지상에서 20,000 km 이상 떨어져 운영되는 위성항법 신호는 전리층에 영항을 받는다. 전리층의 약 250~400 km의 고도에는 항법 성능에 오차를 주는 자유전자가 포함되어 있기 때문이다. 전리층 오차는 시간에 따라 달라질 수 있고 태양활동에도 영향을 받는다. 특히, 11년의 주기로 돌아오는 태양활동 극대기에는 흑점의 개수가 상당 수 늘어나 태양 폭풍, 플레어 및 코로나 질량 방출(CME)의 확률을 증가시킨다. 이런 태양 활동은 전리층에 의한 위성항법 정확도 감소의 원인이 될 수 있다. GPS는 수신기에서 전리층 오차를 스스로 보정할 수 있도록 Klobuchar 모델 기반의 전리층 보정 정보를 방송한다. 그러나 보정 성능에 한계가 있고 전 지역에 동등한 보정 성능을 보장하지 못한다. 따라서, Klobuchar 모델에 의한 전리층 보정성능 분석이 필요하다. 본 논문에서는 Klobuchar 모델 기반의 전리층 오차 보정 방법이 태양활동 극대기의 전리층 환경에서 어느 정도 성능을 갖는지 확인하기 위한 실험을 수행하고 그 결과 를 분석하였다. 분석용 수신기의 위치 오차 성능 특성을 소개하며 그 특성과 태양활동 극대기에 Klobuchar 모델 기반의 항법 성능을 비교 및 분석한다. 시험은 동일한 장소에서 2주간 항 법 결과를 수집하였고, 이 때 DOP 대비 위치 오차가 가장 크게 증가한 날을 태양활동 극대기의 데이터로 가정하였다. 분석 결과를 토대로 Klobuchar 모델의 성능을 확인한다.

Performance Analysis of the Klobuchar Model-based Ionospheric Error Correction Method at the Maximum Solar Activity

Choong Koo Kang, Kwi Woo Park, Ji Woon Park, Jae Gun Choi

Navigation satellite signals operating more than 20,000 kilometers from the ground are subject to the ionosphere. This is because the altitude of about 250-400 km in the ionosphere contains free electrons that cause errors in navigation performance. The ionosphere error can vary over time and is also affected by solar activity. In particular, the number of sunspots increases significantly during the maximum solar activity that returns to the 11-year cycle, increasing the probability of solar storms, flares, and Coronal mass emission (CME). This solar activity can cause a decrease in satellite navigation accuracy by the ionosphere. GPS broadcasts ionosphere correction information based on the Klobuchar model so that the receiver can correct the ionosphere error on its own, but there is a limit to the correction performance and does not guarantee the same correction performance for all regions. Therefore, it is necessary to analyze the ionosphere correction performance by the Klobuchar model. In this paper, an experiment was conducted to determine how much the Klobuchar model-based ionosphere error correction method performs in the ionosphere environment of the maximum solar activity, We introduce the characteristics of the position error performance of the analysis receiver and compare and analyze its characteristics and the navigation performance based on the Klobuchar model at the maximum solar activity. The test collected navigation results for two weeks at the same place, and at this time, the day when the position error increased the most compared to the DOP was assumed to be the data of the maximum solar activity. Based on the analysis results, we confirm the performance of the Klobuchar model. Keywords: GPS receiver, positioning, Klobuchar model, correction ionosphere

Speaker 강충구 덕산넵코어스