GPSとは? わかりやすく解説

gps

読み方:ジーピーエス
別表記:global positioning system

gps(ジーピーエス)とは~人工衛星駆使した地理情報計測システムの名称です。地上あらゆる地域緯度・経度、高度が特定できる仕組みとして利用されています。GPSは「Global Positioning System」の略であり、直訳して「全地球測位システム」あるいは「全地球無線測位システム」などとも呼ばれます

GPSは、地上端末から高度およそ2km軌道上配置された「GPS衛星」へ信号発信し応答返ってくるまでのわずかな時間差計算照合することで地理上の位置特定します複数GPS衛星同時に信号授受することで、各衛星との応答時間の差が判明し、それによって精密な3次元位置情報取得できます

位置情報の処理は地上端末側で行わており、衛星自体発信者の位置把握しているというわけではありません。GPS端末としての機能最近ではスマホスマートフォン)やカーナビカーナビゲーションシステム)などに不可欠機能として組み込まれています。

GPS衛星24基あり、地球をぐるりと取り囲むように配置されています。24基あると地球上のどんな僻地極地居ても最低3基のGPS衛星通信可能であり、衛星3基と応答できれば精密に位置情報割り出せます。

「GPS」という名称は、そもそも米国運用しているシステムの名称(固有名)であり、「人工衛星使った測位システム全般を指す一般名ではありません。一般名としては「GNSS」(全世界測位システム)という呼び方あります。しかしGPSが同種のシステム代表格であり代名詞的存在となっているため、米国運用している「(狭義の)GPS」以外のシステム含めて広く「GPS」と呼ばれている場合がままあります

GNSS、すなわち「(狭義の)GPS以外の衛星測位システム」としては、欧州連合EU)が運用するガリレオ」、ロシア運用するグロナス」、日本運用する準天頂衛星みちびき」などが挙げられます。高度な運用技術莫大なコスト要する技術とうこともあり、自前システム運用している国はそう多くはありません。日本自国GNSS運用していますが、その名称はあまり浸透しておらず、しばしば「日本版GPS」のような表現用いられます。 

GPS(じーぴーえす)


GPS

フルスペル:Global Positioning System
読み方ジーピーエス
別名:全地球測位システム

GPSとは、人工衛星地上制御局を利用して自分位置測定するシステムのことである。高度約2km6つ円軌道4つずつ配され米国防総省管理するGPS衛星からの電波利用し4つ上の衛星からの電波到着時間の差によって位置測定する。この時、緯度経度、高度などを数十メートル精度割り出すことができる。本来は軍事用開発されシステムであるが、最近では地学研究や、自動車ナビゲーションシステムなどにも用いられている。

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【全地球測位装置】(ぜんちきゅうそくいそうち)

Global Positioning System(GPS).
人工衛星利用した航法支援装置理論上地球上のどこでも正確な現在位置割り出す事ができる。
船舶登山用では緯度・経度のみを表示する小型受信機使い地図海図照合する方式一般的
一方ユーザー側で地図不備予想される場合自動車携帯電話・スマートフォンなど)には、画面上に地図表示するタイプ端末主流

現在のGPSシステムは、アメリカ空軍構築したシステム民間開放されたものである
このため、GPSシステム全体維持管理もほぼ全てアメリカ合衆国内行われている。

開放当初アメリカの軍事政策上の理由(敵に利用されることを防ぐため)から、米軍軍用受信機以外で受信すると必ず数十mの誤差生じるように設定されていた。
SA(Selective Availability)」と呼ばれていたこの設定は現在解除されており、2007年にはジョージ・W・ブッシュ大統領当時)とアメリカ国防総省が「今後恒久的にSA設定行わない」旨の大統領決定発表しているが、将来復活しないという保証はどこにもない。

この状況憂う声もあり、日本ロシアEUなどは独自のGPSシステム構築するための研究開発進めている。

殊に近年2008年以降全世界的景気後退影響受けて米軍GPS衛星運用予算削減されている。
これによって老朽化した衛星交換が遅れ、GPSシステム悪影響を及ぼす可能性指摘されている。
このことも、各国でのGPSの代替となる衛星測位システム構築後押ししている。

関連GPS誘導爆弾 ナブスター

位置特定のメカニズム

GPSは以下のようなメカニズム受信機現在位置特定する

  1. 専用人工衛星打ち上げる
    この衛星原子時計内蔵し電波で現在時刻衛星飛行している軌道放送する
    軍用暗号化された高精度信号民生用信号同時に送出される。

  2. 時計内蔵した受信機で、衛星からの電波受信する
    送信から受信までの経過時間から、衛星までの距離を推定する
    光速は常に一定であるため、経過時間さえ正確であれば推定距離も必ず正確である。
    とはいえ時計精度コンピュータ処理能力による誤差避けられない

