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GPS의 시작은 다른 기술들이 그러하듯 군용이었다. 구 [[소련]]의 첫 인공위성인 [[스푸트니크 1호]]가 궤도에 오르는데 성공하자, [[미국]]의 과학자들이 이 신호를 잡아서 인공위성의 위치를 특정해내는데, 이 소식을 들은 미군 상부에서 '''역으로 인공위성을 통해 지상의 위치를 특정해낼 수는 없을까?'''라는 발상을 해내고 이를 실현시킨 것이다. <del>창의력 대장</del> 이런 배경이 있었던 관계로 초창기에는 [[미군]]만이 사용할 수 있도록 랜덤 에러가 포함되어 있었는데, [[대한항공 007편 격추 사건]] 이후 [[미국]]의 [[레이건]] [[대통령]]이 GPS를 민간에서도 사용할 수 있도록 하겠다고 발표하였고, 한참이 지나서 클린턴 대통령 시기 때 진짜로 해제된다. 그 이후로 관련 산업이 폭발적으로 성장하고 자동차 [[내비게이션]]이나 휴대폰 위치 확인 등으로 요긴하게 사용되고 있다. == 원리 == 3개 이상의 위성의 전파를 수신해 시간과 거리를 측정해서 위치를 계산한다. 이론상 3대면 가능하나, 오차를 최소화 하기 위해서 4대 이상의 위성에서 신호를 받는다. 일상생활에서 들어온 기계 중에서 [[상대성 이론]]이 적용되는 분야기도 하다. 지상의 수신기와 [[인공위성]]과의 속도·중력 차이 때문에 시간차가 발생한다. 결과적으로 [[인공위성]]의 시간이 지상보다 하루에 약 38 마이크로초(0.000038초)만큼 빠르게 흐른다. 이 작은 차이를 보정하지 않으면 수 ㎞까지 오차가 날 수 있다. 아래 문단에서 서술. 이 오차는 [[특수상대성이론]]과 [[일반상대성이론]]을 응용하여 보정한다.<ref>[https://www.youtube.com/watch?v=1fcvB70wVeM 백만 분의 38초 'GPS' 오차…상대성 이론으로 보정], YTN 사이언스, 2015.03.16.</ref> === 시간지연 === [[파일:Orbit_times.svg]] 지구정지궤도에서 고도에 따른 시간 지연 그래프. 초록색 선은 중력에 의한 시간지연 , 빨간색 선은 궤도 속도에 의한 시간지연, 파란색 선은 둘을 합친 결과다. 세로축은 시간가속/지연이고 단위는 ps (피코초, 10<sup>-12</sup>초) ==== 이동속도에 따른 시간지연 ==== GPS 위성은 지구중심 기준으로 3.874km/s 의 속도로 이동하고 있으므로 <ref>[http://www.aticourses.com/global_positioning_system.htm The Global Positioning System by Robert A. Nelson Via Satellite]</ref> 로렌츠 변환을 이용해서 <math> \frac{1}{\gamma } = \sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}} </math> <math> \frac{1}{\gamma } \approx 1-\frac{v^2}{2 c^2} </math> (<math> \frac{v^2}{c^2} </math>가 충분히 작은 값일경우 근사 가능하다. ) 위 식에 v = 3874 [m/s] 를 넣으면 <math> \frac{1}{\gamma } \approx 1-\frac{3874^2}{2 \left(2.998\times 10^8\right)^2} \approx 1-8.349\times 10^{-11} </math>가 나온다. 이 말은 지구중심에서 1초가 흐를때마다 인공위성은 <math> 1-8.349\times 10^{-11} </math> 초만큼 흐른다는 말이다. 하루가 86400초(60*60*24) 이므로 하루에 0.000007213536 초, 그러니까 7214 나노초 만큼의 시간 지연이 발생한다. ====중력에 의한 시간지연==== 지구 중력에 의한 중력시간지연을 계산하면 <math> \frac{1}{\gamma } =\sqrt{1-\frac{2G M}{r c^2}} </math> <math> \frac{1}{\gamma } \approx 1-\frac{G M}{r c^2} </math> (충분히 작은 M/r 값 일경우 근사값) 알아야 할 값은 지구와 인공위성간의 차이이므로 : <math> \Delta \left(\frac{1}{\gamma }\right) \approx \frac{G M_{\text{earth}}}{R_{\text{earth}} c^2}-\frac{G M_{\text{earth}}}{R_{\text{gps}} c^2} </math> 라고 쓸수 있다. R<sub>earth</sub> (지구 반지름) 을 6,357,000 m 라고 하고, 위성은 지표면에서 20184 km 고도에 있으므로, 지구중심에서 26541km 거리에 있다.