위성항법시스템의 시간이중차분 알고리즘 개발 및 사이클슬립 발생 환경에서의 검증
저자
발행사항
인천 : 인하대학교 대학원, 2017
학위논문사항
학위논문(석사)-- 인하대학교 대학원 일반대학원 : 공간정보공학과 2017. 2
발행연도
2017
작성언어
한국어
주제어
DDC
623.893 판사항(21)
발행국(도시)
인천
기타서명
Development of GNSS Temporal Double Difference Algorithm and Its Validation in Environments with Cycle Slips
형태사항
x, 75 p. ; 26cm
일반주기명
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
지도교수:박관동
참고문헌 : p.73-75
소장기관
최근 자동차 분야에서는 자율주행 차량 등에 대한 연구가 활발히 진행되면서 주행 중인 자동차의 위치, 속도 등을 정확하게 측정할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 또한 차선 구분이 가능한 수평방향 20~30cm 수준의 좌표 정확도 확보 방안이 주요 이슈가 되고 있다. 반송파위상 기반 PPP-RTK(Precise Point Positioning – Real Time Kinematic)를 수행하면 자동차 분야에서 요구하는 수준의 좌표 정확도를 확보할 수 있다. 하지만 GPS 이동측위에서 빈번하게 발생되는 사이클슬립으로 인해 모호정수가 바뀌면 이를 새로 결정해야 하는데, 이 과정에서 최소 수 초 이상의 시간이 소요된다. 따라서 실시간으로 GPS 이동측위를 수행하는데 어려움이 발생한다. 이에 이 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 시간이중차분 알고리즘을 개발하였다.
시간이중차분은 1대의 수신기로 서로 인접한 두 시각에서 획득한 반송파위상 관측치를 차분하는 것으로, 반송파위상 관측치에 포함된 주요 오차와 함께 모호정수를 관측방정식에서 제거할 수 있다. 하지만 두 시각 사이에서 사이클슬립이 발생하면 이를 제거할 수 없는데, 이에 이 논문에서는 도플러를 사용해 두 시각 사이의 모호정수 변화량 추정값인 CSI(Cycle Slip Index)를 산출하였다. 그리고 사이클슬립 발생 시 이를 시간이중차분 알고리즘에 적용해 모호정수 변화량을 실시간으로 보정하였다.
개활지에서의 정지 및 이동측위를 통해 획득한 GPS 관측치로 시간이중차분 알고리즘의 성능을 확인하였다. 정지측위 실험에서 시간이중차분의 시간간격이 1초일 때, 시간이중차분 1회 수행 시 TDD(Temporal Double Difference) 좌표의 변위 크기의 평균은 수평방향 0.22cm, 수직방향 0.37cm로 수 밀리미터 수준이다. 정지 및 이동측위 실험에서 모두 실험을 실시한 12분 중 대부분은 편류오차가 발생한다. 하지만 두 실험의 수평 및 수직방향에서 모두 20초 이내에서는 센티미터 수준, 11분 30초 이내에서는 서브미터 수준의 측위 정확도를 유지하였다.
컨테이너 트럭 측면과 도로 구조물 하단을 지나가는 주행 실험을 통해 획득한 GPS 관측치로 사이클슬립이 발생하는 환경에서의 시간이중차분 알고리즘의 적용 가능성을 평가하였다. 컨테이너 트럭 실험에서는 트럭 측면을 지나가기 전과 후의 측위 정확도 변화량이 가장 컸을 때 수평방향으로 0.15m, 수직방향으로 0.05m 저하되었지만, 실험을 실시한 5분 동안 서브미터 수준의 측위 정확도를 유지하였다. 도로 구조물 실험에서는 도로 표지판 하단을 지나가기 전과 후의 측위 정확도가 수평방향으로 0.15m, 수직방향으로 0.49m 저하되었고, 육교에서는 수평방향으로 0.07m, 수직방향으로 1.51m 저하되었다. 단, 육교 하단을 지나간 직후 시각에서의 관측치를 삭제하면 수평방향으로 0.20m, 수직방향으로 0.07m로, 수직방향 측위 정확도가 크게 향상되었다.
모든 주행 실험에서 측위 정확도는 서브미터 수준을 유지하였고, 이는 코드의사거리 기반 단독측위의 측위 정확도인 미터 수준보다 높다. 시간이 지날수록 시간이중차분 측위 정확도가 저하되는 문제의 해결과 사이클슬립 발생 시 CSI를 적용하는 범위에 대한 명확한 기준의 제시가 가능하면, 사이클슬립이 발생하는 환경에서 이 논문에서 개발한 시간이중차분 알고리즘의 실시간 적용이 가능할 것으로 기대된다.
Recently, in the field of automobiles, researches on autonomous vehicles have been actively conducted, and a technology capable for accurately measuring the position and speed of a moving vehicle is required. In addition, measures for positioning accuracy of 20 to 30cm in the horizontal direction, which can separate lanes, are becoming a major issue. Carrier phase-based PPP-RTK(Precise Point Positioning – Real Time Kinematic) can ensure the level of positioning accuracy required in the field of automobiles. However, if integer ambiguities change due to frequent cycle slips in GPS kinematic positioning, they must be newly fixed. In this process, it takes at least several seconds. Therefore, it is difficult to perform GPS kinematic positioning in real time. In this paper, TDD(Temporal Double Difference) algorithm has been developed to solve this problem.
