GNSS 위성군 설명: GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou 비교

GNSS 위성군이란 무엇인가요?

GNSS 위성군은 각 전지구 위성항법시스템(GNSS)을 구성하는 위성 집합입니다. GNSS 시스템은 위성, 이를 감시하고 갱신하는 지상 제어 부문, 수신기가 위치결정·항법·시각(PNT)을 계산하는 데 사용하는 신호 규격을 포함한 전체 서비스입니다.

현재 GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou의 네 위성군이 전 세계를 지원합니다. QZSS와 NavIC는 특정 지역에 서비스를 제공하고 위성 기반 보강시스템(SBAS)은 보정 및 무결성 데이터를 추가합니다. 이 모두를 GPS라고 부르는 경우가 많지만 GPS는 미국 시스템만을 뜻합니다. 용어는 GNSS와 GPS 비교 문서에서 설명합니다. 이 문서에서는 위성군 자체를 비교합니다.

각 위성은 궤도(방송력)와 정밀한 시각을 송신합니다. 수신기는 최소 네 위성의 신호 이동 시간을 측정하여 세 좌표와 자체 시계 오차를 계산합니다.

GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou는 어떻게 다른가요?

네 글로벌 위성군은 주로 궤도 고도, 궤도면 수, 신호 설계, 운영 기관이 다르지만 모두 수 미터 수준의 비슷한 단독 측위 정확도를 제공합니다.

기본 GPS 위성군은 24개 궤도 슬롯으로 구성되며, 보통 약 30개 위성이 운용됩니다. GLONASS는 24개 위성, Galileo는 24개와 운용 예비 위성을 기준으로 설계되었으며, BeiDou-3는 중궤도 위성 24개와 아시아·태평양 지역에 서비스를 집중하는 경사 지구동기(IGSO) 및 정지궤도(GEO) 위성을 사용합니다. 정확한 위성 수는 발사와 퇴역에 따라 달라지므로 최신 수치는 운영 기관의 상태 페이지에서 확인하세요.

GPS란 무엇이며 언제 발명되었나요?

GPS(Global Positioning System)는 미국 정부가 소유하고 미 우주군이 운영하는 위성 측위 시스템입니다. 개발은 1973년에 시작되었고 첫 GPS 위성은 1978년에 발사되었으며 1995년에 완전 운용 능력을 선언했습니다.

측량사에게 중요한 이정표는 두 가지입니다. 2000년 5월 미국이 민간 정확도를 의도적으로 저하시키는 Selective Availability를 해제하면서, 2000년대 초 GPS 수신기의 단독 측위 정확도가 약 100 m에서 약 10 m로 갑자기 개선되었습니다. 이후 현대화된 민간 신호 L2C와 L5가 추가되었고, GPS III 위성은 Galileo와의 상호운용성을 위해 설계된 새로운 L1C 신호를 송신합니다.

오늘날 GPS 활용은 항법을 훨씬 넘어 측량, 기계 안내, 정밀농업, 통신·전력망 시각 동기화, 과학으로 확대되었습니다. 미국 정부의 공식 정보 사이트는 gps.gov입니다. 신호의 자세한 내용은 GPS L1, L2, L5 주파수 가이드를 참조하세요.

GLONASS 시스템이란 무엇인가요?

GLONASS는 러시아의 전지구 위성항법시스템으로, 약 19,100 km 고도와 64.8° 경사각의 세 궤도면에 24개 위성을 배치하도록 설계되었습니다.

높은 경사각은 고위도에서 GLONASS 위성의 기하 배치를 개선하므로 GLONASS 위성항법시스템은 스칸디나비아, 캐나다, 러시아에서 특히 유용합니다. 위성군은 1995년에 완성되었으나 이후 10년간 축소되었고, 2011년에 전 세계 서비스가 완전히 복구되었습니다.

