사례 연구 열차 위치 확인 테스트에 사용되는 GNSS/INS

인증 가능한 열차 위치 파악 프로젝트 (CLUG)에 선정된 INS

주요 유럽 철도 회사들이 주도하는 인증 가능한 열차 위치 확인 프로젝트(CLUG)에 SBG INS/GNSS가 선정되었습니다.

SBG Systems는 탁월한 관성 센서를 제공합니다. 신뢰할 수 있는 현지 공급업체와 협력하는 것이 중요했습니다.” | Valentin B. – SNCF 열차 위치 확인 프로젝트 매니저

INS차량
CLUG 프로젝트 열차 위치 파악

운송 서비스의 디지털화로 인해 실시간 열차 위치 추적은 유럽 철도 부문과 유럽 여행객에게 점점 더 중요해지고 있습니다.

현재 신호 목적을 위한 열차 위치는 철로를 따라 특정 간격으로 장착된 장치인 궤도 회로 또는 차축 계수기와 같은 궤도변 장비를 기반으로 합니다. GNSS를 사용하면 유럽 철도 네트워크에 혁신적인 변화를 가져올 수 있습니다.

CLUG 프로젝트는 “GNSS 기반 인증 가능한 위치 확인 장치(Certifiable Localization Unit with GNSS)”를 의미합니다.

이 프로젝트는 2년 프로젝트(2020년 1월 시작)로, 철도 회사(SNCF, DB NETZ, SBB), 철도 신호 산업(CAF 및 Siemens), 항법 전문가(Airbus Defense and Space, Naventik, FDC), 연구 기관(ENAC), 인증 전문가(Navcert)를 포함한 다양한 파트너로 구성된 대규모의 완전한 컨소시엄을 모았습니다.

이 프로젝트는 GNSS를 IMU 및 타코미터와 같은 다른 센서와 결합하여 연속적이고 정확한 열차 위치 확인을 제공합니다. 또한, 이 위치 확인은 미래의 유럽 철도 교통 관리 시스템(ERTMS)에 원활하게 통합될 수 있습니다.

EU가 자금을 지원하는 CLUG 프로젝트는 다음 4가지 특성을 가진 페일세이프 온보드 위치 확인 장치 생성을 평가할 것입니다.

– GNSS, 트랙 맵 및 최소한의 기준점을 사용하여 참조되는 항법 코어(IMU, 타코미터 등)로 구성된 페일세이프 온보드 다중 센서 위치 확인 장치;
– 열차의 위치, 속도 및 기타 동역학을 제공하는 온보드 연속 위치 확인 시스템;
– 전체 유럽 철도 네트워크에서 운영 가능하며 상호 운용 가능;
– 현재 ERTMS TSI 또는 향후 발전과 호환 가능.

선로변 장비의 상당한 감소(취약하고 손상되기 쉬운 장비 감소를 의미)를 가능하게 하고, 위치 정확도를 향상시킴으로써 CLUG 프로젝트는 유럽 철도망의 판도를 바꿀 수 있습니다.

궁극적으로 이 프로젝트는 미래의 열차 디지털화 및 자동화 개발을 위한 핵심 지원 기술입니다.

효율성, 시간 엄수, 안전: 이 미래 열차 기술은 모든 유럽 여행객의 증가된 이동성 요구에 부응하고 개선된 고객 경험을 제공할 것입니다.

두 가지 다른 관성 항법 시스템이 CLUG 프로젝트 실험을 지원합니다. 또한, SNCF는 SBG Systems와 같은 신뢰할 수 있는 현지 공급업체와 협력하는 것을 중요하게 생각했습니다.

첫째, Apogee-D는 삼중 주파수 GNSS 수신기를 갖춘 올인원 INS를 제공합니다. 이는 고정밀 자세(0.008°), 진북 방위(0.015°) 및 위치를 제공합니다.

둘째, Ekinox-E는 외부 지원 INS 역할을 합니다. 또한, 사용자는 원하는 외부 GNSS 수신기에 연결할 수 있습니다. 이는 실시간으로 최대 0.02°의 자세를 제공합니다. 또한, GNSS 중단 시 진북 방위(0.05°) 및 연속적인 위치를 위해 GNSS 수신기와 결합됩니다.

CLUG 팀은 특히 긴 터널에서 더 높은 정확도를 위해 두 INS 모두에 주행 거리계를 연결합니다. 또한, 그들은 향상된 성능을 위해 INS 원시 데이터를 사용합니다.

마지막으로, Airbus Defense and Space는 위치 결정 알고리즘을 설계했습니다. 그들은 Apogee 관성 및 GNSS 데이터를 후처리하여 테스트의 기준으로 사용합니다.

모든 SBG 관성 센서와 마찬가지로, Apogee-D 및 Ekinox-E는 광범위한 테스트, 선별 및 교정 과정을 거칩니다.

각 센서는 -40°C에서 85°C까지 개별적으로 교정되며, 교정 보고서와 함께 배송됩니다. 센서는 테스트를 거쳐 사양을 충족하는 것만 배송됩니다. 이 과정은 최고 수준의 신뢰성을 보장합니다.

Apogee 및 Ekinox INS는 실시간 융합 데이터를 제공하며 통합 데이터 로거를 통한 후처리를 가능하게 합니다. 또한 SBG의 자체 PPK 소프트웨어 Qinertia는 후처리를 간소화합니다. Qinertia는 자동 보정 통합을 위한 고유한 VBS 기능을 포함합니다.