TDD is the difference between the carrier phase measurements obtained from two adjacent times with one receiver. TDD can remove the integer ambiguities from the observation equations along with the major errors included in the carrier phase observations. However, if cycle slips occur between two times, integer ambiguities can not be removed. In this paper, CSI(Cycle Slip Index), which is the estimation value of the integer ambiguity change between two times, is calculated by using doppler measurements, and then it is applied to the TDD algorithm to correct the variation of the integer ambiguity change in real time when the cycle slips occur.
The performance of the TDD algorithm was confirmed by the GPS observations obtained through the static and kinematic positioning in the open-sky area. In the static positioning, the mean of the displacement magnitude of the TDD coordinate was 0.22cm in the horizontal direction and 0.37cm in the vertical direction when the time interval of the TDD was 1 second. It means that the displacement magnitude of TDD coordinates is only a few millimeters. Most of the 12-minute tests performed in the static and kinematic positioning had drift errors. However, in both horizontal and vertical directions of the tests, the positioning accuracy of the centimeter level was maintained within 11 minutes and 30 seconds and the positioning accuracy of the sub-meter level was maintained within 20 seconds.
The applicability of the TDD algorithm in the environment where the cycle slips occur was evaluated by the GPS observations obtained by passing the side of the container trucks and under the road structures while driving. In the container truck test, when the variation of the positioning accuracy before and after passing the side of the truck was greatest, it was 0.15m in the horizontal direction and 0.05m in the vertical direction, but the positioning accuracy of the sub-meter level was maintained for 5 minutes during the test. In the road structure test, the variation of the positioning accuracy before and after passing under the road sign was 0.15m in the horizontal direction and 0.49m in the vertical direction, and the variation of the positioning accuracy before and after passing under the pedestrian overpass was 0.07m in the horizontal direction and 1.51m in the vertical direction. However, when observations at the time immediately after passing the bottom of the pedestrian overpass were deleted, the variation of the positioning accuracy before and after passing under the pedestrian overpass was 0.20m in the horizontal direction and 0.07m in the vertical direction. It means that the accuracy in vertical direction positioning is greatly improved.
In all driving tests, the positioning accuracy was maintained at the sub-meter level, which is higher than the meter level, which is the positioning accuracy of the point positioning with code pseudorange measurements. It is expected that the TDD algorithm developed in this paper can be applied in real time in the environment where cycle slips occur if the problem that TDD positioning accuracy is degraded with time is solved and it is possible to present clear criteria for the scope of application of CSI.
서지정보 내보내기(Export)
닫기소장기관 정보
닫기권호소장정보
닫기오류접수
닫기오류 접수 확인
닫기음성서비스 신청
닫기음성서비스 신청 확인
닫기이용약관
닫기학술연구정보서비스 이용약관 (2017년 1월 1일 ~ 현재 적용)
학술연구정보서비스(이하 RISS)는 정보주체의 자유와 권리 보호를 위해 「개인정보 보호법」 및 관계 법령이 정한 바를 준수하여, 적법하게 개인정보를 처리하고 안전하게 관리하고 있습니다. 이에 「개인정보 보호법」 제30조에 따라 정보주체에게 개인정보 처리에 관한 절차 및 기준을 안내하고, 이와 관련한 고충을 신속하고 원활하게 처리할 수 있도록 하기 위하여 다음과 같이 개인정보 처리방침을 수립·공개합니다.
주요 개인정보 처리 표시(라벨링)
목 차
3년
또는 회원탈퇴시까지5년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한3년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한2년
이상(개인정보보호위원회 : 개인정보의 안전성 확보조치 기준)개인정보파일의 명칭 | 운영근거 / 처리목적 | 개인정보파일에 기록되는 개인정보의 항목 | 보유기간 | |
---|---|---|---|---|
학술연구정보서비스 이용자 가입정보 파일 | 한국교육학술정보원법 | 필수 | ID, 비밀번호, 성명, 생년월일, 신분(직업구분), 이메일, 소속분야, 웹진메일 수신동의 여부 | 3년 또는 탈퇴시 |
선택 | 소속기관명, 소속도서관명, 학과/부서명, 학번/직원번호, 휴대전화, 주소 |
구분 | 담당자 | 연락처 |
---|---|---|
KERIS 개인정보 보호책임자 | 정보보호본부 김태우 | - 이메일 : lsy@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0439 - 팩스번호 : 053-714-0195 |
KERIS 개인정보 보호담당자 | 개인정보보호부 이상엽 | |
RISS 개인정보 보호책임자 | 대학학술본부 장금연 | - 이메일 : giltizen@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0149 - 팩스번호 : 053-714-0194 |
RISS 개인정보 보호담당자 | 학술진흥부 길원진 |
자동로그아웃 안내
닫기인증오류 안내
닫기귀하께서는 휴면계정 전환 후 1년동안 회원정보 수집 및 이용에 대한
재동의를 하지 않으신 관계로 개인정보가 삭제되었습니다.
(참조 : RISS 이용약관 및 개인정보처리방침)
신규회원으로 가입하여 이용 부탁 드리며, 추가 문의는 고객센터로 연락 바랍니다.
- 기존 아이디 재사용 불가
휴면계정 안내
RISS는 [표준개인정보 보호지침]에 따라 2년을 주기로 개인정보 수집·이용에 관하여 (재)동의를 받고 있으며, (재)동의를 하지 않을 경우, 휴면계정으로 전환됩니다.
(※ 휴면계정은 원문이용 및 복사/대출 서비스를 이용할 수 없습니다.)
휴면계정으로 전환된 후 1년간 회원정보 수집·이용에 대한 재동의를 하지 않을 경우, RISS에서 자동탈퇴 및 개인정보가 삭제처리 됩니다.
고객센터 1599-3122
ARS번호+1번(회원가입 및 정보수정)