  3. 上記2.の処理を、最低3基の人工衛星について同時に行う。
    3ヶ所からの距離が特定出来れば、その条件を満たす所を1点に絞る事ができる。
    数学的にはまだ2点候補があるが、そのうち1点は必ず大気圏外であるため除外できる。

  4. 受信した情報コンピュータ検証修正する
    時計誤差無視できないほど大きいため、これを修正するためにより多く情報を必要とする。
    そこで、受信可能な衛星電波全て受信し信頼性の低い情報切り捨てるなどの演算処理を行う。
    どう処理して多少誤差は残るため、最終的な表示位置コンピュータ推定よる。

  5. 上の理によって算定され位置情報コンピュータ利用する
    一般的なGPS端末では緯度・経度表示したり、画面上の地図操作したりする。
    ミサイル誘導爆弾無人機などの舵やエンジン操作するためにも用いられる
    無線位置情報発信したり、ネットワーク繋がった別のコンピュータ送信する事もできる。

上の処理を円滑に行うために、受信機の上空に最低3基の衛星存在する必要がある
その状態を地球全域同時に実現する必要があるため、理論上24基の衛星を常に稼動させなければならない
これに加えて精度向上や事故対策老朽化備えた予備必要なため、実際に必要な衛星30基を超える

ディファレンシャルGPS

Differential GPS(DGPS).
GPSの測定精度高めるための手法の一つ
緯度・経度標高確定した基地局GPS衛星電波受信し補正情報生成する
受信機自身のGPS情報基地局からの補正情報によって検証し誤差相殺する

日本では海上保安庁全国27ヶ所の基地局運用し日本列島近海向けに中波ビーコン送信している。
基地局として静止衛星利用する方式や、既存無線通信利用する方法もある。

GPSにまつわる誤解

日本におけるGPSの代表的な利用例として、自動車搭載される「カーナビ」がある。
これに関連して、以下のような話が伝えられている。

実態言えば、GPS端末情報無線電波インターネット送信する事は可能であり、実際に行われている。
送信され位置情報ハッキング原理的には可能であり、実際に行われていないという保証はない。
しかし、それをGPS衛星受信する事はない。
GPS衛星には内蔵され時計時刻飛行中軌道データ送信する機能しかないためだ。

結局のところ、カーナビ機能のほとんどはカーナビ自体内蔵されコンピュータ依存している。
なんらかの情報漏洩不備があったとしても、それはやはりカーナビ小さな機械起因する


GPS

読み方じーぴーえす

Global Positioning Systemの略で、アメリカ合衆国が、航空機船舶等の航法支援用として開発したシステムをいう。上空約2km打ち上げられている24個の位置測定用の人工衛星から発信され電波受信機到達する時間によって位置求めている。測定方法によって以下の四方法に分けられる
単独測位:1台の受信機測定する方法で、10mの誤差位置決定できる自動車飛行機ナビなどに利用されている
相対測位:2台以上の受信機2点間の相対的な位置関係測定する方法で、リアルタイムではないが、100万分の1(2点間が10km1cm誤差)の精度測定が可能である。
ディファレンシャルGPSRTK-GPS測位位置わかっている基準局と、求めようとする観測点同時に観測行い基準局で観測したデータ無線等で観測点送信しリアルタイム位置求められるディファレンシャルGPS両点での単独測位行い数m、RTKReal Time Kinematicの略でリアルタイム測定)-GPSは両点位相観測行いcm誤差測定が可能である。
リアルタイム測位システムVRSVirtual Reference Station 仮想基準点)方式ネットワーク型RTK-GPSなどと呼ばれ国土地理院設置した全国1000箇所電子基準点携帯電話等を使って基準点等を精度良く測定するシステムである。

地球測位システム(GPS)

衛星からの電波を使って、位置を測定

自動車現在地知らせカーナビゲーションシステムには、人工衛星利用した「地球測位システム(GPS)」が使われています。これは、地球周り周回している24機の衛星から送られてくる電波利用して位置測定する方法です。元々は、冷戦時代米国国防省軍事目的開発した技術で、衛星から電波発信した時間とその電波受信した時間の差を計算することによって位置割り出せます。しかし、カーナビゲーションなどで一般に使われている電波は、米国国防省他国利用されないようにわざと精度落としており、最大100m誤差生じてしまいます。そのため、衛星からの電波にのみ頼るのではなく他の技術組み合わせることで誤差小さくしています。