주요 기술적 차이는 신호 구조입니다. 기존 GLONASS 위성은 주파수 분할(FDMA)을 사용하여 각 위성이 약 1602 MHz(L1)와 1246 MHz(L2) 주변에서 조금씩 다른 주파수로 송신합니다. 이로 인해 채널 간 바이어스가 발생하며, 특히 베이스와 로버의 제조사가 다를 때 RTK 엔진에서 이를 처리해야 합니다. 최신 GLONASS 위성은 다른 시스템과 비슷한 설계의 코드 분할(CDMA) 신호도 송신하며, 약 1202 MHz의 L3OC가 그 예입니다.

GPS와 GLONASS의 단독 측위 정확도는 대체로 비슷합니다. 측량사에게 GLONASS 위성의 가치는 다른 정확도 등급이 아니라 추가적인 기하 배치에 있습니다.

Galileo 항법시스템이란 무엇인가요?

Galileo는 유럽연합의 민간 전지구 위성항법시스템으로, 약 23,200 km 고도와 56° 경사각의 세 궤도면에 위성이 배치됩니다. Galileo 전지구 위성항법시스템을 EU GPS 또는 Galileo GPS 시스템이라고 부르기도 하지만, 자체 위성, 지상 부문, 시간 척도를 갖춘 독립적인 시스템입니다.

EU Galileo 프로젝트는 유럽위원회가 주도하고 유럽우주국(ESA)이 설계와 조달을 담당했습니다. 현재는 유럽연합 우주프로그램청(EUSPA)이 서비스 제공을 관리하며 euspa.europa.eu에 상태를 게시합니다. Galileo 초기 서비스는 2016년 12월에 시작되었습니다.

전문 사용자를 위한 Galileo 위성항법시스템의 주요 특징:

• 네 가지 신호 대역: E1(1575.42 MHz, GPS L1과 공유), E5a(1176.45 MHz, GPS L5와 공유), E5b(1207.14 MHz), E6(1278.75 MHz). E5a와 E5b는 함께 광대역 E5 AltBOC 신호를 구성하며, 낮은 잡음과 강한 다중경로 저항성으로 알려져 있습니다.
• High Accuracy Service(HAS): E6와 인터넷으로 제공하는 무료 정밀 궤도·시계 보정정보입니다. 2023년 초기 서비스가 선언되었고 데시미터급 수평 정확도를 목표로 합니다.
• 정밀 시계: 각 위성에 수동 수소 메이저와 루비듐 시계를 탑재합니다.

Galileo와 GPS를 비교하면, Galileo 신호는 처음부터 현대적인 설계인 반면 GPS는 아직 오래된 위성을 교체하고 있습니다. 측량팀에게 Galileo 위성군의 실질적인 이점은 가시 범위에 고품질 위성이 더 많아진다는 점입니다.

BeiDou란 무엇이며 GPS와 어떻게 다른가요?

BeiDou(BDS)는 중국의 전지구 위성항법시스템입니다. 3세대 BDS-3는 2020년에 글로벌 서비스를 시작했으며 중궤도 위성과 IGSO 및 GEO 위성을 결합합니다.

GEO 및 IGSO 위성은 아시아와 서태평양 상공에 머무르므로, 이 지역에서는 BeiDou의 가시 위성 수가 가장 많은 경우가 많습니다. 다른 지역에서는 글로벌 MEO 위성이 기여합니다. BDS-3는 기존 B1I와 B3I 신호 및 GPS L1, L5와 중심 주파수를 공유하는 최신 B1C(1575.42 MHz), B2a(1176.45 MHz)를 송신합니다. BeiDou는 단문 통신과 아시아·태평양 지역의 PPP-B2b 정밀단독측위 보정 등 다른 시스템이 제공하지 않는 서비스도 제공합니다.

BeiDou와 GPS의 단독 측위 정확도는 전 세계적으로 비슷합니다. 구매자가 판단할 것은 둘 중 무엇을 고를지가 아니라 수신기가 둘 다 추적하는지입니다. 동아시아에서 GPS와 BeiDou를 함께 사용하면 어느 하나만 사용할 때보다 훨씬 좋은 기하 배치를 얻습니다.

