【GPS】GPSが受信機の位置を探してる？向いてる方向も分かる？ 全て間違いです！

こんばんは、とぅってぃです。

先週はサボってしまってすみませんでした。卒論のせいです。

最近皆ブログ全然読んでくれなくて寂しいです、アイデアしか読まないやつちょっとこっちこい

なるべく面白そうなお題探して書くので、見捨てないで・・・

ただお題が見つからなすぎてブログをサボります。ループ。

 さて本日は、意外と仕組みがわからないGPSのお話。

パソコンにもスマホにもスマートウォッチにも入ってますね！代表的なのはカーナビかな。

IoTの進展でGPSも注目を浴びています。必要不可欠な技術です。張り切っていきましょう

GPSとは

さてまずGPSとは、Global Positioning Systemの略。地球全体をカバーする位置測位システムのこと。

位置情報の追跡を可能にしているのは、２４機の「GPS衛星」です。

開発・運用しているのはアメリカ国防総省。

つまりGPSってのはアメリカのものです。えっびっくりじゃない？

もっと広い言い方をすれば、GPSは全球測位衛星システム（GNSS)の一つです。なので一応各国各々の衛星を打ち上げて衛星測位システムを持っています。日本が持っているのはみちびき（準天頂衛星システム）。英語ではQZSSと書きます。

ぶっちゃけ分かりにくいので日本版GPSでいいです。

じゃあなんで世界中みんなGPSを使うのか？答えは簡単、衛星がとっても多いからです。

地域別の上空に４機以上滞在してくれています。ただ、後で解説しますが、この衛星が多いほど正確な位置情報を知ることが出来る。だからみちびきは、GPSと組み合わせて使うことで高精度な衛星測位を実現できるのです。

GPSの歴史

さて、GPSは元々軍事用に開発されたものでした。ミサイル打ったりはもうGPS無しじゃ成功出来ません。また、GPSには赤外線センサーがついており、地球上のどこの爆発も感知できるんです。これらを監視する、といった目的がこのシステムにありました。

その後、GPS受信機がスリム化、コスト低減され、「こいつぁ便利だ！民間にも開放しよう！」ってなって皆使えるようになりました。

実際、飛行機や船などの、ルートわけわかめなところでめちゃくちゃ活躍し、事故も減りました。

てことでアメリカ様様なんですね！！

どうやって位置を測定してるのか！

まずタイトルにもあるように、GPSは受信機の座標を直接特定してるわけではありません。

じゃあ何してるのか。

ぴょんって電波送ってるだけです。わぁびっくり。

GPS衛星から発信された電波は、光の速度で地上に到達します。正確に言えば受信機のもとですね。

さぁ光の速度、みんなもちろん覚えてるよね＾＾

大体30万キロメートル毎秒です。

そして発信された時間と到着した時間の差を計測することで、衛星からの距離を測定します。てか計算します。

ついてこれてるか？！小学生の頃にやりました。速さの問題ですね。

距離の求め方は～～？速さ×時間～！！

「おはじき」とか「きそじ」とか、懐かしいね！！

電波到達時間（GPS衛星→受信側）　×　電波速度（光速度）　＝　GPS衛星からの距離　　てわけです。

但し！一つの衛星からの距離を求めただけじゃ地球のどこにいるかはわかりません。GPS衛星を中心として、衛星からの距離を半径とする球面上のどこかにいることになります。

だーかーら。一つじゃ駄目なんです。我々は3次元の世界なので、3つの衛星が最低でも必要になります。

しかしここで注意！GPSの時計はそれほど正確じゃありません。笑

なので、4次元で考えて。4つの衛星を最低数として今は計測しています。

わかったかな？

ちょっとの時間のズレならいいじゃんって思ったそこの君、光の速さをなめてはいけない。

１ｍを0.00000000333564 秒で通過します。1秒ずれたらわぁ大変！！

実際携帯でGPSいじっててもめっちゃくちゃ正確なわけではないでしょ？それはこの時間のズレが原因です。

誤差の原因は他にも、衛星軌道情報の誤差だったり、環境の影響も受けたりします。

だから日本もみちびき飛ばしたりして。衛星増やすことでこの誤差を縮めようとしてるわけですね！！

携帯もカーナビも全部GPS？

最近はスマホにも時計にもGPSつくようになりました。一番イメージしやすいのはカーナビだと思います。

車はある程度大型の装置を設置できるのでめっちゃ好都合なんですね。

じゃあスマホは？GPSだけじゃなく、携帯電話ネットワークやWi-Fiも使ってます。

携帯の基地局の位置から計算したり、無線LANアクセスポイントとの距離から計算したり。いずれにしよ、信号送るモノが多ければ多いほど正確になるわけです。

ちなみにここまでの話でもう分かると思いますが、GPSで向きまではわかりません。これは、電子コンパスのおかげ。

磁力によって向きを特定してます。まぁいわゆるコンパスを想像していただければ分かるかと！

 凄いねぇ～

これからも衛星がいっぱい増えてめっちゃくちゃ精度高い位置情報分かると良いね！

ただちょっと、アメリカが個人の位置情報悪用しようと思えばできちゃうのは少しだけ怖いけどこのご時世気にしない。

なんか最近、バイトでZenlyってのが流行ってる。友達の位置分かるやつ。あれめっちゃ正確で凄い。GPSをフルに活用した素晴らしいアプリだと思います！キモいけど！

それじゃここらへんで。正直マジで飽きてきた。ばいばい

今日のアイデア

①目に見えてルート表示してくれたら良いのに。歩きスマホ怖いし。

②スマートグラス×AR×GPS×AI。GPSで位置を特定、AIでルート探索（ここまでは普通にできてる）、スマートグラスに移して、AR機能で直接「この道右折」とか表示する。これ、グラスだけじゃなくて、車のフロントガラスをディスプレイにしても使えそうじゃない？

③なんということでしょう、最近のGoogle Mapがまじでやってました。アプリ起動してみて。β版でスマホのカメラでAR機能使ってまじで案内できます。これはマジで凄い絶対に迷わない。これをあとはスマートグラスとかディスプレイに移せばいいだけ。スマホでやるより車のほうが大きいし簡単じゃないか？実現はやそうです

最近このアイデアの部分しかいないやつ、やめろ。