測位の精度を1,000倍に

また、GPSの精度をさらに上げ技術開発されています。1997年12月に、航空宇宙技術研究所(現 宇宙航空研究開発機構(JAXA))では「リアルタイム・キネマティック方式という新しく開発され技術使って航空機位置測定する実験成功させています。この方式は、複数のGPS信号のずれを特殊なデータ使って補正し位置測定誤差をわずか数センチにするもので、その精度通常の電波使用したときのおよそ1,000倍になります。この技術実用化されれば、高度な操縦技術が必要とされる航空機離着陸においても、自動操縦可能になるとしています。


グローバル・ポジショニング・システム

(GPS から転送)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2024/01/23 05:45 UTC 版)

グローバル・ポジショニング・システム英語: Global Positioning System, Global Positioning Satellite, GPS全地球測位システム)とは、アメリカ合衆国によって運用される衛星測位システム地球上の現在位置を測定するためのシステムのこと)を指す。


注釈

  1. ^ ただし、宇宙空間からの電波を利用するため、電波の受信が著しく困難な、トンネル等の地下空間においては、特別な措置を施していない場合には、著しく受信精度が低下するか、若しくは、受信困難に陥る可能性が高い。
  2. ^ 100万分の1秒あったとしたら距離の誤差は300mにも及んでしまう
  3. ^ 太陽の見え方が日の出、直上、日没で異なることから理解しやすい
  4. ^ ドップラーシフト値を用いると、0.1 m/s以下の精度で速度計測が得られる。
  5. ^ 他に、カーナビでは移動方位センサ、速度発電機や操舵角(ハンドル)センサ等である程度の補正を行うものがある。
  6. ^ (例えば最寄の料理店を検索し電話を掛けて予約する)
  7. ^ 1979年時点でも、100分の1秒の精度が望ましいとされた。地震学会編、1979、『地震の科学』、保育社
  8. ^ つまり、衛星軌道の変更や閏秒実施通知の受け取りなど、指令電波は受けるが、GPS受信機からの電波を受信できる機能は持っていない。

出典

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「グローバル・ポジショニング・システム」の続きの解説一覧

GPS

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/02/23 16:53 UTC 版)

地殻変動」の記事における「GPS」の解説

国土地理院による電子基準点設置後は、地殻変動観測代表的な手法となっている。連続してデータ収集できる、基準点設置後維持観測にかかる費用少ないなどの利点がある。また地震直後余効変動調査では、一時的に多数のGPS受信機設置して観測を行う「キャンペーン観測」がさかんに行われている。ただし鉛直成分観測では水準測量に対して精度が劣るため、現在も両者併用されている場合もある。GPS測量およびグローバル・ポジショニング・システム参照

※この「GPS」の解説は、「地殻変動」の解説の一部です。
「GPS」を含む「地殻変動」の記事については、「地殻変動」の概要を参照ください。


GPS

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/21 16:13 UTC 版)

衛星測位システム」の記事における「GPS」の解説

詳細は「グローバル・ポジショニング・システム」を参照 アメリカ合衆国グローバル・ポジショニング・システム (GPS) は、最大32機の6種類異な軌道平面中地軌道衛星によって構成される1978年から運用され1994年に全地球上で常時使用できるようになった。GPSは、2010年代までは世界中で最も普及している衛星航法システムであり、マルチGNSS採用した利用者受信機でも、"GPS"が衛星測位システム代名詞的総称される場合もある。

※この「GPS」の解説は、「衛星測位システム」の解説の一部です。
「GPS」を含む「衛星測位システム」の記事については、「衛星測位システム」の概要を参照ください。


GPS

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2020/08/09 21:22 UTC 版)

KGGB」の記事における「GPS」の解説

KGGB電波妨害難し軍用GPSではなく商用GPSを使用する北朝鮮の長射程打撃用の精密誘導爆弾である。したがって北朝鮮がGPS妨害装置を長射程砲の近く設置して多く機器試験稼動している。 北朝鮮2010年から6年間に、仁川国際空港と金国際空港国内外旅客機にGPS妨害被害与えており、被害機は2100台を超える。しかし、国土交通部は、二重三重機器があって、北朝鮮のGPS電波妨害航空機運航に特に問題はないという。 2016年4月20日、GPSなどの衛星信号受信チップの開発会社であるテルエースは、国防科学研究所傘下軍民技術協力センター協力し北朝鮮のGPS妨害回避する装置開発した。GPS、GLONASS北斗三つ位置信号を、国内初め同時受信し妨害回避するセットは、周波数帯域異なり干渉別途なければならない軍用GPSも強力な電波妨害には動作しないという。 北朝鮮のGPS妨害にも、GPSとGLONASS並行使用可能に設計され電子機器は、ほぼ被害を受けなかった。専門家は、北朝鮮友好国である中国ロシア位置信号妨害するのは難しいだろう予想する北朝鮮のGPS妨害装置は、ロシア製の機器であって車両搭載型で有効妨害距離100kmである。最近では、韓国のほぼ全域カバーする400km高出力妨害装置ロシアから輸入したという。ロシアVoronezh の Protek社が生産する R-330ZHは、GPSジャマートラックで有名である。朝鮮人民軍総参謀部偵察局傘下電子偵察局の指導局(121局)が北朝鮮黄海道ラモナとして知られ秘密レーダー基地運営している。

