GPS 속도계는 얼마나 정확한가

짧은 답: 하늘이 트인 곳에서 최신 스마트폰은 약 1 km/h 이내로 속도를 읽고, 그보다 나은 경우도 흔합니다. 대부분의 자동차 속도계보다 정확합니다. 긴 답이 더 흥미로운데, 숫자가 어떻게 만들어지는지가 하드웨어보다 훨씬 중요하기 때문입니다.

GPS에서 속도를 얻는 두 가지 방법

가장 뻔한 방법은 두 개의 측위점을 잡아 그 사이 거리를 재고 경과 시간으로 나누는 것입니다. 동작은 하지만 위치 오차를 그대로 물려받습니다. 각 측위가 ±5 m 정확도이고 1초 간격으로 들어온다면, 정지해 있는 스마트폰이 임의의 방향으로 18 km/h로 가는 것처럼 보일 수 있습니다. 저렴한 트래커가 주차 중에 심하게 요동치는 이유입니다.

더 나은 방법은 **도플러**입니다. 위성은 지면에 대해 약 3.9 km/s로 움직이고, 수신기가 각 위성에 얼마나 빠르게 다가가거나 멀어지는지에 따라 신호의 주파수가 이동합니다. 네 개 이상의 위성이 보이면 수신기는 위치를 거치지 않고 자신의 속도 벡터를 곧바로 풀어냅니다. 결과는 비교할 수 없이 안정적이고 보통 초속 몇 센티미터 수준으로 정확하며, 가능한 경우 스마트폰이 측위 정보의 speed 필드에 보고하는 값이 바로 이것입니다.

Live Speed Tracker는 기기가 도플러 값을 제공하면 언제나 그것을 쓰고, 제공하지 않을 때만 위치 차분 계산으로 돌아갑니다. 속도계의 상태 표시줄은 지금 어느 쪽이 쓰이고 있는지 항상 알려 줍니다. 신뢰도의 차이가 알아 둘 만큼 크기 때문입니다.

정확도 숫자가 뜻하는 것

±12 m처럼 표시되는 값은 **수평 정확도 반경**입니다. W3C 사양은 이를 보고된 위치를 중심으로 실제 위치를 95 % 신뢰도로 포함하는 원으로 정의하지만, Android는 68 % 반경을 보고하고 브라우저는 이를 그대로 전달합니다. 따라서 보증이 아니라 대략적인 참고치로 여기세요. 속도의 정확도를 직접 말해 주지는 않지만 둘은 상관관계가 있습니다. 위치의 원을 넓히는 나쁜 위성 배치는 속도 해도 똑같이 나쁘게 만들기 때문입니다.

대략의 기준:

• ±10 m 미만 — 좋음. 값을 믿어도 됩니다.
• ±10~25 m — 보통. 대략적인 속도 감을 잡기에는 충분하지만 계시에는 맞지 않습니다.
• ±25 m 초과 — 나쁨. 이 페이지는 믿지 않는 숫자를 보여 주는 대신 그런 측위를 통째로 버립니다.

측정을 나쁘게 만드는 것

• 건물. 빌딩 사이 협곡은 신호를 반사하고, 반사된 신호는 늦게 도착하므로 수신기는 그것을 추가 거리로 해석합니다. 이를 다중경로라 하며 도심에서 가장 큰 오차 원인입니다.
• 터널과 실내 주차장. 신호가 아예 없습니다. 속도는 얼어붙었다가 밖으로 나오는 순간 튑니다.
• 나무 그늘과 깊은 계곡. 보이는 위성이 줄면 배치가 나빠집니다.
• 콜드 스타트. 최근 항법력 데이터가 없으면 수신기가 첫 측위를 얻는 데 30~60초가 걸릴 수 있습니다. 고장이 아니라 찾는 중입니다.
• 스마트폰의 위치. 금속 대시보드, 주머니 속, 열선이 들어간 앞유리는 모두 신호를 약화시킵니다. 하늘이 잘 보이는 앞유리 거치대는 컵홀더보다 측정 가능한 수준으로 낫습니다.

이 페이지가 걸러내는 이유

화면에 닿기 전에 모든 측위에 세 가지 필터가 작동합니다.

1. 정확도 반경이 30 m보다 나쁜 측위는 곧바로 버립니다.
2. 400 km/h를 넘는다고 나오는 값은 GPS 튐으로 보고 버립니다.
3. 거리는 실제로 움직이는 동안, 대략 1.8 km/h 이상일 때만 누적합니다.

세 번째가 들리는 것보다 중요합니다. 이것이 없으면 주차된 차의 대시보드에 한 시간 놓인 스마트폰이 순전한 흔들림만으로 2킬로미터의 주행을 태연히 기록합니다. 그러면 평균 속도를 포함해 거기서 파생되는 모든 통계가 틀어집니다.

걸러낸 측위의 개수는 상태 표시줄에 표시됩니다. 장거리 주행에서 몇 건이면 정상입니다. 수십 건이라면 하늘이 잘 보이지 않는 곳에 있다는 뜻이고, 숫자를 의심하며 보아야 합니다.

참고 자료

• GPS.gov: GPS Accuracy 는 공식 민간용 수치를 제시합니다. 스마트폰은 하늘이 열린 곳에서 보통 반경 4.9 m 이내이며 건물과 나무 근처에서는 더 나빠집니다.
• W3C Geolocation API 는 이 페이지가 속도와 정확도 반경을 위해 읽는 두 필드 coords.speed와 coords.accuracy를 정의합니다.
• ESA Navipedia: GNSS Basic Observables 는 도플러 관측량을 설명합니다. 수신기는 연속된 위치가 아니라 이 값에서 속도를 직접 구합니다.