[4차혁명] 목표물을 추정하여 미사일을 유도하는 위치 추정 기술과 그와 관련된 것

위치추종 개론에서는 서비스 및 상용 시스템의 관점과 위치추정 알고리즘에서는 서비스 및

상용 시스템 내부에 적용된 수학적 알고리즘 관점에서 접근하겠습니다.

먼저 측위 기술, 즉 위치를 측정하는 기술에 대하여 살펴보겠습니다.

측위 기술은 실외 측위 기술과 실내 측위 기술로 나눌 수 있습니다.

먼저 실외 측위 기술은 GPS와 같은 위성항법시스템과 이동통신 기지국 회선을

기반으로 위치를 측정하는 이동통신 인프라 기반 기법이 있습니다.

실내 측위 기법은 무선 단말기의 신호를 기반으로 하는 무선통신 인프라를이용한 거리 기반 방법과

와이파이 등의 수신호를 활용한 Fingerprinting(핑거프린팅) 방법. 즉, 패턴 인식 기법이 있습니다.

실외 측위 기술의 첫 번째로 위성항법시스템, GNSS를 살펴보면,

20,000km 중궤도에 위치해 있는 인공위성에서 신호를 받아 100m 이내의 위치정보를

알아낼 수 있는 위치항법 시스템으로 인공위성을 이용해 위치를 결정할 수 있게 하는 항법 체계입니다.

위성항법시스템, GNSS의 위치 측정 방법은 위성에서 발신된 전파를 수신기에서 수신하여

위성으로부터의 거리를 구하며, 이 거리를 통하여 수신기의 위치를 결정합니다.

위성항법시스템의 응용 분야는 다양하지만, 최초 만들어진 목적은 군사 목적입니다.

이러한 군사 목적 중 하나가 바로 유도 무기입니다.

목표물의 위도, 경도, 고도가 주어졌을 때 위성항법시스템을 이용해 실시간으로

현재 미사일 위치의 위도, 경도, 고도를 추정하여 미사일을 유도합니다.

또 다른 응용 분야는 일반인에게 차량용 내비게이션으로 알려진 항법 분야입니다.

목적지의 위치가 주어졌을 때 위성항법 시스템을 이용해 실시간으로 현재 차량 위치를 추정하며,

차량 경로를 안내하는 데 이미 일상화된 응용 분야라고 할 수 있습니다.

위성항법시스템은 측위 범위에 따라 Global GNSS와 Local GNSS로 구분되며,

지구 전 영역을 커버하는 위성항법시스템에는 GPS, GLONASS, Galileo, COMPASS 등이 있으며,

일부 영역을 커버하는 위성항법시스템에는 Beidou, QZSS 등이 있습니다.

가장 일반적으로 많이 알려져 있는 GNSS 시스템 중 하나인 GPS는

미 국방성에 의해군사 목적으로 개발되었으며, 전 세계를 서비스 지역으로 하고 있으며,

기상의 영향을 받지 않고 군사작전 수행을 위해 개발되었습니다.

GPS의 원리를 살펴보면, GPS의 정보를 제공하는 GPS 위성은 6개의 궤도에 4개씩 할당되어

총 24개의 위성으로 이루어져 있습니다.

지구상에 임의의 위치에 수신기가 있을 때 항상 4개의 위성으로부터

신호가 수신 가능하도록 위성이 배치됩니다.

정확한 거리 추정을 위해서는 GPS 위성과 GPS 수신기 사이의 시각 동기화가 중요합니다.

이를 위하여 GPS 위성에는 고정밀도 원자시계가 탑재되고 GPS 수신기에는 원자시계 또는

수정발진기가 탑재됨으로써 시각 동기화를 수행합니다.

GPS는 군사 목적으로 만들어졌기 때문에 민간 부문의 사용 제한을 위해 SA라는 방법으로

의도적으로 오차를 발생시키고 있습니다.

하지만 GPS 위성과 GPS 수신기 간의 거리가 멀기 때문에 지상의 수신기에

도달하는 GPS 신호는 상대적으로 약하며, 다른 발생원으로부터 생기는 전자파 때문에 감도가

더욱 약해질 가능성이 있어 GPS 정보에 오류가 발생할 수 있습니다.

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