Abstract
Inertial Navigation System has been used extensively to determine the position, velocity and attitude of the body. An INS is very expensive, however, heavy, power intensive, requires long setting times and the accuracy of the system is degraded as time passed due to the accumulated error. Global Positioning System(GPS) receivers can compensate for the Inertial Navigation System with the ability to provide both absolute position and attitude. This study describes a method to improve both the accuracy of a body positioning and the precision of an attitude determination using GPS antenna array. Existing attitude determination methods using low-cost GPS receivers focused on the relative vectors between the master and the slave antennas. Then the positioning of the master antenna is determined in meter-level because the single point positioning with pseudorange measurements is used. To obtain a better positioning accuracy of the body in this research, a wireless internet is used as an alternative data link for the real-time differential corrections and dual-frequency GPS receivers which is expected to be inexpensive was used. The numerical results show that this system has the centimeter level accuracy in positioning and the degree level accuracy in attitude.
관성항법시스템은 항체의 자세, 속도 및 위치정보를 획득하기 위하여 폭넓게 사용되어 왔다. 그러나 관성센서는 매우 고가이며, 무겁고, 시간이 경과함에 따라 센서의 오차가 누적되어 발산하게 되는 단점이 있다. 한편 GPS를 이용한 항법시스템은 오차의 누적이 없고, 위성의 가시성만 확보된다면 빠르게 항체의 속도, 위치정보를 획득할 수 있으며, GPS 안테나 배열을 이용하면, 항체의 자세요소도 계산이 가능하다. 본 연구에서는 중저가 GPS 수신기의 안테나 배열을 사용하여 항체의 위치측위 정확도 및 자세 정확도 모두를 개선시키기 위한 방법을 연구하였다. 중저가형의 GPS 수신기 안테나 배열을 사용한 자세 결정 방법은 기준과 보조 안테나 사이의 상대적인 벡터에 초점을 맞추었다. 기준 안테나의 위치는 의사거리 측위로 한 단독 측위가 사용되었기 때문에 미터 수준으로 결정된다. 또한 항체의 측위 정확도 향상을 위해, 무선 인터넷을 이용하여 실시간 차분 보정을 실시하였으며, 중저가의 2주파 GPS 수신기를 사용하였다. 본 연구의 결과는 측위에서 센티미터 수준의 정확도를, 자세결정에서 도 수준의 정확도를 가지는 것으로 나타났다.
