グローバル・ポジショニング・システム（GPS）は、米国国防総省によって軌道に配置された24の衛星ネットワークで構成された衛星ベースのナビゲーションシステムです。GPSは元々軍事用途を目的としていましたが、1980年代に政府はこのシステムを民間利用可能にしました。GPSは、世界中のどこでも、24時間365日、どんな天候条件でも機能します。GPSを使用するためのサブスクリプション料金や設定費用はありません。.
GPSはどのように機能しますか？
グローバル・ポジショニング・システムの衛星は、地上の機器に信号を送信します。GPS受信機は衛星信号を受動的に受信します; それらは送信しません。GPS受信機は空の障害物のない視界を必要とするため、屋外でのみ使用され、森林地域や高い建物の近くではうまく機能しないことがよくあります。GPSの動作は、米国海軍天文台の原子時計によって提供される非常に正確な時間基準に依存しています。各GPS衛星には原子時計が搭載されています。.
各GPS衛星は、その位置と現在の時間を示すデータを送信します。すべてのGPS衛星は、これらの繰り返し信号が同時に送信されるように操作を同期させます。光の速度で移動する信号は、いくつかの衛星が他の衛星よりも遠くにあるため、GPS受信機にわずかに異なる時間で到達します。GPS衛星までの距離は、信号が受信機に到達するのにかかる時間を推定することで決定できます。受信機が少なくとも4つのGPS衛星までの距離を推定すると、三次元での位置を計算できます。.
常に少なくとも24の運用中のGPS衛星があります。米国空軍が運用する衛星は、12時間の周期で軌道を回ります。地上局は各衛星の軌道を正確に追跡するために使用されます。.
位置を特定するには？
GPS受信機は、衛星の位置を「知っている」ため、その情報は衛星の送信に含まれています。衛星がどれくらい遠くにあるかを推定することで、受信機はまた、衛星を中心とした想像上の球体の表面のどこかに位置していることを「知っています」。次に、各衛星のためにいくつかの球体のサイズを決定します。受信機は、これらの球体が交差する場所に位置しています。.
GPSの精度はどのくらいですか？
GPSは同時に5つの質問に答えます：
“「私はどこにいますか？」”
“「私はどこに行っていますか？」”
“「あなたはどこにいますか？」”
“「そこに行くための最良の方法は何ですか？」”
”「いつそこに着きますか？」”
GPSは、今日、どんな天候でも、どこにいても、地球上の正確な位置を示すことができる唯一のシステムです！
GPSで特定された位置の精度は、受信機の種類によって異なります。ほとんどの携帯型GPSユニットは約10-20メートルの精度を持っています。他のタイプの受信機は、はるかに高い精度を得るために、差分GPS（DGPS）と呼ばれる方法を使用します。DGPSは、近くの既知の位置に固定された追加の受信機を必要とします。静止受信機によって行われた観測は、移動ユニットによって記録された位置を修正するために使用され、1メートルを超える精度を生み出します。.
システムが作成されたとき、GPSの送信にはタイミングエラーが挿入され、非軍事GPS受信機の精度を約100メートルに制限しました。このGPSの動作の一部は、選択的可用性と呼ばれ、2000年5月に排除されました。.
GPSの開発：
GPSは米国軍によって設計されました。この概念は1960年代後半に始まりましたが、最初の衛星は1978年2月まで打ち上げられませんでした。1989年にマゼラン社が最初の携帯型GPS受信機を導入しました。1992年にGPSは砂漠の嵐作戦で使用されました。1996年3月、米国大統領はGPSを民間ユーザーに無料にすることを決定しました。.
GPSシステムの説明：
GPSには3つのセグメントがあります：
宇宙セグメントは現在、地球から約11,000海里の軌道にある28の衛星で構成されています。.
ユーザーセグメントは、手に持つことができる受信機や車に取り付けることができる受信機で構成されています。.
制御セグメントは、衛星が正常に動作していることを確認するために、世界中にある5つの地上局で構成されています。.
GPSシステムのセグメント
民間用GPS
最初、軍は密輸業者、テロリスト、または敵対勢力がGPSを使用することを恐れて、民間人にGPSを使用させたくありませんでした。最終的に、機器を製造した企業からの圧力に屈し、国防総省は一部の制限付きで非軍事目的のためにGPSを利用可能にしました。2000年5月1日、クリントン大統領は制限を解除し、緊急時に民間GPS信号を劣化させるオプションは2010年までに段階的に廃止されると発表しました。連邦政府は、平和的な用途のためにGPS技術を無償で世界的に提供することを約束しています。.