A Study on Real-time GPS Precise Orbit Determination System and Message Design of GPS Precise Orbit Covariance

학위논문(박사)--서울대학교 대학원 :공과대학 기계항공공학부,2020. 2. 기창돈.This study developed a centimeter-level real-time GPS precise orbit determination system for precise navigation and proposed an efficient message design of providing covariance. Global navigation satellite system is a typical navigation system that utilizes a number of satellites to provide the user's location and time. User performs navigation using satellite position and satellite time information. The orbit and clock error of a satellite contains meter-level errors and affects the user's position. Therefore, real-time precise orbit information of a centimeter-level is essential for real-time precise navigation applications such as drones, autonomous vehicles, and artificial intelligence vehicles. In addition, since the covariance of real-time precision orbit can be utilized to improve the user's position accuracy, fault detection, and calculate the level of position error, a system is needed to estimate the precise orbit and covariance. A real-time orbit determination system can estimate covariance of precise orbits using orbit dynamics and globally distributed network observations. The existing real-time orbit determination estimates the orbit error and clock error of the satellite together, but in this study, double differential measurements are used to estimate the orbit information separated from the clock error. This provides information in orbit alone, allowing relative navigation users to use it. Also, in addition to Earth's gravity, solar and lunar gravity, solar radiation pressure, gravitational field variation by tidal effect, and general relativity effects are analyzed and considered precisely. Most perturbations are well modeled, but in the case of solar radiation, estimates should be made in real-time as an environmentally sensitive component. To this end, the effects by earth and moon shadows were analyzed, and orbit determination taking into account the effects of the moon's shadow. The performance of a developed real-time precise orbit determination system was verified with IGS final orbit. 3D error and radius direction error are RMS 8cm and 2cm, respectively. Using this, the user expects to be able to improve navigation performance by utilizing precise orbits and to use covariance information to calculate the user's positional error level. Furthermore, it proposed an efficient way to provide covariance estimated in real-time GPS precision orbital determination system. Covariance of precise orbit information is highly utilized such as monitoring integrity and improving user location performance. However, since no product is currently providing orbit full covariance information, the covariance is estimated using the real-time precise orbit determination system established in this study and the provision method is proposed. The estimated covariance analyzed the interaxial correlation in the various coordinate