[펌] GPS 원리
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gps 의 원리
GPS의 위치결정 원리를 간단하게 설명하면 추적된 궤도에 의해서 정확한 위치를 알고 있는 위성에서 발신하는 전파를 수신하여 위성에서 관측점까지의 전파 도달시간을 측정함으로써 공간적 위치를 구하는 것이다. 따라서, 위성과의 거리를 결정하는 가장 중요한 요소는 시간이며, GPS 위성에는 지극히 안정도가 높은 원자시계를 탑재하고 있다. 위성에 탑재된 시계와 수신기의 시계가 정확히 일치한다면, 3개의 위성과의 거리만으로도 3차원적인 위치를 결정할 수 있다. 그러나, 위성에 탑재된 원자시계는 매우 고가이므로 일반인이 사용하기에는 부적합하여 수신기에는 저가의 비교적 정도가 낮은 시계를 사용하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 4개의 위성에서 전파를 수신하여 위성시각과 수신기 시각에서 발생하는 미지의 시간차를 제거하게 된다.
해상과 같이 고도를 알고 있거나, 2차원적인 위치 결정을 위해서 적어도 3개의 위성에서 전파를 수신할 수 있어야 하며, 3차원적인 위치를 결정하기 위해서는 적어도 4개의 위성에서 전파를 수신할 수 있어야 한다.
GPS의 신호구조
각 GPS위성에서 발신되는 신호는 2개의 반송파, 3개의 코드 및 위성 메시지 등이 있다. 반송파와 코드는 기준주파수라 불리는 10.23 MHz의 정배수의 주파수를 사용하고 있으며, 위성 메시지는 저주파인 50 Hz를 사용하고 있다. GPS위성에서 발신하는 반송파는 기준주파수의 154배인 1575.42 MHz(L1, 파장은 19cm)와 120배인 1,227.60 MHz(L2, 파장은 24.4cm)가 있다.
코드는 pseudo-random noise(PRN)코드인 C/A 코드, P코드 및 Y코드가 있다. C/A코드는 L1 반송파를 실리며, 주파수의 기준주파수의 0.1배인 1,023 MHz로서 1/1,000초(1ms)마다 반복된다. P코드는 L1, L2 두개의 반송파에 실리며, 주파수는 기준주파수의 10배인 102.3 MHz로서 267일의 주기를 갖고 있다. Y코드는 P코드와 유사한 코드로서 P코드를 대신할 수 있으며, P코드의 공식은 공개되어 있지만 Y코드의 공식은 공개되어 있지 않다.
위성 메시지는 위성의 위치와 상태를 담고 있으며, real-time의 위치결정에 사용된다. C/A코드는 일반에게 공개되어 자유롭게 사용할 수 있는 반면에, P코드는 군사용으로 정부간의 협정에 의해서 한정된 범위 안에서 사용이 허용되고 있다.
GPS를 이용한 위치 측정법
GPS를 이용하여 위치를 측정하는 방법은 한 대의 수신기를 사용하는 1점 위치측정법과 2대 이상의 수신기를 사용하는 상대 위치측정법으로 크게 구분하고 있다.
1) 1점 위치측정법
1점 위치측정법은 절대 위치측정법이라고도 하며, 1대의 GPS 수신기로 위성들의 전파와 코드를 분석하여 real time으로 지구상의 위치를 나타내는 절대위치를 측정하는 방법이다. 이는 주로 자동차, 항공기 및 인공위성과 같은 고속운동체의 위치 결정과 등산, 해상위치 등과 같이 비교적 낮은 위치 정확도를 필요로 하는 경우에 사용되고 있다.
2) 상대 위치측정법
상대 위치측정법은 위치를 알고 있는 지점으로 부터 위치를 알고자 하는 지점까지의 벡터를 구하여 위치를 구하는 방법이다. 이 방법은 기지점에 수신기를 설치하고, 미지점의 수신기와 양쪽에서 받은 위성정보을 비교 분석하여 위치를 계산한다.
