グローバル・ポジショニング・システム (英語 えいご : Global Positioning System, Global Positioning Satellite, GPS 、全 ぜん 地球 ちきゅう 測位 そくい システム )とは、アメリカ合衆国 あめりかがっしゅうこく によって運用 うんよう される衛星 えいせい 測位 そくい システム (地球 ちきゅう 上 うえ の現在 げんざい 位置 いち を測定 そくてい するためのシステムのこと)を指 さ す。
船舶 せんぱく 用 よう GPS受信 じゅしん 機 き
ロラン-C (Loran-C: Lo ng Ran ge Navigation C )システムの後継 こうけい にあたる。
アメリカ合衆国 あめりかがっしゅうこく が打 う ち上 あ げた約 やく 30個 こ のGPS衛星 えいせい のうち、上空 じょうくう にある数個 すうこ の衛星 えいせい からの信号 しんごう をGPS受信 じゅしん 機 き で受 う け取 と り、受信 じゅしん 者 しゃ が自身 じしん の現在 げんざい 位置 いち を知 し るシステムである。
1973年 ねん にアメリカ国防総省 こくぼうそうしょう の軍事 ぐんじ プロジェクトとして開始 かいし され、最初 さいしょ の試験 しけん 衛星 えいせい は1978年 ねん に打 う ち上 あ げられた。元来 がんらい その利用 りよう は軍事 ぐんじ 用途 ようと に制限 せいげん されていたが、1983年 ねん の大韓航空 だいかんこうくう 機 き 撃墜 げきつい 事件 じけん 発生 はっせい 後 ご 、民間 みんかん 機 き の安全 あんぜん な航行 こうこう のため民間 みんかん 利用 りよう にGPSを開放 かいほう する事 こと がレーガン大統領 だいとうりょう により表明 ひょうめい された。その後 ご 、民生 みんせい 運用 うんよう に足 た る精度 せいど を満 み たした「初期 しょき 運用 うんよう 宣言 せんげん 」は1993年 ねん に、軍事 ぐんじ 運用 うんよう 可能 かのう な精度 せいど を満 み たした「完全 かんぜん 運用 うんよう 宣言 せんげん 」は1995年 ねん に成 な された[ 1] 。
GPSは地上 ちじょう 局 きょく を利用 りよう するロラン(LORAN)-Cと異 こと なり、受信 じゅしん 機 き の上部 じょうぶ を遮 さえぎ られない限 かぎ り、地形 ちけい の影響 えいきょう を受 う けて受信 じゅしん 不能 ふのう に陥 おちい る事 こと が少 すく ない[ 注釈 ちゅうしゃく 1] 。
GPS衛星 えいせい からの信号 しんごう には、衛星 えいせい に搭載 とうさい された原子 げんし 時計 とけい からの時刻 じこく のデータ、衛星 えいせい の天体 てんたい 暦 れき (軌道 きどう )の情報 じょうほう などが含 ふく まれている。受信 じゅしん 機 き はGPS衛星 えいせい からの電波 でんぱ を受信 じゅしん し、その発信 はっしん 時刻 じこく を測定 そくてい し、発信 はっしん と受信 じゅしん との時刻 じこく 差 さ に、電波 でんぱ の伝播 でんぱ 速度 そくど (光速 こうそく )を掛 か けることによって、その衛星 えいせい からの距離 きょり がわかる。受信 じゅしん 機 き 座標 ざひょう (3次元 じげん 空間 くうかん 上 じょう の点 てん )はこれらから求 もと められる。
ただし多 おお くのGPS受信 じゅしん 機 き に搭載 とうさい されている時計 とけい では正確 せいかく さが不足 ふそく し、そのままでは受信 じゅしん 時刻 じこく 値 ち は不正 ふせい 確 かく となる[ 注釈 ちゅうしゃく 2] 。そこで、多 おお くの受信 じゅしん 機 き の測位 そくい 計算 けいさん では、4つ以上 いじょう のGPS衛星 えいせい からの電波 でんぱ を受信 じゅしん し、受信 じゅしん 機 き 座標 ざひょう に加 くわ え受信 じゅしん 時刻 じこく も未知数 みちすう とする形 かたち で求 もと める。
GPS衛星 えいせい は約 やく 20,000kmの高度 こうど を一周 いっしゅう 約 やく 12時 じ 間 あいだ で動 うご く準 じゅん 同期 どうき 衛星 えいせい であり、静止 せいし 衛星 えいせい などの同期 どうき 衛星 えいせい ではない。いくつかの軌道 きどう 上 じょう に打 う ち上 あ げられた30個 こ ほどの衛星 えいせい コンステレーション で地球 ちきゅう 上 じょう の全域 ぜんいき をカバーできる。また中 ちゅう 地球 ちきゅう 軌道 きどう なので信号 しんごう の送信 そうしん 電力 でんりょく としても有利 ゆうり であり、ある地域 ちいき からみても刻々 こくこく と配置 はいち が変化 へんか するため、全 ぜん 地球 ちきゅう 上 じょう で誤差 ごさ を平均 へいきん 化 か できる(地域 ちいき によってはカバーする衛星 えいせい の個数 こすう が常 つね に少 すく ない場合 ばあい もある)。
慣性 かんせい 系 けい を仮定 かてい すると、光速 こうそく
c
{\displaystyle c}
は一定 いってい である(
c
{\displaystyle c}
=2.99792458 × 108 m/s)。
GPS衛星 えいせい と受信 じゅしん 機 き がともに正確 せいかく とみなせる時計 とけい をもっていれば、GPS衛星 えいせい
i
{\displaystyle i}
からの信号 しんごう 送信 そうしん 時刻 じこく (受信 じゅしん 機 き 測定 そくてい から得 え る)
T
i
{\displaystyle T_{i}}
と受信 じゅしん 時刻 じこく
t
{\displaystyle t}
の差 さ にc を掛 か け、伝播 でんぱ 距離 きょり が得 え られる。
c
(
T
i
−
t
)
{\displaystyle c\,\left(T_{i}-t\right)}
したがってGPS衛星 えいせい
i
{\displaystyle i}
の位置 いち を座標 ざひょう (
X
i
,
Y
i
,
Z
i
{\displaystyle X_{i},Y_{i},Z_{i}}
)、受信 じゅしん 機 き の位置 いち を (
x
,
y
,
z
{\displaystyle x,y,z}
) とすると、伝播 でんぱ 距離 きょり は下記 かき の関係 かんけい 式 しき を満 み たす。
c
2
(
T
i
−
t
)
2
=
(
X
i
−
x
)
2
+
(
Y
i
−
y
)
2
+
(
Z
i
−
z
)
2
{\displaystyle c^{2}\left(T_{i}-t\right)^{2}=\left(X_{i}-x\right)^{2}+\left(Y_{i}-y\right)^{2}+\left(Z_{i}-z\right)^{2}}
なおGPS衛星 えいせい の位置 いち を得 え るには、受信 じゅしん データに重畳 ちょうじょう された航法 こうほう メッセージ信号 しんごう を復調 ふくちょう し、送信 そうしん 時刻 じこく
T
i
{\displaystyle T_{i}}
と組 く み合 あ わせて求 もと める。
受信 じゅしん 時刻 じこく
t
{\displaystyle t}
はGPS受信 じゅしん 機 き の時計 とけい の値 ね であり、もしそれが正確 せいかく ならば、受信 じゅしん 機 き の位置 いち である三 みっ つの変数 へんすう (未知数 みちすう )
x
,
y
,
z
{\displaystyle x,y,z}
を得 え るために、意味 いみ が異 こと なる最低 さいてい 三 さん 本 ほん の連立 れんりつ 方程式 ほうていしき があれば良 よ い。
しかしGPS受信 じゅしん 機 き の時計 とけい はそれほど正確 せいかく ではなく、受信 じゅしん 時刻 じこく
t
{\displaystyle t}
も未知数 みちすう とする必要 ひつよう がある。4つの未知数 みちすう (
x
,
y
,
z
,
t
{\displaystyle x,y,z,t}
)を求 もと めるためには、4つ以上 いじょう の衛星 えいせい から受信 じゅしん することが必要 ひつよう となる。
GPS衛星 えいせい からの情報 じょうほう を変調 へんちょう する方式 ほうしき であるSS (spread spectrum)変調 へんちょう 方式 ほうしき (CDMA :code division multiple access方式 ほうしき などともよばれる)[要 よう 検証 けんしょう – ノート ] は、人工 じんこう 的 てき に作 つく った(真 しん の乱数 らんすう と区別 くべつ が付 つ かない)コード である擬似 ぎじ 雑音 ざつおん 系列 けいれつ に送信 そうしん データを掛 か けて送信 そうしん 信号 しんごう を生成 せいせい する。
このため、FM やAM 変調 へんちょう などに比 くら べて広 ひろ いバンド幅 はば で低 てい 電力 でんりょく で送信 そうしん でき、秘話 ひわ 性 せい (擬似 ぎじ 雑音 ざつおん 系列 けいれつ がわからなければデータを復調 ふくちょう できない)や秘匿 ひとく 性 せい (白色 はくしょく 雑音 ざつおん と区別 くべつ がつかないため送信 そうしん していること自体 じたい がわからない)、同 どう 一 いち バンドを異 こと なる擬似 ぎじ 雑音 ざつおん 系列 けいれつ で多重 たじゅう 利用 りよう できることなどの特徴 とくちょう がある。
擬似 ぎじ 雑音 ざつおん 系列 けいれつ の開始 かいし 位置 いち の時刻 じこく を定 さだ めておけば、復調 ふくちょう 時 じ に精度 せいど よく送出 そうしゅつ 時刻 じこく を知 し ることができることも特徴 とくちょう のひとつで、測 はか 距の基礎 きそ となっている。
GPSではこれらの特徴 とくちょう を活 い かして測位 そくい とデータ(天体 てんたい 暦 れき (軌道 きどう )の情報 じょうほう などが含 ふく まれる)の送信 そうしん を同時 どうじ に行 い っている。
GPS衛星 えいせい からのL1電波 でんぱ (1.57542GHz )には公表 こうひょう されているC/Aコードを擬似 ぎじ 雑音 ざつおん 系列 けいれつ に用 もち いた信号 しんごう と、公表 こうひょう されていない擬似 ぎじ 雑音 ざつおん 系列 けいれつ であるP(Y)コードの2種類 しゅるい の信号 しんごう が載 の せられている。P(Y)コードは軍事 ぐんじ 目的 もくてき を想定 そうてい しており、系列 けいれつ の生成 せいせい 多項式 たこうしき の次数 じすう が大 おお きい(擬似 ぎじ 雑音 ざつおん 系列 けいれつ が一巡 いちじゅん するのに長時間 ちょうじかん かかる)ため、精度 せいど は非常 ひじょう に高 たか く(16cm 程度 ていど )、ミサイル や誘導 ゆうどう 爆 ばく 弾 だん の誘導 ゆうどう に用 もち いられている。
民間 みんかん 利用 りよう が許 ゆる されている暗号 あんごう 化 か されていないC/Aコードのデータを用 もち いると、95%以上 いじょう の確 かく 率 りつ で正確 せいかく な緯度 いど 経度 けいど から10m 以内 いない の座標 ざひょう が得 え られる程度 ていど の精度 せいど となる。これは短時間 たんじかん での精度 せいど であり、長期間 ちょうきかん 受信 じゅしん し続 つづ けることにより精密 せいみつ な測量 そくりょう も可能 かのう である。
GPSの測位 そくい 方法 ほうほう は、コード(搬送波 はんそうは の変調 へんちょう )に基 もと づく方法 ほうほう (コード測位 そくい 方式 ほうしき )と、搬送波 はんそうは の位相 いそう に基 もと づく方法 ほうほう (搬送波 はんそうは 測位 そくい 方式 ほうしき )に分 わ けられる。一般 いっぱん にはコード測位 そくい が用 もち いられているが、精密 せいみつ 測位 そくい には搬送波 はんそうは 測位 そくい が用 もち いられる。