나아가 VBS는 수백 킬로미터에 달하는 철도 회랑 매핑을 원활한 작업으로 전환합니다. 이 실험의 최종 결과는 2021년 12월에 발표될 예정입니다.

마지막으로, CLUG 웹사이트와 소셜 네트워크에서 이 기술 여정의 각 단계를 팔로우하세요.

열차 위치 파악 Sncf
GNSS를 이용한 열차 위치 파악 CLUG
0.0 2 °
방위 (RTK)
0.00 8 °
롤 및 피치 (RTK)
1 cm
RTK GNSS 위치
< 900 g
INS 무게

Apogee-D

Ellipse-D는 듀얼 안테나 및 듀얼 주파수 RTK GNSS를 통합한 관성 항법 시스템입니다. 당사의 INS는 후처리 소프트웨어 Qinertia와 호환됩니다.

로봇 및 지리공간 애플리케이션용으로 설계되었으며, 주행 거리계(Odometer) 입력과 Pulse 또는 CAN OBDII를 융합하여 향상된 추측 항법 정확도를 제공할 수 있습니다.

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Apogee D INS 유닛 소형 우측

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FAQ 섹션에 오신 것을 환영합니다! 여기에서는 SBG Systems에서 소개하는 애플리케이션에 대한 가장 일반적인 질문에 대한 답변을 찾을 수 있습니다. 찾고 있는 내용이 없으면 언제든지 직접 문의하십시오!

GNSS 대 GPS란 무엇입니까?

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.

여러 시스템의 데이터를 통합하여 GNSS로 정확도와 신뢰성을 향상시킬 수 있지만, GPS만으로는 위성 가용성 및 환경 조건에 따라 제한이 있을 수 있습니다.

GNSS 후처리란 무엇입니까?

GNSS 후처리, 즉 PPK는 GNSS 수신기에서 기록된 원시 GNSS 데이터 측정값을 데이터 수집 활동 후에 처리하는 방식입니다. 이들은 다른 GNSS 측정 소스와 결합되어 가장 까다로운 환경에서도 해당 GNSS 수신기에 대한 가장 완전하고 정확한 동적 궤적을 제공할 수 있습니다.

이러한 다른 소스는 데이터 수집 프로젝트 또는 그 근처에 있는 로컬 GNSS 기준국이거나 일반적으로 정부 기관 및/또는 상업용 CORS 네트워크 제공업체에서 제공하는 기존의 지속적으로 운영되는 기준국(CORS)일 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 또한 엔지니어링 프로젝트를 지원하기 위해 서로 다른 좌표 기준 프레임 간의 복잡한 변환을 지원할 수 있습니다.

 

다시 말해, 보정을 통해 프로젝트의 정확도를 높이고, 매핑 또는 설치 중 데이터 손실이나 오류를 수정할 수도 있습니다.

IMU와 INS의 차이점은 무엇입니까?

관성 측정 장치(IMU)와 관성 항법 시스템(INS)의 차이는 기능과 복잡성에 있습니다.
IMU(관성 측정 장치)는 가속도계와 자이로스코프를 통해 측정된 차량의 선형 가속도 및 각속도에 대한 원시 데이터를 제공합니다. 이는 롤, 피치, 요 및 움직임에 대한 정보를 제공하지만, 위치나 항법 데이터는 계산하지 않습니다. IMU는 외부 처리 과정을 통해 위치나 속도를 결정하기 위한 움직임 및 방향에 대한 필수 데이터를 전달하도록 특별히 설계되었습니다.
반면, INS(관성 항법 시스템)는 IMU 데이터와 고급 알고리즘을 결합하여 시간에 따른 차량의 위치, 속도 및 자세를 계산합니다. 센서 융합 및 통합을 위해 칼만 필터링과 같은 항법 알고리즘을 통합합니다. INS는 위치, 속도 및 자세를 포함한 실시간 항법 데이터를 제공하며, GNSS와 같은 외부 위치 확인 시스템에 의존하지 않습니다.
이 항법 시스템은 포괄적인 항법 솔루션이 필요한 애플리케이션, 특히 군용 UAV, 선박 및 잠수함과 같이 GNSS 사용이 제한된 환경에서 주로 활용됩니다.

RTK와 PPK의 차이점은 무엇입니까?

Real-Time Kinematic (RTK)는 일반적으로 RTCM 형식의 보정 스트림을 사용하여 GNSS 보정 정보가 거의 실시간으로 전송되는 위치 결정 기술입니다. 그러나 GNSS 보정 정보의 완전성, 가용성, 범위 및 호환성을 보장하는 데 어려움이 있을 수 있습니다.

 

RTK 후처리 대비 PPK의 주요 장점은 후처리 과정에서 전방 및 후방 처리를 포함한 데이터 처리 활동을 최적화할 수 있다는 점입니다. 반면 실시간 처리에서는 보정 데이터 및 전송의 중단이나 비호환성이 발생하면 위치 정확도가 저하됩니다.

 

GNSS 후처리(PPK)가 실시간(RTK)에 비해 갖는 첫 번째 주요 장점은 현장에서 사용되는 시스템이 CORS에서 오는 RTCM 보정값을 INS/GNSS 시스템으로 공급하기 위한 데이터링크/무선 통신 장치를 필요로 하지 않는다는 것입니다.

 

후처리 방식을 채택하는 데 있어 주요 제약 사항은 최종 애플리케이션이 환경에 작용해야 한다는 점입니다. 반면, 최적화된 궤적을 생성하는 데 필요한 추가 처리 시간을 애플리케이션이 감당할 수 있다면 모든 결과물의 데이터 품질을 크게 향상시킬 수 있습니다.