Position-Fix Improvement of Integrated GPS and DR System Using Two-Level Noise Model

이중 잡음모델을 채용한 통합 GPS/DR 시스템의 측위성능개선

This paper presents a low cost and high accuracy integrated Global Positioning System (GPS)/dead reckoning (DR) system. The integrated GPS/DR system is capable of providing highly accurate position data in real-time or in post processing. Based on the analysis of the main error source affecting the DR measurements, an eight-state mathematical model for the integrated system has been developed to represent these errors. This eight-state model has been used to build a nonlinear filter for the estimation of the state vector at every epoch when DR measurements are available. The accuracy of the system has been evaluated using 1Hz DR measurements and 3Hz continuous GPS position estimates. Through numerical simulation the system performance during periods with GPS outage has been investigated by comparing two different noise models. While one model is the position estimation filter containing a single noise model, the other filter includes two-level noise model. The simulation results have shown that the estimation filter containing two-level noise model for computing the position error of the integrated GPS/DR system yields better performance than that the filter including the single-level noise model does.

본 논문에서는 저가이면서 높은 정확도를 갖는 GPS와 DR의 통합시스템 및 이 시스템의 위치 결정에 수반되는 오차문제를 고려한다. 이 통합 GPS/DR 시스템은 실시간 또는 비 실시간으로 고정밀도의 위치 정보를 제공하는 성능을 갖는다. DR 측정치에 영향을 주는 주요 오차 요인을 분석하여 이를 8개의 상태 변수의 모델로 표현하였다. 이들 변수의 상태 방정식을 사용하여 DR신호가 제공되는 매 순간에서 상태 변수값을 추산하기 위한 통합시스템용 비선형 필터를 개발한다, 1Hz의 DR 측정치와 3Hz로 제공되는 GPS 위치 정보를 위치 추산치에 대해 이 통합시스템의 정확도를 평가한다. 시뮬레이션을 통해 GPS신호가 정전되는 기간동안 통합 시스템의 성능을 두 가지 서로 다른 잡음모델에 대해 비교 검토한다. 두 잡음모델 중 하나는 단일잡용을 사용하는 반면에 또 다른 모델은 이중 잡음 모델을 채용한다. 시뮬레이션 결과로부터 이중 잡음 모델을 채용하는 GPS/DR 통합시스템은 단일 잡음 모델을 이용하는 경우에 비하여 측위성능이 우수함을 확인하였다.