単独 たんどく 測位 そくい
コード測位 そくい 。誤差 ごさ 10m 程度 ていど (民生 みんせい 用 よう )。
DGPS(ディファレンシャルGPS)
Differential GPS(相対 そうたい 測位 そくい 方式 ほうしき )。コード測位 そくい 。測位 そくい 対象 たいしょう となる移動 いどう 局 きょく のほかに、位置 いち のわかっている基地 きち 局 きょく でもGPS電波 でんぱ を受信 じゅしん し、誤差 ごさ を消去 しょうきょ する方法 ほうほう 。基地 きち 局 きょく で生成 せいせい された補正 ほせい 情報 じょうほう を送信 そうしん し、移動 いどう 局 きょく で受信 じゅしん すれば、実 じつ 時間 じかん でDGPSの補正 ほせい 処理 しょり を行 おこな うことができる。誤差 ごさ 数 すう m 。日本 にっぽん 国内 こくない では海上保安庁 かいじょうほあんちょう の中波 ちゅうは ビーコン により補正 ほせい 情報 じょうほう が送信 そうしん されていたが、「GPS精度 せいど の向上 こうじょう 」、「衛星 えいせい 等 とう による別 べつ の補正 ほせい システムの運用 うんよう 開始 かいし 」、「2019年 ねん (平成 へいせい 31年 ねん )4月 がつ 7日 にち に発生 はっせい するロールオーバー(後述 こうじゅつ の『1999年 ねん 8月 がつ 21日 にち 問題 もんだい 』を参照 さんしょう )による信頼 しんらい 性 せい が保証 ほしょう できない」を理由 りゆう として、2019年 ねん (平成 へいせい 31年 ねん )3月 がつ 1日 にち 正午 しょうご をもって廃止 はいし となった[ 2] 。
ネットワークRTK測位 そくい
Real Time Kinematic GPS。干渉 かんしょう 測位 そくい 方式 ほうしき 。DGPSと同様 どうよう に、電子 でんし 基準 きじゅん 点 てん から受信 じゅしん する電波 でんぱ の位相 いそう 差 さ を計測 けいそく し、測位 そくい 計算 けいさん 。測位 そくい 時間 じかん 1分 ふん 以下 いか 、誤差 ごさ 数 すう cm が可能 かのう 。測量 そくりょう 地点 ちてん では、基準 きじゅん 受信 じゅしん 機 き を参照 さんしょう 基準 きじゅん 点 てん (既知 きち )に設置 せっち し、(複数 ふくすう の)移動 いどう 受信 じゅしん 機 き で測位 そくい 。
高速 こうそく スタティック測位 そくい
干渉 かんしょう 測位 そくい 方式 ほうしき 。測量 そくりょう 地点 ちてん で、複数 ふくすう のアンテナを固定 こてい 設置 せっち し、測位 そくい 時間 じかん 30分 ぶん 以下 いか 、誤差 ごさ 1cm 以下 いか が可能 かのう 。
VRS測位 そくい
Virtual Reference Station RTK-GPS。RTK測位 そくい の弱点 じゃくてん (初期 しょき 待 ま ち時間 じかん 、複数 ふくすう の受信 じゅしん 機 き が必要 ひつよう 、移動 いどう 範囲 はんい が限定 げんてい 、電子 でんし 基準 きじゅん 点 てん から電波 でんぱ が届 とど かない等 ひとし )を改良 かいりょう 。仮想 かそう 基準 きじゅん 点 てん 方式 ほうしき 。複数 ふくすう の電子 でんし 基準 きじゅん 点 てん と通信 つうしん 回線 かいせん を結 むす ぶVRSセンターがあり、測量 そくりょう 地点 ちてん では、1つの移動 いどう 受信 じゅしん 機 き から得 え られるデータを、携帯 けいたい 電話 でんわ 等 とう によりVRSセンターと送受信 そうじゅしん し(データを持 も ち帰 かえ り後日 ごじつ 計算 けいさん も可能 かのう )、RTK測位 そくい を実施 じっし 。
GPS受信 じゅしん 機 き の測位 そくい 精度 せいど には、原理 げんり 的 てき な誤差 ごさ による要因 よういん ・人為 じんい 的 てき 要因 よういん などさまざまな要因 よういん がある。ここではその他 た の不具合 ふぐあい も含 ふく め列挙 れっきょ する。
下記 かき のうち誤差 ごさ 要因 よういん については、GPS受信 じゅしん 機 き である程度 ていど 推定 すいてい し表示 ひょうじ することができる。GPS受信 じゅしん 機 き がある円 えん 内 ない にいる確 かく 率 りつ が50%以上 いじょう であるところの円 えん を、CEP (Circular Error Probability)とよぶ。地図 ちず を表示 ひょうじ する場合 ばあい は、この円 えん も同時 どうじ に表示 ひょうじ し利用 りよう 者 しゃ への参考 さんこう としているものが多 おお い。
また、基本 きほん 的 てき にGPSでの測位 そくい は平面 へいめん 座標 ざひょう に比 くら べて高度 こうど の計算 けいさん 精度 せいど に誤差 ごさ が大 おお きい 。
GPS衛星 えいせい からGPS受信 じゅしん 機 き まで電波 でんぱ が達 たっ する経路 けいろ では、電離 でんり 圏 けん や対流圏 たいりゅうけん での電波 でんぱ 特性 とくせい の変化 へんか により、若干 じゃっかん の電波 でんぱ 伝播 でんぱ 速度 そくど の遅延 ちえん が生 しょう じる場合 ばあい がある。これによって、計算 けいさん で定 さだ めたはずの空間 くうかん 上 じょう の一 いち 点 てん の信頼 しんらい 性 せい が損 そこ なわれる。一般 いっぱん 的 てき に受信 じゅしん 機 き からみてGPS衛星 えいせい が低 てい 仰角 ぎょうかく の場合 ばあい 、この誤差 ごさ は増加 ぞうか する傾向 けいこう がある。これは大気 たいき 中 ちゅう を電波 でんぱ が伝播 でんぱ するときの遅延 ちえん による影響 えいきょう が、高 こう 仰角 ぎょうかく (薄 うす い大気 たいき を通過 つうか する)よりも低 てい 仰角 ぎょうかく (厚 あつ い大気 たいき を通過 つうか する)で大 おお きいからである。またそもそも低 てい 仰角 ぎょうかく 衛星 えいせい からの信号 しんごう は減衰 げんすい が大 おお きい[ 注釈 ちゅうしゃく 3] 。
このための補正 ほせい 手段 しゅだん として、正確 せいかく な時計 とけい をもち座標 ざひょう のわかっている固定 こてい 局 きょく を設置 せっち し、GPS受信 じゅしん データから計算 けいさん した位置 いち と固定 こてい 局 きょく の位置 いち の差 さ から、精度 せいど を上 あ げるなどの仕組 しく み(ディファレンシャルGPS、Differential GPS、DGPS )も確立 かくりつ されている。DGPSの補正 ほせい 信号 しんごう は、かつてFM放送 ほうそう の利用 りよう されていない帯域 たいいき で送信 そうしん するシステム(JFN 系列 けいれつ の放送 ほうそう 局 きょく で実施 じっし )があり、カーナビなどでの利用 りよう には有用 ゆうよう であった(1997年 ねん 5月〜2008年 ねん 3月 がつ )。また、WAASやMSAS (MTSAT を利用 りよう した日本 にっぽん の運用 うんよう )では、静止 せいし 軌道 きどう の衛星 えいせい からDGPSの補正 ほせい 信号 しんごう を各 かく 受信 じゅしん 機 き に送信 そうしん している(WAAS/MSAS静止 せいし 衛星 えいせい 自体 じたい もGPS衛星 えいせい 同様 どうよう 、測位 そくい にも使 つか われる)。
このほか、ビル街 がい や谷山 たにやま ではマルチパス(ひとつの衛星 えいせい からひとつの受信 じゅしん 機 き までの電波 でんぱ 経路 けいろ が反射 はんしゃ によって多数 たすう 存在 そんざい すること。旧 きゅう アナログテレビ放送 ほうそう におけるゴースト現象 げんしょう 同様 どうよう )により、信号 しんごう の時間 じかん 差 さ が生 しょう じたりS/N比 ひ が低下 ていか し、精度 せいど が落 お ちる。
受信 じゅしん 可能 かのう な衛星 えいせい の個数 こすう ・配置 はいち による影響 えいきょう
編集 へんしゅう
GPS衛星 えいせい の軌道 きどう アニメーション(慣性 かんせい 系 けい )。数字 すうじ は北緯 ほくい 45度 ど (北海道 ほっかいどう 付近 ふきん )から同時 どうじ 受信 じゅしん 可能 かのう な衛星 えいせい 数 すう
通常 つうじょう 日本 にっぽん (本州 ほんしゅう )では、理想 りそう 的 てき に空 そら がひらけている場合 ばあい 、受信 じゅしん 可能 かのう な衛星 えいせい は6〜10個 こ 程度 ていど である。位置 いち の計算 けいさん に最低 さいてい 必要 ひつよう な4個 こ より多 おお い衛星 えいせい がみえている場合 ばあい は、複数 ふくすう の衛星 えいせい からの情報 じょうほう で測位 そくい 精度 せいど を向上 こうじょう させることができる。それぞれの衛星 えいせい からの信号 しんごう 強度 きょうど (S/N比 ひ )を観測 かんそく したりDGPS情報 じょうほう から衛星 えいせい ごとの信頼 しんらい 度 ど を与 あた え、また4つ組 く みの取 と り方 かた をなるべく計算 けいさん 誤差 ごさ が大 おお きく出 で ないように取 と ったり、さらに複数 ふくすう の測位 そくい 結果 けっか の信頼 しんらい 度 ど が低 ひく いものを棄却 ききゃく ・平均 へいきん 化 か するなどの方法 ほうほう がとられる。
受信 じゅしん 可能 かのう な衛星 えいせい の個数 こすう ・配置 はいち により、電波 でんぱ 伝播 でんぱ の誤差 ごさ が大 おお きく利 き いてくる場合 ばあい がある。原理 げんり での三脚 さんきゃく での喩 たと えを用 もち いると、ある程度 ていど 伸 の び縮 ちぢ みする三脚 さんきゃく の頭 あたま が動 うご く範囲 はんい (推定 すいてい 誤差 ごさ 範囲 はんい )は、三脚 さんきゃく の脚 あし の開 ひら き具合 ぐあい によって異 こと なる。計算 けいさん に用 もち いる衛星 えいせい のみかけの位置 いち が接近 せっきん していると、計算 けいさん に用 もち いる推定 すいてい 誤差 ごさ が大 おお きくなる(脚 あし を閉 と じた三脚 さんきゃく ではぐらつきが大 おお きい)。また計算 けいさん に用 もち いる衛星 えいせい が一直線 いっちょくせん に並 なら んでいたりする場合 ばあい は、ある方向 ほうこう への信頼 しんらい 度 ど が大 おお きく低下 ていか する(三脚 さんきゃく の脚 あし が縦 たて に並 なら んでいると横 よこ 方向 ほうこう にぐらつきが大 おお きい)。
補助 ほじょ 手段 しゅだん による精度 せいど の向上 こうじょう
編集 へんしゅう
GPSは原理 げんり 的 てき には最低 さいてい 4つの人工 じんこう 衛星 えいせい が見 み えていることが必要 ひつよう であるが、空 そら が開 あ けていない場合 ばあい などは、補助 ほじょ 手段 しゅだん で精度 せいど を向上 こうじょう させることも可能 かのう である。当初 とうしょ のGPSの仕様 しよう に無 な い現象 げんしょう を使 つか う方法 ほうほう (ドップラーシフトなど)、想定 そうてい された定数 ていすう を使 つか う方法 ほうほう (地表 ちひょう や地図 ちず 上 じょう の道路 どうろ を移動 いどう していると仮定 かてい する)、他 た のセンサー類 るい を使 つか う方法 ほうほう (気圧 きあつ 計 けい など)がある。
