequencies”, Proceedings of ION GPS-2000, Salt Lake City,UT, 2000, pp. 2191-2200. 

  8. de Jong C.D., “Real-time integrity monitoring, ambiguity resolution and kinematic positioning with GPS”, Proceedings of 2nd European Symposium GNSS’98, Toulouse, 1998, pp.VIII07/1-VIII07/7. 

  9. Borre, K., “Receiver clock reset, cycle slip detection, and Receiver autonomous integrity monitoring”, Galileo Network, Aalborg University, Nov. 17, 2006. 

  10. http://www.novatel.com/Documents/Papers/ProPakV3.pdf 

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