무선항법
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무선항법(無線航法, radio navigation)은 전파를 이용해 선박·항공기·차량 같은 이동체가 자기 위치·방향·거리를 알아내는 항법이다.
전파는 일정한 속도(약 3×108 m/s)로 나아가므로 전파가 걸린 시간을 재면 거리를 알 수 있고, 전파가 오는 방향을 재면 방위를 알 수 있다. 이동체가 전파를 직접 쏘고 되돌아온 것을 받는지, 지상국·위성이 보낸 전파를 받기만 하는지에 따라 능동형과 수동형으로 나눈다. 「전파법 시행령」은 항행을 위한 무선측위업무를 무선항행업무로 분류한다 → 무선국
| 구분 | 동작 | 재는 시간 | 거리 | 예 |
|---|---|---|---|---|
| 능동형(active) | 이동체가 질문 전파를 보내고 상대(목표물·지상국)의 반사·응답을 받는다 | 왕복 시간 t | R = ct/2 | 레이더, DME(거리 측정 장치) |
| 수동형(passive) | 이동체는 송신하지 않고 지상국·위성이 보내는 전파를 받기만 한다 | 편도 시간 t | R = ct | GPS 같은 위성항법, LORAN, VOR(방위) |
- 수동형은 이동체가 전파를 내지 않으므로 이용자 수에 제한이 없고 자기 위치가 드러나지 않는다. 대신 송신 측과 수신 측의 시계가 맞아야 하므로, 위성항법은 위성 4개 이상을 받아 수신기 시계 오차까지 함께 푼다
- 쌍곡선 항법(LORAN 등)은 두 지상국 전파의 도착 시간 차로 위치선(쌍곡선)을 그리고, 두 쌍의 교점으로 위치를 정한다
거리는 전파 속도와 시간의 곱이므로 시간 측정 오차는 그대로 거리 불확실성이 된다.
- 수동형(편도): ΔR = c·Δt. 편도 전파시간 측정오차가 2µs 이면 ΔR = 3×108 × 2×10-6 = 600m 이다
- 능동형(왕복): ΔR = c·Δt/2. 같은 2µs 의 왕복 시간 오차는 300m 다
- 편도 시간을 재는 문제에서 2로 나누면 절반(300m)이 나오는 함정이 있다
방향 탐지(direction finding, DF, 방향탐지)는 수신한 전파가 어느 방향에서 왔는지(도래 방향)를 재는 일이다. 전파의 세기·주파수·송신 출력을 재는 것이 아니라 방위를 잰다.
- 루프 안테나는 고리 면 방향으로 8자형 지향성을 가져 고리 축 방향에서 수신이 0 이 된다. 안테나를 돌려 수신이 가장 약해지는 방향(널)으로 방위를 정한다. 8자형이라 앞뒤 두 방향이 나오므로 무지향성 수직 안테나(센스 안테나)를 더해 하나로 정한다 → 안테나
- 애드콕 안테나는 수직 도체 네 개로 루프의 수평 성분 오차(야간 효과)를 줄인 방향 탐지용 안테나다
- 전파를 받아 상대의 방향을 결정하는 무선국을 무선방향탐지국이라 한다. 전파를 내보내 이동국이 방위를 잡게 하는 무선표지국과 반대다 → 무선국
- 쓰임: 선박·항공기의 방위 측정, 조난 신호의 위치 찾기, 혼신을 일으키거나 허가 없이 전파를 내는 무선국 찾기(전파 감시). 두 곳 이상에서 잰 방위선의 교점이 송신소 위치다