284개의 IGS GPS 관측소와 한반도 및 인근 섬들에 위치한 22개 GPS 관측소의 관측 데이터를 이용하여 2011년 3월 11일에 발생한 진도 9.0Mw의 Tohoku-Oki 지진이 아시아 및 한국의 GPS 상시관측소에 미친 위치변동량을 분석하였다. GPS 관측데이터는 지진발생일을 기준으로 전후 7일씩 총 15일간 수신자료를 이용하였으며, GAMIT/GLOBK 소프트웨어를 이용하여 등진역 변위와 지진 후 변위를 해석하였다. 연구 결과, Tohoku-Oki 지진의 영향이 광범위 하여 진앙 중심으로부터 2,702km 떨어진 GPS 상시관측소에서도 등진역 변위가 발생한 것으로 나타났으며, 일본과 가까운 한국, 중국, 대만, 러시아 등 여러 국가에서도 지진의 영향이 확인되었다. 또한, Tohoku-Oki 지진은 한국의 GPS 상시관측소에 최소 14.9mm에서 최대 58.3mm에 이르는 위치변동량을 발생시켜 측지기준망의 성과를 새롭게 정비하지 않고 GPS 측량을 수행하는 경우 최대 20mm에 이르는 위치오차가 발생할 수 있을 것으로 판단되었다.
DGPS 기준국은 Differential GPS를 위한 GPS 보정정보를 생성하고 방송하는 역할을 하는 국가 인프라이다. 현재 한국에서는 과거 하드웨어 기반의 DGPS 기준국 시스템을 개선하고 고도화하기 위해 USCG에서 제안한 차세대 표준인 소프트웨어 기반 DGPS 기준국을 도입하여 운영하고 있다. 그러나 USCG에서 제안한 소프트웨어 기반의 DGPS 기준국은 그 형태만 소프트웨어 방식으로 변경되었을 뿐 본질적인 아키텍처는 상당부분 개선되지 않아 소프트웨어 기반으로 변경한 장점을 크게 살리지 못하고 있다. 본 논문에서는 보다 간결화된 구조가 요구되는 DGPS 기준국에서 사용될 수 있는, 기준국 소프트웨어와 감시국 소프트웨어가 통합된 새로운 소프트웨어 기반 해양 DGPS 기준국의 아키텍처를 설계하였다.
GPS상시관측망 자료를 이용하여 국토지리정보원에서는 VRS 서비스를 하고 있으며 실시간적이고 정확도를 높이기 위해 VRS-RTK 측량방법이 널리 사용되는 추세이다. 하지만 VRS-RTK GPS 측량에서 이동국과 기지국간의 거리가 멀어지면 정확도가 떨어지는 경향이 있다. 본 연구에서는 지적도근점측량 시 이러한 문제점을 파악하기 위해서 GPS 상시관측망의 안쪽과 바깥쪽에 존재하는 경남 거제시의 실험지역 두 곳을 선정하여 정확도를 분석하였다. 두 지역을 대상으로 정확도를 분석한 결과 위치오차에 대한 평균제곱근오차는 ${\pm}0.03m$로서 지적측량 규정내에 있었으며, 지적측량 시 VRS-RTK GPS 측량의 적용가능성을 제시하였다.
본 논문에서는 위치기반 서비스 인프라 구축에 필요한 능동형 위치획득 단말을 제안하고 실제 사용 환경에서 성능을 분석하였다. 제안하는 능동형 위치획득 단말은 GPS 모듈과 CDMA 모듈이 결합된 복합 단말 형태로서 위성 GPS 신호를 이용한 독자적 위치정보 획득이 가능하며, GPS 음영 지역에서는 기지국 좌표 정보를 이용하여 사용자 위치를 결정할 수 있다. 이것은 기존 A-GPS 방식과 구별되는 독자적 위치획득 기법이다. 또한, 음영지역에서 위치획득이 어려웠던 GPS 방식의 단점을 보완할 수 있다. 수행한 실험 결과를 통해 본 논문에서 제안하는 능동형 위치획득 단말이 위치 기반 서비스에서 요구하는 독자적인 위치획득 능력, 위치정보 획득의 연속성 및 위치 정보의 보안성 유지 등의 조건에 적합하다는 것을 확인하였다.
본 연구에서는 광주에 위치한 삼각점을 중심으로 전라남도 4점과 전라북도 5점을 연결하는 평균 기선길이 75km로 GPS관측망을 구성하고 각 측점에서 관측한 데이터를 방송궤도력과 정밀궤도력으로 각각 기선 해석을 실시하여 기선거리별 동계학적 해석 결과인 분산비, 기준분산, 평균제곱근 오차 등을 산정 한 후 진라 남,북도에 이르는 GPS관측망의 각 기선에 대해 신뢰도를 상호 비교 분석한 결과 정밀궤도력에 의한 기선해석이 방송궤도력에 의한 기선해석 보다 전반적으로 신뢰도가 양호하게 나타났고, 특히 정밀궤도력을 이용한 기선해석은 기준 공분산 값이 모두 1 미만으로 나타나, 측점간의 거리가 길어지고, 지역적 변환계수와 지구중심절대좌표를 선정함에 있어 정밀궤도력을 이용할 때가 기선해석의 신뢰도가 향상됨을 알 수 있었다.
