[논문]한국지역에서의 단일주파수 GNSS 사용자를 위한 전리층 잔류 오차 모델 개발

윤문석; 안종선; 주정민

doi:10.12673/jant.2021.25.3.194

한국지역에서의 단일주파수 GNSS 사용자를 위한 전리층 잔류 오차 모델 개발
A Residual Ionospheric Error Model for Single Frequency GNSS Users in the Korean Region 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.25 no.3, 2021년, pp.194 - 202

윤문석 (한국항공우주연구원 위성항법사업부) , 안종선 (한국항공우주연구원 위성항법사업부) , 주정민 (한국항공우주연구원 위성항법사업부)

초록
AI-Helper

GNSS (global navigation satellite system)측정치 보정 후에 남아 있는 전리층 잔류 오차에 대해 시뮬레이션 기반의 영향분석(오차 및 서비스 영역 분석 등)을 수행하기 위해서는 위해서는 전리층 잔류 오차에 대한 통계적 모델링이 필수적으로 선행되어야 한다. 본 논문에서는 국내 GNSS 측정치 및 Klobuchar 모델을 활용하여 국내 정상상태 전리층 환경에서의 전리층 잔류 오차에 대한 보수적인 표준편차의 해석적 모델을 도출하였다. 다양한 전리층 활동 상태를 포함하기 위해 미(美) CAT I (category I) LAAS (local-area augmentation system) 전리층 통계치 산출일 중 ROTI (rate-of-tec index) 지수를 활용하여 전리층 활동이 비정상적인 날짜는 제외하고 GNSS 분석 데이터를 구성하였다. GNSS 데이터 처리를 통해 전리층 잔류 오차를 계산하고, 잔류 오차 거동의 특성을 근거하여 지역 시 및 위성 앙각에 따라 통계치를 산출하였다. 마지막으로 전리층 잔류 오차의 확률적 거동을 보수적으로 포함할 수 있는 표준편차값에 대한 해석적 모델을 감쇠 지수 접합을 통해 도출하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Ionosphere, one of the largest error sources, can pose potentially harmful threat to single-frequency GNSS (global navigation satellite system) user even after applying ionospheric corrections to their GNSS measurements. To quantitatively assess ionospheric impacts on the satellite navigation-based applications using simulation, the standard deviation of residual ionospheric errors is needed. Thus, in this paper, we determine conservative statistical quantity that covers typical residual ionospheric errors for nominal days. Extensive data-processing computes TEC (total electron content) estimates from GNSS measurements collected from the Korean reference station networks. We use Klobuchar model as a correction to calculate residual ionospheric errors from TEC (total electron content) estimate. Finally, an exponential delay model for residual ionospheric errors is presented as a function of local time and satellite elevation angle.

주제어

표/그림 (11)

그림 그림 1. 국내 GNSS 상시관측소 운용 현황 (2004년 기준) Fig. 1. Locations of the Korean GNSS　reference stations (as of 2004)
표 표 1. 운용 기관별 상시관측소 개수 (2004년 기준) Table 1. Agencies that operate Korean reference stations (as of 2004)
표 표 2. 美 CAT I LAAS 정상상태 전리층 통계치 산출에 사용된 분석일 Table 2. Data set used for assessing nominal ionospheric spatial decorrelation for CAT I LAAS
그림 그림 2. (a) 2004년 11월 09일과 (b) 2004년 11월 10일의 DAEJ (36.40°N, 127.37°E) 관측소의 시간에 따른 ROTI Fig. 2. ROTIs observed from DAEJ (36.40°N, 127.37°E) viewing all GPS satellites on (a) 9 November 2004 and (b) 10 November 20040
그림 그림 3. 2004년 11월 09일의 PRN 01을 추적하는 DAEJ (36.40°N, 127.37°E) 관측소의 시간에 따른 반송파 TEC 추정치 TEC_{Φ_est}, Klobuchar 모델 기반 추정치 TEC_klob, 전리층 잔류 오차 TEC_resid Fig. 3. Dual-frequency estimates of TECs TEC_{Φ_est} observed DAEJ viewing PRN 01, Klobuchar model-derived TECs TEC_klob, and their residual TECs TEC_resid
그림 그림 4. 전리층 잔류 오차의 표준편차 모델링 절차 Fig. 4. Procedure of developing an analytical sigma model of residual ionospheric errors
그림 그림 5. 모든 분석날짜의 시간에 따른 전리층 잔류 오차 TEC_resid의 절대값 Fig. 5. Absolute values of residual ionospheric errors TEC_resid for all dates analyzed as a function of local time
그림 그림 6. 지역 시 08-12시 데이터 구간의 위성 앙각에 따른 전리층 잔류 오차 TEC_resid의 절대값 Fig. 6. Absolute values of residual ionospheric errors TEC_resid for all dates analyzed as a function of satellite elevation angle
그림 그림 7. 지역 시 기준 8 – 12시 구간에 대한 위성 앙각에 따른 전리층 잔류 오차의 평균 μ_{TEC_resid}, 표준편차 σ_{TEC_resid}, 비(非) 정규분포 오차 보정 표준편차값 σ_{TEC_resid_NGEC}, 접합 곡선 σ_{TEC_resid_model} Fig. 7. Mean μ_{TEC_resid}, standard deviation σ_{TEC_resid}, σ_{TEC_resid_NGEC}, and fitted curve for a time interval of 8 - 12 hr as a function of elevation angle
그림 그림 8. 지역 시 및 위성 앙각에 따른 전리층 잔류 오차의 표준편차 유계 모델 (σ_{TEC_resid_model}) Fig. 8. Sigma model fitted using a exponential decay function for all time intervals as a function of elevation angle
표 표 3. 전리층 잔류 오차의 표준편차 유계 모델의 계수 Table 3. Coefficients of sigma models for residual ionospheric errors

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저자의 다른 논문 :

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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