plane03a.gif GPS 용어 사전

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Almanac : GPS 위성의 항법메세지에 포함되어 있는 일련의 변수묶음으로, 수신기가 위성들의 대략 적인 위치를 계산하는 데에 쓰인다. 여기에는 모든 GPS 위성의 위치에 대한 정보가 들어있다.

Ambiguity : 임의의 Cycle수로 관측된 반송파 위상의 초기 Bias. 초기의 위상 관측치는 GPS 수신기가 GPS 신호를 처음 잡았을 때 만들어지는데, 이때 위성과 수신기간에 정확한 cycle수를 알 수가 없으므로 cycle정수에 대한 모호성분이 생긴다. 수신기가 위성의 신호를 잡고 있는 동안 상수로 유지되는 이 모호성분은 반송파 위상자료처리를 할 때 만들어진다.

Antispoofing(AS) : P 코드를 암호화하는 방법으로 2개의 변조된 코드를 합성한다. 즉, P 코드에 암호화된 W 코드를 합성하는 방식이다. 그 결과로 Y 코드가 만들어진다. AS는 암호를 풀 수 있는 수신기를 적들이 만들어낸 엉터리 P 코드의 영향으로부터 보호하는 기능이다.

Binary Biphase Modulation : GPS 신호를 송신할 때 쓰이는 위상변조기술로써 코드나 메세지가 2진수 레벨로 송신될 때, 반송파의 위상을 180도 shift시키는 기술이다. 예를들면, 0이 1로 변한다던지 1이 0으로 바뀌어 송신된다.

Coarse Acquisition (C/A)-Code : GPS 위성에서 송신되는 코드로 PRN 코드와 같은 계열의 코드이다. 각각의 위성은 32개의 고유한 코드를 한개씩 나누어 가지고 있다. 각각의 코드는 1023 chips로 구성되어 초당, 1.023 메가비트의 속도로 전송된다. 이 코드의 순서는 1/1000초마다 반복된다. C/A 코드는 Gold 코드와 PRN 코드로 나뉘는데, 이들은 두 코드간에 매우 낮은 상관관계를 갖고 있어 구분된다.(즉, 두 코드는 Orthogonal하다.) C/A 코드는 현재 L1 주파수로 송신된다.

Carrier : 어떤 변조된 신호를 실어 나르는 라디오파.

Carrier Phase : GPS 수신기가 신호를 잡은 L1 이나 L2 Carrier로 축적된 위상으로 Integraed Doppler 라고도 불리움.

Carrier to Noise Power Density (C/No) : 1Hz 밴드폭에서의 신호대 잡음 강도비로 GPS 수신기의 수행능력을 분석하는 데 있어 중요한 지표이다. GPS 수신기의 공칭 신호대잡음비는 40-50 dB-Hz정도이다.

Carrier-Tracking Loop : GPS 수신기내에 있는 모듈로 수신기의 발진기 신호가 주파수 shift되어 수신된 carrier와 공조되는 신호를 찾아서 위성의 메세지를 변조하고 끄집어낸다. 수신기의 발진기 신호가 carrier와 공조되면 반송파 위상 관측치를 만들기 위해 carrier의 위상이 측정된다.

Chip : bit 형식과 달리 binary 또는 digit 형식으로 정보를 실어나르지 않는다. PRN 코드는 일련의 Chips로 구성되어 있다.

Circular Error Probable(CEP) : 항해시의 위치정밀도 측정치로, 실제 수평좌표에서 오차타원에서 그 반경을 나타낸다. 이 값은 현재 위치가 실제 위치에 있을 확률이 50%임을 나타낸다.

Code-Tracking Loop : 위성과 수신기의 PRN 코드와 공조시키는 수신기내의 모듈로 수신기에서 발생된 PRN 코드를 shift시켜 위성의 PRN 코드와 맞춘다.

Costas Loop : GPS에서와 같이 압축된 반송파 신호를 보낼 때 사용되는 2중 sideband demodulating하는데에, 쓰이는 일종의 Carrier Tracking Loop로 I-Q(for inphase and quadrature)Loop라 불리운다.

