국토해양부에서는 우리나라 해안과 내륙에 17개소의 기준국을 구축하여 전국토에서 실시간 DGNSS(Differential Global Navigation Satellite System) 측위가 가능하도록 서비스를 제공하고 있다. 그러나 현재 제공하는 DGNSS 서비스는 사용자가 비콘(beacon) 수신기를 이용해야만 하는 한계와 이로 인한 응용 범위의 제약을 받고 있으며, 위치정보의 폭발적 사용 증가로 인해 다양한 분야에서 더 높은 정밀도 및 정확도를 요구하고 있는 실정이다. 따라서 국토해양부에서는 국내에서 보편적 정보제공 매체로 사용 중인 지상파 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)를 이용한 가상 기준국 기반 DGNSS 서비스 제공 시스템을 구축함으로써 DGNSS 서비스를 상용화하고 광역화 할 계획이다. 이 연구에서는 국토해양부에서 개발 중인 지상파 DMB 기반 DGNSS 서비스 기술개발 현황을 소개하고, 이를 상용화 및 광역화하기 위한 방안을 제시하였다.
현재 운영 중인 DGPS RSIM은 서비스 측면에서 GPS 보정정보 만을 제공 하고 있으며, GLONASS 보정서비스는 아직까지 실시하고 있지 않다. 또한 운영적, 기술적인 측면에서 국외 기술에 많이 의존하고 있는 실정이다. 본 논문에서는 DGPS 기준국 고도화와 기술적, 운영적 독립을 위한 실질적인 대응으로서 DGNSS 통합 소프트웨어 RSIM 기술개발에 대해 다룬다. DGNSS RSIM 국산화 기술개발 및 그 성능고도화를 위하여 GPS/GLONASS 보정서비스가 가능한 DGNSS 통합 소프트웨어 RSIM 기술개발과 실제 기준국 환경에서 성능평가를 수행한 결과를 제시한다.
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.
국토해양부에서는 DGNSS 서비스의 광역화 및 상용화를 위하여 지상파 DMB를 이용한 가상기준국 기반 DGNSS 서비스를 개발하고 있다. 이 연구에서는 국토해양부에서 개발중인 시스템에 적용할 수 있는 총 세 개의 가상기준국 기반 DGNSS 보정정보 생성 알고리즘을 규현하고 각 알고리즘 적용에 따른 측위정확도 비교를 통해 개발된 알고리즘의 성능을 검증하였다. 가상기준국 기반 DGNSS 보정정보 생성 알고리즘은 역거리 가중법, 1 2차 다중 선형회귀분석법으로 각각 구현되었으며 기준망 구성을 위한 기준국 개수와 알고리즘 종류에 따른 측위정확도를 비교하였다. 그 결과 6개 기준국을 이용하는 경우보다 16개 기준국을 이용할 때 측위정확도가 향상되었으며, 다중 선형회귀분석법을 이용하는 경우가 높은 정확도를 나타냈다. 또한 가상기준국 기반의 DGNSS 측위결과가 단일기준국 기반의 DGNSS 측위결과보다 수평정확도 약 20-23%, 수직정확도 약 20-36% 향상되는 것을 확인하였다.
한국에서 제공하고 있는 위성항법보정서비스는 지상 기반의 Differential GNSS 서비스가 대표적이다. 한국은 이 위성항법보정서비스를 확대하기 위해 위성 기반의 위성항법보정시스템을 구축하고 있다. 위성 기반의 위성항법보정시스템은 SBAS(Satellite Based Augmentation System)이라 불린다. SBAS를 운영하기 위해서는 지상 기반의 위성항법보정시스템과 마찬가지로 지상에 SBAS 기준국이 설치되어야 한다. 이 SBAS 기준국은 지상기반의 DGNSS 기준국과 함께 설치될 수 있으며, 이를 위해서는 DGNSS 시스템이 SBAS 기준국용 수신기중 하나인 NovAtel 사의 G-III 수신기와 연동되어야 한다. 이 논문에서는 SBAS 기준국용 수신기인 G-III 수신기와 연동하기 위한 소프트웨어 모듈을 설계하고, 이 모듈을 DGNSS 기준국 시스템에 추가할 수 있도록 RS, IM 소프트웨어의 아키텍처를 변경하였다.
