Real Time Kinematics (RTK), Precise Point Positionings (PPP) 등과 같이 GNSS 고정밀 측위에 사용되는 반송파 측정치의 경우, 의사거리 코드 측정치에 비해 매우 정밀한 반면 측정치에 포함된 미지정수를 결정해야만 측위를 수행할 수 있다는 단점이 있다. 또한 소요 시간으로 인해 매초 미지정수를 결정하여 측위를 수행할 수 없으므로, 사이클 슬립 발생 시 이를 적절하게 검출 후 미지정수를 다시 추정하는 과정이 필요하다. 사이클 슬립을 검출하지 못할 경우 실제 미지정수와 다르게 오결정된 미지정수를 사용하여 위치 결정을 수행하므로 위치 정확도 및 신뢰성을 크게 저하시킬 수 있다. 따라서 사이클 슬립 검출은 반송파 기반 위치 결정 알고리즘에서 필수적인 요소이며, 이에 따라 많은 연구들이 진행되어 왔다. 그러나 대 부분의 알고리즘의 경우 전리층 오차 변화율이 2 cm/s 이하로 매우 작다는 가정하에 사용되어 왔으며 이는 전리층 활동이 안정적인 중위도 지역에서만 적용이 가능하다. 전리층 폭풍 및 신호 scintillation 현상 등 급격한 전리층 변동으로 인한 이 상현상이 자주 일어나는 고위도 및 저위도 지역에서 이러한 가정을 적용하여 사이클 슬립을 검출할 경우 2 cm/s를 훨씬 초과하는 전리층 변화율에 의해 False alarm을 빈번하게 유발할 수 있으며, 이는 연속적인 항법 시스템 가용에 어려움을 줄 수 있다. 따라서 전리층 이상 현상 시에도 안정적으로 정밀 측위를 제공할 수 있는 사이클 슬립 검출 알고리즘이 필요하다. 본 논문에서는 삼중 주파수의 선형 조합을 이용하여 조합 내에서 전리층 항을 상쇄시킴으로써 전리층 이상 현상 발생시에 도 사용할 수 있는 안정적인 사이클 슬립 알고리즘을 제안한다. 또한 제안한 알고리즘을 실제 후처리 프로그램에 적용하여 성능을 확인함으로써 실제 고위도 및 저위도 지역에서의 사용 가능성을 확인하였다.

Cycle Slip Detection to Provide Stable Precision Positioning under High Ionospheric Activities

Yebin Lee, Cheolsoon Lim, Yongjun Lee, Jeonghyeon Yun, Eunyeong Lee, Byungwoon Park*

Carrier phase measurements that are used for high precision GNSS positioning techniques such as Real Time Kinematics (RTK) and Precise Point Positionings (PPP) are precise than code measurements, but it has drawbacks that the integer carrier phase ambiguities need to be resolved. In addition, the integer ambiguity cannot be fixed every second due to the time required for ambiguity fixing, it necessary to proper detection of cycle slips and then newly estimate the integer ambiguity. If the cycle slip cannot be detected properly, positioning is performed using an incorrectly integer ambiguity, and which might seriously degrade its position accuracy and reliability. Thus, cycle slip detection technique is essential for carrier-phase-based positioning algorithm and a lot of cycle slip methods have been suggested. However, many of the them is based on assuming a rate of ionospheric delay is negligible, less than 2cm/s, which can be used only in the mid-latitude regions where the ionospheric activities are stable. In high latitude and low latitude regions, ionospheric storm and ionospheric scintillation are frequently observed due to rapid ionospheric fluctuations. these methods cannot be used in this period because the ionospheric variation far larger than its noise level (2 cm/s), they can frequently trigger false alarms and interfere with continuous GNSS operations. Therefore, sensitive cycle slip detection methods are needed to reliably provide precise positioning even under high ionospheric activities. In this paper, we propose cycle slip algorithm that can be used in the high ionospheric activities by canceling the rate of change in ionospheric delay using linear combinations of triple-frequency carrier phase measurements. In addition, the proposed algorithm was applied to the post-processing program to verify this detection performance, we confirmed the applicability in high and low latitude regions.

Speaker 이예빈 세종대학교