<ref>{{cite book|title=Global Positioning: Technologies and Performance |first1=Nel |last1=Samama |publisher=John Wiley & Sons |year=2008 |isbn=0-470-24190-X |page=65 |url=http://books.google.com/books?id=EyFrcnSRFFgC}}, [http://books.google.com/books?id=EyFrcnSRFFgC&pg=PA65 Extract of page 65]</ref> 그러므로 R<sub>gps</sub> 는 26541000 m라고 할수 있다. 이 식에 M<sub>earth</sub> (지구질량) = 5.974×10<sup>24</sup>kg, G(중력상수) = 6.674×10<sup>-11</sup>, and c(광속) = 2.998×10<sup>8</sup>m/s 의 값을 넣으면 <math> \Delta \left(\frac{1}{\gamma }\right) \approx 5.307\times 10^{-10} </math> 가 나온다. 이 값은 지구에서 1초가 흐를때마다 인공위성은 <math>1+ 5.307\times 10^{-10} </math> 초만큼 흐르는 것이다.그러므로 인공위성은 지구에 비해서 하루에 45850 나노초 만큼 시간을 더 얻는다. (시간가속) ==== 결론 ==== 두 값을 더하면 인공위성은 지구보다 하루에 38.6 마이크로초 만큼의 시간이 더 흐른다. {{인용문2|하루에 38.6 마이크로초면 1년에 0.014089초 밖에 안되잖아요? 오차가 얼마 안되는데요?}} 라고 말할수 있을 것이다. 그러나 얼마 안되는 오차인 것 같지만 위성으로부터 송출된 전파를 이용해서 위치를 확인하는 GPS의 특성 때문에 이 정도의 시간가속 만으로도 위치결정에 있어서 무시하기 어려운, 큰 오차를 발생시키기 된다. 전파의 속도가 약 30만 km/s 이므로 38.6 마이크로초 동안 약 11.6km 를 이동할수 있다. {{인용문2|상대성이론을 모르고 시간 보정을 하지 않았다면 '''매일 11km 이상의''' 위치 오차가 생길것이고, 이 정도가 되면 GPS는 쓸모없어진다.}} [https://books.google.co.kr/books?id=PoQpBAAAQBAJ p.198 참고] <ref>Principles of Astrophysics: Using Gravity and Stellar Physics to Explore the Cosmos p.198</ref> ==GPS 재밍== GPS jamming</br>GPS 신호라는게 위성에서 보내는 신호인지라, 지표면에 매우 약한 신호로 도달되어(약 -160dBw) 태양 [[플레어]]같은 자연적인 잡음이나, TV 전파같은 인공적인 신호 같은것에 간섭을 받기도 하고, 군사적이나 상업적인 목적(어업에서 다른 배를 엉뚱한 장소로 보내서 물고기를 못잡게 한다던지)으로 GPS 신호를 교란하려는 시도가 있다. ===항재밍=== Anti-jamming</br>물론 당하는쪽도 가만히 있을 수는 없는지라, 자연적이나 인공적인 간섭을 배제하려고 이런저런 방법을 사용한다. (우주에서 온 것 치고) 신호가 너무 크면 거른다던지, GPS 신호를 암호화한다던지(군사용 GPS) 하는 방법으로 교란신호를 차단하는 기술이 개발되고 있다.<ref>김기윤. "위성항법시스템을 위한 항재밍 기술 분석." 한국통신학회논문지 38.12 (2013): 1216-1227.</ref> ==기타== 2016년 [[국정감사]]에서, GPS를 전적으로 외국에 의존한다는 지적이 나왔으나, [http://www.zdnet.co.kr/news/news_view.asp?artice_id=20161005092820], 위에서도 언급했듯이, GPS는 미국이 민간에 개방한것을 쓰고있는 상황이고, 독자적인 GNSS를 운용하기 위해서는 수십개의 GPS 위성 발사와 그 운영을 위한 예산 및 인력확보 등 해결해야할 문제가 많다. 이런 문제로 미국 이외에 GNSS를 운용하고 있는 국가는 러시아([[GLONASS]]), 중국([[COMPASS]]) 정도이며, [[EU]]는 2020년까지 '[[갈릴레오]]'라는 GNSS 시스템을 구축중이며, 한국이 2006년부터 참가하고 있다.