육상교통 인프라 구축을 위한 다중 네트워크 간 미지정수 수준 조정이 고려된 Compact Network RTK 보정정보 생성기법 연구

송준솔 ( June Sol Song ),박병운 ( Byung Woon Park ),기창돈 ( Chang Don Kee ) 한국항행학회 2013 韓國航行學會論文誌 Vol.17 No.4

정적 사용자에 한정되었던 Network RTK 서비스는, 최근 차량 사용자와 같은 동적 사용자를 위한 고 정확도 항법에 대한 요구 증가로 동적 사용자에 대한 적용 연구가 활발히 진행되고 있다. 동적 사용자는 위치 이동에 따라 보정정보가 생성되는 기준 국 조합이 변경될 가능성이 있으며, 사용자의 균일한 정확도 유지를 위해서 Compact Network RTK 보정정보는 기준 국 조합에 상관없이 일관성을 유지해야 한다. 따라서 본 논문에서는 기준 국에서 수행 가능한 네트워크 간 미지정수 수준 조정 방법을 제안하고, 이론적 수식전개를 통해 설명하였다. 전국 단위의 가상의 다중 네트워크를 설정하여 미지정수 수준 조정 방법에 대한 성능 검증을 수행하였으며, 사 용자 이동에 따른 네트워크 변경 상황을 가정하고, 사용자 위치의 보정정보를 미지정수 수준 조정 여부에 대해 비교 분석하였다. 또한, 두 네트워크 경계 지점에 있는 사용자에 대해 GPS 실측 데이터를 활용하여 사용자 성 능을 예측하였다. 그 결과, 미지정수 수준 전 수 cycle에 해당하는 두 네트워크 간 보정정보 불연속이 0.25 cycle 이내로 감소하였으며, 미지정수 수준 전, 2DRMS 40~50cm에 달했던 수평오차가 사용자는 네트워크 변경 에 상관없이 수평 정확도 8 cm (2DRMS) 이내의 일관된 위치 정확도의 연속적인 획득이 가능하였다. Network RTK is widely used especially for static applications so far, however, the demand for high accuracy positioning for kinetic users such as land vehicles is growing for safety and convenience reasons. Kinematic users move along the roads and the network where they receive corrections can be changed. Compact Network RTK corrections should keep consistency while network change. In this paper, we introduced a method of generating Compact Network RTK corrections considering network ambiguity level adjustment by formulation of corrections. We verified the proposed method for reference station networks across whole country. We also generated Compact Network RTK corrections using simulation and real GPS data from reference stations in South Korea and evaluated performance of users. As a result, the discontinuity between corrections from two networks reduced to 0.25 cycle from several cycles. And user could achieve less than 8 cm (2DRMS) horizontal position accuracy continuously regardless of network change.

항해 및 항법 분야 : 다중 기준국 보정정보 모델링 방식에 따른 Compact Network RTK 사용자 성능 비교

송준솔 ( June Sol Song ),박병운 ( Byung Woon Park ),기창돈 ( Chang Don Kee ) 한국항행학회 2013 韓國航行學會論文誌 Vol.17 No.5

