위성 항법은 사람들이 생활하고 일하는 방식을 근본적으로 변화시켰습니다. 아직 조금 더 정확성을 키우기 위한 노력은 필요한데요. 유럽우주국 ESA는 위성 설계에서 빌려 쓰는 배열 안테나 접근 방식이 미래의 스마트폰, 태블릿, 드론 및 기타 일반적인 가전 기기에 더 나은 GPS 기능을 제공할 수 있는지 확인했습니다.
현재 유럽에서 판매되는 모든 스마트폰은 유럽 갈릴레오(Galileo) 별자리를 사용합니다. 갈릴레오는 2016년에 가동된 글로벌 항법 위성 시스템(GNSS)을 가리킵니다. 현재 세계에서 가장 정밀한 위성 항법 시스템이며 전 세계 30억 명 이상이 사용합니다. 하지만 스마트폰 사용자는 일반적으로 특수 위성 항법 수신기 수준으로 정밀하지 않습니다.
ESA의 프로젝트를 주도하는 안테나 엔지니어 빅토리아 이자(Victoria Iza)는 "위성 내비게이션은 스마트폰이 설계된 다양한 기능 중 하나일 뿐이므로 일반적인 추적 오류가 상당히 높다"고 말합니다. 이자는 "실제로 정확도는 환경에 따라 다르다"며 "하늘의 일부가 가려진 도시의 협곡과 건설된 지역에서 최악이고 추적 오류는 최대 10m 또는 그 이상까지 갈 수 있다"고 설명합니다. 스마트폰을 분해하면 미니 심카드보다 작은 안테나 하나가 나오느데 여기에 내비게이션 기능이 탑재돼 있습니다. 이 기능이 아직 고도로 발달하지 못한 탓입니다.
안테나 수를 조심스레 늘렸다
프로젝트 팀은 AMELIE(차세대 대량 시장 장치를 위한 고급 다중 주파수 GNSS 안테나) 프로젝트의 일환으로 탐색 안테나의 수를 늘렸습니다. 이 안테나를 버튼 주위의 보드 양쪽에 조심스럽게 배치했습니다. 그런 다음 위성 안테나에 공통적인 그룹 접근 방식을 사용해 입력 방식을 개선했습니다.
빅토리아 이자는 "우리 팀은 일반적으로 대형 위성 안테나에서 작업하기 때문에 대중 가전 기기에 보급될 수 있는 흥미로운 프로젝트가 될 것"이라며 "궁극적으로 성공은 최종 사용자의 경험에 따라 평가될 것"이라고 말했습니다.
이를 위해 사용자 테스트가 TeleOrbit, Fraunhofer-IIS가 있는 독일 남부 바이에른 지방의 뉘른베르크와 그 주변에서 진행됐습니다. Fraunhofer-IIS의 마티아스 오버벡(Matthias Overbeck)은 "우리는 안테나 패턴과 다중 경로 신호의 감쇠를 평가하기 위해 무반향 챔버를 사용했다"며 "도시 중심에서 좁은 거리, 야외에서 인구가 적은 지역에 이르기까지 다양한 다양한 환경을 걷고 운전했다"고 설명했습니다.
이 테스트를 통해 연구팀은 사용자 참여의 중요성을 확인했습니다. 스마트폰을 사용자의 손에 놓는 것이 AMELIE 안테나의 동작과 성능에 영향을 미치기 때문입니다. 팀은 두 가지 유형의 안테나를 테스트했습니다. 하나는 두 개의 개별 주파수 대역이 있는 이중 대역 설계로, 전리층, 전기 활성 대기층 및 다중 안테나를 통해 오류를 보정했습니다. 기존 스마트폰 수신기에 비해 상당히 성능이 향상됐습니다. 밴드 버전, 별자리 GPS, GLONASS, BeiDou 및 Galileo의 최대 5개 주파수 대역을 사용할 수 있습니다.
차량 내 사용 테스트도 진행했습니다. 팀은 최적의 30° 각도로 전화기를 잡고 위성 신호에 안테나의 초점을 최적화하는 세라믹 마운트를 조사했습니다. 팀은 정확도가 10배 향상된 결과값을 얻었습니다. 위치 지정 오류는 최대 1m 수준에 불과했습니다.
향후 연구팀은 스마트폰 제조업체와 직접 협력해 탐색 기능에 사용할 수 있는 최대 영역을 확인할 계획입니다. 또한 안테나의 성능은 인접 구성 요소에 의해 영향을 받을 수 있다는 점을 고려해야 합니다.