<ref>[http://cordis.europa.eu/news/rcn/25048_en.html europa.eu] 2006.09.12, [http://www.etnews.com/200609100018 전자신문] 2006.09.11 </ref> == 참고 == *[https://en.wikipedia.org/wiki/Error_analysis_for_the_Global_Positioning_System#Relativity 영어 위키백과 "GPS 오차해석/상대성"] {{주석}} {{번역된 문서|en|Error analysis for the Global Positioning System#Relativity|1.1 문단}} [[분류:항법장치]] [[분류:상대성 이론]] 요약: 리브레 위키에서의 모든 기여는 크리에이티브 커먼즈 저작자표시-동일조건변경허락 3.0 라이선스로 배포됩니다(자세한 내용에 대해서는 리브레 위키:저작권 문서를 읽어주세요). 만약 여기에 동의하지 않는다면 문서를 저장하지 말아 주세요. 글이 직접 작성되었거나 호환되는 라이선스인지 확인해주세요. 리그베다 위키, 나무위키, 오리위키, 구스위키, 디시위키 및 CCL 미적용 사이트 등에서 글을 가져오실 때는 본인이 문서의 유일한 기여자여야 하고, 만약 본인이 문서의 유일한 기여자라는 증거가 없다면 그 문서는 불시에 삭제될 수 있습니다. 취소 편집 도움말 (새 창에서 열림) | () [] [[]] {{}} {{{}}} · <!-- --> · [[분류:]] · [[파일:]] · [[미디어:]] · #넘겨주기 [[]] · {{ㅊ|}} · <onlyinclude></onlyinclude> · <includeonly></includeonly> · <noinclude></noinclude> · <br /> · <ref></ref> · {{각주}} · {|class="wikitable" · |- · rowspan=""| · colspan=""| · |} {{lang|}} · {{llang||}} · {{인용문|}} · {{인용문2|}} · {{유튜브|}} · {{다음팟|}} · {{니코|}} · {{토막글}} {{삭제|}} · {{특정판삭제|}}(이유를 적지 않을 경우 기각될 가능성이 높습니다. 반드시 이유를 적어주세요.) {{#expr:}} · {{#if:}} · {{#ifeq:}} · {{#iferror:}} · {{#ifexist:}} · {{#switch:}} · {{#time:}} · {{#timel:}} · {{#titleparts:}} __NOTOC__ · __FORCETOC__ · __TOC__ · {{PAGENAME}} · {{SITENAME}} · {{localurl:}} · {{fullurl:}} · {{ns:}} –(대시) ‘’(작은따옴표) “”(큰따옴표) ·(가운뎃점) …(말줄임표) ‽(물음느낌표) 〈〉(홑화살괄호) 《》(겹화살괄호) ± − × ÷ ≈ ≠ ∓ ≤ ≥ ∞ ¬ ¹ ² ³ ⁿ ¼ ½ ¾ § € £ ₩ ¥ ¢ † ‡ • ← → ↔ ‰ °C µ(마이크로) Å °(도) ′(분) ″(초) Α α Β β Γ γ Δ δ Ε ε Ζ ζ Η η Θ θ Ι ι Κ κ Λ λ Μ μ(뮤) Ν ν Ξ ξ Ο ο Π π Ρ ρ Σ σ ς Τ τ Υ υ Φ φ Χ χ Ψ ψ Ω ω · Ά ά Έ έ Ή ή Ί ί Ό ό Ύ ύ Ώ ώ · Ϊ ϊ Ϋ ϋ · ΐ ΰ Æ æ Đ(D with stroke) đ Ð(eth) ð ı Ł ł Ø ø Œ œ ß Þ þ · Á á Ć ć É é Í í Ĺ ĺ Ḿ ḿ Ń ń Ó ó Ŕ ŕ Ś ś Ú ú Ý ý Ź ź · À à È è Ì ì Ǹ ǹ Ò ò Ù ù · İ Ż ż ·  â Ĉ ĉ Ê ê Ĝ ĝ Ĥ ĥ Î î Ĵ ĵ Ô ô Ŝ ŝ Û û · Ä ä Ë ë Ï ï Ö ö Ü ü Ÿ ÿ · ǘ ǜ ǚ ǖ · caron/háček: Ǎ ǎ Č č Ď ď Ě ě Ǐ ǐ Ľ ľ Ň ň Ǒ ǒ Ř ř Š š Ť ť Ǔ ǔ Ž ž · breve: Ă ă Ğ ğ Ŏ ŏ Ŭ ŭ · Ā ā Ē ē Ī ī Ō ō Ū ū · à ã Ñ ñ Õ õ · Å å Ů ů · Ą ą Ę ę · Ç ç Ş ş Ţ ţ · Ő ő Ű ű · Ș ș Ț ț 이 문서에서 사용한 틀: 틀:ISBN (원본 보기) (준보호됨)틀:ㅊ (원본 보기) (준보호됨)틀:각주 (원본 보기) (준보호됨)틀:광고제거 (원본 보기) (보호됨)틀:깃발 (원본 보기) (준보호됨)틀:깃발/구현 (원본 보기) (준보호됨)틀:깃발자료 대한민국 (원본 보기) (준보호됨)틀:깃발자료 러시아 (원본 보기) (준보호됨)틀:깃발자료 미국 (원본 보기) (준보호됨)틀:깃발자료 유럽연합 (원본 보기) (준보호됨)틀:깃발자료 일본 (원본 보기) (준보호됨)틀:깃발자료 중국 (원본 보기) (준보호됨)틀:깃발자료 한국 (편집) 틀:번역된 문서 (원본 보기) (준보호됨)틀:서적 인용 (편집) 틀:알림바 (원본 보기) (보호됨)틀:언어 이름 (편집) 틀:인용문2 (원본 보기) (준보호됨)틀:주석 (편집) 틀:취소선 (원본 보기) (준보호됨)이 문서는 다음의 숨은 분류 2개에 속해 있습니다: 분류:번역된 문서 분류:애드센스 제외 문서