グローバル・ポジショニング・システム Global Positioning System

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この項目では、主にGPSの仕組みについて説明しています。 This article is mainly about how the GPS is described.

カーナビについては「カーナビゲーション」をご覧ください。 For car navigation systems is "car navigation" please.
携帯型GPS受信機については「ハンドヘルドGPS 」をご覧ください。 For handheld GPS receivers "Handheld GPS" please.

Navstar=GPS衛星（図は初期のBlock-I衛星） Navstar = GPS satellite (Block-I satellite initial figure)

GPS受信機（航海練習船銀河丸にて） GPS receiver (in round galaxies training ship sailing)

グローバル・ポジショニング・システム (GPS: Global Positioning System) は、 全地球測位システム 、 汎地球測位システムとも言い、地球上の現在位置を調べるための衛星測位システム。 A global positioning system (GPS: Global Positioning System) is a global positioning system, said positioning system with pan-global, satellite positioning system to determine the location on the earth now. 元来は軍事用のシステム。 Systems for the military in origin. ロラン-C (Loran-C: Long Range Navigation C) システムなどの後継にあたる。 Loran-C (Loran-C: C Long Range Navigation) system and successor to Ataru.

目次 Contents

[ 編集 ] 概要 Summary

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、現在位置を知るシステムである。 Launched in about for the United States military for 30 pieces of GPS satellite signals from GPS satellites received by several receivers in the sky, the system knows the current position.

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、衛星の軌道情報などが含まれている。 Signals from GPS satellites, the data in time from the clock atomic mounted on the satellite, which contains information such as satellite orbit. GPS受信機にも正確な時刻を知ることができる時計が搭載されているならば、GPS衛星からの電波を受信し、発信-受信の時刻差に電波の伝播速度（光の速度と同じ30万km/秒）を掛けることによって、その衛星からの距離がわかる。 If GPS is equipped with a clock can also know the exact time to the receiver, GPS radio signals received from satellites, outgoing - the speed of radio wave propagation time difference of the receiver (same as the speed of light 300,000 km / sec) by multiplying the distance from the satellite to see it. 3個のGPS衛星からの距離がわかれば、空間上の一点は決定できる。 Knowing the three distances from the GPS satellites, space can be determined on one point.

実際のGPS受信機に搭載されている時計はクオーツなどを利用しているため、あまり正確ではない。 The actual watch is equipped with a GPS receiver for use as the quartz, is not very accurate. 時刻の誤差がたとえ100万分の1秒であったとしても（この精度で時計を維持することは非常に難しい）、距離の誤差は300mにも及んでしまう。 Even if the error of one millionth time, even a second (to maintain this accuracy is very difficult to watch), the error would spread to 300m distance. そこで、4つのGPS衛星からの電波を受信し、GPS受信機内部の時計の校正を行ないつつ測位を行なう。 So, four receiving radio signals from GPS satellites, GPS do the positioning of the clock calibration being conducted inside the receiver.

GPS衛星は約20000km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）。 GPS satellites circle the altitude of about 12 about 20000km a quasi-synchronous satellites moving in time (the satellite is not stationary). 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。 Was launched into orbit 30 can cover the entire constellation of satellites on the earth as each. 中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）。 An advantage over a signal transmission power in orbit so, it also carved from an area in order to change our place, and the error can be averaged over all the earth (even if some areas are always less the number of satellites to cover ). 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。 GPS is to use the Loran ground stations (LORAN)-C unlike the top of the receiver, unless interrupted, things go out of receiving less under the influence of the terrain.

[ 編集 ] 原理 Principle

[ 編集 ] 3次元測位 3-dimensional measurement

地球の回転といっしょに動いているGPSの座標の視覚による例。 Running along the Earth's rotation and visual examples of GPS coordinates. 地球の表面の特定の点からの衛星の数が、時間とともにどのように変化するか注意。 Number of satellites in the earth's surface from a particular point, or note how changes over time. この例では45°N。 In this example, 45 ° N.

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。 The principle of GPS positioning, the speed of light c by the local inertial frame is constant.

$c$ =2.99792458 × 10 ⁸ m/sec $c$ = 2.99792458 × 10 ⁸ m / sec

GPS衛星と受信機がともに正確とみなせる時計をもっていれば、送信時刻と受信時刻の差の時間tに光の速度cを掛けると距離rがわかる。 If you have a GPS clock can be considered a satellite and receiver are both accurate, the time difference between transmission time and reception time t c the speed of light to know the distance r and multiply.

c t = r

c t = r

衛星の位置を座標 ( $X, Y, Z$ )、受信機の位置を( $x, y, z$ )とすると、 Coordinate the location of the satellite $(X, Y, Z),$ the receiver position $(x, y, z)$ and with

$r ^ 2 = \ left (Xx \ right) ^ 2 + \ left (Yy \ right) ^ 2 + \ left (Zz \ right) ^ 2$

GPS衛星の位置X , Y , Z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て得る。 GPS satellite position X, Y, Z is the demodulated signal to obtain the navigation message is superimposed on the data received.
受信機の位置である三つの変数、 x , y , zを得るには最低三本の連立方程式を要する。 Three variables of the aircraft position receiver, x, y, z are required to obtain the equation at least three coalition. このため三つ以上のGPS衛星を受信する。 Therefore you receive three or more GPS satellites. つまり、 Ie

1個の衛星からの電波が受信でき距離が決定できたとすると、そこから距離が一定である点は球面上のどこかになる。 One could determine the distance you can receive satellite radio signals from a single point is constant distance from it will be somewhere on the sphere. 一定の長さの糸におもりをつけて振り回すと、おもりは糸の長さを半径とする球面上のどこかにいることになる。 Shake and put a weight on a string of fixed length, weight will be somewhere on the sphere radius and the length of yarn.
2個の衛星からの距離が決定できた場合、二つの球面が定まる。 If we determine the distance from each satellite, determined the two sphere. 受信機は、二つの球面の交わりである円のどこかにいることになる。 Receiver, it would mean that the yen is somewhere in the intersection of two spherical.
3個の衛星からの距離が決定できれば、三つの球面と、その交わりである三つの円が定まる。 Determine if the distance from three satellites each, the three sphere, determined that the intersection of three circles. 三つの円は２点で交わり、受信機はそのうちの一点に位置する(もう一つの点は、地球上に無い)。 The three circles intersect at two points, the receiver is located in one of those points (Another point, not on earth). 三脚は3本の脚（長さは異なってもよい）があるため固定できるのと同様である。 Tripod has three legs (the length may be different) can be fixed because like.

3次空間の任意の3点は、ただ一つの平面を定める。 Any of the following three points three space shall be provided for only one plane. 図の三つの円は、この平面と三つの球面の交わりを示す。 Three circles of the figure shows the intersection of this plane and the three sphere. 球面と球面の交わりは、この平面に垂直な三つの円をなし、一般には２点で交わる。 Intersection of the sphere and the sphere is a circle perpendicular to the plane of the three, generally intersect at two points.
図は（見やすくするために）受信機も同一平面上にある場合を示す。 The figure (for clarity) shows the case where the receiver on the same plane. 普通は、平面から等距離の表と裏の２点が定まる。 Normally, the front and back of the plane equidistant from two points determined.

