Global Navigation Satellite System (GNSS) 측위를 수신기의 사용 개수에 따라 분류할 경우, 수신기 1기만 사용하는 단독 측위와 수신기 2기 이상을 사용하는 상대 측위로 나눌 수 있다. 단독 측위의 경우, 수신기시계 오차 이외에도 수신기하드웨어 바이어스가 기타 오차 요인들과 함께 추정 혹은 제거되어야 한다. 상대 측위를 진행할 경우, 수신기시계 오차가 상쇄되는 효과가 있지만 여전히 수신기 하드 웨어 바이어스와 시계 오프셋, 수신기별 잡음 특성이 고려되어야 한다. 그리고, 이러한 특성들은 수신기마다 다르게 나타나기 때문에 수신기별로 그 특성을 파악해야 한다. GNSS 측위에서 발생하는 다 양한 오차를 제거하고 수신기단의 오차 특성을 개별적으로 분석하기 위해 많이 사용되는 방법으로 영기선테스트 (Zero-Baseline Test)가 있다. 영기선테스트는 하나의 안테나에서 공급되는 신호를 스플 리터 (splitter)를 통해 분배하여 두 개의 수신기에 연결함으로써 수신기단 오차를 제외한 위성 궤도 오차, 위성 시계 오차, 대류권 오차, 이온층 오차, 다중경로 오차 등이 동일하게 나타나는 특성을 활용 하는 것이다. 본 연구에서는 Trimble NetR5와 NetRS, u-blox F9P와 M8T, Septentrio mosaic-X5의 수신기를 대상으로 영기선테스트를 수행하여, 각 수신기 고유의 하드웨어 특성 또는 잡음의 크기와 경향 을 파악하고자 한다. 특히, u-blox사의 F9P와 M8T 그리고 mosaic-X5와 같은 저가형 수신기 모듈의 특성을 이해하고 이를 측위 알고리즘에 반영하여 보다 정확한 위치 정보를 산출하는데 기여하고자 한 다. 잡음의 검출은 수신기간 단일차분을 통해 진행하였고, 시계 오프셋과 하드웨어 바이어스를 추정하였다. 특히, F9P, M8T, mosaic-X5에서는 시계 드리프트가 발생하여 그 크기를 최소제곱법을 통해 추정하였다. 결과적으로, 잡음의 크기는 코드의사거리와 반송파위상에서 약 10대 1 이내의 비율로 나타났다. 추가적으로, 이중차분을 활용하여 잡음을 검출한 결과, 약 100 대 1 내외의 비율로 잡음이 나 타났다.

Noise Characteristics Analysis of GNSS Receivers Through Zero-Baseline Test

Bong-Gyu Park*, Kwan-Dong Park

Global Navigation Satellite System (GNSS) positioning can be divided into absolute positioning and relative positioning according to the number of receivers used. Absolute positioning uses one receiver and relative positioning uses two or more. For absolute positioning, in addition to receiver clock error, receiver hardware bias must be estimated or eliminated along with other error factors. In case of relative positioning, the receiver clock error can be canceled, but the receiver hardware bias, clock offset, and the receiver’s noise characteristics must still be considered. Since these characteristics appear differently for each receiver, it is necessary to identify those characteristics for each receiver. Zero-baseline test is widely used to analyze the error characteristics of the receiver independently. In the zero-baseline test, signal supplied from one antenna is distributed through a splitter and connected to two receivers. So, it can remove various GNSS positioning errors like satellite orbit error, satellite clock error, tropospheric error, ionosphere error, multipath error, etc. In this paper, we perform zero-baseline test on the receivers of Trimble NetR5 and NetRS, u-blox F9P and M8T, Septentrio Mosaic-X5 to determine the unique noise characteristics of each receiver or the magnitude and trend. Especially, we try to understand the characteristics of low-cost receiver modules such as F9P, M8T and Mosaic-X5. And we purpose to contribute to calculating more accurate location information by applying the result of this study in positioning algorithm. We performed single difference to detect noise, and then we estimated clock offset and hardware bias. Especially, in F9P, M8T, and Mosaic-X5, we found clock drift. So we performed the least squares estimation. As a result, the noise level between the pseudo range and the carrier phase appeared in a ratio within 10 to 1. Furthermore, we performed double difference to get more noise characteristics, and the noise appeared in a ratio of about 100 to 1.

Keywords: GNSS, receiver noise, zero-baseline test

Speaker 박봉규* 인하대학교