DGNSS 서비스는 보정정보를 제공하는 기준국과 측량지점 간의 기선거리가 멀어질수록 정확도가 저하되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해서는 다수의 기준국을 설치하는 방법이 있지만, 기준국 설치 시 많은 비용이 소요되기 때문에 비효율적이다. 이러한 문제는 기존의 기준국들로 기준망을 구성하고 보간을 통해 측량지점의 보정정보를 생성하는 가상기준국 기반의 방법을 적용함으로써 해결할 수 있다. 이 연구에서는 국토해양부 위성항법중앙사무소에서 운영하는 DGNSS 서비스를 이용하여 가상기준국의 보정정보 생성 알고리즘을 구현하였으며 단일기준국 기반의 DGNSS 측위의 정확도를 평가하여 가상기준국 기반의 DGNSS 측위의 효용성을 검증하였다.
하드웨어 방식의 DGPS 기준국 시스템을 개선한 차세대 DGPS 기준국 아키텍처인 소프트웨어 DGPS 기준국 시스템은 하드웨어 방식에서 발견된 많은 문제점을 개선한다. 그러나, 초기의 소프트웨어 DGPS 기준국 시스템은 차세대 아키텍처를 충실히 따르고 있기는 하지만 소프트웨어의 구조에 단점을 내포하고 있어 실제 적용에 어려움이 있다. 본 논문에서는 기존 소프트웨어 DGPS 기준국 시스템의 단점을 보완하고 구조를 개선한 새로운 아키텍처를 설계하고 이 아키텍처를 기반으로 한 실제 소프트웨어를 구현한다.
현 시점 우리나라는 1999년부터 해안 DGPS(Differential Global Positioning System) 기준국을 기반으로 하여 2009년까지 해안기준국(11곳), 내륙기준국(6곳)으로 전국 17개소의 DGPS 기준국을 설치 및 운용하고 있으며, 전국적으로 DGPS 서비스를 해상 및 육상에서도 다양한 분야에 걸쳐 실시간으로 서비스가 진행되고 있다. 그러나, 우리나라의 지형상 산악지형이나 여러 가지 요인에 의한 서비스 음영지역이 발생하고 있는 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 실측데이터를 이용하여 내륙기준국에서의 지점경로 전파분석을 통하여 기준국 안테나 파라미터를 알아보고 서비스 음영지역 도출 및 나타나는 음영지역 해소 방안으로 안테나 효율 및 기준국의 송신 출력을 검토하여 그에 대한 방안을 모색하고자 한다.
현재 운영 중인 DGPS RSIM은 다중 GPS/GNSS 수신기를 이용하여 의사거리 기반 보정정보와 그 무결성 기능을 제공하고 있다. 기준국 시스템 기반 무결성 기능 강화를 위하여, 본 논문에서는 기준국 수신기를 기반으로 전파간섭을 검출할 수 있는 간이 기법과 모니터링 시스템에 대해 다룬다. 기준국 시스템에 전파간섭의 영향을 받게 되었을 경우, 전파간섭 검출을 위한 신규 시스템을 추가하지 않고, 기준 운영 시스템, 즉 기준국 수신기의 실시간 원시정보 출력과 RSIM 메시지의 세부 파라미터 정보를 이용하여 전파간섭을 검출할 수 있는 기법 제안과 그 기법을 적용한 전파간섭 모니터링 시스템을 설계하고, 시뮬레이션 결과를 제시한다. 먼저 DGPS 기준국 시스템의 구성과 기능에 대해 설명하고, 무결성 기능의 한계를 제시한다. 또한 전파간섭이 발생했을 경우 기준국 수신기에 미치는 영향에 대해 분석하고, 분석 결과를 기반으로 기준국에 적용할 만한 간이 전파간섭 검출 기법과 이를 기반으로 한 시스템을 설계하여 그 활용 가능성을 제시한다. 성능평가 결과 제안한 기법 및 시스템이 국제해사기구(IMO)에서 요구하는 무결성 성능 중의 하나인 TTA(Time to Alarm) 10초 이내의 성능을 만족할 수 있음을 제시한다.
GPS 신호에는 여러 가지 오차가 포함되어 사용자가 이를 그대로 이용할 경우 높은 정확도의 위치를 얻을 수 없다. 따라서 신호의 오차를 제거하고 높은 위치 정확도를 얻기 위하여 여러 가지 보정시스템들이 개발되어왔다. 그 중에서 광역보정시스템은 여러 개의 기준국 네트워크로부터 데이터를 수집하여 3차원 위성궤도 오차, 위성 시계오차, 서비스 지역의 전리층 지연 오차를 추정하여 사용자에게 보정정보를 제공한다. 사용자는 보정정보를 수신하여 자신의 위치에 맞는 오차정보를 계산하여 정확도를 높일 수 있다. 이러한 광역보정시스템의 성능은 기준국의 배치에 따라 차이를 보일 수 있으므로 적절한 기준국 선정을 위해서는 기준국 네트워크 변화에 따른 성능 분석이 필수적이다. 본 논문에서는 국토해양부 NDGPS 기준국 중에서 후보군을 선정한 후 시뮬레이션을 통하여 기준국 네트워크 변화에 따른 사용자 정확도, 가용성을 분석하였다. 그리고 실제 기준국에서 수집된 측정치를 처리하여 성능분석을 수행하였다.