GPS衛星には原子時計が搭載されているため、時刻は正確とみなせる（この原子時計も相対性原理による遅れ等の誤差が生じるので補正する）。 Because GPS satellites are equipped with atomic clocks, time is considered as accurate (correct because the error caused delays in theory of relativity and the atomic clock). 一方、GPS受信機は原子時計ほど正確な時計をもたず、通常のクォーツ時計程度の精度である。 However, GPS receivers are accurate enough clock clock lasts atoms, the normal degree of precision quartz clock. そこで生じる時間の誤差をδとすると、式は Time error to occur and where δ, the expression

$\ left (r - c \ delta \ right) ^ 2 = \ left (Xx \ right) ^ 2 + \ left (Yy \ right) ^ 2 + \ left (Zz \ right) ^ 2$

四つの未知数、 $x, y, z,δ$ を求めるには最低4本の連立式を要する。 Four $unknowns, x, y, z, δ$ to ask for a minimum of four required for the expression of this coalition. つまり、4つの衛星から受信することで、原理的に受信側の時計の誤差を除くことができる。 This means that you received from four satellites at one, you can remove the receiver clock error in principle.
ただし、実際には誤差 $δ$ が定数とは限らず、衛星によって多少異なるかもしれないし、誤差の要因は他にもある。 However, the actual error does not always constant and $δ,$ and may differ slightly from the satellite, there are other factors of error. そこで、衛星との距離rではなく、二つの衛星との距離の差 $Δ$ を考える。 So, rather than r distance from the satellite, two satellites and the distance difference $Δ$ think.

$\ Delta = c \ left (t_1 - \ delta_1 \ right) - c \ left (t_2 - \ delta_2 \ right) = c \ left (t_1 - t_2 \ right) - c \ left (\ delta_1 - \ delta_2 \ right) = r_1 - r_2 - c \ left (\ delta_1 - \ delta_2 \ right)$

δ ₁とδ ₂は等しくは無くても、差は小さい。 δ ₁ and δ ₂ are equal even without the difference is small. 打ち消しあうことで $Δ$ の誤差はrの誤差よりはるかに小さくなることを利用する。 Cancel each other by using $Δ$ r error is much smaller than that of error.
2衛星からの距離の差が一定な点は、2衛星を焦点とする回転双曲面をなす。 Difference between two fixed points of the distance from the satellite, the two form a hyperboloid of revolution to focus on the satellite. 上記同様、3衛星について双曲面の交わりから、受信機の位置を知ることができる（双曲線航法）。 As mentioned above, from the intersection of the hyperboloid on three satellites, can determine the position of the receiver (hyperbolic navigation). それでも残る誤差の差分に応じて幅を持たせておく。 Have to keep depending on the width of the error differences still remain. さらに、より多くの衛星から受信することで誤差を減らすことができる。 In addition, the error can be reduced by more than it receives from the satellites. 一般には、衛星iに対し、 In general, for satellite i,

$\ left (c \ left (t_i - \ delta \ right) \ right) ^ 2 = \ left (X_i-x \ right) ^ 2 + \ left (Y_i-y \ right) ^ 2 + \ left (Z_i-z \ right) ^ 2$

i本の連立を、 $Δ i$ を用いて解くことになる。 coalition of the book i, $Δ i$ will be using to solve.

[ 編集 ] SS変調による測距 SS Ranging modulation

GPS衛星からの情報を変調する方式であるSS (spread spectrum) 変調方式（ CDMA : code division multiple access方式などともよばれる）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。 GPS is a method of modulating the information from satellites SS (spread Spectrum) modulation (CDMA: code division multiple Access Scheme and also called) is made artificially (付Kanai be distinguished from true random numbers) is code transmitted signal is generated by multiplying the transmit data to a pseudo-noise sequence.

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。 Therefore, FM and AM can be sent in a low-power wide-band broad as compared to the modulation of secret story (can not demodulate the data if you do not know the pseudo-noise sequence) of confidential and (to send indistinguishable from white noise do not know that in itself), there are other features that can be used in multiple different pseudo-noise sequence to the same band.

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、GPSではこの特徴を活かして測位とデータ（衛星の位置・軌道情報やその他の情報が含まれる）の送信を同時に行なっている。 Oke I have set the time of the start of the pseudo-noise sequence, also features one can find the time to throw with accuracy when demodulating, GPS positioning and data in utilizing this feature (or other location of the satellite orbit containing information) send at the same time doing.

GPS衛星からのL1電波 (1.57542G Hz ) 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。 L1 GPS signal from satellites (1.57542G Hz) has been released on C / A signal and using a pseudo-noise code sequence is a pseudo-noise sequence has not been released P (Y) code signal type 2 is being placed. 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（16 cm程度）、ミサイルや誘導爆弾の誘導に用いられている。 P (Y) code is intended for military purposes, greater the degree of the polynomial generating series (it takes a long time to cycle through the pseudo-noise sequence), so accuracy is very high (16 cm approximately), and missile has been used to induce guided bombs.

民生用に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10 m以内の座標が得られる程度の精度となる。 Encryption is not being allowed to use civilian C / A code and data used, 95 percent higher chance of exact latitude and longitude 10 m and the coordinates are accurate to within approximately obtained. 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。 This is a fast accurate, precise measurement is also possible to continue to receive the long term.

[ 編集 ] 測位法 Positioning Method

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。 GPS positioning method, the code (modulated carrier) method based on the (code positioning system) and a method based on the phase of the carrier (carrier positioning system) to be divided. 一般にはコード測位が用いられているが、高精度の測量には搬送波測位が用いられる。 In general, the positioning code has been used, the measurement of high-precision positioning the carrier is used.

単独測位 Autonomous,: コード測位。 Code positioning. 誤差10 m程度（民生用）。 Error of 10 m level (consumer).
DGPS DGPS: Differential GPS（相対測位方式）。 Differential GPS (positioning system). コード測位。 Code positioning. 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。 In addition to the positioning target mobile station, also known position in the GPS base station receives the radio waves, how to clear the error. 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。 Send correction information generated by base stations, mobile stations would receive, in real-time DGPS correction processing can be done. 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。 In Japan, which sends the information corrected by the beacon of the Coast Guard medium wave, it is common to use it. 誤差数m 。 Number of errors m.
RTK測位 RTK Positioning: Real Time Kinematic GPS。 Real Time Kinematic GPS. 干渉測位方式。 Interferometric positioning system. DGPSと同様に、電子基準点から受信する電波の位相差を計測し、測位計算。 DGPS, as well as to measure the phase difference signal received from the electronic reference point, positioning calculations. 測位時間1分以下、誤差数cmが可能。 Positioning time below 1 minute, the number of errors cm possible. 測量地点では、基準受信機を参照基準点（既知）に設置し、（複数の）移動受信機で測位。 The survey points, the reference point of reference receiver (known) installed, and (multiple) mobile positioning receiver.
高速スタティック測位 Fast static positioning: 干渉測位方式。 Interferometric positioning system. 測量地点で、複数のアンテナを固定設置し、測位時間30 分以下、誤差1 cm以下が可能。 The survey points to a fixed set of multiple antennas, positioning time 30 minutes or less, the error of 1 cm can be less.
VRS-RTK測位 VRS-RTK Positioning: Virtual Reference Station RTK-GPS。 Virtual Reference Station RTK-GPS. RTK測位の弱点（初期待ち時間、複数の受信機が必要、移動範囲が限定、電子基準点から電波が届かない等）を改良。 RTK positioning weakness (initial latency, need more than one receiver, limited travel range, and do not receive the signal from point e) improved. 仮想基準点方式。 Virtual reference point method. 複数の電子基準点と通信回線を結ぶVRSセンターがあり、測量地点では、1つの移動受信機から得られるデータを、携帯電話等によりVRSセンターと送受信し（データを持ち帰り後日計算も可能）、RTK測位を実施。 Communication lines between multiple e-reference point in the center VRS, at the point of surveying the data obtained from one receiver in one go, by phone and send and receive VRS Center (can also take the data computed at a later date), RTK implement positioning.

[ 編集 ] 精度 Accuracy

GPS受信機の測位精度には、原理的な誤差による要因・人為的要因などさまざまな要因がある。 Positioning accuracy of GPS receivers, there are a variety of factors including human factors error by fundamental factors. ここではその他の不具合も含め列挙する。 This listing also includes other bug.

