KR20000052038A - 지역적 전리층 지연 모델의 모델링방법 및 이를 이용한 보정위성 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지역적 전리층 지연 모델을 이용하여 전리층 지연으로 인한 위치 오차를 보정하는 보정위성항법시스템(DGPS : Differential GPS)에 관한 것으로서, 전리층 지연으로 인한 위치 오차를 지역적 전리층 지연 모델을 이용하여 최소화함으로써, 정확한 위치 추정이 가능하도록 한 보정위성항법시스템의 위치 보정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 본 발명은, 각 가시 GPS위성에 대하여 경사 전리층 지연값을 측정하는 제1단계와; 상기 각 GPS위성의 경사 전리층 지연값을 이용하여, GPS수신기 및 각 GPS위성의 L1/L2 주파수간 바이어스와 기본 모델 파라미터를 구하는 제2단계; 상기 기본 모델 파라미터를 이용하여 상기 기본 전리층 지연 모델을 구하는 제3단계; 상기 L1/L2 주파수간 바이어스를 이용하여 L1/L2 주파수간 바이어스가 제거된 수직 전리층 지연값을 구하는 제4단계; 상기 L1/L2 주파수간 바이어스가 제거된 수직 전리층 지연값을 이용하여 섭동 모델 파라미터를 구하는 제5단계; 상기 섭동 모델 파라미터를 이용하여 섭동 전리층 지연 모델을 구하는 제6단계; 및 상기 기본 전리층 지연 모델과 섭동 전리층 지연 모델을 합하여 지역적 전리층 지연 모델을 구하는 제7단계를 포함한 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델을 이용한다.

Description

지역적 전리층 지연 모델의 모델링방법 및 이를 이용한 보정위성항법시스템의 위치 보정방법 {Development of DGPS positioning accuracy improvement system via local area ionospheric time delay model}

본 발명은 인공위성을 이용하여 사용자의 위치를 구하는 위성항법시스템(GPS :Global Positioning System)에 관한 것으로서, 특히 지역적 전리층 지연 모델을 이용하여 전리층 지연으로 인한 위치 오차를 보정하는 보정위성항법시스템(DGPS : Differential GPS)에 관한 것이다.

위성항법시스템(GPS)이란, 지구 주위를 돌고 있는 24개의 인공위성을 이용하여 지구상에 있는 사용자의 위치를 계산하는 항법시스템이다. 이러한 위성항법시스템은 미 국방성에서 구성한 시스템으로 민간용 서비스와 군사용 서비스로 나뉘어져 있다. 그런데, 민간용 서비스에는 S/A라는 일종의 고의잡음을 각 위성마다 임의적으로 첨가하여 송출하기 때문에 민간용 서비스는 비교적 큰 위치 오차를 가진다. 뿐만 아니라, 인공위성으로부터 송출된 신호가 전리층을 통과하면서 발생하는 전리층 지연으로 인하여 민간용 서비스의 위치 오차는 대략 수백 미터에 이른다. 따라서, 차량항법 등과 같은 정밀한 위치계산을 요하는 시스템에서는 보정위성항법시스템(DGPS : Differential GPS)을 사용해야 하며, 이는 도 1에 도시된 바와 같다.

즉, 보정위성항법시스템(DGPS)은 자신의 위치를 정확하게 알고 있는 기준국(15)을 이용하는데, 기준국(15)은 위치 오차 유발 요인인 각 GPS위성(10)에 포함된 고의잡음(S/A)과, 전리층 지연의 합을 이용하여 의사거리(pseudorange) 보정치를 계산하고, 의사거리(pseudorange) 보정치에서 기준국(15)과 GPS위성(10) 사이의 거리를 뺌으로써 위치 오차를 계산한다. 그 후, 그 위치 오차를 사용자(17)에게 RTCM-SC 104라는 프로토콜(16)을 사용하여 송출한다.

