Differential GPS(D-GPS)의 동작원리 (How D-GPS works)

얼마전에 '국토해양부는 21일 춘천위성항법사무소 준공으로 우리나라 전 해상과 내륙지역에 위성항법시스템(GPS) 오차를 30ｍ에서 1ｍ로 보정해 보다 정밀한 위치정보를 제공한다고 밝혔다.'라는 뉴스가 있었다. 즉 우리나라 전역에서 DGPS 를 사용할 수 있게 되었다는 것이다.

먼저 GPS의 동작원리는 이전 포스트(내 위치를 알아내는 법, 3G iPhone에 사용된 Assisted GPS)에서 설명해 놓았다.
다만 민간이 사용할 수 있는 GPS 코드로는 몇 m의 오차가 발생할 수 있다. 이를 줄이기 위해 D-GPS(Differential GPS) 기술을 사용하게 된다.



DGPS의 기본적인 동작원리는 다음과 같다.

지상에 GPS신호를 수신하는 기지국을 만든다. 이 때 기지국의 정확한 위치는 이미 알고 있다.

이 기지국에서 GPS위성신호를 사용해서 자신의 위치를 계산한 다음 정확한 자신의 위치와의 차이를 계산한다. 위의 그림에서처럼 기지국의 위치가 (0,0)이라고 할 때 GPS신호로 계산한 위치가 (-1,2)라고 하면 오차(difference)는 (-1,2)가 된다. 지상 기지국은 이 오차를 특정 주파수를 사용해서 반복적으로 방송을 해 준다.
DGPS수신기는 위성에서 수신한 GPS신호를 가지고 자신의 위치를 계산한 다음 지상기지국에서 방송해주는 오차를 가지고 위치를 보정해주는 것이다. 위의 예에서는 위성 신호는 원래 위치에 비해 (-1,2)만큼의 오차가 나기 때문에 GPS로 계산한 위치 (100,329)에서 오차를 보정해주면 정확한 위치는 (101,327)이 된다.

물론 여기서도 지상기지국과 DGPS수신기가 바로 옆에 있는게 아니기 때문에 지상기지국과의 거리가 멀어질수록 오차가 커지게 된다. 하지만 이 오차는 0.22m/100km 정도로 그냥 GPS 신호만 사용했을때에 비해서는 훨씬 오차가 작다.

그리고 DGPS 시스템이 구축되었다고 해도 일반 GPS 수신기에는 영향이 없다. 지상기지국이 방송해주는 신호를 수신할 수 있는 회로가 추가된 DGPS 수신기의 경우에만 그 이득을 볼 수 있게된다.