위성항법 보강시스템은 사용자 안전지향 시스템 (safety-critical system)에서 요구되는 높은 정확도 및 무결성을 만족하기 위해 개발된 시스템으로, 보정정보 뿐만 아니라 신뢰성 확보를 위한 무결성 정보를 함께 제공한다. 시스템은 무결성 보장을 위하여 해당 정보들의 이상을 감시하고 시기적절한 경보를 제공하는 기능을 필수적으로 포함해야 한다. 기 존 코드 기반 보강시스템의 경우, 특정 기지국 사이트에서 취득된 측정치를 이용하여 실제 보정정보 적용 후 잔여오차가 무결성 정보에 의해 보장되는지 확인함으로써 시스템 이상에 대한 감시를 수행한다. 그러나 반송파 측정치의 경우 코드 측정치와 다르게 미지정수를 포함하고 있으므로, 시스템에서 제공되는 보정정보 잔여오차가 파장 길이의 절반 값보다 클 경우 사용자 측에서 미지정수가 잘못 결정될 위험이 있다. 따라서 반송파 기반 보강시스템에서 사용되는 보정정보의 감시 임계값은 무결성 정보뿐만 아니라 미지정수 오결정 위험에 대한 고려가 추가적으로 필요하다. 본 연구에서는 이러한 반송파 측정치의 특성을 고려하여, 측정치 잔여오차 감시 임계값이 반송파 기반 정밀 측위 성능에 미치 는 영향을 분석하였다. 측위 성능 분석은 현재 반송파 기반의 SSR 보강정보를 서비스 중인 일본의 QZSS CLAS 및 일본내 감시국 측정치를 이용해 수행되었으며, 감시 임계값에 따른 측위 정확도, fix rate, time to first fix (TTFF) 등을 비교함으로써 반송파 기반의 보강시스템 감시 알고리즘에서 적용해야 할 적절한 임계값을 분석하였다.

Carrier Phase-Based Positioning Performance Analysis by Residual Monitoring Threshold

Yebin Lee, Cheolsoon Lim, Sul Gee Park, Sang Hyun Park, Byungwoon Park*

The satellite navigation augmentation system was developed to meet the high accuracy and integrity requirements of safety-critical systems, such as aviation and maritime applications. It provides not only corrections to improve position accuracy but also integrity information to ensure reliability. The system must have the capability to monitor and provide timely alerts before broadcasting both the correction and integrity information to users. In the case of code-based augmentation systems, satellite anomalies are monitored by identifying residuals, which are guaranteed to be bounded by integrity information after applying corrections using measurements collected from a specific reference station. However, since carrier phase measurements contain integer ambiguity, there is a risk that users may incorrectly determine the integer ambiguity if the residual exceeds half of the wavelength. Therefore, the monitoring threshold used in carrier-based augmentation systems requires additional consideration of the risk of integer ambiguity determination. In this paper, we present an analysis of the impact of the residual error monitoring threshold on carrier-based positioning performance, considering the characteristics of these carrier measurements. We assess positioning performance using correction and integrity information from Japan’s Quazi-Zenith Satellite System (QZSS) Centimeter Level Augmentation Service (CLAS), which currently provides carrier-based SSR correction and integrity information. We analyze appropriate thresholds for use in monitoring system, considering positioning accuracy, fix rate and time to first fix (TTFF) in position domain.

Keywords: GNSS, integrity information, monitoring system

Speaker 이예빈 세종대학교