Cycle Slip : 반송파 위상 관측치의 끊김현상으로 일시적인 신호 loss에 의함. 만일 어떤 장애물에 의해 일시적으로 신호가 끊긴다면 수신한 신호에는 jump가 생긴다.

Delay-Lock Loop : Code-tracking Loop의 다른 용어.

Differential GPS (DGPS) : GPS에 의해 결정한 위치 오차를 줄이는 기술. 이미 위치를 정확하게 알고 있는 수신기의 위치를 기준으로 사용한다. 대게 DGPS는 기준국에서의 항법메세지, 항법력 그리고 위성의 시계오차를 포함한 효과를 결정하는 것과, 일반 사용자에게 실시간으로 보정된 의사거리를 송신하는 일이 포함된다.

Dilution of Precision (DOP) : 위성들의 상대적인 기하학이 위치결정에 미치는 오차를 나타내는 무차원의 수. DOP는 UERE에 대해 매우 복잡한 효과를 보인다. 일반적으로 위성들간의 공간이 더 많으면 많을수록 수신기에서 결정하는 위치정밀도는 높다. 가장 일반적인 DOP는 Position DOP (PDOP)이다. PDOP에 rms UERE를 곱하면 rms 위치오차가 된다. 또 다른 DOP로는 Geometric DOP (GDOP), Horizintal DOP (HDOP), 그리고 Vertical DOP (VDOP)등이 있다.

Doppler Effect : 수신된 전파신호가 송수신기간의 상대적인 운동에 의해 주파수 shift되는 현상.

Double Difference : 두 수신기가 같은 두 위성을 동시에 추적하여 측정한 반송파 위상의 수학적인 차이를 이용하는 GPS 관측. 첫번째 위성으로부터 각각의 수신기가 수신한 위상의 차이. 두번째 위성으로부터 각각의 수신가가 수신한 위상의 차이. 이 차이들을 빼줌으로서 위성과 수신기의 시계오차를 제거할 수 있다. 주로 위상관측치에 사용되는 방법이지만, 의사거리관측치에도 사용 할 수 있다.

Ephemeris : 시간에 따른 천체의 궤적을 기록한 것.(라틴어로 Diary라는 뜻) 각각의 GPS 위성으로부터 송신되는 항법 메세지에는 앞으로의 궤도에 대한 예측치가 들어있다. 형식은 매 30초마다 기록되어 있으며, 16개의 keplerian element로 구성되어 있다.

Geodetic Datum : 특별히 고안된 기준 타원체로 대게 8개의 매개변수가 필요하다. 타원체의 차원을 결정하는 변수 2개, 지구질량중심에 대한 타원체의 중심의 위치를 결정하는 변수 3개, 그리니치 기준자오선과 지구의 평균 자전축에 대한 타원체의 방향을 결정하는 변수 3개.

Geodetic Height : 타원체 기준면에서의 높이로 ellipsoidal height로도 알려져 있다. geodetic height와 orthometric height간의 차가 Geoidal height이다.

Geoid : 기복이 있지만 완만하며, 지구 중력장의 등포텐샬면을 나타내고, 평균 해수면과 거의 일치한다. 지오이드는 높이를 구할 때 기준이 되는 면이다.

Geoidal Height : 타원체 기준면 위의 지오이드으로부터 높이.

GLONASS : GPS와 유사한 기능을 갖은 러시아의 Global Navigation Satellite System (Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema).

GPS (System) Time : GPS 신호가 기준이 되는 시간으로 지상의 관측소와 위성의 원자시계로 유지된다. 이 시간은 세계표준시와 1마이크로초 이내에서 일치하도록 미 해군 천문대에서 유지하고 있으며, 세계표준시에서 적용되는 윤초는 적용되지 않는다. GPS Time은 1980년의 세계표준시와 일치했지만, 현재는 10초 빠르다.

