KR101151670B1 - 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 ｇνｓｓ 의사거리 보정치 표준편차 설정방법 - Google Patents

기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 ｇνｓｓ 의사거리 보정치 표준편차 설정방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101151670B1
KR101151670B1 KR1020110134274A KR20110134274A KR101151670B1 KR 101151670 B1 KR101151670 B1 KR 101151670B1 KR 1020110134274 A KR1020110134274 A KR 1020110134274A KR 20110134274 A KR20110134274 A KR 20110134274A KR 101151670 B1 KR101151670 B1 KR 101151670B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
standard deviation
correction value
error adjustment
satellite
clock error
Prior art date
Application number
KR1020110134274A
Other languages
English (en)
Inventor
윤영선
조정호
허문범
남기욱
Original Assignee
한국항공우주연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국항공우주연구원 filed Critical 한국항공우주연구원
Priority to KR1020110134274A priority Critical patent/KR101151670B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101151670B1 publication Critical patent/KR101151670B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
    • G01S19/235—Calibration of receiver components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/08—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing integrity information, e.g. health of satellites or quality of ephemeris data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/25—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0004—Transmission of traffic-related information to or from an aircraft
    • G08G5/0013—Transmission of traffic-related information to or from an aircraft with a ground station

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법에 관한 것으로, 각각의 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00155
)에서 수신된 신호로부터 항법 위성의 위치를 계산한 다음, 수신기의 위치를 기준으로 각각의 항법 위성의 앙각을 획득하는 위성 앙각 획득단계(S100)와; 각각의 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00156
)으로부터 수집한 항법신호 측정치를 이용하여 위성 앙각에 따른 의사거리 보정치의 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00157
)를 계산하는 개별 보정치 표준편차 추정단계(S200)와; 상기 위성앙각 획득단계(S100)에서 획득된 각각의 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00158
)에 대한 앙각 및 개별 보정치 표준편차 추정단계(S200)에서 생성된 의사거리 보정치의 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00159
)로부터 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00160
)를 생성하는 시계오차 조정 보정치 표준편차 생성단계(S300)와; 상기 시계오차 조정 보정치 표준편차 생성단계(S300)에서 생성된 각각의 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00161
)에 대한 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00162
)를 무결성 감시 알고리즘에 적용하는 시계오차 조정 보정치 표준편차 적용단계(S400) 및; 방송 메시지에 표준편차를 입력하는 방송 보정치 표준편차 적용단계(S500)로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 이에 의해 시스템의 무결성 요건이 충족되며 가용성 예측 성능이 향상된다.