まず、GPS受信 じゅしん 機 き 内部 ないぶ の時計 とけい が正確 せいかく な時刻 じこく に校正 こうせい された後 のち の一定 いってい 時間 じかん は、時刻 じこく 情報 じょうほう は内部 ないぶ の時計 とけい を用 もち いて3つの衛星 えいせい で3次元 じげん の位置 いち を知 し ることができる(#原理 げんり 参照 さんしょう )。しかし、もともとその時計 とけい が持 も っている誤差 ごさ のため、これも数 すう 分 ふん で信頼 しんらい できない時刻 じこく になってしまう。
また、地球 ちきゅう の形 かたち が分 わ かっており、地表 ちひょう (あるいは一定 いってい の高度 こうど )を移動 いどう していると考 かんが えられる場合 ばあい 、さらに1つの衛星 えいせい からの距離 きょり を省略 しょうりゃく しても位置 いち は求 もと められる。地球 ちきゅう の形 かたち (平均 へいきん 海面 かいめん )は球体 きゅうたい ではなく赤道 せきどう 付近 ふきん が膨 ふく らんだ回転 かいてん 楕円 だえん 体 たい (扁 ひらた 球 だま )であることは知 し られているが、これをよく近似 きんじ した3次元 じげん 曲面 きょくめん (WGS84など)を多 おお くのGPS受信 じゅしん 機 き がデータとして持 も っている。
さらに受信 じゅしん 機 き のドップラーシフトを観測 かんそく すると、C/A信号 しんごう の1ビット送信 そうしん 時間 じかん 未満 みまん の距離 きょり の観測 かんそく もできる。衛星 えいせい と受信 じゅしん 機 き の距離 きょり が接近 せっきん または乖離 かいり している場合 ばあい 、ドップラー効果 こうか により受信 じゅしん 周波数 しゅうはすう の上昇 じょうしょう または低下 ていか (これは信号 しんごう の位相 いそう 変化 へんか として観測 かんそく される)がおきる[ 注釈 ちゅうしゃく 4] 。これを用 もち いれば、受信 じゅしん 機 き が等 ひとし 速 そく 直線 ちょくせん 運動 うんどう しかしていないか、それ以外 いがい の方向 ほうこう に動 うご いたかも推定 すいてい できる(1つないし2つの衛星 えいせい からの信号 しんごう でもある程度 ていど の位置 いち は推定 すいてい できる)。なお長時間 ちょうじかん の位相 いそう 観測 かんそく によりC/A信号 しんごう の精度 せいど 限界 げんかい 以上 いじょう に精度 せいど を上 あ げる方法 ほうほう は、測地 そくち 用 よう のGPS受信 じゅしん 機 き などでも用 もち いられている。
またカーナビやスマートフォンなどでは、GPSで定期 ていき 的 てき に位置 いち を決定 けってい し、ジャイロ ・加速度 かそくど センサ から得 え られる情報 じょうほう で、自律 じりつ 位置 いち 推定 すいてい している物 もの もある。この場合 ばあい GPS信号 しんごう を受信 じゅしん できない状態 じょうたい (トンネル内 ない に入 はい ったとき)も、ある程度 ていど の位置 いち は分 わ かる。航空機 こうくうき の慣性 かんせい 航法 こうほう 装置 そうち と同様 どうよう であるが、精度 せいど は低 ひく いため、複雑 ふくざつ な移動 いどう や時間 じかん 経過 けいか によって位置 いち の信頼 しんらい 性 せい は落 お ちる[ 注釈 ちゅうしゃく 5] 。
現在 げんざい 高度 こうど の情報 じょうほう が要求 ようきゅう される登山 とざん 用 よう のGPS受信 じゅしん 機 き では、気圧 きあつ 高度 こうど 計 けい で高度 こうど 方向 ほうこう の位置 いち 推定 すいてい の補助 ほじょ 手段 しゅだん としたり、磁気 じき コンパスを併用 へいよう するものもある。空間 くうかん の (x , y , z ) 方向 ほうこう の誤差 ごさ は均等 きんとう であるが、前述 ぜんじゅつ のようにGPS受信 じゅしん 機 き の多 おお くは地表 ちひょう に沿 そ って動 うご くことを想定 そうてい しており、地表 ちひょう に沿 そ った方向 ほうこう の位置 いち 推定 すいてい の精度 せいど を上 あ げる代 か わりに高度 こうど 方向 ほうこう の位置 いち 推定 すいてい を犠牲 ぎせい にしているためである。詳細 しょうさい な地形 ちけい 図 ず 情報 じょうほう とGPS信号 しんごう を組 く み合 あ わせて現在 げんざい 高度 こうど を求 もと めるものもあるが、階層 かいそう には対応 たいおう できない。
モバイル機器 きき に搭載 とうさい のGPSでは、携帯 けいたい 電話 でんわ の基地 きち 局 きょく の位置 いち 情報 じょうほう (精度 せいど 数 すう 百 ひゃく m〜数 かず km程度 ていど )を補助 ほじょ 情報 じょうほう として用 もち いることができる。このため初期 しょき 捕捉 ほそく を速 はや くしたり、高速 こうそく 移動 いどう 時 じ に衛星 えいせい を見失 みうしな わないための補助 ほじょ 手段 しゅだん とすることができる。他 た にネットワーク通信 つうしん を利用 りよう して、位置 いち 演算 えんざん やGPS情報 じょうほう 等 とう を補正 ほせい し高速 こうそく 化 か を図 はか っている。(補助 ほじょ GPS )
GIS 情報 じょうほう を補助 ほじょ 手段 しゅだん として用 もち いる場合 ばあい もある。カーナビでは地図 ちず を搭載 とうさい しているため、道路 どうろ 情報 じょうほう と照 て らし合 あ わせることで誤差 ごさ を修正 しゅうせい しているものもある(車 くるま は道路 どうろ 以外 いがい を走 はし れない・水面 すいめん を走 はし れない、などという制約 せいやく を利用 りよう している)。
GPS受信 じゅしん 機 き に経緯 けいい 度 ど を直接 ちょくせつ 入力 にゅうりょく してナビゲーションする場合 ばあい 、測地 そくち 系 けい を整合 せいごう させる必要 ひつよう がある。(例 たと えば、WGS84 もしくは日本 にっぽん 測地 そくち 系 けい を選択 せんたく )
受信 じゅしん 機 き 側 がわ での信号 しんごう 処理 しょり には、さまざまな要因 よういん によるものが含 ふく まれるが、高速 こうそく で運動 うんどう するGPS衛星 えいせい の運動 うんどう による発振 はっしん 信号 しんごう の時間 じかん の遅 おく れ と、地球 ちきゅう の重力 じゅうりょく 場 じょう による時間 じかん の遅 おく れである。後者 こうしゃ は、衛星 えいせい 軌道 きどう の擾乱 じょうらん や信号 しんごう 到達 とうたつ 距離 きょり の湾曲 わんきょく 、発振 はっしん 信号 しんごう の時間 じかん の遅 おく れなどを引 ひ き起 お こす。
地上 ちじょう の時計 とけい は、GPS衛星 えいせい の時計 とけい よりわずかに遅 おく れるので、GPS衛星 えいせい の時計 とけい は、これを補正 ほせい するため遅 おそ く進 すす むように設計 せっけい [ 3] されている。この時間 じかん の遅 おく れは相対 そうたい 論 ろん 効果 こうか を考慮 こうりょ した計算 けいさん 結果 けっか と高 たか い精度 せいど で一致 いっち しており、身近 みぢか な相対性理論 そうたいせいりろん 効果 こうか の実証 じっしょう の一 ひと つとして挙 あ げられる[ 4] 。
GPS時刻 じこく (GPSの基準 きじゅん 時刻 じこく 系 けい )はUTCの1980年 ねん 1月 がつ 6日 にち 午前 ごぜん 0時 じ (TAI −19秒 びょう )を開始 かいし 時刻 じこく (基準 きじゅん )とし、その後 ご は、UTC のような閏 うるう 秒 びょう 調整 ちょうせい は施 ほどこ されない。したがって、現在 げんざい 、GPS時刻 じこく はUTCから18秒 びょう 進 すす んでいる(2020年 ねん 1月 がつ 現在 げんざい )。
しかし、このGPS時刻 じこく とUTCとの差 さ はGPS信号 しんごう の中 なか に含 ふく まれているため、受信 じゅしん 機 き ではこの差 さ を補正 ほせい してUTC時刻 じこく を出力 しゅつりょく することができる。このUTCとのオフセット信号 しんごう は255(8ビット)の値 ね まで持 も てるため現状 げんじょう の閏 うるう 秒 びょう 挿入 そうにゅう のペースであれば2300年 ねん 頃 ごろ まで問題 もんだい ないと考 かんが えられる。
GPS時刻 じこく では日時 にちじ を、起点 きてん から○週 しゅう ○秒 びょう 経過 けいか と、「週 しゅう 」と「秒 びょう 」だけで表現 ひょうげん する。この「週 しゅう 」データが10ビット で管理 かんり されているため、1023までしかカウントできず、1024週 しゅう 目 め は0に戻 もど る。
そのため、0週 しゅう 目 め で経過 けいか 秒 びょう 数 すう が0秒 びょう の場合 ばあい 、これが1980年 ねん 1月 がつ 6日 にち なのか1999年 ねん 8月 がつ 22日 にち なのか2019年 ねん 4月 がつ 7日 にち なのかをGPSデータだけでは区別 くべつ することができず[ 6] 、受信 じゅしん 機 き 側 がわ で適切 てきせつ に解釈 かいしゃく しなければいけない。ソフトウェアの更新 こうしん で対応 たいおう されることもあるが、10年 ねん 以上 いじょう 前 まえ の製品 せいひん に対 たい しては更新 こうしん が提供 ていきょう されないことも多 おお く、約 やく 20年 ねん 前 まえ の日付 ひづけ に戻 もど ってしまうことを回避 かいひ する手段 しゅだん がない場合 ばあい もある[ 7] 。
1999年 ねん 8月 がつ 21日 にち 問題 もんだい
GPS時計 とけい の周期 しゅうき 開始 かいし 日 び である1980年 ねん 1月 がつ 6日 にち から1024週 しゅう 後 ご の1999年 ねん 8月 がつ 21日 にち 0時 じ (JST では1999年 ねん 8月 がつ 22日 にち 午前 ごぜん 9時 じ )が初 はじ めてロールオーバーが発生 はっせい した日 ひ である。
日本 にっぽん 国内 こくない では、一部 いちぶ のカーナビゲーション システム製品 せいひん が起動 きどう できなくなるなどの問題 もんだい が発生 はっせい した[ 8] 。
2019年 ねん 4月 がつ 7日 にち 問題 もんだい
2度目 どめ にGPSの週 しゅう の積算 せきさん が0になったのは、起点 きてん から2048週間 しゅうかん 後 ご の2019年 ねん 4月 がつ 6日 にち 23時 じ 59分 ふん 42秒 びょう (UTC)であった(正時 まさとき ではないのは閏 うるう 秒 びょう の影響 えいきょう ) [ 9] 。翌 よく 7日 にち 、日本航空 にほんこうくう のボーイング787 型 かた 機 き の日付 ひづけ 表示 ひょうじ にトラブルが発生 はっせい し、確認 かくにん のため1便 びん が欠航 けっこう 、2便 びん が遅延 ちえん した[ 10] 。
2038年 ねん 11月21日 にち 問題 もんだい
3度目 どめ に発生 はっせい するのは、起点 きてん から3072週 しゅう 経過 けいか する2038年 ねん 11月21日 にち の予定 よてい である。(閏 うるう 秒 びょう の影響 えいきょう により正確 せいかく な時刻 じこく は未定 みてい )
将来 しょうらい は、GPSの衛星 えいせい システムを更新 こうしん する「GPS近代 きんだい 化 か 」により週 しゅう データに13ビット割 わ り当 あ てられるようになり、ロールオーバーの発生 はっせい は8192週 しゅう (約 やく 157.5年 ねん )に1回 かい に改善 かいぜん される[ 11] 。この場合 ばあい 、最初 さいしょ のロールオーバーは2137年 ねん 1月 がつ 6日 にち 頃 ごろ の予定 よてい である。(閏 うるう 秒 びょう の影響 えいきょう により正確 せいかく な時刻 じこく は未定 みてい )
