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Date: Tue, 10 November 2009  Category: コラム  Tags: , , ,

携帯も便利になったもので、今や普及率も相当なものです。

誰でも持っていて当たり前!という時代ですが、その機能の「仕組み」ってご存知でしょうか?

今回は今や基本オプションでもある「GPS」機能についてご紹介してみようかと思います。

汎地球規模・測位システム(GPS:グローバル・ポジショニング・システム )

GPS 衛星の測位原理は下記のとおりに成り立っています。

・既知である衛星の位置と各衛星との疑似距離は電波の到達時間に光速を掛けることで求まる

 まず一つ目のポイントです。衛星の位置(軌道)はそれぞれの衛星からの信号に、自己の精密な軌道情報、および他衛星のおおまかな軌道歴情報というものが流れています。このようなものを基準に GPS 受信機では衛星を探索し今現在上空にある衛星の信号を優先的に選択して受信処理を開始します。

 また、 GPS 受信機を長期間使わなかった場合や、購入してから使い始める際は、測位完了まで本来より長い時間がかかってしまいます。これは上記の軌道情報が古くなっていたり、無効となっているため、今いる場所の上空になく受信できない衛星も含めて”総当たり“で受信処理を試たり、全ての軌道歴を取得するのに 10 分以上かかるためです。

 また軌道情報のうち軌道歴というのは、精度はエフェメリスに劣りますがどの衛星がいつごろ受信できるようになるか、といった情報も含んでいるため受信後もしばらくの間は有効です。そのためいったん測位が完了した後数時間程度ならば、即座に再測位が可能となるのです。

 話を本題に戻しますが先の図は 3 衛星測位の概念を表しています。既述のとおり衛星の軌道はあらかじめわかっていますので衛星からの電波到達時間を計算し、まず疑似距離 La を求めます。さらに、Lb・Lc と求めて行いき弧を描くとそれらの交点が現在位置となり測位が完了することになります。

 3 衛星測位(2次元測位)では 2 衛星のからの疑似距離がわかればよいのですが、この疑似距離を測るために電波の到達時間を利用している関係で、正確な時刻が必要です。そのためもう一つの衛星よりもたらされる疑似距離とともに、原子時計の時間情報を利用するため最低 3 衛星が必要になるのです。

 また 3 次元測位(2次元+高度)を行うためには 4 衛星測位が必要となります。先の 2 次元測位では 3 次元測位のうち高度を既知のものとして計算を行うものです。
 カンのいい方は気づいたかもしれませんが、実は先の測位原理ではもう一点正反対の方向にも交点を描くことができます。しかし、そのもう一点は宇宙側なので実際の位置としてはありえませんから、地表の一点だけに結果を絞ることができるのです。

 

という仕組みのようです。

どうでしょうか?ご理解いただけましたか?僕はあんまりわかりません(笑)まあレンタル携帯スタッフがここまで知っていたら不自然ですものね!ネタばらしすると転載です。

参考:GPS と電波航法システム ~カーナビから巡航ミサイルまで~