PPP-RTK

1. 개요

PPP-RTK는 RTK(Real-Time Kinematic)에 PPP(Precise Point Positioning) 기술을 접목시킨 기술로, GPS의 각 오차정보를 제공받아 별도의 기준국 설치 없이 정밀한 위치정보를 계산하는 솔루션입니다.

 

 

1) GNSS 보정신호의 종류

GNSS 보정신호는 두 가지 계열로 구분할 수 있다. 하나는 GNSS를 이용한 위치결정 작업에 개입하는 각각의 오차값들을 개별적으로 계산하는 방법으로 상태 공간 표현식(SSR; State Space Representation)에 근거하여 계산하는 보정신호들이다.  다른 하나는 GNSS 수신기가 위치결정에 사용하기 위해 생산하는 관측값에 포함된 총량적인 오차값만을 계산하는 방식으로 관측 공간 표현식(OSR; Observation Space Representation)에 근거하여 계산하는 보정신호들이다.

 

 

SSR 방식 보정신호와 OSR 방식 보정신호의 대표적인 차이점은 두 가지이다.

첫째, OSR 방식 보정신호는 기준국과 이동국의 사이가 길수록 정확도가 저하되는 현상을 나타내는 반면에 SSR 방식 보정신호는 큰 영향을 받지 않는다. OSR 방식 보정신호가 기준국의 관측오차를 기준으로 거리에 따른 관측오차의 변화를 고려하여 이동국의 관측오차를 추정하는 방식인데 거리에 따른 관측오차의 변화 추정값이 거리가 멀수록 부정확해지기 때문이다. 따라서 넓은 지역을 대상으로 OSR 방식의 보정신호를 서비스하기 위해서는 많은 수의 기준국을 설치하여야 한다. 두 번째 차이는 보정신호의 크기에서 나타난다. SSR 방식 보정신호가 OSR 방식 보정신호에 비해 크기가 작기 때문에 통신용량에 대한 부담이 상당히 경감된다.

 

2. PPP-RTK 보정신호

PPP-RTK 보정신호는 차세대 고정밀 위치결정 보정신호로 여겨지고 있으며 세계 각 국에서 관련 연구를 진행하고 있다. SSR 방식의 보정신호로서 같은 계열인 SBAS 보정신호에 비해 보다 다양하고 정밀한 정보 제공을 통해 수 cm 오차 범위의 위치결정 체계 구현을 목표로 한다.

PPP-RTK에서 PPP는 precise point positioning의 약자이다. PPP 측위법은 장시 간 취득한 GNSS 데이터를 이용하여 GNSS 측정값에 오차를 유발하는 여러 오차원 들을 정밀하게 모델링함으로써 별도의 기준국을 사용하지 않고서도 관측지점의 위치를 매우 정밀하게 결정할 수 있는 기법이다. PPP-RTK 측위법은 여러 오차원들에 대한 정보를 서버로부터 전송받아 정밀한 위치 결정 작업을 실시간으로 수행할 수 있도록 지원하는 측위법이다. 따라서 PPP-RTK 측위법에 사용되는 보정신호는 다양한 오차요인들에 대한 보다 정밀한 추정값을 종합적으로 제공하여야 한다.

PPP-RTK 측위의 궁극적인 목표는 저가의 1주파 GNSS 수신기를 이용한 수 cm 오차 범위의 정밀한 위치를 실시간으로 결정하는 것이다. 현재는 PPP-RTK 측위 작업에서 필요로 전체 오차정보들 중 일부분에 대하여서만 표준화가 되었다. 제공되는 오차정보의 종류가 적은 경우 PPP-RTK 측위보다 정확도와 성능이 낮은 DF-RT-PPP나 SF-RT-PPP 측위를 수행할 수 있다.

단계	오차정보의 종류	구현 가능 측위	성능
1	위성 궤도오차 위성 시계오차 코드데이터 바이어스	DF-RT-PPP DF: Dual Frequency(2주파 수신기) RT: Real Time	고가의 2주파 수신기를 이용한 약 30cm 오차 범위 위치 결정
2	1단계의 오차 이온층 연직 지연량 (VTEC) 반송파데이터 바이어스	SF-RT-PPP SF: Single Frequency(1주파 수신기) RT: Real Time	저가의 1주파 수신기를 이용한 약 30cm 오차 범위 위치 결정
3	1단계의 오차 2단계의 오차 이온층 경사 지연량 (STEC) 대류층 지연량	PPP-RTK	저가의 1주파 수신기를 이용한 수 cm 오차 범위 위치 결정

 

현재는 단계 1에 해당하는 오차정보들에 대해서만 국제적인 표준이 마련된 상태이다. 단계 2 및 단계 3에 해당하는 오차정보들에서는 GNSS 보정신호 서비스 제공회사 별로 별도의 포맷을 규정하여 신호를 정의하여 PPP-RTK 서비스를 제공하고 있다.