개념 한 쪽
GNSS는 위성에서 송신한 신호의 도달 시간을 이용해 수신기의 위치를 결정하는 측량 기법이다. 관측값의 성격과 오차원인, 위성 배치가 미치는 영향, 데이터 수집 단위인 에포크의 개념을 정확히 구분해야 측량 문항을 풀 수 있다.
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출제기준 단원 「GNSS(위성측위) 일반」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 에포크 정의 확인 | 1 | 에포크를 시간 간격 단위로 이해하는지 가림 |
| 의사거리 오차 요인 판별 | 1 | 의사거리에 포함되는 오차 요소를 구별하는지 가림 |
| DGPS 원리와 효과 판단 | 1 | DGPS의 차분 보정 원리와 정밀도 영향 파악을 묻는지 가림 |
의사거리는 위성과 수신기 사이에서 '측정된 거리'를 가리키며, 실제 기하학적 거리와는 차이가 있어서 '의사'라는 이름을 붙인다. 이 값은 위성과 수신기 시계의 오차, 전리층·대류층에서의 신호 지연 등 여러 오차 성분을 포함한 원시 관측값이라는 점을 유의한다.
DOP(Position Dilution of Precision)는 위성의 공간적 배치가 위치 결정 정밀도에 미치는 기하학적 영향을 수치로 나타내는 지표다. 위성들이 넓게 분포하면 DOP 값이 작아져 정밀도가 좋아지고, 위성들이 한쪽으로 치우치면 DOP 값이 커져 정밀도가 낮아진다.
DGPS는 기준국과 이동국을 활용하여 기준국이 알고 있는 정확한 위치와 기준국이 관측한 관측값의 차이를 구한 뒤 이 차분 정보를 이동국에 보내 보정하는 방식으로, 단독 GPS보다 측위 정밀도를 높이는 차분 보정 기법이다. 즉, 기준국에서 산출한 오차 정보를 이용해 이동국의 위치 오차를 줄이는 원리다.
GNSS에 의한 위치결정의 기하학적 원리는 후방교회법(Resection)과 유사하며, 여러 위성까지의 거리를 측정하여 그 구들의 교차점을 통해 수신기의 3차원 위치를 규정한다. 또한 관측 데이터는 일정 시간 간격으로 기록되며 이 시간 간격 단위를 에포크(epoch)라 부른다.
의사거리 관련 대표 예시는 다음과 같다. 위성에서 송신된 신호의 도착 시간을 PRN 코드로 비교하여 거리를 산출하는데, 이 값에는 전리층과 대류층의 지연이 포함되어 실제 거리보다 길게 나올 수 있다. 따라서 보정하지 않은 의사거리를 진짜 거리로 간주하면 오답이 된다.
DOP 관련 대표 예시는 다음과 같다. 하늘에 위성들이 한쪽으로 몰려 있는 경우 DOP 값이 커져 위치 불확실성이 증가하는 반면, 위성이 사방으로 분포하면 DOP 값이 작아져 정밀도가 좋아진다. 문제에서는 위성 배치와 정밀도의 관계를 묻는 선지를 찾는 방식으로 접근한다.
에포크 관련 대표 예시는 다음과 같다. GPS 수신기가 1초, 5초, 30초 등 일정 간격으로 데이터를 기록할 때 각 기록 시점을 에포크라고 하며, 에포크 간격 설정이 데이터 해석 및 후처리 결과에 영향을 미칠 수 있다.
DGPS 관련 대표 예시는 다음과 같다. 기준국이 계산한 오차 정보를 이동국이 받아 보정하면 이동국의 위치 정밀도가 향상되므로 'DGPS는 정밀도가 떨어진다'는 설명은 옳지 않다.
GPS에서 에포크(epoch)의 의미는?
정답 ③ · 문항은 GPS에서 에포크(epoch)의 의미를 묻고 있다. GPS에서 에포크는 관측 또는 데이터 수집이 이뤄진 특정 순간의 시간 간격 또는 시간점 즉 측정 시점의 단위를 의미한다.
GPS에서 에포크는 신호를 수신하는 순간의 시간 간격을 의미하는 측정 단위이다.
다음 중 GPS측량에서의 의사거리(Pseudo-range)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ② · 문항은 GPS 측량에서 의사거리의 특성 중 옳지 않은 설명을 고르도록 요구한다. 의사거리는 위성과 수신기 간 신호 도달 시간을 바탕으로 계산한 거리로 실제 기하학적 거리와 다르기 때문에 의사거리라 부르며 PRN 코드로 송신·수신 시간을 비교하여 측정한다.
GPS 의사거리는 대류권과 이온층의 신호지연으로 인한 오차가 크므로, 이 영향력이 없다는 설명은 틀렸다.
DGPS(Differential GPS)를 측위에 대한 설명으로 틀린 것은?
정답 ① · 문제는 DGPS의 특성에 대한 설명 중 틀린 것을 찾으라고 요구한다. DGPS는 기준국이 실시간 오차 정보를 제공하여 이동 수신기의 위치 오차를 보정함으로써 기본 GPS보다 정밀도가 향상되는 기술이다.
DGPS는 기본 GPS보다 정밀도가 높으며, 오차를 보정하여 항법 등 다양한 분야에 활용 가능하다.
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