衛星

GPSってどんなもの?GPS衛星の歴史や正式名称など雑学を紹介





 

「GPS」というのは今ではすっかり有名になって、日常生活に利用されています。

ちょっと前までは車のカーナビとしての使われ方が多かったのですが、

最近ではスマホにも搭載されてすごく便利になっていますね。

GPSを利用したスマホのゲームなんてものまで登場している昨今です。

 

ところで、この、GPSはどういった仕組みになっているかご存知でしょうか?

また、当然これは略語なので、正式名称もあったりします。

今回はそんなところも含めて、「GPS」についていろいろみていきましょう。





GPS衛星の歴史

(画像引用元:GPS wikipedia)

 

GPSは、正式名称を「グローバル・ポジショニング・システム」といいます。

「全地球測位システム」といわれ、地球上の現在地を測定するシステムです。

 

これって、実はアメリカによって運用されている仕組みだったことをご存知でしたか?

普通のサービスかと思っていて、意外にこのことを知っている方も少ないのではないしょうか?

 

アメリカが「軍事用に」打ち上げている30個ほどのGPS衛星のなかの数個からの信号を受信機で受信して、

現在の位置を知ることができるというとっても便利なシステムです。

 

車のカーナビが登場したときもすごいなあと思いましたが、

これは昔ならちょっと考えたこともないような斬新で画期的なシステムだったのではないでしょうか。

 

ということで、GPSは元は軍事用に開発されたものだったのですが、

民間機の安全のためにも開放されるようになったのです。

 

アメリカは旧ソ連と冷戦をしていた時代、

航空機・船の位置情報をリアルタイムに把握している必要がありました。

また、世界中の地域を監視する目的もあったとされています。

GPS衛星が完成した現在では、世界のどんな場所でも24時間の測位がほぼ可能となっています。

 

1973年に、アメリカの空軍と海軍が協力して、

人工衛星を使った画期的な測位システムである「GPS」の開発に着手しました。

アメリカがGPSを開発していた頃、旧ソ連も「GLONASS」というGPSと同様のシステムが開発されていました。

 

そして1989年に人工衛星が打ち上げられ、

1993年には正式にGPSの運用開始が宣言されました。





GPS衛星からの位置測定方法は難しい!

 

GPS衛星の信号には衛星の原子時計の時刻データ、天体暦情報なども含まれています。

ひとつの衛星の時計はあまり誤差の関係で正確にはならないので、

4つのGPS衛星から時刻と座標が算出されています。

 

ということで、GPSでは3つあるいは4つの人工衛星が見えている必要があります。

これらの衛星の距離と、地球表面の位置から割り出されています。

 

ただ、補助手段を使うことで測定の精度を上げることもできます。

カーナビなどのGPS受信機は、初期位置が決定された後で、

「ジャイロ」「加速度センサ」等から取得する情報によって自律位置を推定できる物があります。

 

この場合、トンネルなどの完全に空が塞がった状態などでも、ある程度位置が分かる場合があります。

 

航空機の「慣性航法装置」と同じですが、精度は3桁くらい低いので、

数分くらいの自律位置推定でも測位はかなり外れることになります。

高精度測位ができるスマートフォンなどでは、GPS演算の消費電力を低減する目的で、

「ジャイロ」「加速度センサ」の補正をします。

登山用GPS受信機は、気圧高度計によって位置推定の補助としたり、

「磁気コンパス」を用いるものもあります。

 

もともとGPSは高度方向では精度が低いこと多いのですが、

これは、空間の「x」「y」「z」の誤差は均一なものの、

ほとんどのGPS受信機は地表に沿って動いているので、

計算を工夫して地表に沿った位置推定の精度代わりに、高度の位置推定を犠牲にしているからです。

 

みなさんにもすっかりおなじみとなった携帯電話やスマホなどに搭載されているGPSは、

携帯の基地局の位置情報を補助として用いることが可能です。

このため、初期捕捉の速さや高速での移動時でも衛星を見失わない補助手段にすることができます。

 

