정방향/역방향 처리

그렇기 때문에 OXTS는 매우 성공적인 시스템에서 관성 측정과 GNSS 측정을 결합하여 정확하고 신뢰할 수 있는 측정 플랫폼을 만듭니다. 이러한 이중 기술 접근 방식은 각 기술의 개별적인 강점을 활용하고 사용자가 일반적으로 테스트가 어려운 환경에서도 측정을 계속할 수 있도록 합니다.

그러나 잘 알려지지 않은 세 번째 기술 계층이 있는데, OXTS RT, Survey+, 관성+ 또는 xNAV로 측정한 데이터에 적용하여 매우 까다로운 상황에서 정확도를 더욱 향상시킬 수 있습니다. 이를 결합 또는 정방향/역방향 처리라고 하며, 후처리 과정에서 적용됩니다. 정방향/역방향 처리의 작동 방식을 이해하려면 관성 및 GNSS 기술의 강점과 약점, 그리고 이 두 기술을 결합했을 때 강력한 솔루션을 제공하는 이유를 파악할 필요가 있습니다.

이는 차량이 긴 터널을 통과할 때 각 기술로 측정한 경로를 보여주는 그림 1에 명확하게 설명되어 있습니다. 차량이 GNSS 블랙아웃 구역(검은색/노란색 줄무늬)에 진입하면 신호가 끊어집니다. 이미지 왼쪽부터 작업 중입니다:

• 실제 경로빨간색 선은 장애물을 피하기 위해 방향을 전환하는 등 차량이 이동한 경로를 나타냅니다. 이것이 우리가 캡처하려는 경로입니다.
• GNSS 전용 경로: 빨간색 선은 GNSS 수신기가 차량이 이동했다고 생각하는 경로를 나타냅니다. 수신기는 터널에 진입할 때 GNSS 잠금을 잃었다가 터널을 빠져나온 직후 다시 획득합니다. "점들을 연결"하여 경로를 채울 수는 있지만, 이는 선회 기동을 완전히 놓치기 때문에 대부분의 사용자에게는 허용되지 않는 해결책입니다.
• 관성 전용 경로: 설명하기 위해 이미지 맨 위부터 이 경로에 과장된 일정한 드리프트가 적용되었습니다. GNSS 보정을 하지 않으면 터널 입구에서 실제 경로와 비교하여 위치가 이미 떨어져 있는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 특성은 바람직하지 않지만 관성 센서가 차선 변경 동작을 정확하게 포착하지만 누적된 드리프트 때문에 위치를 정확하게 파악할 수 없다는 이점이 있습니다.
• 관성+GNSS 경로: 이것이 OXTS 시스템이 사물을 보는 방식입니다. 이제 차량이 터널에 진입할 때 위치가 정확해지는데, 이는 GNSS 측정이 시스템에서 발생하는 드리프트를 방지하기 때문입니다. 결정적으로, 드리프트가 덜 발생하기 때문에 터널 입구에서 선회 기동까지 위치 정확도가 향상됩니다. 이는 선회 시에도 동일하게 나타납니다. 과장된 드리프트가 이전 예시와 같이 적용되었습니다. 차량이 터널을 벗어나고 GNSS 잠금을 획득하면 시스템의 위치 정확도가 다시 향상되고 누적된 드리프트가 수정됩니다. 재획득 시 장치가 올바른 위치로 다시 스냅되거나 아래와 같이 원활하게 전환될 수 있습니다.

GNSS 지원 관성 솔루션은 터널이나 GNSS 수신이 좋지 않은 지역에서의 활동을 포착하기 때문에 가장 바람직한 선택이지만, 정방향/역방향 처리와 함께 사용하면 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다. GNSS 신호가 완전히 차단되어야만 신뢰할 수 없는 데이터가 생성되는 것은 아니라는 점을 기억하세요.

이전 예제에서는 데이터를 정방향, 즉 실시간으로 수신된 순서대로 고려했습니다. 정방향/역방향 처리는 처음에는 동일한 방식으로 작동하지만(정방향 부분), 후처리 환경에서 작동하기 때문에 데이터를 역방향으로 읽을 수 있는 옵션도 있습니다. GNSS 전용의 관점에서 보면 정전 기간 동안에는 새로운 정보를 얻을 수 없기 때문에 역방향 처리의 이점은 없습니다.

관성 전용 시스템의 경우 드리프트 오차가 다른 방식으로 누적되기 때문에 데이터를 거꾸로 실행하면 약간의 이점이 있습니다. 역풍을 타고 항해하는 배를 상상해 보세요. 이 배가 출항할 때는 똑바로 항해하지만 항로를 벗어나 목적지 왼쪽에 도착합니다. 돌아오는 여정에서는 다시 똑바로 항해하지만 이번에는 고향 항구의 오른쪽으로 날아갑니다. 이를 알면 풍향을 알 수 있으며, 이는 관성 전용 시스템에서 드리프트와 유사합니다.

