Global Navigation Satellite System (GNSS)의 증가로 위치 계산에 많은 수의 위성을 활용할 수 있다. 위성 수 증가는 위치 정확도의 향상 및 가용성 증대의 장점을 가지고 있다. 하지만 위치 정확도 개선율의 감소와 계산량 증가라는 단점도 발생한다. 위치 정확도 개선율 감소는 일정 위성 수 이상이 되면 효과가 미비하다는 의미이다. 위성 수 증가는 데이터 처리의 연산 부담 증가를 가져온다. 이것은 고성능 GNSS 수신기에선 문제가 되지 않지만 휴대용 기기에서는 중요하다. 또한 미지정수 추정과 같은 복잡한 연산이 필요한 경우 가시위성 수 증가는 문제가 될 수 있다. 마지막으로 가시위성 모두를 활용해 위치해를 구할 경우 저앙각 위성이 포함되면서 위치 정확도 저하를 발생시킬 수 있다. 이런 이유로 위성 선별에 대한 다양한 연구가 수행되었다. 다양한 연구 중 시뮬레이션으로 천정과 수평에 이상적으로 위성을 배치하면 최소 Geometric Dilution Of Precision (GDOP)이 되고 이 배치에 근접한 위성을 선택하는 방법이 있다.
본 논문에서는 다중 GNSS의 이상적 배치에 대하여 연구를 수행하였다. 이상적 배치란 천정과 수평에 적절한 위성 수를 배치하는 방법이다. 시뮬레이션으로 진행되었던 앞선 연구를 본 논문에서 수학적으로 유도하였다. 그리고 GDOP을 최소로 갖는 배치를 설명하였던 앞선 연구를 Horizontal Dilution Of Precision (HDOP)과 Vertical Dilution Of Precision (VDOP)으로 나누어 연구하였다. 이렇게 HDOP과 VDOP으로 분리하면 활용 분야에 따라 효과적으로 활용할 수 있다. 본 논문은 앞선 연구와 다르게 GNSS 시스템 시각 오프셋을 위치-시각(Position-time) 솔루션에서 수신기 시계 오차 미지수 (Unknown)로 추가하는 방식으로 연구되었다.
이상적 배치에서 수학적 유도 결과는 다음과 같다. 단일 GNSS의 HDOP은 수평의 방위각 균등 위성 수가 많을수록 낮고 VDOP은 천정과 방위각 균등 위성 수가 유사할수록 낮다. 이 특성은 이중 GNSS에서도 유지됨을 수학적, 시뮬레이션, 실제 위성 적용을 통해 확인했다. 이중 GNSS 환경에서 수학적, 실험적으로 확인한 사항은 개별 GNSS에서 낮은 HDOP과 VDOP을 얻기 위한 특성이 유지되는 것이다. 이 특성을 이용해 다중 GNSS 환경에서 위성선별 방법을 제안한다. HDOP은 개별 GNSS에서 방위각 균등 위성군을 우선적으로 선별한다. 선별된 4개의 위성군 중 효과적인 위성군만 선택하여 위치 계산에 활용한다. VDOP은 전체 위성에서 방위각 균등 위성군을 선별한다. 다음 선별된 방위각 균등 위성과 동일한 GNSS의 고앙각 위성을 포함하여 최종 선택한다. 제안 기법은 반복문의 수 감소뿐 아니라 선별 과정에서 Dilution Of Precision (DOP) 계산을 수행하지 않아 계산 시간 감소의 효과를 기대할 수 있다. 제안기법을 실제 위성 데이터에 적용하였다. 제안기법은 비교기법에 비해 평균 HDOP, VDOP이 모두 유사하지만 계산시간에서 이점이 있음을 확인했다.
HDOP과 VDOP을 기준으로 제안된 위성선별 기법을 확장해 위치영역에서의 알고리즘을 제안한다. DOP는 위성의 기하학적인 배치만 고려되므로 저앙각 위성이 선택될수록 효과적이다. 이와 반대로 저앙각 위성은 의사거리 오차가 증가하므로 위치 정확도를 저하시킬 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해 의사거리 오차에 대한 모델링을 수행했다. 모델링 결과를 위성선별 알고리즘에 적용하였다. 위성선별 알고리즘의 성능을 판단하기 위해 정적, 동적으로 수신된 실제 데이터를 활용하였다. 알고리즘으로 선별된 위성의 오차를 분석하였다. 수평, 수직 모두 가시위성 전체로 계산한 결과와 비교 기법과 유사한 수준의 정확도를 보였다. 비교 기법에 비해서는 낮은 계산시간을 보여주었다. 동적 데이터에서는 선택 위성의 변화가 적었다. 이것은 비교기법은 DOP 값에만 관여하지만 제안 기법은 기하학적 배치를 고려한 알고리즘이기 때문으로 생각된다.