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GPSモジュールについての概要、用途、原理などをご説明します。また、GPSモジュールのメーカー22社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。GPSモジュール関連企業の2025年2月注目ランキングは1位:日本無線株式会社、2位:Unicore Communications, Inc.、3位:古野電気株式会社となっています。
GPSモジュールとは、宇宙上空に多数ある人工衛星から発信されているGPS信号を受信して、位置情報などを割り出す装置のことです。
GPSは「Global Positioning System」の頭文字をとった用語で、全世界の正確な位置情報を測位することができるシステムです。正確な位置情報をGPSモジュールで得ることができれば、現在移動している速度や方角、目的地までの距離を算出することが可能です。
GPSは米国で運用される衛星測位システムですが、日本にはGPS情報を補正できる「みちびき」という日本で運用される衛星測位システムがあります。
GPSモジュールは、動作、位置情報、移動速度、方向などが必要な機器の位置検出の用途に使用されます。GPSモジュールの具体的な用途は以下のとおりです。
GPSモジュールの製品のスペックによって、位置精度や算出時間、位置情報の誤差の度合いが製品にどの程度影響を与えるのかを考慮して選定することが大切です。
地下や建物などのGPS信号の遮蔽物がある場合、信号を正確に受信できないことがあります。遮蔽物によって小さくなった信号を処理することで、受信できる高精度のGPSモジュールもあります。
GPSモジュールの原理は、人工衛星から発信されるGPS信号を受信し、その信号を処理解析することで、モジュールの現在位置を算出する信号処理のアルゴリズムを有する点にあります。GPSモジュールの受信部は通常はパッチアンテナ等の受動アンテナとLNA (低雑音増幅器) により、微弱な信号を検波増幅しRF処理とベースバンド処理がなされることで正確な位置情報を算出するためのGPS信号が処理されます。
このGPS信号を処理するアルゴリズムは、位置検出の精度を高め、消費電流を低減させるために製品ごとに、さまざまな工夫が施されています。人工衛星から発信されるGPSの信号は、2種類の周波数で発信されるのが一般的です。その信号には、信号を発信した時点での時刻と、その時刻における人工衛星の正確な位置情報が含まれています。
そのGPS信号をGPSモジュールの受信部で、4つ以上の多数の人工衛星からの信号を受信します。このGPS信号によって、人工衛星からの距離を算出可能で、3つの人工衛星からの距離が分かれば現在の地球上の位置を算出することができます。
4つ目以降の人工衛星は、時刻の誤差の調整に使われ、より正確な位置情報の算出に役立ちます。
GPSモジュールで扱う周波数は、通常L1帯といわれる1575.42MHzとL2帯と呼ばれる1227.6MHzです。L5帯という1176.45MHzの周波数が用いられる場合もあります。
L1帯にはC/Aコードという民生品向けの識別コードとPコードと呼ばれる軍事用コードが含まれており、C/Aコードが通常は用いられます。
GPSモジュールの測定精度にはさまざまな要因がその位置精度に影響を与えますが、以下が誤差を発生させる主な要因です。
電離層
大気中にある層の1つで、この層をGPS衛星の電波が通過する際に速度が落ちて誤差を生じさせます。
対流圏
これも大気中の層の1つです。乾燥大気中と水蒸気中での電波の屈折で誤差を生じさせます。
マルチバス
GPS衛星から発信された電波を受信したときに、地面や構造物など、さまざまなものに電波が反射します。マルチパスと呼ばれるこの現象によって、電波が乱れることにより誤差が発生します。
この中でもマルチパスは、それが起因で受信できる衛星数量自体やその衛星間の配置が制限されるため、最も大きな誤差要因となります。なお、GPSモジュール自体の性能によって誤差は異なりますが、一般的な機器に搭載されているタイプで受信状況の良い環境で半径10メートル程度、受信状態の悪いところでは100メートル程度の誤差が発生します。
ただし、スマートフォンには、WiFiや時刻補正、アプリ位置情報システムなどGPSを補正するシステムがあるため、それらを併用することで、位置精度をさらに向上させることが可能です。
GPSモジュールをより高精度で安定した受信状況にするために、現在は「みちびき」という日本の衛星測位システムがあり、2018年の11月から4機で運用を開始しています。衛星での測位は4機以上衛星があれば可能なのですが、安定性を求めるためには、もっと多くの衛星が見える事が望ましいです。
日本版GPSと呼ばれる「みちびき」は、従来のGPS衛星の電波が遮られて位置情報が不安定になる地点を補い安定した高精度測位を実現しています。
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | 日本無線株式会社 |
29.0%
|
| 2 | Unicore Communications, Inc. |
21.0%
|
| 3 | 古野電気株式会社 |
8.1%
|
| 4 | Mouser Electronics, Inc. |
8.1%
|
| 5 | LOCOSYS Technology Inc. |
4.8%
|
| 6 | Garmin,Ltd. |
3.2%
|
| 7 | 株式会社IDY |
3.2%
|
| 8 | 甲斐エレクトロニクス株式会社 |
3.2%
|
| 9 | ポジション株式会社 |
3.2%
|
| 10 | TE Connectivity Ltd. |
3.2%
|
項目別
チャンネル数 チャンネル
20 - 24 24 - 1,500初期測位時間 秒
0 - 5 5 - 15 15 - 30 30 - 45測位精度 m
0 - 1 1 - 5 5 - 10 10 - 20データ更新率 Hz
0 - 1 1 - 20 20 - 50 50 - 100消費電流 mA
0 - 100 100 - 500 500 - 1,000 1,000 - 2,000 2,000 - 3,000 3,000 - 8,000重量 g
0 - 100 100 - 300 300 - 500 500 - 1,000 1,000 - 2,000 2,000 - 3,000 3,000 - 4,000
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