gps의 원리를 좀 알고싶습니다~

Question

gps로 세상이 돌아간다고해도 과언이 아닌데요

gps라는게 내가쏘는 데이타를 위성이 받아서 딜레이없이 인식한다는게 맞는건가요?

어떤 방식으로 네비라던지 걷기운동할때 속도라던지

바로바로 체크가되는걸까요?

서로 송수신을 아주빠르게 받으면서 데이타를 기록하는건가요? 위성으로?

gps의 원리를 좀 알려주셨으면 좋겠씁니다

Answer 1

안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.

GPS는 4개의 위성으로부터 나오는 전파를 분석하여 현재의 위치를 알게 됩니다. GPS 위성이 보내는 전파에 담긴 시간 정보를 수신기에서 받은 시간과 비교한 후 시간 차이에 따른 빛의 이동 거리를 계산한다면 GPS 위성과 측정 위치와의 거리를 구할 수 있습니다. 이를 이용하여 하나의 위성에서부터 거리를 측정하면 현재 자신의 위치는 위성을 중심으로 하는 구면상에 존재하게 됩니다.

두 번째 위성에서 측정한 거리를 고려한다면 두 위성을 중심으로 하는 구면이 만나는 지점인 원이 자신이 위치가 됩니다. 두 개의 위성으로부터 측정된 원과 세 번째 위성으로부터의 거리의 교차점을 구하면 구한 원위의 두 지점이 자신의 위치가 됩니다. 일반적으로 두 지점 중 하나는 우주 공간이나 땅 속 깊은 곳과 같은 불가능한 위치이므로 자신의 위치는 나머지 하나가 됩니다. 마지막으로 네 번째 위성과 시각 오차를 설정한 다음 수신기의 시간을 위성과 완전히 같게 만들어 오차를 보정하면 정확한 자신의 위치를 알 수 있게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.

gps는 위성의 신호를 이야기하는데 위성과 신호를 주고 받는게 아닙니다.

4개 이상의 위성에서 신호를 보내고 있는거고(보낸 시간, 위성위치) 수신자는 여러 신호들을 받아 본인의 위치를 계측할 수 있습니다.

위성에서 보낸 시간과 내가 수신한 시간차를 알고 있으면 빛의 속도를 이용하여 거리를 예상할 수 있고

이런 위성신호를 3개이상 가지고 있으면 각 위성의 위치와 거리를 선으로 그어봤을 때 교차하는 지점이 생기고 이 지점이 내 위치라는걸 알게됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

GPS의 원리는 3개에서 위성으로부터 전파를 주고 받아 위치를 알아내는 원리입니다.

아래 사진을 참고하여, 질문자님이 위성 1이라고 가정하고 질문자님과 거리가 1m 떨어진 지점을 찍으라고 하면 3차원 공간상에 굉장히 많은 점을 찍을 수 있습니다(빨간 원). 왼쪽으로 1m 일수도 있으며, 오른쪽으로 1m일 수 있고 다양한 방향으로 1m 일 수 있습니다. 그런데, 질문자님과 2m 떨어진 지점에 다른 한 사람이 있으며 이 사람을 위성 2라고 생각해보죠. 그러면 질문자님과 거리가 1m이면서 위성 2인 사람과 거리가 2m인 지점을 찍으라고 하면 2점을 찍을 수 있습니다(빨간원과 초록원). 근데, 또 다른 사람(위성 3)이 있을 경우를 생각해 보면 이 사람 기준으로 거리가 3m인 지점을 찍으라고 하면 1점을 찍을 수 있죠(빨간, 파랑, 초록 원이 만나는 점). 이러한 원리로 GPS를 탑재한 물체와 위성 3개와 신호를 주고 받아 각 위성과 GPS와의 거리를 측정함으로써 위치를 정확하게 찾을 수 있는 것입니다.

이 때 단순히 위치를 계산하는 것이 아닌 신호가 주고 받아지는 시간 간격에 대해 지연되는 오차도 고려하고, 지구와 우주에서의 시간이 다르게 흘러 상대성 이론을 고려한 오차도 고려하여 보정을 통해 정확한 위치 정보, 속도 정보를 전달하는 것입니다.

도움이 되셨길 바라며, 도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.

Answer 4

GPS는 삼각측량을 바탕으로 위치를 알 수 있습니다.

삼각측량은 어떤 한 점의 좌표와 거리를 삼각형의 성질(사인 법칙)을 이용하여 알아내는 방법입니다.

찾으려는 점과 두 기준점이 있으면, 삼각형이 만들어지고,

그 변의 길이를 측정하여 사인 법칙 등을 이용하여 거리를 알아낼 수 있습니다.

GPS 수신기는 세 개 이상의 GPS 위성에 송신된 신호를 수신하기 때문에 삼각측량법을 쓸 수 있습니다.