Unmanned Aerial Vehicle (UAV) 자율비행 시 프로펠러의 지속적인 회전은 다중경로오차를 유발하는 등 측위 정확도를 저하시키는 가장 큰 요인이다. 따라서 본 연구에서는 UAV의 Global Positioning System (GPS) 측위 정확도 향상을 위해 낮은 품질의 코드의사거리 관측값을 제거 및 보정하는 Measurement Quality Monitoring (MQM)을 적용하였다. 본 방법은 이중주파수 기반 Geometry-Free (GF), Differential-SNR (DSNR) 기법을 이용 하여 각 기법에서 임계값 이상에 해당되는 값을 이상치로 여겨 해당 관측값을 제거한다. 이후, 단일주파수 기반 Code-Minus-Carrier (CMC) 기법과 이동평균을 취한 CMC의 차이 값으로 잔여 관측값 을 보정하는 방식 을 취한다. 제안한 방법을 검증하기 위해 UAV 상단에 설치된 GPS 안테나로 정적인 상황에서 관측값을 취득했다. 이를 검증한 결과, 정적인 상황에서 기존 대비 수직 정확도 약 66%, 수평 정확도 약 13% 정도 향상된 것 을 확인하였다. 본 연구를 통해 기존 관측값에서 다중경로오차를 유발하는 관측값을 제거 및 보정하여 측위 정확도를 향상시킬 수 있었으며, MQM 알고리즘으로 UAV 다중경로오차를 저감할 수 있음 을 확인하였다.

Development of a Multipath Error Reduction Model for UAV Based on MQM

Nam-woo Noh*, Kwan-Dong Park

During autonomous flight of an Unmanned Aerial Vehicle (UAV), continuous propeller rotation is the primary factor that degrades positioning accuracy by causing multipath errors. To mitigate this, this study applies Measurement Quality Monitoring (MQM) to remove and correct low-quality pseudorange observations, thereby improving the GPS positioning accuracy of UAVs. The proposed method utilizes dual- frequency-based Geometry-Free (GF) and Differential-SNR (DSNR) techniques to identify outliers by flagging values exceeding set thresholds in each technique, and subsequently removing the affected observations. Remaining observations are corrected using the difference between the single-frequency-based Code-Minus-Carrier (CMC) technique and the moving average of the CMC. To validate the proposed approach, observations were collected in static conditions using a GPS antenna mounted on the UAV. The verification results showed that vertical accuracy improved by approximately 66% and horizontal accuracy by approximately 13% in static conditions compared to conventional methods. This study demonstrates that positioning accuracy can be enhanced by removing and correcting observations that induce multipath errors, and that the MQM algorithm effectively reduces UAV multipath errors.

Keywords: GPS, MQM, UAV, multipath error

Speaker 노남우* 인하대학교