GPS Positioning   GPS 측위

(2022-05-22)

GPS Surveying, GPS 측량, GNSS 측량, 의사 거리, 위성 측량, 코드 기반 거리 측정, 위상 기반 거리 측정, 반송파 기반 거리 측정

1. GNSS (GPS) 측량/측위

  ㅇ 4 이상의 GPS 위성(기지점)에서 발사된, 서로다른 GPS 신호들 간의,
     - 전파 도달 시간(도착 시간)에 의해,
     - 수신기(미지점)까지의 의사 거리를 계산하고,
     - 이를통해, 수신지점의 3 차원 위치를 결정하는 방법

  ※ 의사 거리 (Pseudorange, Pseudo Ranging)
     - GPS 위성에서 GPS 수신기까지의 거리를 구할 때, 
        . 오차(전파 지연,동기 오차 등)를 포함한 추정 거리 량
     - 의사 거리 = 전파 속도 x 전파 시간
                 = 전파 속도 x (GPS 위성 전파 발사 시각 - GPS 수신기 수신 시각)
     - 의사 거리의 해석 방법상의 구분       ☞ 아래 3.항 참조
        . 코드 기반 의사 거리 
        . 위상 기반 의사 거리 (또는, 반송파 기반 거리) 
     - 의사 거리의 보정 
        . GPS 신호에 포함된 항법메세지 내 여러 계수들을 이용하여 계산 후 보정하게 됨


2. GNSS(GPS)의 `측위` 및 `측량` 원리 및 특징측위 원리 : GPS 위성으로부터 발사된 전파의 소요 시간 또는 위상차 관측
     - 정확한 위치를 아는 위성(기지점)들에서 발사된 GPS 신호를 수신하여 소요 시간들을 관측
        . 전파 속도 (빛 속도)는 일정하다는 기본 원리에 바탕을 둠
           .. (거리 = 빛 속도 x 시간)
        . 이때, 위성 위치를 나타내는 신호도 함께 전송됨

     - 이에따라, 여러 GPS 위성들부터의 GPS 수신기 위치(관측점~위성 간 거리)를 구(球)로써 취하면, 
        . 각 구(球)가 만나는 작은 영역 내에 관측점이 있게되고,
        . 그 영역이 오차 범위 임

  ㅇ 측량 원리 : 삼변 측량의 원리 이용
     - 고전적인 삼각측량(미지점을 제외한 두 각 및 그 사이 변의 길이를 측량)과는 달리,
     - GPS 위성 위치(기지점)로부터 알고 싶은 점(미지점)을 사이에 둔 2변의 길이를 측정 (삼변측량)
        . 실제로는, 4 이상의 위성들로부터의 거리 측정/계산에 의함

  ㅇ 통상, 편도 거리 측정(One way Ranging) 방식을 기본으로 사용
     - 위성 발사 전파를 편방향으로 수신하여, GPS 위성까지의 거리(관측점~위성 간 거리) 계산
     - 적어도 4개의 위성을 동시에 관측하여, 3 차원 좌표 결정


3. 의사 거리 측정 방법의 구분GPS 위성GPS 수신기 간의 거리 측정 방법의 종류는 다음 2가지 가능

  ㅇ 코드 기반 거리 측정 방법 (C/A 코드,P 코드)
     - GPS 위성이 발생한 코드를 수신하고, 
     - `GPS 위성 발생 코드`와 `GPS 수신기 자체 발생 동일 코드` 간의 시간 차이로부터 거리 계산
        . 의사 거리 = 전파 속도 x 시간 차이
     - 주로, 저가 GPS 수신기(스마트폰 내장)에서는 이 방법 만 사용

  ㅇ 위상 기반 거리 측정 방법 (또는, 반송파 기반 거리 측정)
     - GPS수신기에서, 위성 반송파 수신 시작 시점에서, 
     - GPS 위성부터 GPS 수신기까지 L1 반송파파장의 수가 몇개인지를 셈으로써 거리 계산
        . 의사 거리 = N λ + (정수로 나타내지 못한 위상 차이˚)/(360˚) λ
        . λ (L1 반송파파장 길이) : 약 19 ㎝
        . N (모호 정수) : GPS 위성GPS 수신기 사이에 반송파 파장의 개수


[GPS/GNSS] 1. GPS/GNSS 2. GPS 위성 3. GPS 수신기 4. GPS 신호 5. 항법 메세지 6. GPS 측위 7. 단독 측위,상대 측위 8. DGPS 9. GPS 시간 10. GPS 용어

 
        최근수정     요약목록     참고문헌