Description

기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 ＧΝＳＳ 의사거리 보정치 표준편차 설정방법{Standard Deviation Establishing Method for GNSS Pseudorange Correction Considering Reference Receiver Clock Adjustment Effect}
본 발명은 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기준국에서 수행되는 수신기 시계오차 조정에 의한 효과를 고려하여 의사거리 보정치의 표준편차를 설정함으로써 결과적으로 무결성 감시 알고리즘의 성능과 사용자의 위치오차 수준을 더욱 정확하게 추정할 수 있도록 하는 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법에 관한 것이다.
항공기의 정밀 이?착륙을 지원하는 GBAS(Ground Based Augmentation System) 등의 위성항법 보강시스템은 항공기가 GPS 등의 위성항법시스템(GNSS)을 이용하여 활주로로 정밀접근을 수행할 수 있도록 GNSS 신호에 대한 보정 정보와 무결성 정보 등을 생성하여 항공기의 항법 시스템에 전달하는 기능을 수행한다.
항공기 시스템은 위성항법 보강시스템으로부터 전달받은 이들 정보를 기반으로 하여 항공기의 정확한 위치 정보를 계산하고 활주로에 대한 위치 정보를 이용하여 기체가 진행해야 할 궤적을 생성한 다음, 이를 추종하기 위한 제어를 수행함으로써 원하는 활주로에 안전하게 접근하게 된다.
이때 항공기에서 계산한 위치 정보가 실제로 어느 정도의 오차 수준을 가지고 있는가를 추정하기 위해 지상 기준국에서는 생성된 의사거리 보정치의 오차 수준을 예측하여 표준편차의 형태로 방송하고"라는 기재를 "이때 항공기에서 계산한 위치 정보가 실제로 어느 정도의 오차 수준을 가지고 있는가를 추정하기 위해 지상 기준국에서는 생성된 의사거리 보정치의 오차 수준을 예측하여 표준편차의 형태로 방송(이하, 이를 '방송 메시지'라 한다)하고, 항공기에서는 표준 편차를 이용하여 자신이 가질 수 있는 위치 오차의 범위(Protection Level)를 계산한 다음, 이를 해당 작업에서 요구되는 위치 오차의 수준(Alert Limit)과 비교함으로써 계산된 위치해를 해당 작업에 사용할 것인지 여부를 결정하게 된다.
따라서 계산된 표준 편차는 보정치의 실제 오차 수준을 정확하게 반영하여야 하며 그렇지 못한 경우 시스템의 무결성, 가용성, 연속성 성능에 영향을 미치게 되므로 시스템 요구 조건을 만족할 수 없게 되기 때문에 보정치의 실제 오차 수준을 정확하게 반영할 수 있도록 하는 표준 편차 설정방법의 개발이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하여 안출된 것으로, 본 발명은 시스템이 요구하는 성능을 만족할 수 있도록 기준국에서 수행되는 수신기 시계오차 조정에 의한 효과를 고려하여 의사거리 보정치의 표준편차를 설정함으로써 결과적으로 기준국 무결성 감시 알고리즘의 연속성 및 무결성 성능과 사용자의 위치오차 수준을 더욱 정확하게 추정할 수 있도록 하는 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법을, 각각의 항법위성에서 수신된 신호로부터 항법 위성의 위치를 계산한 다음, 수신기의 위치를 기준으로 각각의 항법 위성의 앙각을 획득하는 위성 앙각 획득단계와; 각각의 항법위성으로부터 수집한 항법신호 측정치를 이용하여 위성 앙각에 따른 의사거리 보정치의 표준편차를 계산하는 개별 보정치 표준편차 추정단계와; 상기 위성앙각 획득단계에서 획득된 각각의 항법위성에 대한 앙각 및 개별 보정치 표준편차 추정단계에서 생성된 의사거리 보정치의 표준편차로부터 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차를 생성하는 시계오차 조정 보정치 표준편차 생성단계와; 상기 시계오차 조정 보정치 표준편차 생성단계에서 생성된 각각의 항법위성에 대한 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차를 무결성 감시 알고리즘에 적용하는 시계오차 조정 보정치 표준편차 적용단계 및; 방송 메시지에 표준편차를 입력하는 방송 보정치 표준편차 적용단계로 구성하는 것에 의해 달성된다.
본 발명은 기존에 고려되지 않았던 수신기 시계오차 조정 효과를 고려하여 생성된 의사거리 보정치의 표준편차를 무결성 감시 알고리즘에 적용함으로써 무결성 감시 알고리즘의 입력으로 설정되는 변수들의 실제 오차 수준을 정확하게 반영하도록 하여 무결성 감시 알고리즘의 연속성 및 무결성 성능을 정확하게 예측하도록 한다.
또한 본 발명은 시계오차 조정 효과를 고려하기 전의 개별 보정치 표준편차를 보정정보 방송 메시지 생성에 적용함으로써 사용자는 자신이 가질 수 있는 위치해의 오차수준을 실제와 유사하게 계산함으로써 시스템 전체의 연속성, 무결성 및 가용성 성능을 정확하게 예측할 수 있도록 한다.
이에 더하여 본 발명은 수신기 시계오차 조정 효과를 고려하지 않았을 경우 시스템 성능이 실제와 다르게 계산되어 실제로는 성능을 만족시키지 못하였음에도 불구하고 만족하는 것으로 판단함으로써 발생될 수 있는 문제를 사전에 방지할 수 있다.
도 1은 위성항법보강시스템의 구성, 방송되는 보정 정보의 내용 등에 대한 개념을 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법의 개요를 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법의 절차를 도시한 흐름도,
도 4는 의사거리 보정치의 오차와, 수신기 시계오차 조정을 고려하지 않은 표준편차 및 수신기 시계오차 조정을 고려한 표준편차의 분포를 위성앙각에 따라 나타낸 그래프,
도 5는 수신기 시계오차 조정을 고려하지 않았을 경우의 오경보율을 나타낸 그래프,
도 6은 MRCC 무결성 감시 기법을 사용하여 수신기 시계오차 조정을 고려하지 않았을 경우와 고려한 경우의 고장검출 시간을 나타낸 그래프,
도 7은 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차를 사용한 경우와 고려하지 않은 표준편차를 사용한 경우의 사용자의 수직 위치 오차 수준을 나타낸 그래프이다.
이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 수신기 시계오차 조정 효과를 고려하여 생성된 의사거리 보정치의 표준편차를 생성하고 무결성 감시 알고리즘 및 보정정보 방송 메시지에 적용하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같은 위성 앙각 획득단계(S100), 개별 보정치 표준편차 추정단계(S200), 시계오차 조정 보정치 표준편차 생성단계(S300), 시계오차 조정 보정치 표준편차 적용단계(S400) 및 방송 보정치 표준편차 적용단계(S500)를 포함한다.
이하에서는 상기 각각의 단계에 대해 더욱 구체적으로 설명한다.
(1) 위성 앙각 획득단계(S100)
이 단계는 사전에 혹은 실시간으로 수집한 각각의 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00001
)에서 수신된 신호로부터 측정된 측정치 중 궤도정보(Ephemeris)에서 위성 궤도 파라미터를 추출하여 각 측정치 수집 시간에서의 항법 위성의 위치를 계산한 다음, 수신기의 위치를 기준으로 각각의 항법 위성의 앙각을 획득하는 단계이다.
여기서 앙각(elevation angle, 仰角)이란 기준국 수신기를 기준으로 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00002
)이 수평면과 이루는 각을 말하는데, 본 발명에서 앙각을 구할 때는 모든 가시위성 중 보정정보 생성에 사용되는 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00003
)에 대한 앙각(
Figure 112011099238197-pat00004
)을 모두 구한다.
(2) 개별 보정치 표준편차 추정단계(S200)
이 단계는 각각의 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00005
)으로부터 미리 수집한 항법신호 측정치를 이용하여 위성의 앙각에 따른 의사거리 보정치의 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00006
)를 계산하는 단계이다.
수신국에서 수신된 항법위성으로부터의 신호에 의한 의사거리 측정치(
Figure 112011099238197-pat00007
