드론은 항공 사진 촬영부터 정밀 농업 및 지도 제작에 이르기까지 다양한 작업에 혁신적인 솔루션을 제공하여 수많은 산업에 혁명을 일으켰습니다. 이러한 기능을 가능하게 하는 중요한 구성 요소는 드론의 위치 확인 시스템입니다. 이 기사에서는 GPS, GNSS, RTK, PPK 등 드론에 사용되는 다양한 포지셔닝 기술을 살펴보고 해당 기술의 기능, 장점 및 응용 분야를 자세히 설명합니다.
1. GPS(지구 위치 확인 시스템)
정의: GPS(Global Positioning System)는 미국 정부가 운영하는 위성 기반 내비게이션 시스템입니다. 최소한 4개의 위성에 대한 시야가 방해받지 않는 한, 위성 네트워크를 사용하여 지구 어디에서나 GPS 수신기에 지리 위치 및 시간 정보를 제공합니다.
작동 방식: GPS 수신기는 지구 궤도를 도는 GPS 위성에서 보낸 신호의 시간을 측정하여 위치를 계산합니다. 각 위성은 위성의 위치와 신호가 전송된 정확한 시간이 포함된 데이터를 전송합니다. 수신기는 이 데이터를 사용하여 각 위성까지의 거리를 계산하고 삼변측량을 통해 위치를 결정합니다.
애플리케이션: GPS는 스마트폰, 자동차 내비게이션 시스템, 드론을 포함한 소비자 기기의 내비게이션에 널리 사용됩니다. 기본 탐색 및 위치 추적과 같은 다양한 레크리에이션 및 상업용 드론 애플리케이션에 충분한 정확도를 제공합니다.
일부 드론용 GPS 모듈
장점:
- 글로벌 커버리지
- 비용 효율적
- 사용하기 쉬움
제한사항:
- 정확도는 일반적으로 2~10미터 이내입니다
- 건물이나 나무 등 장애물로 인해 성능이 저하될 수 있습니다
2. GNSS(지구항법위성시스템)
정의: GNSS는 전 세계적으로 서비스를 제공하는 위성 항법 시스템을 총칭하는 용어입니다. 여기에는 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS, 유럽연합의 Galileo, 중국의 BeiDou 등의 시스템이 포함됩니다.
작동 방식: GNSS 수신기는 여러 위성 집합의 신호를 사용할 수 있으므로 GPS와 같은 단일 시스템을 사용할 때보다 정확도와 신뢰성이 향상됩니다. 더 많은 위성에 액세스함으로써 GNSS는 다양한 환경에서 더 나은 위치 정확도와 견고성을 제공할 수 있습니다.
애플리케이션: GNSS는 자율 주행 차량, 고급 드론, 지리공간 측량 등 더 높은 정확성과 신뢰성이 요구되는 애플리케이션에 사용됩니다.
드론 GNSS 모듈 구매:
장점:
- GPS 단독에 비해 정확도와 신뢰성이 더 높습니다
- 어려운 환경에서 더 나은 성능
제한사항:
- 단일 시스템 수신기보다 비용이 높음
3. RTK(실시간 운동학)
정의: RTK는 위성 기반 위치 확인 시스템에서 파생된 위치 데이터의 정밀도를 높이는 GPS 보정 기술입니다. RTK는 고정 기지국과 모바일 수신기를 사용하여 실시간 보정을 제공하고 센티미터 수준의 정확도를 달성합니다.
작동 방식: RTK 시스템에는 고정된 위치에 있는 기지국과 로버 또는 이동국(예:g, 드론). 기지국은 위성으로부터 신호를 수신하고 알려진 위치를 기반으로 보정값을 계산합니다. 그런 다음 이러한 수정 사항을 로버에 전송하고 로버는 이를 자체 위성 데이터에 적용하여 정확도를 크게 향상시킵니다.
애플리케이션: RTK는 정밀 농업(예:g, 식재, 살포), 건설현장 측량, 공간정보 수집 등을 수행합니다.
Holybro H-RTK F9P Rover Lite GPS 모듈
장점:
- 센티미터 수준의 정확도
- 실시간 수정
제한사항:
- 기지국과 안정적인 통신 링크가 필요합니다
- 더 높은 비용과 복잡성
4. PPK(후처리 운동학)
정의: PPK는 RTK와 유사한 또 다른 GPS 보정 기술이지만 보정 시점이 다릅니다. 실시간 수정 대신 PPK 수정은 데이터 수집 후 후처리 중에 적용됩니다.
작동 방식: PPK에서는 기지국과 로버가 모두 독립적으로 위성 데이터를 기록합니다. 임무가 완료된 후 두 스테이션의 데이터가 함께 처리되어 정확한 수정 사항을 계산하고 정확도를 향상시킵니다.
애플리케이션: PPK는 항공 사진, 지형 매핑, 자산 관리 등 실시간 수정이 중요하지 않은 애플리케이션에 자주 사용됩니다.
CUAV 새로운 C-RTK 2 PPK 및 RTK GNSS 모듈 지원
장점:
- 센티미터 수준의 정확도
- 실시간 커뮤니케이션 링크가 필요하지 않습니다
제한사항:
- 실시간으로 수정이 불가능합니다
- 데이터 후처리 필요
결론
드론 애플리케이션에 적합한 위치 확인 시스템을 선택하려면 GPS, GNSS, RTK 및 PPK 간의 차이점을 이해하는 것이 필수적입니다.
- GPS는 일반 내비게이션 및 기본적인 위치 확인 요구에 적합합니다.
- GNSS는 더욱 까다로운 애플리케이션에 향상된 정확성과 신뢰성을 제공합니다.
- RTK는 즉각적이고 고정밀 포지셔닝이 필요한 작업에 필요한 실시간, 센티미터 수준의 정밀도를 제공합니다.
- PPK은 비슷한 높은 정밀도를 제공하지만 후처리가 허용되고 실시간 정확도가 중요하지 않은 애플리케이션에 적합합니다.
적절한 시스템을 선택하는 것은 필요한 정확성, 예산, 운영 조건 등 프로젝트의 특정 요구 사항에 따라 달라집니다. 이러한 첨단 측위 기술을 활용함으로써 드론은 다양한 분야에서 전례 없는 수준의 정밀도와 기능성을 달성할 수 있습니다.