Network Real-Time Kinematic (RTK)는 다수의 RTK 기준국을 네트워크로 연결하여 Global Navigation Satellite System (GNSS) 측정치 오차를 모델링함으로써 Single RTK와 유사한 성능 수준 (<10 cm)을 유지하면서 그 가용 범위를 약 100 km 수준까지 확장하는 반송파 기반 보강 항법 시스템이다. 동작 방식이 Single RTK와 동일한 Virtual Reference Station (VRS)의 경우, 사용자가 초기 위치에서 멀어질수록, 즉 기선 거리에 비례하여 증가하는 공간 이격 오차로 인해 RTK 측위 성능 저하가 발생한다. 반면, Flächen Korrektur Parameter (FKP)와 Master-Auxiliary Concept (MAC) 방식은 기준국 측정치 외에 공간 이격 오차를 완화할 수 있는 보정정보를 추가적으로 제공하며, 사용자는 실시간 위치를 반영한 RTK 보정정보 적용이 가능하므로 기선 거리 증가에 따른 측위 성능 저하를 완화시킬 수 있다. 하지만, 사용자가 초기 기준국 네트워크 외 부로 이동할 경우, 공간 이격 오차 보정정보의 성능이 저하되어 cm 수준의 사용자 위치 정확도를 보장할 수 없으므로 기존 네트워크가 아닌 현재 사용자 위치에 적합한 기준국 네트워크 기반의 Network RTK 보 정정보 수신이 필요하다. 기준국 네트워크 Handover 발생으로 인해 새로운 Network RTK 보정정보를 수신한 사용자는 각 위성 별 반송파 측정치 미지정수를 재결정한다. 미지정수 결정은 정적 사용자의 경우, 수 십 초 내에 가능하지만, 무인기 및 차량 등 동적 사용자의 경우에는 GNSS 신호 수신 환경 변화에 따른 다중경로 오차, Cycle Slip 등이 빈번하게 발생할 수 있으므로 미지정수를 결정하기까지 상당한 시간이 소 요될 수 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 기준국 네트워크 Handover 발생으로 인한 Network RTK 기반 항법 연속성 및 가용성 저하 문제를 해결하기 위한 Homogeneous Network RTK 기법에 대해 소개한다.

Proposal of Homogeneous Network RTK Method for Satellite Based Nationwide GNSS Precision Positioning Service

Cheolsoon Lim, Byungwoon Park*

Network Real-Time Kinematic (RTK) is a carrier-based augmentation system that extends the service area of single RTK to about 100 km by modeling the Global Navigation Satellite System (GNSS) errors using multiple RTK reference stations. In the case of Virtual Reference Station (VRS), the spatial separation error increases as a RTK user moves away from the initial position, resulting in degradation of RTK positioning performance. On the other hand, the Flächen Korrektur Parameter (FKP) and Master-Auxiliary Concept (MAC) methods provide additional RTK corrections that can compensate the spatial error in addition to the GNSS measurements from reference station. Thus, RTK users can apply RTK correction that reflects their real-time position, so it is possible to compensate the degradation of positioning performance due to increase in baseline length. However, when the users move out of the initial reference station network, the performance of the correction for spatial error is degraded and the RTK accuracy of cm level cannot be guaranteed. Therefore, the users need to receive Network RTK correction suitable for their real-time position. So, it is necessary to receive Network RTK correction suitable for the current user location. Users who receive new Network RTK correction due to the reference station network handover must re-determine carrier-phase ambiguity for all visible satellites. In the case of static users, it is possible to resolve integer ambiguity within tens of seconds, but in the case of dynamic users such as unmanned aerial vehicles and automobiles, it may take a considerable amount of time to fix carrier-phase ambiguity because multipath errors and cycle slips may occur frequently due to changes in the GNSS signal reception environment. Therefore, in this paper, we introduce the Homogeneous Network RTK technique to solve the problem of degradation of continuity and availability of Network RTK positioning caused by the reference station network handover.

Keywords: network RTK, VRS, FKP

Speaker 임철순 세종대학교