### 0.0.1 LPF(Low Pass Filter)를 활용한 가중치 급변 방지 평활화(Smoothing) 기법 및 블렌딩 비활성화 임계 조건

12.6.2.1절에서 도출한 역분산 가중치( $W_1, W_2$ )는 이론적으로 완벽해 보이지만, 현실의 드론 비행 환경에 그대로 적용하면 기압골이나 구름의 이동, 미세한 기체 진동 등으로 인해 매 틱(Tick)마다 가중치 수치가 요동치는 가중치 채터링(Weight Chattering) 현상에 직면하게 된다.
가중치가 펄럭거리면(Flapping), 최종 도출되는 융합 좌표 역시 미세하게 흔들리게 되어 결과적으로 기체의 제어기(Position Controller)가 모터 RPM을 신경질적으로 올렸다 내렸다 하는 부작용을 낳는다.

이를 막기 위해 ekf2_gps_blending.cpp 에는 가중치의 변화율을 통제하는 LPF(Low Pass Filter) 아키텍처와, 블렌딩 시스템 자체를 셧다운(Shutdown)시키는 강력한 임계 조건 판단 로직이 이중으로 탑재되어 있다.

0.1 가중치 평활화(Weighted Smoothing)를 위한 LPF 타임 콘스탄트(Time Constant)

순간적으로 $W_1$ 이 0.8에서 0.5로 급락하려 할 때, PX4는 이를 즉시 반영하지 않고 수학적인 댐퍼(Damper)를 거치도록 설계했다.

PX4는 EKF2_GPS_TAU 라는 튜닝 파라미터를 제공하는데, 이는 가중치 변화에 대한 시정수(Time Constant, 통상 10.0초)를 결정한다.
1차 로우 패스 필터(1st-order Low Pass Filter) 알고리즘이 적용되어, 새로운 가중치(Target Weight)가 입력되면 현재 가중치가 목표치를 향해 지수함수적(Exponential) 곡선을 그리며 서서히 이동하게 된다.
$W_{filtered}(t) = W_{filtered}(t-1) + \alpha \cdot (W_{target} - W_{filtered}(t-1))$
여기서 $\alpha$ 필터 계수는 제어 루프 주기( $\Delta t$ )와 시정수( $\tau$ )의 함수로 $\alpha = \frac{\Delta t}{\tau + \Delta t}$ 계산된다.
시정수가 10.0초라는 의미는, 한쪽 GPS의 신호가 급격히 호전되거나 나빠지더라도 그 영향력이 융합 모델에 63.2% 반영되기까지 무려 10초의 긴 딜레이를 고의로 부여한다는 뜻이다. 이 육중한 댐핑 효과 덕분에 기체는 GPS 오차의 단기적 스파이크(Spike)에 흔들리지 않고 매우 묵직하고 젠틀하게(Smooth) 궤적을 융합해 낸다.

2. 가중치 격차 한계점과 블렌딩 비활성화 임계 조건

가중치 블렌딩 기법의 근본적인 한계는 두 GPS 센서의 품질 상태가 엇비슷할 때만 유효하다는 것이다. 만약 A 센서는 RTK 수준으로 극도로 정밀한데, B 센서는 실내에 들어온 것처럼 위치가 10m씩 튀고 있다면, 이 쓰레기 데이터(B)를 1%라도 섞는 것은 전체 위치 해상도에 치명적인 오염을 초래한다.

PX4 센서 융합 모듈은 이를 판단하는 엄격한 임계 조건(Threshold) 을 감시한다.

초과 분산의 포착: 만약 $W_1$ 과 $W_2$ 를 계산하는 과정에서 두 GPS에서 올라온 분산(Variance) 값의 격차가 계산 로직 상의 특정 비율 배수(Multiplier)를 넘어서게 되면 로직은 즉각 경고를 발생시킨다.
블렌딩의 즉각 중단(Blending Suspend): 두 센서 간 정확도(Accuracy) 차이가 극심하다고 판단된 순간, ekf2 의 스케줄러는 블렌딩 모드를 즉시 파기(Suspend)한다.
순수 스위칭(Pure Switchover) 모드로의 강제 전환: 부드러운 평활화 연산(LPF)을 모두 우회(Bypass)하고, 건강한 쪽(Primary-like) 센서의 가중치를 1.0(100%)으로 강제 세팅하며, 오염된 센서의 가중치는 0.0으로 직행시킨다. 아예 수학적 연결 고리를 끊어버리는 이 하드-스위칭 모드는 열등한 데이터가 우수한 데이터를 갉아먹는 ‘역선택(Adverse Selection)’ 현상을 막기 위한 최종 논리 방패다.

요약하자면, 평상시에는 LPF(Low Pass Filter)를 통해 우아하게 가중치를 줄타기하다가, 두 센서의 품질 격차가 궤도를 벗어나는 순간 냉혹하게 블렌딩을 셧다운하고 살아남은 단일 센서만을 껴안는 것. 이것이 PX4가 자랑하는 실전형 GPS 융합 필터의 차가운 두 얼굴이다.