이동국은 최소 4개 이상의 인공위성에서 제공하는 신호를 이용하여 자신의 위치 정보를 획득한다. 현대에 들어 위성항법시스템은 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 이동국과 위성 사이에는 측위 시, 정확도 오차를 발생 시키는 많은 요인이 존재한다. 위성 시간 오차, 궤도 오차, 전리층/대류층 굴절, 다중 경로 등의 원인으로 이동국은 정밀한 위치 정보 획득이 불가능 하다. 이러한 오차 발생을 줄이기 위한 보정 기법으로 Differential GPS(DGPS)와 Real-Time Kinematic(RTK)가 개발되었다. 따라서 본 논문에서는 이동국이 정밀한 위치 정보를 획득하기 위해서 RTK 기법이 적용된 단말을 개발하고자 한다.
이동국은 최소 4개 이상의 인공위성에서 제공하는 신호를 이용하여 자신의 위치 정보를 획득한다. 현대에 들어 위성항법시스템은 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나 이동국과 위성 사이에는 측위 시, 정확도 오차를 발생 시키는 많은 요인이 존재한다. 위성 시간 오차, 궤도 오차, 전리층/대류층 굴절, 다중 경로 등의 원인으로 이동국은 정밀한 위치 정보 획득이 불가능 하다. 이러한 오차 발생을 줄이기 위한 보정 기법으로 Differential GPS(DGPS)와 Real-Time Kinematic(RTK)가 개발되었다. 따라서 본 논문에서는 이동국이 정밀한 위치 정보를 획득하기 위해서 RTK 기법이 적용된 단말을 개발하고자 한다.
The rover acquires its own position information using satellites signals provided by several satellites(at least four or more). For the present, GNSS systems are widely used in various fields. However, there are many factors that cause accuracy errors in positioning between rovers and GNSS satellite...
The rover acquires its own position information using satellites signals provided by several satellites(at least four or more). For the present, GNSS systems are widely used in various fields. However, there are many factors that cause accuracy errors in positioning between rovers and GNSS satellites. Due to satellite time error, orbit error, ionospheric & convective refraction, multipath, etc., rover can't acquire precise position. Differential GPS(DGPS) and Real-Time Kinematic(RTK) have been developed as compensation techniques to reduce such errors. In this paper, we intend to develop a terminal with RTK technique to acquire precise position information of mobile station.
The rover acquires its own position information using satellites signals provided by several satellites(at least four or more). For the present, GNSS systems are widely used in various fields. However, there are many factors that cause accuracy errors in positioning between rovers and GNSS satellites. Due to satellite time error, orbit error, ionospheric & convective refraction, multipath, etc., rover can't acquire precise position. Differential GPS(DGPS) and Real-Time Kinematic(RTK) have been developed as compensation techniques to reduce such errors. In this paper, we intend to develop a terminal with RTK technique to acquire precise position information of mobile station.
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문제 정의
DGPS와 RTK 기법은 GPS 수신기 1대를 사용하여 단독 측위 기법에서 오차 요인을 줄이고, 측위정확도를 향상하기 위해 개발되었다. DGPS와 RTK기법은 GPS 수신기 2대를 사용하여, 코드 기반 의사 거리(Pseudo-range)로 오차를 보정하여 정밀도를 향상하는 DGPS 기법과 반송파 위상(Carrier phase)을 이용한 RTK 기법이 있다.
현재 DGPS와 RTK 기법을 적용한 고가의 외산 단말기를 이용한다면 cm급 정확도의 위치 정보를 얻을 수 있지만, 일반인 대상의 범용적인 위치기반 서비스로 진화하기에는 큰 걸림돌이 된다. 따라서 본 논문에서는 RTK 기법을 적용한 저가의 위치 측위 단말을 개발 및 연구하고자 한다.
본 논문은 정밀 측위 서비스에서 활용하기 위해 저가형 GPS 칩과 RTK 기법을 적용하여 정밀 측위 여부를 판단하기 위해 단말을 개발 연구 하였다. 또한, 실시간으로 보정정보를 수신하기 위해 LTE-M 모듈을 통해 보정정보를 수신토록 개발하였다.
