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GPS(Global Positioning System, 글로벌 위치 확인 시스템)
GPS는 위성을 이용해 지구상의 위치를 측정하는 시스템입니다. 미국 국방부에서 개발했고, 현재는 군사뿐만 아니라 민간에서도 널리 사용되고 있습니다.
1. GPS의 원리
GPS는 최소 4개 이상의 위성에서 보내는 신호를 수신해 사용자의 정확한 위치를 계산하는 방식입니다. 주요 원리는 삼변측량(trilateration)입니다.
- 위성 신호 수신: GPS 위성들은 각자의 위치와 시간을 담은 신호를 계속해서 지구로 보냄.
- 거리 계산: GPS 수신기가 위성 신호가 도달하는 시간을 기반으로 위성과의 거리를 계산함.
- 위치 결정: 최소 4개 이상의 위성 신호를 이용해 정확한 위치(위도, 경도, 고도)를 계산함.
2. GPS의 구성 요소
- 우주(segment): 약 20,200km 상공에 위치한 31개 이상의 GPS 위성으로 구성됨.
- 통제(segment): 지상 관제 시스템으로, 위성의 위치 및 시간을 조정함.
- 사용자(segment): 스마트폰, 자동차 내비게이션, 군사용 장비 등 GPS 신호를 받는 기기.
3. GPS의 활용 분야
- 내비게이션: 자동차, 선박, 항공기 등이 위치를 파악하고 이동 경로를 안내함.
- 스마트폰 위치 서비스: 지도 앱, 배달 서비스, 소셜 미디어 체크인 등에 활용됨.
- 군사 및 국방: 미사일 유도, 군사 작전 계획 등에 사용됨.
- 과학 및 연구: 지진 감지, 대기 연구, 시간 동기화 등에 활용됨.
- 스포츠 및 건강 관리: 러닝, 자전거 타기 등의 활동을 추적하는 데 사용됨.
4. GPS의 정확도
- 보통 5~10m 오차가 있음.
- 고급 기술을 사용하면 1m 이하로 정확도를 높일 수도 있음.
- RTK(Real-Time Kinematic) GPS 같은 기술을 적용하면 센티미터(cm) 단위의 정밀도도 가능함.
5. GPS의 한계점
- 건물, 나무, 터널 등 장애물이 많으면 신호 수신이 어려움.
- 배터리 소모가 많음 (특히 스마트폰에서 GPS를 계속 켜두면 배터리가 빨리 닳음).
- 전파 방해(재밍, Jamming)나 위성 신호 스푸핑(Spoofing) 공격을 받을 수 있음.
※ GPS 재밍(Jamming)은 GPS 주파 대역에 큰 신호 전력을 송신하여 GPS 수신기가 GPS 위성신호를 수신하지 못하게 하는 공격을 말함.
※ GPS 기만(Spoofing)은 GPS 기만기를 이용하여 이루어지는데, GPS 기만기는 공개된 GPS 신호 구조를 이용하여 오차가 인가된 거짓 GPS 신호를 생성하여 목표로 삼은 수신기에 송신함으로써 수신기가 잘못된 시각과 위치를 계산하도록 함.