가상기지국(VRS)

1. 가상기지국(VRS)

VRS-GPS는 Virtual Reference Station의 약자로 기존 RTK 방법이 정확도가 떨어지는 것과 오차가 발생하는 것을 줄이기 위해 만들어진 RTK의 또 다른 방식 중 하나입니다. VRS는 RTK와 다르게 GPS 상시관측소로 이루어진 기준국을 이용해 가상기준점을 실시간으로 생성하고, 이 가상기준점과 이동국과의 실시간의 이동측량을 통하여 정밀한 이동국의 위치를 결정하는 측량방법입니다.

 

1) VRS-GPS의 연결방법

VRS-GPS 측량 방식의 가장 큰 특징은 RTK-GPS 측량 방식이 기지국에 1대, 이동국에 1대, 총 2대의 수신기를 필요로하지만 24시간 가동 중인 국토지리정보원에서 운영하는 상시관측소의 데이터를 이용함으로 1대의 수신기와 블루투스 통신이 가능한 1대의 휴대전화로 GPS 측량이 가능합니다. VRS는 국토지리정보원에서 전국곳곳에 GPS 기준국을 설치해서 보정신호를 공짜로 사용할 수 있게 Network를 통해 방송하고 있습니다. 

가상기지국(VRS-GPS)를 연결하는 방법은 다음과 같이 설명할 수 있습니다:

ⓛ GPS 수신기 설정: 먼저, 사용할 GPS 수신기를 설정해야 합니다. 이를 위해 수신기의 전원을 켜고, 설정 메뉴로 들어가서 VRS-GPS 연결 옵션을 선택해야 합니다. 각 GPS 수신기 모델마다 설정 방법이 다를 수 있으므로, 해당 모델의 사용 설명서를 참조하는 것이 좋습니다.

② 통신 망 연결: VRS-GPS를 사용하기 위해서는 인터넷 또는 전용 통신 망에 연결해야 합니다. 가장 흔한 방법은 이더넷(또는 Wi-Fi) 연결입니다. GPS 수신기에 이더넷 케이블을 연결하거나 Wi-Fi 설정을 통해 무선 네트워크에 접속합니다. 이 때, GPS 수신기가 인터넷에 액세스할 수 있는지 확인해야 합니다.

③ VRS-GPS 서비스 제공자 설정: VRS-GPS를 이용하려면 VRS-GPS 서비스 제공자와의 연결이 필요합니다. 서비스 제공자는 VRS-GPS 네트워크를 관리하고, 가상기지국의 위치 정보를 제공합니다. 이를 위해 서비스 제공자로부터 제공되는 접속 정보(주소, 포트 등)를 GPS 수신기 설정에 입력해야 합니다.

④ VRS-GPS 활성화: GPS 수신기 설정에서 VRS-GPS 기능을 활성화해야 합니다. 이를 통해 GPS 수신기는 VRS-GPS 서비스 제공자와 통신하고, 가상기지국으로부터 정확한 위치 정보를 수신할 수 있게 됩니다.

 

2. VRS 메시지

VRS는 양방향 방식으로 네트워크 RTK 시스템은 GNSS 관측소의 데이터를 실시간으로 수집하여 GNSS 네트워크의 오차 모델링을 지속 수행하고 있다가, GNSS 측위 사용자가 자신의 위치를 NMEA GGA 형식으로 보내오면, 해당 지점에 마치 GNSS 위성기준점이 있는 것과 유사한 GNSS 관측데이터를 생성하여 전달합니다.

VRS 접속주소	서비스 명칭	서비스내용	공공측량 가능 여부
RTS1.ngii.go.kr:2101	VRS-RTCM31	VRS, RTCM 3.1	O
	VRS-CMRx	VRS, CMRx	O
	VRS-RTCM23	VRS, RTCM 2.3	O
	RTK-RTCM32	Single-RTK, RTCM 3.2	X

 

이러한 방식은 네트워크 RTK 시스템이 보정신호 계산 작업을 서버에서 수행하고 사용자의 위치 정보를 지속적으로 서버에 전송하여야하기 때문에 양방향 통신환경 하에서만 활용할 수 있습니다. 또한 서버가 사용자 위치에 적합한 보정신호의 계산을 지속적으로 수행하여야하기 때문에 사용자의 수가 증가할수록 서버의 연산 부담이 크게 증가할 수밖에 없습니다. 이로 인해 사용자가 증가할수록 서버의 용량을 증가시켜야 하는 부담이 따르게 됩니다. 하지만 이러한 제약조건에도 불구하고 VRS 방식의 네트워크RTK 보정신호 제공체계는 보정신호의 정확도를 안정적으로 유지할 수 있기 때문에 여러 국가에서 활용되고 있습니다.