이 때, 기준국(15)과 사용자(17) 사이의 거리가 비교적 가까울 때에는 기준국(15)과 사용자(17)에 해당하는 전리층 지연(11,12) 및 대류층 지연(13,14)이 서로 비슷하기 때문에 기준국(15)에서 계산된 의사거리 보정치를 이용한 위치 보정이 가능하다. 그러나, 기준국(15)과 사용자(17) 사이의 거리가 멀어지면, 기준국(15)과 사용자(17)에 해당하는 전리층 지연(11,12) 및 대류층 지연(13,14)이 달라지게 되므로 기준국(15)에서 계산된 의사거리 보정치를 이용한 위치 보정만을 할 경우 위치 오차가 많이 발생된다. 따라서, 보정위성항법시스템에서는 기준국(15)과 사용자(17) 사이의 거리(baseline,18)를 통상 100km 이내로 제한해야 한다. 즉, 사용자(17)가 기준국(15)으로부터 100km 이상 떨어지게 되면, 사용자와 기준국의 전리층 지연(11,12) 및 대류층 지연(13,14)이 달라지게 되므로 보정위성항법시스템의 오차 보정성능이 저하된다.

이때, 위치 오차의 주요한 원인이 전리층 지연의 차이이기 때문에, 기준국과 사용자 사이의 거리가 멀 경우에는 전리층 지연에 대한 위치 보정이 별로도 이루어져야 한다.

본 발명은 설명한 바와 같은 종래 기술의 필요성을 충족시키기 위하여 안출된 것으로서, 전리층 지연으로 인한 위치 오차를 지역적 전리층 지연 모델을 이용하여 최소화함으로써, 정확한 위치 추정이 가능하도록 한 보정위성항법시스템의 위치 보정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 보정위성항법시스템(DGPS)의 문제점을 도출하기 위하여 도시한 도면,

도 2는 지역적 전리층 지연 모델에 사용되는 경사 전리층 지연, 수직 전리층 지연 및 전리층 통과점을 설명하기 위하여 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 지역적 전리층 지연 모델의 개념을 도시한 그래프도,

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 보정위성항법시스템의 GPS기준국의 개략 구성도,

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 보정위성항법시스템의 GPS사용자의 개략 구성도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

20: 수직 전리층 지연21: 경사 전리층 지연

23: 전리층 통과점30: 지역적 전리층 지연 모델

31: 기본 전리층 지연 모델32: 섭동 전리층 지연 모델

50: GPS안테나51: 안테나

54: 이중 주파수 수신기55: 기준국 컴퓨터

58: GPS위성60: GPS안테나

61: 안테나63: GPS수신기

66: GPS위성

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, GPS수신기가 하루 동안의 전리층 지연을 표현하는 기본 전리층 지연 모델과 수시간동안 발생되는 급격한 전리층 지연을 표현하는 섭동 전리층 지연 모델을 이용하여 지역적 전리층 지연 모델을 모델링하는 방법에 있어서, 각 가시 GPS위성에 대하여 경사 전리층 지연값을 측정하는 제1단계와; 상기 각 GPS위성의 경사 전리층 지연값을 이용하여, GPS수신기 및 각 GPS위성의 L1/L2 주파수간 바이어스와 기본 모델 파라미터를 구하는 제2단계; 상기 기본 모델 파라미터를 이용하여 상기 기본 전리층 지연 모델을 구하는 제3단계; 상기 L1/L2 주파수간 바이어스를 이용하여 L1/L2 주파수간 바이어스가 제거된 수직 전리층 지연값을 구하는 제4단계; 상기 L1/L2 주파수간 바이어스가 제거된 수직 전리층 지연값을 이용하여 섭동 모델 파라미터를 구하는 제5단계; 상기 섭동 모델 파라미터를 이용하여 섭동 전리층 지연 모델을 구하는 제6단계; 및 상기 기본 전리층 지연 모델과 섭동 전리층 지연 모델을 합하여 지역적 전리층 지연 모델을 구하는 제7단계를 포함한 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델의 모델링방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, GPS기준국이 각 가시 GPS위성의 의사거리보정치와 지역적 전리층 지연 모델을 구하여 GPS사용자에게 출력하는 제1단계와; GPS사용자가 상기 GPS기준국으로부터 입력받은 지역적 전리층 지연 모델을 이용하여 GPS기준국과 GPS사용자의 전리층 지연 차이를 계산하는 제2단계; GPS사용자가 GPS기준국과 GPS사용자의 대류층 지연 차이를 계산하는 제3단계; 및 GPS사용자가 GPS기준국으로부터 입력받은 의사거리보정치를 상기 전리층 지연 차이 및 대류층 지연 차이를 이용하여 보정하고, 보정된 의사거리보정치를 이용하여 위치를 계산하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델을 이용한 보정위성항법시스템의 위치 보정방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

