A Study for Improving the Positioning Accuracy of DGPS Based on Multi-Reference Stations by Applying Exponential Modeling on Pseudorange Corrections

김군택,박관동,이은성,허문범 사단법인 항법시스템학회 2013 Journal of Positioning, Navigation, and Timing Vol.2 No.1

In this paper, a pseudorange correction regeneration algorithm was developed to improve the positioning accuracy of DGPS using multi-reference stations, and the optimal minimum number of reference sites was determined by trying out different numbers of reference. This research was conducted using from two to five sites, and positioning errors of less than 1 m were obtained when pseudorange corrections are collected from at least four reference stations and interpolated as the pseudorange correction at the rover. After determining the optimal minimum number of reference stations, the pseudorange correction regeneration algorithm developed was tested by comparison with the performance of other algorithms. Our approach was developed based on an exponential model. If pseudorange corrections are regenerated using an exponential model, the effect of a small difference in the baseline distance can be enlarged. Therefore, weights can be applied sensitively even when the baseline distance differs by a small amount. Also weights on the baseline distance were applied differently by assigning weights depending on the difference of the longest and shortest baselines. Through this method, the positioning accuracy improved by 19% compared to the result of previous studies.

국토해양부 NDGPS 정확도 향상을 위한 의사거리 보정치의 이상점 및 노이즈 제거기법 개발

김군택(Kim Koon Tack),김혜인(Kim Hye In),박관동(Park Kwan Dong) 대한공간정보학회 2011 대한공간정보학회지 Vol.19 No.2

DGPS(Differential Global Positioning System) 측위에 보정정보로 사용되는 의사거리 보정치(PRC, Pseudo Range Correction)에는 불규칙적으로 이상점, 노이즈, 이상현상이 발생한다. 이러한 의사거리 보정치를 보정정보로 사용한 DGPS 측위의 경우 측위 오차는 증가하게 된다. 따라서 이 연구에서는 발생되는 의사거리 보정치의 이상점, 노이즈, 이상현상을 다항식 곡선 접합을 적용한 모델링을 통해 검출 및 보정하는 기법을 제안하였다. 또한 의사거리 보정치 모델의 검증을 위해 보정 전·후의 의사거리 보정치를 DGPS 측위에 사용하여 측위오차를 분석하였다. 분석 결과, 이상점, 노이즈, 이상현상이 발생하는 의사거리 보정치를 사용한 측위의 RMS 오차는 수평방향으로 3.84m로 나타났고, 보정된 의사거리 보정치를 사용한 측위에서는 RMS 오차가 수평방향으로 1.49m로 나타나서 측위 정확도가 향상되는 것을 확인하였다. The Pseudorange Corrections (PRC), which are used in DGPS as calibration messages, can contain outliers, noise, and anomalies, and these abnormal events are unpredictable. When those irregular PRC are used, the positioning elTor gets higher. In this paper, we propose a strategy of detecting and correcting outliers, noise, and anomalies by modeling the changing pattern of PRC through polynomial curve fitting techniques. To validate our strategy, we compared positioning errors obtained without PRC calibation with those with PRC calibration. As a result, we found that our algorithm performs very well; the horizontal RMS error was 3.84 m before the correction and 1.49 m after the correction.

KASS 통신네트워크 개발을 위한 아키텍처 설계 방안 연구

김군택(Koontack Kim),최철희(Chul-Hee Choi),이은성(Eun Sung Lee),남기욱(Gi-Wook Nam) 항공우주시스템공학회 2017 항공우주시스템공학회 학술대회 발표집 Vol.2017 No.4

DGPS 정확도 향상을 위한 PRC 이상점 제거기법 개발

김군택(Kim, Koon Tack),박관동(Park, Kwan Dong),김혜인 한국측량학회 2011 한국측량학회 학술대회자료집 Vol.2011 No.4

이 연구에서는 RTCM 메시지에 포함되어 있는 PRC의 특성을 분석하였다. 또한 불규칙적으로 발생되는 PRC의 이상점을 다항식 곡선 접합을 적용하여 검출 및 보정하는 기법을 제안하였다. 또한 보정된 PRC의 검증을 위해 PRC의 이상점이 존재하는 에폭에서 보정 전·후의 PRC를 DGPS 측위에 사용하여 측위오차를 분석하였다. 분석 결과, 다항식 곡선 접합을 적용하여 이상점을 보정한 PRC를 사용한 측위에서 이상점이 존재하는 PRC를 사용한 측위보다 오차가 감소하는 것을 확인하였다.

