자율 비행 드론의 정확한 임무 수행, 안전성 향상을 위해선 정밀한 위치 추정 성능이 필수적이다. 최소 수 센티미터 수준의 위치 추정 정확도를 얻기 위해선 코드 측정치 외에도 반송파 위상 측정치가 함께 사용되어야 한다. 반송파 위상 측정치는 밀리미터 수준의 높은 정확도의 측정 값과 상대적으로 다중 경로에 강건한 이점을 갖고 있는 반면 개별 측정치의 미지정수 도출 (AR) 및 검증 절차를 필요로 하며, 잘못 도출된 미지정수 해 는 위치 추정 성능을 크게 저하시킨다. 본 논문에서는 기존 칼만필터 기반 단 기선거리 Real-Time kinematic (RTK)를 통한 상대벡터 측위 상황에서 LAMBDA 알고리즘을 통해 도출된 미지정수가 미지정수 검정 단계인 ratio-test를 100% 통과하지 못한 경우에, 도출된 미지정수 정보를 활용하여 드론의 위치 추정 성능을 향상시키고자 하였다. LAMBDA 알고리즘에서 도출된 미지정수 정보를 바탕으로 Random Sample Consensus (RANSAC) 알고리즘을 사용한 경우와 별도의 단일 미지정수 검증 절차를 사용한 결과를 비교하였으며, 두 방법에 있어 유사한 센티미터 수준의 상대 위치 추정 성능을 보이는 것을 확인하였다.

Adopting LAMBDA-Based Carrier Phase Ambiguity Resolution Information for Precise Drone Positioning

Yujin Shin, Euiho Kim*

Accurate position information is essential for the accurate mission execution and safety enhancement of autonomous aerial vehicles. To achieve position estimation accuracy of at least a few centimeters, carrier phase measurements should be used in addition to code measurements. While carrier phase measurements have the advantage of high accuracy at the millimeter level and relative robustness against multipath, they require ambiguity resolution (AR) and validation procedure from individual measurements, and incorrectly derived integer ambiguity might significantly degrade positioning performance. In this paper, we used drone flight data in which the carrier phase integer ambiguities derived by the least-squares ambiguity decorrelation (LAMBDA) algorithm did not pass the ratio-test 100% of the time in a conventional Kalman filter-based short-baseline real time kinematic (RTK) application. We compared the case of using the Random Sample Consensus (RANSAC) algorithm with the case of a separate integer validation process (SIVP) based on the ambiguity resolution information derived from the LAMBDA algorithm and confirmed that both methods demonstrated similar centimeter-level relative positioning accuracy.

Keywords: GNSS, kinematic positioning, ambiguity resolution

Speaker 신유진 엘아이지넥스원