일반적으로, 전리층 지연은 대기 속의 총전자양(TEC)의 영향을 받는다. 즉, 전자의 밀도가 큰 대기속을 통과하면 전리층 지연은 많이 증가하고, 밀도가 작은 대기속을 통과하면 전리층 지연은 적게 증가한다. 이러한 전자의 밀도는 지구자기위도와 지방시, 그리고 고도에 따라 변한다. 통상 고도는 350km로 가정한다. 따라서, 전리층 지연 모델은 지구자기위도와 지방시의 함수로 표현된다.

도 2는 전리층 통과점(22)과 전리층 지연을 도시한다.

전리층 지연은, 경사 전리층 지연(21)과 수직 전리층 지연(20)으로 구분된다. 여기서, 경사 전리층 지연(21)이란, GPS위성(23)으로부터 송출된 신호가 사용자(24)에게 도달하는 동안 겪는 전리층 지연을 의미하며, 수직 전리층 지연(20)이란, 경사 전리층 지연(21)의 전리층 통과점(22)을 지나면서 지구중심을 향하는 신호에 발생되는 전리층 지연을 의미한다. 즉, 수직 전리층 지연(20)은 전리층 통과점(22)에서의 전리층 활동을 가늠하는 척도가 된다. 이때, 전리층 통과점(22)은 사용자(24)의 GPS위성(23)에 대한 시선과 전리층 고도(26)와의 교점이다.

약 20,000km 상공에 위치하며 24개의 GPS위성으로 구성된 GPS(Grobal Positioning System)는 무제한 수의 사용자가 지구상 어느 위치에서나 4개 이상의 위성을 관측할 수 있도록 구성되어 있다. GPS서비스를 제공받는 사용자는 95%의 확률로 약 100m 정도의 평면오차(2drms : distance root mean square) 범위에서 자신의 위치를 계산할 수 있다. 이렇게 GPS를 이용하여 위치를 계산하기 위해서는, 사용자가 소유한 GPS수신기의 3차원 위치와 GPS수신기의 시계 오차, 즉 모두 4개의 정보를 기본적으로 구해야 한다.

따라서, 풀어야 할 미지수가 모두 4개이므로, 최소한 4개의 GPS위성에서 보내온 데이터를 기초로 하여 사용자의 위치를 계산해야 한다. 이러한 24개의 GPS위성은 모두 위성마다 고유의 의사랜덤잡음(PRN : Pseudo Random Noise) 코드를 GPS위성의 위치 좌표 등의 정보(항법메세지)를 반송파에 실어 GPS수신기에 전달한다. 이 때, GPS위성에서 사용되는 반송파에는 L1과 L2의 두 반송파가 있는데, 그 주파수는 각각 1.575GHz와 1.227GHz이다. 이 중 민간용 서비스를 위해서는 L1만 수신하고, 군사용 서비스를 위해서는 L1과 L2를 모두 수신할 수 있도록 되어 있다. 그러나, 보다 정확한 민간용 서비스를 제공하기 위하여, 기준국에는 두 반송파(L1,L2)를 모두 수신하여 L1/L2 바이어스를 추정하는 이중 주파수 수신기가 설치되기도 한다.

본 발명의 실시예에서는 이와 같이 이중 주파수 수신기가 설치된 기준국에서 추정한 실시간 L1/L2 주파수간 바이어스를 이용한다.

본 발명에 따른 위치 보정방법을 위하여, 먼저 지역적 전리층 지연모델을 획득해야 하며, 그 과정은 다음과 같다.

