【2021年版】GPSセンサーメーカー11社一覧

GPSセンサーのメーカー11社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。

GPSセンサーとは？
GPSセンサーのメーカー11社一覧

GPSセンサーとは

GPSはGlobal Positioning Systemの略で、全世界的な位置測位システムです。

人工衛星を利用した高度なシステムにより、２４時間、どこからでも、誰もが使用でき、高精度に位置を測定することができます。

その性質を利用して、現在カーナビゲーションを代表とする一般的な測位から、正確な時刻の算出、地球物理的な観測といった分野に至るまで幅広く応用されています。

GPSセンサーの使用用途

従来は航空機や船舶、測量における位置測位のために用いられてきましたが、今日ではIT技術の発達により、スマートフォンやノートパソコン、カーナビゲーションシステムに積極的に応用されています。

これらの一般的な測位だけでなく、さらにmm～cmレベルの精密測位も実現されており、
精密測量や地殻変動を精密測定するために利用されます。

その他にも、国際的な標準時刻を決定する上で、全世界の国際原子時計で計測した時刻のデータを仲介する目的でGPS衛星は利用されています。

GPSセンサーの原理

GPSでは、地上の位置を特定するために、複数の人工衛星を用いて、それぞれの衛星との距離を測定しています。そのために、各衛星から発せられた電波を使って、地上までの伝搬時間を計測することで距離を測っています。

電波の伝搬時間を計測するために、大きく衛星部分、制御部分、利用者部分の３つのシステムが連動しており、各セグメント間で信号の送受信を行うことでGPSを制御しています。

各セグメントにおける信号の送受信の流れを解説します。
そもそも衛星部分（GPS衛星）は、地上約２０,０００kmの六つの軌道面にそれぞれ４機配備されています。約１２時間周期で地球上空を周回しており、４機の衛星を使って上空から広く地上をモニターしています。

GPS衛星はある特定時刻にL1波とL2波と呼ばれる2種類の信号を発信します。それぞれの信号はある周波数を持ち、1575.42MHzと1227.60MHzと決められています。２種類用いている理由は途中の伝送経路での遅延を補正するためです。

このときGPS衛星の時刻や軌道を監視したり、信号の送受信を適切に制御したりするのが制御部分（地上管制）です。メインの制御局を除いて、基本的に無人運用がなされています。

GPS衛星から送られてきたL1波とL2波の信号は、利用者部分（GPS受信機）によって検出されます。GPS衛星における信号の送信時刻と、地上での受信時刻との差を算出します。

電波の速度は光の速度によって定義されますので、伝播時間との積から、GPS衛星と地上の距離を測定することができます。

なお、計４基のGPS衛星を利用しているのは、それぞれとの距離を算出して方位に偏りを持たせず、より正確な受信機の場所を特定するためです。

GPS衛星が上空に偏りなく配置している場合には、送られる信号も偏りが生じないため、GPSの測位精度は高くなります。この測位位置の精度はDistribution of Precision;（DOP）と呼ばれ、精度が高いほどDOP値は小さくなります。

GPSの精度

一般的にスマートフォンやカーナビなどで利用されているGPSによる位置情報の精度は、数メートル単位の誤差があると言われています。大気の状態や遮蔽物などの影響がその一因です。

スマートフォンで位置情報を利用する際には、WiFI基地局との距離や、電子コンパスなどを複合的に利用して精度を高める工夫が行われています。

GPSを含めた衛星を使用し測位システムは、GNSS（全球測位衛星システム）と呼ばれ、その中には、QZSS（準天頂衛星）である日本版GPSの通称「みちびき」があります。

GPSを使った位置情報サービスの精度を高める新しい測位方式として、RTK（Real Time Kinematic）があります。GPSからの位置情報を基準となる基地局と移動局の２つの受信機で受信し、差分をもとに位置のずれを補正する方法で、位置情報の精度が数センチメートル単位の誤差にまで高めることができます。

RTKによる高精度な位置情報のスマートフォンでの利用に期待が高まりますが、コストなどの問題もあることから当面は産業分野での活用が期待されています。

ICTを活用した自動運転技術などと組み合わせて、新交通サービスや、スマート農業、スマート建設、ドローン配送サービスなど、様々な新しいサービスの実現の可能性を広げていきます。