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GPS



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Wikipedia

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。

ロラン-C(Loran-C: Long Range Navigation C)システムの後継にあたる。

概要

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。

元来は軍事用として開発されていたが、1983年の大韓航空機撃墜事件発生後、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。

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。

もしも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とし、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。また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

3次元測位

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。


 

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