전리층의 활동은 지방시(local time)와 지구자기위도(geomagnetic latitude)에 의해서 영향을 받는다. 따라서, 지역적 전리층 지연모델은 지방시와 지구자기위도의 좌표계에서 수직 전리층 지연(20)으로 표현된다. 이때, 본 발명의 실시예는 세가지 가정 하에서 이루어지며, 이 세가지 가정은 다음과 같다. 첫째, 전리층 지연은 지상 350km에서 집중적으로 일어난다(22,26). 둘째, 경사 전리층 지연(21)과 수직 전리층 지연(20)은 경사도에 의해서만 관계된다. 세째, 경사도(F(θ))는 오직 인공위성 고도각(θ)만의 함수이다.

이러한 가정 하에서 지역적 전리층 지연모델을 구하는 과정을 설명한다.

도 3을 참조하면, 지역적 전리층 지연 모델(30)은 한반도와 같은 크기의 영역에서 사용하기 적합하도록 개발한 전리층 지연 모델로서, 24시간 동안의 전리층 지연 경향을 나타내기 위한 기본 전리층 지연 모델(31)과 한 두 시간 동안에 발생되는 급격한 전리층 활동의 변화를 표현하기 위한 섭동 전리층 지연 모델(32)의 합으로 이루어진다. 즉, 섭동 전리층 지연 모델(32)을 사용함으로써 전리층 지연의 변화를 실시간으로 표현한다.

상기한 기본 전리층 지연 모델(31)을 구하기 위해서는 기본 모델 파라미터(C₀, C₁, …, S₂₂) 값들을 알아야 하고, 섭동 전리층 지연 모델을 구하기 위해서는 섭동 모델 파라미터(a₀, a₁₁, …, a₂₃) 값들을 알아야 한다. 이러한 기본 모델 파라미터 값들은 측정된 경사 전리층 지연값()을 칼만(Kalman) 필터를 통과시킴으로 얻을 수 있다.

즉, 기준국이나 사용자의 GPS수신기는 경사 전리층 지연값()을 구할 수 있는데, 각 위성별로 측정된 경사 전리층 지연값(,, …,)은 칼만 필터에 적용되고, 이 칼만 필터로부터 L1/L2 주파수간 바이어스()와, 기본 모델 파라미터(C₀, C₁, …, S₂₂) 값들이 얻어진다.

상기한 칼만 필터 수식은 수학식 1과 같이 표현된다.

여기서,

이다. 초기값으로이다.

이때,는 GPS수신기의 L1/L2 주파수간 바이어스이고,는 각각 첫 번째 GPS위성의 L1/L2 주파수간 바이어스 내지 n 번째 GPS위성의 L1/L2 주파수간 바이어스를 의미한다.

또한,내지는 L1/L2 주파수간 바이어스가 포함되어 있는 측정된 경사 전리층 지연인데,는 GPS수신기에서 측정되는 첫 번째 GPS위성의 경사 전리층 지연이고,는 GPS수신기에서 측정되는 n 번째 GPS위성의 경사 전리층 지연이다.

또한,는 L1/L2 주파수간 바이어스가 제거된 첫 번째 GPS위성의 경사 전리층 지연이고,은 L1/L2 주파수간 바이어스가 제거된 n 번째 GPS위성의 경사 전리층 지연이다.

상기한 수학식 1에서 구해진 기본 모델 파라미터(C₀, C₁, …, S₂₂) 값들을 수학식 2에 적용하여 기본 전리층 지연모델을 구한다.

여기서,이고,은 전리층 통과점의 지구자기위도이며, t는 전리층 통과점의 지방시를 0∼2π로 정규화한 값이다.

또한, 섭동 모델 파라미터(a₀, a₁₁, a₁₂, a₂₁, a₂₂, a₂₃)는 성능지수가 지수적으로 감쇄되는 순차적 최소자승법을 사용하는 필터로 추정된다. 실시간으로 가변되는 섭동 모델 파라미터를 추정하기 위한 최소자승법을 사용한 필터 수식은 수학식 3과 같이 표현된다.