정방향/역방향 처리를 사용하여 종단에서 관성 데이터를 처리하는 것도 비슷한 방식으로 작동합니다. 단 한 번의 여정만 이루어지지만 동일한 문제에 대해 두 가지 다른 솔루션을 제공합니다. 그런 다음 이러한 솔루션을 사용하여 시스템 전체에 대한 추가 정보를 생성할 수 있습니다. 알려진 위치에서 다른 위치로 항해하는 배와 달리 관성 전용 시스템은 정확히 어디에서 시작하거나 끝나는지 알 수 없습니다.

그렇기 때문에 OXTS 시스템은 GNSS와 그리고 관성 기술을 통해 do 위치를 정확히 알 수 있습니다. GNSS 신호가 손실되었다가 다시 획득된 지점이 시스템이 이동한 두 개의 알려진 지점이 됩니다. 그리고 선박과 달리 OXTS INS/GNSS는 내부에 매우 정확한 관성 센서가 있어 이 두 지점 사이의 모든 움직임을 포착합니다.

정방향/역방향 처리는 한 솔루션을 사용하여 다른 솔루션을 상쇄하는 것만큼 간단하지는 않지만, 이것이 기본 원리입니다. 그림 2는 그림 1과 동일한 장면을 위에서 본 모습입니다. 빨간색 원은 GNSS 신호가 손실되었다가 다시 획득되는 지점을 나타내며, 우리는 그 사이의 영역에 관심이 있습니다. 위에서부터 아래로 작업합니다:

• 앞으로 처리된 관성 경로: 그림 1에서 "관성+GNSS"로 표시된 경로와 동일합니다. 이는 OXTS 시스템이 실시간으로 수신한 데이터를 기반으로 이동했다고 생각하는 경로를 보여주며, 이는 순방향 처리와 동일합니다. GNSS 보정이 없으면 드리프트(예시용으로 과장됨)가 시스템에 누적되기 시작하고 GNSS 잠금이 다시 달성되면 시스템이 생각하는 위치에 있지 않음을 의미합니다.
• 거꾸로 처리된 관성 경로: 실시간 환경에서 시스템은 관성 데이터를 사용하여 이동한 경로를 계산합니다. 이것이 정방향 처리 경로입니다. 후처리 환경에서는 동일한 데이터를 잘 알려진 위치에서 역방향으로 시스템에 공급할 수 있습니다. 이 경우 알려진 위치는 터널 출구에서 GNSS 측정을 다시 설정한 곳입니다. 후처리 내비게이션 시스템은 데이터가 역순으로 공급되는 것을 알지 못하고 단순히 주어진 입력 측정값을 기반으로 경로를 계산합니다. 그러나 데이터를 역순으로 전송하는 알고리즘은 계산된 경로가 GNSS 측정값이 다시 설정된 지점에서 시작되어야 한다는 것을 알고 올바른 위치로 변환합니다. 이렇게 해도 GNSS 보정이 없는 경우 시스템이 드리프트를 멈추지는 않지만, 경로의 반대쪽 끝에 드리프트가 누적된다는 의미입니다.
• 앞으로/뒤로 경로가 겹쳐집니다: GNSS 신호가 손실된 지점에서 전진 경로를 계산하고 GNSS 측정값이 다시 설정된 지점에서 후진 경로를 계산하면 두 경로를 겹쳐서 볼 수 있습니다. 이러한 방식으로 전진 경로(흰색)와 후진 경로(검은색)의 최적 데이터를 결합하여 차량이 실제 이동한 경로와 겹쳐서 볼 수 있는 전진/후진 경로(회색)를 형성할 수 있습니다.

지금까지는 측면 관점과 극한 조건에서 전진/후진 처리의 이점만 강조했습니다. 그러나 이 프로세스는 3D 프레임워크에도 적용되며 피치, 롤 및 요 측정에서도 상당한 개선을 가져옵니다. 짧은 기간 동안 GNSS 신호가 손실되는 동안 정방향/역방향 처리를 활용할 필요는 없지만, 동일한 방식으로 데이터를 향상시킬 수 있습니다.

정방향/역방향 처리 또는 OXTS 제품 또는 기술에 대해 자세히 알고 싶으시면 OXTS에 직접 문의하거나 해당 지역 대리점에 문의하시기 바랍니다. 자세한 내용은 웹사이트(www.oxts.com)에서 확인할 수 있습니다.