BNC(BKG Ntrip Client) 메뉴얼 - 2.13.6/CentOS/GUI ver

 

BNC를 사용하기 위해 이것저것 찾아봤지만 생각보다 문서가 많이 없었다. 특히 한국어로된 자료는 희귀하더라... 

그래서 이번에 BNC를 사용하면서 마주한 오류들과 어려웠던 사용법에 대해서 작성해본다. 

 

2.13.6버전을 Linux CentOS에서 설치하고 GUI/CLI환경에서 실행하는 방법에 대해 다루어본다. 

 

1. BKG Ntrip client 

BKG(독일 연방측량지리청)에서 개발한 고정밀 위성 항법 데이터 수신 및 처리 프로그램,
인터넷을 통해 실시간으로 위성 보정 데이터를 받아와서 GPS/GNSS의 오차를 ~mm, ~cm단위로 줄여주는 역할을 한다. 

 

BNC가 뭔가 하면 BKG에서 만든 Ntrip Client프로그램이다. 우리나라에서도 만든 Ntrip Client가 있다. BNC를 이해하기 위해서는 Ntrip Client에 대한 개념을 꼭 알아야한다. Ntrip Client가 뭔지에 대해서는 이전 자료를 보고 오면 좋다.

 

Ntrip은 프로토콜의 일종으로, 기지국(기준점)에서 관측한 위성 오차 보정 데이터를 인터넷을 통해 실시간으로 전송하는 프로토콜이다. 이 시스템은 세가지로 구성되며, Ntrip Client는 그 중 데이터를 최종적으로 받는 수신자 역할을 의미한다. 

• Ntrip Sever(위성 → 기지국): 전 세계에 퍼져있는 수많은 GNSS위성 기준점(기지국)은 각자 위치에서 위성 신호를 받아 오차 보정 데이터를 실시간으로 찍어서 보냄  
• Ntrip Caster (위성 → 인터넷): 모든 방송을 모아서 틀어주는 종합 방송 플랫폼 개념(ex. igs-ip.net), GPS/GLONASS중심의 보정정보가 모이는 곳 
• Ntrip Client(인터넷 → 사용자): 우리가 사용하는 BNC프로그램, 인터넷에 올라온 데이터를 다운로드하여 최종 사용자가 쓸 수 있도록 해주는 프로그램

 

BNC 관련 정보 (2.13.6) 

• Change Log 
• BNC 2.13 Manual 

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2. BKG Ntrip Client 설치

설치 사이트: https://igs.bkg.bund.de/ntrip/bnc

* 2.13.6 버전 기준, shared 빌드를 사용, Qt5라이브러리 설치 필요

 

2.1. Windows PC에서 다운로드 후 서버로 옮기는 방법

Windows PC에서 서버 버전과 동일한 .zip파일을 다운로드 후, scp명령어를 통해 서버로 전송할 수 있다.

• 내 컴퓨터(Windows) → 서버

scp -P [port] [send path] [ID]@[server ip]:[receive path]

 

 

2.2. 서버에서 바로 다운로드 하는 방법(CentOS 9기준)

 

다운로드 사이트에서 [다운로드 파일(ex. v2.13.6-el9)을 우클릭 > 링크 주소 복사]를 통해 다운로드 링크를 복사하여 Linux wget명령어를 이용하여 서버에서 바로 다운로드 받을 수 있다.

wget https://igs.bkg.bund.de/root_ftp/NTRIP/software/BNC/bnc-2.13.6-rocky9.zip

 

서버에서 다운받은 파일을 압축해제한다

unzip bnc-2.13.6-rocky9.zip

 

 

2.3. 설정 파일(Configuration)의 위치

BNC는 GUI와 CLI 모두 동일한 설정 파일을 사용한다. Linux 시스템에서 기본 설정 파일 경로는 다음과 같다.

home/user/.config/BKG/BNC.bnc

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3. BNC GUI 초기 설정

3.1. bnc GUI 실행하기

설정을 마친 뒤, 터미널에서 bnc실행 파일이 있는 폴더에서 bnc를 실행시킨다. (실행파일명 그대로 입력)

 

 

3.2. Stream 추가하기

Caster 주소 입력 후 사용할 마운트포인트(Stream)를 선택하기 위해 [좌측 하단 ‘Add Stream’ 선택 > ‘Caster’선택] 과정을 거치면 다음과 같은 창이 나온다.

