최근 스마트폰 Global Navigation Satellite System (GNSS) 수신기의 성능을 개선하기 위하여 다양한 위성 군을 결합하는 다중 위성항법시스템과 듀얼 밴드 트래킹이 가능한 수신기를 통해 다중경로오차 에 강인한 GNSS 수신기가 점차 보편화 되고 있다. 하지만 스마트폰과 같이 안테나의 성능이 제한적인 시스템이 도심 지역을 주행하는 차량 네비게이션으로 사용되는 경우 GNSS 신호의 품질 저하가 발생 할 수 밖에 없으므로 관성 센서를 활용한 기법이 여전히 필요한 상황이다. 본 연구에서는 차량 네비게이션에 사용되는 폴더블 스마트폰 GNSS 수신기의 성능 향상을 위하여 스마트폰에 내장되어 있는 MEMS 관성 센서를 결합한 INS/GNSS 복합 항법 소프트웨어를 소개한다. 스마트폰에 내장된 GNSS 수신기는 일반적인 스트랩다운 항법시스템과 달리 항체에 고정되어 있지 않고 언제든지 항체와의 상 대적인 자세 및 위치가 변경될 수 있으며 최근 Wireless Android Auto 사용자가 많아짐에 따라 차량 어디에나 스마트폰을 고정시킬 수 있게 되었으므로 이를 고려하여 항법 소프트웨어를 설계하였다. 또 한 폴딩 폼 팩터를 갖는 스마트폰의 경우 사용자의 직관성을 돕기 위하여 관성 센서의 축이 수시로 변하게 되므로 안정적인 항법을 수행하기 위해서는 이를 고려한 설계가 적용되어야 한다. 국내의 주요 지 역에서 주행 시험을 통해 성능을 검증하였으며 수집된 다수 로그의 통계적인 분석 결과 CN0가 현저히 낮은 상황에서 GNSS only 솔루션에 비해 향상된 도심지역 주행 성능을 확인하였다.

Study on Improving Urban Positioning Performance of GNSS Receivers for Foldable Smartphone

Woohyoup Jang, Heekwon No, Jungbeom Kim*

Recently, to improve the performance of smartphone Global Navigation Satellite System (GNSS) receivers, multi-constellation navigation systems that combine various satellite constellations and capability of dual-band tracking are becoming increasingly popular as GNSS receivers that are robust to multipath errors. However, when a system with limited antenna performance, such as a smartphone, is used for vehicle navigation in urban areas, quality of GNSS signal inevitably is degraded, so conventional method utilizing inertial sensors is still necessary. In this study, we introduce INS/GNSS integrated navigation software that combines MEMS inertial sensors embedded in smartphones to improve the performance of foldable smartphone GNSS receivers used in vehicle navigation. Unlike typical strapdown navigation systems, the GNSS receiver built into a smartphone is not fixed to the vehicle, and its relative attitude and position with respect to the vehicle can change at any time. In addition, with the recent increase in the number of Wireless Android Auto users, smartphones can be placed anywhere in the vehicle, so the navigation software was designed under considering it. Additionally, in the case of smartphones with a folding form factor, the axis of inertial sensor changes frequently to help the user's intuitiveness, so a design that considers this should be applied for stable navigation performance. Performance was verified through driving tests in major domestic regions, and statistical analysis of the collected logs confirmed improved urban driving performance compared to the GNSS only solution in situations where CN0 was significantly low.

Keywords: GNSS/INS, navigation, IMU

Speaker 장우협 삼성전자