전리권은 위성항법 신호를 사용함에 있어 가장 큰 오차 요인 중 하나다. 전리권에 의한 오차를 보정하기 위해서는 전리권 총 전자량 (Total Electron Contents, TEC) 정보가 사용되며, 이 값은 이중 주파수 신호 관 측을 통해 계산할 수 있다. TEC를 계산할 때에는 위성과 수신기의 바이어스 (Differential Code Bias, DCB) 값이 필수적으로 사용된다. 일반적으로 위성의 DCB는 다양한 기관에서 주기적으로 제공하고 있는 반면, 수신기의 바이어스는 수신기를 관리하고 데이터를 이용하는 사용자가 직접 계산해야 한다. 특히, 수신기 DCB의 정밀도는 TEC를 안정적으로 계산하는데 영향을 주기 때문에 매우 중요하다. 본 연구에서는 고위 도 지역의 위성항법시스템 수신기 DCB의 표준편차를 5년 동안 분석하였으며, 전리권 전자밀도 불균일 현상의 발생률과 비교 분석하였다. 남반구 고위도 지역에서 전리권 전자밀도 불균일 현상의 발생률과 수신 기 DCB의 표준편차는 12월에 최대가 되고 6월에 최저가 되는 뚜렷한 연간 변화를 나타냈다. 반면, 북반구 고위도 지역에서는 발생률과 표준편차 모두 현저히 낮았으며 연간 변화 양상 또한 뚜렷하지 않았다. 본 연구는 전리권 전자밀도 불균일 현상에 의해 위성항법시스템 수신기의 DCB 정밀도가 계절과 위치에 따라 달라질 수 있음을 제시하며, 이를 통해 TEC의 계산 및 사용에 유의해야 함을 알려준다.

Effects on Differential Code Bias Precision of GNSS Receiver by Ionospheric Electron Density Irregularity at High Latitudes

Junseok Hong*, Jong-Kyun Chung, Byung-Kyu Choi

Total electron content (TEC) of the ionosphere is used to correct the ionospheric error in Global Navigation Satellite System (GNSS) services, and it can be derived from dual-frequency measurements. Differential code biases (DCB) of satellites and receiver are essential to calculate TEC. The satellite DCBs are generally provided by various agencies, but the receiver DCBs should be derived by the users. Because DCBs of the satellites and the receiver can have an effect on TEC calculation precision, precise determination of DCBs is important. We analyzed the receiver DCBs of stand-alone receiver at high latitudes in both hemispheres for 5 years related to the ionospheric electron density irregularities. Southern hemispheric receiver showed obvious annual variations that standard deviations (SD) of the receiver DCBs increased in December solstice and decreased in June solstice. It was very similar to the feature of the ionospheric irregularities in southern hemisphere. However, there was no annual variation in both the SD of northern hemispheric receiver DCB and the ionospheric irregularities. It indicates that the precision of the receiver DCBs is changeable with season and location. Therefore, it should be careful calculating and using TEC data.

Keywords: GNSS, receiver differential code bias, ionospheric irregularity

Speaker 홍준석* 한국천문연구원