[GPS] 시리즈

스마트폰에서 GPS 수신이 안된다는건 상상하기도 힘든데요 특히 등산를 하면서 내 위치를 기록하고 지도를 보면서 안전한 길을 찾는 능력을 갖기 위해선 GPS 수신은 절대적입니다

하지만 많은 분들은 GPS에 대해 잘 모르고 있는데요 사실 뭐 잘 몰라도 됩니다 ㅋㅋ

그래도 알면 상식을 넓히는데 도움이 되지 않을까 생각해서 저번에 해발 고도에 이어 2번째로 GPS에 관한 글을 쓸까 합니다

사실 오늘 GPS 고도에 대한 글을 쓸까하다가 저번 글 댓글을 보니 해발 고도가 어렵다고 하시는 분들이 계셔서 일단 GPS에 대한 이해가 더 필요한 듯 싶어 GPS 작동 개념을 간단하게 쓰려고합니다

일단 복잡한 수학식이나 용어는 뺐습니다 ㄷㄷ

GPS 기본 개념

시간 x 속도 = 이동 거리

위 식을 아마도 모르시는 분들이 없으실 겁니다 그러니까 내가 1시간 동안 100km의 속도로 차을 이동한다면 얼마만큼 갔는지 이식을 이용하면 바로 계산이 나오는데요 이식을 이용해서 스마트폰(GPS 수신기)은 약 20,000km 상공의 GPS위성으로부터 거리를 알아내고 그걸 이용해 나의 위치를 스마트폰속 GPS수신 칩이 계산해줍니다

일단 그러기 위해서는 GPS위성으로부터 2가지를 수신 받아야 하는데요 첫 번째 시간, 두 번째는 GPS위성의 궤도 데이터입니다

거리를 계산하기 위해서 위 식처럼 속도도 알아야 하는데요 전파의 속도는 정해져 있기 때문에 속도는 자연스럽게 알게 됩니다

위성에서 전달 받은 시간은 스마트폰 시간과 비교해서 시간의 차이를 계산합니다 그러면 앞서 말한 시간 x 속도 = 이동거리 식을 이용해 위성으로부터 내 위치까지의 거리가 계산이 되고 하늘에 떠 있는 위성 궤도 데이터를 이용해 위치까지 계산합니다

1개의 위성 데이터가지고 부족하기 때문에 적어도 3개 이상의 위성이 필요한데요 적어도 3개의 위성의 시간 차이를 이용해서 거리를 구하고 위성의 궤도 즉 위성의 위치를 이용해 삼변측량을 하면 나의 위치가 계산되는데요 하지만 원자 시계를 쓰는 위성이라도 시간이 완전히 정확하지 않아 오차를 보정해야 하는데요 이때 1개의 위성을 더 이용해 시간을 보정합니다 그래서 정확한 위치를 계산하기 위해선 적어도4개의 위성이 필요합니다

전체적인 GPS 프로세서

1. GPS 위성은 원자 시계를 이용해 시간과 미리 계획된 위성의 궤도 정보를 L 밴드(주파수)를 이용해 전파를 발신합니다.

2. GPS 수신기 즉 스마트폰은 GPS 위성으로부터 시간과 위성 궤도 정보를 수신합니다.

3. 스마트폰 속 GPS 칩은 수신된 위성 궤도와 위성 시간을 스마트폰 시간과 비교해서 거리와 위치를 구합니다 그리고 지구 타원체인 WGS84 좌표계를 이용해서 좌표와 고도를 계산합니다.

4. GPS 칩은 계산된 위치 좌표와 고도를 "NMEA-0183"이라는 표준 프로토콜을 사용해서 위치 좌표와 고도에 대한 데이터를 "NMEA"라는 메시지로 출력합니다

5.위치 좌표와 고도가 표시된"NMEA" 메시지를 스마트폰에 설치된 GPS 앱(운동, 등산앱...등)이 받아서 위치와 고도, 속도를 사용자에게 보여줍니다.

더 단순하게 표현하면 위 그림처럼 됩니다.

여기까지 이해가 잘 되셨나요. ㅎㅎ;; 다음엔 GPS에서 고도 적용에 대한 글을 써 보겠습니다.