우버와 구글은 🛰 GPS를 어떻게 보정할까

부정확한 GPS 개선을 위한 눈물겨운 노력

2021.06.07 | 조회 3.02K |
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모상실 레터

국내외 모빌리티 소식과 인사이트를 나눕니다 :)

narr. 폴제이 Paul-jay

GPS는 모빌리티 업계와 떼려야 뗄 수 없는 인프라입니다. 위치의 정확도가 높을수록 제공하는 서비스 품질도 급격히 높아지기 때문인데요. 그래서 주요 모빌리티 기업은 측위 정확도를 높이기 위해 자체적으로 기술을 개발하거나, 관련 기업을 인수하기도 합니다. 국내에서는 카카오모빌리티가 발표한 FIN (Fused Indoor localization, 융합 실내 측위) 기술이나 쏘카가 인수합병한 실내 측위 기술 스타트업 폴라리언트의 사례가 있죠.

그래서 오늘은 이렇게나 중요한 위치 추적 기술 중에 GPS 이야기를 해보려고 합니다. 대체 GPS가 뭔지, 정확한 위치 확인과 추적을 위해 기업들은 어떤 노력을 해왔는지, 대표적인 사례로 '우버'와 '구글'의 기술을 함께 알아볼게요 😎

 

👀 한눈에 보기

  • GPS(Global Positioning System)는 미국에서 만든 위성 항법 시스템입니다. 미국 이외에도 주요 국가들이 자체 위성 항법시스템을 구축하고 있으며, 한국도 자체 시스템을 개발하고 있죠.
  • 위성 항법 시스템의 정확도에 영향을 주는 요인은 다양한데, 주요 모빌리티 기업들이 겪고 있는 대도시 도심 내에서의 문제는 '빌딩숲'으로 인한 다중 경로 효과에 기인합니다.
  • 이를 해결하기 위해 빌딩의 3차원 구조를 반영한 지도를 통해 음영 지역 가중치를 보정하는 기술을 우버를 필두로 구글까지 도입하고 있습니다.

 



 🛰 GPS란 무엇일까요?

GPS(Global Positioning System, 범지구위치결정시스템)는 현재 GLONASS와 함께 완전하게 운용되고 있는 범지구위성항법시스템 중 하나이다. 미국 국방부에서 개발되었으며 공식 명칭은 NAVSTAR GPS(NAVSTAR는 약자가 아니지만 종종 NAVigation System with Timing And Ranging 이라고 하기도 한다.)이다. 무기 유도, 항법, 측량, 지도 제작, 측지, 시각 동기 등의 군용 및 민간용 목적으로 사용되고 있다.

위키피디아


GPS는 미국 국방부에서 개발한 위성을 활용한 범 지구적 위치 결정 시스템입니다. 3~4개 이상의 위성에서 송신된 신호를 수신하고, 해당 신호에 포함된 위성의 위치 정보와 수신된 신호 사이의 시간차를 활용해 수신기의 위치를 결정하는 거죠. 복잡하면 그냥 '미국이 만든 범 지구적 위치 결정 시스템'이라고만 기억하면 됩니다 😁


🇺🇸 미국에서 만든 거 말고 다른 나라 것도 있나요?

미국 이외에 러시아(GLONASS), 유럽연합(EU)(Galileo), 중국(Beidou), 일본(QZSS), 인도(IRNSS) 등도 자체 위성 항법 시스템을 보유하고 있어요. 이를 통칭해 GNSS(Global Navigation Satelite System)이라고 합니다. 왜 각국에서 위성 항법 시스템을 독자적으로 개발하려고 할까요? 위치는 군사용, 민간용 모두 중요한 맥락을 담고 있는 정보이죠. 국가 안보 측면에서나 경제적 효용면에서 중요한 인프라이니까, 강대국 인프라에 의존하게 되면 잠재적인 위협이 될 수 있겠죠.


한국도 자체적으로 🛰 위성 항법 시스템을 가지고 있을까요?

개발하고 있습니다! KPS(Korea Positioning System)라고, 2035년 도입을 목표로 개발하고 있어요. 이른 시일 내에는 GPS의 위치 정확도를 보정하는 보강시스템인 KASS(한국형 위성항법 보강 시스템)도 도입해 기존 17~30m에 해당하던 GPS 위치 오차를 1m까지 줄이는 걸 목표로 달리고 있습니다. 우주 강국 한국!

