Global Positioning System (GPS) 위성항법시스템을 이용한 센티 미터 수준의 고정밀 측위에서 요구되는 중요한 기술 중 하나는 반송파 위상 관측치의 정확한 모호정수를 결정하는 것이다. 상대측위기법 중 하나인 Real Time Kinematic (RTK) 측위 시, 위성과 수신기 간의 이중 차분으로 인한 위상 하드웨어 지연의 소거와 정수 성질을 갖는 단일 주파수 모호정수 사용으로 인해 직접적인 모호정수 추정이 가 능하다. 반면에, 절대측위기법 중 하나인 정밀단독측위 (PPP)는 차분기법을 사용하지 않아 수신기와 위성의 위상 하드웨어 지연이 소거되지 않고, 비정수 성질을 갖는 무전리층 조합 (IF) 모호정수 때문 에 정확한 모호정수 사이클을 결정하는 과정이 RTK에 비해 복잡하다. 그러므로, 모호정수 결정 과정을 단순화하기 위해서는 float IF 조합 모호정수를 각각 Wide-Lane (WL)과 Narrow-Lane (NL) 모호정수 로 나누어 주고 각각의 위상 하드웨어 지연을 추정하여 소거해주는 과정이 필요하다. 이때, 위상 하드웨어 지연은 정수 부분과 부동 소수 부분으로 분리 될 수 있으며, 정수 부분은 가능한 값이 무한히 많 아 Fractional Cycle Bias (FCB)라 부르는 부동 소수 부분의 정확한 추정이 위상 하드웨어 지연 도출의 핵심이다. 또한, 일관성이 높고 정확한 위상 하드웨어 지연 추정을 위하여 전 지구 기준국 네트워크 의 사용이 필요하다. 추정 알고리즘의 성능검증을 위해 수행한 실험에서는 임의의 날짜를 선택하여 총 38개의 International GNSS Service (IGS) 기준국을 사용하였고, 제약 모호정수 (constraint)의 추정오 차 중 약 90%가 0.1 사이클 이내로 수렴하는 것이 확인되었다.

An Implementation of Undifferenced Ionosphere-free Ambiguity Resolution Algorithm for GPS Precise Point Positioning

Ho-Jhoon Sung*, Yeong-Guk Kim, Hyung-Jin Rim, Kwan-Dong Park

Determining the correct integer cycles of carrier phase measurements is one of the most significant factors of positioning accuracy improvement. The resolution of such integer ambiguities in Real Time Kinematic (RTK) technique can be achieved by direct approaches due to elimination of phase hardware delays on both receivers and satellites from double-differencing as well as the integer nature of single frequency ambiguities. However, in Precise Point Positioning (PPP), the undifferenced nature of measurements and the non-integer nature of Ionosphere-free (IF) ambiguities cause these phase hardware delays to remain in ambiguities which complicates retrieval of correct integer cycles of ambiguities. Phase hardware delays comprise both integer and fractional parts, but integer parts are unable to be estimated directly as they are infinitely many possible values. Hence, accurate estimation of the fractional parts called the Fractional Cycle Bias (FCB) is the key to the phase bias handling. Additionally, it is inevitable to separate the computed float IF ambiguities into Wide-Lane (WL) and Narrow-Lane (NL) ambiguities to progress the resolution process due to the non-integer nature of IF ambiguities. The overall resolution procedure consists of FCB estimation for both WL and NL measurements followed by ambiguity resolution of the ambiguities and ultimately finding the fixed IF ambiguity constraints. For consistent and accurate estimation and ambiguity fixing to be completed, a global network of stations must be utilized. In this research, 38 reference stations appointed by International GNSS Service (IGS) were used on an arbitrarily selected date.

Keywords: GPS, ambiguity resolution, wide-lane, narrow-lane, phase hardware delay, uncalibrated phase delay, fractional cycle bias, undifferenced, PPP

Speaker 성호준* (주)피피솔