PPK – 후처리 운동학(Post Processing Kinematic)
PPK(Post-Processing Kinematic)는 원시 측위 데이터의 오차를 보정하여 고정밀 측위를 달성하는 GNSS 데이터 처리 방법입니다. 후처리는 측량, 매핑, UAV 운용 등 정밀한 지리 공간 정보가 요구되는 애플리케이션에서 널리 사용됩니다.
SBG Systems는 자사 관성 항법 시스템의 성능을 향상시키기 위해 자체 GNSS 후처리 솔루션을 개발했습니다.
GNSS 후처리란 무엇인가요?
PPK 후처리는 데이터 수집 후 GNSS 수신기에 기록된 원시 GNSS 데이터 측정값을 시스템이 처리하는 방식입니다. 이를 다른 GNSS 측정 소스와 결합하여 가장 어려운 환경에서도 GNSS 수신기를 위한 가장 완전하고 정확한 동적 궤적을 제공할 수 있습니다.
이러한 다른 소스는 데이터 수집 프로젝트 현장 또는 근처의 로컬 GNSS 기준국이거나, 일반적으로 정부 기관 및/또는 상업용 CORS 네트워크 제공업체에서 제공하는 기존의 연속 작동 기준국(CORS)일 수 있습니다.
PPK(Post-processing Kinematic) 소프트웨어는 자유롭게 사용 가능한 GNSS 위성 궤도 및 시계 정보를 활용하여 정확도를 더욱 향상시키는 데 도움을 줄 수 있습니다. PPK는 로컬 GNSS 기준국의 위치를 절대 전역 좌표 참조 프레임 기준점 내에서 정밀하게 결정할 수 있도록 하며, 이를 활용합니다.
PPK 소프트웨어는 또한 엔지니어링 프로젝트를 지원하기 위해 서로 다른 좌표 참조 프레임 간의 복잡한 변환을 지원할 수 있습니다.
다시 말해, 이는 보정(값)에 대한 접근을 제공하고, 프로젝트의 정확도를 향상시키며, 임무 후 측량 또는 설치 과정에서 발생한 데이터 손실이나 오류를 심지어 복구할 수도 있습니다.
RTK 대 PPK
실시간 동적 측위(RTK)는 일반적으로 RTCM 형식 보정 스트림을 사용하여 GNSS 보정값을 실시간에 가깝게 전송하는 위치 결정 기술입니다. 그러나 GNSS 보정의 완전성, 가용성, 커버리지 및 호환성과 같은 측면에서 보장하는 데 어려움이 있을 수 있습니다.
PPK는 순방향 및 역방향 처리를 포함하여 후처리 과정에서 데이터 처리 작업을 최적화할 수 있는 주요 이점을 제공합니다. 반면, 실시간 처리는 보정값 및 그 전송의 중단이나 비호환성으로 인해 정확도가 낮은 위치 결정으로 이어질 수 있습니다.
GNSS PPK 후처리가 실시간(RTK) 방식에 비해 갖는 첫 번째 주요 이점은 현장에서 사용되는 시스템이 CORS에서 오는 RTCM 보정값을 INS/GNSS 시스템으로 공급하기 위한 데이터링크/무선 장치를 가질 필요가 없다는 것입니다.
후처리 도입의 주된 제약 사항은 최종 응용 프로그램이 환경에 직접 작용해야 한다는 요구 사항입니다. 반면, 응용 프로그램이 최적화된 궤적을 생성하는 데 필요한 추가 처리 시간을 감당할 수 있다면, 모든 결과물에 대한 데이터 품질이 크게 향상될 것입니다.
전방 및 후방 처리가 데이터 정확도를 향상시키는 원리는 무엇입니까?
측량 도중에 60초 동안 GNSS 신호가 끊겼다고 가정해 보겠습니다. 순방향 처리에서의 위치 오차는 빠르게 증가하며(비율은 IMU 사양 및 기타 매개변수에 따라 다름) 신호 중단 종료 시점에 최대치에 도달한 후 빠르게 회복됩니다.
후처리(post processing)에서는 물리 방정식이 여전히 유효하므로 시간이 거꾸로 흐르는 것으로 가정하고 역대행 순서로 처리를 수행합니다. 이 역방향 처리에서는 자연스러운 순방향 처리와 매우 대칭적인 방식으로 실제 GNSS 신호 중단 시작 시점에서 오차가 최대가 됩니다.
이 두 가지 계산 결과를 병합하면 중단 구간의 중간 지점에서 최대 오차가 발생하지만, 순방향 전용 또는 역방향 전용 솔루션에 비해 그 크기가 훨씬 작아집니다. 이는 SBG Systems 제품에서 지원하는 GNSS+INS 솔루션을 특히 개선할 뿐만 아니라, GNSS 전용 처리 방식도 이 워크플로의 혜택을 누릴 수 있게 합니다.
앞서 언급했듯이, 처음부터 끝까지 모든 데이터가 필요하기 때문에 측량이 끝날 때까지 사용이 지연되며, 이러한 개선을 달성할 수 있는 유일한 방법은 후처리뿐입니다.
모든 측량 응용 분야에 적합
RTK는 실시간 결과가 요구되는 매핑, 건설 제어 및 해양 응용 분야에서 고정밀 GNSS 측위를 위해 널리 사용됩니다. INS 데이터의 후처리(Post-processing)는 무선 통신 구현 및 RTCM 보정 스트림 모니터링이 어려운 UAV 및 USV 애플리케이션에 유용합니다.
항공 측량사들은 고도에서는 지상 방송 안테나의 방향성 때문에 셀룰러 네트워크가 제대로 작동하지 않아 항공기와의 데이터링크 구축이 어렵기 때문에 주로 PPK를 사용하는 경향이 있습니다.
후처리 운동학(Post Processing Kinematic)이 필요한 기타 애플리케이션으로는 데이터(예: 이미지 또는 LiDAR 데이터)가 후속 워크플로우에서(대개 클라우드에서) 처리되며, Qinertia와 같은 GNSS 후처리 소프트웨어를 통한 궤적 처리가 손쉽게 추가될 수 있는 경우가 있습니다.
