본 연구에서는 도시 지역에서 시간 차분 반송파 측정치(Time Differenced Carrier Phase, TDCP)를 활용하여 사이클 슬립 검출 및 보상을 기반으로 하는 차량 항법 및 무결성 감시 기법을 개발하였다. 이 방법 은 TDCP 기반 상대 위치 추정과 무결성 감시를 수행하기 때문에 반송파 위상 측정치의 미지정수 추정을 필요로 하지 않는다. 또한 TDCP 측정치는 짧은 시간 차분 간격으로 인해 저가 INS 만으로도 사이 클 슬립 검출 및 보상이 용이하다는 장점이 존재한다. 전통적인 방식의 Relative RAIM (RRAIM)은 반송파 측정치를 시간 차분할 두 시점이 현재 시점과 고정된 초기 시점으로 이루어진다. 이 경우, 상대 위치 추 정을 위해 사용되는 위성 수는 현재 시점과 초기 시점 모두에서 공통으로 가시되는 위성만으로 제한된다. 따라서 초기 시점 이후에 가시 위성이 증가하더라도 이를 활용할 수 없다. 더욱이 도시 환경에서 는 건물 차폐로 인해 위성의 일시적 추적 손실이 발생하여 반송파 측정치의 정수 모호도가 변할 수 있는데, 이러한 반송파 측정치는 RRAIM 알고리즘에서 사용할 수 없다. 본 연구에서는 연속된 두 에폭의 측정 치를 시간 차분하는 TDCP 측정치를 기반으로 항법 및 무결성 감시 연구를 수행하였다. 짧은 시간 차분 간격을 유지하는 특성으로 인해 도심환경에서도 기존의 RRAIM 대비 더 많은 측정치 확보와 연속 적인 위치를 추정할 수 있고 실측 데이터를 통해 성능을 분석하였다. 분석에 사용한 데이터는 실제 도심환경에서 차량 주행을 통해 수집된 데이터를 활용하였다.

Vehicles Navigation and Integrity Monitoring in Deep Urban Environments Using Time-Differenced Carrier Phase Measurements with Cycle Slip Detection and Compensation

Hojoon Jeong, Junesol Song, Changdon Kee*

In this study, we developed a vehicle navigation and integrity monitoring method based on cycle slip detection and compensation using Time-Differenced Carrier Phase (TDCP) measurements in urban areas. Since this approach performs TDCP-based relative positioning and integrity monitoring, it does not require integer ambiguity resolution of carrier phase measurements. Moreover, due to the short differencing interval of TDCP, cycle slip detection and compensation can be effectively achieved even with a low-cost INS. Conventional Relative RAIM (RRAIM) employs two time epochs for carrier phase differencing: the current epoch and a fixed initial epoch. In this case, the number of satellites available for relative positioning is limited to those visible at both the current and initial epochs. Therefore, additional satellites that become visible after the initial epoch cannot be utilized. Furthermore, in urban environments, temporary tracking losses due to building blockages may change the integer ambiguities of carrier phase measurements, making such measurements unusable for the RRAIM algorithm. In this study, we conducted navigation and integrity monitoring using TDCP measurements obtained by time-differencing two consecutive epochs. With the characteristic of maintaining a short differencing interval, the proposed approach enables the use of more measurements and continuous positioning compared to conventional RRAIM, even in urban environments. Performance was evaluated using real measurement data collected from vehicle driving tests in dense urban areas.

Keywords: TDCP, RAIM, cycle slip, deep urban

Speaker 정호준 서울대학교