• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제10권4호
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• pp.279-289
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• 2021

GNSS receivers capable of tracking multiple Global Navigation Systems (GNSSs) simultaneously are widely used. In order to estimate accurate user position and velocity, it is necessary to consider the key elements that contribute to the interoperability of the different GNSSs. Typical examples are the time system and the coordinate system. Each GNSS is operated based on its own reference time system depending on when the system was developed and whether the leap seconds are applied. In addition, each GNSS is designed based on its own coordinate system based on earth model constant values. This paper addresses the interoperability issues from the viewpoint of Single Point Positioning (SPP) users utilizing multiple GNSS signals from GPS, GLONASS, BeiDou, and Galileo. Since the broadcast ephemerides of each GNSS are based on their own time and coordinate systems, the time and the coordinate systems should be unified for any user algorithm. For this purpose, this paper proposes a method of converting each GNSS coordinate system into the reference coordinate system through Helmert transformation. The error of the broadcast ephemerides was calculated with the precise ephemerides provided by the International GNSS Service (IGS). The effectiveness of the proposed multi-GNSS correction and transformation method is verified using the Multi-GNSS Experiment (MGEX) station data.

• 한국항행학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.433-439
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• 2016

저가형 GNSS (global navigation satellite system) 수신 모듈에 DGNSS (differential GNSS) 서비스를 적용하기 위한 방안으로 거리 영역의 보정정보를 위치 영역으로 투영한 후, stand-alone으로 산출한 위치에 적용하는 DGNSS-CP 방식이 제안된 바 있다. DGNSS-CP 를 상용 수신기 또는 휴대폰에 적용하기 위해서는 항법 방정식의 관측행렬을 이용하여 위치영역 투영 방정식을 구성하므로, 각 위성의 시선벡터를 산출하여야 한다. GNSS 항법 메시지, 배치 정보 등이 시선벡터 산출을 위하여 사용되는데, 각 방법에 따라 정확도와 연산량 등의 성능에 차이가 발생한다. 본 연구에서는 제시된 두 가지 시선벡터 산출 방식에 따라 DGNSS-CP의 성능에 어떠한 영향을 끼치는지 확인하기 위하여, Septentrio PolaRx4 Pro 수신기에서 stand-alone mode 로 저장된 데이터에 해당 알고리즘을 적용하였고, 배치 정보를 사용하는 방법이 궤도정보를 사용하는 방법에 비해 정확도 면에서는 그 성능이 RMS (root mean square) 0.1 m 가량 저하되는 반면, 연산량은 약 1/15수준으로 줄일 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제8권4호
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• pp.209-214
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• 2019

Precise point positioning (PPP) requires precise orbit and clock products. International GNSS service (IGS) real-time service (RTS) data can be used in real-time for PPP, but it may not be possible to receive these corrections for a short time due to internet or hardware failure. In addition, the time required for IGS to combine RTS data from each analysis center results in a delay of about 30 seconds for the RTS data. Short-term orbit prediction can be possible because it includes the rate of correction, but the clock correction only provides bias. Thus, a short-term prediction model is needed to preidict RTS clock corrections. In this paper, we used a long short-term memory (LSTM) network to predict RTS clock correction for three minutes. The prediction accuracy of the LSTM was compared with that of the polynomial model. After applying the predicted clock corrections to the broadcast ephemeris, we performed PPP and analyzed the positioning accuracy. The LSTM network predicted the clock correction within 2 cm error, and the PPP accuracy is almost the same as received RTS data.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제6권2호
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• pp.71-78
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• 2017

The sidereal day of a Global Positioning System (GPS) satellite was intended to equal one half of a sidereal day of the Earth. However, the sidereal day of GPS satellites has become unequal to one half of a sidereal day of the Earth. This is fundamentally caused by the non-sphericity of the Earth and the gravity of the Moon. The difference between sidereal days of GPS satellites and the Earth is known as a sidereal shift. The details surrounding sidereal shifts and their origins have yet to be fully understood. We calculated the periodicity of sidereal shifts for GPS satellites using broadcast ephemeris data. To conduct a periodic analysis of the sidereal shift, we employ the Lomb-Scargle periodogram method. It shows that the orbit periods of GPS satellites have small-amplitude perturbations with a 13.6-day period. In addition, we compare the GPS satellite orbit periods with the periodicity of geomagnetic indices and the solar wind parameters to identify the cause of the perturbations. Our results suggest that the solar wind stream might also affect the 13.6-day period of the sidereal shifts.