下記のうち誤差要因については、GPS受信機である程度推定し表示することができる。 Following factors of error, GPS can show the estimated extent of the receiver. GPS受信機がある円内にいる確率が50%であるところの円を、 CEP (Circular Error Probability)とよぶ。 Probability that a GPS receiver in the circle of just 50 percent of the yen, CEP (Circular Error Probability) we call. 地図を表示するタイプのGPS受信機では、この円も同時に表示し利用者への参考としているものもある。 Show map type GPS receiver is also helpful to those users, and also displays this circle.

[ 編集 ] 電波伝播経路の特性 Radio propagation path characteristics

GPS衛星からGPS受信機まで電波が達する経路では、電離層や対流圏での電波特性の変化により、若干の電波伝播速度の遅延が生じる場合がある。 Route to reach the GPS signal from GPS satellites to the receiver is due to changes in tropospheric and ionospheric radio properties, which may cause a slight delay in signal propagation speed. これによって、計算で定めたはずの空間上の一点の信頼性が損なわれる。 This will undermine the reliability of the point on the space should be determined in the calculation. 一般的に受信機からみてGPS衛星が低仰角の場合、この誤差は増加する傾向がある。 Considering the case of GPS receivers generally low elevation satellites, this error tends to increase. これは大気中を電波が伝播するときの遅延による影響が、高仰角 (薄い大気を通過する) よりも低仰角 (厚い大気を通過する)で大きいからである。 This is when the effects of propagation delay of radio waves through the air, high elevation (through the thin atmosphere) than low-elevation (through the thick atmosphere) is from the big. またそもそも低仰角衛星からの信号は減衰が大きい)。 In the first place low-elevation satellite signal attenuation is greater).

このための補正手段として、正確な時計をもち座標のわかっている固定局を設置し、GPS受信データから計算した位置と固定局の位置の差から、精度を上げるなどの仕組み（ ディファレンシャルGPS、Differential GPS、DGPS ）も確立されている。 Because of this correction as a means to establish a fixed station that you know the exact coordinates of the clock rice, GPS position from the difference between the calculated positions and fixed station from the incoming data, mechanisms such as increase the accuracy (differential GPS, Differential GPS, DGPS) has also been established. DGPSの補正信号は、かつてFM放送の利用されていない帯域で送信するシステム( JFN系列の放送局で実施)があり、カーナビなどでの利用には有用であった( 1997年 5月～ 2008年 3月)。 DGPS correction signal is sent once the FM system is not available in the broadcast band (JFN conducted in broadcasting the series), and was for use in car navigation systems and data (1997 May - 2008 March). また、WAASやMSAS ( MTSATを利用した日本の運用) では、静止軌道の衛星からDGPSの補正信号を各受信機に送信している (WAAS/MSAS静止衛星自体もGPS衛星同様、測位にも使われる)。 In addition, WAAS and MSAS (MTSAT operations based in Japan), the from the satellite orbits are stationary DGPS receiver sends signals to each correction (WAAS / MSAS itself as well as fixed satellite GPS satellite positioning also used Wareru).

このほか、ビル街や谷山ではマルチパス (ひとつの衛星からひとつの受信機までの電波経路が反射などによって多数存在すること・テレビのゴースト現象同様)により、信号の時間差が生じたりS/N比が低下し、精度が落ちる。 In addition, in the city and Taniyama building multi-path (like a TV ghost phenomenon that exists and is reflected by the many routes to the radio from the satellite receiver in one single), the time difference and the signal lead S / N ratio decreased, the accuracy falls.

[ 編集 ] 受信可能な衛星の個数・配置による影響 placed on the number of satellites can be received by

通常日本(本州)では、理想的に空がひらけている場合、受信可能な衛星は6～10個程度である。 Usually Japan (Honshu), if the sky is Hirake Ideally, the satellite can be received is approximately six to ten pieces. 位置の計算に最低必要な4個より多い衛星がみえている場合は、複数の衛星からの情報で測位精度を向上させることができる。 Necessary to calculate the position of at least four satellites if we're seeing is greater than the individual can improve the positioning accuracy of the information from multiple satellites. それぞれの衛星からの信号強度(S/N比)を観測したりDGPS情報から衛星ごとの信頼度を与え、また4つ組みの取り方をなるべく計算誤差が大きく出ないように取ったり、さらに複数の測位結果の信頼度が低いものを棄却・平均化するなどの方法がとられる。 Signal strength from each satellite (S / N Ratio) and DGPS observations give credibility to the information from each satellite, and can take four to as much as possible to avoid large computational error is one way of taking the combination, several more taken as a way of averaging to reject a lower positioning of the reliability of the results.

受信可能な衛星の個数・配置により、電波伝播の誤差が大きく利いてくる場合がある。 Number of satellites can be received by the place, if there is a large error clever coming wave propagation. 原理での三脚での喩えを用いると、三脚の脚が固定の長さではなく、ある程度伸び縮みしたとしよう。 Using the metaphor of a tripod in principle, rather than a fixed length of the legs of a tripod, and a stretch to some extent. すると三脚の頭が動く範囲(推定誤差範囲)は、三脚の脚の開き具合によって異なる。 Then move the head of the tripod range (estimated error range) is so different from the opening leg of the tripod. 計算に用いる衛星のみかけの位置が接近していると、計算に用いる推定誤差が大きくなる(脚を閉じた三脚ではぐらつきが大きい)。 That only close over the position of satellites used to compute the error estimates used to calculate increases (in the closed tripod legs is a big wobble). また計算に用いる衛星が一直線に並んでいたりする場合は、ある方向への信頼度が大きく低下する (三脚の脚が並んでいると垂直方向にぐらつきが大きい)。 Along a straight line or if they used to calculate the satellite is also greatly reduced confidence in a certain direction (big wobble are lined up vertically with the tripod legs).

[ 編集 ] 補助手段による精度の向上 Improvement of precision by means of auxiliary

GPSは原理的には最低4つの人工衛星がみえていることが必要であるが、空がひらけていない場合などは、補助手段で精度を向上させることも可能である。 GPS is a principle that should be at least four satellites are seeing some one, if not the sky Hirake is possible to improve the accuracy of the auxiliary means.

まず、GPS受信機内部の時計が正確な時刻に校正された後の一定時間は、時刻情報は内部の時計を用いて3つの衛星で3次元の位置を知ることができる ( #原理参照)。 First, GPS specific period of time after the calibration of the internal clock accurate receiver, the time information using the internal clock of the three satellites can determine three-dimensional position (see # principles). ただしクォーツ程度の進み遅れがあると、これも数分で信頼できない時刻になってしまう。 There is much progress of late quartz, however, become unreliable in a few minutes this time.

また、地球の形が分かっており、地表(あるいは一定の高度)を移動していると考えられる場合、さらに1つの衛星からの距離を省略しても位置は求められる。 Also, understand and shape the earth's surface (or a constant elevation) If you believe you are moving, and one position further back even if the distance is required from a single satellite. 地球の形( 平均海面 )は球体ではなく赤道付近が膨らんだ回転楕円体であることは知られているが、これをよく近似した3次元曲面(WGS84など)を多くのGPS受信機がデータとして持っている。 Shape of the earth (sea average) will be inflated spheroid is a sphere rather than near the equator is known, often approximating three-dimensional surface (WGS84, etc.) many GPS receivers as data have.

さらに受信機のドップラーシフトを観測すると、C/A信号の1ビット送信時間未満の距離の観測もできる。 And also to observe the Doppler shift of the receiver, C / A signal can also observe a distance of less than 1 bit transmit time. 衛星と受信機の距離が接近または乖離している場合、ドップラー効果により受信周波数の上昇または低下(これは信号の位相変化として観測される)がおきる。 If you are approached or deviation distance of the receiver and satellite and received by the frequency increase or decrease the Doppler effect (which is observed as a phase change of the signal) to get up. これを用いれば、受信機が等速直線運動しかしていないか、それ以外の方向に動いたかも推定できる(1つないし2つの衛星からの信号でもある程度の位置は推定できる)。 Using this, or uniform motion not only the receiver can be estimated or otherwise moved in the direction of (one connected to a certain position in the two signals from one satellite can be estimated). なお長時間の位相観測によりC/A信号の精度限界以上に精度を上げる方法は、測地用のGPS受信機などでも用いられている。 The long-term observation of the phase C / A more accurate way to increase the accuracy of the signal is marginal, and are also used for geodetic and GPS receiver.

