GPS衛星は電波とどのような関係？活用方法やGPS技術の今後は？

GPSは、現代社会の中で大きな存在感を示している技術の1つです。そんなGPSがどのような形式を用いて電波と通信をしているのか、気になる方もいらっしゃるのではないでしょうか。

今回は、GPSの基本情報を説明したうえで、システムを利用する時に用いるGPS衛星と電波の仕組みについて詳しく解説します。読了後は、GPS衛星がどのような仕組みによってシステムを稼働させているかが理解できるでしょう。このほかに技術の活用例や今後の展望についても触れていくので、GPSに関する詳細情報が必要な方はぜひご覧ください。

GPSの基本情報

まず、GPS（Global Positioning System）の意味について紐解いていきます。GPSは、宇宙空間にある人工衛星から放たれた電波を地球の上の受信機が受け取ることで成り立つ測位システムのことです。GPSは「全地球測位システム」という別名も持っており、現在はさまざまな技術に活用されています。

GPSによって算出された位置情報に誤差があることもありますが、おおむね正しい情報が得られると思ってよいでしょう。

GPSの誤差については、以下の記事で詳しく説明していますのでぜひ参考にご覧ください。記事内では、具体的なGPSの誤差範囲や、誤差が発生する理由について述べています。

関連記事：GPSの誤差や精度はどれくらい？原因は？基本情報や今後の展望も合わせて説明

GPS衛星と電波の関係

GPSは、4個のGPS衛星と数学的な考え方を用いて現在地を測定しています。具体的に言うと、衛星から受信機まで電波が届く際にかかる時間を計測し、その数値から衛星と受信機間の距離を算出します。こういった関係により、私たちはGPSによって現在地を知ることが可能になるのです。

なお、GPS衛星を4個使用している理由は、より多くのデータを参考にすることで位置情報のずれをカバーすることができる利点があるからです。

以下の記事では、GPS衛星とも通じる部分がある「衛星通信」に関する情報を扱っています。衛星通信の長所や短所の一覧などについて解説しているので、あわせてご覧ください。

関連記事：衛星通信のメリット・デメリットは？｜気になる知識まとめ

関連記事：衛星通信の課題まとめ｜克服するための対応もあわせて説明

こちらの記事では、衛星通信の種類について説明しています。人工衛星を使った技術に関する知識をさらに深めたい方は、あわせてお読みください。

関連記事：衛星通信の種類｜「静止衛星」と「周回衛星」の相違点は？

GPS衛星の電波に関する情報

ここからは、GPS衛星が発信する電波に関する情報を「障害物によって電波に影響が及ぼされることもある」「障害物の影響を抑え、電波の品質を高める方法がある」といった2点に分けて解説します。

①障害物による影響

GPS衛星が発する電波は、必ずしも常に完璧な状態であるとは限りません。たとえば、電波が受信機に届くまでに高い建築物や山などの影響を受けて、正しい位置情報が測定できないこともあります。

とくに山岳地帯に入る際など日常と異なる環境下にある場合は、電波の質が悪くなることを想定した行動（GPSのみを頼りにせず、前もっておおまかな位置情報を調べておくことなど）が求められるでしょう。

②障害物の影響を抑える方法

障害物の影響を抑えてGPS衛星による電波の質を維持するためには、GPS衛星が発する電波の強さを高めることによって正しい位置情報を得る「信号増幅技術」を採用するなどの方法をとることが例に挙げられます。

このほかに、より問題なく電波が受信できるように「アンテナの設置方法の見直し」を行うことも有効です。改めて、説明書などに記載された正しい設置方法を確認してはいかがでしょうか。

ユーザー側でこういった工夫ができる場合は、積極的に取り組んでみましょう。

以下の記事では、衛星通信で使われる電波の周波数帯域について解説しています。関連知識として、ぜひ参考にご覧ください。

関連記事：衛星通信で利用される帯域は？どんなサービスに使われるかについても解説

GPS衛星を活用した技術

GPS衛星は、現在さまざまな形で活用されています。たとえば、「地図アプリやカーナビの開発・利用」「波浪計による津波の観測」「ドローンの操縦サポート」などが主な例です。目的地までのルート案内としてGPSを使用した方も多いことでしょう。

日常生活の活用方法以外だと、GPSの本来の開発目的である防衛利用も重要な例の1つです。具体的には、ミサイルの発射などに活用されているといわれています。

GPSにおける今後の発展

GPSは、これからさらにめざましい技術発展を見せていくと予想されています。というのも、現在はまだ実現していない機能の増加や、表示される測定データの誤差減少などが期待されているからです。

また、今はまだGPSを活用していないジャンルの事業がGPSを取り入れることもあるでしょう。今後GPSがどのような進化を遂げていくかについて、世界が注目しています。

衛星通信技術には専門知識が必須

衛星通信は電磁界に関する専門的な知見とシミュレーションソフトウェアが欠かせません。

株式会社エーイーティーでは、電磁界解析ソフトウェア「 CST Studio Suite 」を使用したアンテナの解析事例を多数掲載していますので、ぜひ参考にご覧ください。

アンテナの解析事例

CST Studio Suiteは、あらゆる電磁界問題をカバーするOne Package Solutionとして、幅広い開発・研究分野で採用されているシミュレーションソフトウェアで、静電磁界のセンサーの計算からマイクロ波アンテナ、EMC対策、光デバイスの解析まで全てのソルバーが追加費用なしで利用できます。

さらに、使い勝手の良いユーザーインターフェイスで解析担当者の作業負担を軽減することにも貢献します。

現在使用されているシミュレーションソフトウェアにご不満がある方や、これから導入を検討されている方は、ぜひご検討ください。

株式会社エーイーティーは、30年以上にわたる「 CST Studio Suite」の豊富な実績と経験に基づき、研究・開発業務の立ち上げから運用フローの構築まで、ユーザー様に対して多岐にわたるサポートを提供しています。

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電磁波技術のプロフェッショナル 株式会社エーイーティー

株式会社エーイーティーは、電磁波技術をコアとしたスタンフォード大学発のベンチャー企業として、1988年に誕生しました。

先端の解析ソフトウェア製品を中心に、誘電率測定装置をはじめ、小型プラズマ装置、人体電磁波ファントムなど付加価値の高いハードウェア製品をご提供し、また産官学連携プロジェクトを含む研究開発を通じてお客様のご要望にお応えしてまいりました。

当社の持つ高度な専門知識と技術力、幅広いネットワーク、そして独創的な発想力を武器に、価値あるソリューションをご提案致します。

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