GPS Week : 1980년 1월 6일 이후 경과한 주일수로 매주 토요일과 일요일 사이의 자정을 기준으로 증가한다.

Hand-Over Word (HOW) : 항법메세지의 서브프레임에서 두번째 word로 다음 서브프레임 앞부분에서 Z-Count를 포함한다. Z-Count는 수신기에서 P 코드를 발생할 때 그 상관관계를 알아내어 결정할 때 쓰인다.

Kalman Filter : 잡음이 섞여있는 관측치로부터 역학적으로 변하는 변수를 연속적으로 추정해내는 최적의 수학적 과정.

Keplerian Elements : 타원궤도를 돌고 있는 위성을 위치(3)와 속도(3)성분으로 나타낼 수 있는 불변량으로 여기에는 궤도장반경, 궤도이심률, 궤도경사각, 승교점의 적경, 근지점인수, 근지점 통과시각등이 있다.

L-Band : 1-2 GHz 사이의 주파수대.

Local Area DGPS (LADGPS) : DGPS의 한 형태로 대게 시선방향에 보이는 기준 수신기로부터 의사거리와 위상의 보정치를 사용자 수신기로 수신한다. 보정치에는 기준점에서의 항법메세지 ephemeris에 의한 영향과 위성의 시계오차(SA도 포함) 그리고, 대기에 의한 전파지연효과가 포함되어 있다. 이 방법은 국부적인 지역에 존재하는 사용자의 수신기에서도 같은 오차를 보인다는 가정하에 사용된다.

Microstrip Antenna : GPS 수신기에 일반적으로 사용되는 안테나의 한 종류로, 대게 직사각형 모양으로 여러개의 안테나가 설치된다. 이 안테나는 종종 patch 안테나로 불리운다.

Multipath : GPS 위성으로부터의 신호는 두세가지 경로로 수신기에 들어오는데, 한가지는 실제로오는 것이고, 다른 한가지는 시선방향으로 오는 것이며, 마지막으로 주위의 장애물에 의해 반사되어 오는 것이다. 이러한 경로길이의 차이로 의사거리와 위상관측치에 영향을 줄 수 있다.

Multiplexing : 위성추적채널을 통해 2개 이상의 위성신호를 신속히 sequencing하는 기술로 일부 수신기에 사용된다. 이렇게 추적된 위성으로부터 얻은 항법메세지들은 근본적으로 동시에 관측된 것이다.

Narrow Correlator : code tracking loop에 사용되는 correlator로서, 수신기에서 만들어지는 기준 code의 초기와 나중의 것간의 간격이 1 chip보다 작다. 이것을 사용하면 의사거리 관측치의 noise가 낮게 유지된다.

Narrow Lane : GPS 관측치는 L1, L2 주파수에서 동시에 관측된 반송파 위상 관측치를 합하여 얻어진다. 협대역 관측치의 유효파장은 10.7 Cm이고 협대역 관측치로 반송파 위상의 모호성분을 분해할 수 있다.

Navigation Message : GPS 신호에 포함된 37,500 비트의 메세지로 초당 50 비트로 송신된다. 여기에는 위성의 ephemeris와 clock 자료, almanac, 그리고 위성들과 그 신호에 대한 정보들이 포함된다.

NMEA 0183 : National Marine Electronics Association의 위원회 번호. 이 위원회는 해상 전자 장치의 인터페이싱의 표준을 정하는 것을 목적으로 발족되었다. 이 표준은 GPS 수신기의 인터페이싱에도 널리 사용된다.

On-the-Fly (OTF) : GPS 수신기가 어떤 시각에 정지되어 있을 필요없이 움직이면서 differential 반송파 위상의 정수 ambiguity를 분해하는 기술을 일컫는 용어이다.

Orthogonal Height : 지오이드 위의 높이.

