자율주행차량 항법에 사용되는 Ellipse
UNMANNED SOLUTION의 자율주행 플랫폼을 위한 항법 및 위치 지정을 위한 듀얼 안테나 GNSS/INS
” 우리에겐 초고정밀도가 필요합니다. 차량이 도로를 주행하기 때문에 보통 센티미터 수준의 정확도가 요구됩니다. 터널 같은 환경에서는 차량이 GPS 신호를 잃을 때가 있기 때문에 IMU의 정확도가 매우 중요합니다. ” – UNMANNED SOLUTION R&D 팀
서울에 본사를 둔 대한민국의 기업 UNMANNED SOLUTION은 모든 형태의 자율주행 차량 개발에 전념하고 있습니다. 무인 셔틀, 자율주행 농기계, 로봇, 교육용 플랫폼 등 다양한 프로젝트와 활동을 전개하고 있습니다.
대한민국 최초로 자동 조향 시스템이 통합된 농업용 트랙터
이러한 프로젝트 중 하나로 자율주행 트랙터가 있습니다. UNMANNED SOLUTION은 대한민국 농업 장비 현대화의 선두 주자입니다. 이 회사는 한국의 농업 시장 및 환경에 적합한 자율 유도 시스템(Auto-Guidance System)과 자율주행 알고리즘을 개발했습니다.
자율 유도 시스템은 정확하고 효율적인 작동을 보장하는 여러 구성 요소로 이루어져 있습니다. 또한 GPS/GNSS 모듈이 고정밀 위치를 제공하며, 오토 스티어링 모듈이 조향 제어를 관리합니다. 마지막으로 제어 콘솔을 통해 경로 생성 및 작업 설정이 가능합니다. 이 시스템은 트랙터가 원하는 경로를 주행하는 데 필수적인 정보인 위치, 자세, 속도 데이터를 제공하고 제어합니다.
무인 항법을 위한 소형 RTK GNSS/INS 솔루션
SBG Systems의 Ellipse-D INS는 GPS/GNSS 또는 내비게이션 모듈에 정밀 위치 결정 장치로 통합됩니다. 또한, 관성 센서는 현장까지의 내비게이션을 지원합니다. 더불어, 현장으로 이어지는 잠재적인 삼림 지역을 통과하는 신뢰할 수 있는 내비게이션을 보장합니다. GPS 모듈에서의 역할은 위치 데이터 제공 외에도 롤/피치 및 헤딩을 제공하는 것입니다.
즉, 트랙터의 3D 위치를 필요에 따라 모니터링하고 조정하기 위함입니다.
Ellipse-D 센서는 듀얼 안테나 RTK GNSS/INS로, 애플리케이션의 정확도 요구 사항을 완벽하게 충족하며, 특히 헤딩 정확도 측면에서 그렇습니다. 저속 차량과 관련된 이러한 애플리케이션은 낮은 동역학 특성 때문에 매우 정밀한 헤딩을 요구합니다.
듀얼 안테나 관성 시스템은 정지 상태에서도 단일 안테나 솔루션보다 더 정확한 헤딩을 제공하며, 따라서 낮은 동역학 특성을 가진 자율주행 차량에 권장됩니다.
UNMANNED SOLUTION의 자율주행 트랙터는 저수준 제어기(low-level controller), 사용자 인터페이스 모듈, 차량 제어 모듈, 그리고 경로 생성 및 추종 시스템도 통합하고 있습니다.
다양한 어플리케이션을 위한 광범위한 자율주행 차량
농업용 장비에 이어, UNMANNED SOLUTION은 비정형 환경에 적합하도록 설계된 무인 농약 살포기(현재 개발 중)도 개발하고 있습니다. 또한 지능형 자동 농약 제어 기능을 갖추고 있습니다.
그러나 이 회사는 농업용 장비에 국한하지 않고 모든 종류의 자율주행 플랫폼으로 영역을 확장하고 있습니다:
- WITH:US 자율주행 셔틀입니다. 스마트 도시에서 온디맨드 대중교통 서비스로 운영될 수 있습니다. 이 셔틀은 Velodyne LiDAR, SBG Systems Ellipse-D RTK INS/GNSS, 여러 대의 카메라 및 컨트롤러를 탑재하여 주변 환경을 분석하고 최적의 주행 행동을 결정할 수 있도록 합니다. 이 셔틀은 캠퍼스, 산업 단지, 공항, 도심 지역과 같은 단거리 이동에 활용됩니다.