systems, suggesting a coordinate system to ignore the interaxial correlation. The proposed measure could reduce the number of messages by 33 %, rather than providing the entire covariance information. The proposed covariance provision was evaluated at orbit confidence level in measurement and user confidence level in position error. Users' confidence level has been reduced to 30% since the satellite orbit's confidence level using covariance provides up to 55% more information than previously. As such, it is expected that the provision of covariance will improve the availability of precision navigation systems by reducing user confidence In this paper, it is expected that not only the real-time precise orbit determination system will be secured, but the system verification using actual data will be carried out so that it can be utilized in the real-time orbit determination system of the future Korean-type satellite navigation system. In addition, the proposed covariance provision could contribute to improved user location performance and integrity monitoring.최근 실시간 사용자의 정밀 위치를 활용한 드론, 자율주행 차량, 인공지능 자동차 등의 어플리케이션이 증가함에 따라, 실시간 GPS 정밀 궤도에 관한 관심이 높아지고 있다. 실시간 정밀궤도는 실시간 사용자의 위치 정확도를 개선할 수 있고, 정밀 궤도의 공분산은 사용자의 위치 정확도 향상, 고장 감지, 위치 신뢰 수준 계산 등에 활용될 수 있어 정밀 궤도뿐 아니라 정밀 궤도의 공분산을 제공할 수 있는 시스템이 요구되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 센티미터 수준의 정밀 궤도 및 공분산 정보를 제공할 수 있는 실시간 GPS 정밀 궤도 결정 시스템을 개발하고 효율적인 공분산 제공 방안을 제안한다. 실시간 GPS 정밀 궤도 결정 시스템은 정밀 궤도 예측 기술과 섭동 모델 변수 추정, 자료 처리 필터 등의 복합 시스템이다. 본 논문은 확장형 칼만필터를 기반으로 실시간 GPS 정밀 궤도 결정 시스템을 구현하여, 실시간 정밀 궤도 및 정밀 궤도 공분산을 추정한다. 기존 실시간 궤도 결정 연구는 위성의 궤도 오차와 시계오차를 함께 추정하지만, 본 연구에서는 이중차분 측정치를 활용하여 궤도 단독의 정보를 제공한다. 또한, GPS 위성 환경의 궤도 섭동력인 태양과 달의 중력, 태양 복사압, 조석에 의한 중력장 변화, 일반 상대성 효과의 크기를 분석하여, 궤도 환경을 분석했다. 이 때, 지구 및 달 그림자 환경을 분석하여, 다양한 궤도 환경에서 궤도 결정 성능을 분석했다. 개발된 실시간 정밀 궤도 결정 시스템의 성능은 IGS 후처리 정밀 궤도와 비교하여 3D 오차는 위성 평균 RMS 8cm, 반경 방향으로 2cm 수준으로 검증하였고, 추정된 궤도의 공분산 정보는 오차의 확률 분포 및 누적 확률분포를 활용하여, 잘 반영함을 확인했다. 더 나아가 실시간 GPS 정밀 궤도 공분산의 특징을 분석하고, 효율적인 공분산 제공 방안을 제안했다. 실시간 GPS 정밀 궤도의 신뢰수준은 사용자 위치 안전을 위한 무결성, 가용성 등의 분야에서 활용도가 높다. 현재 정밀 궤도의 신뢰수준은 일반적으로 User range accuracy로 제공되고 있으나, 최근 궤도 오차의 전체 공분산을 제공하는 방안이 제안되고 있다. 정밀 궤도의 전체 공분산은 사용자 위치 성능 개선, 고장 감지 성능 향상, 가용성 증가 등의 성능 향상이 예측되고 있다. 그러나, 현재까지 실시간 궤도 전체 공분산을 제공하고 있는 제품이 없고, 향후 전체 공분산을 제공하기 위해 관련 연구가 필요한 상황이다. 본 연구에서 다양한 좌표계에서 실시간 GPS 정밀 궤도의 축간 상관관계를 분석함으로써 축간 상관관계를 무시할 수 있는 방안을 제안했다. 제안된 방안은 전체 공분산 정보를 제공을 위한 메시지 량을 33% 감소시킬 수 있고, 시뮬레이션을 통해 기존 방법 대비 위성 궤도의 측정치 내 오차 신뢰 수준의 크기는 55%, 사용자의 위치 신뢰 수준의 크기는 30% 수준으로 감소함을 확인했다. 따라서, 제안된 방법은 전체 공분산 제공을 위한 메시지량을 줄이고, 정밀 항법 시스템의 가용성을 개선시킬 수 있을 것으로 기대된다. 본 논문은 실시간 GPS 정밀 궤도 결정 시스템을 정밀하게 구현하여, 국내 실시간 GPS 정밀 궤도 결정 시스템의 성능을 센티미터 수준으로 향상시켰으며, 효율적인 궤도 공분산 제공방안을 제안했다. 실시간 구조와 실시간 GPS 정밀 궤도 결정의 기반 기술은 향후 한국형 위성항법 시스템의 실시간 궤도 결정에 활용될 수 있을 것으로 기대한다. 또한 제안된 공분산 제공 방안은 GPS 뿐 아니라 다양한 위성항법 시스템의 공분산 제공 파라미터를 효율적으로 제공함으로써 사용자 위치 성능 향상 및 무결성 감시 등에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.1장. 서 론 １ 1. 연구 동기 및 목적 １ 2. 연구 동향 ３ 1) 실시간 GPS 정밀 궤도 결정 시스템 ４ 2) 실시간 정밀 궤도 신뢰수준 제공 연구 ６ 3. 연구 내용 및 방법 ７ 4. 