GPS 시스템은 어떻게 작동합니까?

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GPS 란?

GPS 또는 Global Positioning System은 모든 기후 조건에서 위치 및 시간 정보를 사용자에게 제공하는 위성 내비게이션 시스템입니다. GPS는 비행기, 선박, 자동차 및 트럭의 내비게이션에도 사용됩니다. 이 시스템은 전 세계의 군사 및 민간 사용자에게 중요한 기능을 제공합니다. GPS는 전 세계적으로 지속적인 실시간 3 차원 포지셔닝, 내비게이션 및 타이밍을 제공합니다.

GPS 시스템은 어떻게 작동합니까?

GPS는 세 부분으로 구성됩니다.




1) 우주 세그먼트 : GPS 위성

2) 미군이 운영하는 통제 시스템,



3) 군사 및 민간 사용자와 GPS 장비를 모두 포함하는 사용자 세그먼트.

공간 세그먼트 :

우주 세그먼트는 별자리의 위성 수입니다. 그것은 고도 12,000 마일에서 12 시간마다 지구를 도는 29 개의 위성으로 구성됩니다. 공간 세그먼트의 기능은 경로 / 내비게이션 신호를 라우팅하고 제어 세그먼트가 보낸 경로 / 내비게이션 메시지를 저장 및 재전송하는 데 사용됩니다. 이러한 전송은 위성의 매우 안정적인 원자 시계에 의해 제어됩니다. GPS 우주 세그먼트는 사용자가 언제든지 지구 표면의 어느 지점에서든 적어도 4 개의 동시 위성을 볼 수 있도록 충분한 위성이있는 위성 별자리에 의해 형성됩니다.


GPS제어 세그먼트 :

제어 세그먼트는 마스터 제어 스테이션과 전 세계에 퍼져있는 원자 시계가 장착 된 5 개의 모니터 스테이션으로 구성됩니다. 5 개의 모니터 스테이션은 GPS 위성 신호를 모니터링 한 다음 해당 인증 정보를 마스터 제어 스테이션으로 전송하여 이상이 수정되고 지상 안테나를 통해 GPS 위성으로 다시 전송됩니다. 제어 세그먼트는 모니터 스테이션이라고도합니다.

제어 세그먼트

제어 세그먼트

사용자 세그먼트 :

사용자 세그먼트는 GPS 위성으로부터 신호를 수신하고 각 위성으로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 결정하는 GPS 수신기로 구성됩니다. 주로이 세그먼트는 미군, 미사일 유도 시스템, 거의 모든 분야의 GPS 민간 응용 분야에 사용됩니다. 대부분의 민간인은 이것을 조사에서 운송, 천연 자원으로, 거기에서 농업 목적 및 매핑에 사용합니다.

사용자 세그먼트

사용자 세그먼트

GPS가 위치를 결정하는 방법 :

글로벌 포지셔닝 시스템의 작동 / 작동은 '삼변 측량'수학적 원리를 기반으로합니다. 위치는 위성까지의 거리 측정에서 결정됩니다. 그림에서 4 개의 위성은 지구상에서 수신기의 위치를 ​​결정하는 데 사용됩니다. 목표 위치는 4에 의해 확인됩니다위성. 그리고 세 개의 위성이 위치를 추적하는 데 사용됩니다. 네 번째 위성은 각 우주선의 목표 위치를 확인하는 데 사용됩니다. 글로벌 포지셔닝 시스템은 위성, 제어 스테이션, 모니터 스테이션 및 수신기로 구성됩니다. GPS 수신기는 위성에서 정보를 가져와 삼각 측량 방법을 사용하여 사용자의 정확한 위치를 결정합니다.

GPS 회로

GPS는 다음과 같은 여러 가지 방식으로 일부 사고에 사용됩니다.

  1. 예를 들어 위치 위치를 결정하려면 헬리콥터 조종사에게 위치 위치의 좌표를 무선으로 보내야 조종사가 당신을 태울 수 있습니다.
  2. 예를 들어 한 위치에서 다른 위치로 이동하려면 전망대에서 화재 경계로 이동해야합니다.
  3. 예를 들어 디지털화 된지도를 만들려면 화재 경계와 핫스팟을 플로팅해야합니다.
  4. 서로 다른 두 지점 사이의 거리를 결정합니다.

