Line of Sight 벡터를 활용한 GPS 측정치 전리층 지연 보상에 관한 연구

Abstract

위성을 이용한 항법 시스템인 GNSS(Global Navigation Satellite System)은 1980년대 GPS(Global Positioning System)이 민간에 개방된 이후 널리 이용되고 있으며, GPS의 정확도를 향상 시키기위해 관련 학계에서는 많은 연구가 이루어지고 있다. GPS의 정확도에 영향을 미치는 요소는 GPS 위성의 위치 오차, GPS 위성 시계 오차, 대류층 지연 오차, 전리층 지연 오차 등이 있는데 본 논문은 그 중 전리층 지연 오차에 관한 연구를 담고 있다. 지구 상의 위치 별 GPS의 전리층 지연을 추정하기 위해서는 다양한 방법이 제시되고 활용되고 있지만, 그렇게 추정된 위치 별 수직 전리층 지연을 활용해 사용자의 전리층 지연을 계산하는 데에는 thin shell 모델이 가장 널리 활용되고 있다. thin shell 모델은 전리층 지연이 어떤 한 고도에서 집중적으로 일어난다고 가정하는 모델로, 해당 고도를 지나는 위치 (IPP, Ionospheric Pierce Point)와 그 때 위성의 앙각만 알고 있다면 전리층 지연을 계산할 수 있다. 이 방법은 매우 간결한 대신, 같은 IPP를 지나고 같은 앙각을 가질 경우 실제 경로가 다르더라도 같은 전리층 지연 값으로 추정하는 오류를 일으키며, 이로 인해 보상이 완전히 이루어지지 않을 수 있다. 본 논문에서는 thin shell 가정 대신 수직 전리층 밀도가 어떠한 Profile을 가질 것을 가정해 그를 이용한 전리층 지연 추정의 정확성을 향상시키기 위한 연구를 진행하였으며, 시뮬레이션을 통해 그 성능을 검증하였다. 시뮬레이션 결과 격자점 전리층 지연 추정 성능이 상당부분 향상되는 것을 확인할 수 있었으며 이를 통해 사용자도 전리층 지연을 보다 정확하게 보상할 수 있음을 확인할 수 있었다. 향후 실험적인 알고리즘 검증이 성공적으로 진행된다면 해당 알고리즘을 통해 GPS의 위치 정확도 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.