GPSから自分の位置を取得する仕組み

今回は、GPSからの位置を取得する仕組みについて扱っていきたいと思います。

みなさんが手にしているスマートフォンなどは、今ではGPSの受信機が備わっているものが大半です。 このGPS受信機ですが、実際には地球上の周りをぐるぐる回っている衛星からの電波をキャッチすることで、位置を割り出しています。

この衛星から送られてくる電波には 発信時間 を含んで送信されており、スマートフォンなどのGPS受信機側での 受信時間 の差分時間から、 電波の速さ を元に 衛星からの距離 を算出しています。

この距離が分かると、 自分の位置が衛星からの距離内にいる ことが分かります。ただし衛星一つを受信するだけでは、その衛星が示す距離の範囲は広いため、自分の位置を特定するには至りません。

分かりやすく例えるならば電車内のつり革をイメージしてください。

電車の急発進や急停車・横揺れなどをした時には、つり革一つだと固定されていないため、体が前後左右に移動してしまい、自分の位置を固定（＝特定）することが難しいですね。

では、もう少し自分の位置を特定する範囲を絞るためにはどうしたら良いのでしょうか？

それは、もう一つ衛星の電波をキャッチすることです。 こうすることによって、二つの衛星の電波が重なるところに、自分の位置が置かれているいうことが分かります。

先ほどの電車のつり革の例を再び挙げると、つり革を２つ掴むことで、体が左右に揺れることはなくなり、自分の位置を前後だけに固定することができるのです。

さらに、自分の位置を特定する範囲を絞るためにどうしたら良いのでしょうか？ 感のいい方なら、すでに察しているかとは思います。 そうです。もう一つ衛星をつかめば良いのです。

一般的には、３つの衛星からの電波をキャッチすれば、おおよその自分の位置をつかむことができると言われています。しかし、より数多くの衛星電波を受信できると、自分の位置を特定できる精度は高くなります。

今回取り上げた、「GPSから自分の位置を取得する仕組み」は、スマートフォンの他にカーナビなどでも利用されています。

ただ、このカーナビについて次のような疑問が湧いてきました。

• なぜGPS衛星の電波が届かないトンネルでも、カーナビは正しく自分の位置を示しているのでしょうか？
• なぜカーナビはいつも道路上に自分の位置を示すことができているのでしょうか？

このあたりの疑問について、次回以降２回にわたって掘り下げていきたいと思います。