またカーナビなど大きなGPS受信機では、GPSで初期位置を決定した後は、ジャイロ・加速度センサなどから得られる情報で自律位置推定できるGPS受信機もある。 And a large car navigation GPS receiver is also, GPS position after the initial decision is to estimate position of autonomy in information obtained from some other GPS receiver gyro accelerometer. この場合完全に空が塞がれている状態(トンネル内に入ったとき)などもある程度の位置は分かる。 State that the sky is completely blocked in this case (when in the tunnel) as well as I can tell a certain position. 航空機の慣性航法装置と同様であるが、精度は3桁程度低いため、数分程度の自律位置推定で測位は大きく外れる。 Is the same equipment and the aircraft inertial navigation system, accuracy is low three-digit level, self-positioning position estimate will differ greatly from a few minutes.

登山用のGPS受信機では、気圧高度計で高度方向の位置推定の補助手段としたり(GPS信号の信頼度が高いときには逆に気圧を校正したり)、磁気コンパスを併用するものもある。 Climbing for the GPS receiver, or with aiding the estimated position of the direction of the barometric altimeter altitude (GPS during a high reliability of the signal to calibrate the pressure or vice versa), but some combination of magnetic compass. なおもともとGPSでは、高度方向は精度が低い場合が多い。 The GPS in the original direction is often less precise altitude. 空間の( x , y , z )方向の誤差は均等であるが、前述のようにGPS受信機の多くは地表に沿って動く(地表と鉛直方向には動かない)ため、計算アルゴリズムを工夫して、地表に沿った方向の位置推定の精度を上げる代わりに高度方向の位置推定を犠牲にしているためである。 Space (x, y, z) is a uniform error of direction, as described above, many of the GPS receiver is moving along the surface (surface and do not move vertically), so devised an algorithm to compute it is because of the expense of localization in elevation direction instead of increasing the accuracy of the estimated position along the surface direction.

GIS情報を補助手段として用いる場合もある。 GIS is also used as an adjunct to case information. カーナビでは地図を搭載しているため、道路情報と照らし合わせることで誤差を修正しているものもある(車は道路以外を走れないという制約を利用している)。 Because you are equipped with car navigation map, to correct some errors in the match against the road information (the car is constrained to use non走Renai road).

[ 編集 ] 測地系 Coordinates

地球上の位置は緯度・経度・高度で特定できるとはいえ、各国が地図を作り始めた経緯により、基準点がずれている場合がある。 Identifiable location on the earth at an altitude and latitude and longitude, however, began to make a map by the national history, may have missed the point. これを測地系というが、GPSでは座標系を変換し多数の測地系で緯度・経度を表示できる事が多い。 The datum and say this, GPS can see many things in Geodetic latitude and longitude coordinates in converting many. GPS受信機に直接緯度・経度を入力してナビゲーションする場合、測地系をあわせることにも注意したい。 If you enter the GPS navigation receiver directly into latitude and longitude, I noted that fit the datum. 例えば日本測地系(Tokyo datum)とWGS84では、数百m程度の誤差がある(日本国内でも場所によって異なる)。 Coordinates for example Japan (Tokyo datum) and WGS84, the number m there is a error of about 100 (depending on where in Japan).

2002年 4月1日、測量法及び水路業務法の一部を改正する法律の施行により、日本の緯度、経度の座標系が日本測地系 (Tokyo datum)から世界測地系に変更され、米国独自の測地系であるWGS-84と大きな座標のずれはなくなった。 2002 April 1, the enforcement of legislation to revise water law and business law part of the survey, latitude of Japan, Coordinates of the longitude coordinate in Japan (Tokyo datum) has been changed to the World Geodetic System from the U.S. own WGS-84 datum is the coordinate deviation is no longer significant.

[ 編集 ] 相対性理論効果による原子時計の遅れ atomic clock delayed by the effects of relativity

受信機側での信号処理には、さまざまな要因によるものが含まれるが、その中には、物理学の相対性理論による補正もある。 Signal processing at the receiver side, but due to various factors including, among them, is also corrected by the theory of relativity in physics. 高速で運動するGPS衛星の運動による発振信号の時間の遅れ（特殊相対論効果）と、地球の重力場による時空の歪み（一般相対論効果）である。 High-velocity time delay of GPS signal oscillation due to movement of the satellite (special relativistic effects) and the distortion of space-time field of gravity of the Earth (relativistic effects etc.) is. 後者は、衛星軌道の擾乱や信号到達距離の湾曲、発振信号の時間の遅れなどを引き起こす。 Latter is a curve in the distance and the signal reaching the satellite orbit perturbations, cause delays and oscillator signals. 時間の遅れに関して簡便に要約すると、GPS衛星上の時計と地上の時計では、特殊相対論効果と一般相対論効果との双方の時間の遅れの影響を受けるということである。 To summarize in simple terms of time lag, GPS with an alarm clock on the satellite and the ground is that affected both the time delay effect and special relativity and general relativity effects. 地上の時計は、まず、特殊相対論効果により、結果的にGPS衛星の時計より早く進むことになる。 Watch the ground, first, by the special relativistic effects, the result will move faster than GPS satellite clocks. 一方、地上での重力の影響が上空のGPS衛星より大きいので一般相対論効果により地上の時計は、逆にGPS衛星の時計より遅れることになる。 Meanwhile, the effect of gravity on the ground over the GPS clock on the ground is greater than the effect of general relativity satellite, the opposite will be delayed from GPS satellites clock. このように特殊相対論と一般相対論における時間の遅れの効果が相反的に影響を及ぼすことになるが、結果的には地上の時計がわずかに遅れるので、GPS衛星の時計は、地上の時計の遅れを補正するため遅く進むように設計^[1]されている。 Would have an opposite effect on the effect of general relativity and time dilation in special relativity this way, the result is a slight delay because the clock on the ground, GPS satellite clock, the clock on the ground designed to go slow in order to compensate ^the delay in [1] is.
アインシュタインが一般相対性理論を1916年に発表して以来、重力による空間の歪みという概念は、人間の社会生活に影響することはないと考えられていたが、GPSで相対論による補正がないと正しい測定結果が得られないという事実は驚きでもある。 Einstein's general theory of relativity was published since 1916, the concept of the gravitational distortion of space, can affect human social life was not considered, GPS and no relativistic correction of the fact that not getting the correct measurements is also a surprise.

これとは別に、GPS時刻 (GPS衛星がもっている基準時刻系)は1980年のUTC( TAI -19秒)を基準とし、数年に1度加えられる閏秒 ( UTとUTCの差が大きくならないように挿入される秒) を修正したことがないため、GPS時刻はUTCから15秒進んでいる(2009年1月1日の修正後)。 Separately, GPS time (GPS time reference system with the satellites) in 1980 UTC (TAI -19 seconds) and the criteria to be a few years, leap seconds added time (UT and UTC have significant differences s to be inserted) that there is no fix, GPS time are going 15 seconds from UTC (2009 revised date of January 1). この差はGPS信号の中に含まれているため、受信機ではこの差を補正して時刻を出力している。 This difference is because GPS is included in the signal, the receiver has to compensate for the difference in output this time. このUTCとのオフセット信号は255(8ビット)の値まで持てるため現状の閏秒挿入のペースであれば2300年頃まで問題ないと考えられる The UTC and the offset signal 255 (8 bit) if the current pace of inserting leap seconds can have up to 2300 values until about a problem considered

[ 編集 ] 人為的に加えられた誤差 errors that were made to artificially

1990年から2000年までは、米国の軍事上の理由（敵軍に利用されることを防止する）で、C/Aコードにおいて民生GPS向けのデータに故意に誤差データを加える操作（Selective Availability,略称SA ）が行われ、精度が100 m程度に落とされていた。 1990 from the year 2000 until the U.S. military reasons (to prevent enemy forces from being used) in, C / A code in the consumer GPS data to make errors on purpose to manipulate the data for (Selective Availability, abbreviated SA) is made, the accuracy of 100 m had been dropped the matter.

