자동차의 네비게이션 작동원리는

안녕하세요. 이중건 과학전문가입니다.

GPS는 4개의 위성으로부터 나오는 전파를 분석하여 현재의 위치를 알게 됩니다. GPS 위성이 보내는 전파에 담긴 시간 정보를 수신기에서 받은 시간과 비교한 후 시간 차이에 따른 빛의 이동 거리를 계산한다면 GPS 위성과 측정 위치와의 거리를 구할 수 있습니다. 이를 이용하여 하나의 위성에서부터 거리를 측정하면 현재 자신의 위치는 위성을 중심으로 하는 구면상에 존재하게 됩니다.

두 번째 위성에서 측정한 거리를 고려한다면 두 위성을 중심으로 하는 구면이 만나는 지점인 원이 자신이 위치가 됩니다. 두 개의 위성으로부터 측정된 원과 세 번째 위성으로부터의 거리의 교차점을 구하면 구한 원위의 두 지점이 자신의 위치가 됩니다. 일반적으로 두 지점 중 하나는 우주 공간이나 땅 속 깊은 곳과 같은 불가능한 위치이므로 자신의 위치는 나머지 하나가 됩니다. 마지막으로 네 번째 위성과 시각 오차를 설정한 다음 수신기의 시간을 위성과 완전히 같게 만들어 오차를 보정하면 정확한 자신의 위치를 알 수 있게 됩니다.

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

내비게이션 GPS의 원리는 3개에서 위성으로부터 전파를 주고 받아 위치를 알아내는 원리입니다.

아래 사진을 참고하여, 질문자님이 위성 1이라고 가정하고 질문자님과 거리가 1m 떨어진 지점을 찍으라고 하면 3차원 공간상에 굉장히 많은 점을 찍을 수 있습니다(빨간 원). 왼쪽으로 1m 일수도 있으며, 오른쪽으로 1m일 수 있고 다양한 방향으로 1m 일 수 있습니다. 그런데, 질문자님과 2m 떨어진 지점에 다른 한 사람이 있으며 이 사람을 위성 2라고 생각해보죠. 그러면 질문자님과 거리가 1m이면서 위성 2인 사람과 거리가 2m인 지점을 찍으라고 하면 2점을 찍을 수 있습니다(빨간원과 초록원). 근데, 또 다른 사람(위성 3)이 있을 경우를 생각해 보면 이 사람 기준으로 거리가 3m인 지점을 찍으라고 하면 1점을 찍을 수 있죠(빨간, 파랑, 초록 원이 만나는 점). 이러한 원리로 GPS를 탑재한 물체와 위성 3개와 신호를 주고 받아 각 위성과 GPS와의 거리를 측정함으로써 위치를 정확하게 찾을 수 있는 것입니다.

이 때 단순히 위치를 계산하는 것이 아닌 신호가 주고 받아지는 시간 간격에 대해 지연되는 오차도 고려하고, 지구와 우주에서의 시간이 다르게 흘러 상대성 이론을 고려한 오차도 고려하여 보정을 통해 정확한 위치 정보, 속도 정보를 전달하는 것입니다.

도움이 되셨길 바라며, 도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.

네비게이션의 경우는 위성과의 통신으로 작동하고 있습니다.

위성에서 지상으로 발사하는 전파를 네비게이션 기기가 수신을 하게 되고,

삼각측량법을 이용하여 네비게이션이 위치를 알 수 있도록 합니다.

삼각측량은 어떤 한 점의 좌표와 거리를 삼각형의 성질(사인 법칙)을 이용하여 알아내는 방법입니다.