Threshold Determination of The GPS Carrier Acceleration, Ramp, and Step on the Normal Condition

손은성,김군택,임성혁,허문범 사단법인 항법시스템학회 2015 Journal of Positioning, Navigation, and Timing Vol.4 No.4

In this study, the carrier acceleration-ramp-step test was applied to GPS carrier phase measurements, and the results were compared and analyzed. In the carrier acceleration-ramp-step test, the acceleration, ramp, and measurements are estimated using 10 consecutive carrier phase measurements for satellites observed at the same time based on the least square method. As for the characteristic of this test, if failure occurs in the measurement, the value jumps significantly compared to the previous result; but it judges that failure has occurred in all the satellites although failure has occurred in one satellite. Therefore, in this study, a method that eliminates a satellite with failure was suggested, and thresholds of the carrier acceleration, ramp, and step were suggested. The evaluation of the failure detection performance of carrier phase measurement using the suggested thresholds showed that failure could be detected when the carrier phase measurement changed abruptly by more than about 0.1 cycles.

GPS 의사거리-반송파 위상 측정치의 고장검출을 위한 임계값 결정 연구

손은성,김군택,임성혁,이은성,허문범,남기욱,Son, Eunseong,Kim, Koon-Tack,Im, Sung-Hyuck,Lee, Eun-Sung,Heo, Moon Beom,Nam, Gi-Wook 한국항공운항학회 2016 한국항공운항학회지 Vol.24 No.1

In this study, The code-carrier divergence test was applied to GPS measurements, and the results were compared and analyzed. The GPS data used for the threshold determination were obtained from Global Navigation Satellite System permanent stations built by the Korea Aerospace Research Institute. At each permanent station, identical dual-frequency receiver and choke ring antenna with radome are installed. The analysis method, root mean square values were compared and analyzed for each permanent station and satellite. As a result, the root mean square value generally decreased as the satellite elevation angle increased although the trend was gentle. Threshold were finally selected based on the average and standard deviation of root mean square for each permanent station. For improving of availability and continuity in real-time operation when the threshold is over the limits, Code-Carrier divergence test values are initialized.

SAT#1 (Preliminary Integration) Test Results of KASS System

정환호,장현진,김군택,이재은,이병석 사단법인 항법시스템학회 2021 Journal of Positioning, Navigation, and Timing Vol.10 No.2

According to the Korea Augmentation Satellite System (KASS) system milestone, Site Acceptance Test (SAT) has three steps test until the end of the project. SAT#1 is the first time of SAT steps and verify the KASS Reference Station (KRS) and Sub System (S/S) for the monitoring and controllable. After the equipment and software were installed at the Mission Control Center (MCC) with Central Monitoring and Control Simulator (CMS) for the SAT#1, the 1:1 test was progressed when the KRS and S/S are ready to test. SAT#1 has a 10 steps test case and it was progressed each KRS sites. The test was finished throughout the real-time monitoring and the data collection including the data analysis all of the 7 KRS sites. Finally SAT#1 was completed on December 2020 with successfully.

유럽 위성항법보정시스템 EGNOS 최신 기술 동향

손민혁(Son, Minhyuk),이재은(LEE, Jaeeun),김군택(KIM, Koontack),이병석(LEE, ByungSeok),남기욱(Nam, Gi-Wook) 한국항공우주연구원 2020 항공우주산업기술동향 Vol.18 No.1

위성항법 기술 선진국은 독자적으로 위성항법시스템을 개발하여 운영하고 있으며 항법 성능을 향상하고 보장하기 위한 위성 기반의 위성항법보정시스템(SBAS)을 함께 운영하고 있다. 유럽연합은 EGNOS를 개발하여 운영하고 있으며 항공은 물론 해상, 육상까지 그 영역을 넓혀 가고 있다. 또한, EGNOS의 운영 효율과 성능의 향상 등을 위해 지속적인 시스템의 업데이트 및 업그레이드를 추진하여 시스템을 진화시키고 있다. 여기서 EGNOS 시스템에 대해 세부적으로 알아보고 성능 유지 및 향상을 위한 EGNOS 시스템의 진화에 대해 살펴보기로 한다. 또한, 국내에서 개발 중인 KASS의 개발 현황을 살펴보기로 한다. Advanced countries related to satellite navigation technology have independently developed and operated satellite navigation systems, and are also operating Satellite Based Augmentation System (SBAS)’s to improve and ensure navigation performance. The European Union has developed and operated EGNOS and is expanding its scope not only to aviation, but also to sea and land transportation. In addition, EGNOS is continuously evolving the system by continuously updating and upgrading the system to improve its operation efficiency and performance. In this paper, the introduction of the EGNOS system and the evolution of the EGNOS system for maintaining and improving performance are described in detail. In addition, it presents the development status of KASS in Korea.

