출처 : COMPASS
2017. 12. 26. 23:20 이웃추가본문 기타 기능
RTK GPS 원리에 대해서 간략히 써보도록 하겠습니다.
현재 GPS에는 우리 생활에 밀접하고 필수적인 기술 수단이 되었습니다.
초기 군사용으로 개발된 GPS는 일반인들이 사용하기에 정확성이 많이 부족했습니다. 미군에서는 민간이 사용하는 GPS에 위도/경도의 뒷자리에 랜덤 에러를 추가하여 100m의 오차가 발생하도록 만들었습니다. 랜던 에러가 없어진 계기는 모두 아시는 비극적인 사건에서 시작합니다. 1983년 대한항공 007편이 러시아 상공에서 격추되어 269명이 사망하게 됩니다. 당시 항로 항법 장치는 GPS 아닌 자이로센서를 사용했다고 합니다. 자이로센서의 잘못된 계산이 대한항공을 러시아 공해로 잘못 진입을 했다고 생각했던 미국은 GPS의 민간사용이 완전히 개방하도록 공표했습니다.
하지만 현재도 GPS는 전리층/대기권/위성오차 등의 여러 이유로 오차가 발생을 하고 있습니다.
RTK GPS는 이러한 오차를 1-2cm까지 줄일 수 있는 기술을 말합니다.
RTK(Real Time Kinematic)라는 개념을 정리해보면,
실시간 이동측위라는 개념으로 정밀한 위치정보를 가지고 있는 기준국의 반송파 위상에 대한 보정치를 이용하여 이동국에서 실시간으로 1~2Cm 정확한 측위 결과를 얻는 일련의 측량 과정을 말합니다.
(말이 어렵네요^^)
다시 풀이해서 설명해보면,
GPS가 설치되어있는 기준점의 정확한 위치를 알고 있다면 GPS 위상 오차를 알 수 있다는 의미입니다. 그래서 그 위상 오차를 주변에 이동국(Rover)라는 곳에 전달해서 오차 보정할 수 있다는 뜻입니다.
위에 말씀 드린 것처럼 GPS는 전리층과 대류권, 그리고 위성 궤도의 공통적인 오차가 발생합니다. 만약 전리층과 대류권에 의한 오차가 얼마인지 알 수 있다면, GPS 오차를 다시 보정할 수 있습니다.
그럼 RTK GPS의 오차를 감지하는 방법과 오차를 보정하는 절차를 알아 보겠습니다.
1. 위도/고도/경도를 미리 알고 있는 위치에 GPS를 설치합니다. (GPS Base)
2. GPS Base에서는 현재의 정확한 위치를 미리 알고 있으므로 수신된 GPS의 오차가 얼마인지 알 수 있습니다. (ex. 전리층과 대류권 등 날씨에 의해서 위도 xx, 고도 xx, 경도 xx 오차가 발생했다.)
3. GPS Base에는 RF 송신 장치가 있어서 주변에 RF 수신이 가능한 GPS 장치에게 오차를 전송합니다.
4. 주변 GPS(GPS Rover)에서는 오차율을 수신 받고, 현재 수신 GPS 데이터에 오차 보정합니다.
* RF 장치는 네트워크, UHF RF, WIFI 등 될 수 있습니다.
위에 그림에서 GPS base는 위치가 고정되어 있으므로 수신되는 GPS 데이터 오차를 계산하여 송신하고, GPS Rover는 이동할 수 있는 GPS 장치로 GPS base로부터 오차를 수신 받아 자기 위치를 다시 보정합니다.
과거에는 지도/측량 등에 많이 운용되었지만, 최근에는 드론에 많이 적용되는 것으로 보입니다. 실제 운용되는 메커니즘은 단순하지만 판매되는 제품 가격은 고가의 장비로 분류가 되고 있습니다. 일반 GPS와 데이터를 전송할 수 있는 RF 장치만 있다면, 누구나 만들 수 있습니다. 그래서 킥스타터와 같은 클라우딩 펀딩에서 보급형 RTK GPS를 개발해서 판매 하는 것도 찾아보실 수 있습니다.
RTK GPS의 한계는 기준점과의 거리가 멀어질수록 오차 보정이 힘들다는 것입니다.
당연한 이야기지만, 거리가 멀어질수록 전리층과 대기권 상황은 다를 수 밖에 없습니다.
지금까지 간단하게 RTK 원리에 대해서 알아 보았습니다.