)와 반송파 측정치(
Figure 112011099238197-pat00008
)는 각각 아래의 수학식 1과 수학식 2로 표현되고, 수학식 1의 의사거리 측정치(
Figure 112011099238197-pat00009
)로부터 수학식 2의 반송파 측정치(
Figure 112011099238197-pat00010
)를 뺀 의사거리-반송파 차분값(
Figure 112011099238197-pat00011
, Code Minus Carrier)은 아래의 수학식 3과 같이 표현된다.
[수학식 1]
Figure 112011099238197-pat00012
여기서,
Figure 112011099238197-pat00013
은 기준국 수신기,
Figure 112011099238197-pat00014
은 항법위성,
Figure 112011099238197-pat00015
은 위성궤도 정보를 이용하여 계산한 수신기(
Figure 112011099238197-pat00016
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00017
)간의 거리,
Figure 112011099238197-pat00018
은 위성궤도 오차에 따른 수신기(
Figure 112011099238197-pat00019
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00020
)간의 거리오차,
Figure 112011099238197-pat00021
은 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00022
)의 시계오차,
Figure 112011099238197-pat00023
은 수신기(
Figure 112011099238197-pat00024
)의 시계오차,
Figure 112011099238197-pat00025
은 수신기(
Figure 112011099238197-pat00026
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00027
)간의 전리층 지연 오차,
Figure 112011099238197-pat00028
은 수신기(
Figure 112011099238197-pat00029
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00030
)간의 대류층 지연 오차,
Figure 112011099238197-pat00031
은 수신기(
Figure 112011099238197-pat00032
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00033
)간의 의사거리 측정치(
Figure 112011099238197-pat00034
)의 수신기 잡음 및 다중경로에 따른 오차이다.
[수학식 2]
Figure 112011099238197-pat00035
n}
여기서
Figure 112011099238197-pat00036
은 기준국 수신기,
Figure 112011099238197-pat00037
은 항법위성,
Figure 112011099238197-pat00038
은 위성궤도 정보를 이용하여 계산한 수신기(
Figure 112011099238197-pat00039
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00040
)간의 거리,
Figure 112011099238197-pat00041
은 위성궤도 오차에 따른 수신기(
Figure 112011099238197-pat00042
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00043
)간의 거리오차,
Figure 112011099238197-pat00044
은 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00045
)의 시계오차,
Figure 112011099238197-pat00046
은 수신기(
Figure 112011099238197-pat00047
)의 시계오차,
Figure 112011099238197-pat00048
은 수신기(
Figure 112011099238197-pat00049
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00050
)간의 전리층 지연 오차,
Figure 112011099238197-pat00051
은 수신기(
Figure 112011099238197-pat00052
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00053
)간의 대류층 지연 오차,
Figure 112011099238197-pat00054
은 수신기(
Figure 112011099238197-pat00055
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00056
)간의 반송파 미지정수,
Figure 112011099238197-pat00057
은 반송파 파장,
Figure 112011099238197-pat00058
은 수신기(
Figure 112011099238197-pat00059
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00060
)간의 반송파 측정치(
Figure 112011099238197-pat00061
)의 수신기 잡음 및 다중경로에 따른 오차이다.
[수학식 3]
Figure 112011099238197-pat00062
여기서,
Figure 112011099238197-pat00063
은 의사거리-반송파 차분값,
Figure 112011099238197-pat00064
은 의사거리 측정치,
Figure 112011099238197-pat00065
은 반송파 측정치,
Figure 112011099238197-pat00066
은 수신기(
Figure 112011099238197-pat00067
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00068
)간의 전리층 지연 오차,
Figure 112011099238197-pat00069
은 수신기(
Figure 112011099238197-pat00070
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00071
)간의 반송파 미지정수,
Figure 112011099238197-pat00072
은 반송파 파장,
Figure 112011099238197-pat00073
및
Figure 112011099238197-pat00074
은 각각 수신기(
Figure 112011099238197-pat00075
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00076
)간의 의사거리 측정치(
Figure 112011099238197-pat00077
) 및 반송파 측정치(
Figure 112011099238197-pat00078
)의 수신기 잡음 및 다중경로에 따른 오차이다.
위 수학식 3에서 전리층 지연오차 성분(
Figure 112011099238197-pat00079
)은 이중(二重) 주파수 반송파 측정치를 이용하여 제거할 수 있고, 반송파 미지정수 성분(
Figure 112011099238197-pat00080
)은 사이클 슬립(Cycle Slip, 반송파 신호의 일시적인 손실에 의한 반송파 측정값의 끊김 현상)이 발생하지 않는다고 가정하면 일정한 상수이므로 쉽게 제거할 수 있다.
따라서 상기와 같은 과정을 거치게 되면, 상기 수학식 3은 아래의 수학식 4와 같이 표현될 수 있는데, 일반적으로
Figure 112011099238197-pat00081
는
Figure 112011099238197-pat00082
에 비해 매우 작은 값을 가지기 때문에 결국 위 수학식 3은 아래의 수학식 5와 같이 표현되며, 따라서 수신기(
Figure 112011099238197-pat00083
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00084
)간의 의사거리 측정치(
Figure 112011099238197-pat00085
)의 수신기 잡음 및 다중경로에 따른 오차(
Figure 112011099238197-pat00086
)의 표준편차를 각각의 위성 앙각에 따라 계산하게 되면 의사거리 보정치의 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00087
)를 구할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112011099238197-pat00088

