위치추적 기술에 사용되는 GNSS(위성항법시스템·Global navigation satellite system)는 인공위성을 이용해 지상에 있는 물체 위치·고도·속도에 대한 정보를 제공하는 기술이다. 사람이나 제품, 항공기, 선박과 육상 차량을 추적해 지도에 표시하며 위치를 탐지하는 데 사용된다. 기술 발달로 GNSS 솔루션이 소형화되면서 내비게이션, 스마트폰, 각종 웨어러블 기기뿐만 아니라 산업과 농업 분야 등 다양한 전문 분야의 각종 장비와 공정에도 활용된다. 넓은 활용도만큼 GNSS 솔루션이 풀어야 할 숙제도 만만찮다. 정밀도, 확장성과 비용에 대한 기술적 난제가 그 것이다.
고정밀 위치추적 기술 왜 필요하나
GNSS 솔루션은 2020년까지 30개 상용 항법 위성을 활용해 지구상 모든 지점을 관측할 수 있다. 문제는 지상이다. 지상에서 사용하는 대부분 GNSS 칩은 미터(m) 수준 정밀도에 머물러 있다. 교각이나 터널 혹은 고층 건물군에 있는 차량이나 무인항공기를 관측하기 위해서는 신속하고 안전하게 수집할 수 있는 정확하고 연속적인 내비게이션 데이터가 필요하다. 첨단운전자보조시스템 ADAS도 ㎝급 고정밀 위치정확도가 필요하다. ㎝급 고정밀 GNSS 솔루션은 높은 가격 탓에 제한된 분야에서 주로 사용됐다. 이제 다양한 분야에서 솔루션이 요구되며 칩 제조사는 확장성 높고 합리적 가격의 고성능 고정밀 GNSS 수신기 개발을 위한 고정밀 위치추적 기술이 필요해졌다.
GNSS 확장성을 높이고 가격을 줄이는 핵심 요소는 하드웨어와 보정정보 서비스다. 상태공간정보(SSR, State Space Representation) 보정 기술은 단방향 전송 방식에 초점을 맞춘 새로운 GNSS 보정 서비스다. SSR는 1000달러(약 108만원)가량 고비용 기술이었으나 애플리케이션 수요 증가와 함께 가격이 크게 떨어지면서 무인항공기(UAV)에서 무인 차량에 이르는 상업용 애플리케이션에 대량으로 채택되고 있다.
PPP(Precise Point Positioning) 또는 PPP-RTK와 같은 SSR 기법은 ㎝급 측위 정확도 구현에 사용된다. SSR 기술 원리는 모델링 및 보정 결과(전지구 또는 지역 단위 GNSS 기준국 네트워크로부터의 정밀 위성 궤도, 대기 및 시각 보정 등)를 활용해 측정 오차를 줄이거나 제거할 수 있다. 자율 주행처럼 안전이 중요하게 고려돼야 하는 애플리케이션이나 드론 기반 측량과 같은 정확도가 최우선 가치가 될 때 필수 요건이다.
휴대전화를 위한 셀룰러 망이 포화되면 송출 혼잡이 발생하곤 한다. 이를 막기 위해 GNSS 개발자 및 유블럭스를 비롯한 칩 제조사는 3GPP 기구와 협조해 신뢰할 수 있는 서비스를 창출하는 전달 메커니즘 구현 표준을 개발하고 있다. 모델링된 GNSS 오류 데이터를 GNSS 수신기에 광역 단위로 송출하는 방법도 진행 중이다.
센티미터 급 차세대 고정밀 위치추적 기술 유블럭스 F9 플랫폼
유블럭스 차세대 고정밀 위치추적 기술 F9 플랫폼(이하 F9 플랫폼)은 멀티밴드 GNSS 기술, 추측항법, 고정밀 알고리즘 및 다양한 GNSS 보정 데이터 서비스 호환기술을 결합해 ㎝ 수준 고정밀도를 구현한다. 고정밀 측위 기술 3대 주요 난제인 가격과 크기, 전력소모를 해결해 초소형에 에너지 및 비용 효율을 완성했다.
F9 플랫폼은 자동차 등 양산시장을 타깃으로 다중 주파수 대역(L1/L2/L5) 내 GNSS신호를 사용해 이온층 간섭오류를 보정하고, 초기위치산출시간(TTFF, Time To First Fix)을 신속하게 제공한다. 지피에스(GPS), 글로나스(GLONASS), 갈릴레오(Galileo), 베이더우(Beidou) 등 모든 GNSS 위성으로부터 신호를 수신해 어떤 시간 내에서도 가시 위성 개수를 최대한 확보해 성능을 향상시킨다.
F9 플랫폼은 ㎝수준 정밀도를 구현하는 내장RTK(실시간 이동측위/Real Time Kinematic) 기술을 옵션으로 제공한다. 개방형 인터페이스와 RTK고정밀 포지셔닝 기술을 도입해 주요 GNSS 보정 서비스를 지원한다.
저전력 소비에 최적화된 F9플랫폼은 의도·비의도적 간섭으로부터 보호할 수 있는 내장 전파방해와 위조 감지 시스템을 탑재해 높은 수준의 보안을 갖췄다. 관성 센서에 기반한 추측 항법 기술로 고정밀 성능을 복잡한 도심 환경까지 커버할 수 있게 확장했다. 이 기술을 사용하는 차량용 애플리케이션으로는 헤드-업 디스플레이(HUD)용 차선 단위(lane level) 내비게이션과 차량 인포테인먼트 시스템, 그리고 자율 주행 및 자동화 차량 필수 요건인 V2X(vehicle-to-everything) 통신 등이 있다. 산업 부문에서 드론 및 트럭 또는 잔디깎기 로봇과 같은 지상 차량 등 상업용 무인 기기에도 적용된다.
마틴 스트롬 유블럭스 포지셔닝 제품 개발센터 제품담당 수석은 “유블럭스 F9 플랫폼으로 강력한 성능과 합리적 가격을 갖춘 고정밀 위치추적 기술을 보다 쉽게 사용할 수 있게 됐다”면서 “고정밀 GNSS 내비게이션과 자율자동차, 다양한 산업용 애플리케이션 분야에서 혁신이 일어나 고성능·고정밀 위치 추적 기술의 새로운 시대가 열릴 것”이라고 자신했다.
이향선기자 hyangseon.lee@etnews.com