본 논문에서는 Network RTK 보정정보를 사용자에 적용 시, 다중 기준국 보정정보 모델링 방식에 따른 사용 자 성능 비교를 수행하였다. 기준국과 사용자 거리가 멀어질수록 사용자와 기준국의 GPS 오차요소 상관성이 감소하므로, 이와 같은 GPS 오차요소의 공간적 특성에 입각하여 다수의 네트워크 보정정보를 적절히 조합하여 사용자에 적용해주어야 한다. 기존에 기준국간 수평 거리 및 고도를 활용한 다양한 보정정보 모델링 방식을 활 용하여, MAC 방식의 Compact Network RTK에 적용 가능한지 이론적으로 분석하였다. 한국 내 설치된 상시 기 준국에서 습득한 실측 GPS 데이터를 활용하여, 서울대학교에서 제안한 Compact RTK와 기존의 Network RTK가 결합된 방식인 Compact Network RTK 사용자에 대해 각 모델링 방식 별 사용자 성능을 측정치 잔여오차 및 위치 정확도 예측치 관점에서 비교 및 분석을 수행하였다. 그 결과, 각 보정정보 모델링 방식에 대해 사용자 수 평 위치 정확도 예측치의 경우 모두 2DRMS 5 cm 이내의 정확도를 보였고, 수직 위치 정확도 예측치의 경우 모두 95 % 신뢰도로 7 cm 이내의 정확도를 나타내었다. 또한, 기존 보정정보 모델 방식 중, 기준국간 고도 차 이를 사용한 모델링 방법의 적용 가능 기준국 배치 조건에 대해 분석하였다. In this paper, the performances of modeling methods for combining corrections from multiple reference stations for network user were compared and analyzed. The longer the distance between reference station and user is, the more the GPS errors are decorrelated. Based on this point, multiple corrections from reference stations which is constituting a network should be combined properly to be applied for user observation to eliminate GPS errors. There are many widely used conventional modeling methods and they are applied for Compact Network RTK users and user position accuracy is predicted by using residual errors in observation of user. Compact Network RTK is a technique of generating corrections which was developed by Seoul National University. As a result, the horizontal and vertical accuracies were within about 5 cm and 7 cm respectively with 95 % probability for all conventional modeling methods. In addition, we analyzed condition for reference station constellation for modeling method using height information.

Network RTK 항체의 불연속 위치 결정 개선을 위한 기준국 셀간 미지정수 차이 조정 연구

박병운 ( Byung Woon Park ),송준솔 ( June Sol Song ),기창돈 ( Chang Don Kee ) 한국항행학회 2012 韓國航行學會論文誌 Vol.16 No.4

단방향 Network RTK 방식은 최근 높아진 항체의 요구 정확도와 이동성을 동시에 충족할 수 있는 방식으로 고려되고 있다. 항체에 단방향 Network RTK 방식의 보정정보를 적용할 경우, 광역에서의 연속 항법을 위하여 다중 셀 기반의 Network RTK 방식이 필수적이다. 이 경우, 사용자가 셀 간 이동시 보정정보 생성에 사용되는 기준국 조합이 바뀌므로 보정정보의 불연속 값이 발생하는데, RTK 위치 결정을 위한 이중차분으로도 제거되지 않아 수평 13cm, 수직 48cm 수준의 오차가 야기됨을 확인하였다. 이러한 불연속 점을 해소하기 위하여 본 논문에서는 이종 셀 간 동일한 주(Master) 기준국을 사용하는 방안, 복수의 보정정보 수신 모듈을 설치하여 기존 위치를 기준으로 새로운 보정정보를 조정하는 방안, 이종 네트워크 간 미지정수 차이를 조정하는 세 가지 방법을 제시하였다. 세 방법 모두 셀 간 이동으로 인한 불연속 값을 효과적으로 제거되어 측정치의 1/4파장, 3cm 수준으로 위치 오차가 감소함이 확인되었으나, 기준국 셀의 확장성, 사용자 장비 부담 경감 등을 고려할 때 셀 간 미지정수를 조정하는 방식이 가장 바람직하다. One-way Network-RTK(Real Time Kinematics) is considered as a method which can satisfy moving vehicle`s recently-required high accuracy and mobility. When we use one-way Network RTK for vehicle navigation, multiple cells-based system is required to provide the service continuously in wide area. The rover which moves through various cells inevitably experiences a correction discontinuity, which is not eliminated by the DD(Double Difference) method and to cause 13cm(horizontal) and 48cm(vertical) position error. We suggest three solutions to reduce this discontinuity, which are identification of master RS with neighbor networks, duplication of communication module to receive corrections from other cells, and ambiguity adjustment between neighbor cells. All of our suggestions reduce the error to 1/4 wavelength in measurement and 3cm in position-domain, and we suggest the ambiguity adjustment is the best when we consider the extendibility of service area and the cost of rover device.