 

 

① Stream사용을 위한 사용자 등록

관측소와 연결하여 실시간으로 데이터를 받을 수 있도록 ‘사용자 등록’을 진행해야한다.

Ntrip Broadcasters 사용자등록 사이트: https://register.rtcm-ntrip.org/cgi-bin/registration.cgi

사용자 정보를 입력하고 동의 항목에 체크하여 Send Registration을 통해 사용자 등록 신청을 한다. 약 1~3일 뒤, 사용자 등록 확인 메일을 수신할 수 있으며 추가 메일을 통해 사용자 등록을 완료할 수 있다. 해당 과정을 통해 euref-ip.net, igs-ip.net,  products.igs-ip.net Caster의 권한을 얻을 수 있다.

 

 

② BNC에서 Stream 추가

 

Caster host에서 host/port/User/Password 정보를 입력한 뒤, 우측 하단 Get table버튼을 누르면 사용 가능한 Mount Point가 뜬다. 원하는 Stream을 선택하고 Select하면 메인 화면에 해당 Stream이 추가된 것을 확인할 수 있다. Stream을 모두 추가한 뒤, 옵션을 선택하여 여러 기능을 수행할 수 있다.

 

 

위 도메인에서 mount point, RTCM format과 message를 통하여 해당 Stream에 어떤 데이터가 담겨있는지 확인할 수 있다.

-         RTCM message List: https://www.use-snip.com/kb/knowledge-base/rtcm-3-message-list/

해당 메시지 번호를 확인하여 위성 궤도를 다운로드 하기 위해서는 1019 또는 1020 Ephemeris 정보를 포함하고 있는 Stream을 선택한다. 궤도/시계 보정정보를 다운로드하려면 1060, 1062 메시지를 포함한 Stream을 선택한다. 더 자세한 RTCM메시지는 위 링크를 참고한다.

 

메시지 번호	내용
1004	GPS L1/L2 통합 관측값(RTK)
1012	GLONASS 통합 관측값(RTK)
1019	GPS Ephemeris
1020	GLONASS Ephemeris
1045	Galileo Ephemeris
1060	GPS 궤도/시계 보정
1061	GPS URA(예상 오차 범위)
1062	GPS 시계 보정(high-rate)

 

다음은 스트림을 추가한 화면이다. decoder, lat. lon, nmea, ntrip버전, 현재 수신받은 bytes의 정보를 담고 있다.

 

 

 

 

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4. 각 옵션별 사용 방법 

 

다음은 상단 탭을 선택하여 설정할 수 있는 옵션들이다.

Network부터 PPP를 수행하는 기능까지 있지만, 일단 필자가 PPP를 잘 몰라서 .. Rinex Ephemeris, Observation, 그리고 Corrections 위주로 작성해보겠다. 

 

 

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4.1. Network

 

 

네트워크는 보안 네트워크의 프록시 및 SSL 인증을 위한 설정이다. 보통 BNC프로그램을 사용하는 환경의 내부 망 보안이 강력해

서 외부 인터넷과 직접 연결이 되지 않거나 SSL(보안 인증서)가 필요한 상황에서 사용하는 옵션이다.