Precision (P)-Code : GPS 위성에 의해 송신되는 PRN 코드. 이 코드는 총 2.35 * 1014개의 chip으로 구성되어 있고, 초당 10.23 MB 속도로 보내진다. 이러한 속도로 모두 전송하려면 266일이나 걸린다. 각각의 위성은 고유의 어떤 한 주에 대한 정보를 할당받으며, 이 정보는 매주 토요일과 일요일 사이의 자정에 reset 된다. P-Code는 현재 L1, L2 주파수로 전송된다.

Phase-Lock Loop : Carrier tracking loop의 다른 용어

Precise Positioning Service (PPS) : 한개의 수신기를 이용하여 얻을 수 있는 정밀한 위치 서비스로 미국과 연합 군조직 그리고 허가된 기관에 제공된다. 이 서비스는 암호화되지 않은 P 코드에 대한 접근과 SA 효과를 없앨 수 있게 해 준다.

Pseudorandom Noise (PRN) Code : 잡음과 같은 성질을 지닌 결정적인 2진 sequence로 Pseudonoise codes라고도 불리운다. 이러한 코드는 확산 스펙트럼 방식 통신 시스템과 GPS와 같은 거리계산 시스템에 사용된다. GPS 위성에서는 C/A코드와 P코드로 송신된다.

Pseudorange : C/A 코드나 P 코드를 사용한 수신기의 Delay-loack loop에 의해 측정된 위성과 수신기의 안테나간 위상거리. 이 거리는 위성과 수신기의 시계에 의한 오차와 대기층에 의한 전파지연이 포함되어 있다.

Quadrifilar Helix : 일부 GPS 수신기에 사용되는 원형편광 안테나 ?????

이 안테나는 Volute 안테나로도 알려져 있다.

Real-Time Kinematic (RTK) : DGPS에 있어서 반송파 위상에 대한 보정치는 실시간으로 기준 수신기로부터 사용자에게 송신되는데, 이러한 실시간 진행과정을 일컫는다.

RINEX : GPS 관측치를 어떤 수신기로 관측하여도 그에 무관하게 공통적인 양식으로 변환되는 형식. 여기에서 만들어지는 공통적인 자료로는 의사거리와 위상자료 그리고 도플러자료등이다. (Receiver-Indepedent Exchange Format)

RTCM SC-104 : DGPS의 표준을 권장하기 위해서 만들어지 Radio Technical Commission for Maritime Service의 특별 위원회.

Selective Availability (SA) : 대부분의 비군용 GPS 사용자들에게 정밀도를 의도적으로 저하시기는 조치. 이 조치는 위성의 시계를 떨리게 하여 거리 정밀도를 저하시키는 delta 과정과 항법 메세지의 ephemeris의 정밀도를 떨어뜨리는 epsilon 과정이 있다. 최근에는 delta 과정이 주로 쓰인다. 이 조치는 암호를 해독하거나 DGPS 방법을 사용하여 대처할 수 있다.

Single Difference : 위상으로 측정된 GPS 관측치에 포함된 위성과 수신기의 시계오차를 줄이는 방법. 한 위성을 두대의 수신기가 추적하여 위성의 시계오차를 제거하는 것을 수신기간 single Difference라고 하며, 한 수신기가 두 위성을 추적하여 수신기의 시계오차를 제거하는 것을 위성간 Single Difference라고 한다. 대게 이 방법은 위상자료에 대해 사용되지만 의사거리자료에도 사용될 수 있다.

Spherical Error Probable (SEP) : 항해 정밀도를 측정한 것으로, 이 오차타원의 반경안에 3차원 위치좌표가 50% 확률로 존재할 경우를 나타낸다.

Spread-Spectrum : 송신되는 신호는 보통 좁은 송신밴드로 충분하지만, 어떤 경우에는 밴드폭을 확산시켜 송신하는 경우가 있다. 예를 들어, GPS 항법메세지를 송신하는데에는 초당 50비트로 50 Hz 정도의 밴드폭에 실어 전송하지만, 확산방식을 취하면 밴드폭이 1MHz인 C/A 코드로 전송된다.