対 たい 共産 きょうさん 圏 けん 輸出 ゆしゅつ 統制 とうせい 委員 いいん 会 かい (ココム)規制 きせい の名残 なごり で高度 こうど 18,000 m (59,000 ft)以上 いじょう 、速度 そくど 1,900 km/h以上 いじょう では大陸 たいりく 間 あいだ 弾道 だんどう ミサイル のような用途 ようと への搭載 とうさい を防 ふせ ぐために使用 しよう できない[ 12] [ 13] [ 14] 。
また、慣性 かんせい 航法 こうほう 装置 そうち を複 ふく 合 あわ したGPS端末 たんまつ には規制 きせい がある。
近年 きんねん では、ワッセナー・アレンジメント がココム規制 きせい を継承 けいしょう している。
ただし、専用 せんよう チップを用 もち いずソフトウェア無線 むせん 、FPGA やオープンソース のプログラムを用 もち いる機器 きき も製作 せいさく ・販売 はんばい されており、これらの機器 きき を使用 しよう することで規制 きせい を回避 かいひ できる。例 れい として、GNSS-SDRやRTKLIBとしたオープンソース・ソフトウェアがあり、地 ち デジ用 よう USBチューナを使 つか って取得 しゅとく したGPS信号 しんごう をパソコン上 じょう で解析 かいせき して測位 そくい することさえ可能 かのう である。[ 15]
人為 じんい 的 てき に加 くわ えられた誤差 ごさ とその解除 かいじょ
編集 へんしゅう
1990年 ねん から2000年 ねん までは、アメリカ軍 ぐん の軍事 ぐんじ 上 じょう の理由 りゆう (敵 てき 軍 ぐん に利用 りよう されることを防止 ぼうし する)で、C/Aコードにおいて民間 みんかん GPS向 む けのデータに対 たい して、故意 こい に誤差 ごさ データを加 くわ える操作 そうさ (Selective Availability、略称 りゃくしょう SA )が行 おこな われ、精度 せいど が100m 程度 ていど に落 お とされていた。
SAが加 くわ えられていた時 とき から、既 すで にGPSは民生 みんせい 用 よう として有用 ゆうよう であることが知 し られていたため、2000年 ねん 5月2日 にち 4時 じ 5分 ふん (協定 きょうてい 世界 せかい 時 じ )から[ 16] 、アメリカ合衆国 あめりかがっしゅうこく 大統領 だいとうりょう ビル・クリントン は「GPS技術 ぎじゅつ を広 ひろ く役立 やくだ てて欲 ほ しい」という主旨 しゅし で、これを解除 かいじょ した[ 17] 。競合 きょうごう 技術 ぎじゅつ であるガリレオ (EU が主体 しゅたい となって推進 すいしん している)が提案 ていあん された理由 りゆう のひとつに、GPSのSAによる誤差 ごさ により、民生 みんせい 用 よう で精度 せいど が上 あ がらないということがあるが、これに対 たい して優位 ゆうい を保 たも ち続 つづ け、イニシアチブを取 と るというアメリカ合衆国 あめりかがっしゅうこく 連邦 れんぽう 政府 せいふ の意図 いと も含 ふく まれている。また民間 みんかん GPS機器 きき の軍事 ぐんじ 転用 てんよう により、調達 ちょうたつ コストを抑 おさ える目的 もくてき もあると見 み られている。SA解除 かいじょ 以降 いこう は、民間 みんかん GPSでもC/Aコードの技術 ぎじゅつ 的 てき な限界 げんかい までの精度 せいど が得 え られるようになっている[ 18] 。
2000年 ねん 以降 いこう は、米国 べいこく の政策 せいさく 上 じょう の必要 ひつよう に応 おう じて、有事 ゆうじ があった際 さい に特定 とくてい 地域 ちいき で精度 せいど 低下 ていか の措置 そち がとられる可能 かのう 性 せい があるとされていた。しかし、ジョージ・W・ブッシュ とアメリカ国防総省 こくぼうそうしょう は2007年 ねん 9月 がつ 18日 にち に、次世代 じせだい GPS(GPS III)にはSA機能 きのう を搭載 とうさい しない(正確 せいかく には、「SAを持 も つ衛星 えいせい を調達 ちょうたつ しない」)との大統領 だいとうりょう 令 れい を発表 はっぴょう した。したがって、この決定 けってい が将来 しょうらい 覆 くつがえ されない限 かぎ り、SAの操作 そうさ は永久 えいきゅう に実施 じっし されないこととなった[ 19] [ 20] 。
多 おお くの天文 てんもん 観測 かんそく 設備 せつび では、天体 てんたい 追尾 ついび にGPSに同期 どうき させることで補正 ほせい するクォーツ時計 とけい やルビジウム時計 とけい を用 もち いている。このため、アメリカ合衆国 あめりかがっしゅうこく が秘密裏 ひみつり にSAを加 くわ えようとしても、少 すく なくともSAが加 くわ えられたこと自体 じたい はエラーとして検出 けんしゅつ される。
各種 かくしゅ 無線 むせん ナビゲーションシステムの精度 せいど の比較 ひかく
システム
95%の精度 せいど (横 よこ 方向 ほうこう /垂直 すいちょく 方向 ほうこう )
詳細 しょうさい
LORAN-C 仕様 しよう
460 m / 460 m
LORAN-Cシステムの指定 してい された最低 さいてい の精度 せいど 。
距離 きょり 測定 そくてい 装置 そうち (DME) 仕様 しよう
185 m (直線 ちょくせん )
DMEは、無線 むせん 通信 つうしん により航空機 こうくうき と地上 ちじょう 局 きょく との直線 ちょくせん 距離 きょり を航空機 こうくうき から測定 そくてい する装置 そうち 。
GPS仕様 しよう
100 m / 150 m
Selective Availability (SA) オプションがオンになっているGPSシステムの指定 してい 精度 せいど 。SAは2000年 ねん 5月 がつ 2日 にち に解除 かいじょ された。
LORAN-C 測定 そくてい された再現 さいげん 性 せい
50 m / 50 m
アメリカ沿岸 えんがん 警備 けいび 隊 たい は、時差 じさ モードで50メートルの「位置 いち に戻 もど る」精度 せいど を報告 ほうこく 。
ディファレンシャルGPS (DGPS)
10 m / 10 m
ディファレンシャルGPS (DGPS) 最低 さいてい 精度 せいど 。アメリカ合衆国 あめりかがっしゅうこく 運輸省 うんゆしょう とアメリカ国防総省 こくぼうそうしょう が共同 きょうどう で発表 はっぴょう した2001年 ねん の連邦 れんぽう 無線 むせん ナビゲーションシステム(FRS)レポートによると、精度 せいど は施設 しせつ からの距離 きょり によって低下 ていか し、1m未満 みまん の場合 ばあい もあるが、通常 つうじょう は10m未満 みまん の精度 せいど 。
eLORAN 再現 さいげん 性 せい
8 m / 8 m
利用 りよう 可能 かのう なすべての信号 しんごう とHフィールドアンテナを同時 どうじ に使用 しよう し報告 ほうこく された精度 せいど 。
広域 こういき 増強 ぞうきょう システム (WAAS)仕様 しよう
7.6 m / 7.6 m
高 こう 精度 せいど アプローチで使用 しよう するためにWAAS が提供 ていきょう しなければならない最低 さいてい の精度 せいど 。
GPS測定 そくてい
2.5 m / 4.7 m
連邦 れんぽう 航空局 こうくうきょく (FAA)のNational Satellite Test Bed(NSTB)の調査 ちょうさ 結果 けっか に基 もと づいて、Selective Availability (SA) をオフにした状態 じょうたい でのシステムの実際 じっさい の測定 そくてい 精度 せいど (受信 じゅしん 機 き エラーを除 のぞ く)。
広域 こういき 増強 ぞうきょう システム(WAAS)測定 そくてい
0.9 m / 1.3 m
NSTBの調査 ちょうさ 結果 けっか に基 もと づく、システムの実際 じっさい に測定 そくてい された精度 せいど (受信 じゅしん 機 き エラーを除 のぞ く)。
地域 ちいき 増強 ぞうきょう システム (LAAS) 仕様 しよう
LAASプログラムの目標 もくひょう は、カテゴリーIIIC 機能 きのう を提供 ていきょう することで、航空機 こうくうき は「オートランド 」システムを利用 りよう して視界 しかい ゼロで着陸 ちゃくりく することができ、<1mという非常 ひじょう に高 たか い精度 せいど を示 しめ す[ 21] 。
民間 みんかん 利用 りよう の一 いち 例 れい 、タクシーにて。(2004年 ねん 7月 がつ 16日 にち 京都 きょうと )
民生 みんせい 用 よう GPS受信 じゅしん 機 き は当初 とうしょ 航空機 こうくうき 、船舶 せんぱく 、測量 そくりょう 機器 きき 、登山 とざん 用 よう (携帯 けいたい 型 がた )に利用 りよう されてきたが、その後 ご は自動車 じどうしゃ (カーナビゲーション ・システム、以下 いか カーナビ)や携帯 けいたい 電話 でんわ にも搭載 とうさい されている。
GPSを備 そな えたスマートフォンによるナビゲーション。
2018年 ねん 現在 げんざい では、ほぼ全 すべ ての携帯 けいたい 電話 でんわ やスマートフォンにGPSが搭載 とうさい されている。この種 たね の製品 せいひん では、地図 ちず 情報 じょうほう ・GIS情報 じょうほう をサーバ 側 がわ にもつことにより詳細 しょうさい な最新 さいしん の地図 ちず を提供 ていきょう したり現在地 げんざいち 周辺 しゅうへん の付加 ふか サービス[ 注釈 ちゅうしゃく 6] を実現 じつげん している。また情報 じょうほう を送信 そうしん できないGPSと送受信 そうじゅしん 機 き である携帯 けいたい 電話 でんわ を組 く み合 あ わせ、セキュリティ(児童 じどう 保護 ほご や徘徊 はいかい 老人 ろうじん 対策 たいさく 、犯罪 はんざい 者 しゃ の監視 かんし 等 とう )への応用 おうよう も拡 ひろ がっている。
GPSの測位 そくい 情報 じょうほう を継続 けいぞく 的 てき に記録 きろく したトラッキング情報 じょうほう は、ランニング、登山 とざん 、ツーリング等 とう で活発 かっぱつ に活用 かつよう されている。
デジタルカメラでは、撮影 さつえい 記録 きろく と共 とも に画像 がぞう ファイルのExif フィールドに自動的 じどうてき に撮影 さつえい 地 ち の緯度 いど ・経度 けいど ・時刻 じこく などが記録 きろく されるものもあり、スマートフォンで撮影 さつえい した画像 がぞう も撮影 さつえい 地点 ちてん を自動 じどう で記録 きろく しているものがある。
現在 げんざい の携帯 けいたい 電話 でんわ ではA-GPS (Assisted Global Positioning System)を利用 りよう してGPS信号 しんごう を受信 じゅしん し難 がた い場所 ばしょ でも携帯 けいたい 電話 でんわ の基地 きち 局 きょく 情報 じょうほう を参考 さんこう として測位 そくい までの時間 じかん の短縮 たんしゅく を行 おこな っているものが多 おお い[ 22] 。GPSチップ・携帯 けいたい 電話 でんわ 搭載 とうさい のプロセッサの能力 のうりょく が低 ひく かった時代 じだい は、GPS情報 じょうほう をホストサーバーに送 おく り、緯度 いど ・経度 けいど ・高度 こうど 情報 じょうほう を携帯 けいたい 端末 たんまつ に送 おく り返 かえ してもらうというシステムも存在 そんざい した。