연구 결과의 기여도 ８ 2장. 실시간 GPS 정밀 궤도 결정을 위한 기본 요소 １０ 1. GPS 시스템 １０ 1) GPS 시스템 개요 １０ 2) GPS 측정치 １１ 3) GPS 측정치 기타 오차 요소 １３ 2. IGS ２０ 3. 시간계 및 좌표계 ２２ 1) 시간계 ２２ 2) 좌표계 ２５ 4. GPS 위성 동역학 ２７ 1) 지구의 중력 ２８ 2) 3체 중력 ２９ 3) 태양 복사압 (Solar radiation pressure) ３０ 4) 지구 복사압 ３４ 5) 조석에 의한 중력장 변화 (Tidal effect) ３４ 6) 상대성 효과 ３６ 3장. 실시간 GPS 위성 정밀 궤도 결정 시스템 ３８ 1. 개요 ３８ 2. GPS 측정치 관측 모델 ４４ 3. EKF 필터 ４６ 4. 궤도 전파 모델 ５０ 5. 수치 적분 모델 ５２ 6. 알고리즘 효율화 ５４ 4장. 실시간 GPS 정밀 궤도 결정 계산 및 검증 ５５ 1. GPS 궤도 환경 분석 ５５ 1) 지구 그림자 ５６ 2) 달 그림자 ６０ 2. 실시간 GPS 정밀 궤도 결정 시스템 검증 결과 ６３ 1) 데이터 처리 환경 ６３ 2) 실시간 GPS 정밀 궤도 결정 시스템 계산 결과 ６４ 3) 달 그림자 모델 영향 분석 ６９ 5장. 실시간 정밀 항법 사용자를 위한 공분산 제공 방안 설계 ７７ 1. 궤도 공분산의 축간 상관관계 분석 ７７ 1) 다양한 좌표계에서 궤도 공분산 분석 ７８ 2) 시간에 따른 축간 상관관계 ８３ 3) RSW와 RAC 좌표계의 축간 상관관계 ８６ 4) 효율적인 제공방안 설계 ８８ 5) 공분산 제공 방법 별 비교 ９２ 2. 실시간 정밀 항법 사용자를 위한 정밀 궤도 공분산 제공 방안 및 효과 ９７ 1) 사용자 위치 신뢰 수준과 궤도 오차 신뢰수준 ９７ 2) 궤도 신뢰 수준 제공 방법의 종류 １０１ 3) 위치에 따른 궤도 신뢰수준 분석 １０３ 4) 위치에 따른 사용자 위치 신뢰수준 분석 １０９ 6장. 결론 및 향후 과제 １１２ 1. 결론 １１２ 2. 향후 과제 １１３ 참고 문헌 １１７Docto

교수방법의 효율화를 위한 웹 기반 진단평가 시스템 설계 및 구현

효과적인 교수활동을 위해서는 교수자가 학습자의 현 수준을 정확히 파악해야 한다. 학습자의 수준 파악을 위해서는 일반적으로 진단평가를 활용한다. 그러나 시간상의 제약으로 인해 교수자가 필요로 하는 모든 경우에 학습자의 수준 파악을 위한 진단평가를 실시하기는 어렵다. 이에 본 논문에서는 교수자 교수방법의 효율화를 위한 웹 기반 진단평가시스템을 제안한다. 제안하는 시스템에서는 교수자가 웹을 통해 원하는 평가문제를 수시로 입력하는 것이 가능하며 학습자는 자신의 수강과목의 일정에 따라 시공간 제약 없이 개별적으로 온라인 진단평가를 수행할 수 있다. 또한 제안하는 시스템에서는 각 학습자의 평가결과를 자동으로 처리하여 교수자가 학습자의 현재 수준을 분석하고 교육 수준을 결정할 수 있는 다양한 통계 자료를 제시해준다. ;For efficient teaching method a teacher should understand the current level of learners. Diagnostic evaluation is generally used to grasp a knowledge level of learners. However, it is not easy to take a diagnostic examination in every class because of time limitation. Accordingly, we propose a web based diagnostic evaluation system for efficient teaching method. In the proposed system, it is possible for teachers to feed diagnostic evaluation questions on the web at any time and for learners to take an online diagnostic examination without space and time limitation. In addition, the proposed system automatically grades the diagnostic evaluation and provides a teacher with various statistical data that can be a criterion to decide proper teaching level.그림 목차 = iii 표 목차 = iv 논문개요 = v I. 서론 = 1 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1 2. 연구의 내용 및 방법 = 3 II. 이론적 연구 배경 = 5 1. 진단평가의 이론적 고찰 = 5 (1) 진단평가의 정의 = 5 (2) 진단평가의 목적 = 7 (3) 진단평가의 기능 = 9 2. 기존 웹 기반 평가 시스템 분석 = 9 III. 제안하는 웹 기반 진단 평가시스템 설계 및 구현 = 13 1. 시스템 구조 = 13 2. 데이터베이스 설계 = 15 3. 교수자 시스템 설계 및 구현 = 18 4. 학습자 시스템 설계 및 구현 = 32 IV. 제안하는 웹 기반 진단평가 시스템 구현 결과 분석 = 42 1. 제안하는 시스템의 장단점 분석 = 42 2. 교육학적 이론에 근거한 활용도 분석 = 44 V. 결론 = 46 참고 문헌 = 47 ABSTRACT = 5

Relationship between children's perception of the home psychological & status home environments on their creativity development