他にも、ネットワーク通信を利用することで位置演算・GPS情報などを補正しています。

GIS(地理情報システム)情報を補助手段に用いている場合もあります。

 

カーナビは地図が搭載してあるので、

道路の情報と照らし合わせて誤差修正をしているものがあります。

道路以外を走らないことや水面を走らないという制約を逆に利用しています。

 

その衛星からの電波を受信すると、発信された時刻を測定、

発信〜受信のドップラー現象の時刻差と伝播速度の30万km/秒を掛けることで衛星からの距離を測定できます。

 

GPS衛星は静止衛星ではなく、地上約20,000kmの高度を一周ほぼ12時間で動いている衛星です。

軌道上にある30個の

「衛星コンステレーション(特定の方式に基づいた多数の人工衛星の一群やシステムのこと)」によって、

地球のあらゆる地域をカバーできます。

 

 

あらゆる分野で活躍しているGPS衛星

 

 

GPS衛星についてでした。カーナビももちろんですが、

やはり携帯やスマホにも搭載されるようになったというのが、身近になった大きな要因ですよね。

 

余談ですが、スマホでGPSを使用するとバッテリーの消耗が激しいですよね。

それだけ高度なシステムということなんですね。

かなり難しい計算をしているので、数学が苦手な人は頭がこんがらがってしまうでしょう。

 

こないだ目的の場所に行くときに使いましたが、すごく便利ですね!

スマホとかGPSとか、ちょっと前までは考えられなかったですよねえ。

 





nabex

投稿者の記事一覧

経歴:フリーライター

趣味:旅行

気になる宇宙分野:宇宙全般ですが、特に太陽系外の宇宙に興味があります。

関連記事

  1. 惑星の周りを公転している衛星(えいせい)とは何?
  2. 日本版GPS「みちびき」って何?準天頂衛星システムについて解説
  3. 日本発の大成果!地球の酸素が月まで届いていた!
  4. ガ二メデとはどんな衛星?太陽系で最大の衛星で生命の可能性あり?
  5. 中国の衛星「天宮2号」が制御不能、落下事故につながる?
  6. 木星の衛星「エウロパ」に間欠泉があるという新たな証拠が発見!
  7. ケープカナベラル空軍基地から打ち上げられる、TESSを搭載したファルコン9ロケット wikipedia 「TESS」とは?NASAが今年4月に打ち上げた衛星を分かりやす…



おすすめ記事

  1. 古代の宇宙観を解説!エジプト・インド・バビロニア・中国の宇宙観
  2. 古今東西語られてきた月神を紹介!
  3. 宇宙飛行士は訓練がとっても大変!トイレや健康事情も紹介
  4. ホリエモン(堀江貴文氏)がロケット開発、過程や成果、実績は?
  5. 地球の水はどうやってできたの?地球に海をもたらしたのは小惑星? 地球 f
  6. 宇宙における最大の謎のひとつ!ブラックホールとは?特徴や観測史について!
  7. 宇宙の約68%を占めるという、謎のダークエネルギーとは?
  8. 火星が地球に15年ぶりの大接近!肉眼でも見える?
  9. 火星がハビタブルゾーンに入る条件は?テラフォーミングは成功するの?
  10. 木星に住めることはできる?木星の一日の長さなど雑学集 ジュノー探査機 / wikipedia引用

おすすめ記事

モンスター銀河とは?モンスター銀河の王「オロチ」がすごすぎる件 水星 wikipedia 水星ってどんな星?特徴や環境、神話や探査機まで紹介! アメリカが宇宙軍を創立!?その狙いとは? いつか必ず訪れる、地球の最期はどうなるの? 火星にかつて巨大な海が存在した?最近の研究も紹介します 宇宙天気予報とは?太陽フレア・磁気嵐なども予想できる予報なの? 火星の基地に必要なものは?NASAの酸素製造器「MOXIE」は成功するか?
PAGE TOP