Global Navigation Satellite System (GNSS) 신호는 도심지 등의 측위 가혹환경에서 다중 경로, 신호의 간섭 및 가용 위성 수의 부족으로 인해 측위 정확도와 신뢰도가 저하되는 문제를 갖는다. 다중 수신기를 사용한 Antenna-Array Aided Real Time Kinematic (AA RTK) 기법은 측정치가 부족한 경우 가용 측정치 수를 증가시키고, 이로 인해 위치 정확도와 미지정수 산출 성공률이 향상될 수 있다. 가혹 환경에 있는 사용자 측정치 비정 상 fault가 발생하는 경우 위치해 및 미지정수 산출 성공률이 저하될 수 있으며, 이를 위한 이상 신호 검출 및 위성 배제 (Fault Detection and Exclusion, FDE) 기법이 구현되어야 한다. 본 논문에서는 다중 수신기 기반 AA RTK의 칼만 필터 혁신값과 공분산 행렬을 이용한 시험 통계량 구성 방안을 제시하며, 이러한 시험 통계량을 구성하여 이상 신호 검출 성능을 향상할 수 있음을 보인다. AA RTK의 공분산 행렬은 다중 주파수와 다중 수 신기의 구성으로 준특이행렬의 특성을 가지며, 이러한 특성을 반영하여 시험통계량 구성 방안을 적용하였다. 제안된 이상 검출 시험 통계량의 미검출 확률을 이용하여 수신기 수에 따라 검출 성능을 비교하며, 로버의 실험 데이터를 이용하여 AA RTK 측위 결과 및 fault 검출 모니터의 결과를 검증하였다.

Fault Monitoring Enhancements of AA RTK In GNSS Harsh Environments

Soo-Min Lee, Euiho Kim*

The use of Global Navigation Satellite System (GNSS) signals pose challenges in positioning harsh environments such as urban canyons, due to multipath effects, signal blockages and lack of measurements which decrease the reliability and accuracy of positioning systems. Multi-receiver based Antenna-Array Aided Real Time Kinematic (AA RTK) can improve reliability of positioning systems by increasing the number of signals, which results shows improved positioning accuracy and integer ambiguity fixed rates. Local users faults occur in GNSS harsh areas and fault detection and exclusion (FDE) algorithms are implemented to ensure reliability and accuracy of positioning systems. In this paper, a fault detection monitor is proposed by constructing test statistics using the multi receiver composition of AA RTK which shows improved fault detection performance by exploiting the increased redundancy of measurements. The covariance matrix of AA RTK used to compose the test statistics has near-singular characteristics, which eigenvectors show mixed signs for multi-frequency measurements. A frequency-specific test statistic composition and regularization method is applied for the near-singularity of such covariance matrices, and the monitoring performance is evaluated by missed detection probability. The missed detection probability is compared by number of receivers of AA RTK configuration, and the proposed fault detection monitor is demonstrated by simulated field test data.

Keywords: AA RTK, fault monitoring, missed detection

Speaker 이수민 홍익대학교