また、警察 けいさつ 、消防 しょうぼう へ緊急 きんきゅう 連絡 れんらく をした場合 ばあい 、通報 つうほう を受 う けた側 がわ から発信 はっしん 者 しゃ へGPS情報 じょうほう の送信 そうしん を促 うなが し、現在 げんざい 位置 いち の早期 そうき 発見 はっけん に繋 つな げている。
移動 いどう 機器 きき (車両 しゃりょう 等 とう )据付 すえつけ 型 がた
編集 へんしゅう
民間 みんかん 企業 きぎょう や官公庁 かんこうちょう ではGPS機能 きのう 用 もち いて人員 じんいん や車両 しゃりょう 配備 はいび の効率 こうりつ 化 か を図 はか る利用 りよう 法 ほう が進 すす められており、各国 かっこく の官公庁 かんこうちょう にもGPSを用 もち いた公務員 こうむいん 管理 かんり を導入 どうにゅう する動 うご きがある。
その他 た 、ノート型 がた のPCやタブレット、携帯 けいたい ゲーム機 き をカーナビとして使 つか えるようにするGPSユニットとソフトも発売 はつばい されている。なお単体 たんたい のGPSユニットは、測位 そくい 等 とう はすべてユニット内 ない で完結 かんけつ しており、NMEAなどの標準 ひょうじゅん フォーマットで緯度 いど ・経度 けいど その他 た の情報 じょうほう を送 おく り出 だ すものが多 おお い。PCやPDA本体 ほんたい ではこれを受信 じゅしん し、地図 ちず ソフトなどと組 く み合 あ わせてカーナビ同様 どうよう に使 つか ったり、トラックの記録 きろく をすることができる。PCやPDAの接続 せつぞく も、かつてはシリアルポート 接続 せつぞく やPCMCIA(PCカード )・CFカード 規格 きかく が多 おお かったが、現在 げんざい はBluetooth で測位 そくい 情報 じょうほう を本体 ほんたい に転送 てんそう するものもある。
登山 とざん 用 よう
山林 さんりん の中 なか で移動 いどう するために、かつては方位 ほうい 磁針 じしん と地図 ちず で現在地 げんざいち を推察 すいさつ するしかなかったが、GPSはそれを全 すべ て解決 かいけつ し、安全 あんぜん 性 せい を大 おお きく高 たか めた。
フィールド用 よう
アスリート 用 よう に走行 そうこう 距離 きょり 、ラップ 、走行 そうこう 経路 けいろ のアップダウンなどを表示 ひょうじ する、腕時計 うでどけい のような形態 けいたい の非常 ひじょう に小型 こがた の製品 せいひん も実用 じつよう 化 か されている(GPS腕時計 うでどけい )。
ジオキャッシング
ジオキャッシング はネット上 じょう で公開 こうかい されたキャッシュ(宝 たから )の緯度 いど ・経度 けいど とヒントを元 もと にGPSを利用 りよう しキャッシュを探 さが すゲームである。当初 とうしょ はGPSのSA解除 かいじょ に伴 ともな い、GPSの精度 せいど でどのくらい位置 いち を精密 せいみつ に特定 とくてい できるか、というネットニュース上 じょう での問 と いかけに応 おう じる興味 きょうみ で始 はじ まったものである。10年 ねん 以上 いじょう ・数 すう 百 ひゃく 万 まん 人 にん 以上 いじょう のプレイヤーがいる現在 げんざい では、類似 るいじ のハイテク宝探 たからさが しの元祖 がんそ として、趣味 しゅみ として確立 かくりつ されている。キャッシュには様々 さまざま なタイプがあるが、実体 じったい があるキャッシュ (物理 ぶつり キャッシュ) の実体 じったい は、数 かず ccのチューブ〜数 すう 十 じゅう Lのバケツ以上 いじょう の大 おお きさの容器 ようき (コンテナ) であり、ログブック (見 み つけた日時 にちじ ・ジオキャッシングIDを記録 きろく する) や交換 こうかん アイテム (オプション) などが入 はい っている。見 み つけた人 ひと はログブックに記録 きろく しオンラインのログにも記録 きろく する。
GPS絵画 かいが (GPSドローイング)
GPS絵画 かいが (GPSドローイング )はGPSロガーで描 えが いた緯度 いど ・経度 けいど の軌跡 きせき により、文字 もじ やイラスト等 とう のイメージを制作 せいさく する行為 こうい である。軌跡 きせき はGoogle Earth など地図 ちず ソフトウェア上 じょう に表示 ひょうじ ができる。
パラグライディング競技 きょうぎ ・パラシューティング競技 きょうぎ
これらのスポーツでは、(1) 競技 きょうぎ 者 しゃ がGPSを公式 こうしき な記録 きろく として提出 ていしゅつ することができる、(2) GPSを用 もち いてより良 よ い記録 きろく を出 だ すことを目指 めざ す、などの利用 りよう がなされている。滑空 かっくう 距離 きょり や落下 らっか 位置 いち の正確 せいかく さを競 きそ うこれらの競技 きょうぎ では、従来 じゅうらい 写真 しゃしん による記録 きろく や審判 しんぱん 員 いん による目視 もくし で記録 きろく がなされることが多 おお かった。プレイヤーが所有 しょゆう するGPSの記録 きろく を提出 ていしゅつ し、それが改 かい ざんされていないと認 みと められれば、有力 ゆうりょく な記録 きろく の証拠 しょうこ となる。また単体 たんたい 機 き のGPSレシーバでは、立体 りったい 的 てき にリアルタイムの移動 いどう 距離 きょり ・降下 こうか 率 りつ を計算 けいさん し、事前 じぜん に設定 せってい した目標 もくひょう へ近 ちか づく参考 さんこう となる機能 きのう を備 そな えたものもある。
迷路 めいろ ・ビーストハントなど
ガーミン の単体 たんたい 機 き GPSレシーバには、GPSを利用 りよう したゲームが内蔵 ないぞう されているものがある。ある程度 ていど 以上 いじょう 広 ひろ いところでGPSが受信 じゅしん できるならば、実際 じっさい にプレイヤーが動 うご くことでゲームをプレイする(レシーバが表示 ひょうじ した仮想 かそう の迷路 めいろ をプレイヤーが動 うご いて脱出 だっしゅつ する、など)のゲームを行 おこな うことができる。
ゴルフ
GPSゴルフナビゲーション を用 もち い、ゴルファーの現在 げんざい 位置 いち やホール上 じょう の特定 とくてい ポイントまでの距離 きょり 情報 じょうほう などを得 え ることができる。
スマートフォン向 む けゲームアプリ
位置 いち 情報 じょうほう ゲーム でプレイヤー位置 いち の特定 とくてい のためにGPSが使 つか われるものがある。主 おも なものとして、Ingress 、Pokémon GO (ともにNiantic )、パズドラレーダー (ガンホー )などがある。
位置 いち 情報 じょうほう SNS
利用 りよう 者 しゃ がGPSで取得 しゅとく した現在 げんざい 位置 いち 情報 じょうほう を自 みずか ら公開 こうかい し共有 きょうゆう するソーシャル・ネットワーク・サービス 。Yelp やFoursquare のほか、Facebook やTwitter にも位置 いち 情報 じょうほう 共有 きょうゆう 機能 きのう が実装 じっそう されている(位置 いち 情報 じょうほう なしで投稿 とうこう することも可能 かのう )。
浮気 うわき 調査 ちょうさ
パートナーの浮気 うわき ・不倫 ふりん 調査 ちょうさ において、携帯 けいたい に備 そな え付 つ けられたGPS機能 きのう を活用 かつよう し、調査 ちょうさ することがある[ 23] 。
船舶 せんぱく にとってGPSは重要 じゅうよう な航法 こうほう 支援 しえん 設備 せつび である。航空機 こうくうき 同様 どうよう 、陸 りく から離 はな れたら目印 めじるし をもたない海上 かいじょう において、遭難 そうなん ・衝突 しょうとつ や座礁 ざしょう を免 まぬか れるために、精度 せいど の良 よ い航法 こうほう 支援 しえん システムを利用 りよう することは重要 じゅうよう であった。そもそもGPSはロラン-C に取 と って代 か わるためにつくられたシステムである。
カーナビゲーション はGPSの実装 じっそう において技術 ぎじゅつ 的 てき に有利 ゆうり な応用 おうよう である。自動車 じどうしゃ は安定 あんてい した電源 でんげん が供給 きょうきゅう でき、GPS用 よう アンテナを良 よ い位置 いち に設置 せっち できる。携帯 けいたい 電話 でんわ と比較 ひかく して大型 おおがた の装置 そうち が搭載 とうさい できるため、詳細 しょうさい な地図 ちず 情報 じょうほう を内蔵 ないぞう できる。
また、速度 そくど 規制 きせい 取 と り締 し まりやシートベルト着 ぎ 装 そう 取 と り締 し まり等 とう を頻繁 ひんぱん に行 い っている場所 ばしょ の緯度 いど ・経度 けいど をデータとして持 も ち、その近辺 きんぺん で警告 けいこく を発 はっ する機器 きき も存在 そんざい する(レーダー探知 たんち 機 き の項 こう を参照 さんしょう )。
航空 こうくう
GPSやGLONASSなどの位置 いち 情報 じょうほう を航空機 こうくうき にも使用 しよう することが促進 そくしん されている。
従来 じゅうらい の航空機 こうくうき 航法 こうほう は、VOR ・DME などの地上 ちじょう 航法 こうほう 支援 しえん 施設 しせつ を用 もち い、いわば電波 でんぱ の灯台 とうだい への方位 ほうい ・距離 きょり を測定 そくてい して現在 げんざい 位置 いち を知 し る方法 ほうほう だった。これに対 たい し、衛星 えいせい が4個 こ 以上 いじょう 見 み えていればある程度 ていど の精度 せいど で絶対 ぜったい 位置 いち がわかるGPSは、航空機 こうくうき 向 む けの測位 そくい 方式 ほうしき であるとも言 い える。
しかしながらGPS信号 しんごう をそのまま航空 こうくう 航法 こうほう に使用 しよう するには、測位 そくい の安全 あんぜん 性 せい ・信頼 しんらい 性 せい ・精度 せいど 等 とう に問題 もんだい がある。具体 ぐたい 的 てき には、低 てい 高度 こうど 、特 とく に精度 せいど がもっとも必要 ひつよう とされる着陸 ちゃくりく 寸前 すんぜん の地形 ちけい による遮蔽 しゃへい ・マルチパス、機体 きたい の姿勢 しせい 変更 へんこう に伴 ともな いロックした衛星 えいせい (測位 そくい に用 もち いている衛星 えいせい )が変化 へんか すること、一般 いっぱん にGPSによる測位 そくい では航空機 こうくうき にとって重要 じゅうよう な高度 こうど 方向 ほうこう の精度 せいど が緯度 いど ・経度 けいど 方向 ほうこう の精度 せいど より低 ひく いこと(ただしこれは計算 けいさん 方法 ほうほう にもよる)、ジェット機 じぇっとき などは高速 こうそく 移動 いどう するためドップラーシフト・衛星 えいせい コンステレーションの時間 じかん 的 てき 変化 へんか が無視 むし できないこと、などである。
ただし、大型 おおがた 機 き ではINS(慣性 かんせい 航法 こうほう 装置 そうち )や従来 じゅうらい の測位 そくい 方式 ほうしき などと併用 へいよう すること、小型 こがた 機 き ではVFR(有 ゆう 視界 しかい 飛行 ひこう 方式 ほうしき )が主 おも であることなどから、実際 じっさい の運用 うんよう では(制度 せいど 上 じょう は認 みと められていないものの)機長 きちょう 判断 はんだん の参考 さんこう として用 もち いられている場合 ばあい が多 おお かった。
