전리층은 global navigation satellite system (GNSS) 신호 전달 과정에서 발생하는 대표적인 오차 요인이다. 이중 주파수 수신기는 두 신호의 선형 조합을 통해 전리층 오차를 효과적으로 제거할 수 있지 만, 고가의 단말기라는 제약이 따른다. 반면에, 상대적으로 저렴하고 보급률이 높은 단일 주파수 수신기에서는 GIM 모델을 이용해 전리층 오차를 보정한다. 하지만 GIM 모델은 vertical total electron content (VTEC)를 slant total electron content (STEC)로 변환하는 과정에서 기하학적 왜곡으로 인해 정확도가 저하된다. 따라서 본 연구에서는 국토지리정보원 기준국들의 receiver independent exchange format (RINEX) 데이터를 활용하여 수신기 differential code biases (DCB)와 VTEC을 추정하고, 이를 기반으로 STEC을 직접 산출하였다. 추정된 STEC 보정정보의 성능은 NGII TABK (태백) 기준국의 RINEX 데이 터를 활용하여 standard point positioning (SPP)에 본 연구의 보정정보와 GIM 모델을 각각 적용한 결과를 비교함으로써 검증하였다. 그 결과 GIM 모델 기반 보정 대비 3D root mean squared error (RMSE) 가 약 0.83 m 개선되어 본 연구에서 추정한 STEC이 전리층 오차를 효과적으로 보정할 수 있음을 확인하였다.

Generation of Regional Ionospheric Corrections over the Korean Peninsula for Single-Frequency Users

Young-Woo Jeon*, Ei-Ju Sim, Yeong-Guk Kim, Kwan-Dong Park, Hyung-Jin Rim

The ionosphere is a representative source of error that arises during the signal transmission process in the Global Navigation Satellite System (GNSS). Dual-frequency receivers can effectively eliminate ionospheric errors through a linear combination of the two signals, but they are constrained by the high cost of the devices. In contrast, relatively inexpensive and widely used single-frequency receivers lack sufficient means to correct ionospheric errors, and thus rely on the Global Ionospheric Map (GIM) model to mitigate these errors. However, the GIM model suffers from reduced accuracy, as errors arise during the conversion of Vertical Total Electron Content (VTEC) to Slant Total Electron Content (STEC) due to geometric distortions associated with satellite elevation angles. Therefore, in this study, RINEX data from the National Geographic Information Institute (NGII) reference stations were used to estimate receiver Differential Code Biases (DCBs) and VTEC, and based on these estimates, STEC was directly derived. The performance of the estimated STEC correction information was validated by comparing the results of applying the correction data generated in this study and those from the GIM model to Standard Point Positioning (SPP) using RINEX data from the NGII TABK (Taebaek) reference station. As a result, the 3D Root Mean Squared Error (RMSE) was improved by approximately 0.83 m compared to the GIM model-based correction, confirming that the STEC correction information estimated in this study can effectively eliminate ionospheric errors.

Keywords: global navigation satellite system (GNSS), differential code bias (DCB), ionospheric corrections

Speaker 전영우* 인하대학교