다중경로오차(multipath error)

1. 다중경로 오차

저고도각 위성의 전파는 건물 사이나 산악지역 같이 수신 조건이 나쁜지역에 가시선상의 위성 신호 외에 건물이나 기타구조물에 반사되거나 회절된 신호가 수신기에 함께 도달하여 전파 오차가 커지기 쉽다. 이러한 전파 반사 현상을 다중경로(Multi-Path)라고 한다. 

멀티패스에 의해 발생하는 반사파는 위성으로부터 직접 도달한 직접파보다 경로가 길어지므로 측위보호의 도착시간과 반송파 위상이 지연되며 수신강도가 변화하게 된다. 반사파의 강도가 강하면 실제의  측위 부호와 반사파를 구별하기 어렵게 되어 의사거리측정오차에 영향을 일으킨다. 지물에 의한 반사는 10~100m 정도의 경로차를 일으키기 때문에 단독 측위라 하더라도 무시할 수 없다.

 

 

1) 다중경로 오차의 특징

반송파 위상을 이용하는 측량에서는 그 상황이 휠씬 심각하여 직접파와 반사파의 위상 관계에 따라 수신강도가 큰폭으로 변화하기도 하고 위상차가 발생하기도 한다. 이와 같은 원인에 의한 수신강도의 변화현상을 위상 페이딩(phase fading) 또는 사이클 슬립(cycle slip)의 원인이 되기도 한다.

• GPS 수신기가 위성에서 발신한 신호가 직접 수신되는 것이 아니라, 건물, 지형, 물체 등의 장애물에 반사되어 수신되는 경우를 가리킵니다.
• 이러한 반사된 신호가 직접 신호와 혼합되면 오차가 발생하며, 수신기가 신호가 어디에서 왔는지 정확하게 결정하기 어렵게 만듭니다.
• 다중경로오차는 정확한 위치 측정을 어렵게 하므로, 정확도 향상을 위해 신호를 건물 등의 장애물을 통해 반사되지 않도록 주의가 필요합니다.

 

2) 위성전파의 반사와 차폐

	반사	차폐
주택	안테나 근처 함석지	완전 근접부분 이외는 문제가 적음
빌딩	근거리 벽면 반사	부근에서 수신에 문제 발생
산의 능성	능선에서 약간의 반사가 있고 회절현상 발생	산에 가려진 위성은 완전 차폐
철탑, 급수탑	구조에 따라 다르지만 간판보다 영향이 적다.	위성이 가려지지면 수신 불가능
고압송전선	측위정확도에 약한 영향	약간의 수신강도 저하
우거진 숲속	반사는 거의 없음	수신강도 현저히 저하 또는 수신 불능

 

3. 다중경로오차의 방지

다중 경로의 영향을 작게 하거나, 그 크기를 추정하는 다양한 방법이 개발되고 있다. 안테나에 대한 방법, 수신기 기술의 개선에 의한 방법으로 개선할 수 있다.

1) 안테나에 대한 방법

쵸크링 안테나의 경우 동심원 돌출부의 형상에 의해 특정 각도에서 도달하는 다중경로 파를 억제하거나 상쇄한다

2) 수신기 기술 개선 대한 방법

다중 경로를 줄여주는 수신기 기술은 수신 신호를 상관기의 배열을 이용하여 직접적인 신호와 간접적인 신호로 분리하는 기술을 적용하거나 수신신호를 FFT(Fast Fourier Trainsform)방법에 의해 스펙트럼 영역으로 변환하고 진폭을 필터링하여 다중경로 신호를 검출한다.

 

하지만 가장 효과적으로 다중경로를 감소시키는 방법은 다중경로가 발생할만한 요인을 가진 장소를 피해서 안테나를 설치하는 것이다.