こういった流 なが れを受 う けて、また近年 きんねん では航空機 こうくうき 運航 うんこう の高密度 こうみつど 化 か により定 さだ められた航空 こうくう 路 ろ 以外 いがい の経路 けいろ を飛 と ぶための一 いち 手段 しゅだん として、GPS情報 じょうほう を航法 こうほう に利用 りよう することが国際 こくさい 民間 みんかん 航空 こうくう 機関 きかん (ICAO)や国土 こくど 交通省 こうつうしょう 航空局 こうくうきょく (JCAB)でも検討 けんとう されてきた。その成果 せいか として日本 にっぽん では、一部 いちぶ の空港 くうこう の離着陸 りちゃくりく 手順 てじゅん においてRNAV (GPS) 航法 こうほう の実施 じっし が2007年 ねん 9月 がつ 27日 にち より開始 かいし された[ 24] 。航空機 こうくうき はウェイポイント とよばれる架空 かくう の点 てん を結 むす ぶ線 せん を経路 けいろ とするように飛行 ひこう する。従来 じゅうらい のVOR/DME航法 こうほう では、VOR/DMEの位置 いち 、あるいは1つまたは2つのVOR/DMEから一定 いってい の方位 ほうい 角 かく ・距離 きょり にある架空 かくう の点 てん をウェイポイントとしていた。これに対 たい しRNAV航法 こうほう では、地上 ちじょう 施設 しせつ に拠 よ らない自由 じゆう な点 てん をウェイポイントとして定 さだ めることができるため、飛行 ひこう 経路 けいろ の短縮 たんしゅく による運航 うんこう 時間 じかん の短縮 たんしゅく 、燃費 ねんぴ の節約 せつやく などが見込 みこ まれる。
航空機 こうくうき での精度 せいど 向上 こうじょう を一 いち 次 じ 目的 もくてき とした、静止 せいし 衛星 えいせい 型 がた 衛星 えいせい 航法 こうほう 補強 ほきょう システム(SBAS : Satellite Based Augmentation System)の運用 うんよう が以下 いか の各国 かっこく で開始 かいし され、あるいは計画 けいかく されている。
米国 べいこく :WAAS (Wide Area Augmentation System)
中国 ちゅうごく :CNSS (Compass Navigation Satellite System)
ロシア:SDCM (System for Differential Corrections and Monitoring)
欧州 おうしゅう :EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service)
インド:GAGAN
日本 にっぽん :MSAS (MTSAT -based Satellite Augmentation System)
SBASでは、GPS衛星 えいせい の補正 ほせい 情報 じょうほう (特 とく に高度 こうど 情報 じょうほう の補正 ほせい )や信頼 しんらい 性 せい 情報 じょうほう を送信 そうしん し、またSBAS衛星 えいせい 自体 じたい も測位 そくい のためのひとつの衛星 えいせい として働 はたら く。さらにSBAS衛星 えいせい は静止 せいし 軌道 きどう にあるため、中 なか 〜低 てい 緯度 いど 地方 ちほう では天頂 てんちょう に近 ちか い高 こう 仰角 ぎょうかく でみえているのも有利 ゆうり な点 てん である(北緯 ほくい 35度 ど では仰角 ぎょうかく 55度 ど )。航空 こうくう 以外 いがい の分野 ぶんや でも、例 たと えばビル街 がい でのカーナビの精度 せいど 向上 こうじょう にも役立 やくだ つと考 かんが えられている。SBASを補助 ほじょ 情報 じょうほう として用 もち いることができるGPS受信 じゅしん 機 き はすでにSBAS対応 たいおう (WAAS対応 たいおう )受信 じゅしん 機 き として広 ひろ く普及 ふきゅう し始 はじ めている。
日本 にっぽん のMSASについては、航空機 こうくうき でのRNAV運用 うんよう に伴 ともな い、2007年 ねん 9月 がつ 27日 にち から試験 しけん 信号 しんごう フラグ(MT0)が運用 うんよう モード(MT2)となり、正式 せいしき に供用 きょうよう 開始 かいし となった。ただし初期 しょき のWAAS対応 たいおう 機 き など一部 いちぶ のSBAS対応 たいおう 受信 じゅしん 機 き では、MSASの衛星 えいせい 番号 ばんごう を設定 せってい ・処理 しょり できないため測位 そくい に利用 りよう できないものがある。
航空 こうくう 航法 こうほう にあっては、用途 ようと によって最低 さいてい 精度 せいど が定 さだ められていることがある。GPS衛星 えいせい の配置 はいち や運用 うんよう 停止 ていし などの都合 つごう 上 じょう 、飛行 ひこう 中 ちゅう に航法 こうほう が求 もと める精度 せいど を満足 まんぞく できない空域 くういき がある場合 ばあい は、その空域 くういき にてGPSを航法 こうほう に用 もち いることができない。そのような空域 くういき や時間 じかん 帯 たい を飛行 ひこう 前 まえ ないしは飛行 ひこう 中 ちゅう に予測 よそく することをRAIM予測 よそく と言 い う。RAIM予測 よそく の結果 けっか GPSに依存 いぞん する航法 こうほう が使用 しよう できない場合 ばあい は、VORなどの他 ほか の航法 こうほう に切 き り替 か える必要 ひつよう がある。
宇宙 うちゅう
宇宙船 うちゅうせん 及 およ び人工 じんこう 衛星 えいせい は、低 てい 軌道 きどう から静止 せいし 軌道 きどう までの地球 ちきゅう 軌道 きどう で、姿勢 しせい 制御 せいぎょ (ACS)にGPSを利用 りよう している。
科学 かがく 技術 ぎじゅつ 分野 ぶんや では、もちろん国土 こくど の形状 けいじょう を明 あき らかにしたり、cm単位 たんい で地球 ちきゅう の動 うご きを知 し り地震 じしん 予知 よち に役立 やくだ てるなどの、いわばGPS本来 ほんらい の用途 ようと のほかに、トラッキングや時刻 じこく の高 こう 精度 せいど 同期 どうき などにも利用 りよう されている。
大型 おおがた の渡 わた り鳥 どり にGPS発信 はっしん 機 き を装着 そうちゃく して、その渡 わた りの過程 かてい を追跡 ついせき することに利用 りよう されている。山階 やましな 鳥類 ちょうるい 研究所 けんきゅうじょ は絶滅 ぜつめつ が危惧 きぐ されているアホウドリ の繁殖 はんしょく 活動 かつどう を行 おこな っており、その一環 いっかん として伊豆諸島 いずしょとう の鳥島 とつしま で生 う まれたアホウドリを聟島 むこじま へ移住 いじゅう させて繁殖 はんしょく 地 ち の拡大 かくだい を図 はか っているが、そのうちの7羽 わ にGPS発信 はっしん 機 き を装着 そうちゃく してその後 ご の足取 あしど りを追跡 ついせき した。その中 なか の1羽 わ がカムチャッカ半島 はんとう 、アリューシャン列島 れっとう 、アラスカ湾 わん 、カナダ 西海岸 にしかいがん を経由 けいゆ してアメリカ ・カリフォルニア州 しゅう のサンフランシスコ 沖 おき に辿 たど り着 つ いていることが人工 じんこう 衛星 えいせい による追跡 ついせき で判明 はんめい し、現地 げんち での写真 しゃしん 撮影 さつえい によりその個体 こたい が確認 かくにん された。アホウドリの2万 まん km以上 いじょう におよぶ渡 わた りの経路 けいろ の詳細 しょうさい がGPSの技術 ぎじゅつ により明 あき らかになった[ 25] 。また、同 おな じく追跡 ついせき が困難 こんなん な海洋 かいよう 生物 せいぶつ にも装着 そうちゃく して研究 けんきゅう に役立 やくだ てている。
このほか、位置 いち が既知 きち の基地 きち 局 きょく で高 こう 精度 せいど にGPS測位 そくい を行 おこな い、その誤差 ごさ 情報 じょうほう からGPS電波 でんぱ 伝播 でんぱ 経路 けいろ の大気 たいき の状態 じょうたい を知 し るGPS気象 きしょう 学 がく なども実用 じつよう 化 か を目指 めざ して研究 けんきゅう されている。
GPS衛星 えいせい 搭載 とうさい の原子 げんし 時計 とけい からの時計 とけい 情報 じょうほう も、科学 かがく 分野 ぶんや を中心 ちゅうしん に広 ひろ く活用 かつよう されている。GPSの時計 とけい 情報 じょうほう はGPS衛星 えいせい に搭載 とうさい されている原子 げんし 時計 とけい の精度 せいど とほぼ一致 いっち し、クォーツ時計 とけい の精度 せいど よりもはるかに高 たか い。そのため、野外 やがい で正確 せいかく な時刻 じこく を知 し る必要 ひつよう がある場合 ばあい や、複数 ふくすう 点 てん で時計 とけい 情報 じょうほう を高 こう 精度 せいど で一致 いっち させる(同期 どうき する)ために用 もち いられる。
GPS本来 ほんらい の目的 もくてき である位置 いち 決定 けってい とは異 こと なる利用 りよう 法 ほう であるが、特 とく に地球 ちきゅう 科学 かがく や土木 どぼく 工学 こうがく 分野 ぶんや に大 おお きな効果 こうか を与 あた えている。地震 じしん を監視 かんし し震源 しんげん を高 こう 精度 せいど に決定 けってい するためには、広範囲 こうはんい に多数 たすう 設置 せっち された地震 じしん 計 けい すべての時計 とけい を秒 びょう 未満 みまん の精度 せいど で一致 いっち させ[ 注釈 ちゅうしゃく 7] 、かつ数ヶ月 すうかげつ から数 すう 年間 ねんかん にわたりその状態 じょうたい を維持 いじ する必要 ひつよう がある。そのために従来 じゅうらい はJJY を同時 どうじ に記録 きろく し時刻 じこく を記録 きろく していたり、各 かく 地震 じしん 計 けい に原子 げんし 時計 とけい を接続 せつぞく する必要 ひつよう があり、費用 ひよう 負担 ふたん が大 おお きかった。しかしGPS受信 じゅしん 機 き を接続 せつぞく することにより、GPS衛星 えいせい からもたらされる高 こう 精度 せいど の時計 とけい 情報 じょうほう を受信 じゅしん できるようになったため、すべての地震 じしん 計 けい を容易 ようい に時刻 じこく 同期 どうき させることが可能 かのう となった。
コンピュータの時刻 じこく をインターネット で高 こう 精度 せいど に同期 どうき させるプロトコルであるNTP サーバでは、大元 おおもと となる超 ちょう 高 こう 精度 せいど のサーバ(stratum 0)は従来 じゅうらい 、構築 こうちく が容易 ようい ではなかったが、GPS受信 じゅしん 機 き との接続 せつぞく により、比較的 ひかくてき 容易 ようい にstratum 0サーバを構築 こうちく できるようになった。この目的 もくてき においてGPS受信 じゅしん 機 き を使用 しよう する場合 ばあい 、時刻 じこく の同期 どうき 成立 せいりつ 時 じ に1PPS(正確 せいかく に1秒 びょう 毎 ごと に発生 はっせい するパルス)信号 しんごう を生 しょう じる受信 じゅしん 機 き を使用 しよう し、NTPサーバ本体 ほんたい の時刻 じこく をGPS受信 じゅしん 機 き に同期 どうき させる実装 じっそう が多 おお い。
窃盗 せっとう や誘拐 ゆうかい の特定 とくてい の物 もの や人物 じんぶつ に対 たい する犯罪 はんざい を防止 ぼうし するために、GPSが活用 かつよう されている。例 たと えば、建設 けんせつ 機械 きかい は高価 こうか な機械 きかい で野外 やがい に置 お いてあり、しかも開発途上国 かいはつとじょうこく で需要 じゅよう が高 たか いため、先進 せんしん 国 こく で窃盗 せっとう されることが多 おお いが、製造 せいぞう 企業 きぎょう がGPSで現在 げんざい 位置 いち を報告 ほうこく する装置 そうち を一 いち 台 だい ごとに組 く み込 こ んだところ、窃盗 せっとう された建 けん 機 き の位置 いち を特定 とくてい し、犯人 はんにん が検挙 けんきょ された事例 じれい が報道 ほうどう され、建 けん 機 き の窃盗 せっとう が減 へ っている[ 26] 。
