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[국내논문] 지능형 교통시스템에 적합한 위성항법 기반의 정밀측위 구조 설계
GNSS Precise Positioning Design for Intelligent Transportation System 원문보기

제어·로봇·시스템학회 논문지 = Journal of institute of control, robotics and systems, v.18 no.11, 2012년, pp.1034 - 1039  

이병현 (건국대학교 전자공학부) ,  임성혁 (한국항공우주연구원 위성항행항법팀) ,  허문범 (한국항공우주연구원 위성항행항법팀) ,  지규인 (건국대학교 전자공학부)

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In this paper, a structure of precise positioning based on satellite navigation system is proposed. The proposed system is consisted with three parts, range domain filter, navigation filter and position domain filter. The range domain filter generates carrier phase-smoothed-Doppler and Doppler-smoot...

Keyword

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문제 정의

  • 본 논문에서는 위치 정보의 정확도를 높이기 위해 지능형 교통시스템에 적합한 위성항법 기반의 정밀 측위 구조를 제안하였다. 제안된 측위 구조는 도플러 측정치를 추가적으로 사용하는 구조를 가지고 있다.
  • 본 논문에서는 도심 환경에 적합한 측정치인 도플러 측정치를 활용하는 정밀 측위 구조를 제안하였다. 제안된 정밀 측위 구조는 크게 거리영역 스무딩(smoothing), 항법 필터, 그리고 위치영역 스무딩 부분으로 총 세 개의 부분으로 나뉜다.
  • 거리영역 스무딩 부에서 생성된 새로운 측정치들을 이용하여 위치 결정을 위한 항법 필터를 구성해야 한다. 본 논문에서 제안하는 측위 구조는 차량 항법을 목표로 한다. 따라서 위치 및 속도 정보를 추정하는 PV (Position, Velocity) 모델의 EKF (Extended Kalman Filter)를 사용한다.
  • 문헌 [7]에서는 도플러 측정치의 누적을 통해 위치의 변화량을 계산한다(식 8). 그 이유는 도플러 측정치의 누적을 통해 측정치의 잡음 특성을 향상시키기 위해서이다.
  • 동적 환경에서의 실험이기 때문에 정확한 참 위치를 알 수 없어 정량적인 분석이 불가능하다. 따라서 본 논문에서는 전자지도가 있는 지역에서의 데이터 수집과 주행 궤적을 통해 그 성능을 분석하였다. 주행 궤적은 동일 차선을 2회 주행함으로써 측위 결과 실제 차선 내에 2회 주행 궤적이 나타나는지에 대한 여부로 성능을 평가하였다.
  • 본 논문에서는 보다 신뢰도 있고 정확성 높은 측위 결과를 통해 지능형 교통시스템에 적용할 수 있도록 도심 지역에 적합한 정밀 측위 구조를 제안하였다. 제안된 구조에서는 거리 영역에서 측정치를 스무딩 함으로써 측정치의 질을 향상시키고, 향상된 측정치를 이용하여 항법 필터를 통해 보다 정확한 위치와 속도 정보를 추정하였다.
  • 일반적으로 고장 검출은 문턱치 설정을 통해 수행하게 되는데, 제안된 측위 구조를 사용하게 되면 고장 검출의 문턱치를 낮추어 설정 함으로써 가용 위성 신호가 많아지고, 위치 오차가 완화되기 때문에 가용성을 증대시킬 수 있다. 따라서 본 논문에서는 위성항법 기반의 가용성이 증대된 정밀 측위 구조를 제안하였다. 위치 정보에 대한 가용성의 향상은 곧 사용자에게 안정적이고 정확한 위치 정보를 제공함을 의미한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
반송파 측정치를 사용해야 하는 이유는? 위성항법 기반의 정밀 측위를 위해서는 반송파 측정치를 사용해야 한다. 일반적으로 반송파 측정치의 해상도는 약 0.
RTK 알고리즘은 차분 항법은 어떻게 측위 정보를 도출하는가? 일반적으로 많이 사용하는 정밀 측위 알고리즘 중 하나인 RTK 알고리즘은 차분 항법을 기반으로 한다. 이 기법은 측정치의 차분을 통해서 수신기 및 위성의 시계 오차 성분을 제거하고, 대기권 오차 성분을 완화시켜 측정치의 질을 향상시킴으로써 정밀한 측위 정보를 도출한다. 높은 측위 정확도를 위해서는 미지정수 문제(integer ambiguity)를 해결해야 한다.
차량에서도 기준국 데이터를 수신할 수 있는 이유는? 정부에서도 u-Transportation, 스마트 하이웨이 등과 같이 지능형 교통시스템(intelligent transportation system) 구축을 위해 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히 무선 통신망의 발달로 인해 차량에서도 기준국 데이터를 수신할 수 있고, 차량에서 위치 정보를 가장 많이 요구하기 때문에 위치 서비스를 제공하는 사업자들의 관심이 증가하고 있다. 게다가 차량의 위치 정보를 차선 구분이 가능한 정도로 제공할 수 있다면 최근 많은 연구가 이루어 지고 있는 u-City 또는 u-Transportation과 같은 지능형 교통시스템의 구축이 가능해 진다.
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참고문헌 (11)