상대 위치측정법의 원리는 위성에서 발신하는 반송파를 여러 개의 수신기에서 수신하여 반송파 또는 코드의 위상을 측정함으로써 전파도달 시각의 차를 측정하는 방식이다. 일반적으로 이 방법을 많이 사용하고 있으며, 근거리 측량의 오차는 수m에서 수mm이며, 원거리 경우에는 10-6에 이르는 정확도가 얻어진다. DGPS(Differential GPS)는 상대 위치측정법중 위성의 발신하는 코드만으로 위치를 측정하는 방법으로 비교적 위치 정확도가 낮아 약 5m의 오차가 발생하며, OTF(On-The-Fly)은 위성에서 발신하는 반송파의 위상으로 위치를 계산하는 방식으로 수mm 이내의 오차로 위치 측정이 가능하다
내용출처 : pen4u
GPS의 위치결정 원리를 간단하게 설명하면 추적된 궤도에 의해서 정확한 위치를 알고 있는 위성에서 발신하는 전파를 수신하여 위성에서 관측점까지의 전파 도달시간을 측정함으로써 공간적 위치를 구하는 것이다. 따라서, 위성과의 거리를 결정하는 가장 중요한 요소는 시간이며, GPS 위성에는 지극히 안정도가 높은 원자시계를 탑재하고 있다. 위성에 탑재된 시계와 수신기의 시계가 정확히 일치한다면, 3개의 위성과의 거리만으로도 3차원적인 위치를 결정할 수 있다. 그러나, 위성에 탑재된 원자시계는 매우 고가이므로 일반인이 사용하기에는 부적합하여 수신기에는 저가의 비교적 정도가 낮은 시계를 사용하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 4개의 위성에서 전파를 수신하여 위성시각과 수신기 시각에서 발생하는 미지의 시간차를 제거하게 된다.
해상과 같이 고도를 알고 있거나, 2차원적인 위치 결정을 위해서 적어도 3개의 위성에서 전파를 수신할 수 있어야 하며, 3차원적인 위치를 결정하기 위해서는 적어도 4개의 위성에서 전파를 수신할 수 있어야 한다.
GPS의 신호구조
각 GPS위성에서 발신되는 신호는 2개의 반송파, 3개의 코드 및 위성 메시지 등이 있다. 반송파와 코드는 기준주파수라 불리는 10.23 MHz의 정배수의 주파수를 사용하고 있으며, 위성 메시지는 저주파인 50 Hz를 사용하고 있다. GPS위성에서 발신하는 반송파는 기준주파수의 154배인 1575.42 MHz(L1, 파장은 19cm)와 120배인 1,227.60 MHz(L2, 파장은 24.4cm)가 있다.
코드는 pseudo-random noise(PRN)코드인 C/A 코드, P코드 및 Y코드가 있다. C/A코드는 L1 반송파를 실리며, 주파수의 기준주파수의 0.1배인 1,023 MHz로서 1/1,000초(1ms)마다 반복된다. P코드는 L1, L2 두개의 반송파에 실리며, 주파수는 기준주파수의 10배인 102.3 MHz로서 267일의 주기를 갖고 있다. Y코드는 P코드와 유사한 코드로서 P코드를 대신할 수 있으며, P코드의 공식은 공개되어 있지만 Y코드의 공식은 공개되어 있지 않다.
위성 메시지는 위성의 위치와 상태를 담고 있으며, real-time의 위치결정에 사용된다. C/A코드는 일반에게 공개되어 자유롭게 사용할 수 있는 반면에, P코드는 군사용으로 정부간의 협정에 의해서 한정된 범위 안에서 사용이 허용되고 있다.
GPS를 이용한 위치 측정법
GPS를 이용하여 위치를 측정하는 방법은 한 대의 수신기를 사용하는 1점 위치측정법과 2대 이상의 수신기를 사용하는 상대 위치측정법으로 크게 구분하고 있다.
1) 1점 위치측정법
1점 위치측정법은 절대 위치측정법이라고도 하며, 1대의 GPS 수신기로 위성들의 전파와 코드를 분석하여 real time으로 지구상의 위치를 나타내는 절대위치를 측정하는 방법이다. 이는 주로 자동차, 항공기 및 인공위성과 같은 고속운동체의 위치 결정과 등산, 해상위치 등과 같이 비교적 낮은 위치 정확도를 필요로 하는 경우에 사용되고 있다.
2) 상대 위치측정법
상대 위치측정법은 위치를 알고 있는 지점으로 부터 위치를 알고자 하는 지점까지의 벡터를 구하여 위치를 구하는 방법이다. 이 방법은 기지점에 수신기를 설치하고, 미지점의 수신기와 양쪽에서 받은 위성정보을 비교 분석하여 위치를 계산한다.
상대 위치측정법의 원리는 위성에서 발신하는 반송파를 여러 개의 수신기에서 수신하여 반송파 또는 코드의 위상을 측정함으로써 전파도달 시각의 차를 측정하는 방식이다. 일반적으로 이 방법을 많이 사용하고 있으며, 근거리 측량의 오차는 수m에서 수mm이며, 원거리 경우에는 10-6에 이르는 정확도가 얻어진다. DGPS(Differential GPS)는 상대 위치측정법중 위성의 발신하는 코드만으로 위치를 측정하는 방법으로 비교적 위치 정확도가 낮아 약 5m의 오차가 발생하며, OTF(On-The-Fly)은 위성에서 발신하는 반송파의 위상으로 위치를 계산하는 방식으로 수mm 이내의 오차로 위치 측정이 가능하다
내용출처 : pen4u
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