한국지역에서 GPS와 Beidou의 위성 가시성 및 고앙각 위성 분석

Analysis of Satellite Visibility and High Elevation Satellite using GPS and Beidou in Korea

Abstract

세계적으로 GNSS (global navigation satellite system)는 선진국에서 개발 및 운용 중에 있다. 가장 대표적인 시스템인 GPS (global positioning system)을 시작으로 현재 중국의 Beidou가 빠르게 발전하고 있다. 본 논문에서는 빠르게 변화하는 Beidou의 활용을 위해 현재 시점의 한국지역에서 Beidou 위성의 가시성 분석을 수행한다. 이렇게 수행되는 분석에서 안정적으로 서비스되고 있는 GPS와 비교하며 진행하도록 한다. 가시성분석은 mask angle (저앙각 위성 배제 각도)에 따른 결과, skyplot (사용자 위치에서 위성의 위치를 가시적으로 표현하기 위한 그림)을 통한 결과를 수행하였다. 가시성 분석을 통해 한국지역에서 GPS위성에 비해 Beidou 위성의 고앙각 배치가 많아지는 것을 확인 할 수 있다. 또한 고앙각 배치가 많아지는 것의 효과를 확인하기 위해 GPS와 Beidou의 가용성 및 위치정확도 분석을 수행한다. 수행 결과에 따라 한국지역에서 고앙각 위성을 활용 할 시 GPS보다 Beidou가 더 효과적일 것으로 확인된다.

Globally, global navigation satellite system (GNSS) is being developed and operated in advanced countries. China's Beidou is developing rapidly, starting with global positioning system (GPS), which is the most representative system. In this paper, we analyze the visibility of Beidou satellite in Korea at present time to utilize rapidly changing Beidou. In this analysis, it is compared with GPS which is stable service. The results of the visibility analysis are based on the results of the mask angle (the low elevation satellite exclusion angle) and the result of the skyplot (a visual representation of the position of the satellite at the user location). Visibility analysis shows that the high elevation angle of Beidou satellite is higher than that of GPS satellite in Korea. In addition, GPS and Beidou's availability and positioning accuracy analysis are performed to confirm the effect of increasing elevation angle satellites. According to the results, Beidou is more effective than GPS in using high elevation satellites in Korea.

그림 1. 데이터 수집 위치 Fig. 1. Data receiving location.

그림 2. Mask angle에 따른 평균 가시위성 수 Fig. 2. Average number of visible satellites according to mask angle.

그림 3. 시간에 따른 가시위성 수 변화 (상: mask angle 0°, 하: mask angle 30°) Fig. 3. Changes in the number of visible satellites over time (up: mask angle 0°, down: mask angle 30°).

그림 4. 괴산 클러스터에서의 24시간 skyplot Fig. 4. 24 hour skyplot in the Goesan cluster.

그림 5. Beidou 제거 위성 앙각 및 가시성 확인 Fig. 5. Beidou removed satellite elevation and visibility.

그림 6. 위치계산 불가 상황의 위성 배치 Fig. 6. Skyplot of impossible positioning.

그림 7. 비가용 구간 제거된 위치오차 Fig. 7. Position error where unavailability is removed.

그림 8. 위치 정확도 저하 구간 제거된 위치오차 Fig. 8. Position error where reduced position accuracy section removed.

표. 1. 상황별 위치 오차 및 정확도 저하율 Table 1. Position error and accuracy decrease rate.