電検三種攻略ブログ

電検三種とオススメ音楽。ためになる家電の知識をお届けします。

GPSの位置測位の基本「人工衛星とデバイスのやり取り」

calendar

reload

GPSの位置測位の基本「人工衛星とデバイスのやり取り」


GPS(global positioning system)は、人工衛星からの電波を受けて、地球上での位置を計測するシステムです。基本的には、4つの人工衛星とデバイス間で通信します。 今では様々な分野で利用されているGPS通信、代表的なものではgoogle map等の地図で利用されていますね。デバイスでも様々なものに利用されており、代表的なものとしては「カーナビ」「スマホ」で利用されています。今回はGPS通信について、どういった仕組みで動作しているのかを、簡単にまとめたいと思います。

※他の通信方法についてもまとめています。コチラ↓

Bluetoothの「規格とClassとプロファイル」

WIFI通信の基本と次世代規格「ax」について

スポンサーリンク

GPS通信の基礎

GPS仕組み

位置測位の仕組み

GPSの人工衛星から1.2GHz/1.5GHzの円状の電波が放射されており、この信号には「衛星の位置情報」「送信した時刻」の情報が含まれています。その信号を地上でデバイスが受信します。デバイス側では、「送信した時刻」を元に受信するまでにかかった「時間」を算出し、衛星からの距離を割り出す事になります。しかし衛星が1つ、もしくは2つの場合、位置情報は正確に側位できません(距離は割り出されるが、位置が複数存在する事になる為)。これは紙に書いてみれば分かりやすいですね。衛星が3つになると、距離そして位置も側位できます(3つの円が交わる点は1つになる為。)。

人工衛星には「原子時計」が搭載されているため、ほぼ狂いなく「送信した時刻」を割り出せます。 基本、3つの衛星から信号を受信出来ればある程度の位置を即位できますが、デバイス側には原子時計ほど高性能な時計は搭載されていないため、衛星との時刻にほんの少しの誤差が生じます。つまり、正確な位置の側位には、デバイスと衛星の時計の同期が必要です。ですので、 時刻の補正をかける感じで、 最終的に4つ目の衛星から信号を受信する事になります。

A-GPSについて

GPS信号の特性として、地下、あるいは屋内での受信が出来ません。例外として、スマホではWIFIのアクセスポイントや、携帯電話網の基地局を利用して現在地を測位する事が可能です。これをA-GPS(アシスト型GPS)と呼んでます。

GPS受信デバイス

カーナビゲーション

カーナビ

カーナビは基本的にGPS信号のみ受信し、地図アプリと現在地をリンクさせて使用するナビゲーションシステムですね。GPSの精度だけでも十分現在地を反映できるし、国内の道路に特化した地図アプリの為、名前の通り車のナビゲーションについては後述するスマホアプリよりも利点があります。ただし、価格が高い、そして地図の更新にも費用がかかったりするのがネックですね。

スマートフォン

スマートフォン

有名なのがgoogle mapですね。A-GPSに対応している機種がほとんどでしょうから、位置側位は相当性能が高いでしょう。無料で、しかも制度の高い位置測位が出来、ナビゲーションも出来るという最大のメリットがあります。個人的にはもうカーナビは要らない時代だと思いますね(個人差はあると思うけど)。ネックをあげるなら、基本「携帯電話網」「WIFIアクセスポイント」に接続しておかなければナビアプリを使用出来ない事でしょうね(国によっては地図情報をあらかじめダウンロードしておけば、あとはGPSのみ受信でナビアプリが使えるみたいですが。)。日本では基本、GPS受信だけではナビアプリのナビゲーション機能が使えないです。※現在地は反映するので、前もって行先の地図をキャッシュしておけば、どこにいるか位は判別できますが。

GPSまとめ

GPSまとめ

とんでもない機能がもはや生活の中であたりまえになってきてますが、よくよく考えてみると本当に現代の技術には驚かされますね。GPSだってそうです、考え出した人はもう頭狂ってるとしか思えないですよ。すごいですよね、出来れば私もそういった技術を発明する側になりたいですけど、んー、来世がんばる。。だからせめて、仕組みだけでも知っとかないと、どんどん新しい技術が生まれていきますから、知らないと文明の利器を扱えなくなっていくだろうしね。

GPSのおかげで地図本はいらなくなったし、子供の見守り機能とかね、旦那の素行調査とかも出来るし、もうなくてはならない技術になりました。

ポケモンGOとかゲームと地図の連携(AR)は革新的だったし、今後ももっとGPSを使った新たなサービスが誕生するでしょうね。