SAが加えられていたときから既にGPSは民生用として有用であることが知られていたため、 2000年 5月2日に米国はGPS技術を広く役立てて欲しいという主旨でこれを解除した。 SA had already been made when the GPS is known to be useful as a consumer, 2000 May 2 the U.S. has lifted a day GPS stating it wants to help the technology widely. 競合技術であるガリレオ ( EUが主体となって推進している)が提案された理由のひとつに、GPSのSAによる誤差により民生用で精度が上がらないということがあるが、これに対して優位を保ち続けリーダシップを取るという米政府の意図も含まれている。 Galileo is a competing technology (EU have been promoted to principal) was proposed as one of the reasons, GPS in SA is that there is no match for the consumer in error due to accuracy, this advantage over which includes the U.S. government's intention to take the leadership that maintains such. SA解除以降は、民生GPSでもC/Aコードの技術的な限界までの精度が得られるようになっている。 Since SA is released, but civilian GPS C / A has been obtained as to the accuracy of the technical limitations of the code. ただし今後も米国の政策上の必要に応じて、有事があった際など特定地域において精度低下の措置がとられる可能性がある。 Depending on the needs of future U.S. policy, however, some measures could be taken in specific areas such as reduced accuracy when there are emergencies.

多くの天文観測設備では天体追尾にGPSに同期させることで補正するクォーツ時計やルビジウム時計を用いている。 Many facilities are tracking astronomical objects using a GPS watch that rubidium clocks and quartz can be synchronized to compensate. このため、米国が秘密裏にSAを加えようとしても、少なくともSAが加えられたこと自体はエラーとして検出される。 Therefore, the U.S. secretly intend to SA as at least the addition of SA itself is detected as an error.

[ 編集 ] 1999年8月21日問題 1999 Sun August 21 issue

1999年8月21日問題 (GPSの時計が桁溢れする日) などが1024週ごとにある。 1999 August 21, problem (GPS day to fill the digits of the clock) and each week in 1024. これは、GPS衛星に搭載されている時計の週の積算データが10 ビットで管理されているため、GPS時計の周期開始日である1980年 1月6日から1024週後の1999年8月21日（ JSTでは1999年8月22日午前9:00）にリセットされて内部で0週に戻ってしまう仕様となっていたのを無視してカーナビゲーションシステムを製造したために、発生した問題である。 This is, GPS data is accumulated for the week of watches that are 10 satellites because it is managed by bit, GPS clock cycle start date of 1980 January 6 weeks from the date of 1024 after the 1999 August 21 Sun (JST in August 1999 in the morning of June 22 9:00) in the interior is reset to 0 for car navigation systems have made was to ignore the specifications and get back a week, a problem occurred . 当時、対応が迫られていた2000年問題と同根の問題であることもあり、こう呼ぶ。 At the time, was forced to respond in 2000 also was a problem with the conjugate problem, call it.

日本国内において修正ミスが原因の不都合が、一部のカーナビゲーションシステムで生じた。 The inconvenience caused by errors fixed in Japan, resulting in some car navigation systems.

次にGPSの週の積算が0になるのは基点から2048週間後の2019年4月7日午前9:00(JST)である。 Then the integration of GPS Week 2048 from the origin 0 be the week after the April 2019 On November 7 at 9:00 (JST) is.

[ 編集 ] 応用 Applications

民生利用（2004年7月16日京都） Civilian use (2004, July 16, Kyoto)

民生用GPS受信機は当初航空機、船舶、測量機器、登山用 (個人携帯等) に利用されてきたが近年は自動車（カーナビゲーション・システム、以下カーナビ）や携帯電話などにも搭載し利用されている。 GPS receivers for the commercial aircraft initially ship, equipment surveying, for climbing (such as personal phone) has recently been used in automobiles (system car navigation, car navigation systems below) and used also features such as mobile phones and that.

カーナビゲーション Car Navigation
携帯端末（ハンドヘルドGPS 、 PDA 、携帯電話、スマートフォン、 PSP用GPSレシーバー） Terminal mobile (handheld GPS, PDA, phone mobile phone smart, PSP for GPS receiver)
ノートパソコン Laptop
レーダー探知機 Fuzzbuster
ECOエリート ECO Elite

[ 編集 ] 登山用・個人携帯用 Personal portable climbing

登山用はもともと数値的に経度と緯度を表示するだけのものであった。 Was not just climbing to show the latitude and longitude of the original numbers. これは経度と緯度が細かく記してある正確な地図がなければ役に立たない。 This is useless without a map and noted that detailed the exact longitude and latitude. この種のものはトラッキング(移動経路)を記録することができるものが多く、登山のみならずグライダー等での競技にも用いられている。 That this kind of tracking (routes) that can be many records are also used in sports such as mountain climbing as well as gliders. 最近では登山用でも、白黒の低解像度の地図を内蔵するものから比較的詳細なカラー地図を表示できるものへと進化が進んでいる。 The climbing in recent years, are going to evolve to be a detailed color map can be displayed are built from relatively low-resolution black and white map. いずれにしても電池切れや故障に備え地図と磁気コンパスを携行することは必要である。 Carry a map and compass to provide a breakdown out and even then one cell is necessary.

一方ナビゲーション用途とは別に、アスリート用に走行距離、ラップなどを表示する、腕時計のような形態の非常に小型の製品も実用化されている。 Navigation and other purposes in addition to mileage for the athletes, and show wraps, that is a very practical form of small products such as watches.

携帯電話にGPSを組み合わせた製品も出現している。 GPS phones are also emerging combination products. この種の製品では、地図情報・GIS情報をサーバ側にもつことにより詳細な地図を提供したり付加サービス(例えば最寄のフランス料理店を検索し電話を掛けて予約する)の可能性が拡がっている。 This kind of product, GIS map information service provided or added by a detailed map information with the server side (by multiplying the phone book to find the nearest French restaurant, for example) the possibility of spread that. また情報を送信できないGPSと送受信機である携帯電話を組み合わせ、セキュリティ(児童誘拐や徘徊老人対策等)への応用も拡がっている。 Can not send information to cell phones and a GPS transmitter and receiver combination, and security (such as anti-child abduction or wandering elderly) are also applied to spread.

携帯電話との組み合わせならではの技術として、空が開けていない場所でも携帯電話の基地局の位置情報を補助情報として利用する方式があげられる。 A unique combination of technology and mobile phones, which give the method to use as supplementary information about the location of mobile phone base stations do not open even in the sky. また位置計算が高速でできない携帯電話のために、測距情報をホストに送り、緯度・経度・高度情報を携帯端末に送り返してもらうというシステムも存在する。 Phone for fast calculation can not be located and sent to the host ranging information, latitude and longitude of an advanced information systems that exist on the handset to get it back.

[ 編集 ] 船舶 Ships

船舶にとってGPSは重要な航法支援設備である。 GPS is a navigational aid for ships is an important facility. 航空機同様、陸から離れたら目印をもたない海上において、遭難・衝突や座礁を免れるために、精度の良い航法支援システムを利用することは重要であった。 Similar aircraft, with no mark in the sea from the land離Retara, lost in the conflict to avoid the rocks and the use of navigational aid system with good accuracy was important. そもそもGPSはロラン-Cに取って代わるためにつくられたシステムである。 GPS was originally built on Loran-C system is to replace.

漁業用や個人用のレジャーボートに搭載されるGPSでは、魚群探知機と組み合わせ、漁場をマークするなどの機能が付加されているものもある。 Is equipped with a personal leisure boats for fishing and GPS in combination with fish finders, and some have additional features such as the mark of the fisheries.

