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GPS 코드의사거리 기반 정밀단독측위(PPP) 알고리즘 개발 및 측위 정확도 평가
박관동(Park, Kwan Dong),김지혜(Kim, Ji Hye),원지혜(Won, Ji Hye),김두식(Kim, Du Sik) 대한공간정보학회 2014 대한공간정보학회지 Vol.22 No.1
휴대용 단말에 간편하게 구현 가능하도록 GPS의 코드의사거리 관측치 기반의 정밀단독측위(PPP; Precise Point Positioning) 알고리즘을 개발하고 그 성능을 검증하였다. PPP에 필요한 기본 모델로 그룹 딜레이, 상대성 효과, 위성안테나 위상중심오프셋 보정모델을 적용하였다. 위성 궤도와 시계오차는 IGS(International GNSS Service) 공식산출물에 최적의 알고리즘을 통해 보간하고, 대류권과 전리층 오차는 각각 과학기술용 GPS 자료처리 소프트웨어로 산출한 참값과 GIM(Global Ionosphere Model)을 사상함수를 적용해 시선방향 오차로 변환해 적용하였다. 개발된 알고리즘을 4일간 테스트한 결과 수평오차는 0.8~1.6m, 수직오차는 1.6~2.2m 수준으로 나타났다. 이는 DGPS 측위결과와 유사한 성능으로 향후 PPP 알고리즘의 추가개선이 이루어질 경우 다양한 측량 및 위치기반서비스 분야에 활용 가능할 것으로 기대된다. Precise Point Positioning (PPP) algorithms using GPS code pseudo-range measurements were developed and their accuracy was validated for the purpose of implementing them on a portable device. The group delay, relativistic effect, and satellite-antenna phase center offset models were applied as fundamental corrections for PPP. GPS satellite orbit and clock offsets were taken from the International GNSS Service official products which were interpolated using the best available algorithms. Tropospheric and ionospheric delays were obtained by applying mapping functions to the outputs from scientific GPS data processing software and Global Ionosphere Maps, respectively. When the developed algorithms were tested for four days of data, the horizontal and vertical positioning accuracies were 0.8-1.6 and 1.6-2.2 meters, respectively. This level of performance is comparable to that of Differential GPS, and further improvements and fine-tuning of this suite of PPP algorithms and its implementation at a portable device should be utilized in a variety of surveying and Location-Based Service applications.
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손동효(Dong-Hyo Sohn),박관동(Kwan-Dong Park),정완석(Wan-Suk Jung),기창돈(Changdon Kee) 한국항해항만학회 2013 한국항해항만학회지 Vol.37 No.5
이 연구에서는 GPS 기준국 주변에 존재하는 장애물의 방향과 고도각이 좌표 정확도 변화에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통해 분석하고자 한다. 최적의 관측환경에 있는 기준국의 정밀좌표를 산출한 뒤 고도각 10°부터 70°까지의 장애물이 동, 서, 남 방향에 각각 존재한다고 가정하고 관측자료를 재구성하였다. 10일간의 관측자료를 이용하여 일단위와 시간단위로 각각 처리하였다. 일단위 처리결과에서는 RMSE가 10mm 내외였으나 시간단위 결과에서는 100mm 수준까지 증가하였다. 장애물의 고도각이 높아질수록 수평 및 수직방향 RMSE는 증가하였고 높이 추정값은 감소하였다. 방향에 따른 분석에서는 동쪽이나 서쪽에 장애물이 존재할 때 남북방향에 비해 동서방향으로 위치오차가 더 크게 증가하였고 남쪽 장애물인 경우에는 동서방향의 오차폭이 상대적으로 작게 나타났다. This paper focuses on GPS positioning accuracy variations according to locations of obstacles which surround GPS station. We derived precise coordinates of a GPS station which has a good visibility. Its observation data was rewritten by assuming signal blocking due to obstacle in the elevation angle of 10° to 70°. We processed daily and hourly data for 10 days. In the results using daily data, RMSE was at 10mm level. And RMSE increased to 100mm levels in case of hourly data. As the elevation angle of obstacle increased, the horizontal and vertical RMSE increased, while the height estimates decreased. These results showed the higher the elevation angle of the obstacle increased the loss of large amounts of data by blocking satellite signals direction. In terms of the direction, when the blocking thing was located in the east or west, the coordinate has larger error in the east-west direction. And if signal was blocked at the south direction, the difference between the east-west error and the south-north position error was reduced.
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손동효(Dong-Hyo Sohn),박관동(Kwan-Dong Park),김두식(Dusik Kim) 한국항해항만학회 2011 한국항해항만학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.춘계
이 연구에서는 국토해양부 해양교통시설과 위성항법중앙사무소가 운영하고 있는 DGNSS 기준국의 신호수신환경을 파악하기 위해 관측자료의 TEQC 품질평가와 현장조사를 병행하였다. TEQC는 GPS 수신기로 관측한 원시자료를 RINEX형식으로 변환·편집하고, 관측자료의 품질을 점검하는데 이용하는 GPS 전처리 소프트웨어이다. TEQC 품질점검 기능을 통해 GPS 관측자료의 데이터수신율, L1과 L2 신호의 의사거리 다중경로오차, 사이클슬립에 관한 지수를 산출하였고, 이를 현장조사결과와 상호 비교하였다. 장기 관측 자료의 TEQC 품질지수 결과를 통하여 시간변화에 따른 관측소의 주변환경 및 장비변화 시점을 간접적으로 확인하였다.