GPS의 3 가지 장점 :

  • GPS 위성 기반 내비게이션 시스템은 군사, 민간 및 상업 사용자에게 중요한 도구입니다.
  • 차량 추적 시스템 GPS 기반 내비게이션 시스템은 턴 바이 턴 방향을 제공 할 수 있습니다.
  • 매우 빠른 속도

2 GPS의 단점 :

  • GPS 위성 신호는 전화 신호에 비해 너무 약하기 때문에 실내, 수중, 나무 아래 등에서는 잘 작동하지 않습니다.
  • 가장 높은 정확도를 얻으려면 수신기에서 위성까지의 가시선이 필요합니다. 이것이 GPS가 도시 환경에서 잘 작동하지 않는 이유입니다.

GPS 수신기 사용 :

GPS 수신기에는 여러 모델과 유형이 있습니다. GPS 수신기로 작업하는 동안 다음 사항이 중요합니다.

  • 나침반과지도.
  • 다운로드 한 GPS 케이블.
  • 여분의 배터리.
  • 데이터 손실 방지, 데이터 부정확성 감소 또는 기타 문제를 방지하기위한 GPS 수신기의 메모리 용량에 대한 지식.
  • 가능할 때마다, 특히 나무 아래, 협곡, 운전 중에는 외부 안테나를 사용하십시오.
  • 사고 또는 기관 표준 규제 좌표계에 따라 설정 GPS 수신기.
  • 수신기에 저장하는 내용을 설명하는 메모입니다.

GPS 오류

GPS 수신기가 계산 한 위치의 정확도를 저하시키는 오류의 원인은 많습니다. GPS 위성 신호가 소요하는 이동 시간은 GPS 신호가 전리층과 대류권을 통과 할 때 대기 효과에 의해 변경 될 수 있으며, 이로 인해 신호 속도가 우주의 GPS 신호 속도와 달라집니다. 또 다른 오류 원인은 GPS 수신기 자체에 내재 된 전기적 간섭 또는 오류를 유발하는 잡음 또는 신호 왜곡입니다. 위성 궤도에 대한 정보는 위치를 결정할 때 수신 한 정보를 기반으로 GPS 수신기가 실제로 '생각한'위치가 아니기 때문에 위치 결정에 오류가 발생합니다. 위성에 탑재 된 원자 시계의 작은 변화는 큰 위치 오류로 변환 될 수 있으며 1 나노초의 시계 오류는 지상에서 1 피트 또는 0.3 미터의 사용자 오류로 변환됩니다. 다중 경로 효과는 위성에서 전송 된 신호가 수신기 안테나에 도달하기 전에 반 사면에서 반사 될 때 발생합니다. 이 과정에서 수신기는 지연된 경로 (다중 경로)뿐만 아니라 직선 경로에서도 신호를받습니다. 이 효과는 TV 세트의 고스트 또는 이중 이미지와 유사합니다.

GDOP (기하학적 정밀도 희석)

위성 지오메트리는 또한 GPS 위치의 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 효과를 GDOP (Geometric Dilution of Precision)라고합니다. 이는 위성이 서로에 대한 위치를 나타내며 위성 구성의 품질을 측정합니다. 다른 GPS 오류를 수정할 수 있습니다. 대부분의 GPS 수신기는 불확실성을 최소화하고 최상의 위성 형상을 제공하는 위성 별자리를 선택합니다.

GPS 수신기는 일반적으로 위치 정밀도 (Position Dilution of Precision) 또는 PDOP 측면에서 위성 형상의 품질을보고합니다. PDOP는 수평 (HDOP) 및 수직 (VDOP) 측정 (위도, 경도 및 고도)의 두 가지 유형입니다. 현재 PDOP 값을 통해 수신기가 사용할 수있는 위성 포지셔닝의 품질을 확인할 수 있습니다. DOP가 낮 으면 정확도가 높고 DOP가 높으면 정확도가 낮습니다. PDOP의 또 다른 용어는 TDOP (Time Dilution of Precision)입니다. TDOP는 위성 클록 오프셋을 나타냅니다. GPS 수신기에서 PDOP 마스크라는 매개 변수를 설정할 수 있습니다. 이로 인해 수신기는 지정된 제한보다 높은 PDOP를 가진 위성 구성을 무시합니다.

선택적 가용성 (SA) :

선택적 가용성은 DOD가 의도적으로 GPS 신호의 정확도를 저하시켜 인공 시계 및 천체력 오류를 유발할 때 발생합니다. SA를 구현하는 동안 GPS 오류의 가장 큰 구성 요소였으며 최대 100 미터의 오류를 발생 시켰습니다. SA는 SPS (Standard Positioning Service)의 구성 요소입니다.

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