また、児童 じどう に対 たい する犯罪 はんざい が社会 しゃかい 的 てき 関心 かんしん が高 たか まる中 なか で、保護 ほご 者 しゃ が児童 じどう の位置 いち を管理 かんり し、誘拐 ゆうかい など犯罪 はんざい を防止 ぼうし するために、GPS付 づけ の携帯 けいたい 端 はし 末 まつ が販売 はんばい されており、一部 いちぶ の携帯 けいたい 端 はし 末 まつ (mamorino 等 ひとし )は警備 けいび 会社 かいしゃ と提携 ていけい して、問題 もんだい 行動 こうどう があれば保護 ほご 者 しゃ に代 か わりに即応 そくおう できる体制 たいせい のサービスも提供 ていきょう されている。その応用 おうよう で、GPS携帯 けいたい 端末 たんまつ を徘徊 はいかい 行動 こうどう をする認知 にんち 症 しょう 患者 かんじゃ や、一人暮 ひとりぐ らしもしくは持病 じびょう のある高齢 こうれい の親 おや に持 も たせて、何 なに かあった場合 ばあい に位置 いち を確認 かくにん して親族 しんぞく が保護 ほご したり、警備 けいび 員 いん が駆 か けつけるサービス[ 27] を利用 りよう して保護 ほご している家庭 かてい もある。それ以外 いがい に重要 じゅうよう なモノを管理 かんり するために活用 かつよう したり、児童 じどう や高齢 こうれい 者 しゃ 同様 どうよう 、成年 せいねん 男性 だんせい や女性 じょせい の居場所 いばしょ を探 さが すために利用 りよう されている。しかし、これらの機能 きのう がストーカー 犯罪 はんざい に悪用 あくよう されている事件 じけん も発生 はっせい している。
性 せい 犯罪 はんざい 者 しゃ の再犯 さいはん を防止 ぼうし するための電子 でんし 監視 かんし が、アメリカ合衆国 あめりかがっしゅうこく や、イギリス、フランスなどヨーロッパ や大韓民国 だいかんみんこく で既 すで に導入 どうにゅう されており、日本 にっぽん でも導入 どうにゅう の検討 けんとう がなされているが、人権 じんけん 蹂躙 じゅうりん という指摘 してき もある。
2006年 ねん 6月 がつ 、警察庁 けいさつちょう は全国 ぜんこく の警察 けいさつ に通達 つうたつ した運用 うんよう 要領 ようりょう の中 なか で、GPSを使用 しよう した犯罪 はんざい 捜査 そうさ 実施 じっし 状 じょう 況 きょう を容疑 ようぎ 者 しゃ に伝 つた えず、捜査 そうさ 書類 しょるい にも記載 きさい しないなどと明記 めいき し、秘密 ひみつ 保持 ほじ の徹底 てってい を求 もと めていたことが報道 ほうどう された。この中 なか で、GPSを仕様 しよう した捜査 そうさ の具体 ぐたい 的 てき な実施 じっし 状 じょう 況 きょう については、文書 ぶんしょ 管理 かんり を含 ふく めて秘密 ひみつ 保持 ほじ を徹底 てってい することとし、「容疑 ようぎ 者 しゃ の取 と り調 しら べではGPSを用 もち いたことを明 あき らかにしない」「捜査 そうさ 書類 しょるい にはGPSの存在 そんざい を推知 すいち させるような記載 きさい をしない」「事件 じけん 広報 こうほう の際 さい はGPSを使用 しよう した捜査 そうさ を実施 じっし したことを公 おおやけ にしない」ことを厳命 げんめい していた[ 28] 。
2023年 ねん 5月 がつ 10日 とおか 、保釈 ほしゃく された被告 ひこく にGPS搭載 とうさい 端末 たんまつ を装着 そうちゃく できる制度 せいど の新設 しんせつ を盛 も り込 こ んだ改正 かいせい 刑事 けいじ 訴訟 そしょう 法 ほう が参議院 さんぎいん 本 ほん 会議 かいぎ で可決 かけつ 、成立 せいりつ した。カルロス・ゴーン被告 ひこく のレバノン逃亡 とうぼう 事件 じけん を受 う けた措置 そち で目的 もくてき は海外 かいがい 逃亡 とうぼう 防止 ぼうし に絞 しぼ られており、実際 じっさい の運用 うんよう は限定 げんてい 的 てき になる見込 みこ み[ 29] [ 30] 。
勿論 もちろん 、本来 ほんらい の目的 もくてき である軍事 ぐんじ 用途 ようと においてもGPSは活用 かつよう されている。湾岸 わんがん 戦争 せんそう やイラク戦争 せんそう では、アメリカ軍 ぐん の地上 ちじょう 部隊 ぶたい はGPSのおかげで、何 なん の目印 めじるし もない広大 こうだい な砂漠 さばく での正確 せいかく な進軍 しんぐん を可能 かのう にした。誘導 ゆうどう 爆 ばく 弾 だん もGPSを利用 りよう したタイプ(JDAM や、M982 エクスカリバー など)が登場 とうじょう し、安価 あんか でレーザーによる誘導 ゆうどう 操作 そうさ が不要 ふよう である反面 はんめん 、命中 めいちゅう 精度 せいど でレーザーなどに劣 おと る事 こと や標的 ひょうてき 座標 ざひょう エラーによる誤爆 ごばく の危険 きけん がつきまとう問題 もんだい 点 てん がある。また無人 むじん 航空機 こうくうき (ドローン)の自律 じりつ 運用 うんよう においても大 おお きな役割 やくわり を果 は たしている。
従来 じゅうらい 水晶 すいしょう 振動 しんどう 子 こ を用 もち いて生成 せいせい していたPLL の基準 きじゅん 信号 しんごう をGPSの受信 じゅしん 信号 しんごう に置 お き換 か えることにより、PLLの要素 ようそ 機能 きのう をほぼそのまま流用 りゅうよう しながら、GPS信号 しんごう とほぼ同等 どうとう の精度 せいど および安定 あんてい 性 せい を持 も つ高周波 こうしゅうは 信号 しんごう の発振 はっしん 回路 かいろ を作 つく ることが出来 でき る。このような回路 かいろ はGPSDO と呼 よ ばれ、基準 きじゅん 信号 しんごう であるGPS信号 しんごう と同 おな じく時刻 じこく および周波数 しゅうはすう 基準 きじゅん に使用 しよう されたり、QRSS 等 ひとし の超 ちょう 狭 せま 帯域 たいいき 無線 むせん 通信 つうしん (おおむね数 すう Hz へるつ 以下 いか )の信号 しんごう 生成 せいせい に用 もち いられる。GPSの受信 じゅしん 信号 しんごう としては、時刻 じこく 同期 どうき 時 じ に得 え られる1PPS信号 しんごう を用 もち いることが多 おお い。
携帯 けいたい 電話 でんわ (CDMA2000 ・WiMAX ・TD-LTE )やPHS の基地 きち 局 きょく では、基地 きち 局 きょく 間 あいだ の同期 どうき にGPSタイミング基準 きじゅん 信号 しんごう (1PPS信号 しんごう )を利用 りよう することが規格 きかく で定 さだ められている。これらの用途 ようと では、GPS由来 ゆらい の高 こう 精度 せいど の周波数 しゅうはすう が、周波数 しゅうはすう やサブキャリアの正確 せいかく な分割 ぶんかつ に不可欠 ふかけつ となっている。
GPSは現在地 げんざいち を明確 めいかく にする場合 ばあい に用 もち いられることが多 おお いため、移動 いどう する機器 きき に装着 そうちゃく されているが、以下 いか に示 しめ す例 れい はその逆 ぎゃく である。
国土 こくど 地理 ちり 院 いん による定点 ていてん 観測 かんそく
編集 へんしゅう
国土 こくど 地理 ちり 院 いん は、日本 にっぽん 列島 れっとう のあらゆる地点 ちてん にGPSを定期 ていき 的 てき に受信 じゅしん する電子 でんし 基準 きじゅん 点 てん を設置 せっち し、地殻 ちかく の変化 へんか を3次元 じげん 的 てき に詳細 しょうさい に観測 かんそく することができる。2011年 ねん の東北 とうほく 地方 ちほう 太平洋 たいへいよう 沖 おき 地震 じしん (東日本 ひがしにっぽん 大震災 だいしんさい )では、1メートル以上 いじょう の地盤 じばん 沈降 ちんこう や、5メートル以上 いじょう の水平 すいへい 移動 いどう が観測 かんそく されている。
以下 いか の言説 げんせつ は、すべて誤解 ごかい である。
GPS衛星 えいせい はGPS受信 じゅしん 機 き (カーナビ等 とう )に直接 ちょくせつ その受信 じゅしん 機 き がいる座標 ざひょう 値 ち (x, y, z) を教 おし えている。
GPS衛星 えいせい がカーナビのルートを作成 さくせい している。
GPS衛星 えいせい はGPS受信 じゅしん 機 き の位置 いち を逆 ぎゃく 探知 たんち できる。
GPS衛星 えいせい とGPS受信 じゅしん 機 き が相互 そうご に通信 つうしん をしている。
GPS信号 しんごう によって方位 ほうい も決定 けってい している。(ただし、GPSコンパスを実装 じっそう している製品 せいひん を除 のぞ く)
運送 うんそう 荷物 にもつ の追跡 ついせき システムは、荷物 にもつ のどこかにGPS発信 はっしん 機 き が内蔵 ないぞう されている。販売 はんばい 者 しゃ が追跡 ついせき できる。
「GPS信号 しんごう 」とはGPS衛星 えいせい が発 はっ している電波 でんぱ のことであり、受信 じゅしん 機 き が発 はっ する信号 しんごう は「GPS情報 じょうほう 」である。
GPS衛星 えいせい は、地球 ちきゅう に向 む けて時報 じほう と発信 はっしん 元 もと 衛星 えいせい の天体 てんたい 暦 れき (軌道 きどう )情報 じょうほう を発 はっ しているのみの衛星 えいせい である[ 注釈 ちゅうしゃく 8] 。GPS受信 じゅしん 機 き はGPS衛星 えいせい からの電波 でんぱ を受信 じゅしん して、GPS衛星 えいせい それぞれとの距離 きょり を算出 さんしゅつ しているに過 す ぎない。
また、方位 ほうい についてはGPSコンパス[ 31] [要 よう 検証 けんしょう – ノート ] [ 32] [出典 しゅってん 無効 むこう ] と呼 よ ばれるような機能 きのう によって、ある程度 ていど 離 はな した二 ふた つ以上 いじょう のアンテナによって受信 じゅしん したGPSの位相 いそう 信号 しんごう と、そのアンテナたちの相対 そうたい 的 てき な位置 いち 関係 かんけい から方位 ほうい を算出 さんしゅつ することができる。しかし、その機能 きのう を実装 じっそう していない多 おお くの製品 せいひん においては、ジャイロ機構 きこう や方位 ほうい コンパスを使用 しよう していない場合 ばあい 、静止 せいし している受信 じゅしん 機器 きき の向 む いている方位 ほうい を知 し ることはできない。なお、進行 しんこう 方向 ほうこう については移動 いどう しながら累積 るいせき した複数 ふくすう の位置 いち 座標 ざひょう から、ある程度 ていど 求 もと める事 こと が出来 でき る。
