Chapter    2-1
센서결합 3D 정밀측위 기술

Positioning은 GNSS 신호를 4개 이상 수신해야 가능한데, 도심에서 GNSS 신호를 수신하면 고도각이 높은 위성들의 신호만 수신 가능하여 4개 이상 수신하기 어려운 경우가 많고, 유리와 같이 건물에 반사된 잘못된 신호로 인해 참값이 아닌 다른 위치를 찾을 수 있어 센서결합 3D 정밀측위 기술을 개발함

도심에서 GNSS 신호의 끊김 또는 지연을 해결하는 3D 정밀측위 기술
- 다중경로 오차 완화를 위한 추정 알고리즘 개발
- 다중항법 위성군 도입과 활용의 극대화를 위해 각 항법 위성군들의 시각 편이를 동기 화시켜 하나의 위성 시각에 대해 추정
- 수직 방향의 위치 오차를 줄이기 위해 기상청 제공 실시간 데이터를 활용하여 기압고 도계 데이터의 해면 기압 값 입력

라이다(Light Detection and Ranging: LiDAR) 및 지도를 이용한 도심에서의 정밀 측위 기술
- 국토정보지리원의 3차원 가시화 모델로부터 3D 지도 생성
- 라이다로부터 획득한 거리 정보를 이용하여 GNSS 기반 방법보다 높은 정확도로 지도상에서의 위치를 추정

*  본 내용은 차지훈 책임연구원(☎ 042-860-6305, jihun@etri.re.kr)에게 문의하시기 바랍니다.

**  본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITP의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.

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정보통신기획평가원은 현재 개발 진행 및 완료 예정인 ICT R&D 성과 결과물을 과제 종료 이전에 공개하는 “ICT R&D 사업화를 위한 기술예고”를 2014년부터 실시하고 있는 바, 본 칼럼에서는 이를 통해 공개한 결과물의 기술이 전, 사업화 등 기술 활용도 제고를 위해 매주 1~2건의 관련 기술을 소개함

도심에서 다중경로 오차가 완화된 GNSS 기반 3D 정밀측위 기술
- 다중경로 오차를 매 신호 초기 시각에 추정하여 의사거리와 반송파 위상 데이터의 특성에 따라 이들을 조합하여 매 시각 다중경로 오차를 제거하는 기술

다중경로 오차 추정 시, 다중항법 위성군들의 활용 극대화를 위해 시각 편이를 동기화 시켜 추정하는 기술

도심에서 관성항법 장치와 기압고도계를 결합한 정밀측위 기술
- 도심에서 신호가 부족하여 측위가 불가한 경우, IMU 데이터를 활용하여 측위 가용도 를 높이는 기술
- 해면 기압 값의 실시간 업데이트를 통해 기압고도계 데이터를 재계산하여 수직 오차 정확도를 향상시키는 기술

위성이 아닌 라이다와 지도를 이용한 정밀측위 기술
- 국토정보지리원의 3차원 가시화 모델로부터 가변 정밀도(축적 비율) 3D 지도 생성
- 라이다 거리 정보와 가장 유사한 거리 정보를 제공하는 위치를 지도에서 추정
- 2D/3D 라이다 및 2D/3D 지도를 이용한 기술
- GNSS 측위 결과는 후보 지역을 좁히는 데 이용

지원 표준
- 해당 없음

성능 및 규격
- 도심에서 GNSS 기반 센서 결합 측위 오차 5m 이내
- 도심에서 25cm 정밀도의 3D 지도 사용 시 라이다 기반 측위 오차 1m 이내

국내기술 동향
- GPS와 IMU 센서 등을 결합한 SW 기술들은 기존에도 존재했으나 도심의 경우 다중 경로 오차에 대한 보정이 어려워 측위 기술에 적용하기에는 어려움이 많음
- GPS 기반 센서 결합에서 최근에는 Vision 기술을 적용한 항법을 시도하고 있음

해외기술 동향
- 도심에서는 지도 정보를 이용하여 대략적 위치를 예측한 후, searching 방법에 의해 항법 기반의 위치정보를 획득하는 연구 개발이 진행 중임
- 네트워크에 기반한 지도 정보와 GPS 보정 정보를 제공하는 항법 연구가 진행 중임
- Vision 기반의 항법을 적용하고자 하는 연구가 늘어나고 있음

Ublox와 같은 저가형 GNSS 수신기 회사가 네트워크 결합한 제품을 출시하여 도심에 서의 측위 정확도 향상을 위한 저가형 GNSS 수신기 보급에 노력하고 있으나 인프라 구축의 문제 등 해결해야 하는 문제들이 많음

GNSS 기반의 INS 장비 및 고도계가 결합된 SW 알고리즘이 개발되긴 하나 제품화되지 는 못하였는데, 이는 도심에서 다중경로 오차가 제거되지 않고는 미터급의 측위가 불 가하기 때문임

이러한 배경으로 GNSS 기반의 다중경로 오차가 완화된 SW가 탑재된 수신기는 시장성 이 상당히 크다고 판단됨

2D/3D 라이다는 센서 기술의 발전으로 인해 점점 작아지고 저렴해지고 있으므로 이를 이용하여 1m 이내의 정확도를 얻을 수 있는 정밀 측위 기술은 잠재적 수요가 많을 것으로 예상됨

배송용 무인기 시장에 대해서 Winter Green은 2016년 약 4,960만 달러 규모의 시장 이 2021년 약 1억 5,770만 달러 규모로 성장할 것으로 전망

본 과제를 통해 확보된 기술로 다중경로 오차를 도심에서 완화함으로써 GNSS 기반의 측위가 가능하고, 고도계 센서를 실시간 결합함으로써 수직 방향으로의 오차를 개선하 여 저가용 무인기의 측위가 도심에서도 가능

이를 통해 세계 무인기 시장에서의 국내 업체들의 경쟁력 확보는 물론, 비행체를 이용 한 도심에서의 물자/인력 수송과 관련된 새로운 시장 개척이 기대됨

도심에서의 무인기 안전성 향상이 기대되며, 그 결과 추가 운송 수단의 확보로 인한 지상 교통량 감소도 기대