DGPS 설계서

목차

목 차

제1장 이 론1.1DGPS의 원리・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11.2DGPS의 조건・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・31.2DGPS의 정확도와 주의점・・・・・・・・・・・・・・・・・41.3DGPS의 응용분야・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・6제2장 설 계2.1코드설계・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・82.2입출력정의・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・102.3Flow Chart・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・11제3장 발전 사항3.1위치정확도 향상・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・123.2GLONASS와 연계・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・12#부록단독측위와 DGPS의 결과비교・・・・・・・・・・・・・・・・13
표 목 차
<표1>DGPS 방법비교 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3<표2>코드에 따른 값 비교・・・・・・・・・・・・・・・・・5<표3>태양활동에 따른 값 비교・・・・・・・・・・・・5


그 림 목 차
<그림 1> DGPS 입출력 정의・・・・・・・・・・・・・・・・10<그림 2> DGPS flow chart・・・・・・・・・・・・・・・・・11<그림 3> 단독측위와 DGPS 비교・・・・・・・・・・・・13

본문내용

GPS는 모두 L1대,C/A코드를 사용하며,이용자용 수신기는 기본적으로
일반 단독측위 수신기와 동일한 것을 사용하고 있다.내부회로는 구성이
동일하지만,말로 서로 연락을 주고 받는 간이형 DGPS를 별도로 하면,
데이터 출력용 커넥터와 이에 적합한 데이터를 보내기 위한 내부계산
프로그램정도만 필요하다.소형 수신기에는 이와 같은 출력 단자가
부착되지 않을 경우가 있으므로 실제는 전용 DGPS용 수신기가 필요하다.
여기에서는 DGPS를 이용할 때 주의해야할 사항을 몇 가지 나열한다.
지오이드와 타원체의 차이 또는 그 보정
측지좌표계의 차이
참조점의 좌표
전파경로의 보정
1.4DGPS의 응용분야
-DGPS 정확도는 측량용으로는 다소 부족하지만,실생활 부분에서는 적당한
응용분야도 상당히 많이 있다. DGPS는 실시간 측위가 가능하다는 장점이
있으며,응용분야도 이런 실시간 특성을 활용하는 분야가 많다.
최근에 간섭측위에서도 cm급 정확도로 실시간 측량을 할 수 있으므로
DGPS와 실시간 간섭측위가 경쟁이 될 수도 있을 것이다.
중요한 DGPS의 응용분야
①우주분야
인공위성,로켓의 추적
우주선의 랑데부/도킹
미사일의 유도
②항공분야
항공기의 이착륙유도
항공사진측량,재해조사 등
③육상분야
지리정보시스템
지형,지질,식생,재해조사
유적조사
토목공사 기계의 자동운전
정밀차량자동항법장치
④선박분야
선박의 입항 유도
해양작업
해저조사
현재 차량자동항법장치는 대부분 단독측위방식을 사용하고 있지만,기종에
따라서는 일종의 DGPS를 적용하고 있다는 점을 지적해 둔다. 일부 고급차
량자동항법장치는,GPS로 구한 위치를 지도상에 표시할 때 반드시 도로상
나타나도록 수정하는 기능이 있다. 이것은 단독측위로 구한 위치의 오차를
불완전하게나마 수정하는 작업에 해당하며,좌표차 방식 DGPS와 유사한 방
식이다. 단 교차점 근방에서 처음으로 GPS수신기의 스위치를 넣었을 경우
어떻게 될 것인가는 흥미롭다. 교차로 건너편에 있는 것처럼 표시될 가능성
도 있다. 또 주차장에 들어갔을 경우도 이상스러운 현상이 일어날지도 모른
다. 이와 같은 경우에는 조금더 주행을 하면 정상적인 위치로 수정 될 것이