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안드로이드 GPS 원시데이터의 의사거리를 이용한 측위 정확도 비교
김준성,박관동,Gim, Joonseong,Park, Kwan-dong 한국항행학회 2017 韓國航行學會論文誌 Vol.21 No.5
이 연구에서는 안드로이드의 GPS 원시데이터를 이용한 의사거리 기반 GPS 성능을 자체 계산된 NMEA와 비교했다. 원시데이터를 이용한 GPS와 NMEA간의 성능 비교를 위해 Nexus 9 태블릿을 사용하고, 구글에서 제공하는 GNSS logger 어플리케이션을 이용하여 원시데이터와 NMEA를 수집하였다. 산출된 최종좌표의 성능을 검증하기 위해 VRS를 기준 좌표로 사용하고, 동시간 NMEA 결과와 비교하였다. 원시데이터의 의사거리를 이용한 GPS의 정확도는 수평 RMS 3.05 m, 수직 RMS 3.82 m, 3차원 RMS 4.97 m로 NMEA 대비 수평 32 %, 수직 65 %, 3차원 49 %의 성능 향상을 확인할 수 있었다. In this paper, the pseudorange-based GPS performance using the Android's raw measurements is compared with NMEA. In order to compare the performance between the two different implementations, we used Nexus 9 tablets and collected the raw measurements and NMEA data using the GNSS logger application provided by Google. To verify the performance of the final coordinates calculated, the VRS was used as the reference coordinate and compared with the NMEA results. The resulting horizontal, vertical, and 3D RMS errors of the pseudorange-based GPS using the Android's raw measurements are 3.05, 3.82, and 4.97 m, respectively, which correspond to 32% horizontal, 65% vertical and 49% 3D performance improvement compared with NMEA.
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LX-PPS GNSS 상시관측소의 정밀측위 활용 가능성 분석
하지현,박관동,김혜인,Ha, Jihyun,Park, Kwan-Dong,Kim, Hye-In 한국국토정보공사 공간정보연구원 2021 지적과 국토정보 Vol.51 No.1
본 논문에서는 LX-PPS 상시관측소를 이용하여 건물 옥상에 설치된 GNSS 상시관측소에 대한 정밀측위 활용 가능성을 분석하였다. 이를 위해 LX-PPS 상시관측소와 가장 인접한 지역에 위치한 국토지리정보원 상시관측소를 선정하였으며, GIPSY를 이용하여 고정밀 처리하여 좌표변동 경향을 상호 비교, 분석하였다. 그 결과 양 기관의 정밀좌표 시계열 모두 한반도 지각변동 속도와 일치하는 수평, 수직 변동경향이 나타났으며, 서로 그 크기와 방향도 매우 유사하게 나타났다. 또한 좌표시계열에서 속도를 제거한 후 두 기관의 상시관측소에서 유사한 크기의 계절신호가 관측되었으며, 이 신호는 서로 다른 지역에 위치한 상시관측소에 비해 2km 이내의 동일 지역에 매우 인접하게 설치된 상시관측소에서 진폭과 위상 모두 매우 비슷하게 나타났다. 계절신호 제거 후 국토지리정보원 좌표를 기준으로 LX-PPS 상시관측소의 좌표 오차를 산출했을 때 RMS와 표준편차는 모두 남북 1mm, 동서 2mm, 수직 5mm로 나타났다. 이와 같이 LX-PPS 상시관측소는 건물 옥상에 설치되어 있음에도 불구하고 지표면에 설치된 국토지리정보원의 상시관측소와 동일한 수준의 높은 측위 성과 달성이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. In this paper, we analyzed the possibility of utilizing LX-PPS GNSS permanent stations whose antennas are installed on the building rooftop for the purpose of high-precision GNSS positioning services. We picked 15 pairs of adjacent GNSS permanent stations operated by LX-PPS and NGII, and then produced 3-year-long time series using the high-precision data processing software called GIPSY. Patterns and trends of position estimates were compared and analyzed. Horizontal and vertical deviations including the linear velocities coincide with the well-known crustal deformation rates of the Korean peninsula. We also observed almost the same annual or seasonal patterns from those nearby sites. After detrending the linear velocity, the amplitude and phase of annual signals almost perfectly match each other within the baseline length of 2 km. By subtracting seasonal signals, the RMS and standard deviations in LX-PPS PPGR with respect to NGII KANR are about 1, 2, and 5 mm in the north-south, east-west, and vertical directions, respectively. From this analysis it can be concluded that the rooftop-installed LX-PPS sites show similar level of stability and positioning performance comparable to those ground-mounted NGII stations.
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