차분 위성 항법을 위한 위치영역 필터의 설계

Design of Kinematic Position-Domain DGNSS Filters

차분 위성 항법에 있어서 빈번한 동적 변화를 수반하는 항체에 대하여 편향되지 않은 위치 추정치를 생성하기 위해서는 위상 평활화 코드 필터가 널리 사용되고 있다. 위치추정, 오차해석, 고장진단, 그리고 미지정수 결정 등 보정위성항법시스템의 다양한 응용분야에 있어서 정확한 오차공분산 정보는 중요한 역할을 담당한다. 반면, 기존의 위상 평활화 코드 필터 알고리즘들은 대부분 누적위상 측정오차에 의한 시전달 오차를 무시하므로 실재에 비하여 낙관적인 오차공분산 정보를 생성할 위험성을 내포하고 있다. 위상 평활화 코드 기법의 활용에 있어서 일관성 있고 적절한 오차공분산 정보를 생성하기 위하여 본 논문에서는 Stepwise Optimal Position Projection Filter와 Stepwise Unbiased Position Projection Filter 알고리즘을 제안하였다. 제안된 필터는 기존의 필터에 비하여 누적위상의 특성에 기인하는 시전달 오차의 특성을 정확하고 상세하게 고려하여 주며 잦은 가시위성의 변화도 함께 고려할 수 있는 장점을 가진다. 몬테카를로 시뮬레이션에 의하여 수신기 Kalman 필터, 기존의 위상 평활화 코드 필터, 그리고 제안된 두 필터들의 성능을 비교 분석 하였다.

Consistent and realistic error covariance information is important for position estimation, error analysis, fault detection, and integer ambiguity resolution for differential GNSS. In designing a position domain carrier-smoothed-code filter where incremental carrier phases are used for time-propagation, formulation of consistent error covariance information is not easy due to being bounded and temporal correlation of propagation noises. To provide consistent and correct error covariance information, this paper proposes two recursive filter algorithms based on carrier-smoothed-code techniques: (a) the stepwise optimal position projection filter and (b) the stepwise unbiased position projection filter. A Monte-Carlo simulation result shows that the proposed filter algorithms actually generate consistent error covariance information and the neglection of carrier phase noise induces optimistic error covariance information. It is also shown that the stepwise unbiased position projection filter is attractive since its performance is good and its computational burden is moderate.