스마트폰의 GPS 위치정보 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 아하(a-ha) 프로그래밍 지식 답변자 입니다.
우선 GPS를 설명하기 전에 인공위성이 가진 기본 구성 장치를 아셔야 합니다. 인공위성에는 정밀도가 높은 루비듐, 세슘 원자시계와 라디오 송/수신기가 있습니다. 그리고 지구상의 GPS 수신기가 3개 이상의 위성으로부터 수신받는 시간을 계산하여 위성과 수신기간 거리를 계산합니다.
거리 = 빛의 속도 * 신호 수신에 걸린 시간
나머지 각도 등은 지구를 바라보고 있으므로 이미 계산이 되어있습니다. 위를 사용한 삼각측량법으로 현재 위치를 추적하게 됩니다.
또한 정확한 위치를 알아내기 위해선 하나의 위성을 더 추가하여 총 4개 이상의 위성을 사용합니다.
그리고 실내, 높은 건물이 많은 도시, 나무가 울창한 숲 등에선 수신 신호가 굴절되는 다중경로 현상이 발생하여 정확한 위치를 수신하지 못할 수도 있습니다. 또한 기상 조건이 좋지 않을 경우 전리층 오차 등 여러가지 오차가 발생합니다.
답변이 도움이 됐으면 합니다. 좋은 하루 되세요!
GPS를 이용하여 위치정보를 파악하는 기본원리는 삼각측량의 원리를 적용한 것입니다.
위성은 일정한 궤도를 따라 이동하는데 스마트폰에 있는 GPS 수신기를 키게되면 위성과 수신기가 전파신호를 주고받게 됩니다.
이때 신호를 주고받는데 걸리는 시간으로 위성과 스마트폰의 거리를 계산 할 수 있습니다.
거리를 계산하는 방식은 빛의 속도에 신호를 주고받는데 걸리는 시간만큼을 곱해서 계산할 수 있습니다.
이때 사용하는 위성의 수는 3~4개 입니다.
위의 우측 그림을 보면 거리를 구한 각 위성을 기준으로 가상의 구를 그리면 세 구가 만나는 점이 2곳임을 알 수 있습니다.
이상적으로는 정확히 1점에서 만나고 그지점이 스마트폰의 위치이지만 오차로 인해 2개의 지점을 얻게됩니다. 때문에
오차범위를 최소화 하기위해 현대의 GPS 수신기는 다른 위치에 있는 4번째 위성의 정보도 추가로 얻습니다.
