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GNSS와 IMU의 긴밀한 결합 - 왜 중요한가요?
차량 테스트가 점점 더 시험장에서 일반 도로로 이동하고 있습니다. 로보택시가 밀집된 도시 환경을 탐색하고, OEM과 티어 1이 도시 및 시골 도로에서 ADAS 센서와 시스템을 검증해야 하는 상황에서 정확한 위치 파악은 일반 도로에서 자동차 테스트가 직면한 가장 중요한 문제 중 하나가 되었습니다.
개방된 하늘 조건에서 최신 GNSS 수신기로 센티미터 수준의 정확도를 달성하는 것은 매우 쉽습니다. 특히 보정을 위해 기지국 등을 사용할 때 더욱 그렇습니다. 하지만 하늘이 부분적으로 가려지면 정확한 위치 보정을 유지하기가 어려울 수 있습니다. 따라서 도로에서 테스트할 때는 건물, 나무, 교량 및 기타 장애물이 문제가 될 수 있습니다.
다중 경로
특히 도시 환경에서 발생하는 또 다른 문제는 위성 신호가 건물에 의해 완전히 차단되거나 편향되는 경향이 있다는 것입니다. 반사된 '다중 경로' 신호는 의사 범위 계산에 상당한 오류를 일으킬 수 있으므로 보고된 위치에 오류가 발생할 수 있습니다.
이 문제를 해결하는 한 가지 방법은 단순히 더 많은 위성을 추적하는 것입니다. 최근 추가된 베이더우 및 갈릴레오 위성 는 이러한 추가 위성을 추적할 수 있는 GNSS 수신기가 GPS와 GLONASS만 추적할 수 있는 구형 수신기에 비해 상당한 이점을 제공한다는 것을 의미합니다. 수신기가 4개의 위성을 추적하고 있는데 반사된 신호를 통해 1개의 위성을 사용할 수 있는 경우, 수신기는 이 불량 신호를 사용해야 합니다. 따라서 잘못된 위치를 계산해야 합니다. 또는 이 위성을 무시하고 나머지 3개의 위성으로부터 위치를 전혀 계산하지 못할 수도 있습니다.
대신 수신기가 반사된 신호 하나를 포함하여 10개의 위성을 추적할 수 있었다면, 나머지 9개의 데이터만으로도 수신기가 10번째 위성의 오류를 인식하고 이를 삭제할 수 있습니다. 또한 다중 경로가 문제가 되지 않는 경우에도 하늘이 부분적으로 가려져 있을 때 하늘의 모든 영역에서 더 많은 위성을 추적할 수 있으면 최소한의 위성 수(SPS 모드의 경우 4개, RTK의 경우 6개)로 가시성을 유지하는 것이 훨씬 쉬워집니다.
또 다른 수정 사항이 있나요?
이 문제를 해결하는 또 다른 방법은 GNSS 및 IMU 타이트 커플링. 초기 위치 수정이 완료되면 IMU를 사용하여 다른 유효한 위성 솔루션을 제한할 수 있습니다. 이렇게 하면 가능한 한 직접 신호만 사용하고 다중 경로 신호는 버릴 수 있습니다.
타이트 커플링은 어떻게 작동하나요?
작동 원리를 설명하기 위해 차량이 유리로 된 대형 건물 앞을 지나간다고 상상해 보세요.
이렇게 하면 추적된 위성 신호가 직접 수신되기 시작하고 위치를 알 수 있습니다. IMU의 추측 항법(IMU 드리프트를 고려한 약간의 오차)을 통해 차량의 "가장 가능성이 높은" 위치를 계산할 수 있습니다. 그런 다음 신호가 건물의 한쪽을 통해 수신되면 이 "다중 경로" 오류로 인해 계산된 위치는 이 가장 가능성이 높은 위치를 벗어나게 되므로 이 잘못된 신호는 버려질 수 있습니다.
