Global Navigation Satellite System (GNSS)의 측위 성능은 고층 빌딩이 밀집한 도심 환경에서 크게 저하된다. 구조물에 의한 신호 반사로 인해 야기되는 다중경로는 의사거리(pseudorange) 측정에서 예측 불 가능한 오차를 유발하는 주요 원인이다. 이러한 환경을 모델링하는 데에는 두 가지 주요 접근법이 있다. 통계적 접근법은 경험적 데이터를 분석하여 확률 모델을 생성하는 방식으로, 계산 비용이 효율적 이 나 실험 다른 환경에서는 유효성이 떨어질 수 있다. 반면 Ray-tracing 알고리즘과 같은 결정론적 접근법은 3D 지도와 같은 정밀 환경 정보를 사용하여 신호 경로를 직접 계산한다. 본 논문에서는 Open Street Map (OSM)에서 제공하는 3D 지도를 활용한 Ray-tracing 알고리즘을 통해 국내 도심 환경의 위성 신호 다중경로를 모델링한다. 나아가, 모델링된 다중경로 특성을 항법 신호에 적용하여 이것이 GNSS에 미 치는 영향을 분석하고자 한다.

Ray-Tracing-Based Modeling and Analysis of GNSS Multipath Effects in Korean Urban Environments

Jinseon Son, Sangjae Cho, Jong-Hoon Won*

The positioning performance of the Global Navigation Satellite System (GNSS) is significantly degraded in dense urban environments, often referred to as urban canyons. Multipath, caused by signal reflections from structures, is a primary source of unpredictable errors in pseudorange measurements. There are two main approaches to modeling these environments. Statistical approaches generate probabilistic models by analyzing empirical data. However, their validity may be limited in different environments even though its efficiency in computational cost. In contrast, deterministic approaches, such as ray-tracing algorithms, directly compute signal paths using precise environmental information like 3D maps. In this paper, we model satellite signal multipath in a Korean urban environment using a ray-tracing algorithm that leverages 3D maps from Open Street Map (OSM). Furthermore, we aim to analyze the impact of these modeled multipath characteristics on GNSS by applying them to navigation signals.

Keywords: GNSS, multipath, ray-tracing

Speaker 손진선 인하대학교