DGPS(차분 GPS) : 기준국 보정으로 위치 오차를 줄이는 기술

DGPS(Differential GPS)는 위치를 알고 있는 기준국에서 GPS 신호의 PN 코드로 측정한 의사거리 오차를 구해 보정함으로써 더 높은 위치 정확도를 제공하는 시스템입니다. 이 글에서는 DGPS의 구성요소와 특징, Network RTK와의 차이를 정리합니다.

1. 주제

DGPS(Differential Global Positioning System, 차분 GPS)

2. 개요

DGPS는 기준국에서 측정한 위성항법 오차를 보정정보로 만들어 이용자에게 전달하는 방식으로, GPS의 위치 정확도를 높이는 기술입니다. GPS는 위성 궤도 오차, 위성 시계 오차, 대기권(전리층·대류권) 전파 지연 등의 영향을 받아 단독 측위만으로는 정확도에 한계가 있습니다.

이런 오차는 가까운 지역에서는 시간과 공간에 걸쳐 비슷하게 나타납니다. DGPS는 이 상관성을 이용해, 위치를 정확히 아는 기준국이 오차를 측정하고 이동국이 이를 반영해 위치를 보정하며 정확도를 1~3m 수준으로 높입니다. 이때 거리 측정은 반송파 위상이 아니라 GPS 신호에 실린 PN(Pseudo Random Noise, 의사 잡음) 코드로 구한 의사거리를 이용하는 코드 방식이며, 이 점이 반송파 위상을 이용하는 RTK와 구분됩니다.

3. 개념

• 위치를 알고 있는 기준국에서 GPS 신호의 PN 코드로 측정한 의사거리 오차를 구해 보정함으로써 더 높은 위치 정확도를 제공하는 시스템임

4. 개념도

5. 구성요소

구성요소	설명
기준국	GPS 신호를 수신해 알려진 자기 위치와 비교하고 오차 정보를 생성함
중앙사무소	여러 기준국의 오차 정보를 통합·보정해 송신국으로 전달함
송신국	통합된 보정 데이터를 이동국에 전송함
이동국	수신한 보정 데이터를 이용해 GPS 위치를 보정 계산함

6. 주요 특징

특징	설명
측정 방식	GPS 신호의 PN 코드로 측정한 의사거리를 보정하는 코드 방식으로, 위성 궤도·시계·대기 오차의 공통 성분을 줄여 정확도를 1~3m 수준으로 향상함
보정 방식	위치 오차를 그대로 보정하는 위치영역 보정과 위성별 거리 오차를 보정하는 거리기반 보정이 있으며, 거리기반 방식이 일반적임
보정정보 전송	기준국에서 만든 보정값을 중앙사무소가 통합하고, 송신국이 이동국에 방송하면 이동국이 이를 받아 자기 위치를 보정함
활용	선박 항법, 항공, 차량 항법 등 GPS 정확도 향상이 필요한 분야에 활용됨

7. DGPS와 Network RTK 비교

구분	DGPS	Network RTK
측정 방식	PN 코드(의사거리) 기반 코드 방식	반송파 위상 기반 방식(정수 모호성 해결 필요)
정확도	1~3m 수준	cm 수준
보정정보 전달	송신국의 방송	주로 인터넷 등 통신망
기준국	단일 기준국 중심	다수 기준국(네트워크)
주요 활용	선박 항법, 항공, 차량	드론, 측량

8. 기술 동향·개선 사항·활용

• 해양·항공 분야에서는 DGPS가 널리 쓰였으나 SBAS와 Network RTK로 대체·보완되는 추세임
• 기준국과 이동국이 가까울수록 오차 상관성이 커서 보정 효과가 좋고, 거리가 멀어지면 정확도가 떨어지는 한계가 있음

용어 설명

• DGPS(Differential GPS, 차분 GPS) : 기준국의 오차 보정값으로 GPS 위치를 보정하는 방식
• 의사거리(Pseudorange) : 위성 신호의 도달 시간으로 구한, 오차가 포함된 위성과 수신기 사이 거리
• PN 코드(Pseudo Random Noise Code, 의사 잡음 코드) : 위성 신호에 실려 거리 측정에 쓰이는 반복 부호
• RTK(Real Time Kinematic) : 반송파 위상으로 cm 수준 위치를 구하는 실시간 측위 방식
• Network RTK : 여러 기준국 망으로 보정정보를 만들어 인터넷 등으로 전달하는 RTK
• 반송파 위상 : 신호 파동의 위상 변화를 이용해 정밀하게 거리를 재는 방식
• SBAS(Satellite-Based Augmentation System, 위성기반 보강시스템) : 정지궤도 위성으로 보정정보를 방송하는 시스템
• 전리층·대류권 지연 : 대기를 지나며 생기는 전파 지연
• 기준국 : 위치를 정확히 알고 있어 오차를 측정하는 지상 설비
• 이동국 : 보정 데이터를 받아 자기 위치를 보정하는 수신 장치

참고 출처

• 한국정보통신학회/한국과학기술정보연구원 KoreaScience 게재 DGPS 보정 방식 관련 논문 (koreascience.or.kr/article/JAKO201414753676742)
• Wikipedia, “Real-time kinematic positioning”
• SBG Systems, "Differential corrections: from DGPS to PPK" (sbg-systems.com)