신뢰성 있는 위성합법기반의 위치정보 서비스 제공을 위해서는 오차정보서비스와 항법신호의 이상을 감시하는 서비스가 요구된다. 항법신호 이상감시는 그동안 단일 기준국에 대한 연구 위주로 진행되어 왔다. 본 연구에서는 단일 기준국이 아닌 다중 기준국을 기반으로 한 항법신호 이상을 감시하기 위한 소프트웨어를 설계하고 구현하는데 그 목적이 있다. 다중 기준국을 기반으로 한 항법신호 이상감시 소프트웨어는 GPS 메시지를 효과적으로 수집하는 수집부와, 수집된 데이터를 이용하여 다중 기준국에서의 항법신호를 감시하기 위한 알고리즘 처리부로 나누어 소프트웨어의 효과적인 동작을 위해 모듈화를 진행하였으며, 시스템에 대한 안정성 및 확장성을 고려하여 설계하였다. 본 연구를 통하여 단일 기준국에서는 확인할 수 없는 항법신호 이상을 정밀하게 탐지할 수 있게 되었으며, 오차정보 서비스를 제공하는데 있어 기반자료로 활용될 수 있다.
한국항공우주연구원 SBAS 사업단은 한국형 위성기반 보강 항법 시스템(KASS) 개발을 위한 기준국 후보지 환경 분석을 수행하였다. 기준국 후보지 환경 분석을 위한 요구사항은 일반 시설 항목(시설, 보안, 화재 등)과 GNSS 신호 환경 항목(수평앙각, EMI, 다중경로)으로 구분하였다. 총 17개 기준국 사이트에 대한 정밀조사를 수행하였으며 사이트 요구사항 만족여부를 비교하였다. 추후 조사 결과를 바탕으로 시스템 성능 및 기준국 시스템 구축을 고려하여 KASS 시스템의 기준국을 선정할 예정이다.
본 논문에서는 국제해사기구(IMO), 국제항로표지협회(IALA) 등 국제기구의 DGNSS 서비스 요구성능 증가에 기술적으로 대처하고, 해상교통안전 증대를 위하여 선박자동식별시스템(AIS)의 기지국 시스템에서 DGPS 기준국 기능을 수행할 수 있는 효과적인 방안을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 방식은 DGPS 기준국에서 제공하는 보정 정보를 네트워크를 통하여 AIS 기지국에서 수신하고, 수신된 보정정보를 단순히 해상 선박의 AIS 단말기에 중계하는 방법이 아니라 AIS 기지국에서 커버리지 내의 선박에 최적화된 보정정보를 생성하여 전송하는 방법이다. 이를 구현하기 위하여, 본 논문에서는 먼저 DGPS 기준국과 네트워크를 통해 연결되는 AIS 기준국을 설계하고, AIS 기준국에서 보정정보를 생성하기 위한 알고리즘을 제안한다. 그리고 DGPS 기준국 보정정보의 실측 데이터를 기반으로 제안한 알고리즘의 성능평가를 수행하고 그 결과를 제시한다. 마지막으로 제안한 시스템의 효율적 적용 방안에 대해 논의한다.
본 논문에서는 현재 해양수산부에서 운영 중인 NDGPS 기준국을 SBAS 기준국으로 공동 활용하기 위한 목적으로 사이트 환경 관점에서의 타당성을 확인한다. 이를 위하여 SBAS 기준국의 사이트 환경 요구사항을 도출하고, 본 요구사항을 확인할 수 있는 절차를 수립한다. 그리고 수립된 기준국 사이트 환경 조사 절차를 기반으로 NDGPS 기준국의 현장 조사를 실시하고 그 결과를 분석한다. 이때, 사이트 환경 조사를 위한 사이트 선정은 NDGPS 기준국 17개소를 대상으로 한다. 본 논문의 내용은 NDGPS 기준국을 SBAS 기준국으로 공동 활용하기 위하여 고려해야 할 요소도출 및 위성항법시스템 분야의 기준국 선정 및 구축 시 활용할 수 있다.
현재 GPS/INS 운영 방법은 일정한 범위 내에 GPS 지상기준국을 설치하도록 되어있다. 그러나 촬영지역이 넓을 경우나 작업의 우선순위 등에 따라 지상기준국의 운영이 곤란한 상황이 발생할 수 있으며, 작업자의 실수, 수신기의 오류 등으로 지상기준국을 항상 안정적으로 운영하기 어렵다. 이에 본 연구에서는 국토지리정보원의 GPS 상시관측소를 활용하여 항공레이저측량 원시자료를 구축하고, 지상 기준국을 사용한 결과와의 비교를 통해 기준국이 항공레이저측량 결과에 미치는 영향을 분석하고자하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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