GPS 없이 실내에서 위치 정확히 찾는 기술

GPS의 도움 없이 실내와 실외에서 위치를 5.5 미터 이내의 오차로 측정할 수 있는 기술이 개발됐다. GPS를 활용한 내비게이션의 경우 보통 5~10m의 위치 오차가 발생한다.하지만 GPS는 실내에선 무력화된다.

'IEEE 스펙트럼'에 따르면 '대린 영(Darrin Young)' 등 미국 유타대 엔지니어들은 GPS의 도움 없이도 실내와 실외에서 위치를 비교적 정확하게 측정할 수 있는 기술을 개발했다. 이번 연구는 지난 11일부터 15일까지 샌프란시스코에서 열린 ‘ISSCC( International Solid-State Circuits Conference) 2018’에서 발표됐다.

연구팀은 압력센서, IMU(관성항법장치) 등을 내장한 발목이 긴 부츠의 시제품을 제작해 실험을 진행했다. IMU(inertial measurement unit)는 자이로스코프, 자기계, 가속도계 등으로 만들어진 블랙박스다. 항공기 조종사들은 고급 사양의 IMU를 활용해 내비게이션에 활용한다.

유타대 연구진은 휴대용 제품에 저가의 IMU를 구현하는 방법을 생각해냈다. 하지만 저가의 IMU는 시간이 지나면서 측정 값에 오류가 생긴다. 가령 의자에 앉아 있더라도 5분이나 10분 정도 시간이 흐르면 상당한 거리를 움직인 것으로 나올 수 있다. 유타대 연구팀은 이 같은 오류를 차단하기 위해 부츠 안창에 유연한 성질을 갖고 있는 MEMS 압력 센서를 부착했다. 부츠를 신고 걸으면 발 뒷굼치가 100밀리초 정도  땅에 딪는 순간이 있는데 압력센서를 통해 IMU의 측정 오류를 수정하도록 했다는 것. 발뒷금치가 지면에 닿을때마다 압력센서가 이를 인식해 IMU의 오류값을 수정할수 있다는 것이다. 시간이 지나더라도 IMU의 측정 값에 오류가 누적되지 않는다.

▲ 부츠를 신고 야외에서 테스트하는 모습

연구팀은 이 기술의 위치 정확도를 테스트하기 위해  배낭에 있는 컴퓨터와 부츠내 장치를 케이블로 연결해 보행하면서 GPS 데이터와 비교하도록 했다. 연구팀은 솔트레이크시티와 샌프란시스코에서 보행 테스트를 했다.

▲ 부츠를 신고 이동한 거리의 추적

테스트 결과 위치 오차가 5m 정도에 불과했다는 것이다. 연구팀은 이 기술을 활용하면 화재 진압이나 인명 구조를 위해 건물안으로 들어간 소방수나 재난 구조활동가들이 위치를 정확히 파악할 수 있을 것으로 보고 있다. 연구팀은 이 시스템이 지형의 영향을 받지 않는다고 설명했다.