스마트 모빌리티 시장의 확대로 스마트폰을 이용한 일상적인 통근과 효율적 물류 시스템 등 위치 공유 서비스를 용이하게 하는 등 스마트폰 측위 기술은 현대 생활의 필수 요소가 되었다. 그러나 인구 밀도가 높은 한국 도시의 특성 상 높은 건물 및 비교적 좁은 도로 등으로 인해 도심지에서는 측위가 어려우며 현재까지도 이와 관련된 많은 연구가 진행되고 있다. 이러한 환경의 특성은 정확한 측위를 어렵게 하며 특히 스마트 폰에 탑재된 Global Navigation Satellite System (GNSS) 칩셋 및 안테나는 일반적으로 사용되는 고가, 대형의 수신기와 안테나 대비 물리적, 비용적 한계에 따라 그 정확도가 비교적 낮기 때문에 정확한 측위에 더욱 어려움을 수반하게 된다. 이러한 맥락에서 도시 환경에서의 정확한 측위를 가능케 하는 것은 스마트 모빌리티 솔루션의 효율성을 보장하는 데 가장 중요하다. 본 연구에서는 스마트폰 기반 GNSS 및 Vision Positioning System (VPS)와의 결합을 통해 스마트폰 측위의 가용성과 정확성을 향상시키는 데 목적을 두었다. 기존의 VPS 기반 측위의 한계점인 사용자 스마트폰의 사진 촬영 및 데이터 전송 부하와 서버측 연산 부하 등 데이터 수집, 처리, 통신 부하를 극복하기 위해 VPS 주기를 늘리고 VPS 실시 후 다음 VPS 실시까지 GNSS 기반 속도 추정과 GNSS를 통한 정확한 위치 및 속도 추정을 진행하여 GNSS 측위 악조건 하에서 도 측위의 가용성과 정확성을 확보하는 것이 가능하게 하여 스마트 모빌리티의 기반이 되는 위치 솔루션의 품질을 향상시킬 수 있었다.

Enhancing Urban Positioning Accuracy Based on Smartphone-Based GNSS-INS and VPS Fusion

Suyeol Kim, Jeonghyeon Yun, Byungwoon park*

With the expansion of the smart mobility market, smartphone positioning technology has become an essential element of modern life, such as facilitating location-sharing services such as daily commuting using smartphones and efficient logistics systems. However, due to the nature of densely populated Korean cities, it is difficult to measure in urban areas due to high buildings and relatively narrow roads, and many studies are still being conducted on this. The nature of this environment makes accurate positioning difficult, especially because the Global Navigation Satellite System (GNSS) chipsets and antennas mounted on smartphones are relatively low in physical and cost limitations compared to commonly used expensive and large receivers and antennas. In this context, enabling accurate positioning in urban environments is of paramount importance to ensuring the efficiency of smart mobility solutions. This study aims to improve the availability and accuracy of smartphone positioning through the combination of smartphone-based GNSS-Inertial Navigation System (INS) and Vision Positioning System (VPS). To overcome the data collection, processing, and communication loads of user smartphones, which are the limitations of existing VPS-based positioning, the availability and accuracy of the position can be improved by increasing the VPS frequency and performing GNSS Doppler-based speed estimation.

Keywords: GNSS, inertial navigation, vision positioning, smartphone, sensor fusion

Speaker 김수열 세종대학교