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논문 기본 정보

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학위논문
저자정보

김희성 (한국항공대학교, 한국항공대학교 대학원)

발행연도
2014
저작권
한국항공대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수2

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

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P2P-기반의 실시간 분산형
GNSS 네트워크 RTK 시스템 설계


요 약


근래에 들어 정확한 위치정보의 활용이 육상, 해양, 그리고 항공 산업 부분에서 화두가 되고 있다. 대다수의 응용분야에서 현재 요구되고 활용되는 위치정보의 정확도는 전반적으로 수 m 내외에 해당되며 유일하게 측지/측량 분야에서는 수 cm 이내의 정확도를 요구하고 있다. 현재 측지/측량 분야에서 고정된 사용자에 한정하여 제공되는 수 cm 급의 정확도가 제한 없이 실시간에 항공, 육상, 그리고 해양 산업 분야에 적용된다면 그 파급효과는 매우 크리라 예상된다.

GNSS(Global Navigation Satellite System)를 활용하여 사용자의 위치를 수 cm 급의 정확도로 산출하기 위해서는 GNSS 측정치에 포함된 거리의존오차(distance dependent error)를 정확하게 보상하는 과정이 반드시 필요하며 이를 위해서 현재 네트워크 기반 RTK(Real-Time Kinematic) 기술이 가장 널리 활용되고 있다. 네트워크 RTK 기술은 알려진 위치에 설치된 GNSS 상시 기준국들을 활용하여 거리의존오차(distance dependent error)에 해당되는 대류권 지연 및 전리층 지연 오차를 추정하고 이를 사용자에게 전달하여 수 cm의 정확도를 가능하게 하여 준다.

본 논문에서는 향후 다변화 될 GNSS 환경을 고려하고 국내에 밀도 높게 분포되어 있는 GNSS 상시 기준국 망을 자체적인 기술로 통합 활용하고 육상, 해양, 그리고 항공 등 다양한 응용분야에 수 cm 급의 정확도를 제공하기 위하여 기존의 기술과 대별되는 분산형 네트워크 RTK 시스템을 설계 및 구현하였다. 제안된 방법은 SW를 탑재한 서버를 기존의 상시 기준국 망에 접속함으로써 네트워크 RTK를 손쉽게 구현할 수 있으며, 기존 기술에서 고려하지 않은 수신기의 다양성을 고려하며, 분산형 구조의 특성으로 인하여 수용할 수 있는 상시 기준국과 사용자 수신기의 수가 획기적으로 증가시킬 수 있는 장점을 가진다.

제안 및 구현된 네트워크 RTK 기술의 검증 및 평가를 위하여 다양한 실험이 수행되었다. 특히 현재 국내에 설치된 고가의 상용 네트워크 RTK 시스템과의 비교 실험에서 제안된 기술은 상용 네트워크 RTK 기술에 근접하는 성능을 산출해 냄을 확인하였다.

목차

제 1 장 서 론 1
1.1 연구 동기 및 목적 1
1.2 연구 동향 7
1.2.1 GPS 개발 동향 7
1.2.2 GLONASS 개발 동향 8
1.2.3 GPS/GLONASS 복합 측위 9
1.2.4 네트워크 RTK 시스템 10
1.3 연구 내용 및 방법 17
제 2 장 GPS/GLONASS 복합 RTK 기법 21
2.1 GNSS 공통 오차 요인 22
2.1.1 위성시계오차 23
2.1.2 위성궤도오차 23
2.1.3 전리층 지연오차 24
2.1.4 대류층 지연오차 24
2.1.5 다중경로오차 25
2.1.6 수신기 시계오차 25
2.2 GPS/GLONASS 측정모델 26
2.3 GPS/GLONASS 복합 RTK 기법 설계 27
2.4 GLONASS 수신기 채널간 편이 34
2.5 GLONASS 수신기 채널간 편이의 특성 37
2.6 GLONASS 수신기 채널간 편이의 추정 43
2.6.1 코드 수신기 채널간 편이의 추정 43
2.6.2 반송파 위상 수신기 채널간 편이의 추정 47
2.7 GPS/GLONASS 복합 측위 성능분석 실험 49
2.7.1 GPS/GLONASS 측정잡음 분석 실험 49
2.7.2 GPS/GLONASS 복합 RTK 정확도 분석 실험 52
2.7.3 GPS/GLONASS 복합 RTK 가용성 분석 실험 57
2.7.4 GLONASS 수신기 채널간 편이 추정 실험 64
제 3 장 중/장기저선 GNSS RTK 74
3.1 중/장기저선 GNSS 측정모델 76
3.1.1 대류층 지연 모델 76
3.1.2 전리층 지연 모델 78
3.1.3 GNSS 측정모델의 선형조합 81
3.2 L1/L2 기반 RTK 89
3.2.1 L1/L2 기반 RTK 필터 설계 89
3.2.2 Wide-Lane 미지정수 결정 91
3.2.3 L1/L2 미지정수 결정 91
3.3 Ionosphere-Free 기반 RTK 측위 92
3.4 중/장기저선 미지정수 결정 전략 94
3.5 수신기 채널간 편이 평활화 기법 97
3.6 중/장기저선 GNSS RTK 성능 분석 실험 100
제 4 장 GNSS 네트워크 RTK 시스템 108
4.1 GNSS 네트워크 RTK 개요 109
4.1.1 GNSS 네트워크 RTK 원리 109
4.1.2 GNSS 네트워크 RTK 운용 방식 110
4.1.3 MAC 기반 내삽 기법 114
4.1.4 NTRIP 표준화 프로토콜 117
4.1.5 Data Format 118
4.2 모듈 설계 및 구현 119
4.2.1 Main Processor(MP) 120
4.2.2 Reference Station Interface(RSI) 121
4.2.3 Client Interface(CLI) 121
4.2.4 Disk Database Interface(DDBI) 122
4.2.5 Memory Database Interface(MDBI) 122
4.3 Data Processing Module(DPM) 설계 및 구현 123
4.3.1 Network Configuration Module(NCM) 124
4.3.2 Standalone Positioning Module(SPM) 128
4.3.3 Correction Difference Generator(CDG) 128
4.3.4 Correction Difference Leveling(CDL) 134
4.3.5 Correction Difference Interpolation(CDI) 137
4.4 GNSS 네트워크 RTK 시스템 연동 실험 140
4.4.1 모듈 기능 검증 실험 140
4.4.2 시스템 수용력 분석 147
4.4.3 보정데이터 성능 분석 실험 155
제 5 장 분산형 GNSS 네트워크 RTK 시스템 172
5.1 P2P-주 제어국(Main Control Center; MCC) 설계 173
5.2 P2P-기준국(P2P-Reference Station; P2P-RS) 설계 175
5.2.1 GNSS Data Interface(GDI) 176
5.2.2 MCC Data Interface(MDI) 176
5.2.3 P2P Interface(P2PI) 178
5.3 P2P-MCC와 P2P-RS의 구현 179
5.4 P2P-RS의 세 가지 모드 및 활용방안 181
5.5 P2P-RS를 활용한 사용자 및 통신량 분산화 방안 182
제 6 장 결론 및 향후 연구 191
6.1 결과 요약 191
6.2 결론 및 향후 연구 194
6.2.1 다중 GNSS의 활용 194
6.2.2 GLONASS RICB의 추정 194
6.2.3 네트워크 RTK 시스템 구현 195
6.2.4 P2P 기반 분산형 네트워크 RTK 시스템의 활용 195
참 고 문 헌 197
SUMMARY 209

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