본 논문에서는 가시 위성 확보가 어려운 도심지와 같은 환경에서 적용이 가능한 다중 GNSS 위성 선별 기법을 제안한 다. 다중 GNSS의 활용으로 가시 위성수가 대폭 증가하지만, 위치해 산출 시 수신기 의 연산량은 크게 증가한다. 따라서, 차량, 무인 비행체, 핸드폰 등 다양한 장비에 사용되는 저가형 GNSS 수신기의 활용을 위해서는 연산량의 부담을 감소시키는 작업이 필수적이다. 이를 위해 제한된 위성 개수로 수신기의 연산량을 감소시키고, 위치해 성능 저하를 최소로 하는 위성 최적 조합 선별기술이 요구된다. 기존의 방법 중에서 가장 대표적인 방법으로는 다중 GNSS로부터 획득된 다수의 가 시 위성 중 제한된 개수의 모든 최적 위성 조합을 검색하는 brute-force 기법이 있다. 이는 매우 큰 연산량을 요구하기 때문에 실제 알고리즘 적용에 적합하지 않다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최 근에는 Geometric Dilution of Precision (GDOP) 와 Protection Level (PL)을 최소화하는 위성 앙각 기법, 탐욕 기법 그리 고 downdate 기법 등이 다양하게 연구되고 있다. 그러나, 도심지는 여러 가지 장애물 에 의해서 가시 위성 확보가 어려운 환경이기 때문에 이와 같은 기존 연구를 적용시키기에는 한계점이 있다. 따라서, 본 논문에서는 가시 위성의 제한이 고려되지 않은 기존 연구와는 달리 도심지 환경 속에서 발생되는 제한된 가시 위성수와 장애물의 기하학적 배치 특성을 고려한 위성 선별 기법을 제안한다. 실제 관 측된 다중 위성 군 가시 위성들에 대하여 제안된 기법과 기존 위성 선별 기법을 적용 하고 산출된 GDOP와 PL을 통하여 알고리즘의 성능을 분석하였다.

Multi-GNSS Satellite Selection Method Considering Urban Canyon Characteristics

Taek Geun Lee, Lawoo Kim, Yu Dam Lee, Hyung Keun Lee*

This paper proposes a satellite selection method in urban canyons where it is difficult to secure the number of visible satellites. Due to the use of multi-GNSS constellations, it is possible to obtain considerable number of visible satellites; in contrast, the computation cost is significantly increased for a GNSS receiver to estimate its position solution. For the reason, It is essential to reduce the computation cost for the application of low-cost GNSS receivers to various equipment such as vehicles, unmanned aerial vehicles, and mobile phones. For this purpose, there are several conventional satellite selection methods that attempt to reduce the computational burdens. There is a traditional selection method named ‘brute-force’. But it requires high computation cost. Therefore, it is not suitable for actual applications. To solve this problem, there are several other methods: elevation method, greedy method and downdate method. They minimize Geometric Dilution of Precision (GDOP) or Protection Level (PL). However, they commonly assume that the user receiver is located in the area where satellite visibility is sufficient and not obstructed. Since it is difficult to secure the number of visible satellites in the urban area, there is a limit in applying the conventional methods. To overcome this difficulty, we propose a new satellite selection method considering urban canyon environments. To evaluate the performance of the proposed method, real-data experiments were conducted. And the proposed method is compared with the conventional methods in terms of GDOP and Protection Level.

Keywords: multi-GNSS, satellite selection, dilution of precision, protection level, urban canyon

Speaker 이택근 한국항공대학교