다.
제 2장 설계
2.1코드 설계
-기지점에서 3차원좌표의 차를 구하여 미지점에서 구한 좌표를 보정하는
방식을 사용하였다. 간단하게 설명하면 다음과 같다.
①미지점과 기지점에서 매시간 같은 위성,같은 시각을 이용해 단독측위를
실시한다.
단독측위에 따른 수신기 좌표결정을 위해서는 최소제곱법을 이용한다.
기본적인 최소제곱법의 이론은 다음과 같다. 라고 했을때,
이항시켜 정리하여 잔차의 식으로 만들고 를 통해 제곱의
합으로 나타낸다.
해당 변수에 대한 편미분하여 0일때, 최소값이므로 오차의 최소값을
추정할 수 있다.
,
Rinex파일로부터 EPH, OBS 배열을 읽어 저장한다. 궤도력 배열인
EPH와 코드 및 반송파위상 데이터를 가지고 있는 OBS 배열을 갖고
있으므로 수신기 좌표를 추정할 수 있다. 수신기 좌표 추정을 위해
필요한 데이터는 해당시간, 해당 위성의 3차원 직각좌표(xyz)와 해당
성과 수신기간의 Pseudo-range(C/A)이다. 먼저 이들을 구하기 위해
앞서 설명한 GetSatPos 를 통해 위성위치를 구한다.
생성된 위성 xyz좌표를 통해 최소제곱법에서 편미분하여 구성하는
H-matrix에 들어갈 인자들이 구해진다.
x,y,z 각각 편미분에 대한 H-matrix는 다음과 같다.
H-matrix의 x에 대한 편미분 이 들어가는 H(1,1)의 분자는
로써 위성좌표의 x좌표와 수신기좌표(초기값)의 차이이다.
따라서, GetSatPos를 통해 구해진 위성의 x좌표와 GetAppPos로 얻어진
수신기 좌표 초기값의 x좌표의 차이를 구할 수 있다. 수신기 시계오차에
대해 편미분한 값은 . 즉, 빛의 속도가 된다.
수신기의 xyz좌표를 조정하는 은 다음과 같이 표현되며 는
관측치-조정값으로써 자세하게 설명하면, (c/a코드)-(좌표를
이용한거리) 가 된다. 따라서, 수신기 좌표의 초기값에서 의 추가를
통해 정확한 값에 근사한다.
=
조정된 수신기의 새로운 xyz를 New xyz라고 하면 다음과 같다.
New xyz = apppos(초기값) +
이렇게 조정되는 과정을 반복하는 iteration을 수행하면 New xyz값이
수렴하게 된다. 이 수렴하는 값은 정확한 수신기 좌표에 근사하게 된다.
②매시간 기지점의 실제좌표와 계산값을 비교하여 XYZ를 구해준다.
③계산된 XYZ값을 미지점의 계산된 값에 더하여 결과를 산출해준다.
④미지점에서 오차가 확연하게 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
⑤다음과 같은 단계로 모든 관측값을 계산하여준다.
코드 설계시 다음과 같은 사항에 주의하여야한다.
동일한 GPS위성 그룹을 관측
동시에 관측
궤도정보는 같은 것을 사용
2.2입출력정의
입 력
출 력
Navigation Rinex파일
·관측된 위성좌표 계산
·C/A코드저장
·최소자승법으로
좌표추정
·기지점의 오차값
미지점에 보정
미지점의 좌표
Observation 기지점 Rinex파일
Observation 미지점 Rinex파일
<그림 1> DGPS 입출력 정의
2.3Flow Chart
<그림 2> DGPS flow chart
제 3장발전 사항
3.1위치정확도 향상
-정부 관리하에 DGPS의 cm급 위치정확도의 서비스를 무료 제공하는 산업인프
라가 구축 된다면 이를 이용하는 국내 산업체의 경쟁력은 한 단계 높아질 것
이다.
3.2GLONASS와 연계
-시스템 설계의 기본틀을 GPS로 하였지만, 빠르게 발전하고 있는 GLONASS위
성과 연계하여 측위시스템을 구성 할 경우 GLONASS추가 부분을 적용한다면
측위정확도의 향상과 GLONASS 추가의 상호 측위 정확도 비교 분석을 할 수
있다.
# 부록
□단독측위와 DGPS의 결과 비교
-기지점:인천 고시좌표 사용
-미지점:수원 고시좌표 사용
-Weeksec/X/Y/Z/XYZ 순서
단독측위
DGPS
-3D 오차값 비교
단독측위
DGPS
<그림 3> 단독측위와 DGPS 비교

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