[ 編集 ] カーナビゲーションシステム Car navigation

カーナビはGPSの実装において技術的に有利な応用である。 GPS car navigation systems in favor of the application of technical implementation. 自動車からは安定した大容量の電源が供給でき、GPS用アンテナを良い位置に設置できる。 From motor vehicles can be large and stable power supply, GPS antenna can be installed in a good position. また本体が大きくてもよいため、詳細なカラー地図を内蔵できる。 The body may be so large, detailed color map that can be built.

近年では地図のみならず他のGIS情報（例えば電話番号やレストランのリストなど）まで内蔵するようになり、ROMなどで固定データを本体に内蔵するのは不利になる。 In recent years, GIS map as well as other information (such as phone numbers and a list of restaurants for example) to be built up, ROM chip in the body of data that will be fixed at such a disadvantage. そのためハードディスクやDVDの利用により地図情報その他を更新できるものも増えてきた。 And hard for the DVD that can be updated has also increased by the use of other map information.

レーダー等による速度規制取締りを行なっている場所（その他シートベルト着装取り締まり等を含む）の緯度・経度をデータとして持ち、その近辺で警告を発する機器も存在する。 You are doing the speed limit enforcement by radar, etc. (including wearing seat belt enforcement and other instrumentation) have the latitude and longitude data, also exist in the vicinity of devices that emit a warning. （レーダー探知機の項を参照） (See the section of the aircraft radar)

[ 編集 ] 航空分野 Air Field

GPSやGLONASSなどの位置情報を航空機にも使用することが促進されている。 GPS and GLONASS are also promoting the use of location information such as aircraft.

従来の航空機航法は、 VOR・DMEなどの地上後方支援施設を用い、いわば電波の灯台への方位・距離を測定して現在位置を知る方法だった。 Conventional aircraft navigation, VOR, DME and ground logistical support facilities used was to know the current position and orientation to measure the distance sort of radio beacon. これに対し、衛星が4個以上みえていればある程度の精度で絶対位置がわかるGPSは、航空機向けの測位方式であるともいえる。 In contrast, the satellite 4 shows the absolute degree of accuracy if the GPS is more than we're seeing, It might be a positioning system for aircraft.

しかしながら、GPS信号をそのまま航空航法に使用するには測位の安全性・信頼性・精度等に問題がある。 However, GPS to be used for air navigation signals is still a problem with safety and reliability of positioning accuracy. 具体的には、低高度、特に精度がもっとも必要とされる着陸寸前の地形による遮蔽・マルチパス、機体の姿勢変更に伴いロックした衛星(測位に用いている衛星)が変化すること、一般にGPSによる測位では航空機にとって重要な高度方向の精度が緯度・経度方向の精度より低いこと (しかしこれは計算方法にもよる)、などである。 In particular, low-altitude, shielding by terrain multipath on the verge of landing accuracy is needed most, especially satellite lock changes due to aircraft attitude (which used satellite positioning) to change, in general GPS lower than the accuracy of positioning by latitude and longitude direction are important to the accuracy of aircraft altitude direction (which, however, according to the calculation method), and so on.

ただし、大型機ではINS( 慣性航法装置 )や従来の測位方式などと併用すること、小型機ではVFR( 有視界飛行方式 )が主であることなどから、実際の運用では(制度上認められていない)機長判断の参考として用いられている場合が多かった。 However, the large aircraft INS (inertial navigation system) can be used with other conventional positioning system, and in a small plane is VFR (Visual flight rules) and that from the Lord, in the actual operation (they allowed on the system not) were often used as a reference for determining the captain.

こういった流れを受けて、また近年では航空機運航の高密度化により定められた以外の航空路を飛ぶための一手段として、GPS情報を航法に利用することが国際民間航空機関 (ICAO)や国土交通省航空局(JCAB)で検討されてきた。 These flows received in recent years also as a way for non-flying airline set by the air traffic density, GPS International Civil Aviation Organization to be used for navigation information (ICAO) and Civil Aviation Ministry of Land (JCAB) has been discussed. その成果として日本では、一部の空港の離着陸手順においてRNAV (GPS)航法の実施が2007年9月27日より開始された[1] 。 In Japan, as it results in some procedures of the airport landing RNAV (GPS) navigation implementation of the 2007 September 27, starting from the date [1]. 航空機はウェイポイントとよばれる架空の点を結ぶ線を経路とするように飛行する。 Aircraft to fly the route with an imaginary line connecting the points, called waypoints. 従来のVOR/DME航法では、VOR/DMEの位置、あるいは1つまたは2つのVOR/DMEから一定の方位角・距離にある架空の点をウェイポイントとしていた。 Conventional VOR / DME in the navigation, VOR / DME position, or one or two VOR / DME-way point and had an imaginary point in the distance from a certain azimuth. これに対しRNAV航法では、地上施設に拠らない自由な点をウェイポイントとして定めることができるため、飛行経路の短縮による運航時間の短縮、燃費の節約などが見込まれる。 RNAV navigation is in contrast to the waypoint may be provided as a free point拠Ranai ground facilities, reduce operating hours by shortening the flight path, and the expected fuel savings.

航空機での精度向上を一次目的とした、静止衛星型衛星航法補強システム ( SBAS : Satellite Based Augmentation System) の運用が以下の各国で開始されている。 The primary purpose of improving the accuracy of the aircraft, satellite-based augmentation system (SBAS: Satellite Based Augmentation System) has been initiated in the following countries of operation.

米国: WAAS (Wide Area Augmentation System) U.S.: WAAS (Wide Area Augmentation System)
欧州: EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service) Europe: EGNOS (European Geostationary Navigation Overlay Service)
日本: MSAS ( MTSAT Satellite-based Augmentation System) Japan: MSAS (MTSAT Satellite-based Augmentation System)

SBASでは、GPS衛星の補正情報(特に高度情報の補正)や信頼性情報を送信し、またSBAS衛星自体も測位のためのひとつの衛星として働く。 In SBAS, GPS satellite correction information (correction of advanced information and especially) to send the information and reliability, and work as SBAS satellite positioning itself for a single satellite. さらにSBAS衛星は静止軌道にあるため、中～低緯度地方では天頂に近い高仰角でみえているのも有利な点である (北緯35度では仰角55度)。 In addition to SBAS satellite is in orbit still medium-low latitude regions is also of advantage that we're seeing at high elevation near the zenith (55 degrees north latitude 35 degrees elevation). 航空機以外の分野でも、例えばビル街でのカーナビの精度向上にも役立つと考えられている。 Outside of the aircraft are also thought to help to improve the accuracy of such buildings in the city car navigation systems. SBASを補助情報として用いることができるGPS受信機はすでにSBAS対応（WAAS対応）受信機として広く普及し始めている。 SBAS can be used as supplementary information for the GPS receiver is already SBAS (WAAS enabled) is widely used as a starting receiver.

日本のMSASについては、航空機でのRNAV運用に伴い、2007年9月27日から試験信号フラグ(MT0)が運用モード(MT2)となり、正式に供用開始となった。 MSAS in Japan for the operation of the aircraft due to RNAV, 2007 September 27, flag signals from the date of trial (MT0) operational mode (MT2) Nearby was the official start of operation. ただし初期のWAAS対応機など一部のSBAS対応受信機では、MSASの衛星番号を設定・処理できないため測位に利用できないものがある。 However some initial WAAS and SBAS receiver for machine-compatible, MSAS can not be used to set the number of positioning satellites can not handle.

