모래밭에서 바늘 찾기? 위치 추적 기술의 진화

위성, 셀룰러망, 와이파이 총 동원


'포켓몬고'와 같은 증강현실(VR) 게임, 운동 거리 측정, 배송 경로 추적, 내비게이션 등 위치 추적 서비스는 이제 일상과 떼려야 뗄 수 없는 기술이 됐다. 위성항법시스템(GNSS) 기술이 스마트폰에 도입된 것도 10년째이지만 여전히 사용자는 불편함을 느낀다. 자동차 운전자라면 내비게이션이 차량의 정확한 위치를 포착하지 못해 유턴을 하거나 먼 길을 돌아 본 경험이 한번쯤은 있을 것이다.


자율주행 자동차, 드론 시대에는 위치 데이터에 오류가 생기면 대형사고로 이어질 수 있어 더욱 정확한 위치추적 기술이 필요하다. 단 5cm 오차도 줄이기 위한 기술 진화는 계속되고 있다.


세계 각국, 위성 투자 붐

위치 추적 기술로 일반인이 가장 접하기 쉬운 건 글로벌포지셔닝시스템(GPS)다. 미국의 군사용 위성을 이용해 위치를 포착하는 시스템으로, 현재 위성 32대를 운영한다. 전세계 스마트폰에 적용되고 있다.


각 국은 보안과 정확도를 위해 경쟁적으로 자체 규격을 마련하고 위성을 쏘아 올리고 있다. 러시아 '글로나스(Glonass)' 규격을 만족시키는 위성은 24대, 유럽형 '갈릴레오(Galileo)'는 27대, 일본 'QZSS'와 인도 'IRNSS'는 각각 4대와 7대다. 중국은 '바이두(Beidou)' 위성을 30대 보유하고 있고, 오는 2019년까지 2~5대 추가할 예정이다.


업계는 각국 위성을 모두 활용해 더욱 정확도를 높이는 통신 모듈을 개발하고 있다. 유블럭스는 GPS와 동시에 글로나스·갈릴레오·바이두 중 하나를 수신할 수 있는 통합 모듈을 지속해서 출시하고 있다.


이 회사가 출시한 차량용 모듈 'NEO-M8N'는 GPS·글로나스를 동시에 지원하는데, GPS만 사용했을 때와 비교했을 때 오차를 대폭 줄일 수 있다.


유럽은 내년부터 차량 조난시 응급 신호를 보내는 '이콜(eCall)'을 내년부터 도입키로 했는데, GPS와 갈릴레오를 수신칩을 의무적으로 장착하도록 해 구급차가 정확한 위치에 출동할 수 있도록 했다.


오차 보정 알고리즘 진화

GNSS의 주요 오차 요인은 대기 이온층(전리층)과 대류권의 간섭, 여러 갈래로 입력되는(Multipath) 신호다. 멀티패스 현상은 건물을 맞고 튕겨나온 신호인데, 기기에서 수신할 때 위성으로부터 직선으로 받은 신호와 건물을 맞고 튕긴 신호 중 후자가 세기가 세면 거리를 측정하는데 오차가 발생한다.


이를 개선하기 위해 보조GNSS(A-GNSS) 개념이 나왔다. 위성 신호 외에 모바일 통신망을 이용하는 기술이다. LTE, 와이파이 기지국과 연동해 데이터를 조합, 좀 더 정확한 산출물을 낸다. 위성 신호도 미리 서버로 수집해 계산 시간을 줄인다. 정밀도도 높아지지만 GNSS 신호가 닿지 않는 실내, 신호를 가리는 빌딩이 많은 도심 등에서 유용하게 쓸 수 있다.


자동차추측항법(ADR, Automotive Dead Reckoning)은 차량용 통신망 CAN(Controller Area Network)과 연게하는 위치추적 기술이다. 자동차 휠에 별도 센서를 부착한다. 자이로센서와 속도감지기 등을 통해 위치는 물론 좌우 이동(Yaw)까지 관측한다.


위성항법보정시스템(DGNSS)는 여러 위성을 비교한 뒤 통상적인 오류를 파악한 뒤, 데이터에 반영하는 방식이다. 만약 4개 위성 중 한 개 위성이 궤도 추적 오류, 클럭 오류 기준을 통과하지 못했다면 아예 그 위성의 데이터는 빼고 다른 위성 신호만 계산한다.


김수한 유블럭스 지사장은

앞으로 자산추적, 운전자보조시스템(ADAS) 등 다양한 분야에 GNSS 기술이 쓰일 것이고, 현재 상업용 GNSS 기술로는 반경 1.5cm 오차까지 감지할 수 있다.
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