[수학식 5]
Figure 112011099238197-pat00089
위 수학식 4 및 수학식 5에서
Figure 112011099238197-pat00090
는 바이어스 성분이 제거된 의사거리-반송파 차분값,
Figure 112011099238197-pat00091
및
Figure 112011099238197-pat00092
은 각각 수신기(
Figure 112011099238197-pat00093
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00094
)간의 의사거리 측정치(
Figure 112011099238197-pat00095
) 및 반송파 측정치(
Figure 112011099238197-pat00096
)의 수신기 잡음 및 다중경로에 따른 오차이다.
(3) 시계오차 조정 보정치 표준편차 생성단계(S300)
이 단계는 위 위성앙각 획득단계(S100)에서 획득된 각각의 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00097
)에 대한 앙각 및 개별 보정치 표준편차 추정단계(S200)에서 생성된 의사거리 보정치의 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00098
)로부터 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00099
)를 생성하는 단계로서, 이때 각각의 위성 앙각에 따른 가중치 함수(
Figure 112011099238197-pat00100
)가 사용되는데, 이러한 가중치 함수(
Figure 112011099238197-pat00101
)는 아래의 수학식 6과 같이 의사거리 보정치 계산을 위해 사용된 시계오차 조정 과정에서 적용되며, 그 값은 시스템 설계시에 정해진다.
[수학식 6]
Figure 112011099238197-pat00102

