[논문]Performance Analysis of Wide-Area Differential Positioning Based on Regional Navigation Satellite System

Kim, Donguk; So, Hyoungmin; Park, Junpyo

doi:10.11003/jpnt.2021.10.1.35

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Journal of Positioning, Navigation, and Timing, v.10 no.1, 2021년, pp.35 - 42

Kim, Donguk (Agency for Defense Development) , So, Hyoungmin (Agency for Defense Development) , Park, Junpyo (Agency for Defense Development)

Abstract ▼ AI-Helper

The position accuracy of the stand-alone Regional Navigation Satellite System (RNSS) users is more than tens of meters because of various error sources in satellite navigation signals. This paper focuses on wide-area differential (WAD) positioning technique, which is already applied in Global Navigation Satellite System (GNSS), in order to improve the position accuracy of RNSS users. According to the simulation results in the very narrow ground network in regional area, the horizontal position error of stand-alone RNSS is about RMS 11.6 m, and that of RNSS with WAD technique, named the WAD-RNSS, is about RMS 2.5 m. The accuracy performance has improved by about 78%.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1. Conceptual figure of wide-area differential RNSS (WAD-RNSS).
그림 Fig. 2. Satellite orbit estimation under good and bad geometry.
그림 Fig. 3. Conceptual figure of ionospheric correction generation.
그림 Fig. 4. Ground track of RNSS orbit constellation (Choi et al. 2018).
그림 Fig. 5. Accuracy of WAD-RNSS corrections; (a) satellite orbit and clock correction, (b) ionospheric correction.
표 Table 1. RNSS signal error modeling methods.
그림 Fig. 6. RMS contour map of user position accuracy; (a) HDOP, (b) VDOP, (c) HPE of RNSS users, (d) VPE of RNSS users, (e) HPE of WAD-RNSS users, (f) VPE of WAD-RNSS users.
그림 Fig. 7. Histogram of user position accuracy; (a) HPE, (b) VPE.
표 Table 2. Statistics of user position accuracy.

AI 본문요약
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가설 설정

2025년 1월 1일 (UTC), 24시간, 60초 간격 데이터를 모의하여 성능 분석을 수행하였으며, 기준국은 한반도 광역 배치되었다고 가정하였다. 사용자는 한반도 주변 위도 25°~50°, 경도 110°~140° 범위 내 2.
사용자는 한반도 주변 위도 25°~50°, 경도 110°~140° 범위 내 2.5° 간격으로 분포한다고 가정하였다

제안 방법

본 논문에서는 한반도 주변을 서비스하는 지역 위성항법시스템을 가정하고, 정확도 성능을 향상시키기 위해 한반도 좁은 영역 내 분포하는 기준국 네트워크 만을 활용하여 기존 전지구 위성항법시스템에 적용되던 광역 보정항법 기술을 적용해보았다. 한반도 지역에 적합한 위성 궤도 및 시계 보정정보 및 전리층 보정정보 생성 기법을 제시하였으며, 시뮬레이션 분석 결과 SBAS와 유사하게 지역 위성항법에도 광역 보정정보 적용이 가능함을 확인하였다.
본 연구에서는 단순히 Dilution of Precision (DOP)에 User Equivalent Range Error (UERE)를 곱하여 나온 항법 성능이 아닌 지역 위성항법시스템 항법 신호 측정치의 각 오차 요소를 실제 환경과 유사하게 Table 1과 같이 모델링하여 시뮬레이션 하였다. 특히 항법 성능에 가장 큰 영향을 미치는 전리층 지연은 Kp Index 2.
한반도 지역에 적합한 위성 궤도 및 시계 보정정보 및 전리층 보정정보 생성 기법을 제시하였으며, 시뮬레이션 분석 결과 SBAS와 유사하게 지역 위성항법에도 광역 보정정보 적용이 가능함을 확인하였다. 시뮬레이션을 통해 보정정보를 적용하지 않은 단독항법 사용자와 보정정보를 적용한 보정항법 사용자의 위치 정확도 성능을 분석하였다. 그 결과 지역 위성항법시스템 단독 항법 시 HPE와 VPE의 RMS 오차는 각각 11.
7의 정상 환경에서 정밀 IONosphere EXchange (IONEX) 데이터를 활용하여 모델링하였다. 전리층 지연과 대류층 지연은 각각 위성의 앙각에 대한 함수인 obliquity factor와 mapping function을 고려하였으며, 수신기 잡음도 다중경로오차를 포함하여 위성 앙각에 대한 함수로 모델링 하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 단순히 Dilution of Precision (DOP)에 User Equivalent Range Error (UERE)를 곱하여 나온 항법 성능이 아닌 지역 위성항법시스템 항법 신호 측정치의 각 오차 요소를 실제 환경과 유사하게 Table 1과 같이 모델링하여 시뮬레이션 하였다. 특히 항법 성능에 가장 큰 영향을 미치는 전리층 지연은 Kp Index 2.7의 정상 환경에서 정밀 IONosphere EXchange (IONEX) 데이터를 활용하여 모델링하였다. 전리층 지연과 대류층 지연은 각각 위성의 앙각에 대한 함수인 obliquity factor와 mapping function을 고려하였으며, 수신기 잡음도 다중경로오차를 포함하여 위성 앙각에 대한 함수로 모델링 하였다.

성능/효과

시뮬레이션을 통해 보정정보를 적용하지 않은 단독항법 사용자와 보정정보를 적용한 보정항법 사용자의 위치 정확도 성능을 분석하였다. 그 결과 지역 위성항법시스템 단독 항법 시 HPE와 VPE의 RMS 오차는 각각 11.6 m와 9.7 m이고, 광역 보정항법 적용 후 HPE와 VPE가 각각 2.5 m와 2.6 m로 정확도가 각각 78%, 73% 개선됨을 확인하였다. 본 연구 결과로부터 한반도 지역 위성항법시스템에 광역 보정항법 기술을 적용하면 지역 위성항법 단독 항법보다 향상된 정밀 항법 성능을 기대할 수 있다.
6 m로 정확도가 각각 78%, 73% 개선됨을 확인하였다. 본 연구 결과로부터 한반도 지역 위성항법시스템에 광역 보정항법 기술을 적용하면 지역 위성항법 단독 항법보다 향상된 정밀 항법 성능을 기대할 수 있다.
본 논문에서는 한반도 주변을 서비스하는 지역 위성항법시스템을 가정하고, 정확도 성능을 향상시키기 위해 한반도 좁은 영역 내 분포하는 기준국 네트워크 만을 활용하여 기존 전지구 위성항법시스템에 적용되던 광역 보정항법 기술을 적용해보았다. 한반도 지역에 적합한 위성 궤도 및 시계 보정정보 및 전리층 보정정보 생성 기법을 제시하였으며, 시뮬레이션 분석 결과 SBAS와 유사하게 지역 위성항법에도 광역 보정정보 적용이 가능함을 확인하였다. 시뮬레이션을 통해 보정정보를 적용하지 않은 단독항법 사용자와 보정정보를 적용한 보정항법 사용자의 위치 정확도 성능을 분석하였다.

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상세보기
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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].

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