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GPS

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2020/07/15 17:02 UTC 版)

ファイアーウーマン纏組」の記事における「GPS」の解説

Gal Positioning System の略で、女の子の場所を把握するための装置学園内は非常に広いため、これで女の子居場所探してそこへ向かうことがイベント発生への早道となっている。トラブル発生している場合にはその場所が強調して表示される。 GPSは保健室に戻ることによっていつでも利用できる

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GPS

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/08 12:18 UTC 版)

相対性理論」の記事における「GPS」の解説

GPSは原子時計使用しているが、衛星搭載され時計重力による時空のゆがみによって地上との時間の流れわずかな差が生じる。それを補正するため一般相対性理論使用されている。

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GPS

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2019/10/22 09:22 UTC 版)

宇宙型測位政策」の記事における「GPS」の解説

GPSの M-code を含む全信号使用する

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GPS

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/30 04:51 UTC 版)

Dr.STONE」の記事における「GPS」の解説

海上での正確な位置を知るために制作海上でのテスト最中ホワイマンからの通信入り状況一変する

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GPS

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2019/10/04 08:43 UTC 版)

迷子」の記事における「GPS」の解説

近年では、子供にGPS端末、あるいはGPS機能を持つ携帯電話持たせることも多い。必要なときにいつでも子供所在確認できるため、迷子のほか、連れ去り事件など懸念する親が持たせることが多い。

※この「GPS」の解説は、「迷子」の解説の一部です。
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GPS

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/06/05 15:07 UTC 版)

SoftBank X02NK」の記事における「GPS」の解説

GPS機能搭載しているが、ソフトバンク標準サービスとして提供している「S!GPSナビ」は使用できない代わりにNAVITIME for Smartphone利用して現在地確認目的地までの最適ルート到着予定時刻検索などが可能。Nokia Maps利用してGPS機能利用し現在位置測定はできるが、日本国内向け詳細な地図データがまだ充実していないため大まかな地図しか利用できず、実質的に海外での利用前提となる(2008年5月12日現在)。その他、Google マップMobile GMaps などサードパーティによる様々なSymbian用GPSアプリケーション活用することができ、S!GPSが利用できない分をカバーできる。

※この「GPS」の解説は、「SoftBank X02NK」の解説の一部です。
「GPS」を含む「SoftBank X02NK」の記事については、「SoftBank X02NK」の概要を参照ください。


GPS (Global Positioning System)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/04/12 09:52 UTC 版)

閏秒」の記事における「GPS (Global Positioning System)」の解説

GPSは衛星航法使われるシステムである。GPSのシステム時刻GPS時刻呼ばれるGPS衛星搭載され原子時計は、地上からの指令GPS時刻に合うよう校正される。GPS受信機は、複数GPS衛星から受信地点まで電波届いた時間計測して衛星受信地点の距離を求め、それから計算受信座標および高精度時刻を得る。 GPS時刻は、1980年1月6日時点ではUTC同一(したがって TAI - 19秒)であったその後UTC閏秒挿入されても、TAI同様にGPS時刻修正されていない。したがってGPS時刻UTC比べ、このとき以降挿入され閏秒実施回数秒だけ進んでいる。 前述のように、GPS受信機高精度時刻得ているため、基準時計として利用されることが多い。GPS衛星送信するブロードキャストメッセージには、UTCGPS時刻の差(閏秒実施回数)が含まれており、GPS受信機は、閏秒の分を修正してUTC出力している。

※この「GPS (Global Positioning System)」の解説は、「閏秒」の解説の一部です。
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GPS

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/10/02 04:36 UTC 版)

航空航法」の記事における「GPS」の解説

全世界を有効範囲とする衛星利用した精密衛星航法システムであり、アメリカ国防総省中心となり開発された。 基本概念地球周回する24個の衛星から4個以上の衛星選択し信号受信することによりおのおのの衛星から距離を知ることができ、三次元の位置を得ることが可能というものである。 GPSの利用により航空機離陸から着陸まで単一航法援助装置飛行でき、また得られる位置精度速度精度のよさから航路上の航空機の機数を増加させる計画(FANS(CNS-ATM)計画)が進められている。 詳細は「グローバル・ポジショニング・システム」を参照衛星測位システム」、「GLONASS」、「ガリレオ (測位システム)」、および「北斗衛星導航系統」も参照

※この「GPS」の解説は、「航空航法」の解説の一部です。
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