GPS-VLBI 하이브리드 시스템 개발 및 성능검증 시험관측
Development and Validation Experiment of the GPS-VLBI Hybrid System
- 주제(키워드) VLBI , GPS , 우주측지기술통합 , GPS-VLBI 하이브리드 시스템 , GPS-VLBI 하이브리드 관측 , combination of space geodetic techniques , GPS-VLBI hybrid system , GPS-VLBI hybrid observation
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 김두환
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 우주계측정보공학
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000011685
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
주요 우주측지기술인 초장기선 간섭계(Very Long Baseline Interferometry, VLBI)와 범지구위치결정시스템(Global Positioning System, GPS)을 관측단계에서 통합하고, VLBI 관측에서 주요 오차 원인으로 여겨지는 대기지연, 시계동기 오차를 정밀하게 추정, 제거하기 위하여 새로운 관측방식인 GPS-VLBI 하이브리드 시스템을 개발하였다. 이 시스템에서는 동일 관측소에 위치한 VLBI 안테나는 퀘이사 신호를, GPS 안테나는 복수의 GPS 위성신 호를 동시에 수신하고, VLBI 방식으로 기록, 상관처리한다. 본 연구에서는 GPS-VLBI 하 이브리드 시스템의 관측 장치를 실제로 완성시키고 일본 Kashima-Koganei 기선에서 성능 검증 관측을 실시하였다. 이 관측을 통해 GPS 위성으로부터 동시에 복수 위성 신호를 얻을 수 있었고 그 타당성을 확인할 수있었다. 또한 24시간 동안 관측을 안정적으로 실시하고 VLBI 시스템을 이용하여 다량의 데이터를 수집함으로써 본 시스템의 현실성을 확인할 수 있었다. 상관처리로부터는 GPS 위성 신호를 높은 신호대잡음비로 검출하였다. GPS 신호를 백색잡음신호라고 가정하였을 경우, GPS 관측 정밀도를 추정해보면 일반적인 VLBI 정밀 도와 비슷한 수준인 것을 확인할 수 있었다. 그러나 본 연구에서 개발한 분석 S/W로 실제 관측 데이터를 분석해본 결과, 그 관측값의 분산은 예상 열잡음 오차보다 10배 정도 큰 것을 확인할 수 있었다. 이 현상의 원인 규명과 관측결과의 개선은 향후 해결해야할 과제이다.
more초록/요약
In this thesis, I developed GPS(Global Positioning System)-VLBI(Very Long Baseline Interferometry) Hybrid System, as brand new observation method, to combine VLBI and GPS techniques in observation level and to estimate and remove atmospheric delays and clock errors which are main error causes in VLBI observation. In the system, VLBI antennas and GPS antennas located at the same site, simultaneously receive signals from quasars and GPS satellites, respectively. Both signals are recored and correlated in VLBI way. In this thesis, I completed actual instruments of GPS-VLBI Hybrid System and carried out validation experiments of the system between Kashima-Koganei, 110km baseline. In the experiments, I obtained correlation fringes simultaneously from all GPS satelliets on the sky and was able to verify the feasibility of the GPS-VLBI Hybrid System. Furthermore, I implemented a 24-hour experiment stably, acquired huge volume of data through VLBI system, and eventually ascertained practicality of the GPS-VLBI Hybrid System. I could detect correlation peaks of GPS signals with high signal to noise ratio from correlation processing. If GPS signals are regarded as white noise signals, estimated group delay precisions of GPS data are similar to those of VLBI. However, from the acutal analysis results with newly developed analysis S/W, scatters of the O-C(Observed-Calculated) were about 10 times bigger than expected thermal noise errors. Investigating the causes of these phenomena and improving the results are future tasks.
more목차
I 서론 1
A 개요 및 동기 1
1 우주측지기술 통합 현황 2
2 측지 VLBI 현황 3
3 관측 단계 우주측지기술 통합 5
B 논문 목적 및 구성 6
II 우주측지기술통합 8
A 산출물 단계 통합 (Product level combination) 8
1 지구기준좌표계 8
2 지구회전파라미터 17
B 정규방정식 단계 통합 (Normal equation level combination) 24
C 관측 단계 통합 (Observation level combination) 31
III GPS-VLBI 하이브리드 시스템 34
A 측지 VLBI 개요 34
1 관측 원리 34
2 측지 VLBI 관측 시스템 37
3 상관기 47
B GPS 개요 58
C GPS-VLBI 하이브리드 시스템 60
1 관측 방식 60
2 시스템 구성 61
3 상관처리 66
D 관측모델 67
1 기하학적 지연 67
2 조석 효과 82
3 대기지연 효과 85
4 시계동기 오차 89
5 안테나 변형 90
E GPS-VLBI 하이브리드 관측 분석 소프트웨어(VIRGO) 91
IV GPS-VLBI 하이브리드 시스템 시험 관측 93
A GPS의 VLBI 방식 관측 타당성 실험 93
1 관측 수행 개요 94
2 평가 기준 94
3 관측 결과 97
B GPS-VLBI 하이브리드 24시간 관측 102
1 관측 수행 개요 102
2 관측 데이터 105
3 상관 초기값 (A priori value) 105
4 상관처리 106
5 VLBI와 GPS 군지연시간 데이터 108
6 데이터 정밀도 분석 108
V 결론 125
참고 문헌 127
ABSTRACT 137