제안 방법
RTK 단말기에서 GPS 수신 칩은 U-blox의 NEO-M8T와 MCU는 NanoPi NEO를 사용하였고,내장 안타네는 taoglas 제품을 사용하였다. RTKS/W를 RTKLIB를 이용하여 RTK를 수행하였다.
이동국과 인공위성 사이에는 정확도 오차를 발생하는 다양한 요인들이 존재하기에 단독 측위로는 정밀 측위가 불가능하다. 단독 측위 한계를 극복하기 위해 GPS 수신기 2대(이동국, 기준국)를 사용하여 정확도를 향상하는 DGPS와 RTK 기법이 개발되었다.
개발한 RTK 단말의 측위 정확도 성능을 확인하기 위해서 Trimble의 R2 수신기와 측위 결과를 비교하였다. 동일한 8개 위치에서 R2 수신기와 개발한 RTK 단말을 이용하여 위도, 경도 값을 측위 하였다. 그림 2는 실외 측위 환경에 대한 그림으로서, 판교에서 실외 측위 테스트를 진행하였다.
본 논문은 정밀 측위 서비스에서 활용하기 위해 저가형 GPS 칩과 RTK 기법을 적용하여 정밀 측위 여부를 판단하기 위해 단말을 개발 연구 하였다. 또한, 실시간으로 보정정보를 수신하기 위해 LTE-M 모듈을 통해 보정정보를 수신토록 개발하였다. 개발한 RTK 단말 성능을 확인하기 위해 Trimble의 R2 수신기와 비교 실험을 진행 하였다.
보정정보는 Network Transport of RTCM via Internet Protocol(NTRIP)을 이용하여 국토지리정보원에 접속하여 수원(SUWN) 기준국으로부터 수신받았다. 본 RTK 단말은 LTE-M 모듈을 내장하고 있기에 언제 어디서든 실시간으로 NTRIP을 통해 보정정보를 수신하도록 개발하였다. LTE-M 모듈은 Telit 제품을 사용하였다.
대상 데이터
본 RTK 단말은 LTE-M 모듈을 내장하고 있기에 언제 어디서든 실시간으로 NTRIP을 통해 보정정보를 수신하도록 개발하였다. LTE-M 모듈은 Telit 제품을 사용하였다.
그림 1은 RTK 단말 구성을 나타낸 그림이다. RTK 단말기에서 GPS 수신 칩은 U-blox의 NEO-M8T와 MCU는 NanoPi NEO를 사용하였고,내장 안타네는 taoglas 제품을 사용하였다. RTKS/W를 RTKLIB를 이용하여 RTK를 수행하였다.
RTK 기법을 사용하기 위해서는 이동국은 기준국으로부터 보정정보를 수신받아야 한다. 보정정보는 Network Transport of RTCM via Internet Protocol(NTRIP)을 이용하여 국토지리정보원에 접속하여 수원(SUWN) 기준국으로부터 수신받았다. 본 RTK 단말은 LTE-M 모듈을 내장하고 있기에 언제 어디서든 실시간으로 NTRIP을 통해 보정정보를 수신하도록 개발하였다.
데이터처리
또한, 실시간으로 보정정보를 수신하기 위해 LTE-M 모듈을 통해 보정정보를 수신토록 개발하였다. 개발한 RTK 단말 성능을 확인하기 위해 Trimble의 R2 수신기와 비교 실험을 진행 하였다. 실험 결과 Fix, Float의 여부에 따라 약 30cm 정확도를 갖는 다는 것을 확인하였다.
개발한 RTK 단말의 측위 정확도 성능을 확인하기 위해서 Trimble의 R2 수신기와 측위 결과를 비교하였다. 동일한 8개 위치에서 R2 수신기와 개발한 RTK 단말을 이용하여 위도, 경도 값을 측위 하였다.
성능/효과
개발한 RTK 단말 성능을 확인하기 위해 Trimble의 R2 수신기와 비교 실험을 진행 하였다. 실험 결과 Fix, Float의 여부에 따라 약 30cm 정확도를 갖는 다는 것을 확인하였다.
후속연구
향후 연구에는 U-blox보다 저가의 GPS 칩을 사용하여 정밀 위치 측위 단말기 개발과 연구를 추가로 진행할 것이다.
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