Improvement of Relative Positioning Accuracy with GPS Carrier Phase Using Multi-Base Station

다중기준국 방식을 이용한 GPS 반송파 상대측위 정확도 향상

  • Published : 2008.12.31

Abstract

In general, RTK-GPS(Real Time Kinematic GPS) based on the single reference station is able to determinate the high accurate position of rover on the spot using error correction information of transmitted carrier phase from the base station via wireless modem. However, single reference station method has some weak points to decrease positioning accuracy because it must be obtained carrier phase from the each satellite continuously, allowed to transmit without obstacle and limited to short base line distance between base and rover station. This paper aims to attempt network based GPS carrier phase differential positioning using three multi reference stations to overcome the method of single reference station and RTK network is realized by real time monitoring program with Visual C++. The optimum error correction value of three multi reference stations by RTK networking is selected automatically to correct the position of rover station. In this paper, this algorithm is applied to determine sea water level using GPS buoy, and the accuracy results of water level change were analyzed and compared with each other using single and multi reference stations.

일반적으로 단일기준국을 이용하는 실시간 동적(Real Time Kinematic) GPS는 무선모뎀을 통해 반송파 오차보정량을 이동국으로 전송하여 현장에서 바로 고정밀의 위치를 결정할 수 있다. 하지만 단일기준국 방식은 각 위성마다의 시간대별 반송파 측정값을 지속적으로 제공해야 하며, 전송장해와 모뎀간의 거리 따른 증가 등으로 위치정확도가 저하되는 단점이 있다. 본 논문은 이러한 단점을 보완하기 위해 3대 이상의 다중기준국을 활용한 네트워크 기반의 GPS 반송파 상대측위기술을 구현하였으며, Visual C++로 제작된 실시간 모니터링 프로그램을 이용하여 RTK 네트워크를 구성하였다. 네트워크 구성에서 얻어지는 다중기준국의 오차보정량 가운데 최적의 값을 자동으로 선택하고, GPS buoy 이동국에 적용하여 해수면 관측을 수행하였으며, 이를 통해 얻어진 해수면 변동량을 단일기준국과 비교, 분석하여 결과를 도출하였다.

Keywords

References

  1. 이재원 (2001), L1 반송파의 GPS 기선해석 소프트웨어 개발, 대한토목학회 논문집, 대한토목학회, 제21권, 제6-D호, pp. 851-860
  2. 이재원 (2005), 지구물리측량의 활성화 방안 연구, 건설교통부 국토지리정보원, pp. 11-13
  3. 최윤수, 이용창, 권재현, 이재원 (2004), GPS 가상기준점 도입에 관한 연구, 한국측량학회지, 한국측량학회, 제22권, 제2호, pp. 105-116
  4. 홍정수 (2007), GPS 부이관측데이터를 이용한 해양기준면 결정, 동아대학교 박사학위논문, pp. 55-58
  5. 이현우 (2002), RTK GPS와 IMU를 이용한 대형구조물 모니터링 시스템 구축, 동아대학교 박사학위논문, pp. 81-87
  6. Estel Cardellach, Dirk Behrend, Giulio Ruffini, and Antonio Rius (2000), The use of GPS buoys in the determination of oceanic variables, Earth Planets Space, DeLoach, S.R.(1995), GPS tides: a project lo determine tidal datums with the Global Positioning System, U.S. Army Corps of Engineers Topographic Engineering Center, TEC-0071
  7. Han S., Rizos C. (1996), GPS Network Design and Error Mitigation for Real- Time Continuous Array Monitoring System, ION GPS, pp. 1827-1836
  8. Hofman-Wellenhof, B. (2003), GPS theory and practice, Springer-Wien NewYork, pp. 189-202
  9. Moore T., Zhang K., Close G., Moore R. (2000), Real-Time River Level Monitoring Using GPS Heighting, GPS Solution, Vol. 4, Number 2, pp. 63-67 https://doi.org/10.1007/PL00012843
  10. Vol. 52, pp. 1113-1116
  11. Scherer, W.D.(1990), Decomposition of Sea Level Variations: An Approach, National Ocean Service, Oceanography Workshop, unpublished manuscript