[ 編集 ] ゲーム・スポーツ Sports Games

ジオキャッシング Geocaching: ジオキャッシングはGPSを利用した遊びである。 Geocaching is a game using GPS. ネット上で公開されたキャッシュ(宝)の緯度・経度とヒントを元にキャッシュを探すゲームである。 Published on the Internet cache (treasure) is the original game to find the cache hint of longitude and latitude. キャッシュはバケツなどの容器に入れて隠されており、みつけた人はキャッシュをもらい(その代わり自分で1個キャッシュを入れる)、ログブックに記録を残したりする。 The cache has been hidden in containers such as buckets, was asked who spotted the cache (cache yourself instead put each one), leaving a record or log book.
パラグライディング競技・パラシューティング競技 Games Parachuting Paragliding Competition: これらのスポーツでは、(1) 競技者がGPSを公式な記録として提出することができる、(2) GPSを用いてより良い記録を出すことを目指す、などの利用がなされている。 In these sports, (1) GPS contestants can submit as the official record, (2) GPS aim to make a better record, using terms such as has been made. 滑空距離や落下位置の正確さを競うこれらの競技では、従来写真による記録や審判員による目視で記録がなされることが多かった。 These athletes compete in the accuracy of position or fall glide distance, there were records that are made by judges in the visual and traditional photographic record. プレイヤーが所有するGPSの記録を提出し、それが改ざんされていないと認められれば、有力な記録の証拠となる。 Owns the player to submit a record of GPS, if they deemed it not been tampered with, and strong evidence of record. また単体機のGPSレシーバでは、立体的にリアルタイムの移動距離・降下率を計算し、事前に設定した目標へ近づく参考となる機能を備えたものもある。 GPS receiver and a single machine, calculate the percentage drop in real-time three-dimensional distance traveled, which featured some close reference to the pre-set goals.
エリア奪取 Capture area: エリア奪取はauのGPS 携帯電話の位置情報サービスを使って、陣取り合戦をするゲームである。 Capture area is au of the GPS to use the service location of mobile phone games to the battle of scotch. 地球上を緯度1分×経度1分の四角形で区切ったものを「エリア」と呼び、「エリア」を参加者が奪い合う。 1 minute latitude × longitude on the Earth, separated by a one-minute square "area" is called the "area" to compete for participants. ただし、位置情報サービスはEZwebの通信を使っておこなうため、auの電波状態が良好な地域に限られる。 However, location-based services are EZweb used to perform communication, au be limited to local radio conditions are favorable. 逆に、auのEZwebで通信できるなら、険しい山岳や海上も「エリア」となる。 Conversely, au of EZweb If you can communicate with the rugged mountains and the sea "area" will be.
迷路・ビーストハントなど Maze and Bisutohanto: GARMIN社の単体機GPSレシーバには、GPSを利用したゲームが内蔵されているものがある。 GARMIN's GPS receiver is a stand-alone machines, GPS has a built-in games that are using. ある程度以上広いところでGPSが受信できるならば、実際にプレイヤーが動くことでゲームをプレイする (レシーバが表示した仮想の迷路をプレイヤーが動いて脱出する、など) のゲームを行なうことができる。 At least in some broad, if GPS can be received, to play the game the player can actually move (moving the player to escape the maze of virtual receiver display, etc.) can conduct the game.

[ 編集 ] その他 Other

ラップトップ型のPCやPDA、携帯ゲーム機をカーナビとして使えるようにするGPSユニットとソフトも発売されている。 The laptop PC or PDA, you can use as a navigation system so that the handheld GPS unit and software is also released. なお単体のGPSユニットは(電源内蔵でない場合、本体から電源を供給されなければ動作しないが)、測位等はすべてユニット内で完結しており、NMEAなどの標準フォーマットで緯度・経度その他の情報を送り出すものが多い。 The stand-alone GPS unit (if not self-powered, but does not work unless the power supply from the body), and positioning is completed in all units, NMEA and other information in standard formats such as latitude and longitude Many are sending. PCやPDA本体ではこれを受信し、地図ソフトなどと組み合わせてカーナビ同様に使ったり、トラックの記録をすることができる。 PC or PDA to receive it in the body, or use such as car navigation systems in combination with mapping software, you can record the track. PCやPDAの接続も、かつてはRS-232C (シリアル) 接続やPCMCIA ( PCカード )・CFカード規格が多かったが、現在はBluetoothで測位情報を本体に転送するものもある。 PDA or PC connections, once the RS-232C (serial) connection and PCMCIA (PC Card), CF has many card standards, and now Bluetooth to transfer some positioning information in the body.

登山用・単体モジュールを問わず、NMEA信号を出力することができるGPS受信機は、プロ用一眼レフカメラなどと連動し、撮影記録を自動的に残すためにも使われている。 Both stand-alone modules for climbing, NMEA GPS signals can be output to the receiver, in conjunction with the camera for a professional SLR, which is also used to automatically record a shot. 対応機をGPS受信機と組み合わせれば、 JPEG画像ファイルなどのExifフィールドに自動的に撮影地の緯度・経度・時刻などが記録される仕組みである。 Combined with a GPS receiver for aircraft, the JPEG image files, such as Exif is a mechanism that records the time and latitude and longitude of the Location field automatically.

[ 編集 ] 時刻同期 Time Synchronization

GPS衛星搭載の原子時計からの時計情報も科学分野を中心に広く活用されている。 GPS is widely used around the clock information from the scientific satellite atomic clocks. GPSの時計情報はGPS衛星に搭載されている原子時計の精度とほぼ一致し、クォーツ時計の精度よりもはるかに高い。 GPS is a GPS clock information and agreed the accuracy of atomic clocks onboard the satellites are high in much more accurate quartz watches. そのため、野外で正確な時刻を知る必要がある場合や、複数点で時計情報を高精度で一致させる（同期する）ために用いられる。 For this reason, or if you need to know the exact time in the field to watch the match with high precision multi-point information (synchronized) to be used. GPS本来の目的である位置決定とは異なる利用法であるが、とくに地球科学や土木工学分野に大きな効果を与えている。 The real purpose of the GPS positioning is a different usage, giving a dramatic effect on engineering, especially civil engineering and earth science.

たとえば地震を監視しその震源を高精度に決定するためには、広範囲に多数設置された地震計すべての時計を秒未満の精度で一致させ^[2] 、かつ数ヶ月から数年間にわたりその状態を維持する必要がある。 In order to determine the precise source of the earthquake monitoring, for example, to match with an accuracy of less than a second to watch all the many seismograph was installed in a wide range ^[2], the state a few months to several years and need to be maintained. そのために、従来は山岳や僻地であっても定期的に点検するか、各地震計に原子時計を接続する必要があり、いずれもコスト負担が大きかった。 Therefore, conventional or even on a regular basis to check mountain and remote areas, there will need to connect the atomic clock in each seismograph, raising both the cost burden. しかしGPS受信機を接続することにより、GPS衛星からもたらされる高精度の時計情報を受信できるようになったため、すべての地震計を容易に時刻同期させることが可能となった。 But by connecting a GPS receiver, GPS was able to receive accurate information that comes from the satellite clock was time can easily synchronize all seismograph.

地震計に限らず精度の高い時刻情報が必要な場合、計測機器に小さなGPS受信機を取り付けることが多い。 If you need accurate time information is not limited to seismic, small instruments are often mounted GPS receivers. また、こうした用途のために各計測機器にGPS受信機が付属している場合がある。 In addition, each instrument for this purpose may have come with GPS receivers.

[ 編集 ] GPSにまつわる誤解 GPS misunderstandings surrounding

よく言われる以下の言説は、すべて誤解である。 The following discourse is often said, is all wrong.

GPS衛星はカーナビ搭載車にその車の位置情報を送っている。 GPS satellites and sends the location information of the vehicle in a car with GPS.
GPS衛星がカーナビのルートを引いている。 GPS car navigation systems that pull the root of the satellite.
GPS衛星は車の位置情報を逆探知できる。 GPS satellites can detect the location of the car back.
GPS衛星とカーナビが通信をしている。 GPS car navigation systems that communicate with the satellite.

