GPS(2)

작동원리

GPS는 위성에서 보내주는 항법 메시지를 받아 수신기에서 위치를 계산함으로써 위치를 파악하는 위성항법 시스템이라 말할 수 있습니다. 수신기에서는 자신이 받은 신호가 24개의 위성중 어떤 위성으로부터 왔는지를 알아야 하는데, 각 위성에서 모두 똑같은 주파수로 각자의 데이터를
실어 보내기 때문에 주파수로는 구분이 불가능합니다.

따라서 각 위성마다 독립적인 ID코드를 할당하여 발신위성을 파악합니다.
이러한 방식이 CDMA (Code Division Multiple Access)방식입니다. 수신기는 위성으로 부터의 신호가 들어오면 가지고 있는 모든 위성의 ID중 서로 맞는 ID를 찾아 냅니다.
그렇게 어느 위성으로부터 온 신호인지를 파악하게 되면 항법 데이터를 얻게 되고 위치를 계산하게 됩니다.

GPS신호체계

각 위성은 두 가지의 다른 주파수의 신호를 동시에 발생시키는데 L1 반송파라고 알려진
1.57542 GHz 주파수와 L2 반송파라고 불려지는 1.2276 GHz 주파수의 신호로 구성되어 있습니다.
이러한 반송파에 중첩되는 정보는 PRN (Pseudo-Random Noise) 코드와 항법 메시지로(Navigation Message)이루어져 있습니다.

PRN 부호는 다시 C/A (Coarse Acquisition) 코드와 P 코드 (Precise code) 로 나누어 지며,
항법 메시지 신호에는 위성의 시각 보정 정보와 궤도 정보 이외에 다른 위성들에 대한 대략의
궤도 정보가 함께 수록되어 있습니다.



GPS오차원인

GPS의 오차 원인은 인공위성이 가진 위성의 시간/위치 오차, 전파 경로에 따른 이온층/ 대류층/
다중경로 오차, 수신기 시계/ 잡음오차, 위성 배치에 따른 기하학적 오차, 고의 잡음 (Selective Availability: SA, 2000년 5월1일 제거됨) 등이 있습니다.



GPS응용분야

측지/측량
영국과 프랑스 사이의 도버 해협 터널 공사 때 영국의 작업자들은
도버에서 부터, 그리고 프랑스의 작업자들은 프랑스 칼레이에서 부터 공사를
시작했습니다.

양쪽에서 터널을 굴착하는 방식은 정확한 도킹이 가장 중요한데 그들은
GPS 수신기로 자신의 위치를 확인하여 서로 정확히 중간 지점에서
만날 수 있었습니다.
만약 GPS 수신기가 없었다면 터널은 휘었을지도 모릅니다.


Car Navigation
자동차 안에 부착된 네비게이터를 통해 가고자 하는 곳의 위치를 찾아가는
방법은 우리에게 가장 친숙한 GPS의 적용 기술 중 하나입니다.

운전자에게 디스플레이 스크린과 음성을 통해 방향을 가르쳐주는
자동차용 GPS 기술은 이미 상용화되고 있으며 대중 교통 체계, 배달 트럭
그리고 퀵 서비스 등 원활한 육상 운송, 운항을 위해서 GPS 기술을 사용합니다


Mobile Device
핸드폰과 PDA 등 Mobile Device 에도 GPS가 많이 장착되고 있습니다. 지도와 함께 자신의 위치를 보여주고 근처의 여러 교통, 쇼핑, 식당 등의 정보가 제공되는 단말기용 GPS 기술은 어느 지역으로 여행을 가더라도 낯선 방문객이 되지 않게 만들어 주는 편리한 기술입니다.

GPS는 또한 생명을 구하는 위급한 상황에서 큰 도움이 됩니다. 많은 경찰서와 소방서 그리고 비상 의료 서비스 등에서는 생사를 다투는 상황에서 가장 빠르게 대처 할 수 있도록 GPS 기술을 이용합니다. 그들은 GPS 수신기를 이용해 자신의 위치, 제일 가까운 동료 경찰차,
소방차, 구급차들이 있는 곳을 파악해 빠른 조치를 취할 수 있습니다.

그 외에 Personal GPS 수신기를 이용해 즐길 수 있는 다양한 레저와 스포츠도 있습니다.일정한 지역을 지정해서 등반이나 Hiking을 즐길 수도 있고 , 물고기가 많이 잡힌 지역 등을Marking 하여 낚시를 즐길 수도 있습니다.

미국에서 유행하고 있는 Geocaching 이라는 보물찾기 게임도 GPS 장치를 이용한 인터넷 동호회에서 발달된 형태입니다.
이 게임은 Geocaching.com 이라는 인터넷 사이트를 운영하여 활성화되고 있습니다.


농업분야
미국에서는 광활한 대지에 농사를 지을 때 GPS가 달린 자동화 기계를 이용하여 원하는 지역에 씨를 뿌리고 수확을 거두고 있습니다.

컴바인과 같은 농기계에 미리 작업 위치와 관련 내용을 입력해 무인 작업을 하도록 하면 수많은 인건비를 절약하는 효과를 낼 수 있습니다.


군사용
걸프 전 당시, 각국 연합군들이 아무런 지표가 될 만한 지형지물이 없는 사막에서 성공적으로 작전을 수행할 수 있었던 것은 바로 GPS 덕분이었습니다. 또한 미사일에 GPS수신기를 달아 원하는 표적을정확히 맞출 수 있는 등, GPS 기술은 군의 과학화를 위해 빼놓을 수 없는 부분입니다.
이제는 미국과 독일, 이스라엘, 한국 등 많은 나라에서 군사 훈련을 목적으로 GPS를 이용하고 있습니다


항공운항제어
비행기의 자동항법 운항을 가능하게 하는 GPS 기술은 항공기의 위치와 자세를 스스로 계산할 수 있을뿐 만 아니라 문제가 생기면 새로운 위치나 자세로 변경할 것을 지시할 수 도 있습니다.
또한 항공기의 이착륙 유도 시스템인 ILS와 통합해 안전한 이착륙을 가능하게 합니다.


야생동물관리
두루미와 같은 철새의 이동경로 그리고 몬타나 사슴과 모하베 사막 거북이 같은 멸종직전의 동물들의 분포 패턴과 가능한 질병의 원인 파악을 위해 동물들에게 부착하는 GPS 수신기와 아주 작은 송신기가 사용됩니다.
GPS 기술은 VHF 주파수를 이용한 단순 추적 장치보다 훨씬 뛰어난 정밀도와 성능을 지니므로 생물학자들에게 많은 인기를 얻고 있습니다.


탐사/시추
극지의 오존층에 생긴 구멍을 조사하고 공기의 질, 기상 변화를 측정하며, 큰 석유 유출을 추적하는 부표도 GPS를 사용합니다. 또한 고고학자들과 탐험가들도 GPS를 이용해 탐사작업을 합니다


출처 : http://www.navicom.co.kr