GPSは 衛星より得られた現在時間と位置情報から、進行方位、移動速度を計算し、画面に表示します。

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GPSのしくみ

GPSとはグローバル・ポジショニング・システム (Global Positioning System) の略であり、アメリカ合衆国が軍事用に打ち上げた衛星測位システムシステムで、その一部が民生用に開放されたものを我々は利用しています。



GPS とは

  • GPSとは、グローバルポジショニングシステムの略称であり、GPS衛星を用いて現在地を測位する技術です。
  • 高度約20,000km、軌道傾斜角55度の6の円軌道に4個づつ計24個の衛星を配置しています。 1993年12月8日、米国国防省から民生利用の正式運用に関する宣言文書が発出されて利用を開始しています。
  • 地球上のどこでも、常時5個以上の衛星が視界内にあるように設計され、適当な4個の衛星を選択して時刻信号を受信して、それぞれの距離を測定。4個の衛星の位置は分かっていることから、これらの測定値から利用者の3次元の位置と時計の時刻偏差が分かります
  • GPS衛星より発射された電波をGPS受信機で受信して、現在位置を計算します。
    GPSアンテナの周囲、及び上空に、GPS電波の受信を妨げる障害物が無い場所であれば、現在位置を約+-10mの位置精度で測位します。
  • GPS衛星は、アメリカ国防総省が運営管理しており、アメリカの政策上、予告なしに現在位置、及び速度の精度を低下させることがあります。
  • GPS受信機は、GPS衛星より得られた情報を元に、位置、方位、現在時間、及び速度を計算し、画面に数値表示します。

デファレンシャルGPS(DGPS)の基本概念

  • DGPSとは、デファレンシャルGPSの略称であり、GPSの計測誤差を補正するために生まれた技術です。
  • DGPS基地局がGPS衛星の電波を受け、GPS衛星の電波から得られた位置と実際の位置との差を電波でDGPS受信機に送信することで、DGPS受信機を搭載した機器は誤差を補正し、正確な位置を表示します。
    位置制度は数m~10m程度です。
  • 位置座標が正確に判明している地点(基準局)で、GPS衛星を受信して得られた位置座標と正確な位置座標を差し引き計算することで得られた誤差を補正値として使用することで、GPSの精度を高めることができます。これをディファレンシャルGPS (DGPS)といいます。
  • つまり
    (基準局でGPS測定した座標)-(基準局の正確な座標)=共通誤差=補正値
    ということになり、
    観測点のGPS受信機では、GPS受信データと基準局から送信された補正をリアルタイムで解析し、誤差の差し引き計算を行って誤差を消去しています。

DGPSとは


デファレンシャルGPSのいろいろ

  • 日本では海上保安庁が提供するビーコン方式の補正情報を受信するビーコン方式によるディファレンシャルGPSが一般的でした。
    しかしMT-SAT(ひまわり6号)が打ち上げられ、2005年末以降SBAS方式によるの補正情報の送信が開始されました。
  • SBAS方式を活用するには、対応するソフトウエアが必要です。
    旧型のGPS受信機はSBASに対応していませんが、現在販売されているGPS受信機は全てSBAS方式対応済みです。
  • 他に有償のOmniSTARという衛星からの補正情報配信サービスもあります。

ビーコン方式

  • ビーコン方式は全国27局の海上保安庁の灯台から放送される補正情報を受信します。
    精度はGPSの観測条件が良ければ約1m以内です。但し一般に250km以内の受信範囲のため、内陸部(長野、北海道富良野など)では受信不可能な場合があります。

ビーコン方式DGPS

SBAS方式

  • SBASとはsatellite-based augmentationsystem(静止衛星型衛星航法補強システム)の略です。
    日本では2005年末、米国(WAAS)や欧州(EGNOS)では既に運用が開始されています。
    静止衛星を介して広範囲にGPS補正情報を提供します。広域放送のため精度は2-3m程度です。
    各地にある基地局(監視局)でのGPS受信状況を航法統制局に送ります。航法統制局ではデータを元に補正情報を生成し、MT-SATにアップします。MT-SATはその補正情報を無償で放送します。
    SBASの登場で今までビーコン方式が受信できなかった地域でもDGPSによる測定が可能となりました。

SBAS方式DGPS

OmniSTAR

  • オランダのFUGRO社が提供する有償の補正情報サービスで、基本的なシステムはSBASとほぼ同じです。
    方式には2種類あり、1m以内の精度を提供するVBSサービスと、2周波の受信機を使用し位相データと電離層による誤差を排除するHPサービスがあります。
    ソウル、沖縄、旭川、の3つの基準局からのデータを常にモニター、データをオーストラリアのコントロールセンターに送って補正情報を生成しています。

OmniSTAR DGPS



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