正しくは、GPS衛星は宇宙空間に向けて時報を発し、カーナビ(GPS受信機)側は複数のGPS衛星からの発信電波を受信することで自分の位置を割り出しているだけである。 Correctly, GPS satellite emits a time signal for the spatial universe, car navigation systems (GPS receiver) GPS is more than one side only to determine a position in which to receive electronic transmissions from the satellite.

カーナビが位置情報をGPS衛星に通知するのは、原理上そもそも不可能である。 Car navigation GPS location information to inform the satellite is in principle impossible. カーナビ側は、外部に電波を発する装置を有していないからである。 The car navigation system, because the equipment has not emit radio waves to the outside. つまり、カーナビは受信するだけ 、GPS衛星は送信するだけなのである。 In other words, only to receive car navigation, GPS is the only satellite to be sent.

この誤解の元となった技術に、運輸業などの車両位置監視システムや、児童・徘徊老人のセキュリティシステムなどがあるが、これらではGPSで測位した位置を許可された人へ通報するために、別に携帯電話等の通信チャネルを使っている。 This misconception was the original technology, systems and industries such as vehicle location monitoring transportation, there are children and old people wandering security system, and GPS to these people who are allowed to report to the positioning position, are using cell phones and other communication channels separately. 2008年2月5日に岡山市で現金自動預払機(ATM)が盗まれた事件では、事件発生後約45分でGPSによって盗難ATMを発見するという成果を挙げている。 2008 February 5, automatic teller machines in the city of Okayama in the Sun (ATM) was stolen in the incident, about 45 minutes after the incident by the GPS stolen ATM mentions that the results found. このケースでも機器組み込み型の携帯電話モジュールでセキュリティ会社への位置通報をしていたとみられる。 Apparently had a security position reporting to the company's device-embedded mobile module in this case.

[ 編集 ] 同様の技術・関連技術 Similar technology-related technology

米国以外で開発されたGPSと同様の目的のシステムとしてGLONASS ( ロシア）、 Galileo (ヨーロッパ諸国ほか計画中）がある。 GPS was developed as a system outside the United States for similar purposes and GLONASS (Russia), Galileo (also planning European countries) there.

[ 編集 ] 日本 Japan

現在の日本には3基の人工衛星からなりGPSの位置情報を補正して高精度の測位を可能とする準天頂衛星システム （Quasi-Zenith Satellite System、 QZSS ）と呼ばれる計画がある。 In Japan and three from the current GPS satellite-based quasi-zenith satellite system that allows precise positioning of the correct location (Quasi-Zenith Satellite System, QZSS) have called the plan. すでに事業化を検討する民間の主体として新衛星ビジネス株式会社が2002年に設立されており、高速で移動する車輛の内部で精度25 cmとされる測位精度を用いた各種事業が検討されている。 New Satellite Business Corporation as a private entity examine the business already 2002 years has been established, accurate fast-moving vehicles within a 25 cm has been studied using a variety of business and the positioning accuracy . 最初の人工衛星は2008年に打ち上げられる予定だが予算の都合で通信・放送との複合機能衛星となっており、それらのサービスのシナジー効果が期待されていた。 The first artificial satellite 2008 has been broadcasting and satellite communications complex features of the budget schedule will be launched in the year, had been expected synergies of these services. その後に採算性の面から2006年3月に放送・通信の事業化が断念され、純粋な測位衛星として利用されることになった。 In terms of profitability in 2006 after giving up the commercialization of communication is broadcast in May, had to be used as a pure positioning satellites.

ちなみに日本では2005年第44回衆議院議員総選挙の自由民主党マニフェストである「政権公約2005 」の52項目に「国家基盤としての衛星測位の確立と骨格的空間情報の整備」との記載があり、日本独自の高精度な位置測定衛星を打ち上げる可能性が出ている。 In Japan the way the year 2005 of 44 is manifest Liberal Democrat general election Member House of Representatives since "2005 manifesto" of the 52 items "and skeletal development of spatial information as a basis for establishment of satellite positioning state" and has stated, raised the possibility that the satellite launch its own high-precision position measurement in Japan.

日本ではその後、内閣官房に測位・地理情報システム等推進会議が設置され、 2006年 3月には「準天頂衛星システム計画の推進に係る基本方針」を発表した。 Later in Japan, which established the Council for the Promotion positioning and geographic information systems in the Cabinet Secretariat, 2006 March, the "policy relating to the promotion of basic quasi-zenith satellite system plan" was announced. それによると、国家が衛星測位の重要性を認識し、民間の資金負担がないとしても、国家が衛星測位システムを整備することを宣言している。 According to the report, recognizing the importance of the national satellite positioning, even without the financial burden of the private sector, which declares that a satellite positioning system to improve the nation.

[ 編集 ] ロシア Russia

旧ソ連は米国との対抗上、GPSと同様のGLONASSを構築しようとしたが必要な衛星を全て打上げる前にソ連が崩壊してしまい、予算の縮小から衛星打ち上げが頓挫した。 Former Soviet Union and the United States is on the counter, GPS-like GLONASS, causing the collapse of the Soviet satellites before all necessary打上Geru tried to build a satellite launch from the reduction of the budget impasse. ロシアになってから計画が再開され、2005年には再開後初の衛星を打ち上げ、2010年までに24基の衛星を打ち上げる予定とされる。 It is resumed from the plan to Russia in 2005 after the resumption of the first satellite launch, and by 2010 plans to launch 24 satellites to be based. 2007年11月現在では9基の衛星が運用を開始しており、すでに軌道上にある他の3基が運用準備段階にある。 11 in 2007 and currently has nine month launched a satellite-based, the other three already in orbit is based on the preliminary operation.

[ 編集 ] 欧州連合 European Union

GPSを使用する上で米国に頼る事を嫌ったEUは独自のGalileo （ガリレオ）を計画、中国も計画に参加している。 GPS hated the things you used to rely on the United States on EU has its own Galileo (Galileo) plan, which also plans to participate in China. 2005年にはロシアのソユーズロケットを用いて最初のジオベ衛星を打ち上げたが、共同事業体の体制がととのわず、民間企業も採算の見込みが立たないと手を引いたため、本格運用開始の目処が立たない状況となっている。 In 2005, launched the first satellite Jiobe using a Russian Soyuz rocket, the system of Totonowazu consortium, pulled out and not stand a chance of profit and private companies, start full-scale operation The situation is nowhere in prospect of.

また、中国やインド、ナイジェリア、トルコなどにも他の衛星ナビゲーションシステムの開発の動きがある。 In addition, India and China, Nigeria, there are other movements in the development of satellite navigation and even Turkey.

[ 編集 ] 関連項目 See also

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電子基準点 Electronic point
地図 Map
地理情報システム（GIS） GIS (GIS)
ジオキャッシング Geocaching
緊急通報位置通知 Notify emergency position
GPS気象学 GPS meteorology
九州南西海域工作船事件（いわゆる「不審船」が東シナ海に出現し、海上保安庁の巡視船と銃撃戦になった事件。自沈し後に引き揚げられた不審船からは、日本製のGPSプロッターが見つかっている） Spy ship incident southwest of Kyushu (the so-called "ship suspicious" to appear in the East China Sea, the case was a gun battle with Japan Coast Guard patrol boats. From the unidentified ship was scuttled after the withdrawal is made in Japan found a GPS plotter that)
アビオニクス Avionics
- 広域航法 Global Navigation
航空保安施設 Air navigation facilities
MNEA0183 MNEA0183

[ 編集 ] 脚注 Footnote

^ US Coast Guard Navigation Center, "Interface Control Document (ICD 200c)" ^ U.S. Coast Guard Navigation Center, "Interface Control Document (ICD 200c)"
^ 1979年時点でも、100分の1秒の精度が望ましいとされた。 ^ 1979 and the years at the time in hundredths of a second accuracy is desirable. 地震学会編、1979、『地震の科学』、保育社 Seismological Society Chapter, 1979, earthquake 』science projects, the company day-care

[ 編集 ] 外部リンク External links

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