GPS魚探のちょっとマニアックなお話(GPSの仕組み)

2015年11月26日 (木) [GPS・魚群探知機]

GPSと言えば、まず思い浮かぶのが車に搭載されたカーナビ、スマートフォン、子供(老人)の防犯用端末、当店で扱う製品でもGPS搭載の魚群探知機、アウトドア用GPS端末があり、ここ近年、様々な製品に対してGPSが導入されていますが、意外にその実態は知らずに使われています。

今回はこのGPSのお話。

GPS(グローバル・ポジショニング・システム)とは

GPSと言えば、地図マップが表示され、進んでいる方向、目的地までの経路表示含めてGPSと考えてしまいますが、それらは全て使用している製品内の機能であって、正確にはGPS機能付きマップ、GPS機能付き防犯用端末と言われ、GPSとは受信端末がある緯度経度を知るためのシステムです。
※ネオネットマリン現在地であれば【34°50’30.4″N 137°10’21.5″E】、この情報だけがGPSによって知らされます。

GPSは元々米軍が軍用目的に打ち上げたGPS衛星を民間商用として利用したもので、現時点(2015年11月時点)では31基ものGPS衛星が打ち上がっており、1日で地球を約2周、遮る物体が無ければ6基以上が絶えず私たちの上空を飛び通っています。

では、私たちが使っているGPS端末は位置情報を取得するために何を受信し、何を発信しているのでしょうか？

答えは、GPS衛星は自身が今飛んでいる地点の緯度経度と時刻を地上に向けて連続して発信しているのを、私たちが使ってるGPS端末が受信しています。そしてGPS端末は発信自体は行っていないのです。
GPS端末から何らかの情報を送信してると思っていましたが、よく考えれば、GPS衛星といえど約30基程度が数え切れないほどのGPS端末の情報を受信/処理ができるわけがなく、もしそのような処理が可能であってもGPS端末から上空2万kmまで電波を送ることになると、小型のGPS端末であれば短時間でバッテリー切れを起こしてしまいます。

GPSから送られるデータは誤差だらけ？

GPS衛星は上空2万kmから自身が今飛んでいる地点の緯度経度と時刻が発信されますが、その電波はGPS端末の距離が離れるほど誤差が大きくなります。GPS端末は逆にこの誤差を利用して、上空に飛び通う他のGPS衛星を含め3基の受信データから高度な計算処理によって各GPS衛星との距離を割り出し、各GPS衛星からの距離から交わる点＝受信端末のある緯度経度を特定しています。
しかし、3基のGPS衛星だけでは、大気を通過することでも起こる遅延・各GPS衛星のごく僅かな時刻のズレなどもあり、誤差が約100mとズレが出てしまうため、必ず4基目以上のGPS衛星によって誤差修正を行っています。
だけど、それでも約10～20m以下と精度が良いというわけではありません。

そこで日本では、日本の上空を常に留まっている静止衛星、天気予報で良く耳にする静止衛星ひまわりの6号、7号に搭載された静止衛星型衛星航法補強システム（SBAS）が利用され、このGPSを補強するシステムによって約5～8m以下に精度が保たれています。静止衛星を使ったシステムを日本ではMSASと呼ばれ、また米国では異なる静止衛星が使われたWAASと呼ばれるシステムが使われています。

過去に問合せで海外で購入したGPS端末が使えますか？　日本で買ったGPS魚探を米国に持って行って使えますか？と問合せがありましたが、海外(又は国内)用の地図マップデータが作られていないことが多く、また上記な理由でMSAS、WAASには互換性がありません。そのため地図マップがなく、精度が悪い状態で使うことになります。

なお、フルノのGPS魚探(GP-1670F、GP-1870F)は、日本と米国の双方に流通しているためMSAS、WAAS両方のシステムを利用することが出来ます。

さて、話は変わりますが、気象観測用としての役割は既にひまわり8号に運用が移行され、現在GPSを補強しているひまわり6号・7号は打ち上げから10年と寿命迫ってきています。しかも気象観測専用として打ち上げられたひまわり8号、次期打ち上げ予定の静止衛星ひまわり9号にもGPSを補強するシステムは備わっておりません。

だけど安心してください、既に試験用として打ち上げられている準天頂衛星「みちびき」をはじめ、2017年以降にGPSを補強する準天頂衛星３基が打ち上げを予定してるようです。近い将来にGPSの精度が更に良くなる事を期待します。

今日はここまで！

一言コメント：京都の伏見稲荷神社と清水寺へ行ってきました！

紅葉には3～4割とちょっと早かったですが、今週末の11/28～29が見頃ではないのでしょうか？