• 한국측량학회지
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• 제28권6호
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• pp.573-578
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• 2010

위성항법시스템에서 정확한 위성궤도결정 기술은 측위 정확도 향상의 필수적인 조건이다. 이 연구에서는 GLONASS의 방송궤도력과 4차 Runge-Kutta 수치적분법을 이용하여 위성좌표를 결정하였으며, 적분간격과 적분시간에 따른 위성궤도의 정확도를 비교하였다. 적분간격에 따른 위성궤도 정확도분석결과, 적분간격이 l초일 때와 300초일 때의 3차원 RMS 오자의 차이가 3cm에 불과한 반면 처리시간은 100배 이상 향상되었다. 적분시간에 따른 위성좌표의 3차원 RMS 오차는 적분시간이 30분, 150분, 300분일 때 각각 8.3m, 187.3m, 661.5m로 나타났으며, 이를 통해 적분시간을 짧게 할수록 정확도가 향상되는 것을 확인하였다. 따라서 이 연구에서는 GLONASS 측위를 위한 위성좌표 결정의 정확도 향상을 위해 적분시간을 최소화할 수 있는 Forward와 Backward 적분을 적용하는 방안을 제안하였으며, 이와 같은 방법을 사용할 경우 5m이하의 위성좌표 산출 정확도를 확보할 수 있다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제14권2호
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• pp.347-354
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• 1997

GPS(Global Positioning System) 위성에서 수신된 L1(1575.42MHz) 반송파 위상자료를 이용하여 지표면의 두 지점의 기선 백터와 기선거리를 계산할 수 있는 S/W는 크게 네 부분으로 구성된다. 첫째는 위성의 위치를 계산하는 부분, 둘째는 단일 차분 방정식을 구성하는 부분 셋째는 이중 차분을 구성하는 부분, 그리고 마지막으로 상관관계를 계산하는 부분이다. 개발한 S/W의 정확도를 검증하기 위하여, 대전 천문대의 GPS 관측소($N37^{circ}.75,E127^{circ}.37,H77.61m$)를 중심으로 약 2.7, 42.1, 81.1, 146.6km 떨어진 네 지점에서 Trimble 수신기를 이용하여 동시에 GPS 위성으로부터 관측자료를 획득하였다. 획득한 관측자료를 이 연구에서 개발한 S/W로 처리하였고, 그 결과를 Trimble사의 자료처리 S/W인 GPS Survey에 GPS 위성의 방송 궤도력을 적용하여 L1/L2 ION-Free 기법으로 계산한 결과와 비교 하였다. 두 S/W 시스템으로 산출한 기선 백터의 각 성분은 약 50cm내외에서 잘 일치하였고 기선 거리는 약 10cm내외에서 서로 일치하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권2호
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• pp.119-124
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• 2022

IGS (international gnss service)에서는 GNSS (global navigation satellite system) 위성의 항법메시지에 적용할 수 있는 RTS (real-time service) 궤도 및 시계 보정정보를 제공한다. 하지만, 인터넷 단절이 발생하면 RTS 값을 수신할 수 없으므로, 안정적인 PPP (precise point positioning)를 수행하기 위해 신호 단절이 발생한 경우 RTS 보정정보를 예측해서 사용해야 한다. 본 논문에서는 실시간으로 신호 단절 구간에서 LSTM (long short-term memory) 알고리듬으로 궤도 및 시계 보정정보를 예측하여 PPP를 진행하였다. 연산 처리 속도가 빠르지 않은 Raspberry Pi (RPI)에 LSTM 알고리듬을 구현하여 예측성능을 분석하였다. 다항식 예측기법과 비교하여 LSTM은 장기간 예측에서 우수한 성능을 보였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제38권4호
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• pp.373-378
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• 2014

