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  GPS解説:GPSの原理  
●GPSの主役は人工衛星
GPS(ジー・ピー・エス=グローバル・ポジショニング・システム)は全世界的な位置測定システムです。GPSは24時間いつでも、地球上のどこにおいても、誰もが簡単に使用でき、しかも高精度に自船位置を測定できるシステムです。今日、この種の測位システムは他にはありません。
GPSの原理図
(GPSの原理図。地球上を周回する専用衛星からの電波を受信することで、自船の位置を知ることができる)

GPSの主役は人工衛星です。地球上空を周回する人工衛星から発射する電波を、ボート上で直接受信し、自船位置を割り出す仕組みです。
GPS専用衛星は地球上約2万kmの高度を飛行しています。地球に向け電波を発射しながら決まった軌道を飛んでいます。この電波をボート上のGPSアンテナで受信することで、自船位置を即座に演算表示できます。
衛星電波
(24時間いつでも、どこにおいても4つ以上の衛星からの電波をとらえることができる)

GPSの運用システムは、24個の人工衛星と地上施設で構成されています。衛星の軌道は6つ設定されています。6つの軌道を周回する衛星はそれぞれ4個です。そして各衛星は12時間をかけて地球上空を周回しています。
このため地球上のどの海域を航行していても、またあちらこちらと走り回っていても、いつも複数の衛星を見上げることができます。これにより24時間いつでも、どこにおいても4つ以上の衛星からの電波をとらえることができ、ボートの位置(緯度・経度値)、高さ、時刻がわかります。

受信点
(衛星からの信号でできる4球面の交わる点が受信点、すなわちボートの位置となる)

各衛星にはたいへん精度の高い時計が組み込まれています。そしてこれはすべての衛星からの電波信号のタイミングに合致しています。GPSはこのように時間情報がすべてであり、時間が測位システムを作り上げています。
衛星から送られてくる電波にはいろいろな情報がのっています。衛星自身の正確な軌道情報「エフェメリス」と、全衛星のおおざっぱな軌道情報「アルマナック」です。
エフェメリスは衛星の正確な位置情報そのものであり、アルマナックは衛星の出現を予測するための衛星周回スケジュール情報です。GPS航法装置はこれらの情報をベースにしてキャッチする衛星を決めています。
衛星からは極めて正確な時刻情報とそれぞれの軌道情報が発射されています。この信号をボート上のアンテナでとらえます。
このとき各衛星とGPS装置内の時計が完全に合致しているとしますと、衛星から発射された電波が受信点に届くまでの時間がわかり、これが衛星と受信点であるボートとの距離になります。同様にして4つの衛星からの距離を求めます。すなわち4球面の交わる点が受信点、すなわちボートの位置となります。
 

GPSでは、アルマナックを受信することで、どの人工衛星が、いつの時点に、どの方角から飛来するかを予測しています。その飛来予測時間になると受信を開始します。GPS機器にアルマナック情報がないと、測位動作は止まってしまうからです。
一般に市販されているGPS航法装置やGPSプロッタなどは、アルマナックを記憶させた状態で出荷されており、ボートに装備した場合でも直ちに使えます。そして動作を始めたGPS航法装置は衛星電波を受信する毎に、アルマナックを新情報に入れ替えてゆきます。

GPS活用
(GPSの活用により、釣りポイント、走行コースなどが把握できる)

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