[수학식 7]
Figure 112011099238197-pat00103
위 수학식 6 및 수학식 7에서
Figure 112011099238197-pat00104
은 시계조정 후의 의사거리 보정치,
Figure 112011099238197-pat00105
은 시계조정 전의 의사거리 보정치,
Figure 112011099238197-pat00106
은 가중치 함수,
Figure 112011099238197-pat00107
은 가시 위성의 개수,
Figure 112011099238197-pat00108
은 위성궤도 정보를 이용하여 계산한 수신기(
Figure 112011099238197-pat00109
)와 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00110
)간의 거리이다.
즉, 의사거리 보정치의 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00111
)에 대해 각각의 위성 앙각에 따른 가중치 함수(
Figure 112011099238197-pat00112
)를 사용하여 아래의 수학식 8과 같이 계산하면 시계오차 조정을 고려한 공분산(
Figure 112011099238197-pat00113
)이 계산되고, 계산결과 나타난 공분산(
Figure 112011099238197-pat00114
) 행렬로부터 대각선 행렬의 값을 취하면 각각의 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00115
)에 대한 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00116
)를 얻을 수 있다.
[수학식 8]
Figure 112011099238197-pat00117
여기서,
Figure 112011099238197-pat00118
(시계오차 조정을 고려한 경우의 공분산),
Figure 112011099238197-pat00119
(시계오차 조정을 고려하지 않은 경우의 공분산) 및
Figure 112011099238197-pat00120
(가중치 함수 행렬)는 각각 다음과 같다.
Figure 112011099238197-pat00121
Figure 112011099238197-pat00122
Figure 112011099238197-pat00123