L1/L2 측정치 조합을 이용한 GPS 기준국간 반송파 미지정수 결정 기법

박병운 ( Byung Woon Park ),송준솔 ( June Sol Song ),기창돈 ( Chang Don Kee ) 한국항행학회 2011 韓國航行學會論文誌 Vol.15 No.5

본 논문에서는 Network RTK 보정정보 생성 프로세스에서 핵심 process인 기준국간 미지정수 결정을 위해 Hatch filter를 이용한 방법과 L1/L2 측정치 조합을 활용하는 방법에 대해 소개하고 시뮬레이션 데이터 및 실측 데이터를 활용하여 그 성능을 비교 및 검증하였다. 각각의 방법에 대해 수식 전개를 수행하였으며, 사용자 성능 검증을 위해서 다중 기준국 네트워크에 대해 생성한 보정정보와 사용자 위치에서 생성한 보정정보의 차이값을 비교하였다. 각각의 기준국간 미지정수 결정 방법을 실측 데이터에 적용하여 사용자 성능을 예측한 결과, Hatch filter를 사용한 경우에는 단일 기준국 RTK 기반의 방법에 비해 다중 기준국 네트워크에서 생성된 보정정보를 사용하는 것이 사용자 성능을 크게 향상시키는 결과를 확인하였다. 그러나 사용자의 미지정수에 영향은 없으나, 상당한 크기의 바이어스 오차가 포함되는 것을 확인하였고 그 원인에 대해 분석하였다. L1/L2 측정치 조합을 이용한 경우, Hatch filter를 사용한 방법에 비해 사용자에 발생하는 오차의 크기가 훨씬 감소하였으며 잔차의 경향성도 훨씬 감소한 것을 확인하였다. In this paper, we introduce two techniques for resolving integer ambiguities between reference stations, which is one of the most important processes in Network RTK correction generation process. Each techniques uses Hatch filter and combination of L1/L2 measurements and we used simulation data and real data to evaluate performance of the techniques. For evaluating performance of each technique, we compared corrections generated from user site and Network RTK. As a result, Network RTK with the technique which uses Hatch filter improves user performance much more than single baseline RTK does. Residual of user is smaller than a half size of wavelength so it does not affect user integer ambiguity resolution, however, it contains significant bias error. On the other hand, when we used the technique which uses combination of L1/L2 measurements, residual error of user is largely reduced compared to the technique using Hatch filter.

항행 및 항법 분야 : RTK 보정정보 난수신 환경에서의 측위연속성 향상을 위한 시간지연 보상연구

박병운 ( Byung Woon Park ),송준솔 ( June Sol Song ),기창돈 ( Chang Don Kee ),양철수 ( Chul Soo Yang ),차득기 ( Dek Kie Tcha ) 한국항행학회 2010 韓國航行學會論文誌 Vol.14 No.5

OmniSTAR HP의 측위모드별 수렴시간 분석

이인수(Lee, In Su),박병운(Park, Byung Woon),송준솔(Song, June Sol) 대한공간정보학회 2011 대한공간정보학회지 Vol.19 No.3

본 연구에서는 기존 위성항법시스템의 경우 고가의 장비보유, 통신장애에 따른 이용의 제한 등의 단점을 보완할 수 있는 광역보정위성항법시스템인 위성기반보정시스템(SBAS: Satellite Based Augmentation System) 의 하나인 OmniSTAR의 개요, 고정해에의 수렴시간(convergence time)을 분석한 결과, 동적모드(Dynamic mode)에서 약 39분, 정적모드(Static mode)에서 약 28분 소요되는 것으로 나타났다. 본 연구의 성과는 높은 정확도를 요구하지 않는 위치기반서비스(LBS: Location Based Service) 분야, 모바일 측위분야, 공간정보산업분야에 활용될 수 있을 것으로 사료된다. In this study, author analyzed the overview and the convergence time of Fixed solutions (<15㎝) of OmniSTAR, one of SBAS(Satellite Based Augmentation System) as WADGPS (Wide Area Differential GPS), which can compensate the drawbacks of the existed GNSS (Global Navigation Satellite System) that require the expensive receiver and is impossible to position in case of the radio interference in urban sometimes. As a result, the test shows that the less than 15㎝ 3D standard deviation converges in 39 minutes at Dynamic mode and 28 minutes at Static mode. It is expected that we can apply OmniSTAR to a variety of fields such as LBS(Location Based Service), mobile positioning, and the geo-spatial information industry that does not necessarily guarantee the high position accuracy.