반송파 위상 기반 전리층 총전자수 추정
저자
발행사항
인천 : 인하대학교 대학원, 2011
학위논문사항
학위논문(석사)-- 인하대학교 대학원 : 지리정보공학과 2011. 8
발행연도
2011
작성언어
한국어
주제어
DDC
910.285 판사항(22)
발행국(도시)
인천
기타서명
Estimation of Ionospheric Total Electron Content based on GPS Carrier Phase Measurements
형태사항
viii, 50 p. ; 26cm
일반주기명
지도교수:박관동
인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
소장기관
GPS(Global Positioning System) 측위는 위성과 수신기 시계 오차, 다중경로 오차, 대류권 오차, 전리층 오차 등 다양한 오차 요인의 영향을 받는다. 이 논문에서는 GPS 측위시 가장 큰 오차 요인으로 작용하는 전리층에 의한 신호지연 오차를 산출하기 위해 반송파 위상 관측값을 이용하여 전리층 총전자수를 추정하였다. 이를 위해 국토지리정보원에서 운영 중인 44개 상시관측소로부터 제공된 2011년 2월 14일부터 2월 20일까지 일주일간의 반송파 위상 관측값을 분석에 이용하였다.
이 논문에서는 전처리 과정을 통해 사이클 슬립을 검출 및 보정하고 LAMBDA(Least squares AMBiguity Decorrelation Adjustment) 알고리즘을 이용하여 미지정수를 결정하였다. 사이클 슬립 검출은 차분법을 이용하였으며 모든 상시관측소를 대상으로 차분법을 수행한 결과, 상시관측소 당 하루 평균 2.3회의 사이클 슬립이 발생하였다. 사이클 슬립 보정은 스플라인 보간법을 이용하였으며, 실행에 앞서 스플라인 보간법의 정확도를 확인한 결과, 최대 오차의 크기가 0.35 사이클(cycle)로써 상당히 정확한 보정 결과를 산출하였다. 사이클 슬립 보정 후 LAMBDA 알고리즘을 이용하여 미지정수를 결정하였으며, 이 논문에서는 기존의 LAMBDA 알고리즘에서 불필요하게 반복되는 부분을 수정함으로써 알고리즘 구동시간을 약 1.8배 단축시켰다.
전처리 후 이중차분을 이용하여 반송파 기반 전리층 오차를 추정하였으며 그 결과를 기존의 코드 의사거리와 위상평활 의사거리 기반 전리층 총전자수와 비교하였다. 이 과정에서 의사거리 관측값 기반의 전리층 총전자수를 정확하게 추정하기 위해 하드웨어 바이어스인 DCB(Differential Code Bias)를 별도로 추정하였다. GPS 관측값에 따른 전리층 총전자수를 추정한 결과, 반송파 위상 기반의 전리층 총전자수에서는 거의 잡음이 발생하지 않았다. 반송파 위상 기반 전리층 총전자수와 의사거리 기반 전리층 총전자수 사이의 RMS(Root Mean Square) 차이는 코드 의사거리에서 6.3 TECU(Total Electron Content Unit), 위상평활 의사거리에서 4.5 TECU로 나타났다.
반송파 위상 기반 전리층 총전자수의 정확도를 확인하기 위해 전지구 전리층 모델의 총전자수와 비교하였다. 전지구 전리층 모델의 총전자수를 기준으로 세 종류의 GPS 관측값을 이용하여 추정된 전리층 총전자수의 RMS 오차를 산출한 결과, 반송파 위상, 코드 의사거리, 그리고 위상평활 의사거리가 각각 1.46 TECU, 2.75 TECU, 4.12 TECU로 나타났다.
이 연구를 통해 추정된 반송파 기반 전리층 총전자수는 GPS 측위 정밀도 향상에 기여할 것으로 판단된다. 또한 전리층 총전자수는 태양활동과 연관되어 있기 때문에 우주기상 분야의 한 종류인 태양 폭풍 모니터링에도 이용 가능할 것으로 기대된다.
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