보다 편리하고 안전한 항해를 위해 GPS 뿐만 아니라 GLONASS 등 다양한 위성항법시스템이 항해장비 및 통신장비에 이용되고 있다. 특히 항만을 포함한 연안에서는 위성항법시스템 단독으로 제공하는 위치 항법 시각정보 보다 더 정확하고 신뢰할 수 있는 정보를 얻기 위해 보강시스템 개념의 DGPS 서비스를 제공하고 있다. 위성항법시스템의 다원화는 현재 연근해는 물론이고 육상에서도 제공하고 있는 DGPS 서비스를 DGNSS 서비스로 확장해야 하는 필요를 낳았다. 본 논문은 현재 국제기구가 제정한 기술표준과 권고서를 분석하고, 이들이 가지고 있는 다원화의 한계성과 유연성, 확장성의 부족을 제시한다. 그리고 현재 논의되고 있는 차세대 DGNSS 관련 국제표준과 제시한 문제와의 상관관계를 보인다. 마지막으로 본 논문은 DGNSS 서비스를 위한 국제표준의 변화가 미치게 될 영향에 대해 전망한다.
본 논문에서는 현재 운영 및 서비스 중인 DGNSS 기준국 및 감시국 서비스의 요구 성능과 그 한계에 대해 사용자 관점에서 분석하고, 이를 극복하기 위한 방안으로서 항만 항법신호(PNT) 감시 기술과 항법신호의 신뢰도를 결정하여 사용자에게 제공하기 위한 기술적 고려사항에 대해 분석한다. 먼저 DGNSS RSIM 운영 현황과 국제기구에서 요구하는 해양항법 요구성능에 대해 각각 분석한다. 다음으로 항만 혹은 사용자 관점에서 해당 요구성능을 충족시킬 수 있는지 분석한 다음, 이를 위한 보완할 수 있는 항만 항법신호 감시 및 신뢰도 서비스 기술에 대해 소개하고 향후 고려사항에 대해 제시한다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제35권4호
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pp.491-499
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2011
1999년부터 운영이 시작된 팔미도, 어청도 DGPS 해상 기준국을 시작으로 우리나라에서는 총 17개의 DGNSS 기준국을 운영하고 있는 명실상부한 DGNSS 운영 인프라의 강국이 되었다. 본 논문은 DGPS 해양 기지국을 근간으로 사용하여 우리나라의 대표적인 정기여객선 항로 구간인 제주에서 인천, 부산에서 제주, 제주에서 녹동 구간의 300 kHz 주파수의 해상 및 육상에서의 전파특성을 측정하여, 해안 DPGS 기준국에서 서비스 범위를 조사함으로써, 우리나라 DGNSS 서비스 영역을 측정하였다. 서 남해안의 선박 항로구간의 DGPS 서비스 도달범위를 확인해 본 결과 우수한 품질의 전파신호가 100 NM(권장서비스 범위) 이상 도달됨을 확인하였다. 또한 이를 통하여 선박 안전항행 및 다양한 해양안전시설물에 대하여 위치보정정보의 활용과 향후 DGPS 해양 기준국 확장에 유용할 것으로 판단된다.
현재 사용가능한 측위위성은 GPS외에도 GLONASS, GALILEO, BeiDou, QZSS등으로 다양해 졌다. 그러나 측위 정확도를 높이는 보강 서비스인 Differential GPS는 RTCM 버전 2.3 표준을 따르고 있어 GPS에 대한 보정정보만을 서비스할 수 있다. 이에 RTCM에서는 모든 위성에 대한 보정정보를 사용자에게 서비스할 수 있도록 RTCM 버전 2.4표준을 제정하고 있다. 한국의 DGNSS 기준국은 소프트웨어로 제작된 시스템이 설치되어 있어 새로운 표준에 빠르게 대응할 수 있다. 그러나 현재의 RSIM 1.3기반 DGNSS 기준국시스템의 아키텍처는 동시에 여러 GNSS의 보정정보를 생성하지 못하고, RTCM 2.4 역시 지원하지 못한다. 따라서 본 논문에서는 RTCM 버전 2.4 표준을 분석하고 소프트웨어 DGNSS 기준국 시스템이 RTCM 버전 2.4 표준에 맞춰 동시에 여러개의 GNSS에 대한 RTCM 보정정보 메시지를 생성할 수 있도록 하는 아키텍처를 설계하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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