ちょっと待って、元々GPSは軍用だって？GPSはアメリカが開発した軍事用技術です。 冷戦時代、アメリカはソ連と軍事·宇宙競争を繰り広げました。 当時、アメリカは敵のミサイルと航空機の位置を正確に把握するために人工衛星を使用することにしました。 これをきっかけに誕生した技術がGPSです。 もともとGPSは民間では使用できませんでした。 ひたすら軍事用として使われていた技術でした。 アメリカはある惨事をきっかけにGPS技術を民間に提供することを決めました。 それは1983年に発生した「大韓航空007便撃墜事故」です。 旅客機がソ連領空に進入して撃墜された事故です。 アメリカは航路を離脱した理由が「慣性航法装置（INS）」にあると判断し、GPSを民間に開放することにしました。 INSは、ジャイロセンサーと加速度センサーで航路を設定する技術です。
(출처:Gisgeography)
(出典:GPSgov)
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(出典:NASA)
GPS、本当に聞き慣れた名前ですよね。 GPSは日常のあちこちに活用される衛星航法システムです。 正確な位置情報を提供する技術です。 GPSは知らず知らずのうちに様々なところに使われています。 スマートフォンが代表的ですね。 スマートフォンはGPSを活用して位置情報を提供します。 このおかげで、地図アプリで現在地を把握し、ナビゲーション機能で初めて行く道も迷わずにいられます。 GPSの使い方は無尽蔵です。 配達員の現在地を把握したり、タクシーの呼び出し場所を指定するときにも使われます。 走行中のバスの位置をリアルタイムで確認できるのもGPSがあるので可能ですよ。 もう少し領域を広げると、自動運転ドローン、ロボットのような先端技術にもGPSが使われたりします。 このように有用なGPSは、一体どのように動作するのでしょうか。 一緒に調べてみましょう。
(出典:Glonass ru)
GPS作動過程でも誤差が発生することがあります。 GPSは各衛星と受信機の間の距離を求めた後、これを基にユーザーの位置を特定すると言いましたね。 この時、最も大きな変数は「時間」です。 時間は絶対的な値ではないんですよ。 衛星と受信機の時間が違うと、電波が衛星からGPS信号機まで到達した測定値が変わります。 電波は時速30万キロで移動するので、少しでも計算がずれても誤差範囲はぐんと大きくなります。これを解決するために、GPS衛星には高精度の原子時計が含まれています。 誤差範囲が10万年に1秒に過ぎないと言いますね。 普通GPS受信機にはこのように正確な時計が入りません。 GPSが位置を測定する際に多数の衛星を使用するもう 1 つの理由です。 GPSは 3 台の衛星で、衛星と受信機の間の時間差を測定します。 これに衛星1個を加えて誤差値を最小化します。GNSSとGPSは同じなのかな？たびたびニュースやメディアを通じてGNSSという用語を聞いたことがあると思います。 GNSSは「Global Navigation Satellite System」の略です。 衛星を利用して、位置を追跡する技術の総称です。 つまり、GPSはGNSSの一種なんですよね。 世界にはGPSのようなシステムがたくさんあります。 欧州連合（EU）のガリレオ、ロシアのグロナス、中国の北斗が代表的です。 名称は違いますが、原理は変わりません。 各国で開発したGNSSもGPSのように多数の衛星で受信機の位置を計算するんですよ。(出典:ネイバー)米国が最初からGPS技術を完全に民間に提供したわけではありません。 GPS開放初期には信号に雑音を混ぜて故意に精度を落としたそうです。 軍事用に開発されただけに、完全な技術開放は負担になったようです。 GPSの精度が今のように高くなったのは2000年代以降です。 この時からGPSを活用する技術と製品が広く使われ始めました。GPSはどうやって自分の位置を知るのだろうか、GPSシステムは大きく分けて地上管制部門、衛星部門、ユーザー部門で構成されます。 地上管制部門は、各衛星の位置や航路データを収集します。 衛星部門は、地球の軌道を回っているGPS衛星を意味します。 GPS衛星は主衛星と交換用補助衛星に分かれますが、合わせて30台以上ということですね。 ユーザー部門は、スマートフォン、ナビゲーションなどのGPS受信機を意味します。今回は1番衛星、2番衛星と受信機との距離を求めました。 同じ方法で円を描くと、今度は円が交差する地点が2ヶ所発生します。 受信機はこの2つの場所のうちの1つに存在することになります。 正確な位置を探すために、これから3番衛星が登場する番です。 1~3番衛星ですべて距離を測定した後、初めて交差する地点が1ヵ所に特定されます。 最後に、4 番目の衛星が誤差範囲を補正すると、正確な現在位置が特定されます。1 番の衛星と受信機の間の距離を測定しました。 しかし、この状態では受信機の位置がわかりません。 単純に距離だけ把握できます。 角度まではわかりません。 上の画像を見てください。 衛星を中心に円を描いているのが見えると思います。 円は衛星から一定の距離(半径)ほど離れた地点を意味します。 受信機は、円の上のどこかに存在するでしょう。 ただ、受信機の位置を特定するにはまだ情報が足りない状況です。国内はどうでしょうか。 韓国もGPSと似たようなシステムを構築しようとしています。 韓国航空宇宙研究院を主軸に「韓国型衛星航法システム(KPS)構築事業」が進められています。 目標は2035年までに8つの衛星を打ち上げ、高精度衛星航法システムを完成させることだそうです。 GPS基本作動原理1.GPSは地球周辺の多数の衛星を利用して位置を測定します。2. GPSは三角測量法を活用するため、最小衛星3台を利用します。3. GPS衛星は電波を送ってGPS受信機と距離を導出します。4. 各衛星と受信機の間の距離を通じて位置を正確に計算します。5. GPS誤差範囲は何もない開けた空間で5m程度です。6. 構造物、大気圏、太陽暴風などで正確度が落ちることもあります。テックプラスエディター ユン·ジョンファン [email protected]は100%正確でしょうかGPSは完璧ではありません。 現在位置を把握するのに卓越した技術であることは事実ですが、最初から誤差がないわけではありません。 アメリカ政府が運営するGPS公式ウェブサイトによると、何もなく開けた空間でスマートフォンのGPS誤差範囲は5m程度です。 電波を遮る建物、橋などの構造物や木の近くでは精度がさらに落ちることがあります。 電波が大気圏を通過して正確度が落ちることもあります。 普段は大丈夫ですが、特に雨の日にGPS情報が合わない経験をしましたか。 GPS衛星から送られてきた電波が、雨雲のような妨害要素によって干渉されて起こる現象です。 その他、太陽暴風、無線干渉など外部要因で誤差が増えることもあります。 たまに地図の情報が間違っている場合もあります。(出典:NOAA)まず、GPSシステムは多数の衛星と受信機の間の距離を求めます。 距離を求める方法は簡単です。 衛星からの電波がGPS受信機に到達した時間を知ればいいんですよ。 距離を求める公式は何ですか。 「時間×速度」です。 速度はもう知っています。 電波は光の速度（秒速30万キロ）で動くんですよ。 電波の速度と電波が受信機に到達した時間がわかれば、距離を求めることができるということです。 1 つの衛星と受信機の間の距離だけでは正確な座標を求めることはできません。 そのため、GPSは計4つの衛星を使用します。 衛星3台で受信機間の距離を求め、残りの衛星1個で偏差を補正します。 GPSは三辺測量法で、各衛星間の距離に基づいて座標を計算します。 三辺測量は、異なる基準点から対象までの距離を測定し、正確な座標を求める方法です。（写真:Unsplash/Henry Perks）