GPS는 어떻게 우리에게 정확한 위치, 시간을 알려주나요?
스마트폰에 GPS가 탑재되어 있어서 지도 어플리케이션을 실행하면 내가 어디에 있는지 굉장히 정확하게 알 수 있는데요. 위치 뿐만아니라 정확한 시간마저도 알려준다는데, 어떻게 가능한건가요?
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다. GPS(Global Positioning System)는 지구 주변을 도는 인공위성들이 발하는 신호를 이용하여 위치를 측정하는 시스템입니다. GPS 수신기는 적어도 4개 이상의 위성 신호를 받아서 각 위성으로부터의 거리를 측정하고, 이를 통해 위치를 계산합니다. 이때 각 위성의 시간 신호를 동기화하여 시간을 정확하게 맞추어 위치를 계산합니다.
안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.
GPS는 지구 상공에 있는 위성으로부터 신호를 수신하여, 지구 상의 위치를 파악하는 위성 기반의 위치 결정 시스템입니다.
GPS 위성 안에는 세슘이 포함된 원자시계가 있으며 이 시계는 십만 년 동안 1초 정도의 오차를 갖습니다. GPS위성은 이 시계의 정확한 시각과 위성의 정확한 위치를 지상의 수신기로 송신하며 GPS수신기는 각 위성으로부터 신호를 수신하여, 신호가 전송되었을 때의 시간과 수신된 시간을 비교하여 거리를 계산합니다.
그리고 이런 거리를 계산하기 위해 GPS위성에서 전송된 신호의 속도인 빛의 속도를 알아야 하는데, GPS수신기는 이를 알아내기 위해 GPS위성에서 전송된 시간 신호와 동기화된 시계를 내장하고 있고 이 신호는 GPS위성에서 전송되었을 때의 시간과 GPS 수신기에서 신호가 수신된 시간을 비교함으로써 거리를 계산하는 것입니다.
GPS수신기는 거리를 계산하기 위한 방법으로 삼각측량을 이용합니다. 이 방법은 GPS수신기와 3개 이상의 위성 사이의 삼각형을 형성하여 위치를 결정하는 방식이며, 위성 위치와 거리를 알면 GPS수신기의 위치는 위성 위치를 중심으로 하는 반지름이 거리인 구의 표면 위에 위치하게 됩니다.
따라서 GPS수신기는 적어도 4개 이상의 GPS위성으로부터 신호를 수신하여 위치를 계산하여 위치를 파악하는 것입니다. 하지만, 위성과 수신기 사이의 신호가 막히거나 반사되는 등의 상황이 발생하면 그 정확도가 떨어질 수도 있습니다.
안녕하세요. 김선미 과학전문가입니다.
미국 국방부에서 개발하여 미국 운수부와 관리하는 위성항법 시스템입니다.
세계 어느 곳에서든 3대 이상의 인공위성에서 신호를 받아, 각자의 단말기에서 수학적으로 잘 짜여진 알고리즘을 수행하며 최대 초당 50번씩, 자신의 위치를 정확히 알아낼 수 있게 고안된 역사적으론 미국의 2번째 위성항법 체계입니다.
시간과 케플러의 궤도 요소에서 지구타원체 위의 좌표를 유도한다. 이는 후술된대로 정확한 위치 정보 계산에 있어서 정확한 시각 정보가 필수이기 때문입니다.
위성의 궤도정보: 이를 통해서 위성의 정확한 위치를 계산할 수 있습니다.
위성 신호가 발신되는 시간: 이 정보에 포함된 시간과 실제 수신기가 수신한 시간을 비교하면 빛의 속도로부터 역산해 수신기와 위성 사이의 거리를 알 수 있습니다.
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