(4) 시계오차 조정 보정치 표준편차 적용단계(S400)
이 단계는 위 시계오차 조정 보정치 표준편차 생성단계(S300)에서 생성된 각각의 항법위성(
Figure 112011099238197-pat00124
)에 대한 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00125
)를 무결성 감시 알고리즘에 적용하는 단계이다.
무결성 감시 알고리즘으로서는 MRCC, Sigma/Mean Estimation 등이 알려져 있는데, 본 발명에서도 공지의 무결성 감시 알고리즘 중 어느 하나의 알고리즘을 사용한다.
일반적으로 무결성 감시 알고리즘은 의사거리 보정치 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00126
)를 감시 수행을 위한 입력값으로 요구하는데, 본 발명에서는 통상의 방법과 달리 위에서 시계오차 조정 보정치 표준편차 생성단계(S300)에서 생성된 표준편차를 의사거리 보정치 표준편차로서 입력하며, 이에 의해 보정치의 실제 오차 수준이 정확하게 반영되고, 그 결과 시스템의 무결성 감시 능률과 가용성 및 연속성 예측 성능이 향상된다.
(5) 방송 보정치 표준편차 적용단계(S500)
이 단계는 상기 개별 보정치 표준편차 추정단계(S200)에서 추정된 표준편차를 방송 메시지에 표준 형식에 따라 입력하는 단계이다. 이때 방송 메시지에는 표준편차는 시계오차 조정 보정치 표준편차 적용단계(S400)에서 적용된 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00127
)가 입력되는 것이 아니라 시계오차 조정 효과를 고려하지 않은 의사거리 보정치의 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00128
)이 입력되는데 이에 의해 항공기에서는 표준 편차를 이용하여 자신이 가질 수 있는 위치 오차의 범위를 계산하여 이를 해당 작업에서 요구되는 위치 오차의 수준과 비교함으로써 계산된 위치해를 해당 작업에 사용할 것인지 여부를 결정할 수 있게 되는 것이다.
본 발명자들은 위에서 설명한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차 설정방법의 유효성을 확인하기 위해 이러한 표준편차를 사용하지 않는 방법을 사용하였을 때와 전산 시뮬레이션을 통해 비교 실험을 수행하였다.
도 4는 의사거리 보정치의 오차와, 수신기 시계오차 조정을 고려하지 않은 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00129
) 및 수신기 시계오차 조정을 고려한 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00130
)의 분포를 위성앙각에 따라 나타낸 그래프로서 수신기 시계오차 조정을 고려한 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00131
)가 수신기 시계오차 조정을 고려하지 않은 표준편차(
Figure 112011099238197-pat00132
)에 비해 전반적으로 변화폭이 크다는 것을 알 수 있는데, 이는 실제 의사거리 보정치의 오차가 해당 위성의 앙각뿐만 아니라 같은 시간에 보이는 다른 위성의 앙각에 의한 영향을 크게 받는다는 것을 의미한다.
또한 도 5는 MRCC 무결성 감시 기법을 사용하여 수신기 시계오차 조정을 고려하지 않았을 경우의 오경보율을 나타낸 그래프로서 수신기 시계오차 조정을 고려하지 않았을 경우에는 오경보율이 요구 오경보율(expected fault free detection rate)을 벗어나는 결과를 가질 수 있음을 보여주고 있으며, 이는 곧 시스템의 연속성 요건이 충족될 수 없음을 의미한다.
반면, 수신기 시계오차 조정을 고려한 경우에는 검정통계량의 분포를 정확하게 알고 있기 때문에 실제 오경보율과 요구 오경보율이 동일하다.
도 6은 MRCC 무결성 감시 기법을 사용하여 수신기 시계오차 조정을 고려하지 않았을 경우와 고려한 경우의 고장검출 시간을 나타낸 그래프로서 수신기 시계오차 조정을 고려하지 않은 경우(Established
Figure 112011099238197-pat00133
)에는 수신기 시계오차 조정을 고려한 경우에 얻은 결과(True
Figure 112011099238197-pat00134
)와 상당히 다른 결과를 가질 수 있음을 보여주고 있는데, 이는 곧 수신기 시계오차 조정을 고려하지 않은 경우에는 시스템의 무결성 요구조건이 충족될 수 없다는 것을 의미한다.
그리고 도 7은 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차를 사용한 경우와 고려하지 않은 표준편차를 사용한 경우의 사용자의 수직 위치 오차 수준을 나타낸 그래프로서 방송 메시지를 위해 수신기 시계오차 조정을 고려한 표준편차(Sigma considering CA)를 그대로 방송하였을 경우에는 사용자가 추정한 실제 위치오차 수준(Sigma not considering CA)과 다른 예측 결과를 가질 수 있음을 보여주고 있는데, 이는 곧 수신기 시계오차 조정을 고려한 표준편차를 사용하는 경우에는 시스템의 무결성 요구조건이 충족될 수 없고, 실제 가용성 성능과는 다르게 예측할 수 있다는 것을 의미한다.
이상의 결과로부터 본 발명에 따른 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법을 사용하는 경우에는 시스템의 무결성 요건이 충족되며 정확하게 가용성을 예측할 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려하여 GNSS 의사거리 보정치 표준편차를 설정하는 위성항법 보강시스템에 있어서,
    각각의 항법위성(
    Figure 112012023600895-pat00135
    )에서 수신된 신호로부터 항법 위성의 위치를 계산한 다음, 수신기의 위치를 기준으로 각각의 항법 위성의 앙각을 획득하는 위성 앙각 획득단계(S100)와;
    각각의 항법위성(
    Figure 112012023600895-pat00136
    )으로부터 수집한 항법신호 측정치를 이용하여 위성 앙각에 따른 의사거리 보정치의 표준편차(
    Figure 112012023600895-pat00137
    )를 계산하는 개별 보정치 표준편차 추정단계(S200)와;
    상기 위성앙각 획득단계(S100)에서 획득된 각각의 항법위성(
    Figure 112012023600895-pat00138
    )에 대한 앙각 및 개별 보정치 표준편차 추정단계(S200)에서 생성된 의사거리 보정치의 표준편차(
    Figure 112012023600895-pat00139
    )로부터 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차(
    Figure 112012023600895-pat00140
    )를 생성하는 시계오차 조정 보정치 표준편차 생성단계(S300)와;
    상기 시계오차 조정 보정치 표준편차 생성단계(S300)에서 생성된 각각의 항법위성(
    Figure 112012023600895-pat00141
    )에 대한 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차(
    Figure 112012023600895-pat00142
    )를 무결성 감시 알고리즘의 입력값으로 의사거리 보정치 표준편차 대신 입력하는 시계오차 조정 보정치 표준편차 적용단계(S400) 및;
    방송 메시지에 의사거리 보정치의 표준편차(
    Figure 112012023600895-pat00170
    )를 입력하는 방송 보정치 표준편차 적용단계(S500)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 개별 보정치 표준편차 추정단계(S200)에서의 각각의 항법위성(
    Figure 112011099238197-pat00143
    )에 대한 시계오차 조정 효과를 고려한 표준편차(
    Figure 112011099238197-pat00144
    )는 각각의 위성 앙각에 따른 가중치 함수(
    Figure 112011099238197-pat00145
    )를 사용하여 아래의 수학식 8에 의해 구하는 것을 특징으로 하는 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법.

