단일 스테이션 기반 항법시스템은 위성항법시스템을 사용할 수 없는 환경에서의 대체항법 또는 실내항법과 같은 독립적인 항법시스템으로 활용될 수 있다. 본 시스템은 하나의 송신 모듈에 연결된 안테나 배열에서 송 신된 신호를 기반으로 측위를 수행하며, 정밀한 반송파 위상 측정치를 사용하여 사용자의 3차원 위치를 결정한다. 선행 연구에서는 본 시스템의 미지정수 결정 능력에 대해 분석하였으며, 특히 사용자가 정지해 있거나 기하 학적 으로 대칭인 위치가 존재할 경우 미지정수 결정에 어려움이 있음을 확인하였다. 이를 개선하기 위해 안테나 배열의 기하학적인 동적 변화를 주는 방법이 제안되었다. 본 연구에서는 단일 스테이션 기반 항법시스템의 회전이 사용자 위치결정 정확도에 미치는 영향뿐만 아니라 안테나 배치 형상 등 단일 스테이션 특성을 고려한 위치 정확도 분석을 진행하였다. 시스템의 회전에 따른 사용자의 3차원 위치 정확도를 시뮬레이션 기반으로 분석 하였 다. 본 연구는 단일 스테이션 기반 항법시스템의 성능 향상 가능성을 제시하며, 향후 UAM 버티포트나 실내 항법 등 GPS 신호가 제한된 환경에서의 항법서비스 제공을 목표로 한다.

Analysis of Position Accuracy Characteristics of Single Station-Based Positioning System

Sunhwan Gwon, O-Jong Kim*, Changdon Kee

Single-station-based positioning systems can be utilized as an alternative navigation method in environments where satellite navigation systems are unavailable, or as independent navigation systems for indoor positioning. This system performs positioning based on signals transmitted from an antenna array connected to a single transmission module, determining the user's three-dimensional position using precise carrier phase measurements. Previous studies have analyzed the system's ability to resolve integer ambiguities, particularly noting difficulties when the user is stationary or when geometrically symmetric positions exist. To improve this, a method of introducing geometric dynamic changes to the antenna array was proposed. This study analyzes not only the impact of rotating the single-station based positioning system on user positioning accuracy but also examines positioning accuracy considering single-station characteristics such as antenna array configuration. The accuracy of the user's three-dimensional position according to the system's rotation was analyzed through simulation. This research presents the potential for performance improvement in single-station-based positioning systems and aims to provide navigation services in environments with limited Global Positioning System (GPS) signals, such as Urban Air Mobility (UAM) vertiports or indoor navigation.

Keywords: single-station-based positioning system, ambiguity resolution, positioning accuracy

Speaker 권순환 세종대학교