차분 기법을 적용한 GPS 반송파 위상 측정치 고장 검사

손은성 ( Eunseong Son ),임성혁 ( Sung-hyuck Im ),김군택 ( Koon-tack Kim ) 한국항행학회 2017 韓國航行學會論文誌 Vol.21 No.6

이 연구에서는 GNSS (global navigation satellite system) 인프라 기반 측위 보정정보 생성을 위한 전처리 단계인 GPS (global positioning system) 반송파 위상 측정치의 고장 검사를 수행하였다. 기존 CARST (carrier acceleration ramp step test) 방법은 수신기 시계 오차를 제거하기 위해 평균값을 이용함으로써 검사 대상에 영향을 준다. 따라서 이 연구에서는 차분 기법을 적용하여 기존 CARST 결과와 비교하였다. 실 데이터에 인위적인 고장을 인가하여 고장 시뮬레이션을 수행한 결과 차분 기법을 적용할 경우 각각의 위성에 대해 독립적인 고장 검출이 가능한 것으로 판단되었으며 단일차분과 이중차분은 유사한 결과를 나타내었다. 실 데이터를 이용하여 기존의 방법과 비교한 결과 위성 간 차분, 수신국간 차분 결과의 장단점을 확인할 수 있었다. 그러나 결과 값에 대한 위성 및 수신기 시계 오차의 영향은 추가적인 분석이 필요할 것으로 판단된다. This study performed fault test on global positoining system (GPS) carrier phase measurements, which is a preprocessing step to generate the positioning correction information based on the global navigation satellite system (GNSS) infrastructure. The existing carrier acceleration ramp step test (CARST) method affects the test result by using the mean value to eliminate the receiver clock error. In this regard, this study applied differencing and compared its results with those of the existing CARST. The fault simulation that applied artificial faults to the actual data found that the fault could be detected independently on each satellite when difference method was applied, and the single difference CARST and the double difference CARST produced similar results. The comparison with the existing method using actual data demonstrated the strengths and weaknesses of satellite and station single difference. Nevertheless, it is our understanding that it would require an additional analysis to determine whether the results were affected by the satellite or receiver clock error.

지상파 DMB 기반 DGPS 서비스 측위 정확도 평가

김혜인(Hye-In Kim),김지혜(Jihye Kim),김군택(Koon-Tack Kim),박관동(Kwan-Dong Park),김두식(Dusik Kim) 한국항해항만학회 2012 한국항해항만학회지 Vol.36 No.6

국토해양부에서는 NDGPS 서비스의 광역화와 상용화를 위하여 2012년 현재 지상파 DMB 기반 DGPS 서비스를 구축하여 전국적으로 실험방송을 하고 있다. 이 연구에서는 저가의 GPS 수신 장비를 사용하여 지상파 DMB 기반 DGPS 서비스를 이용한 동적환경에서의 이동측위를 수행하고 정확도를 평가하였다. GPS 단독측위, NTRIP 기반의 단일기준국 NDGPS 측위, 그리고 지상파 DMB 기반의 가상기준국 DGPS 측위를 동시에 수행하였으며 고정밀 측위 결과와의 비교를 통해 수평오차를 산출하였다. 그 결과 GPS 단독, NTRIP-DGPS, DMB-DGPS 측위의 수평오차가 DMB 송출간격이 3초일 때 2.3m, 1.0m, 0.7m, 1초일 때 2.0m, 1.2m, 0.8m로 나타났다. 이를 통해 해당 서비스를 이용할 경우에 단일기준국 기반의 NDGPS 서비스를 이용하는 경우보다 수평 정확도가 향상되는 것을 확인하였다. As of 2012, for service-area-widening and commercialization of DGPS service, the Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs has completed a DGPS service via Terrestrial Digital Multimedia Broadcasting and doing experimental broadcasting. In this study, kinematic positioning tests were conducted based on DGPS service via T-DMB using low-cost GPS equipments in a dynamic environment. Standalone GPS, single-reference NDGPS via NTRIP, and virtual-reference DGPS via T-DMB surveys were conducted at the same time. And horizontal positioning errors were computed by comparing them with the result of high-precision positioning. As a result, when the DMB transmission interval was 3 seconds, horizontal positioning errors of standalone GPS, NTRIP-DGPS, and DMB-DGPS were 2.3m, 1.0m, and 0.7m, respectively. When the interval was 1 second, horizontal positioning errors were 2.0m, 1.2m, and 0.8m, respectively. Thus horizontal positioning accuracies improved with the DMB-DGPS compared to the traditional single-reference NDGPS.