    [수학식 8]
    Figure 112011099238197-pat00146

    여기서,
    Figure 112011099238197-pat00147
    (시계오차 조정을 고려한 경우의 공분산),
    Figure 112011099238197-pat00148
    (시계오차 조정을 고려하지 않은 경우의 공분산) 및
    Figure 112011099238197-pat00149
    (가중치 함수 행렬)는 각각 아래와 같다.
    Figure 112011099238197-pat00150

    Figure 112011099238197-pat00151

    Figure 112011099238197-pat00152

  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 방송 보정치 표준편차 적용단계(S500)에서 방송 메시지에 입력되는 표준편차는 상기 개별 보정치 표준편차 추정단계(S200)에서 추정된 시계오차 조정 효과를 고려하지 않은 의사거리 보정치의 표준편차(
    Figure 112011099238197-pat00153
    )인 것을 특징으로 하는 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개별 보정치 표준편차 추정단계(S200)에서 위성 앙각에 따른 의사거리 보정치의 표준편차(
    Figure 112011099238197-pat00154
    )를 계산할 때 사이클 슬립이 발생하지 않는 것으로 가정하여 계산하는 것을 특징으로 하는 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 GNSS 의사거리 보정치 표준편차 설정방법.
KR1020110134274A 2011-12-14 2011-12-14 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 ｇνｓｓ 의사거리 보정치 표준편차 설정방법 KR101151670B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110134274A KR101151670B1 (ko) 2011-12-14 2011-12-14 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 ｇνｓｓ 의사거리 보정치 표준편차 설정방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110134274A KR101151670B1 (ko) 2011-12-14 2011-12-14 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 ｇνｓｓ 의사거리 보정치 표준편차 설정방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101151670B1 true KR101151670B1 (ko) 2012-06-08

