위성 항법 반송파 위상 측정 값의 미지정수 값을 정확히 계산해낼 수 있거나 그 값을 아는 경우엔 밀리미터 수준의 거리 측정 정확도를 가져 매우 정밀한 항법 해를 도출할 수 있지만 단일 위성군, 단일 주파수 위성 항법 측정치만을 이용한 경우 시선각 벡터는 매우 천천히 변하기 때문에 미지정수 결정에 필요한 행렬을 갖추는데 긴 시간이 요구된다. 특히 기저선의 길이가 고정되어 있지 않고, 시간에 따라 변하는 경우엔 시간이 지날수록 계산해야 하는 상대 벡터의 수도 같이 증가하기 때문에 고정된 기저선에 비해 더 많은 측정치와 시간이 필요하다. 짧은 기선거리에 대해선 이중 차분을 통해 대부분 의 오차 성분을 제거할 수 있으며, 다중위성군 이중주파수 위성 항법 측정치를 이용하는 경우 오랜 시간의 측정치를 누적하지 않아도 상대벡터 값과 미지정수를 결정할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 다중위성군 이중주파수 위성 항법 측정치를 이용하여 두 대의 무인 이동체가 이동하는 moving baseline 상황에서 최소제곱법과 칼만필터를 이용하여 상대벡터 값과 미지정수를 결정하였다. 또한, 실험을 통해 두 대의 움직이는 무인 이동체로부터 받은 위성 항법 측정치를 이용하여 각각의 오차와 상대 벡터 도출 성능을 비교하였다.

GNSS-based Short Baseline Relative Positioning of Moving Vehicles and Evaluation on its Positioning Performance

Yujin Shin, Euiho Kim*

When Global Navigation Satellite System (GNSS) carrier phase ambiguities can be accurately calculated or if the value is known, precise navigation solutions can be obtained with carrier phase measurements having millimeter-level accuracy. However, as the receiver-satellite geometry, which determines the line-of-sight vector, changes very slowly with single frequency and single constellation model, it takes a long time to get a sufficient observation matrix to determine carrier phase integer ambiguities. Especially when the length of the baseline is not fixed and changes over time, the number of relative vectors to be estimated increases with time, demanding more measurements and time to determine carrier phase ambiguities. For short baseline relative positioning, most error components can be removed easily by double differencing and the double differenced ambiguities can be determined without having to accumulate long-time measurements with dual-frequency and multi-constellation model. Therefore, in this paper, based on dual frequency and multi constellation GNSS measurements, relative vector and ambiguities were determined using least-squares and Kalman filter in moving baseline situation where both vehicles move. Then, each error and relative positioning performance were compared using the GNSS measurements received from two moving vehicles through the experiment.

Keywords: GNSS, relative positioning, moving baseline

Speaker 신유진 홍익대학교