GPS시(GPS Time)

1. GPS 시(GPS Time)  란?

GPS 시간은 GPS(Global Positioning System) 위성이 내부 시계를 동기화하고 항법 신호를 조정하는 데 사용하는 표준 시간을 나타낸다. GPS 시간은 원자 시계의 원자 진동을 기반으로 하는 정확한 시간 척도 TAI(International Atomic Time) 표준을 기반으로 한다. GPS 시간은 주(week)들 수와 1.5 초들의 수로 분해되는 10비트와 19 비트로 이루어져 있다.  GPS 시간(Time of week)은 1 초마다 카운트되는 게 아니라 1.5 초마다 카운트된다.

 

1) Week number

GPS 주 번호를 나타내는 10비트 필드이다. GPS 시간은 1980년 1월 6일부터 주 단위로 측정되므로 이 필드를 통해 수신기는 현재 주 번호를 결정할 수 있다.

2) Time of week(TOW)

TOW는 주의 시간을 초 단위로 나타내는 19비트 필드이다. 이 필드는 수신기의 위치를 계산하는 데 사용할 수 있는 현재 GPS 시간을 제공한다. TOW 카운트는 0에서 403,199까지의 값으로 GPS 주간 시작 이후 경과된 1.5초 기간의 수를 의미한다.

 

 

2. GPS 주번호 롤오버 (GPS Week Number Rollover )

날짜를 년, 월, 일로 나타내는 율리우스력 방식과는 달리 GPS 날짜는 주번호(week number)와 요일 번호(day-of-week number)로 나타낸다. 주번호는 10 비트 필드에 담겨 C/A 및 P(Y) 코드를 통해 발송되며, 1,024주(19.6년)마다 0으로 돌아온다. 이를 GPS 주 번호 롤오버 문제라고 한다.

 

GPS 시스템은 1980년 1월 6일 이후 시간을 주(Week) 수로 유지합니다. 주번호를 표시하는 이진 10비트 레지스터는 0~1024까지만 계산할 수 있다. 따라서 1024주 또는 19.7년마다 주 번호 레지스터는 새 에포크를 시작하여 0으로 되돌아간다.

 

GPS Week 에포크는 1980년 1월 6일 시작 카운트, 두 번째 에포크는 1999년 8월 22일, 세번째 에포크는 2019년 4월 7일, 다음 에포크는 2038년 11월 21일 이다.

 

3. GPS Time 의 Leap Second

 

GPS 위성에 탑재된 원자시계는 GPS 시각을 기준으로 맞춰진다. GPS 시각은 지구의 자전을 고려한 것이 아니기 때문에 UTC와 달리 윤초 등의 주기적인 보정량이 삽입되어 있지 않다.  GPS 항법 메시지에는 2021년 9월을 기준으로 18초인 GPS 시각과 UTC와의 시각차가 포함되어 있다. GPS 수신기는 이 정보를 이용해 UTC 시각과 해당 지역 시간대의 시각을 계산한다. 2023년 3월 현재 GPS  시각은 국제원자시(TAI)와 19초 차이가 난다.  

 

 

1) TAI
1958년 1월 1일에 기존 UT2에서 동기화되었다.

2) UTC
윤초를 포함하도록 1970년에 재정의되었습니다. 1972년 1월 1일 TAI보다 정확히 10초 뒤에 재동기화되었습니다.
UTC = TAI - 현재 37초.

3) GPS
UTC가 TAI보다 19초 늦었던 1980년 1월 6일 자정에 UTC와 동일하게 정의됩니다.
그 이후로 UTC에 18개의 윤초가 추가되었습니다.

GPS 시간 = TAI - 19초(항상).
GPS 시간 = 현재 UTC + 18초.