A determinated position with GPS (Global Positioning System) data processing is the position of the phase center of a GPS antenna. The phase center of a GPS antenna is. not a stable point and depends on the azimuth and elevation angles of GPS satellites. It is known that the phase center variations (PCV) of a GPS antenna are greater in the vertical than the horizontal directions. The PCV calibration models for a GPS. antenna has two approaches: relative and absolute. In this study. we compared the two calibration models using the six operational permanent GPS stations in South Korea and analysed the PCV of each station. In addition, we. tested two different kinds of GPS antennas and compared the results. The accuracy and precision of the relative calibration was worse than the absolute calibration.
GPS 장비를 이용하여 특정 지점의 정확한 좌표를 계산하려면 다양한 GPS 측위오차 유발요인에 대한 최신 모델이 필요하다. 특히 GPS 안테나 기준점에 대한 위상중심변동을 고려하지 않으면 고가의 측지용 GPS 안테나의 경우에도 수 cm수준의 수직좌표 오차가 발생한다. 이 연구에서는 국제적으로 널리 쓰이는 네 가지 위상중심변동 보정모델을 국내 상시관측소 데이터 처리에 적용하고 선택된 모델에 따른 좌표 차이를 분석하였다. 국토지리정보원과 행정자치부 GPS 상시관측소 전체 44개소를 대상으로 실험한 결과 기존의 상대보정법과 최신 절대보정법을 비교했을 때 평균 1.3-2.6cm의 수직 좌표 차이가 관측되었다. 수신기 좌표뿐만 아니라 GPS로 산출한 가강수량에서도 최대 4mm 차이가 발생하였다.
본 연구는 위성기준점 안테나 보호를 위해 설치한 레이돔이 GNSS (Global Navigation Satellite System) 안테나 위상중심변동과 정밀 기선해석으로 추정한 동적 좌표에 미치는 영향을 분석하였다. 국내 위성기준점에 설치된 Trimble과 Leica 계열 안테나를 대상으로 레이돔 미설치(NONE)를 포함해 SCIS, SCIT, TZGD에 대한 IGS(International GNSS Services) 변동모형으로부터 위성 신호 입사 방향에 따른 위상중심 변동 보정량을 계산해 그 차이를 비교하였다. 그 결과 NONE을 기준으로 레이돔을 적용한 변동 보정량 차이는 수평 방향에서는 1mm 내외로 제한적이었지만 높이 방향은 수 밀리미터에서부터 최대 7mm까지 나타났다. 비교 대상 레이돔 중 SCIT가 높이 방향 위상중심 변동에 가장 큰 영향을 미쳤으며, 레이돔 미설치와 비교한 GPS (Global Positioning System) L1과 L2 신호의 보정량 차이 방향이 반대되는 특징을 보였다. 위성기준점 7개소 관측데이터의 기선해석에 각기 다른 레이돔 변동모형 적용으로 동적 좌표를 추정·비교한 결과 최근 위성기준점에 설치한 SCIS가 비교 대상 레이돔 중 가장 큰 영향인 평균 3.4mm 편의를 나타내었다. 반면, IGS 모형 비교에서 레이돔 미설치 대비 높이 방향에 가장 큰 보정량 차이를 나타낸 SCIT 모형은 타원체고 추정에 상대적으로 낮은 평균 1.4mm 편의 경향을 보였다.
한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
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pp.41-45
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2006
To get accurate positions of GPS antennas, one should apply phase center variations (PCV) corrections in the data processing. Until recently, relative calibrations, originally proposed by National Geodetic Survey of United States, were the international standard. However, in late 2006, International GNSS Service will switch to absolute calibration methods. In this study, we compared the position differences caused by different PCV models, and their effects on the calculations of Precipitable Water Vapor (PWV) in the atmosphere. Data from ${\sim}40$ permanent GPS stations in Korea were processed and we found that the vertical position differences reach up to 5 cm, depending on the model selected. Also the PWV values varied quite significantly: the maximum bias in the computed PWV values was ${\sim}4$ mm.
GPS 안테나 절대 PCV를 이용한 결과가 가지고 있는 지구 축척문제가 GPS 위성 안테나의 PCV 추정을 통해 해결되면서, IGS는 기존에 사용해오던 상대 PCV에서 절대 PCV로의 전환을 준비하고 있다. 이에 따라 전 세계 모든 GPS 고정밀 자료처리는 절대 PCV를 사용하여 수행될 예정이다. 그러므로 향후 국내 GPS 관측망 자료처리의 일관성과 안정성 확보를 위해 기존의 상대 PCV를 이용한 자료처리 결과와 절대 PCV를 적용한 결과를 비교 분석할 필요가 있다. 이 논문에서는 절대 PCV의 사용이 GPS 정밀측위에 미치는 영향을 GPS 망 자료처리를 통해 분석하였다. 기선의 길이와 안테나 레이돔의 영향을 알아보기 위해 1000km이상의 기선을 갖도록 IGS 기준국인 중국의 베이징, 우한과 우리나라의 대전, 수원을 사용하여 GPS 망을 구성하고 자료처리를 수행하였다. 기선의 길이가 1000km 이상인 경우 평균 1.33cm의 수직방향 차이를 보였고, 여기에 레이돔을 고려했을 경우 평균 2.97cm의 차이를 보였다. 절대 PCV적용이 국내 GPS망 자료처리에 미치는 영향을 시험하기 위해 한국천문연구원의 상시관측소 9개 중 데이터 품질이 종은 7개의 관측소에 대해 상대 PCV와 절대 PCV를 각각 적용한 결과를 서로 비교 분석하였다. 수직방향의 차이는 평균 0.12cm로써 국내 지역망에서는 그 효과가 크지 않음을 확인하였다.
대기 중의 가강수량은 시 공간적 변동이 크기 때문에 여러 시스템을 이용한 관측이 이루어지고 있다. 이 연구에서는 GNSS 시스템인 GPS와 GLONASS의 신호를 각각 그리고 통합 이용하여 가강수량을 산출하고 다른 관측시스템의 측정값과 상호비교하여 정확도를 검증하였다. 비교 관측시스템으로 라디오존데와 마이크로파 복사계를 이용하였고 세 개의 시스템은 동일한 장소에 설치되어 있어 상호간의 비교 및 관측값 특성을 분석하는데 용이하였다. 각 시스템 별로 측정한 가강수량은 평균 0.6mm-3.4mm 차이를 보였고 표준편차는 1.0mm-3.8mm로 나타났다. GNSS 측정값이 다른 두 시스템의 측정값에 비해 상대적으로 큰 차이를 보였는데 이는 실험에 사용된 GNSS 안테나가 국제적으로 제공되는 안테나 위상중심변동 모델 테이블에 존재하지 않는 모델이었기 때문으로 판단된다. 향후 안테나 위상중심변동 모델이 적용 가능한 안테나를 사용할 경우 GPS/GLONASS 통합자료처리를 통해 가강수량 산출 정확도 향상 및 GPS 위성관측이 제한적인 곳에서도 유효한 결과 획득이 가능할 것으로 사료된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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