Generation of Korean Ionospheric Total Electron Content Map Considering Differential Code Bias

The ionospheric delay is the largest error source in GPS positioning after the SA effect has been turned off in May, 2000. In this study, we used 44 permanent GPS stations being operated by National Geographic Information Institute (NGII) to estimate Total Electron Content (TEC) based on pseudorange measurements phase-leveled by a linear combination with carrier phases. The Differential Code Bias (DCB) of GPS satellites and receivers was estimated and applied for an accurate estimation of the TEC. To validate our estimates of DCB, changes of TEC values after DCB application were investigated. As a result, the RMS error went down by about an order of magnitude; from 35~45 to 3~4 TECU. After the DCB correction, ionospheric TEC maps were produced at a spatial resolution of $1^{\circ}{\times}1^{\circ}$. To analyze the effect of the number of sites used for map generation on the accuracy of TEC values, we tried 10, 20, 30, and 44 stations and the RMS error was computed with the Global Ionosphere Map as the truth. While the RMS error was 5.3 TECU when 10 sites are used, the error reduced to 3.9 TECU for the case of 44 stations.

Differential Code Bias를 고려한 한반도 전리층 총전자수 지도 생성

전리층에 의한 신호지연 오차는 2000년 5월 SA해제 후 GPS 측위의 가장 큰 오차 요인이다. 이 연구에서는 전리층 오차를 산출하기 위한 방법으로 국토지리정보원 44개소의 상시관측소로부터 제공된 위상평활코드 의사거리 관측값을 이용하여 전리층 총전자수를 추정하였다. 총전자수를 정확하게 추정하기 위해 위성과 수신기의 하드웨어 바이어스인 DCB(Differential Code Bias)를 산출하여 적용하였으며, 적용 효과를 확인하기 위해 GlM을 기준으로 DCB 적용 전 후의 전리층 총전자수를 비교하였다. 그 결과, DCB를 적용했을 때 약 3~4 TECU, 적용하지 않았을 때 약 35~45 TECU의 RMS 오차를 나타냈다. DCB를 적용하여 $1^{\circ}{\times}1^{\circ}$ 공간해상도의격자형 전리층 총전자수 지도를 생성하였으며, 이때 총전자수 추정에 이용되는 상시관측소의 개소 수 증가에 따른 효과를 분석하기 위해 상시관측소의 개소 수를 10개소, 20개소, 30개소, 44개소 순으로 증가시키며 총전자수를 추정하였다. 각 총전자수 지도를 GIM과 비교하여 RMS 오차를 산출한 결과, 10개소의 상시관측소를 이용한 경우 5.3 TECU에서 44개소의 상시관측소를 이용한 경우 3.9 TECU로 감소하는 것을 확인하였다.