GPS Positioning   GPS 측위

(2019-09-16)

GPS Surveying, GPS 측량, 의사 거리, 위성 측량, 단독 측위, 상대 측위

1. GNSS (GPS) 측량/측위

  ㅇ 4 이상의 GPS 위성(기지점)으로부터 수신기(미지점)까지의 의사 거리를 이용하여,
     - 수신지점의 3 차원 위치를 결정하는 방법

  ※ 의사 거리 (Pseudorange)
     - GPS 위성에서 GPS 수신기까지의 거리를 구할 때, 오차를 포함한 추정 거리 량
     - 구분 : 위상 의사 거리, 코드 의사 거리
     - 의사 거리 = 전파 속도 x 전파 시간
                 = 전파 속도 x (GPS 위성 전파 발사 시각 - GPS 수신기 수신 시각)


2. GNSS (GPS) 측량/측위 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
     - 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 : 삼각 측량/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 편도 거리 측정(One way Ranging) 방식을 기본으로 사용
     - 위성 발사 전파를 편방향으로 수신하여 위성까지의 거리(관측점~위성 간 거리) 계산
     - 적어도 4개의 위성을 동시에 관측하여, 3 차원 좌표 결정

  ㅇ GPS 위성GPS 수신기 간의 거리 측정 방법의 종류는 다음 2가지 가능
     - 코드 기반 거리 측정 방법 (C/A 코드,P 코드)
     - 위상 기반 거리 측정 방법 (반송파)


3. 단독 측위 (1점 측위, 절대 측위) (Point Positioning)

  ㅇ 주로, 항법에 이용됨

  ㅇ GPS수신기 1대에 의한 것으로 GPS 측위의 기본적인 방법
     - 1점 측위, 절대 측위 라고도 함
     - 1점에서의 위치 좌표 결정

  ㅇ 단독 측위의 특징 
      - 1개의 수신기에서 여러개(4개 이상)의 위성을 한꺼번에 관측
      - 의사거리를 이용한 위치결정 방법
      - 일반적으로 L1 반송파 대역 1 파 만 사용
         . 이 때의 정확도 낮음 (약 20 m 정도)
      - 공간 상에서 도플러 효과 측정에 의해 속도 벡터측정 가능


4. 상대 측위 (Relative Positioning, Differential Positioning)

  ㅇ 주로, 측량에 이용됨

  ㅇ 2 이상의 GPS 수신기위치벡터의 정밀 측정
     - 상대측위는 2개 이상의 GPS 수신기로 거의동시에(보통 수분이내) 위성을 관측하여
       관측점 간의 상대 기선 벡터를 구함

  ㅇ 상대 측위의 특징
     - 반송파위상차를 사용
     - 반송파 위상관측법이 주로 사용됨
     - 정밀도 높음

  ㅇ 상대 측위의 구분
     - 정적 측량
        . 오랜 시간 동안 관측을 함 (초기 GPS 측량)
     - 동적 측량 
        . 하나의 수신기는 고정하고, 다른 수신기를 이동시키며 측량
        . 차분 측위 : 미지점에 대해 의사거리 보정 실시 ☞  DGPS


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