GPSテクノロジーのしくみ

地球軌道上の衛星のグループは、全地球測位システム(GPS)を可能にします。衛星コンステレーションは正確な信号を送信し、地上のGPS受信機が位置情報を計算してユーザーに表示できるようにします。 GPSは米国が所有しています。

衛星からの信号をキャプチャすることにより、GPS受信機は使用できます三極測定地理的位置を決定するための数学的原理。 GPS受信機は、計算能力とメモリ(ルートマップ、名所、地形情報など)を増やすことで、位置、速度、時間の情報を便利な表示形式に変換できます。

GPSテクノロジーのしくみ
 Navstar-2F衛星のレンダリング画像。ウィキメディアコモンズ

GPSの発明と進化

GPSは元々、米国国防総省(DoD)によって軍事アプリケーションとして作成されました。このシステムは1980年代初頭からアクティブになっていますが、1990年代後半まで民間で使用することはできませんでした。それ以来、消費者向けGPSは、幅広い製品、サービス、およびインターネットベースのユーティリティを備えた数十億ドル規模の業界になりました。ほとんどの技術と同様に、その開発はまだ進行中です。それは真の現代の驚異ですが、エンジニアはその限界を認識し、常にそれらを克服しようと努めています。

GPSの長所と短所

アドバンテージ

  • 24時間体制で、地球規模ですべての気象条件で正確に作業します。
  • GPS信号を使用するためのサブスクリプション料金はありません。
  • 一般的な精度は15メートル以内です。広域補強システム(WAAS)信号を使用した新しいモデルの精度は、3メートル以内です。

欠点

  • 鬱蒼とした森、峡谷の壁、高層ビル、橋、壁によって遮られ、GPSナビゲーションが困難になる可能性があります。
  • 屋内または地下のスペースには適していません。
  • 衛星のメンテナンス、電波干渉、および太陽嵐はすべて、カバレッジギャップを引き起こす可能性があります。

国際的な取り組み

米国が所有および運用しているGPSは、世界で最も広く使用されている宇宙ベースの衛星ナビゲーションシステムです。ロシアのGLONASS衛星コンステレーションは、グローバルな衛星ナビゲーションサービスも提供しています。いくつか民生用GPSデバイス これら2つのシステムを使用して、精度を向上させ、十分な位置データをキャプチャする可能性を高めます。 

GPSに関する興味深い事実

GPSがどのように機能するかは、毎日GPSを使用する多くの人々にとって謎です。これらの点はあなたを驚かせるかもしれません:

  • 軍用GPSは2つの周波数を使用しますが、民間用GPSは1つだけを使用します。これにより、精度が向上します。民間人は2周波GPSデバイスを使用できますが、そのコストとサイズにより実用的ではありません。
  • 米国政府は数十億ドルを継続的に実施しています改善と近代化の計画
  • 米国の納税者は、主に国防総省を通じてグローバルGPSサービスに資金を提供しています。 2017年の予算は約9億米ドルです。
  • 米国の合同の軍と民間の機関である宇宙ベースの測位、ナビゲーション、およびタイミングの全国執行委員会は、GPSを監督する責任があります。それは米空軍によって維持され、運営されています。
  • 2017年の時点で、地球を周回しているGPS衛星は24個あります。
  • GPSは、携帯電話、時計、コンピューター、天気予報、エネルギー供給、ナビゲーション、緊急/災害対応など、私たちが日常的に当たり前と思っている機器、便利さ、サービスに不可欠です。
  • 銀行、建設、航空、海運、農業など、多くの業界がGPSの精度に依存しています。
  • GPSは国家安全保障に不可欠です。すべての新しい軍事機器にはGPSが装備されています。
  • GPSは、世界中の航空、海上、および道路輸送システムに関する情報を提供します。
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