 

 

그런데 왜 GPS는 안 정확할까요..? 🤔


측위가 부정확한 원인은 다양합니다. 심지어 전리층과 대류층 굴절과 GPS 수신기 자체에서 발생하는 잡음도 영향을 미치는데요, 이는 다양한 필터 기술을 통해 보정하고 있습니다. 그런데 우리가 주로 사용하는 대도시 도심에서 GPS 위치가 튀는 이유는 따로 있습니다. 바로 빌딩숲 때문이죠.


위성에서 나온 신호가 빌딩을 맞고 반사될 때가 있어요. 이때 반사를 인지하지 못하고 기존 신호 경로의 연장선상에 있다고 판단하면, 반대편에 있는 것처럼 나오는 것이죠. 이 문제를 '다중 경로(multipath) 효과'라고 합니다. 도심에서는 이게 가장 주요한 원인으로 손꼽히고 있어요.



그럼 기업들은 부정확한 GPS 문제를 해결하기 위해 어떤 노력을 하고 있을까요?


이 문제를 해결하기 위한 접근 방법은 크게 두 가지로 나눌 수 있어요.

수신기 쪽에서 다양한 보정 기술 적용  vs. 위성 인프라의 개선


대부분의 모빌리티 서비스를 제공하는 기업들은 '수신기 쪽에서 다양한 보정 기술 적용'을 문제 해결 방법론으로 채택했습니다.


🚙 우버(Uber)

모빌리티 서비스 기업의 큰 형님 격인 우버는 2015년 Microsoft의 Bing Map팀을 전체 인수했습니다. 무려, 100명에 달하는 팀을 통째로 인수했죠. 그리고 2016년 ShadowMaps라는 스타트업을 인수해 이 문제를 해결해나가기 시작합니다.


ShadowMaps의 기술, 주목할 만한데요. 도심 내 빌딩의 3차원 구조를 가진 지도를 통해서 음영 지역을 파악하고, GPS 신호가 닿기 어려운 음영 지역의 가중치는 낮게, 잘 도달하는 지역의 가중치는 높게 해서 보정하는 방식이에요. 아래의 그림처럼 보정 전에는 파란색 원에 해당하는 50m 에러를 보이다가, 이런 음영 지역 보정을 거치면 10m 오차로 줄어듭니다. 우버 앱을 켜면 자신의 위치를 나타내는 파란색 점이 스멀스멀 움직이는 모습을 보실 수 있는데, 그게 지속적으로 보정하는 모습입니다. 그 보정 뒤에 이런 기술이 숨어있는 거죠.

 

📱 구글(Google)

이미 구글은 안드로이드 API를 통해서 보정해서 개선된 위치 데이터를 제공하고 있어요. GPS 음영 지역의 가중치를 신뢰도에 반영해서 함께 제공하고 있었는데요. 최근에 빌딩숲을 포함한 3차원 구글맵을 주요 도심 지역에 적용해 더욱 개선된 Fused Location Provider API를 제공하고 있습니다.

Android's 3D mapping aided corrections cover more than 3850 cities, including: - North America: All major cities in USA, Canada, Mexico. - Europe: All major cities. (100%, except Russia & Ukraine) - Asia: All major cities in Japan and Taiwan. - Rest of the world: All major cities in Brazil, Argentina, Australia, New Zealand, and South Africa.

 

전세계 3,850개 도시에서 제공 중이며, 북미 주요 도시 전체를 포함하여, 유럽 주요 도시 전체에도 제공 중인데요. 아쉽게도 한국은 아직 미지원입니다;; 한국에서 운영 중인 모빌리티 기업들도 곧 개선된 API를 쓸 수 있길 고대합니다 🙏


점점 더 정확한 위치가 요구되는 모빌리티 업계, 🚙 기술도 빠르게 진보하고 있습니다.
1m 안으로 오차가 줄어들고, 실외뿐 아니라 실내까지 정확하게 위치를 측정할 수 있다면
어떤 모빌리티 서비스가 가능할까요? 
상실이 여러분들 생각은 어떠신가요? 🤔



 

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