Ground Based Augmentation System (GBAS), one of the GPS based augmentation system, supports precision approach and landing by providing correction message which includes satellite ephemeris error, clock error, ionosphere error, troposphere error, and integrity information to aircraft user. If a severe ionospheric storm occurs, this causes a significant threat to the user. Therefore, the development of the ionospheric threat model and continuous monitoring of the ionosphere are needed to make GBAS user safe. For this purpose, it required precise ionospheric delay estimation. Inter-Frequency Bias (IFB) of the satellite and the receiver has to be eliminated in the carrier phase measurements of the dual-frequency to obtain precise ionospheric delay. The IFB error of 1 ns at L1 frequency is transformed into 46 cm error in the pseudorange measurement domain. This IFB must be precisely estimated and removed, because it generates 46 mm/km ionospheric gradient error for a pair of station with the baseline of 10 km. This thesis is focused on improving the accu-racy of the receiver IFB estimation through time series analysis. The receiver IFB showed seasonal variation due to the thermal effect. Fast Fourier Transform (FFT) is applied to the time series of the receiver IFB in order to observe periodicity. The periodicity of the receiver IFB is related to the Vertical Total Electron Content (VTEC), solar activity, atmospheric change, and geomagnetic field. The seasonal variation of the receiver IFB motivated the design of the harmonic function model. The harmonic function model is designed by using the periods obtained from the periodicity analysis. Two case studies are conducted to demonstrate the performance of the harmonic function model. A case study on nominal day demonstrates that the harmonic function model could improve the accuracy of the receiver IFB estimation. In addition, this case study also demonstrates that the harmonic function model is superior to the polynomial fitting model. The receiver IFB showed outlier-like irregular receiver IFB frequently with severe fluctuation during solar maximum period. There-fore, a case study on anomalous day showed how to detect hazardously large error in receiver IFB estimation during ionospheric storm days with harmonic function model.
GBAS(Ground Based Augmentation System)는 위성항법보강시스템의 하나로서 사용자에게 위성의 궤도력 오차, 시계오차, 전리층 및 대류층 지연오차 등의 오차 정보와 무결성 정보를 제공하여 항공기의 정밀 접근과 착륙을 가능하게 해준다. 극심한 전리층 폭풍 발생 시 이는 사용자를 위협에 처하게 만든다. 그러므로 GBAS사용자의 안전을 위해서 전리층 위협 모델 개발과 지속적인 전리층 감시가 필요하게 되었다. 이러한 목적을 위해서는 정밀한 전리층 지연을 필요로 한다. 정밀한 전리층 지연을 얻기 위해서는 이중 주파수의 반송파 측정치에서 위성과 수신기의 주파수간 바이어스가 제거되어야 한다. L1 신호에서의 1 ns 주파수간 바이어스 오차는 46 cm 의 의사거리 오차로 변환된다. 이는 기준국 사이의 거리가 10 km 인 경우에 46 mm/km 의 전리층 기울기를 발생시키므로, 주파수간 바이어스는 정밀하게 추정되어 제거되어야 한다. 이 논문은 수신기 주파수간 바이어스의 시계열 분석을 통하여 수신기 주파수간 바이어스 추정 정확성을 향상시키고자 하였다. 수신기 주파수간 바이어스는 열적 영향으로 인한 계절적 변이를 나타내었다. 수신기 주파수간 바이어스의 주기성을 알아내기 위하여 고속 푸리에 변환을 적용하였다. 수신기 주파수간 바이어스의 주기성이 수직 총 전자 수, 태양 활동, 대기 변화, 그리고 지자기장과 밀접한 관련이 있음을 입증하였다. 수신기 주파수간 바이어스의 계절적 변이를 고려하여 조화함수 모델을 고안하게 되었다. 이러한 조화함수 모델은 주기성 분석으로부터 도출된 주기들을 이용하여 고안되었다. 조화함수 모델의 성능을 입증하기 위하여 사례 분석을 수행하였다. 전리층이 안정적인 날에 대한 사례 분석은 조화함수 모델이 수신기 주파수간 바이어스 추정 정확성을 향상시킬 수 있음을 입증하였다. 또한, 조화함수 모델이 다항식 접합 모델보다 우수함도 입증하였다. 태양 활동 극대기에 특이점 같은 불규칙적인 수신기 주파수간 바이어스가 심한 변동과 함께 자주 발생하였다. 그러므로, 전리층이 불안정한 날에 대한 사례 분석은 조화함수 모델이 이러한 수신기 주파수간 바이어스 추정에서의 큰 오차를 탐지할 수 있음을 보여주었다.