어떤 지역 시스템과 보강 시스템이 GNSS를 보완하나요?

네 글로벌 시스템 외에도 지역 위성군과 SBAS는 특정 지역의 가용성과 정확도를 개선합니다.

전 대역 수신기는 이들을 모두 사용할 수 있습니다. 예를 들어 당사의 차량용 S20 스마트 안테나는 GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS, NavIC, SBAS를 지원합니다.

측량에서 다중 위성군 GNSS 수신기가 중요한 이유는 무엇인가요?

다중 위성군 GNSS 수신기가 중요한 이유는 더 다양한 방향의 더 많은 위성이 더 빠른 RTK 초기화, 더 안정적인 고정해, GPS 전용 수신기가 작동하지 못하는 장소에서도 활용 가능한 결과를 제공하기 때문입니다.

하늘이 탁 트인 곳에서 GPS 전용 수신기의 가시 위성은 보통 약 8~12개입니다. 네 글로벌 위성군을 모두 사용하면 측량급 GNSS 수신기는 일반적으로 30~40개 이상의 위성을 추적합니다. 당사 엔지니어는 다음 네 상황에서 차이를 가장 크게 확인합니다.

• 하늘의 절반이 가려지는 도심 협곡과 건물 모서리.
• 신호가 약해지고 반사되는 수목 아래와 밭 가장자리.
• 낮은 위성이 지형에 가려지는 노천 채굴장과 계곡.
• 단일 시스템의 위성 기하 배치가 좋지 않은 시간대가 발생하는 장시간 작업.

추가 위성이 보정정보를 대체하지는 않습니다. 단독 다중 GNSS는 여전히 미터 수준이며, 센티미터 작업에는 RTK, NTRIP을 통한 네트워크 RTK 또는 후처리가 필요합니다. 자세한 내용은 NTRIP 및 CORS 가이드에서 설명합니다. 다중 위성군 추적은 다른 사용자에게도 이점이 있습니다. 차량 ADAS 시스템용 GNSS, 드론, 시각 수신기는 모두 더 많은 위성으로 가용성이 높아집니다.

모든 위성군을 지원하는 GNSS 수신기와 안테나 선택 방법

네 글로벌 위성군을 최소 두 개, 가능하면 세 개 주파수 대역에서 추적하는 수신기와 안테나를 선택하고 RTK 엔진이 실제 해 계산에 모든 시스템을 사용하는지 확인하세요.

1. 위성군과 신호를 확인하세요. GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou를 지원하고 L1/L2뿐 아니라 L5, E5a/E5b, B2a 같은 최신 신호도 지원하는지 살펴보세요.
2. 안테나를 확인하세요. 기준국과 CORS 현장에는 위상 중심이 안정적이고 다중경로 억제 성능이 우수한 전 대역 안테나가 필요합니다.
3. 보정 형식을 확인하세요. 베이스나 네트워크가 다중 위성군 RTCM 3 MSM 메시지를 송신해야 합니다. 그렇지 않으면 로버가 모든 위성을 사용할 수 없습니다.
4. 실제 작업 장소에서 시험하세요. 탁 트인 주차장뿐 아니라 나무 아래나 건물 근처에서 고정해 획득 시간과 비율을 비교하세요.

당사의 E1 GNSS RTK 수신기는 1408채널 전 위성군 엔진을 사용하며 베이스, 무선 로버 또는 네트워크 로버로 작동합니다. 고정 베이스용 SA102 측지용 GNSS 안테나는 GPS, BDS, GLONASS, Galileo, QZSS, SBAS, L 대역을 추적하며 Galileo E1, E5a, E5b, AltBOC를 지원합니다. CORS 서비스 범위 안에서 작업하는 팀은 같은 1408채널 엔진을 탑재한 409 g 미니 네트워크 RTK 로버를 사용할 수 있습니다. GNSS RTK 수신기 구매 가이드에서 다른 기준을 설명하며, 전체 키트의 견적을 요청할 수 있습니다.

자주 묻는 질문