DGPS, 위성항법보정시스템 측위 원리, 설명
DGPS 기본이론 
위성항법보정시스템(DGPS)은 GPS 위성의 의사거리 오차에 대한 보정치를 계산하여 방송하는 시스템이다. 위성항법보정시스템은 기준국(보정치 송신국), 감시국, 보정송신국, 통제센터 및 통신회선 등으로 구성되어 있다.
기준국은 GPS 위성의 신호를 수신하여 계산한 의사 거리 보정치와 통제센터가 시스템의 무결성(integrity) 확보를 위하여 지정하거나 작성하는 정보를 항법용 라디오비콘 신호(Maritime Radiobeacon Signal)를 방송하는 중파의 반송파에 변조되어 이용자에게 방송되며, 수신된 보정치는 위치 정밀도 향상에 사용된다.
DGPS(위성항법보정시스템)는 위치를 알고 있는 기준국에서 위성을 통하여 구한 위치와 애초 위치와의 차이를 보정하는 위치 보정방식, 수신한 위성에서의 의사 거리, 시간 정보 및 궤도 데이터에서 거리 오차를 검출하여 이를 보정량으로 하는 의사 거리보정 방식이 있으며, 보정 데이터의 유효성 때문에 대부분의 DGPS는 의사 거리보정 방식을 채택하고 있다.
기준국에서는 GPS 위성데이터 수신장치와 DGPS 보정치 송신장치가 있고, 사용자 수신기에는 GPS 위성 수신장치 및 DGPS(위성항법보정시스템) 보정치 수신장치가 있어 위성데이터에 DGPS 보정치를 차감하여 정확한 위치를 얻도록 한다.
정확한 정보를 전송해 주는 기준국과 사용자 간의 거리(기선 거리 : Baseline Distance)는 동시에 동일위성에서 같은 데이터를 얻기 위해서 매우 중요한 요소가 된다.
거리가 멀어지면 두 수신기가 서로 다른 위성 정보를 받거나 두 지점 간에 전리층과 대기권 영향 등의 차이로 보정치의 정확도가 감소하게 된다.
DGPS의 원리
GPS는 현존하는 어떤 전파 항법장치보다 정확하고 사용자 수신기 시스템의 가격이 저렴하여 여러 분야에서 사용되고 있으며, 그 사용자 수가 폭발적으로 증가할 전망이다.
그러나, 항공기의 착륙, 선박의 항구진입이나 운항통과, 도심에서의 차량 관제 등과 같이 더욱 높은 정확성을 요구하는 항법에 이용되기에는 민간인에게 허용한 C/A 코드를 사용한 SPS(Standard Positioning Service)는 물론 군용으로 암호화된 P코드를 사용한 PPS(PrecisePositioning Service) 모두 기본 시스템만으로는 불충분하다.
.....또 다른 하나는 DGPS(Differential GPS, 위성항법보정시스템)라는 것으로, 기준국의 도움을 얻어 위치 오차를 보정하여 사용자는 자신의 위치를 매우 정확히 측정할 수 있는데, 실용화를 위한 연구와 개발이 상당히 진행되어 있다.
특히,
- 미국 국방성(DoD)에서도 이 DGPS에 대해서는 제한을 가하고 있지 않아,
- 미국 해안경비대(coast guard),
- 미국 교통부(DoT) 및 연방 항공국(FAA) 등
민간기구를 중심으로 그 사용범위와 방법에 대해 구체적인 논의되어, 1983년에 구성된 RTCM SC-104 (Radio Technical Committee for Maritime Service Special Committee-104)에서 DGPS(위성항법보정시스템) 구현을 위한 기술적인 표준 규격을 이미 완성하였다.
근접한 두 개의 GPS 수신기가 같은 위성으로부터 신호를 받아 자신의 위치를 계산할 때 각 수신기의 고유오차와 더불어 공통적인 오차가 있는데, 이 공통의 오차를 제거하여 더욱 정확하게 위치측정을 한다는 것이 DGPS의 기본 개념이다.
아래 그림은 DGPS 시스템 개념도이다.
위성의 관측성이 좋은 열린 공간상에 정확하게 측지하여 기준국(reference station)역할을 할 GPS 수신기를 설치한 후, GPS 위성에서 신호를 받아 수신기로 계산된 위치를 자신의 위치와 비교하여 보정오차(differential correction error)를 계산한다.
위성항법보정시스템은 계산된 보정 오차를 주변의 사용자 수신기에 일정한 형식으로 맞추어 전송한다.
그리고 사용자는 자신의 수신기에서 계산한 위치 값에 수신된 보상 오차를 적용하여 두 수신기 사이의 공통오차를 제거함으로써, 단독 GPS의 경우보다 정확한 위치를 계산한다.
DGPS(위성항법보정시스템)가 정확한 위치 계산이 가능한 이유는 기준국의 정확한 위치 계산뿐만 아니라, 위성궤도 오차, 위성 시계 오차, 전리층 시간 지연, 대류층 시간 지연, 그리고 C/A 코드 이용에 최대의 난관인 SA 등을 두 수신 기간의 공통의 오차로 간주하여 이를 제거할 수 있기 때문이다.
그래서 GPS 이용에 회의적인 분야에서도 이 DGPS에 대해 많은 관심을 갖고 있다.
그러나 실제의 경우는 두 수신기 사이의 거리, 두 수신기 사이의 정보 전달 속도, 계산에 쓰이는 알고리즘 (특히Kalman Filter) 및 하드웨어의 성능의 요인에 따라 DGPS의 정확도에 커다란 영향을 미친다.
DGPS, 위성항법보정시스템 측위 원리, 설명
출처 : 해양용 위성항법보정시스템(DGPS) 활용 다양화에 관한 연구
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