The purpose of this study is to see the relationship between the children's creativity development and the psycholgical home environment variable factos and status - of - home environment variable factors which influence greatly on their creativity development. The issues may be concretly said as follows: 1. Does the children's creativity development has any correlation with the psychological home invironment variable factors? 1-a. inter-personal relations 1-b. individual development. 1-c. system maintenance 2. Does the children's creativity development has any differences according to following home status environment variable factors? 1-a. parents' educational background 1-b. parents' vocational career 189 children attending to the fifth grade of three elementary schools in Seoul were participated in the study as the required subjects for the examination of the above problems. Each subject child received an creativity test, and also received a home environment perception test by questionnaire. And collected materials were precessed dy means of correlative corefficient, average The results from the study are as follow: First the child's creativity development the a significant correlation with the van. able factor of psychological home environment, especially with the child's level of perception of how much functionallyThe purpose of this study is to see the relationship between the children's creativity development and the psycholgical home environment variable factos and status - of - home environment variable factors which influence greatly on their creativity development. The issues may be concretly said as follows: 1. Does the children's creativity development has any correlation with the psychological home invironment variable factors? 1-a. inter-personal relations 1 - b. individual development. 1 - c. system maintenance 2. Does the children's creativity development has any differences according to following home status environment variable factors? 1 -a. parents' educational background 1 - h. parents' vocational career 189 children attending to the fifth grade of three elementary schools in Seoul were participated in the study as the required subjects for the examination of the above problems. Each subject child received an creativity test, and also received a home environment perception test by questionnaire. And collected materials were precessed dy means of correlative corefficient, average The results from the study are as follow: First the child's creativity development the a significant correlation with the van. able factor of psychological home environment, especially with the child's level of perception of how much functionally menbers of the home play their roles to maintain the home. Among the lower - phase elements of creativity 'predominantly individualistic creativity, has the must significant correlation with the psychological home environment Second, the child's creativity development has a significant correlation with the home -status- environmental variable factor. The higher parents' educational background shows the higher children's creativity when the parent's vocation is of managerial, professional occupations, the child's creativity foppears higher than the case of labor of skill occupations. As observed above, home