이 연구에서는 GPS 기준국 주변에 존재하는 장애물의 방향과 고도각이 좌표 정확도 변화에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통해 분석하고자 한다. 최적의 관측환경에 있는 기준국의 정밀좌표를 산출한 뒤 고도각 $10^{\circ}$부터 $70^{\circ}$까지의 장애물이 동, 서, 남 방향에 각각 존재한다고 가정하고 관측자료를 재구성하였다. 10일간의 관측자료를 이용하여 일단위와 시간단위로 각각 처리하였다. 일단위 처리결과에서는 RMSE가 10mm 내외였으나 시간단위 결과에서는 100mm 수준까지 증가하였다. 장애물의 고도각이 높아질수록 수평 및 수직방향 RMSE는 증가하였고 높이 추정값은 감소하였다. 방향에 따른 분석에서는 동쪽이나 서쪽에 장애물이 존재할 때 남북방향에 비해 동서방향으로 위치오차가 더 크게 증가하였고 남쪽 장애물인 경우에는 동서방향의 오차폭이 상대적으로 작게 나타났다.
IGS(International GNSS Service) 산출물 생성에 사용되는 지상국의 선정은 산출물 정밀도에 영향을 미칠 수 있는 중요한 과정이다. 지상국 선정에 있어서 지상국 자료의 품질이 좋지 않은 지상국들은 제외시켜야 하며, 전 지구적으로 고른 분포를 갖도록 선정해야 한다. 이 연구에서는 12개의 지상국 망을 이용하여 GPS 위성의 궤도력을 산출하고 지상국 선정이 GPS 위성의 궤도력 산출에 미치는 영향을 분석하였다. 지상국의 성능을 판단하기 위해 자료의 품질을 조사하였으며, 관측개수, 사이클 슬립 개수 및 L1, L2에 대한 의사거리의 다중경로 오차를 고려하였다. 고른 지역분포를 갖는 지상국 선정을 위해서 SOD(Second Order Design) 방법을 사용하여 Taylor-Karman 구조로부터 정의되는 기준 행렬과 여행렬(cofactor matrix)의 차이가 가장 작도록 지상국들을 선정하였다.
Choi, Byung-Kyu;Cho, Chang-Hyun;Cho, Jung Ho;Lee, Sang Jeong
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제4권4호
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pp.205-211
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2015
The Global Navigation Satellite System (GNSS) is undergoing dramatic changes. Nowadays, much more satellites are transmitting navigation data at more frequencies. A multi-GNSS analysis is performed to improve the positioning accuracy by processing combined observations from different GNSS. The multi-GNSS technique can improve significantly the positioning accuracy. In this paper, we present a combined Global Positioning System (GPS), the GLObal NAvigation Satellite System (GLONASS), the China Satellite Navigation System (BeiDou), and the Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) standard point positioning (SPP) method to exploit all currently available GNSS observations at Mokpo (MKPO) station in South Korea. We also investigate the multi-GNSS data recorded at MKPO reference station. The positioning accuracy is compared with several combinations of the satellite systems. Because of the different frequencies and signal structure of the different GNSS, intersystem biases (ISB) parameters for code observations have to be estimated together with receiver clocks in multi-GNSS SPP. We also present GPS/GLONASS and GPS/BeiDou ISB values estimated by the daily average.
우리나라는 GPS 보정시스템인 DGPS 위성항법보정시스템이 해안용 11곳과 내륙용 6곳의 기준국이 설치 되어 운용되고 있다. 내륙 기준국은 위성항법 보정신호를 500W 출력으로 서비스하고 있으나, 산간 지역 등 국내 지역에 따라 음영지역이 발생한다. 본 논문에서는 내륙 기준국의 출력을 1kW 이내에서 증강할 경우, 내륙 기준국별 서비스 영역을 해석하고, 6곳의 내륙 기준국과 11곳의 해안 기준국과의 이중 서비스 영역을 고려하여 국내 내륙지역의 DGPS 서비스 음영지역을 분석한다. DGPS 전파 모델로는 중파 대역 전파 모델을 사용하고, 내륙 지역의 도전율은 보정된 지표 도전율을 적용하여 출력에 따른 서비스 영역을 해석한다.
GPS 위성으로부터의 신호는 위성과 지상의 수신기 사이의 경로에 걸쳐서 누적된 양의 수증기나 가강수량으로 복원하기 위해 이용되고 있다. GPS 위성 신호의 대류권 지연으로부터 가강수량으로 복원하기 위해서는 대류권의 총 지연량으로부터 실제 습윤 지연량을 계산하기 위하여 표면 기압 관측을 통해 결정된 실제 건조 지연량의 계산이 필요하다. 그러나 기압 정보를 얻기 위한 기압계가 모든 GPS 상시관측소와 동일한 지점에 위치하고 있지 않기 때문에 지상 기상 관측소로부터 획득한 해면 경정된 기압 정보를 이용하곤 한다. 이러한 기압의 직접 이용은 GPS를 이용한 수증기 복원 능력을 저하시키는 원인이 된다. 본 연구에서는 우리나라에 적합한 기압의 역해면 경정 보정 방안을 제시하고 이를 이용한 GPS 수증기의 정확도를 레디오존데 PWV와 평가하고 GPS로 추정한 수증기의 복원 능력의 개선 방안을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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