이때,

이와 같이 구해진 섭동 모델 파라미터를 수학식 4에 적용하여, 섭동 전리층 지연모델을 추정한다.

이때,이다.

수학식 2를 통해 얻어진 기본 전리층 지연모델과 수학식 4를 통해 얻어진 섭동 전리층 지연모델을 수학식 5에 적용하여, 지역적 전리층 지연모델을 추정한다.

이와 같은 지역적 전리층 지연 모델은 GPS기준국에서 모델링되며, RTCM-SC 104 프로토콜 형태로 GPS사용자에게 전달된다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 GPS기준국의 개략 구성도인 바, 기존의 GPS기준국에 이중주파수수신기(54)가 추가된다. GPS기준국은 GPS안테나(50)를 통해 GPS위성(58)의 경사 전리층 지연을 입력받아 의사거리보정치를 구하고, 안테나(51)를 이용하여 RTCM-SC 104 프로토콜(52) 형태로 사용자에게 송출한다. 한편, 기준국 컴퓨터(55)는 기본 모델 파라미터와 섭동 모델 파라미터를 사용하여 기본 전리층 지연 모델과 섭동 전리층 지연 모델을 실시간으로 추정하고, 이를 RTCM-SC 104 프로토콜(52)에 포함시켜 사용자에게 출력한다.

이때, 기본 전리층 지연 모델은 5분마다 한 번씩 송출하고, 섭동 전리층 지연 모델은 1분마다 한 번씩 송출한다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 GPS사용자의 개략 구성도인 바, GPS사용자는 GPS기준국에서 송출한 지역적 전리층 지연 모델을 사용하여 모든 가시 GPS위성(66)에 대한 GPS기준국과 GPS사용자의 전리층 지연 차이를 계산한다.

이때, 지역적 전리층 지연 모델을 사용하여 전리층 지연()을 계산하기 위해서 먼저, GPS안테나(60)를 이용하여 각 GPS위성(66)에서 송출되는 GPS데이터를 GPS수신기(63)로 입력받아, 각 GPS위성(66)의 방위각과 고도각을 감지한다. 이때, GPS위성의 위치는 항법메시지로부터 계산할 수 있고 GPS기준국의 위치는 정확하게 알 수 있으며, GPS사용자의 위치는 아주 작은 오차로 측정이 가능하다. 따라서, 각 GPS위성의 방위각과 고도각을 이용하여 GPS기준국과 GPS사용자의 전리층 지연 통과점에 대한 지구자기위도, 지방시, 경사도를 구한다. 또한, 이 지구자기위도와 지방시를 GPS기준국으로부터 RTCM-SC 104 프로토콜 형태로 입력되는 지역적 전리층 지연 모델에 적용하여 GPS기준국과 GPS사용자의 전리층 지연값을 계산한다.

이와 더불어, GPS기준국과 GPS사용자와의 대류층 지연 차이로 인한 위치 오차를 보정하기 위하여, GPS기준국과 GPS사용자의 대류층 지연 차이()를 기존 대류층 지연 모델을 이용하여 계산한다. 이러한 대류층 지연 모델은 고도, 온도, 습도 및 기압의 함수이다. 고도는 GPS기준국 및 GPS사용자의 위치로부터 계산이 가능하고 온도, 습도 및 기압은 계절에 따른 일반 대기의 상태를 사용한다.

이렇게 계산된 GPS기준국과 GPS사용자간의 전리층 지연 차이() 및 대류층 지연 차이()를 사용하여 기존 보정위성항법시스템(DGPS)에서 사용되는 의사거리보정치()를 개선하여 보정된 의사거리보정치()를 만들 수 있으며, 이는 수학식 6과 같이 표현된다.

여기서,

이렇게 구해진 보정된 의사거리 보정치를 사용하여 GPS기준국으로부터 수신된 의사거리를 보정한 후, 사용자의 위치를 계산한다.

