GNSS (Global Navigation Satellite System) — 위성 기반 지구 위치 결정 시스템의 총칭. 자동차에서는 내비게이션, 텔레매틱스, V2X, ADAS, eCall 등 여러 애플리케이션에 활용된다. 대표적 위성 군집(constellations):
| 위성 시스템 | 운영 주체 |
|---|---|
| GPS | 미국 |
| Galileo (GAL) | 유럽 |
| BeiDou (BDS) | 중국 |
| GLONASS | 러시아 |
주파수 대역
GNSS 위성은 L1·L2·L5·L6/E6 중 3~4개 주요 주파수 대역에서 신호를 전송한다. 지역적 정지 위성(geostationary)이 제공하는 보정 서비스를 수신하기 위해 L-band(L1 바로 아래)도 활용된다.
정확도 요구사항
u-blox 프랭크 버니(Franck Berny, 차량용 GNSS 제품 디렉터) 발언 기준:
| 애플리케이션 | 요구 정확도 |
|---|---|
| 텔레매틱스 / V2X | 1m 미만 |
| ADAS (차선 단위 측위) | 데시미터 수준 |
| 고정밀 최상위 수준 | 센티미터 수준 |
GNSS 보정 서비스
GNSS의 본질적 오차(글로벌 오차 — 위성에 의한 오차, 지역적 오차 — 대기권 전파에 의한 오차)를 보정하는 서비스들:
기법별
- RTK (Real-Time Kinematic)
- PPP-RTK (Precise Point Positioning RTK)
- SSR-RTK(State Space Representation RTK) — 예: u-blox PointPerfect
유료 vs 무료
- 유료 (대륙별 가용): u-blox PointPerfect 등 — 성능 우수, 사용자 위치에 따라 다를 수 있어 다양한 위치 검증 필요
- 무료: Galileo HAS(High Accuracy Service) 등
3대역 GNSS의 이점 (위성당 L1+L2+L5 등 3개 대역)
u-blox 프랭크 버니에 따르면, 위성당 3개 대역을 사용하면 알고리즘 차원에서 중요한 이점이 있다.
- 수신기 수준에서 지역적 오차 계산 가능 → 보정 서비스 요구가 완화됨
- 더 간단하고 완전한 글로벌 보정 스트림만 있으면 충분
- 3개 대역 간 주파수 거리가 클수록 더 좋음
- 글로벌 보정은 IP 연결 없이 이동 중/정지 위성으로부터 GNSS 안테나로 직접 수신 가능
보안 위협·방어
버니에 따르면 GNSS 보안은 신뢰성 보장의 근간이며 새로운 위협에 대응하기 위한 지속적인 여정이다. u-blox X20 등 최신 수신기에 내장된 방어 메커니즘:
- Hardware Root of Trust — HW 기반 신뢰점
- RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring) — 무결성 모니터링 및 교차 검증 (u-blox는 25년간 지속 개선)
- Galileo OSNMA(Open Service Navigation Message Authentication) — 갈릴레오 신호 인증
- 관성 센서 기반 스푸핑 방지 — 수신기가 GNSS 계산 위치와 실제 차량 동역학 간 불일치를 감지
기능 안전
u-blox는 기능적으로 안전한 GNSS 수신기(기능 안전 인증)를 제공해 GNSS 하위 시스템 자체에 안전 목표를 할당할 수 있게 한다. 이는 ADAS 레벨 3~5 애플리케이션에서 특히 중요.
차량 내 GNSS 장착 동향
버니에 따르면 자동차 제조사들이 차량당 평균 1개 이상의 GNSS 수신기를 장착한다. 여러 수신기 장착의 이점:
- 성능 향상·설계 유연성
- 개발 비용 절감
- 출시 기간 단축
독립형 고성능 GNSS는 끊김 없는 내비게이션·앱·V2X·ADAS 같은 까다로운 애플리케이션에 필수적이며, eCall과 같은 기본 애플리케이션만 지원하는 것이 아니다. 5G TCU(텔레매틱스) 분야는 빠르게 성장 중이라고 한다.
HD 맵과 GNSS
OEM 별 시스템 아키텍처 차이:
- HD 맵 미사용 OEM: GNSS가 더 간단한 보정 서비스와 함께 사용되어 관련 정확도 달성
- HD 맵 사용 OEM: GNSS가 더 포괄적인 보정 서비스와 함께 사용되어 정확도 극대화