또한 위치 고정을 유지하려면 4개의 위성이 필요하고 RTK를 유지하려면 최소 6개의 위성이 필요한 경우에도 개별 위성은 IMU 드리프트를 줄일 수 있는 유용한 위치 데이터를 제공할 수 있습니다. 이 '단일 위성 지원'은 사용 가능한 위성이 3개 이하일 때 위치를 유지하는 데 사용할 수 있으며, 다리나 터널과 같은 장애물 아래를 통과한 후 RTK 잠금을 더 빠르게 획득할 수 있는 '관성 리락'에도 도움이 됩니다.
이러한 두 가지 타이트 커플링 모드를 gx와 ix라고 부릅니다. 종합하면, 다중 경로와 하늘이 막힌 경우가 많은 밀집된 도시 환경에서는 gx/ix 타이트 커플링이 느슨하게 결합된 시스템에 비해 상당한 이점이 있습니다.
OXTS는 최근 네 가지 별자리 모두에 gx/ix 타이트 커플링을 적용하여 가능한 두 가지 솔루션의 장점을 모두 제공합니다. 이를 테스트하기 위해 런던 시내를 주행했습니다. 이 주행에는 터널과 빽빽한 도심 협곡이 포함되었습니다(아래 참조).
그림 1: 500m 높이의 건물에 인접한 단일 차선 도로.
그림 2: 동일한 1차선 도로에서 하늘을 바라본 모습.
드라이브 중에 수집된 데이터는 다양한 위치 모드에서 후처리되었습니다:
- 수신기 모드: GNSS 수신기가 사용 가능한 위성(느슨하게 결합)으로부터 위치를 계산하는 모드입니다.
- 네 개의 별자리를 모두 추적하는 GX/IX 밀착 결합 모드
- 수신기 모드와 GX/IX를 함께 사용하여 두 가지의 장점을 모두 제공하는 혼합 모드
그림 3: 거킨 빌딩 인근 구간
사방이 유리로 된 높은 건물로 둘러싸인 1차선 도로가 빽빽한 런던 시내에서는 네 개의 별자리(아래 그림 3의 녹색 선으로 표시)를 모두 추적하는 INS조차도 안정적인 위치 고정을 유지할 수 없었습니다. 그림 1과 2에 표시된 도로(거킨 빌딩 옆)에서 느슨하게 결합된 시스템은 종종 IMU 추측 항법에 의존하여 위치를 파악했고, 때로는 다중 경로로 인해 위치가 크게 점프하는 경우도 있었습니다.
혼합 모드(아래 빨간색 선으로 표시)로 처리했을 때, 가장 까다로운 구간에서도 차선 수준의 정확도를 유지하며 1미터 미만의 오차를 계산한 것을 볼 수 있습니다. 비교를 위해 리시버 모드는 평균적으로 1.5m 이상의 오차를 계산했으며, 이 특정 구간에서는 오차가 더 심했습니다. 따라서 쿼드 gx/ix 타이트 커플링을 통합한 혼합 모드는 두 가지 장점을 모두 제공하며 가장 까다로운 구간에서도 정확한 데이터를 제공할 수 있습니다.
OXTS gx/ix™ 타이트 커플링 기술에 대해 자세히 알아보기
까다로운 GNSS 조건에서 gx/ix를 사용하여 위치를 개선하려면 어떻게 해야 하나요?
Gx/ix는 OXTS NAVsuite의 추가 기능으로 제공됩니다. NAVsuite는 자동차 테스트 엔지니어와 측량사가 INS 데이터를 구성, 모니터링, 후처리 및 분석하는 데 필요한 툴을 제공하는 OXTS의 무료 소프트웨어 제품군입니다. 최상의 데이터를 생성할 수 있도록 지원합니다.
전 세계 자동차 테스트 엔지니어들은 플래그십 제품인 RT3000 INS를 사용하여 정확한 현지화 및 지상 실측 측량을 하고, 측량사는 설문조사+ 그리고 xNAV650 로컬라이제이션 및 지오레퍼런싱 애플리케이션에 적합합니다.
OXTS INS 장치에서 gx/ix를 활성화하면 GNSS 조건이 어려운 곳에서 위치 정확도가 향상됩니다.
자동차 테스트 또는 측량 프로젝트를 위해 까다로운 GNSS 환경에서 정확한 위치가 필요하신가요? 여기에서 INS 및 gx/ix에 대한 견적을 요청하세요. 견적 요청하기