즉, 본 발명은 기존의 보정위성항법시스템(DGPS)에서 사용하는 의사거리보정치()에서는, 지역적 전리층 지연 모델과 대류층 지연 모델을 사용하여 GPS기준국과 GPS사용자간의 전리층 지연 차이 및 대류층 지연 차이를 구하여, 이를 이용하여 의사거리보정치를 새롭게 보정한다. 따라서, 기존 보정위성항법시스템(DGPS)에서 GPS기준국과 GPS사용자간의 거리가 멀어짐에 따라 전리층 지연 및 대류층 지연의 차이로 인해 발생되었던 사용자의 위치 오차를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 즉, 본 발명을 사용하면 GPS기준국과 GPS사용자간의 거리를 기존 보정위성항법시스템(DGPS)의 거리제한선인 100km 이상으로 연장시킬 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 지역적 전리층 지연 모델을 사용하여 기존 보정위성항법시스템(DGPS)의 위치 오차 성능을 개선하였다. 즉, 기존 보정위성항법시스템(DGPS)에서는 GPS기준국과 GPS사용자간이 거리가 멀어짐에 따라 GPS기준국과 GPS사용자간의 전리층 지연 차이 및 대류층 지연 차이로 인해 GPS기준국의 위치오차 보정 성능이 저하되었지만 이 발명은 지역적 전리층 지연 모델을 개발 및 사용함으로써 GPS기준국의 위치오차 보정 성능이 향상되는 효과가 있다.

따라서, GPS기준국과 GPS사용자간의 거리가 기존 보정위성항법시스템(DGPS)의 거리 제한인 100km 이상으로 확장될 수 있는데, 이는 동일한 면적에 적은 수의 GPS기준국으로 보정위성항법시스템을 구축할 수 있음을 의미한다. 즉, 지역적 전리층 지연 모델을 사용하는 보정위성항법시스템은 기존의 보정위성항법시스템보다 위치 정확도가 높으며 경제적으로 유리한 시스템이다. 특히, 지역적 전리층 지연 모델은 위성항법시스템(GPS)을 이용한 이동전화 CDMA 기준국의 시각 동기화 시스템 등에 사용되면 전리층 지연으로 인한 오차를 제거할 수 있으므로 보다 더 정밀한 시각 동기화 시스템을 구축할 수 있다.

Claims (11)

1. GPS수신기가 하루 동안의 전리층 지연을 표현하는 기본 전리층 지연 모델과 수시간동안 발생되는 급격한 전리층 지연을 표현하는 섭동 전리층 지연 모델을 이용하여 지역적 전리층 지연 모델을 모델링하는 방법에 있어서,

   각 가시 GPS위성에 대하여 경사 전리층 지연값을 측정하는 제1단계와;

   상기 각 GPS위성의 경사 전리층 지연값을 이용하여, GPS수신기 및 각 GPS위성의 L1/L2 주파수간 바이어스와 기본 모델 파라미터를 구하는 제2단계;

   상기 기본 모델 파라미터를 이용하여 상기 기본 전리층 지연 모델을 구하는 제3단계;

   상기 L1/L2 주파수간 바이어스를 이용하여 L1/L2 주파수간 바이어스가 제거된 수직 전리층 지연값을 구하는 제4단계;

   상기 L1/L2 주파수간 바이어스가 제거된 수직 전리층 지연값을 이용하여 섭동 모델 파라미터를 구하는 제5단계;

   상기 섭동 모델 파라미터를 이용하여 섭동 전리층 지연 모델을 구하는 제6단계; 및

   상기 기본 전리층 지연 모델과 섭동 전리층 지연 모델을 합하여 지역적 전리층 지연 모델을 구하는 제7단계를 포함한 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델의 모델링방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2단계는,

   상기 각 GPS위성의 경사 전리층 지연값을 칼만필터에 적용하여 GPS수신기 및 각 GPS위성의 L1/L2 주파수간 바이어스()와, 기본 모델 파라미터(C₀, C₁, …, C₂₂, S₂₂)를 구하는 단계인 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델의 모델링방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 칼만필터의 수식은 아래의 식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델의 모델링방법.

