Global Positioning Systemとは?

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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2kmの6つの円軌道に4つずつ配された米国防総省管理するGPS衛星からの電波利用し、4つ以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。本来は軍事用に開発されたシステムであるが、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で行われている。

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の誤差が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SA設定を行わない」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を進めている。

殊に近年2008年以降全世界景気後退影響を受けて米軍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の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、その条件を満たす場所を1点に絞る事ができる。
    数学的にはまだ2点の候補があるが、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。
    どう処理しても多少誤差は残るため、最終的表示位置コンピュータ推定による。

  5. 上の処理によって算定された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、ネットワークで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予備も必要なため、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代表的利用例として、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。
送信された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衛星には内蔵された時計時刻飛行中の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た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


全世界衛星測位システム

英語 Global Positioning System

アメリカ国防総省配備した、衛星利用した位置検出システム24個の人工衛星によって地球全体カバーし、同時に3個の衛星からの電波受信すれば2次元座標を、4個の衛星からの電波受信できる状態では3次元座標確認できる。受信した信号を処理することで自動車船舶歩行者などすべての移動体の現在地確認できるため、ナビゲーションシステムにおける測位(現在地を正確に把握すること)が可能となった。

全世界衛星測位システム

参照 GPSナビゲーションシステム
※「大車林」の内容は、発行日である2004年時点の情報となっております。

GPS

読み方ジーピーエス
【英】:Global Positioning System

GPSとは、Global Positioning Systemの略で、日本語では全地球測位システムまたは衛星利用測位システムといい、人工衛星利用して位置(緯度軽度)を正確に求めシステムのこと。現在唯一実用化されているのはアメリカ国防総省のNAVSTER(NAVigation Satellite Timing And Ranging)衛星利用したもので、高度約2kmの6つの軌道に各4基、計24基の衛星が約12時間で地球周回している。通常衛星4基からの電波受信し、その距離を計算することにより緯度軽度・高度を数m~数10mの誤差割り出すことができる。
民間用としてもカーナビ航空機船舶航行測量などに幅広く使用され、頭上衛星なので電波を受けやすい、天候影響されにくいなどのメリットがある。なお、衛星からの電波補助するため地上にもGPS固定局設置され、位置精度高めている。
EUが進めている「ガリレオ(Galileo)」では30基の衛星軌道上に打上げ2014年運用開始予定になっている
■ 関連技術

GPS

Global Positioning System
衛星測位システム
人工衛星から送られてくる電波利用して地上位置三次元的に求め測量システム

グローバル・ポジショニング・システム

(Global Positioning System から転送)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2017/10/26 04:55 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。




  1. ^ 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。
  2. ^ 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。
  3. ^ 対応カーナビと異なり、自動車側のセンサー類が利用できないため、トンネルに入ってしばらくするとGPS信号消失となる。
  4. ^ (例えば最寄の料理店を検索し電話を掛けて予約する)
  1. ^ 準天頂衛星システムの歴史 - JAXA。2016年2月20日閲覧
  2. ^ U.S. Coast Guard Navigation Center, "Interface Control Document (ICD 200c)"
  3. ^ GPSと物理 九州大学理学部物理
  4. ^ GPS without limits
  5. ^ Why are there altitude and velocity limits for GPS equipment?
  6. ^ COCOM Limits
  7. ^ [1] Data From the First Week Without Selective Availability
  8. ^ [2] 2000年5月2日4時以降は、それまでの最大100mの誤差が10m程度の誤差に改善されている。
  9. ^ [3] SA解除についての大統領声明 2000年5月1日
  10. ^ [4] SAについてのよくある質問
  11. ^ [5] Office of the Press Secretary September 18, 2007
  12. ^ [6] "DoD Permanently Discontinues Procurement Of Global Positioning System Selective Availability" September 18, 2007
  13. ^ [7]
  14. ^ [8]
  15. ^ 東京新聞特報部「太平洋渡るアホウドリ」、『東京新聞』2009年(平成21年)10月28日(水曜日)、 24面。
  16. ^ 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
  17. ^ 建設機械にGPSなど「防犯」効果 盗難被害激減 2011年2月9日 神戸新聞
  18. ^ ココセコム 高齢者を見守る 警備会社セコムのサービス案内のページより
  19. ^ 毎日新聞2017年2月1日1面・31面
  20. ^ [9]
  21. ^ [10]
  22. ^ 航空機の運航の安全に支障を及ぼすおそれのある電子機器の使用制限について 国土交通省航空局
  23. ^ JAXA Quasi-Zenith Satellite System”. JAXA. 2009年2月22日閲覧。
  24. ^ http://news.mynavi.jp/articles/2016/12/20/galileo/
  25. ^ India’s PSLV successfully launches the IRNSS-1B spacecraft”. NASA Spaceflight.com (2013年4月3日). 2013年4月13日閲覧。
  26. ^ PSLV-C24 IRNSS-1B Presskit


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