Standard Positioning Service (SPS) : 한개의 GPS 수신기로 L1밴드의 C/A코드를 이용한 위치결정은 지구상 어떤 사용자에게 가능한 것이다. SA조치가 취해질 경우 95%이내에서 수평정밀도가 100m정도이고 수직정밀도가 156m정도가 된다. 시간으로는 334 nano초이다.

Triple Difference : 이 방법은 Integer Ambiguity를 없애는 방법으로 doubly differenced 위상자료를 이용한다. 이 관측치는 상대측위에 있어서의 위치를 초기의 근사적인 좌표로 결정하는것과 위상자료의 cycle slip을 알아내는데에 유용하다.

UTC (Coordinated Universal Time) : 원자초에 따르는 시간으로 지구의 자전과 맞추기 위해 윤초를 주기적으로 넣어 보정한다. 윤초 조정은 UT1과 0.9초 이내에서 유지되도록 한다.

User Equivalent Range Error (UERE) : GPS 측위에서 오차에 기여하는 어떤 오차원인으로 위성과 수신기간의 거리오차와 같은 의미로 표현한다. 또한 사용자 거리오차(User Range Error ; URE)로 알려져 있다. UERE 오차는 서로 무관한 원인으로부터 발생되는 것이며, 그 원인도 서로 다른 것이다. UERE 는 각각의 오차의 제곱합의 제곱근과 같다. UERE의 최대기대치는 (이온층에 의한 오차는 빼고) 항법메세지의 사용자 거리 정밀도 (User Range Accuracy ; URA)에 있다.

UT1 : 자구자전에 따르는 시간으로, 지구의 자전이 항상 일정하지 않기때문에 UT1도 일정한 시간은 아니다.

Wide Area Augmentation System (WAAS) : 광역에서 GPS SPS를 향상시킬 수 있는 시스템으로 연방항공국에서 개발되었다. 이 시스템은 WADGPS 보정치와 정지위성으로부터 부가적인 거리측정신호를 제공하여 GPS와 정지위성으로부터 받은 신호를 integrate한다.

Wide Area DGPS (WADGPS) : DGPS의 한 형태로 지리적으로 넓은 지역에 걸쳐 분포한 기준국간의 망으로부터 결정된 보정치를 사용자가 수신한다. 분리된 보정치는 각각 특정한 오차원인을 결정할 수 있게 해준다.(위성의 시계오차, 이온층의 전파지연, ephemeris 오차등) 그리고, 사용자로 하여금 그 보정치를 이용하여 좌표를 결정할 수 있도록 한다. 일반적으로 이러한 보정치는 정지통신위성이나 지상의 송신망을 통해 실시간으로 제공된다. Post-processing collected data를 위해 나중 자료에 대한 보정치도 제공된다.

Wide-Lane Observable : L1, L2 반송파 위상을 동시에 측정해서 Differencing을 통해 얻은 GPS 관측치로 유효파장이 86.2 cm이다. 이것은 반송파 위상의 ambiguity를 분해하는데에 유용하다.

World Geodetic System 1984 (WGS 84) : 지구의 지리적 그리고, 물리학적 측지간에 상관관계를 결정하게 위해 미국방 지도국에서 만든 일련의 매개변수들로 정의된 시스템으로 여기에는, 지구중심을 기준으로한 타원체에서의 좌표와 지구중력장 모델에 대한 변수들이 있다. 이 타원체는 1908년 국제 측지학및 지구물리학회 기준이 되었다. 이 좌표계는 국제지구자전협회에서 정의한 바와 같이 전통적인 지구중심 좌표이다. GPS 위성의 항법메세지에 좌표도 이 좌표 기준이다.

Y-Code : P-Code를 암호화한 것.

Z-Count : 기본적인 GPS 시간 단위로 29 비트 2진수이다. 이중 10 비트는 GPS 주를 나타내고 나머지 19 비트는 그주의 시간을 1.5초를 단위로 나타낸다. (Time of Week ; TOW) TOW의 truncated version은 항법메세지의 hand-over word에 포함되어 있다.

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