최근 위치 기반 서비스 증가로 인해 실내 약전계 환경에서 안정적인 스마트폰 측위 수요가 늘고 있다. 이에 더해 스마트폰 안테나 성능 향상으로 약전계 환경에서도 GNSS 측정치를 충분히 획득할 수 있 게 되었다. 그러나 수집되는 측정치는 대부분 다중 경로 오차를 포함하고 있어서 GNSS 측위 시에 이를 고려해주어야 한다. 다중 경로 오차를 고려하지 않으면 첫 위치해가 부정확하거나 추후에 항법 필 터가 발산하여 결국 수백 미터 이상의 위치 오차가 발생하게 된다. 그러므로 스마트폰 사용자에게 약전계 환경에서도 수 십 미터 급의 안정적인 위치를 제공하기 위해서는, 다중 경로 오차의 수준을 평가 할 수 있는 지표가 필요하다. 본 연구에서는 수신기 correlator의 peak을 이용해 다중 경로 오차 정도를 판단하는 ratio test를 소개한다. 이 방법은 code tracking시 Delay-Locked-Loop (DLL) correlator output 값들을 이용한다. DLL은 ±1 chip 범위 안에서는 correlator output이 0chip에서 최대가 되는 것을 이용한다. 그러나 다중 경로 오차가 존재한다면 ±1 chip 범위 외에도 국소적인 최댓값들이 생기게 된다. ratio test는 이를 이용해 범위 내 최대값과 범위 외 최댓값을 이용해 다중 경로 오차 수준을 평가한다. 실제 측위 시에 해당 지표를 사용하지 않는 경우는 위치해가 발산해 최종 위치 오차가 209 m로 100 m가 넘는데 반해, 해당 지표를 활용한 경우는 81 m의 위치 오차로 100 m 이하 급의 위치를 제공할 수 있었다.

Evaluation of Multipath Level using Correlator peak of Smartphone GNSS Receiver to Improve Positioning Performance

Bogeun Cho, Wonjae Yoo, Jaechang Shin, Sunkyoung Yu, Jungbeom Kim*

Recently, with the increase in location-based services, the demand for stable smartphone positioning in indoor weak signal environments has grown. Additionally, advancements in smartphone antenna performance have made it possible to obtain sufficient GNSS measurements even in weak signal environments. However, most collected measurements contain multipath errors, which must be considered during GNSS positioning. If multipath errors are not accounted for, the initial position solution may be inaccurate, or the navigation filter may diverge later, resulting in position errors of over several hundred meters. Therefore, to provide smartphone users with stable positioning within a few tens of meters even in weak signal environments, an indicator to assess the level of multipath error is necessary. In this study, we introduce a ratio test that uses the peak of the receiver's correlator to determine the degree of multipath error. This method uses the Delay-Locked-Loop (DLL) correlator output values for code tracking. The DLL utilizes the fact that the correlator output is maximum at 0 chip within the ±1 chip range. However, in the presence of multipath errors, local maxima can occur outside the ±1 chip range. The ratio test uses this to assess the level of multipath error by comparing the maximum value within the range to the maximum value outside the range. When using this indicator in a weak signal environment, it was possible to provide positioning with 81 m error maintaining the error under 100 m. However, without the metric, the user's position would diverge, increasing the final positioning error to 209 m.

Keywords: GPS, smartphone, multipath

Speaker 조보근 삼성전자