 

1) NMEA-GGA 메시지

GPS VRS(Virtual Reference Station)에서 NMEA-GGA 메시지는 위치 정보를 포함하는 형식 중 하나입니다. NMEA-GGA 메시지는 GPS 수신기에서 VRS 수신국으로 전송되는 데이터로, 위치 정보를 포함하여 실시간 위치 보정에 사용될 수 있습니다.

NMEA-GGA 메시지는 GPS 수신기에서 시간, 위도, 경도, 고도 등의 위치 관련 정보를 포함합니다. 이 메시지는 GPS VRS 수신국으로 전송되어 위치 보정을 위한 데이터로 사용됩니다.

일반적으로 NMEA-GGA 메시지는 다음과 같은 정보를 포함합니다.

UTC 시간
위도 및 경도 정보
고도 (해수면에 대한 상대적인 높이)
위성의 사용 가능성 및 사용 중인 위성 개수

GPS VRS 수신국은 이러한 NMEA-GGA 메시지를 사용하여 GPS 수신기의 위치 정보를 보정하고 보다 정확한 위치 측정 결과를 제공합니다. GPS 수신기는 VRS 수신국에서 받은 보정 데이터를 사용하여 위치를 보정하고 정확한 좌표를 계산합니다.

 

2) VRS RTCM 메시지

GPS VRS(Virtual Reference Station)는 RTCM(Real-Time Kinematic) 메시지를 통해 GPS 신호의 보정 데이터를 전송합니다. RTCM 메시지는 GPS 수신기와 GPS 기반의 보정 시스템 간에 실시간 데이터 통신을 가능하게 합니다.

RTCM 메시지는 GPS VRS 수신국으로부터 사용자의 GPS 수신기로 전송되며, 다양한 유형의 데이터를 포함할 수 있습니다. 이 메시지는 GPS 수신기가 위치를 보다 정확하게 계산할 수 있도록 신호의 보정 정보를 제공합니다.

RTCM 메시지에는 다음과 같은 정보가 포함될 수 있습니다.

GPS 신호의 지연 보정 데이터
다중 경로 보정 정보
시계 보정 데이터
위성의 정밀한 위치 정보

GPS 수신기는 RTCM 메시지를 수신하고 이를 사용하여 보정된 GPS 신호를 계산합니다. 이를 통해 사용자는 정확한 위치 정보를 획득할 수 있습니다.

RTCM 메시지는 GPS VRS 수신국에서 제공되는 형식과 버전에 따라 다를 수 있습니다. 따라서, 사용자는 GPS 수신기의 호환성을 확인하고 적절한 RTCM 메시지 형식을 설정해야 합니다. 또한, GPS VRS 제공 업체나 GPS 수신기 제조업체의 지침을 따라야 합니다.

 

3. VRS CMRx 메시지

GPS VRS(Virtual Reference Station)에서 사용되는 데이터 형식은 CMRx (Common Measurement Representation Extented) 메시지입니다. CMRx은 GPS 수신기 간에 실시간 데이터를 교환하기 위해 사용되는 형식 중 하나입니다.

CMRx 메시지는 GPS VRS 수신국에서 생성되며, GPS 신호의 보정 데이터를 포함합니다. 이 메시지는 GPS 수신기로 전송되어 위치 보정을 수행하는 데 사용됩니다.

CMRx 메시지에는 다음과 같은 정보가 포함될 수 있습니다:

GPS 신호의 측정값 (위성 신호 강도, 위성 식별자 등)
GPS 수신기의 시간 정보
다중 경로 보정 정보
시계 보정 데이터
보정된 GPS 신호의 지연값

CMRx 메시지는 실시간 데이터 전송을 위해 압축되어 전송될 수 있습니다. 이는 대역폭을 절약하고, 신속하고 효율적인 데이터 교환을 가능하게 합니다. GPS 수신기는 CMRx 메시지를 수신하고 내장된 알고리즘을 사용하여 보정된 GPS 신호를 계산합니다. 이를 통해 사용자는 보다 정확한 위치 측정 결과를 얻을 수 있습니다.

GPS VRS에서 사용되는 CMRx 메시지는 GPS 신호의 보정 데이터를 교환하기 위한 형식으로 사용되며, 보정된 GPS 신호를 사용하여 정확한 위치 측정을 수행합니다.