서리대, GPS 없는 위치 추적 AI 'PEnG' 개발…오차 22m로 축소

PEnG(Pose-Enhanced Geo-Localisation)은 GPS 위성 신호를 전혀 쓰지 않고 기기의 위치를 파악하는 오픈소스 시각 내비게이션 시스템이다. 고층 빌딩이 밀집한 도심이나 터널처럼 위성 신호가 끊기기 쉬운 환경에서 인공위성 사진과 지상 카메라 영상을 대조해 현재 좌표와 카메라 방향을 계산한다.

작동 원리와 정확도

시스템은 2단계 파이프라인으로 작동한다. 먼저 지상 거리 영상의 특징점을 기반으로 대략적인 위치를 좁힌 뒤, 상대적 자세 추정 기술을 사용해 카메라의 촬영 각도와 방향을 계산하며 정밀 보정을 거친다.

가장 실용적인 부분은 하드웨어 장벽이 매우 낮다는 점이다. 고가의 라이다나 복잡한 멀티 센서 구성 없이, 양산형 차량에 흔히 쓰이는 저가형 단안 카메라 한 대만으로 전체 위치 추적 과정을 처리한다.

도심 환경 테스트에서 기존 시각 기반 추적의 오차는 최대 734m에 달했으나, PEnG은 이를 22m로 줄여 오차 범위를 거의 40분의 1 수준으로 압축했다.

코드 공개 및 개발 현황

영국 서리대학교 연구팀이 개발했으며, 세부 연구 내용은 학술지 'IEEE Robotics and Automation Letters'에 공식 게재됐다.

연구팀은 자율주행과 로봇 분야 엔지니어들이 자유롭게 실험하고 확장할 수 있도록 코드를 오픈소스로 공개했다. 현재는 실제 도로 환경에서 시스템을 구동할 수 있는 하드웨어 시제품 제작에 집중하고 있다.

왜 중요한가

배송 로봇, 드론, 자율주행 소프트웨어를 개발하는 엔지니어라면 PEnG을 눈여겨볼 만하다. 고비용 라이다나 정밀 지도를 구축하지 않고도 흔한 단안 카메라와 상용 위성 지도만으로 GPS 음영 지역에서 20m급 오차를 달성할 수 있음을 입증했기 때문이다.

물론 22m 오차는 일반 도로에서 차량이 차선을 유지하며 주행하기에는 여전히 거칠다. 따라서 단독 주행용보다는 터널이나 고층 빌딩 숲에서 위성 신호가 끊겼을 때 길을 완전히 잃지 않도록 돕는 비상 백업 레이어로 IMU나 휠 센서와 결합해 사용하는 방식이 가장 합리적이다.