 

 

 

4.2. General

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4.3. RINEX Observations

 

RTCM 바이너리스트림을 RINEX obs포맷으로 변환하여 파일로 저장하는 옵션을 다룬다. Skeleton extension은 뼈대 파일로, 헤더에 들어갈 수 있는 정보를 설정하는 것이다. 실시간 RTCM데이터를 RINEX로 변환할 때 안테나 모델명이나 수신기의 위치(실제 위치는 아니지만 대략적인 위치)정보를 채우기 위해 사용하므로 필수적이지 않다. Version 2에서는 Signal Priorty 옵션을 설정할 수 있다.

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4.4. RINEX Ephemeris

Directory정보를 입력하면 해당 디렉토리에 GPS brdc파일(.N)과 GLONASS brdc(.G)파일이 생성된다. Port는 옵션 사항이다. Port는 Linux환경에서 nc localhost [Port번호] 명령어로 조회할 수 있다. nc(Netcat)는 TCP(or UDP)연결 시 데이터를 읽고 쓰는 명령어이다.

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4.5.Broadcast Correction

 

SSR보정정보를 제공하는 옵션으로 ASCII텍스트 포맷으로 보정 데이터를 저장한다. .ssr포맷을 사용하며 데이터 블록은 >로 시작하는 헤더를 사용한다.

 

 

헤더에는 [SSR보정정보 종류 / epoch / 업데이터 간격 코드(3=10초) / 데이터라인 개수 / Mountpoint]의 정보가 담겨 있으며, ORB에서 Body는 IOD와 위성별 RAC성분의 보정치(단위: m)와 각 성분의 속도(단위: m/s)를 제공한다. CLK에서는 IOD와 위성 시계 오차 보정식의 0차 ,1차, 2차 다항식 계수를 나타낸다.

 

CODE_BIAS에서는 위성이 쏘는 다양한 주파수 신호 간의 하드웨어적 시간 지연 오차를 담고 있다. 신호 종류별 고유의 지연값을 m단위로 나열하였고, 이는 다중 주파수를 사용할 때 신호간 동기화 설정 시 필요한 데이터이다.

 

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4.6. Feed Engine

 

BNC가 받은 실시간 RTCM 스트림들을 GNSS Network Engine가 실시간으로 사용할 수 있도록 동기화 또는 비동기화 된 ASCII 관측치 데이터로 변환하여 실시간으로 데이터를 제공하는 Feeding을 해주는 옵션이다. Port에 포트 번호를 작성하고 Linux에서 nc 명령어를 활용하여 관측치 데이터를 실시간으로 조회할 수 있다.

 

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4.7. Serial Output

 

• 가상 포트를 활용하여 Serial Output 이용하기

Window에서는 COM포트 조작이 어렵기 때문에 Linux 환경에서 가상 포트를 만들어 실행한다. Linux socat을 명령어를 이용하여 RTCM 데이터를 실시간으로 받을 수 있다.

 

 

 

(1) 데이터를 보내고 받을 가상 Serial Port생성하기(Linux socat)

 

socat PTY,link=/tmp/vtty0,raw,echo=0 PTY,link=/tmp/vtty1,raw,echo=0 &

 

 

(2) MountPoint를 설정하고 Port name을 /tmp/vtty0로 설정

Mount Point는 현재 실행중인 SSR정보를 담은 Stream을 사용하였다. vtty0 포트는 데이터를 수신받고 /tmp/vtty1로 송신하는 역할을 한다. Baud rate는 115200을 사용하고 나머지는 Default값을 사용하였다.

cat /tmp/vtty1

 

 

(3) 수신 포트 확인(/tmp/vtty1)

cat /tmp/vtty1

 

우선 cat 명령어를 사용하여 Serial Port에서 RTCM데이터로 데이터를 수신 받는 것을 확인할 수 있다.

 

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우선 지금까지 익힌 내용을 토대로 작성해보았다. 앞으로 더 알게되면 추가해야지 .. 

그리고 GUI가 아닌 CLI환경에서도 실행할 수 있다. 해당 내용에 대해서는 필자가 조금 더 익히고 자세히 작성해보겠다.