## 0.1 다중 위성 시스템(Multi-GNSS) 및 신호 추적 심층 분석

## 0.1 다중 위성 시스템(Multi-GNSS) 및 신호 추적 심층 분석

현대 무인기 측위의 패러다임은 단일 GPS(Global Positioning System) 의존에서 벗어나 여러 국가의 위성 항법 시스템을 동시에 활용하는 다중 위성 시스템(Multi-GNSS) 환경으로 진화하였다. PX4-Autopilot은 u-blox M8/M9/F9 시리즈와 같은 최신 수신기와의 연동을 통해 수십 개의 위성 신호를 동시에 추적하며, 이를 통해 도심 협곡(Urban Canyon)이나 산악 지형과 같은 극한 환경에서도 끊김 없는 자율 비행을 보장한다.

0.1.1 주요 글로벌 항법 시스템 개요

Multi-GNSS 환경에서 PX4가 처리하는 주요 위성 군집은 다음과 같다.

  1. GPS (미국): 가장 오래되고 안정적인 시스템으로, L1, L2, L5 대역 신호를 제공한다.
  2. GLONASS (러시아): FDMA(Frequency Division Multiple Access) 방식을 주로 사용하여 GPS와 주파수 대역이 다르므로 간섭에 강하다.
  3. Galileo (유럽): 민간용으로 설계되어 높은 정밀도를 자랑하며, 특히 수직 오차 보정에 탁월하다.
  4. BeiDou (중국): 고궤도 및 경사 궤도 위성을 포함하여 아시아 태평양 지역에서 높은 가시성을 제공한다.

0.1.2 신호 추정 및 추적 메커니즘

위성 수신기는 위성에서 송출된 확산 코드(Spreading Code)를 복제하여 수신된 신호와 비교하는 방식으로 거리를 측정한다. 이 과정은 크게 두 단계로 나뉜다.

  • 코드 추적(Code Tracking): C/A 코드의 위상을 정렬하여 거리를 측정하며, 오차 범위는 수 미터 수준이다.
  • 반송파 위상 추적(Carrier Phase Tracking): L1/L2 반송파 자체의 위상을 측정하여 밀리미터 단위의 정밀도를 확보한다. 이는 RTK(Real-Time Kinematic) 및 고정밀 측위의 핵심 기술이다.

0.1.3 다중 GNSS의 장점과 PX4의 처리 방식

Multi-GNSS를 사용하면 하늘에 떠 있는 가시 위성(Satellites in View)의 수가 급격히 증가한다. 이는 기하학적 정밀도 저하율(DOP)을 낮추어 위치 정확도를 향상시킬 뿐만 아니라, 특정 위성 시스템에 장애가 발생했을 때 즉각적인 대응을 가능케 한다.

PX4 드라이버는 각 위성 시스템으로부터 들어오는 데이터를 sensor_gps uORB 메시지로 통합하며, 위성별 신호 대 잡음비(SNR)를 실시간으로 모니터링한다. 신호 품질이 낮은 위성은 EKF2의 가중치 계산에서 배제되거나 기각되어, 기체의 갑작스러운 위치 튐(Position Glitch) 현상을 방지한다.