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GPS/INS 통합에 의한 고정밀 장기선 동적 측위를 위한 다중 기준국 네트워크 데이터 처리 알고리즘
이흥규(Lee Hung-Kyu) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 D Vol.29 No.1D
GPS 반송파를 사용하는 GPS/INS 통합 측위 기술은 서로가 가지는 기술적 한계를 상호 극복하여 그 성능을 최대화 할 수 있어 측량과 항법의 다양한 분야에 활용되고 있다. 그러나 GPS/INS 통합 측위을 통하여 수 센티미터의 정확도를 확보하기 위해서는 기준국과 이동국 수신기 사이의 간격이 10~20Km 이내로 제한되어야 하는 단점을 가지고 있으며 이는 두 시스템 관측데이터를 통합 처리하더라도 그 정확도는 여전히 GPS 위성궤도 오차, 전리층 영향 그리고 대류권 지연과 같은 기선장에 따른 오차의 영향을 받기 때문이다. 이것은 3대 이상의 기준국 관측데이터를 사용하여 기선장에 따른 오차 보정량을 추정하여 이동국 관측데이터에서 그 영향을 최소화하여 극복 할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 다중의 기준국 관측데이터를 사용하여 기선장에 따른 오차 보정량 결정을 위한 기준국 반송파 미지정수 결정, 칼만필터에 의한 기선장에 따른 오차 추정 그리고 기준국과 이동국의 기하관계에 의한 오차 보간을 통한 보정량 산출 알고리즘 제안하고 실제 관측데이터 처리를 통해 그 성능을 평가 하였다. Integrating the Global Positioning System (GPS) and Inertial Navigation System (INS) sensor technologies using the precise GPS Carrier phase measurements is a methodology that has been widely applied in those application fields requiring accurate and reliable positioning and attitude determination; ranging from 'kinematic geodesy', to mobile mapping and imaging, to precise navigation. However, such integrated system may not fulfil the demanding performance requirements when the baseline length between reference and mobil user GPS receiver is grater than a few tens of kilometers. This is because their positioning/attitude determination is still very dependent on the errors of the GPS observations, so-called "baseline dependent errors". This limitation can be remedied by the integration of GPS and INS sensors, using multiple reference stations. Hence, in order to derive the GPS distance dependent errors, this research proposes measurement processing algorithms for multiple reference stations, such as a reference station ambiguity resolution procedure using linear combination techniques, a error estimation based on Kalman filter and a error interpolation. In addition, all the algorithms are evaluated by processing real observations and results are summarized in this paper.
이흥규(Lee, Hung Kyu),서완수(Seo, Wan Soo) 한국지적학회 2013 한국지적학회지 Vol.29 No.1
본 논문에서는 지적도의 공간정보 분야의 활용성을 고려여 지적측량 분야 적용을 위한 투영체계 설정 방안들을 연구하였다. 이를 위하여 지적도와 토지 면적 차이가 허용 가능한 범위이며, 육지부에서 면적왜곡을 최소화 할 수 있는 횡원통상사투영에 의한 단일투영체계를 도출하고, 그 왜곡특성을 축척계수, 면적왜곡 그리고 Arc-To-Chord 보정량에 대해 수치적으로 분석하였다. 이와 함께 중앙자오선 경도차에 따라 왜곡이 증가하는 횡원통상사투영의 특성을 반영하여 이를 축소 할 수 있는 다중투영체계 설정 방안들에 대하여 대한 수치시험을 수행하여 그 적용성을 비교·고찰 하였다. 이를 통해 지적측량 분야에 적용할 가능한 투영체계 설정 방안으로 단일투영체계와 해양과 육지로 구분하는 3개 투영구역으로 이루어진 다중투영체계를 제안하였다. Projection schemes for cadastral surveying in Republic of Korea have been investigated in this paper with a consideration of their applicability to spatial information systems. To this end, a single projection system has been firstly derived through reflecting effectiveness of database construction and management. This is followed by analyzing characteristics of its distortion by using scale factor, area distortion and Arc-To-Chord correction. In addition, four different multiple projection systems comprising more than 3 zones have been numerically analyzed from the standpoint of minimizing the distortion in the East-West direction as well as their relevance to real world application. Finally, this research has proposed single-zone and three-zone system bounded along the West and East coast lines for the most applicable schemes to the cadastral surveying in Korea.
관측데이터 처리의 품질제어를 통한 GPS 측위의 신뢰성 향상
이경성(Lee Kyeong-Seong),이흥규(Lee Hung-Kyu) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 D Vol.29 No.2D
GPS 관측에 의해 정확한 위치추정을 위해서는 올바른 함수모형과 통계모형이 사용되어야 한다. 그러나 함수모형에 고려되지 않는 과대오차가 관측데이터에 포함되어 있는 경우는 추정좌표에 편의를 유발 시킨다. 이러한 과대오차는 전리층영향과 다중경로의 급격한 변화 혹은 수신기 오작동에 의해 주로 발생하며, 최소제곱법에 의한 수신기 위치 추정에서 반드시 제거해야 정확도를 최대화 할 수 있다. 이를 위하여 본 연구에서는 과대오차의 검출, 규명, 적용의 세 단계로 구성된 GPS 관측데이터 처리에서의 품질제어 알고리즘과 통계검정 기법의 성능을 나타내는 신뢰도 이론을 연구하여 의사거리를 이용하는 단독측위에 대하여 구현하였다. 이를 바탕으로 정지측위와 동적측위 관측실험을 실시하여 분석한 결과 잉여관측데이터수가 많고 기하구조의 강도가 높고 보다 현실적인 통계모형을 사용할 때 과대오차 규명 성능이 높아졌으며, 관측데이터에서 과대오차가 제거됨에 따라 추정좌표의 정확도가 증가되어 전체적으로 GPS 측위의 신뢰성을 향상 시킬 수 있었다. In order to estimate accurate position by GPS observations, it is prerequisite to define both of the correct function model and the realistic stochastic model. In the case that un-modeled outliers exist in observations, estimates become biased, and their standard deviations are unable to be used as a measure which represents their accuracy. Hence, such outliers should be appropriately removed from the observations before estimating final solutions, so that the accuracy can be maximized with the improvement of the reliability. For this purpose, this research deals with quality control and quality measure computation algorithms for GPS stand-alone positioning. After theoretical studies, all the algorithms have been implemented and tested with real observations. Results of the tests indicate that the reliability of the estimated position is improved by increasing redundancy as well as using good satellite geometry and more realistic stochastic model. Moreover, the adaptation of the quality control procedure enable to improve positioning reliability and accuracy by appropriately excluding outlier in observations.