- WITH:US LOGI 자율주행 물류 로봇은 실내외 단거리 배송에 사용됩니다. 자동차가 닿지 않는 구역에 접근할 수 있을 뿐만 아니라 고객이 선호하는 배송 일자와 시간, 장소를 선택할 수 있습니다. WITH US 셔틀처럼 LiDAR, GPS/GNSS, INS, 카메라 및 제어기를 통합하고 있습니다.
- WITH:US CARO. 이 자율주행 차량은 최대 1,500kg을 적재할 수 있는 넓은 적재 공간을 갖추고 있어 장거리 및 대형 배송용으로 설계되었습니다. 자율주행 셔틀 및 물류 로봇과 동일한 구성 요소가 탑재되어 있습니다.
- WITH:US SECURITY 로봇입니다. 이름에서 알 수 있듯 다양한 환경의 단거리 구간에서 사용되는 자율주행 보안 로봇입니다. 이 로봇 역시 LiDAR, INS/GNSS, 카메라 등을 탑재하고 있으며, 야외 애플리케이션을 위한 장애물 인식 기술이 통합되어 있습니다. 순찰 로봇으로 활용할 수 있습니다.
UNMANNED SOLUTION의 모든 플랫폼은 애플리케이션의 성능 및 정확도 요구 사항에 따라 SBG Systems Ellipse 또는 Ekinox 등급 RTK GNSS/INS를 탑재하고 있습니다.
Ellipse-D
Ellipse-D는 듀얼 안테나 및 듀얼 주파수 RTK GNSS를 통합한 관성 항법 시스템으로 당사의 후처리 소프트웨어 Qinertia와 호환됩니다.
로봇 및 지리 공간 응용 분야를 위해 설계되었으며, 향상된 추측 항법 정확도를 위해 주행거리계(Odometer) 입력을 Pulse 또는 CAN OBDII와 융합할 수 있습니다.
Ellipse-D 견적 요청
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GNSS와 GPS의 차이점은 무엇인가요?
GNSS는 Global Navigation Satellite System을 의미하며, GPS는 Global Positioning System을 의미합니다. 이 용어들은 종종 상호 교환적으로 사용되지만, 위성 기반 항법 시스템 내에서 서로 다른 개념을 나타냅니다.
GNSS는 모든 위성 항법 시스템을 통칭하는 용어인 반면, GPS는 특히 미국의 시스템을 지칭합니다. GNSS는 더 포괄적인 전 세계적 커버리지를 제공하는 여러 시스템을 포함하며, GPS는 그러한 시스템 중 하나일 뿐입니다.
GPS 단독으로는 위성 가용성 및 환경 조건에 따라 한계가 있을 수 있는 반면, 여러 시스템의 데이터를 통합하는 GNSS를 통해 정확성과 신뢰성이 향상됩니다.
GNSS 후처리란 무엇인가요?
GNSS 후처리(PPK)는 데이터 취득 활동 이후에 GNSS 수신기에 기록된 원시 GNSS 데이터 측정값을 처리하는 방식입니다. 이를 다른 GNSS 측정 데이터 소스와 결합하여, 가장 까다로운 환경에서도 해당 GNSS 수신기에 대해 가장 완전하고 정확한 동적 궤적을 제공할 수 있습니다.
이러한 다른 소스에는 데이터 취득 프로젝트 현장 또는 인근의 로컬 GNSS 기준국, 혹은 정부 기관 및/또는 상용 CORS 네트워크 제공업체가 제공하는 기존의 상시 관측국(CORS)이 포함될 수 있습니다.
PPK(Post-Processing Kinematic) 소프트웨어는 무료로 이용 가능한 GNSS 위성 궤도 및 시계 정보를 활용하여 정확도를 더욱 향상시킬 수 있습니다. PPK를 통해 사용되는 절대 전역 좌표계 기준점(datum) 내에서 지역 GNSS 기준국(base station)의 위치를 정밀하게 결정할 수 있습니다.
