본 연구에서는 국내 기준국에서의 Global Positioning System (GPS) 관측데이터로부터 코드 다중경로오차를 추출하여 각각의 기준국에 대한 격자지도를 생성한다. 다중경로오차는 수신 안테나 주변의 장애물로 인한 신호의 반사/굴절로 생성되며 차분 기법으로도 제거되지 않는 주요 오차 요인이다. 본 연구에서는 2일 동안의 1초 간격 Receiver Independent Exchange Format (RINEX) 데이터로부터 위성추적아크의 코드 다중경로오차를 추출한다. 이렇게 확보된 코드 다중경로오차로부터 바이어스 보정과 보간 과정을 통해 기준 방위각과 고도각에 따른 격자 지도(Code Multipath Grid Map, CMGM)를 생성하고 다중경로오차 완화 효과 및 예측 정확도에 대한 분석을 수행한다. 다중경로오차 완화 효과에 대해서는 코드 Geometry-free (GF) 조합의 분산 감소율을 지표로 활용하며, 예측 정확도에 대해서는 해당일의 측정치를 처리하여 추출한 다중경로오차와 CMGM을 통해 구한 다중경로오차를 비교하고 평균 바이어스를 제 거하여 얻은 평균제곱근오차(Root Mean Square error, RMSE)를 지표로 활용한다. 2023년 2월 3~9일에 대한 성능 검증 결과, 코드 GF 조합의 분산은 CMGM 적용 후 평균적으로 약 40% 감소하였고 CMGM 예측치와 추출한 다중경로오차의 평균 RMSE는 MP1에서 10.98 cm, MP2에서 15.29 cm를 나타냈다. CMGM을 통해 국내 기준국의 코드 다중경로오차 환경을 좌표공간 에서 감시(Monitor)할 수 있으며, 다중경로오차가 완화된 기준국 측정치를 사용함으로써 실시간으로 생성하는 Differential Global Navigation Satellite System (DGNSS), Real-Time Kinematic (RTK), Precise Point Positioning (PPP)-RTK 보정정보의 수렴시간을 감소시킬 수 있을 것으로 예상된다.

CMGM: Developing GPS Code Multipath Grid Map of Domestic Reference Station

Gyu Min Kim, Gimin Kim, Chandeok Park*

This study develops the global positioning system (GPS) code multipath grid map (CMGM) of each individual domestic reference station from the extracted code multipath of measurement data. Multipath corresponds to signal reflection/refraction caused by obstacles around the receiver antenna, and it is a major source of error that cannot be eliminated by differencing. From the receiver independent exchange format (RINEX) data for two days, the associated code multipath of satellite tracking arc is extracted. These code multipath data go through bias correction and interpolation to yield the CMGM with respect to azimuth and elevation angles. Then, its effect on multipath mitigation is quantitatively analyzed to improve the variance of code geometry-free combination. Furthermore, the prediction accuracy is analyzed in terms of the root mean square error (RMSE) of the difference between the extracted code multipath and those obtained by CMGM. The proposed CMGM can help monitor the multipath environment of domestic reference stations. Furthermore, it is expected to reduce the convergence time of differential global navigation satellite system (DGNSS), real-time kinematic (RTK), and precise point positioning (PPP)-RTK correction information in real-time to use the measurement data whose multipath is mitigated by CMGM. Keywords: code multipath grid map (CMGM), code multipath mitigation, GPS, reference station

Speaker 김규민 연세대학교