前回携帯電話を使用して地図上にGoogleマップで正確な位置を特定 を表示したとき、GPSがどのように正確に機能するのかと思ったことがありますか？
全地球測位システム（GPS ）システムは、1973年に米国国防総省によって実際に開始されました（NAVSTARとして知られています）。 1993年までに、24のGPS衛星が地球を周回し、軍隊が航行およびその他の軍事目的に使用できる軌道および位置データを放送していました。現在、この記事の執筆時点で28があります。
1980年代には、GPS衛星から送信されたデータが一般に公開され、さまざまな種類のGPSナビゲーションデバイスの市場全体が開かれました。今日。
執筆時点この記事では、ロシア、中国、ヨーロッパ、およびインドにはすべて独自のアクティブGPSシステムがあります。日本は2023年に稼働する予定の独自のGPSシステムを開発しています。
GPSはどのように機能しますか？
GPSがベースにしている衛星技術は非常に高度で、システムの動作方法は非常にシンプルです。
個々のGPSナビゲーションシステムには3つのコンポーネントがあります。
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GPS受信機は、独自の位置を計算するための三角測量として知られる原理。
GPS三角測量の仕組み
GPS受信機（携帯電話など）を持っている場合、地球上の任意の地点から、 GPS受信機は、各GPS衛星オーバーヘッドの同期クロックからタイムスタンプを受信します。
タイムスタンプの違いと電波が移動する一定の光速度を使用して、GPS受信機は距離を決定できます。各衛星の現在位置の間。
これにより、GPS受信機は、衛星が中心にある球体の半径と、球体の端にある現在地を提供します。
各衛星は予測可能な範囲を移動するため地球の軌道上で、受信機はすべてのGPS衛星の現在の既知の位置の保存された暦を使用して、それらの衛星が現在地球のどこにあるかを判断できます。
各衛星の既知の位置、およびそれらの衛星とあなたの位置との間の測定距離により、GPS受信機は、これら3つの球体の交差点が地球の表面でどこに集まるかを判断することにより、おおよその位置を計算できます。
受信機はその場所を地図上に表示します。
3つの衛星は大まかな位置を提供し、GPS受信機は現在の高度を判断するために別のGPS衛星からの4番目の信号を必要とします
携帯電話のGPSセンサーの仕組み
今日のほとんどのスマートフォンには、GPSレシーバーチップが搭載されています。このチップはGPS衛星からの無線信号を受信できます。
お使いの携帯電話の時計は原子時計ではないため、その時刻は軌道上の衛星の原子時計と同期していません。ただし、これらの衛星からの信号を使用して位置を計算する場合、これは重要ではありません。
これは、お使いの携帯電話のGPS受信機が衛星から受信するデータと、地球上の既知の衛星位置のデータベースに焦点を合わせているためです。すべての衛星には原子時計があるため、各衛星の現在時刻は常に同じです。
ただし、衛星からの距離、および無線信号が移動するという事実によります。光の速度で、受信した各タイムスタンプの差から、携帯電話と各衛星間の距離が明らかになります。
このGPSプロセスの仕組みは次のとおりです。
これはGPS受信機に通知します無線信号が衛星1から到達するのに1秒かかり、衛星2から2秒、衛星3から3秒かかったことがわかりました。
光速は299,792,458メートル/秒の既知の定数です。
単純な数学を使用して、受信機ca nは、その距離が衛星1から約30万メートル、衛星2から60万メートル、衛星3から90万メートルであると計算します。
GPS衛星データベースのルックアップテーブルを使用して、携帯電話のGPS受信機は3つすべての衛星の地球上の現在のおおよその位置を認識します。 、3つすべての経度と緯度の座標を提供します。
その情報を使用して、電話機は地球上の独自の経度と緯度の座標 を計算できます。
既知の座標を使用すると、GPS受信機は測定された距離を使用できます自身と4番目の衛星の間で、現在の地球の高度を決定します。
Assisted Global Positioning Systemとは
スマートフォンがGPS回路の統合を開始する前は、通常、AA電池で動作するハンドヘルドGPS受信機を使用していました。または、GPSユニットを車に取り付けて、携帯電話のバッテリーに接続して実行します。
これは、無線通信にはより多くの電力が必要だからです。これの制限は、GPSレシーバーが位置を計算するのに十分なGPS衛星を「ロック」するまで数分待たなければならないことが多いことです。
スマートフォンメーカーは、細胞の三角測量。スマートフォンがGPS対応になるずっと前から、GPS衛星と同じ種類の三角測量タイムスタンプと距離技術を使用して、携帯電話の塔からの信号を使用して位置を三角測量できました。
残念ながら、携帯電話はタワーは地上レベルにあるため、このナビゲーション計算ははるかに正確ではありません。そのため、スマートフォンのGPSソフトウェアは、最初にセル信号の三角測量を使用しておおよその位置を決定し、衛星GPSデータの準備ができたらその位置を更新します。
これにより、最新のスマートフォンは、これらの場所の更新が必要です。これが、より正確なデータが利用可能な場合にGoogleマップであなたの場所を見る を頻繁に新しい場所にジャンプする理由です。