   여기서,
4. 제1항에 있어서, 상기 제3단계는,

   상기 기본 모델 파라미터를 아래의 식에 적용하여 기본 전리층 지연 모델을 구하는 단계인 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 모델의 모델링방법.

   여기서,이고,은 전리층 통과점의 지구자기위도이며, t는 전리층 통과점의 지방시를 0∼2π로 정규화한 값이다.
5. 제1항에 있어서, 상기 제5단계는,

   상기 L1/L2 주파수간 바이어스가 제거된 수직 전리층 지연값을 성능지수가 지수적으로 감쇄되는 순차적 최소자승법을 사용하는 필터에 적용하여, 섭동 모델 파라미터를 구하는 단계인 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델의 모델링방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 순차적 최소자승법을 사용하는 필터는 아래의 수식으로 표현되는 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델의 모델링방법.

   이때,
7. 제1항에 있어서, 제6단계는,

   상기 섭동 모델 파라미터를 아래의 식에 적용하여 섭동 전리층 지연 모델을 구하는 단계인 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 모델의 모델링방법.

   이때,이다.
8. GPS기준국이 각 가시 GPS위성의 의사거리보정치와 지역적 전리층 지연 모델을 구하여 GPS사용자에게 출력하는 제1단계와;

   GPS사용자가 상기 GPS기준국으로부터 입력받은 지역적 전리층 지연 모델을 이용하여 GPS기준국과 GPS사용자의 전리층 지연 차이를 계산하는 제2단계;

   GPS사용자가 GPS기준국과 GPS사용자의 대류층 지연 차이를 계산하는 제3단계; 및

   GPS사용자가 GPS기준국으로부터 입력받은 의사거리보정치를 상기 전리층 지연 차이 및 대류층 지연 차이를 이용하여 보정하고, 보정된 의사거리보정치를 이용하여 위치를 계산하는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델을 이용한 보정위성항법시스템의 위치 보정방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1단계는,

   각 가시 GPS위성에 대하여 경사 전리층 지연값을 측정하는 단계와,

   상기 각 GPS위성의 경사 전리층 지연값을 이용하여, GPS수신기 및 각 GPS위성의 L1/L2 주파수간 바이어스와 기본 모델 파라미터를 구하는 단계,

   상기 기본 모델 파라미터를 이용하여 상기 기본 전리층 지연 모델을 구하는 단계,

   상기 L1/L2 주파수간 바이어스를 이용하여 L1/L2 주파수간 바이어스가 제거된 수직 전리층 지연값을 구하는 단계,

   상기 L1/L2 주파수간 바이어스가 제거된 수직 전리층 지연값을 이용하여 섭동 모델 파라미터를 구하는 단계,

   상기 섭동 모델 파라미터를 이용하여 섭동 전리층 지연 모델을 구하는 단계, 및

   상기 기본 전리층 지연 모델과 섭동 전리층 지연 모델을 합하여 지역적 전리층 지연 모델을 구하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델을 이용한 보정위성항법시스템의 위치 보정방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 제2단계는,

    상기 GPS기준국과 GPS사용자에 대한 각 가시 GPS위성의 방위각과 고도각을 구하는 단계와,

    상기 방위각과 고도각을 이용하여, 상기 GPS기준국과 GPS사용자의 전리층 지연 통과점에 대한 지구자기위도, 지방시, 경사도를 구하는 단계,

    상기 지구자기위도와 지방시를 지역적 전리층 지연 모델에 적용하여, 상기 GPS기준국과 GPS사용자의 전리층 지연값을 구하는 단계, 및

    상기 GPS기준국의 전리층 지연값과 GPS사용자의 전리층 지연값의 차이를 계산하는 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델을 이용한 보정위성항법시스템의 위치 보정방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 제4단계는,

    상기 보정된 의사거리보정치는 의사거리보정치에서 상기 전리층 지연 차이와 대류층 지연 차이를 감산하여 구해지는 것을 특징으로 하는 지역적 전리층 지연 모델을 이용한 보정위성항법시스템의 위치 보정방법.