PPK 소프트웨어는 엔지니어링 프로젝트를 지원하기 위해 서로 다른 좌표 기준계 간의 복잡한 변환도 지원할 수 있습니다.
즉, 보정 데이터에 대한 접근성을 제공하고 프로젝트의 정확도를 높이며, 측량 중 데이터 손실이나 오류를 복구하거나 임무 후 설치 과정의 오류를 수정할 수 있습니다.
자율주행차의 자율주행 단계(Level)는 어떻게 됩니까?
자율주행 차량의 자율성은 미국자동차공학회(SAE)에 의해 6개의 레벨(레벨 0~레벨 5)로 분류되며, 차량 운행에서의 자동화 범위를 정의합니다. 그 세부 내용은 다음과 같습니다.
- 레벨 0: 자동화 없음 – 인간 운전자가 항상 차량을 완전히 제어하며, 알림 및 경고와 같은 수동적 시스템만 제공됩니다.
- 레벨 1: 운전자 지원 – 차량이 조향 또는 가속/감속을 지원할 수 있지만, 인간 운전자가 제어권을 유지하고 주변 환경을 모니터링해야 합니다(예: 어댑티브 크루즈 컨트롤).
- 레벨 2: 부분 자동화 – 차량이 조향과 가속/감속을 동시에 제어할 수 있지만, 운전자는 항상 주의를 기울이고 언제든지 제어권을 이어받을 준비가 되어 있어야 합니다(예: 테슬라 오토파일럿, GM 슈퍼 크루즈).
- 레벨 3: 조건부 자동화 – 차량이 특정 조건에서 주행의 모든 측면을 제어할 수 있지만, 시스템의 요청이 있을 경우 인간 운전자가 개입할 준비가 되어 있어야 합니다(예: 고속도로 주행). 운전자가 적극적으로 모니터링할 필요는 없지만 항상 경계 태세를 유지해야 합니다.
- 레벨 4: 고도 자율주행 – 차량은 운전자의 개입 없이 특정 조건이나 환경(도시 지역이나 고속도로 등) 내에서 모든 주행 작업을 자율적으로 수행할 수 있습니다. 단, 다른 환경이나 특수한 상황에서는 운전자가 운전해야 할 수도 있습니다.
- 레벨 5: 완전 자동화 - 차량이 완전히 자율주행하며 인간의 개입 없이 모든 조건에서 모든 주행 작업을 처리할 수 있습니다. 운전자가 필요 없으며, 차량은 어떤 조건에서든 어디서나 운행할 수 있습니다.
이러한 단계들은 기본 운전자 보조 기능부터 완전 자율주행에 이르기까지 자율주행차 기술의 진화를 정의하는 데 도움을 줍니다.
자율 건설 시스템에서 지리 참조란 무엇인가?
자율 시공 시스템에서의 지오레퍼런싱은 지도, 모델 또는 센서 측정값 같은 시공 데이터를 실제 세계의 지리 좌표에 정렬하는 과정을 의미합니다. 이를 통해 드론, 로봇, 중장비 등 자율주행 기계가 수집하거나 생성한 모든 데이터가 위도, 경도, 고도 같은 글로벌 좌표계에 정확하게 위치하게 됩니다.
자율주행 건설 환경에서 지오레퍼런싱(georeferencing)은 대규모 건설 현장 전반에 걸쳐 장비가 정밀하게 작동하도록 보장하는 데 매우 중요합니다. GNSS(Global Navigation Satellite Systems)와 같은 위성 기반 측위 기술을 사용하여 프로젝트를 실제 세계의 위치에 연결함으로써 구조물, 자재, 장비를 정확하게 배치할 수 있습니다.
지리참조(Georeferencing)를 통해 굴착, 정지, 자재 적치 등의 작업을 자동화하고 정밀하게 제어할 수 있어 효율성이 향상되고, 오류가 줄어들며, 건설이 설계 사양에 따라 진행되도록 보장합니다. 또한 진행 상황 추적, 품질 관리, 지리정보시스템(GIS) 및 빌딩 정보 모델링(BIM)과의 통합을 용이하게 하여 향상된 프로젝트 관리를 지원합니다.