GPS受信 じゅしん 機 き は、基本 きほん 的 てき に送信 そうしん 機 き を保有 ほゆう していないため、位置 いち 情報 じょうほう をGPS衛星 えいせい に通知 つうち するのは原理 げんり 上 じょう そもそも不可能 ふかのう である。つまり、GPS受信 じゅしん 機 き は受信 じゅしん するだけ、GPS衛星 えいせい は送信 そうしん するだけなのである。映画 えいが 等 とう で見 み られる「超 ちょう 小型 こがた GPS」と扱 あつか われるものは、その受信 じゅしん したGPS信号 しんごう を何 なに かしらの形 かたち で送信 そうしん する機能 きのう まで有 ゆう している必要 ひつよう があり、正確 せいかく な位置 いち を測位 そくい するには、上方 かみがた から見 み やすい箇所 かしょ に設置 せっち しなければならない。車両 しゃりょう 下部 かぶ や梱包 こんぽう 荷物 にもつ 内 ない に取 と り付 つ けたりすることは理想 りそう 的 てき ではなく、また建物 たてもの 内 ない では窓 まど 等 とう からのGPS信号 しんごう を受信 じゅしん し、障害 しょうがい 物 ぶつ の乱反射 らんはんしゃ によって位置 いち 精度 せいど は大 おお きく落 お ちてしまう。また、地下 ちか での測位 そくい はGPSだけでは不可能 ふかのう である。電波 でんぱ 強度 きょうど と衛星 えいせい 数 すう の問題 もんだい なので、受信 じゅしん 機 き が小型 こがた 高性能 こうせいのう 化 か しても解決 かいけつ できない。
日本 にっぽん の航空 こうくう 運送 うんそう 事業 じぎょう 者 しゃ の旅客機 りょかくき の機内 きない では、GPS受信 じゅしん 機 き の使用 しよう 制限 せいげん はない[ 33] が、多 おお くのGPS受信 じゅしん 機 き は通信 つうしん 機器 きき を併用 へいよう しているため注意 ちゅうい が必要 ひつよう である。
この誤解 ごかい の元 もと となった技術 ぎじゅつ に、運輸 うんゆ 業 ぎょう などの車両 しゃりょう 位置 いち 監視 かんし システム や、児童 じどう ・徘徊 はいかい 老人 ろうじん のセキュリティシステムなどがあるが、これらではGPS受信 じゅしん 機 き の位置 いち 情報 じょうほう を外部 がいぶ に通知 つうち するために、携帯 けいたい 電話 でんわ 回線 かいせん 等 とう による別 べつ 回線 かいせん での通信 つうしん を行 おこな っている。運輸 うんゆ される荷物 にもつ にGPS受信 じゅしん 器 き が装着 そうちゃく されていることはなく、該当 がいとう する荷物 にもつ を搭載 とうさい しているトラックの位置 いち 情報 じょうほう が提供 ていきょう されている。
2008年 ねん 2月 がつ 5日 にち に岡山 おかやま 市 し で現金 げんきん 自動 じどう 預 あづ け払 ばら い機 き (ATM)が盗 ぬす まれた事件 じけん では、事件 じけん 発生 はっせい 後 ご 約 やく 45分 ふん でGPSによって盗難 とうなん ATMを発見 はっけん するという成果 せいか を挙 あ げている。この事例 じれい でも、機器 きき に組 く み込 こ まれた携帯 けいたい 電話 でんわ モジュールで、警備 けいび 会社 かいしゃ への位置 いち 情報 じょうほう を通報 つうほう をしていた。
GPSは、元来 がんらい は米 べい 軍 ぐん の軍用 ぐんよう システムであり、米国 べいこく 政府 せいふ の支配 しはい 下 か にある。そのため、精度 せいど や可用性 かようせい その他 た について、また他国 たこく や民間 みんかん における利用 りよう に対 たい して、種々 しゅじゅ の制限 せいげん を受 う ける事 こと が過去 かこ にもあり、また将来 しょうらい 的 てき にも有 あ り得 え る。そのため、米国 べいこく のシステム依存 いぞん からの独立 どくりつ や、自身 じしん の利益 りえき に適合 てきごう させる目的 もくてき で、各国 かっこく でも独自 どくじ のシステムを保有 ほゆう 、運用 うんよう しようとする動 うご きがみられる。
それでもGPSは、2010年 ねん 台 だい において世界中 せかいじゅう で最 もっと も普及 ふきゅう している衛星 えいせい 航法 こうほう システムであり、マルチGNSSを採用 さいよう した利用 りよう 者 しゃ 受信 じゅしん 機 き でも、"GPS"が衛星 えいせい 測位 そくい システムの代名詞 だいめいし 的 てき に総称 そうしょう される場合 ばあい もある。
各国 かっこく でもGPSと同様 どうよう 、類似 るいじ したシステムを運用 うんよう 開始 かいし している事 こと から、従来 じゅうらい GPSが独占 どくせん してきた分野 ぶんや および用語 ようご は、「全 ぜん 地球 ちきゅう 衛星 えいせい 測位 そくい システム 、全 ぜん 地球 ちきゅう 衛星 えいせい 航法 こうほう システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)」として一般 いっぱん 化 か される事 こと となった。
また、全 ぜん 地球 ちきゅう にかぎらず日本 にっぽん の準 じゅん 天頂 てんちょう 衛星 えいせい システム (QZSS)、インドのインド地域 ちいき 航法 こうほう 衛星 えいせい システム (IRNSS)などの地球 ちきゅう 的 てき 地域 ちいき 限定 げんてい のシステムも構築 こうちく されており、これらは全 ぜん 地球 ちきゅう 型 がた システムと組 く み合 あ わせて使用 しよう する事 こと を想定 そうてい している。
2020年 ねん 頃 ごろ までには代表 だいひょう 的 てき なGNSS(GPS、GLONASS 、ガリレオ 、北斗 ほくと /Compass )がいずれも全 ぜん 地球 ちきゅう 的 てき 運用 うんよう 開始 かいし が見込 みこ まれる事 こと から、「マルチGNSS」対応 たいおう の受信 じゅしん 機 き も開発 かいはつ 、利用 りよう されている。2015年 ねん 前後 ぜんこう のスマートフォン はGPS/GLONASSマルチ対応 たいおう の物 もの が多 おお い。
なお以下 いか に列挙 れっきょ する各国 かっこく のGNSSのほかにも、ナイジェリア 、トルコ などにも他 た の衛星 えいせい ナビゲーションシステムの開発 かいはつ の動 うご きがある。
北斗 ほくと 1は、3機 き の衛星 えいせい で構成 こうせい される実験 じっけん 的 てき な衛星 えいせい 測位 そくい システムで、中華人民共和国 ちゅうかじんみんきょうわこく 周辺 しゅうへん でのみ使用 しよう される。北斗 ほくと 2は現在 げんざい 構築 こうちく 中 ちゅう で、完成 かんせい 時 じ には35機 き の衛星 えいせい で構成 こうせい される「全 ぜん 地球 ちきゅう 測位 そくい システム」になる予定 よてい である。
旧 きゅう ソ連 それん は米国 べいこく との対抗 たいこう 上 じょう 、GPSと同様 どうよう のGLONASS (グロナス)を構築 こうちく しようとしたが必要 ひつよう な衛星 えいせい を全 すべ て打上 うちあ げる前 まえ にソ連 それん が崩壊 ほうかい してしまい、予算 よさん の縮小 しゅくしょう から衛星 えいせい 打 う ち上 あ げが頓挫 とんざ した。ロシアになってから計画 けいかく が再開 さいかい され、2005年 ねん には再開 さいかい 後 ご 初 はつ の衛星 えいせい を打 う ち上 あ げ、2010年 ねん までに24基 き の衛星 えいせい を打 う ち上 あ げる予定 よてい とされる。2011年 ねん には全 ぜん 世界 せかい で測位 そくい 可能 かのう となり、現在 げんざい は測位 そくい 精度 せいど を高 たか めるためにGLONASSとGPSを併用 へいよう する受信 じゅしん 機 き が登場 とうじょう している(GLONASS#受信 じゅしん 機 き も参照 さんしょう のこと)。
GPSを使用 しよう する上 じょう で米国 べいこく に頼 たよ ることを嫌 きら ったEU は独自 どくじ のGalileo (ガリレオ)を計画 けいかく 、中華人民共和国 ちゅうかじんみんきょうわこく も計画 けいかく に参加 さんか している(後 のち に離脱 りだつ )。2005年 ねん にはロシアのソユーズロケット を用 もち いて最初 さいしょ のジオベ衛星 えいせい を打 う ち上 あ げた。2016年 ねん 末 まつ に全 ぜん 地球 ちきゅう 運用 うんよう 開始 かいし [ 34] 。
IRNSSシステムは、7機 き の衛星 えいせい と地上 ちじょう 局 きょく から構成 こうせい される。7機 き のうち3機 き の衛星 えいせい は、それぞれ東経 とうけい 34度 ど 、83度 ど 、132度 ど の静止 せいし 軌道 きどう に配置 はいち される予定 よてい で。残 のこ り4機 き のうち2機 き (IRNSS-1A、IRNSS-1B)は軌道 きどう 傾斜 けいしゃ 角 かく 29度 ど を有 ゆう する東経 とうけい 55度 ど の静止 せいし 軌道 きどう へ配置 はいち される。残 のこ り2機 き は軌道 きどう 傾斜 けいしゃ 角 かく 29度 ど を有 ゆう する東経 とうけい 111度 ど の軌道 きどう へ配置 はいち される予定 よてい [ 35] [ 36] 。
準 じゅん 天頂 てんちょう 衛星 えいせい システムQuasi-Zenith Satellite System(QZSS)は日本 にっぽん で構築 こうちく された7機 き の衛星 えいせい が交代 こうたい で待機 たいき するシステムでGPSを補完 ほかん する。
2010年 ねん 9月 がつ 11日 にち に技術 ぎじゅつ 実証 じっしょう のための準 じゅん 天頂 てんちょう 衛星 えいせい 初号 しょごう 機 き みちびき(QZS-1) が打 う ち上 あ げられた[ 37] 。その後 ご 2017年 ねん に2,3,4号機 ごうき が打 う ち上 あ げられ、2018年 ねん 11月1日 にち にサービスを開始 かいし した[ 38] 。
なお、2023年 ねん までに衛星 えいせい を更 さら に3機 き 追加 ついか し、7機 き 体制 たいせい での運用 うんよう を行 おこな うことが閣議 かくぎ 決定 けってい されている。
^ ただし、宇宙 うちゅう 空間 くうかん からの電波 でんぱ を利用 りよう するため、電波 でんぱ の受信 じゅしん が著 いちじる しく困難 こんなん な、トンネル 等 ひとし の地下 ちか 空間 くうかん においては、特別 とくべつ な措置 そち を施 ほどこ していない場合 ばあい には、著 いちじる しく受信 じゅしん 精度 せいど が低下 ていか するか、若 も しくは、受信 じゅしん 困難 こんなん に陥 おちい る可能 かのう 性 せい が高 たか い。
^ 100万 まん 分 ぶん の1秒 びょう あったとしたら距離 きょり の誤差 ごさ は300mにも及 およ んでしまう
^ 太陽 たいよう の見 み え方 かた が日 ひ の出 で 、直上 ちょくじょう 、日没 にちぼつ で異 こと なることから理解 りかい しやすい
^ ドップラーシフト値 ち を用 もち いると、0.1 m/s以下 いか の精度 せいど で速度 そくど 計測 けいそく が得 え られる。
^ 他 た に、カーナビでは移動 いどう 方位 ほうい センサ、速度 そくど 発電 はつでん 機 き や操舵 そうだ 角 かく (ハンドル)センサ等 とう である程度 ていど の補正 ほせい を行 おこな うものがある。
^ (例 たと えば最 さい 寄 よせ の料理 りょうり 店 てん を検索 けんさく し電話 でんわ を掛 か けて予約 よやく する)
^ 1979年 ねん 時点 じてん でも、100分 ぶん の1秒 びょう の精度 せいど が望 のぞ ましいとされた。地震 じしん 学会 がっかい 編 へん 、1979、『地震 じしん の科学 かがく 』、保育 ほいく 社 しゃ
^ つまり、衛星 えいせい 軌道 きどう の変更 へんこう や閏 うるう 秒 びょう 実施 じっし 通知 つうち の受 う け取 と りなど、指令 しれい 電波 でんぱ は受 う けるが、GPS受信 じゅしん 機 き からの電波 でんぱ を受信 じゅしん できる機能 きのう は持 も っていない。
この
節 ふし の
加筆 かひつ が
望 のぞ まれています。
(2020年 ねん 9月 がつ )