environment may be seen making significant effects on children's creativity development. Shoud be emphasized that the psycholigical environment is a variable factor that can be changed according to the possible efforts among the family members, though the status environment is hard to change. That is, it is suggested that such concerns among the family members are required of that might make the liberal home atmosphere, respect the child's indiviual wishes, and provide a variety of opportunites for experience. menbers of the home play their roles to maintain the home. Among the lower - phase elements of creativity 'predominantly individualistic creativity, has the must significant correlation with the psychological home environment Second, the child's creativity development has a significant correlation with the home -status- environmental variable factor. The higher parents' educational background shows the higher children's creativity when the parent's vocation is of managerial, professional occupations, the child's creativity foppears higher than the case of labor of skill occupations. As observed above, home environment may be seen making significant effects on children's creativity development. Shoud be emphasized that the psycholigical environment is a variable factor that can be changed according to the possible efforts among the family members, though the status environment is hard to change. That is, it is suggested that such concerns among the family members are required of that might make the liberal home atmosphere, respect the child's indiviual wishes, and provide a variety of opportunites for experience.;본 연구의 목적은 아동의 창의성과 창의성에 영향을 미치는 가정의 지위환경변인 및 아동이 지각한 가정의 심리적 환경변인과의 관계를 알아보는데 있다. 본 연구에서 알아보고자 하는 것을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 1. 아동의 창의성은 가정의 심리적 환경변인과 상관이 있는가? 1 - a 대인관계 1 - b 개인발달 1 - c 체제유지 2. 아동의 창의성은 가정의 지위환경변인에 따라 차이가 있는가? 2 - a 부모의 학력 2 - b 부모의 직업 위의 문제를 조사하기 위하여 서울시내 3개 국민학교 5학년 아동 189명을 연구대상으로 하였다. 대상 아동에게는 창의성 검사를 실시하였으며 가정환경지각 검사는 질문지법으로 조사하였다. 수집된 자료는 상관계수와 평균을 구하여 처리하였다. 본 연구에서 나타난 결과는 다음과 같다. 첫째, 아동의 창의성은 가정의 심리적 환경지각과 유의한 상관이 있으며 특히 체제유지차원 즉 가정의 구성원들이 가정을 유지하기 위하여 기능적으로 작용하는 정도에 대한 아동의 지각 차원과 더욱 유의한 상관이 있다. 창의성 하위요인 중에서는 독창성이 가정의 심리적 환경지각과 가장 유의한 상관이 있다. 둘째, 아동의 창의성은 가정의 지위환경변인과 유의한 상관이 있다. 부모의 학력이 높을수록 아동의 창의성이 높으며, 부모의 직업이 관리직, 전문직인 경우 근로직, 숙련직에 비해 아동의 창의성이 높다. 이상 살펴본 바와 같이 가정환경은 아동의 창의성 발달에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 가정환경변인 중에서 지위환경은 변화시키기 어려우나 심리적 환경은 가족 구성원의 노력 여하에 따라 변화 가능한 것으로 특히 그 중요성이 강조되어야 할 것이다. 가정의 분위기를 자유롭고, 아동 개인 의사를 존중하며 다양한 경험의 기회를 부여할 수 있도록 가족 구성원 간의 배려가 필요함을 시사하고 있다.목차 = ⅲ 논문개요 = ⅵ Ⅰ. 서론 = 1 A. 연구의 필요성 = 1 B. 연구의 목적 = 3 C. 연구의 제한점 = 4 Ⅱ. 이론적 배경 = 5 A. 창의성 이론 = 5 B. 가정환경 이론 = 11 C. 창의성과 가정환경과의 관계 = 17 Ⅲ. 연구의 방법 = 20 A . 연구의 대상 = 20 B. 검사도구 = 21 C. 검사기간 = 25 D. 통계자료 처리 = 25 Ⅳ. 연구결과 = 26 A . 창의성과 가정의 심리적환경변인과의 관계 = 26 B. 창의성과 가정의 지위환경변인과의 관계 = 31 Ⅴ. 요약 및 결론 = 36 참고문헌 = 39 부록 = 42 ABSTRACT = 4

The Vaccine efficacy in the presence of genetic traits

Thesis (master`s)--서울대학교 대학원 :통계학과,2001.Maste