[공학]GPS의 개념

GPS(Global Positioning System)는 위성항법장치(衛星航法裝置)라고도 하며 인공위성을 이용한 범세계적 위치결정 체계로, 정확한 위치를 알고 있는 위성에서 발사한 전파를 수신하여 관측점까지의 소요시간을 관측함으로써 관측점의 위치를 구한다. GPS는 NNSS와 교체된 새로운 항법체계로서 인공위성의 도플러 관측에 의한 항법체계인 NNSS는 낙도의 위치결정과 개발도상국의 지도 작성을 위한 기준점 측량 등에 유효하게 이용되고 있으나, 관측의 소요 시간과 정확도 면에서의 문제점을 보완하기 위해 GPS가 등장하게 되었다.
GPS는 1970년대 초반부터 미국정부에 의해 개발되어 60억불의 예산을 투자하여 만든 항법체계이다. 본 취지는 군사적 목적으로 시작되었지만, GPS신호의 일부를 민간인이 사용할 수 있도록 하는 것을 전제로 미국의회가 승인하여 GPS신호 중 L1,C/A코드는 민간에게 개방되었다. 위치 정확도는 군사용과 민간용에 따라 차이가 있으며, 민간용은 수평?수직 오차가 10～15m 정도이며 속도측정 정확도는 초당 3cm이다. 또한, 인공위성에는 3개의 원자시계가 탑재되어 있어 3만 6000년에 1초만의 오차를 갖는 시간 정보를 제공하고 있다.
인공위성을 이용한 항법시스템 GPS는 미국 국방성의 주도로 개발이 시작되었으며, 위성 그룹과 위성을 감시 제어하는 지상관제 그룹, 그리고 사용자 그룹으로 구성되어 있다.
위성 그룹은 모두 24개의 내브스타(NAVSTAR:navigation satellite timing and ranging) 위성으로 구성되었으며, 2만 200km의 지구 상공에 있는 6개의 원궤도에 원자모형처럼 분포되어 있다. 내브스타 1호는 1978년 2월 적도에 대한 경사각이 63°인 우주궤도에 올려졌다. 무게는 455kg, 공급전력은 400W이며 예상수명은 5년이었다.
1982년부터 개량된 2세대 내브스타가 생산되기 시작하였으며 1세대 위…