「GPS」はこの項目へ転送されています。(曖昧さ回避)」をご覧ください。この項目では、米国によって運用される衛星測位システムについて説明しています。(曖昧さ回避)」をご覧ください。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。C)システムなどの後継にあたる。外部リンク概要[編集]アメリカ合衆国が軍事用に打ち上げた約30個のGPS衛星のうち、上空にある数個の衛星からの信号をGPS受信機で受け取り、受信者が自身の現在位置を知るシステムである。発生後、運用が開始されれば民間機の安全な航行のために非軍事的な用途(民生的用途)でも使えるよう開放する事がレーガン大統領により表明された。その後、民生運用に足る精度を満たした「初期運用宣言」は1993年に、軍事運用可能な精度を満たした「完全運用宣言」は1995年に成された[1]。GPSは地上局を利用するロラン(LORAN)-Cと異なり、受信機の上部を遮られない限り、地形の影響を受けて受信不能に陥る事が少ない。1]GPS衛星からの信号には、衛星に搭載された原子時計からの時刻のデータ、衛星の天体暦(軌道)の情報などが含まれている。GPS衛星からの電波を受信し、その発信時刻を測定し、発信と受信との時刻差に、電波の伝播速度(光速)を掛けることによって、その衛星からの距離がわかる。GPS受信機に搭載されている時計の誤差が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。そこで、多くの受信機は4つ以上のGPS衛星からの電波を受信することで現在時刻を頻繁に校正し、正確な受信時刻と受信機座標(3次元空間上の点)とを測位計算により同時に求める。GPS衛星は約20,000kmの高度を一周約12時間で動く準同期衛星である(静止衛星ではない)。いくつかの軌道上に打ち上げられた30個ほどの衛星コンステレーションで地球上の全域をカバーできる。中地球軌道なので信号の送信電力としても有利であり、ある地域からみても刻々と配置が変化するため、全地球上で誤差を平均化できる(地域によってはカバーする衛星の個数が常に少ない場合もある)。原理[編集]3次元測位[編集]詳細は「衛星測位システム#利用者受信機」を参照GPS測位の原理は、局所慣性系で光速cが一定であることによる。差にcを掛けると距離がわかる。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}}GPS衛星の位置を得るには、受信データに重畳された航法メッセージ信号を復調し、送信時刻と組み合わせる。zを得るために最低三本の連立方程式があれば良い。未知数とする必要がある。したがって、4つ以上の衛星から受信することで、これら4つの未知数を求められる。ノート]は、人工的に作った(真の乱数と区別が付かない)コードである擬似雑音系列に送信データを掛けて送信信号を生成する。このため、FMやAM変調などに比べて広いバンド幅で低電力で送信でき、秘話性(擬似雑音系列がわからなければデータを復調できない)や秘匿性(白色雑音と区別がつかないため送信していること自体がわからない)、同一バンドを異なる擬似雑音系列で多重利用できることなどの特徴がある。擬似雑音系列の開始位置の時刻を定めておけば、復調時に精度よく送出時刻を知ることができることも特徴のひとつで、測距の基礎となっている。GPSではこれらの特徴を活かして測位とデータ(天体暦(軌道)の情報などが含まれる)の送信を同時に行っている。GPS衛星からのL1電波(1.57542GHz)には公表されているC/Aコードを擬似雑音系列に用いた信号と、公表されていない擬似雑音系列であるP(Y)コードの2種類の信号が載せられている。P(Y)コードは軍事目的を想定しており、系列の生成多項式の次数が大きい(擬似雑音系列が一巡するのに長時間かかる)ため、精度は非常に高く(16cm程度)、ミサイルや誘導爆弾の誘導に用いられている。民間利用が許されている暗号化されていないC/Aコードのデータを用いると、95%以上の確率で正確な緯度経度から10m以内の座標が得られる程度の精度となる。これは短時間での精度であり、長期間受信し続けることにより精密な測量も可能である。測位法[編集]GPSの測位方法は、コード(搬送波の変調)に基づく方法(コード測位方式)と、搬送波の位相に基づく方法(搬送波測位方式)に分けられる。一般にはコード測位が用いられているが、精密測位には搬送波測位が用いられる。誤差10m程度(民生用)。GPS(相対測位方式)。測位対象となる移動局のほかに、位置のわかっている基地局でもGPS電波を受信し、誤差を消去する方法。基地局で生成された補正情報を送信し、移動局で受信すれば、実時間でDGPSの補正処理を行うことができる。日本国内では、海上保安庁の中波ビーコンにより補正情報を送信しており、これを使用するのが一般的である。海上保安庁が提供するディファレンシャルGPSについては、「GPS精度の向上」、「衛星等による別の補正システムの運用開始」、「2019年(平成31年)4月7日に発生するロールオーバー(後述の『1999年8月21日問題』を参照)による信頼性が保証できない」を理由として、2019年(平成31年)3月1日に運用を終了する予定である[2]。