위성항법시스템(GNSS)
항법위성은 정밀한 원자시계와 자신의 궤도 정보를 방송합니다. 휴대전화와 자동차, 선박은 여러 위성의 신호가 도착하는 시간을 비교해 위치를 계산합니다. 미국 GPS, 중국 베이더우, 러시아 GLONASS, 유럽연합 갈릴레오가 대표적이며 신호 수신에 이동통신망은 필요하지 않습니다.
핵심 정보
- 운영 기관
- 미국(GPS)·중국(베이더우)·러시아(GLONASS)·유럽연합(갈릴레오)
- 운용 시작
- 1978년(첫 GPS 위성)
- 용도
- 전 세계 위치결정·항법·정밀시각 제공
GNSS는 미국의 GPS, 중국의 베이더우, 러시아의 글로나스, 유럽연합의 갈릴레오처럼 여러 국가·지역이 운용하는 위성항법 체계입니다. 위성이 보내는 정확한 시간과 궤도 정보를 이용해 휴대전화와 자동차, 선박이 현재 위치를 계산합니다. 주요 위성 대부분은 ISS보다 약 50배 높은 고도 2만 km 안팎의 중궤도를 돕니다.
어떤 체계가 있을까?
GPS는 1995년 최초로 완전한 전 지구 운용 능력을 갖췄습니다. 글로나스는 고위도에서도 좋은 관측 조건을 제공하는 궤도를 사용합니다. 유럽연합의 갈릴레오는 민간 운용을 중심으로 설계됐고, 중국의 베이더우 3호 전 지구 체계는 2020년 7월 31일 공식 서비스를 시작했습니다.
각 체계에는 수십 기의 위성이 있어 세계 어디서나 위치 계산에 필요한 위성을 여러 대 볼 수 있게 합니다.
위치는 어떻게 계산할까?
각 위성에는 원자시계가 있고, 자신의 위치와 정확한 시각을 계속 방송합니다. 휴대전화는 신호가 도착하는 데 걸린 시간으로 각 위성까지의 거리를 추정합니다.
여러 거리 정보를 삼변측량에 사용하면 위치 범위를 좁힐 수 있습니다. 휴대전화 시계는 원자시계보다 훨씬 부정확하므로 3차원 위치와 수신기 시계 오차를 함께 풀려면 보통 최소 네 기의 위성 신호를 동시에 받아야 합니다.
정확도와 보강 체계
공개 민간 신호는 보통 수 m 정확도를 제공하고 휴대전화 내비게이션은 흔히 3~5 m 정도입니다. 지상 보강과 위성 기반 보강, 이중 주파수 신호를 이용하면 측량과 자동주행에서 수십 cm 또는 cm급까지 높일 수 있습니다. 베이더우는 바다나 사막처럼 지상 통신망이 없는 곳에서 단문 메시지 통신도 제공합니다.
인터넷 없이도 위치를 알 수 있을까?
위성 신호로 위치를 계산하는 데 이동통신 인터넷은 필요하지 않습니다. 다만 지도를 미리 내려받지 않았다면 도로 없이 점만 표시될 수 있습니다. 위치 계산과 지도 다운로드는 서로 다른 기능입니다.
현대 휴대전화는 보통 여러 GNSS를 함께 지원합니다. 사용할 수 있는 위성이 많을수록 건물 사이와 나무 근처에서도 안정적으로 위치를 잡을 가능성이 커집니다.
