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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.
도심 지역에서의 드론 운용을 위한 비행 고도별 SBAS 보강항법 가용 시간 예측
석효정,박병운,Seok, Hyo-Jeong,Park, Byung-Woon 한국국토정보공사 공간정보연구원 2016 지적과 국토정보 Vol.46 No.1
다양한 산업에서 드론의 활용 가능성이 높아지는 추세에 따라 무인기 관련 법 개정에 대한 요구가 커지고 있다. 그러나 현재 드론은 조종사의 비행 조건 및 운용 범위가 엄격하게 제한되고 가시 환경 하에서만 운용이 가능하므로, 택배 등의 산업에는 활용이 어렵다. 따라서 다양한 산업에서의 드론 활용 가능성을 높이기 위해서는 위치정확도 향상은 물론이고, 무인기의 충돌을 방지하고, 위험요소를 회피하기 위한 적절한 보호수준(Protection Level)을 계산하는 것이 필수적이다. 보호수준을 포함한 무결성 정보는 SBAS(Satellite Based Augmentation Systm) 시스템을 이용한 보강항법 수행을 통해 산출할 수 있으며, 이를 통해 GPS(Global Positioning System) 단독측위가 가지는 한계를 보완할 수 있다. 이에 따라 본 논문에서는 LAAS(Local Area Augmentation System) 착륙 카테고리별 결심고도를 기준으로 드론의 비행고도를 설정하여, GPS 단독측위와 SBAS 보강항법 수행 시의 하루 중 항법수행 가능 시간의 비율을 비교하는 시뮬레이션을 수행하였다. Voices demanding a revision of the aviation law on the operating drones are continuously rising high with the increase of their applicability in various industry fields. According to the current regulations, drones are permitted to fly under very strict conditions, which include limited places and the line-of-sight visibility from pilots. Because of the strict regulations, it is almost impossible for drones to be used in many industries such as parcel delivery services. To improve the business value of drones, we have to improve the accuracy of drones' positions and provide the proper protection levels in order to detect and avoid any risks including the collisions with the other drones. SBAS(Satellite Based Augmentation System) can support the aviation requirements with the accuracy and integrity so as to reduce the position errors and to calculate the protection levels of drones. In this paper, we assign the flight heights of drones according to the decision heights as per LAAS(Local Area Augmentation System) landing categories and conduct a simulation to predict the SBAS available time of the day.
임철순 ( Cheol-soon Lim ),박병운 ( Byung-woon Park ) 한국항행학회 2017 韓國航行學會論文誌 Vol.21 No.3
2001년 국제해사기구(IMO)는 IMO 결의안 A.915(22)를 통해 미래 해양항법을 위한 성능 요구조건을 규정하였다. 현재 DGPS 서비스를 제공 중인 다수의 DGPS 시스템은 IMO 결의안 A.915(22)에서 규정한 성능요구조건을 충족하지 못한다. 이러한 요구성능 증가에 대처하고 안전한 측위서비스 제공을 위한 DGPS 대체 및 보완 기술 중 하나로 SBAS의 활용이 고려되고 있다. 특히, 기존에 설치된 DGPS 기준국을 재정비하기 위해서는 매우 많은 예산이 소요되므로, SBAS 메시지를 활용하여 보정정보를 생성하여 전송하는 방법이 제안된 바 있다. 본 논문에서는 해양 사용자에 대해서 해양수산부 국립해양측위정보원에서 운영하고 있는 NDGPS와 일본의 MSAS의 성능을 비교분석 하였다. 또한, DGNSS 시스템의 보완 및 대체 시스템으로써 SBAS가 IMO 결의안 A.915(22)에서 규정한 요구조건을 충족하는지 검증하였다. The international maritime organization(IMO) has defined performance requirements for future maritime navigation through IMO resolution A.915(22) in 2001. Many DGPS systems currently providing DGPS services do not meet the performance requirements specified in IMO resolution A.915(22). The use of SBAS is considered as one of the DGPS replacement and supplementary system for coping with the increase in demand performance and providing safe positioning service. In particular, since a large amount of budget is required to rearrange the existing DGPS reference stations, a method which transmits differential corrections generated by using SBAS message has been proposed. In this paper, we compare and analyze the performance of NDGPS which is operated by the National Maritime PNT Office of the ministry of oceans and fisheries(MOF) in Korea and MSAS in Japan. Also, we verify that SBAS, as alternative and complementary system, meets the performance requirement specified in IMO resolution A.915(22).
Network RTK 품질 분석 방법론별 성능 지표와 사용자 항법 정확도의 상관성
임철순 ( Cheol-soon Lim ),박병운 ( Byung-woon Park ),허문범 ( Moon-beom Heo ) 한국항행학회 2018 韓國航行學會論文誌 Vol.22 No.5
정지한 객체의 측위에 사용되던 Network RTK (real time kinematics) 기술을 이동형 항체의 항법에 적용하기 위해서는 보정정보와 함께 사용자의 성능을 대표할 수 있는 지표가 함께 제공되어야 한다. 이를 위하여 본 논문에서는 I95 (ionospheric index 95) / G95(geodetic index 95), SBI (semivariance based index), RIU (residual interpolation uncertainty) 등의 지표 도출 알고리즘을 분석하고 이를 국토지리정보원의 기준국 원시 데이터와 VRS (virtual reference station) 사용자에 적용함으로써 정밀 항법 성능 지표로의 활용 가능성을 타진하였다. 24시간 데이터를 처리한 결과 보정정보의 비선형성을 나타낼 수 있는 RIU 지표와 Network RTK 사용자의 위치 정확도와의 상관성이 0.52로 타 지표에 비해 훨씬 높은 것으로 나타났으므로 향후 이동 항체의 항법 성능 지표로 사용이 가능할 것으로 예상된다. In order to apply the Network RTK (real time kinematics) technology, which has been used for positioning of stationary points, to the navigation of vehicles, its infrastructure should provide correction data with a quality indicator that can show the expected accuracy in real time. In this paper, we analyzed various indicator generation algorithms such as I95 (ionospheric index 95) / G95 (geodetic index 95), SBI (semivariance based index) and RIU (residual interpolation uncertainty). We also applied them to the raw observables from the reference stations of National Geographic Information Institute and VRS (virtual reference station) users, and then examined its feasibility to be used as a real-time performance index of the Network RTK rover. 24 hour data analysis shows that the RIU index, which can represent the non-linearty of the correction, has the strongest correlation with the Network RTK rover accuracy. Therefore, RIU index is expected to be used as a real-time performance index of the Network RTK rover.