  1. Hofmann-Wellenhof, Lichtenegger, Wasle, GNSS - Global Navigation Satellite Systems, GPS, GLONASS, Galileo & more, Springer Wien NewYork, 2008. 

  2. G. I. Jee, Y. S. Kim, and B. H. Lee, "Development of integrated car navigation system for u-transportation" Konkuk University (in Korean), Korea, Report, 2010. 

  3. L. Serrano, D. Kim, and R. B. Langley, "A single GPS receiver as a real-time, accurate velocity and acceleration sensor," ION GNSS 17th ITM, Long Beach, CA., USA, pp. 2021-2034, Sep. 2004. 

  4. M. Bahrami andM. Ziebart, "Instantaneous doppler-aided RTK Positioning with single frequency receivers," In Position Location and Navigation Symposium (PLANS), 2010 IEEE/ION, Indian Wells, CA, USA, pp. 70-78, 4-6 May 2010. 

  5. B. H. Lee and G. I. Jee, "A study on precise positioning with doppler measurements for ground transportation system," The Korea Navigation Institute (in Korean), vol. 14, no. 5, pp. 632- 639, Oct. 2010. 

  6. T. J. Ford and J. Hamilton, "A new positioning filter: phase smoothing in position domain," Journal of The Institute of Navigation, vol. 50, no. 2, 2003. 

  7. H. Leppakoski, J. Syrjarinne, and J. Takala, "Complementary Kalman filter for smoothing GPS position with GPS velocity," ION GPS/GNSS 2003, Portland, OR, USA, pp. 1201-1210, Sep. 2003. 

  8. B. H. Lee and G. I. Jee, "Smoothing technique for enhanced performance in position domain using vehicle dynamics," The 18thGNSS Workshop (in Korean), Jeju, Korea, 2011. 

  9. D. H. Won, J. S. Ahn, S. K. Sung, and Y. J. Lee, "User oriented GPS carrier phase fault detection in dynamic condition," The Korea Society for Aeronautical & Space Sciences (in Korean), Jeju, Korea, 2010. 

  10. H. S. Kim and H. K. Lee, "Design and implementation of receiver network elements for real-time precise GPS/GNSS," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 16, no. 2, pp. 126-133, Feb. 2010. 

  11. W. Y. Kang, E. S. Lee, G. W. Lee, J. I. Park, K. S. Choi, and M. B. Heo, "A study on the performance requirement of precise digital map for road lane recognition," Journal of Institute of Control, Robotics and Systems (in Korean), vol. 17, no. 1, pp. 47-53, Jan. 2011. 

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