본 논문에서는 위성항법시스템(GNSS)의 다양화에 따른 DGNSS 기준국(RSIM, Reference Station and Integrity Monitor)의 재구축을 위하여, 유럽연합(EU) 위성항법시스템인 Galileo의 E1 의사거리 보정정보 생성 알고리즘과 GPS/Galileo 시뮬레이션을 통한 성능검증에 대해 다룬다. 먼저 DGPS RSIM에서 DGNSS RSIM으로 전환을 위한 운영적 측면에서의 기술 및 메시지 표준과 사용자 방송 측면에서의 메시지 표준에 대해 살펴본다. 일반적으로 GNSS의 의사거리 보정을 위해서는 정확한 GNSS 위성위치와 사용자 위치를 알아야만 한다. 그러므로 Galileo 위성위치를 정확하게 계산하기 위해서, Galileo ICD 문건의 위성위치 계산식을 이용하여 사용자 수신기에서 제공하는 궤도력 정보를 기반으로 해당 위성 위치를 추정한다. 그리고 위성시계 옵셋과 사용자 수신기의 시각오차, GPS와 Galileo 위성의 시스템 타임 옵셋을 계산하여 GPS/Galileo 의사거리 보정정보를 생성한다. GPS/Galileo 시뮬레이터를 연동한 성능검증 플랫폼을 기반으로 GPS/Galileo 보정정보의 오차를 분석하고, 측위정확도를 분석하여 그 성능을 검증하였다. 국제기구(RTCM)에서 요구하는 기준국 운영을 위한 측위 성능을 충족할 수 있음을 확인하였다.

• 지적과 국토정보
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• 제50권1호
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• pp.107-123
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• 2020

최근, Multi-GNSS 위성시스템 인프라 환경의 안정화와 이종 위성 조합 활용에 대한 효용성이 입증되면서 측위, 항법 및 시간 정보 관련 응용 등 다양한 산업 분야에서 실시간 Multi-GNSS 조합 활용의 분위기가 높아지고 있다. 본 연구의 목적은 가장 수요층이 많은 저가형 1주파 GNSS 위성 수신기 사용자를 대상으로 정적 및 동적 환경에서 4가지 Multi-GNSS 측량기법에 RTCM-SSR 보정류(streams)를 적용, Multi- GNSS 위성의 1주파 실시간 단독측위(SF-RT-PP)의 효용성을 평가하고 대응 과제를 도출하는 것이다. SSR 보정류를 4가지 Multi-GNSS 측위 기법에 연계하여 정적 및 동적 시험장에 적용한 결과, CNES의 SSRa00CNE0 서비스가 2차원 좌표성분에서 다른 SSR 보정류에 비해 양호한 결과를 제시하였다. Multi-GNSS 위성의 Carrier를 활용한 SF-RT-PP 측위 결과, 공통적으로 고도성분에서 큰 편차가 발생되었는데 이에 대한 원인 규명 및 SF-RT-PPP 측위에서 비차감 비조합 전리층 지연보정과 이종 위성조합에 따른 신호 Bias 보정의 중요성을 확인할 수 있었다. 또한, Multi-GNSS 위성의 인프라 환경 향상으로 4종의 GNSS 위성 중, 1종 위성만으로도 SF-SPP 측위가 가능함을 확인하였다. 특히, GPS 위성의 1주파 신호만을 활용한 RT-SPP 측위에서 Code 기반 SF-RT-SPP 측위의 경우, 위성궤도/시계 보정관련 보통력과 SSR 보정 간 효과는 미소한 반면, 전리층 보정의 경우는 Klobuchar 모델에 비해 SBAS 보정 정보를 활용한 경우가 높이에서 약 2배 이상의 정확도 향상 효과를 공통적으로 확인할 수 있었다. 향후, 2020년말 Galileo 및 BDS 위성 인프라가 완성되면서 Multi-GNSS 위성의 지역 특성이 반영된 실시간 전리층지연 및 기상특성을 반영한 SSR 조정 서비스가 진행될 경우, SF-RT-PPP 활용성 및 여러 산업부문의 다양한 수요 창출이 기대된다.