Family

ID=46688586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110134274A KR101151670B1 (ko) 2011-12-14 2011-12-14 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 ｇνｓｓ 의사거리 보정치 표준편차 설정방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101151670B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101738384B1 (ko) 2016-12-01 2017-05-22 한국해양과학기술원 Dgnss 측정 위치의 무결성 검사 시스템 및 이를 이용한 무결성 검사방법
CN111323801A (zh) * 2018-12-17 2020-06-23 财团法人工业技术研究院 卫星定位模块及其定位方法
CN112946692B (zh) * 2021-02-03 2023-09-26 中国人民解放军61540部队 一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法及系统
KR20240019620A (ko) 2022-08-04 2024-02-14 세종대학교산학협력단 고앙각 위성에 기반하여 gnss 다중경로오차를 추출하는 장치 및 그 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005106568A (ja) 2003-09-30 2005-04-21 Mitsubishi Space Software Kk 測位機能を有する人工衛星を利用した測位装置及び位置測位方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005106568A (ja) 2003-09-30 2005-04-21 Mitsubishi Space Software Kk 測位機能を有する人工衛星を利用した測位装置及び位置測位方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101738384B1 (ko) 2016-12-01 2017-05-22 한국해양과학기술원 Dgnss 측정 위치의 무결성 검사 시스템 및 이를 이용한 무결성 검사방법
CN111323801A (zh) * 2018-12-17 2020-06-23 财团法人工业技术研究院 卫星定位模块及其定位方法
CN112946692B (zh) * 2021-02-03 2023-09-26 中国人民解放军61540部队 一种监测卫星导航系统空间基准偏差的方法及系统
KR20240019620A (ko) 2022-08-04 2024-02-14 세종대학교산학협력단 고앙각 위성에 기반하여 gnss 다중경로오차를 추출하는 장치 및 그 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7153427B2 (ja) 衛星測位システムを用いた測位方法および測位装置
EP2488827B1 (en) System and method for compensating for faulty measurements
US10739471B2 (en) GNSS receiver with a capability to resolve ambiguities using an uncombined formulation
EP4071517A1 (en) Time-differenced carrier phase measurement value-based navigation system, and position measurement method
US20090109090A1 (en) Position determination with reference data outage
JP2012042371A (ja) 衛星航法システムにおける電離圏異常を検出する方法及びその装置。
JP6262248B2 (ja) 衛星地理位置情報測定における誤差レベルを推定すると共に前記推定の信頼性を監視する方法および関連装置
KR20130014447A (ko) 의사거리 수정을 이용하는 위치 신호의 수신 방법 및 장치
CN105116423B (zh) Araim地面监测站完好性监测方法和装置
WO2015145718A1 (ja) 測位装置
CN104849734B (zh) 一种组合导航接收机中辅助捕获方法
WO2010035384A1 (ja) Ｇｐｓによる位置計測装置および位置計測方法
US20130090858A1 (en) System for measuring coseismic movements or vibrations of structures based on global navigation satellite systems-gnss and/or pseudolites
KR101433908B1 (ko) Gnss 데이터 품질 평가 방법 및 시스템
Kanhere et al. Integrity for GPS/LiDAR fusion utilizing a RAIM framework
KR101074641B1 (ko) 전리층 폭풍에 의한 거리영역에서의 위성항법 이상신호 검출방법
KR20190050554A (ko) 시스템간 시각차이 보상을 통한 다중위성군 gnss 측위 시스템 및 그 방법
JP2009063531A (ja) 測位システム及び測位方法
KR101151670B1 (ko) 기준국 수신기 시계오차 조정 효과를 고려한 ｇνｓｓ 의사거리 보정치 표준편차 설정방법
Elsayed et al. Bounding of correlated double-differenced GNSS observation errors using NRTK for precise positioning of autonomous vehicles
US11112508B2 (en) Positioning method and positioning terminal
KR101723751B1 (ko) 위성체의 항법 제어 장치 및 방법
US11047992B2 (en) Positioning method and positioning terminal
Beckheinrich et al. WISDOM: GNSS-R based flood monitoring
KR101705882B1 (ko) 기준국 환경에서 수신기의 위치 정보를 이용한 사이클 슬립 검출 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150527

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160502

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee