GPSとその使用法について知っておくべきことすべて

ほとんどすべてのスマートデバイスは、GPSを使用して、現在地やその他の遠隔地での身体活動を追跡および監視します。 ポイントAからポイントBに移動するのに役立ちます。

しかし、GPSがこれをどのように行うか、GPSはどのように機能するか、そして他の用途は何であるかを知っていますか？

さて、この記事では同じことについて説明します。 GPSシステムがどのように機能するか、何に使用されるか、どの程度正確であるか、そしてその受信機とモジュールがどのように機能するかを理解しましょう。

GPSの簡単な歴史

人間は、太陽、月、星の助けを借りて、何百万年もの間ナビゲーションを実践してきました。 GPS全地球測位システムは、宇宙時代の技術を使用して、20世紀の同じ技術への進歩です。

ロシアが1957年に最初のスプートニク1衛星を打ち上げたとき、GPSの最初の覗き見が目撃されました。その後すぐに、米国国防総省は潜水艦ナビゲーションのジオロケーション機能の調査を開始しました。

GPSは1983年に米国政府によって一般に公開されましたが、データの管理は政府自身によって維持されていました。 企業と一般の人々がついにGPSの使用に完全にアクセスできるようになったのは、2000年のことでした。

GPSとは何ですか？どのように機能しますか？

GPS、または全地球測位システムは、ナビゲーション、測位、およびタイミング測定を提供します。 GPS追跡システムは、衛星、受信機、およびアルゴリズムを使用して、さまざまな場所、時間データ、および速度を同期します。 GPSシステムの同期は、陸、海、空の旅に使用されます。

GPSナビゲーションシステムは米国政府によって管理されており、GPS受信機だけで誰でも自由にアクセスできます。 このシステムは、米国国防総省によって地球の軌道に配置された24個の衛星のネットワークで構成されています。

GPS追跡システムは主に軍事用途向けに作られましたが、1980年代に民間人が利用できるようになりました。

GPSの重要な要素

GPS追跡システムは、セグメントとも呼ばれる3つの異なる要素で構成されています。 これらのセグメントは集合的に機能して、位置情報を提供します。

インドのGPSシステムの重要な要素を構成する3つのセグメントは次のとおりです。

• 宇宙/衛星：最初の要素は、宇宙で地球を周回する衛星です。 これらの衛星は、地理的な場所と時刻に基づいてデータ信号をユーザーに送信します。
• 地上制御： 「制御セグメント」とも呼ばれる地上制御は、地上アンテナ、マスター制御ステーション、および地球上の監視ステーションで構成されます。 制御セグメントの活動には、宇宙での衛星の運用と追跡、および衛星の送信の監視が含まれます。 これらの監視ステーションは、ヨーロッパ、南北アメリカ、アジア、アフリカ、オーストラリアを含む世界のすべての大陸にあります。
• ユーザー機器：エンドユーザーのGPS受信機および送信機機器です。 これには、スマートフォン、時計、その他のテレマティックデバイスなどのアイテムが含まれます。

GPSテクノロジーはどのように機能しますか？

GPSの背後で使用されている技術と概念を理解することにより、GPSがどのように機能するかを詳細に理解しましょう。

GPS追跡システムは、三辺測量と呼ばれる独自の技術で動作します。 この手法を使用すると、衛星から信号を収集して出力位置の情報を決定することにより、速度、高度、および位置を計算できます。

（注：ただし、「三辺測量」という言葉は、距離ではなく角度を測定するために使用される手法である「三角測量」という用語と間違われることがよくあります。）

つまり、簡単に言えば、宇宙で地球を周回している衛星は、地球の表面の近くまたは表面にあるGPSデバイスを介して読み取られて解釈される信号を送信します。 正確な位置を計算するには、GPS追跡デバイスが少なくとも4つの衛星からの信号を読み取ることができる必要があります。

これらのネットワークサークルでは、各衛星が1日に2回地球を周回し、固有の信号、時間、および軌道パラメータを送信します。 GPS追跡デバイスは、任意の時点で6つ以上の衛星からの信号を読み取ることができます。

したがって、GPSデバイスが単一の衛星によってブロードキャストされたマイクロ波信号を受信すると、GPSデバイスと衛星の間の距離が計算されます。 ただし、GPSは衛星からの距離しか計算できないため、位置に関する必要な情報を提供するには1つの衛星だけでは不十分です。

また、衛星は角度に関する情報を提供しないため、GPSデバイスによって選択された場所は、地球の表面積のどこにでもある可能性があります。

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GPSはどのように正確な位置を追跡しますか？

さて、私たちは3次元の世界にいます。同じことが、GPSを使用して正確な位置を決定するために使用されます。 この現象をもっとよく理解しましょう。

信号が衛星によって送信されるときはいつでも、GPS追跡デバイスから特定の衛星までの距離を測定する半径を持つ円が作成されます。 同様に、2番目の衛星が信号を送信すると、別の円が再び作成されます。

これにより、場所が2つのポイントの1つに絞り込まれ、異なる衛星によって作成された2つのポイントが交差します。 ここでも、3番目の衛星も信号を送信すると、3つの円すべての交点で、デバイスの位置を正確に特定できます。

ただし、3次元の世界があるため、衛星から送信された信号は円を作成するのではなく、球を作成すると判断できます。 これらの3つの球の交点は、2つの交点を作成し、地球に最も近い点がGPS位置として選択されます。

GPSテクノロジーの使用

今日、GPS追跡システムはさまざまな目的であらゆる業界で使用されています。 GPSトラッカーは、正確な時間測定、位置追跡、ナビゲーションなどを計算するために毎日使用されます。 GPSの主な用途を理解しましょう。

• 場所：正確な位置を決定するのに役立ちます。
• ナビゲーション：ある場所から別の場所に移動できます。
• 追跡：人または物体の動きを継続的に監視できます。
• マッピング：世界のGPSマップを作成するのに役立ちます。
• タイミング：非常に正確に時間測定を行うことができます。

GPSの使用例

• 緊急事態：緊急事態または自然災害の場合、GPS追跡システムは、最初の応答者が天気をマッピング、追跡、および予測するために使用します。 また、救急隊員の追跡にも役立ちます。 それは、困難な時期に人々を保護するためにタイムリーな援助が提供されることを保証します。

• 交通機関：ナビゲート中に、燃料と時間を節約するのに役立つルート最適化などのGPS機能を使用できます。 Eコマース組織、配送ブランド、物流会社などは、GPS車両追跡システムを使用して、タイムリーな配送を保証し、生産性を向上させます。

• 健康とフィットネス：スマートウォッチなどのウェアラブルテクノロジーは、ランニングなどの身体活動を追跡します。 これらのGPS時計は、GPSトラッカーを使用して、ランニングやウォーキング中にカバーされる距離を計算します。

• ゲーム： GPS追跡は、ライブゲームで非常に目立つように使用されます。 プレイヤーがさまざまな国から協力してプレイするのに役立ちます。 たとえば、ゲーム「ポケモンGO」では、GPSを使用してさまざまな場所でプレイしていました。

• 軍隊： GPSの主な用途の1つは、軍隊、敵軍、軍事資産、およびミサイルをナビゲート、誘導、追跡、および監視するための軍隊です。 GPSは、陸軍が空襲や軍事作戦の場所を特定するのに役立ちます。

GPSシステムの精度

GPS追跡システムを使用すると、さまざまな場所を特定、ナビゲート、マッピング、追跡できますが、GPSトラッカーはどの程度正確ですか？

GPSトラッカーは、高層ビル、樹木、建物などの外的要因によって障害が発生しないオープンエリアで最適に機能します。 これに加えて、GPS位置の精度は、以下に示すようにいくつかの要因と変数に依存します。

• 物理的障害： GPS追跡システムによって計算された推定到着時間は、大きな山、木、建物などの物理的要因のために不正確になる可能性があります。

• 高さ： GPSは、接続されたデバイスまたはスマートフォンが配置されている高さを判別できません。

• 気象条件：激しい嵐、雨、または太陽の嵐は、GPS追跡システムに直接影響を与える可能性があります。

• 衛星の故障：衛星の軌道モデルに障害物があり、GPSトラッカーの精度に悪影響を及ぼしている可能性があります。 ただし、このシナリオは現在まれになっています。

• 誤算： GPS追跡デバイスは、使用されているハードウェアがハードウェア仕様を満たすように設計されていない場合、障害が発生する可能性があります。

• 外部干渉： GPS追跡デバイスは、なりすましや妨害デバイスが原因で発生する干渉に直面する可能性があります。

偽のGPSを使用する方法は？

実際の位置を明らかにしたくないユーザーは、偽のGPSを使用するオプションがあります。 偽のGPS位置情報を使用するには、次の手順に従います。

• Google Playストアから、「偽のGPS位置情報-GPSジョイスティック」をダウンロードします。
• インストール後、[場所の設定]をクリックし、経度と緯度の線を使用して偽の場所を選択します。
• [スタート]>[描画権限が必要]>[設定]をクリックします。
• 他のアプリの上で[許可]オプションをクリックして、アプリに戻ります。
• [開始]をクリックして、モックの場所を有効にします。
• 電話機の[設定]>[バージョン情報]に移動してビルド番号を見つけ、[開発者モード]に到達するまでそれをタップし続けます。
• [設定]>[開発者向けオプション]に戻り、モックの場所で[GPSジョイスティック]をクリックします。
• 「GPSジョイスティック」アプリに移動し、「開始」をクリックします。

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グローバルナビゲーション衛星システム（GNSS）の概要

GNSS、グローバルナビゲーション衛星システムは、ナビゲーションと測位測定の決定に使用される衛星のネットワークを使用して、軌道とタイミングの情報をブロードキャストします。 この衛星コンステレーションは、タイミングと測位情報をGNSS受信機に送信します。GNSS受信機は、正確な位置を特定するためにさらに使用されます。

GNSSは主に、制御セグメントとユーザーセグメントの2つのセグメントで構成されています。

制御セグメントは、世界中に配置されている監視、マスター制御、およびデータアップロードステーションのネットワークです。 これらのステーションは、衛星から信号を受信すると、衛星が主張する位置と軌道モデルを比較します。

したがって、これらの制御ステーションでは、軌道経路が正確であることを保証するための衛星の位置。 制御ステーションはまた、最適な精度を確保するために、衛星が最高の状態にあることを確認します。

一方、ユーザーセグメントは、衛星信号の受信を担当する機器で構成されています。 この装置は、最低4つの衛星の時間と軌道位置を使用して位置を決定します。 タイミングエラーを解決して回避するために、ユーザーセグメントはアンテナを使用して高品質の信号を受信および識別します。

GNNSの例としては、米国のNAVSTAR全地球測位システム（GPS）、ヨーロッパのガリレオ、中国の北斗航法衛星システムがあります。 また、GPSシステムのパフォーマンスと効率は、グローバルに以下の4つのパラメータに基づいています。

• 正確さ
• 威厳
• 連続
• 可用性

GPS対GNSSデバイス対GPRS

GPS、GNSS、GPRSの違いは次のとおりです。

GPS受信機のチップとモジュールとは何ですか？

GPSチップとモジュールは、地球上のどこにいても瞬時の時刻と位置情報をユーザーに提供できます。 GPS受信機チップは、経度、緯度、および高度での位置に関する情報を提供します。

GPS受信機チップは、すべての衛星が特定の瞬間に配置されている場所に関する情報を受信するように設計されています。 これらの同じ受信機は、自動車用のGPSシステム、および自転車用のGPSシステムで使用されています。 彼らは常に車や自転車の位置の変化を電子地図上にプロットし、入力された目的地に到達するための道順を示します。

ほとんどのGPS受信機チップは、次の3つのコンポーネントで構築されています。

• アンテナ：信号を受信し、妨害防止の可能性があります。
• 受信機：無線信号をナビゲーションソリューションに変換するプロセッサユニットです。
• コントロールユニット：レシーバーコントロール用のインターフェースを提供します。 測位情報を表示します。

よくある質問

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