ライダーの思いつき

元ブログの調子が悪いのでしばらくはコピーブログとなります。

GPSとは?

Global Positioning Systemの略、全地球測位システムとも言う、、、、、、、。

 なんて難しい話は、私はわからないので、もう少し男のロマン的に(^^;)。

 アメリカの軍事衛星を利用した位置を割り出すシステムのことで、大陸間弾道ミサイルとかをピンポイントで目標物を攻撃するための道具です。機器(GPSユニット)精度が高ければ、アメリカから中東へ誤差数mで攻撃できる。今でも要注意地域にはスクランブルを掛けて、精度を落としGPSが使えなくなっています。平和な日本で良かったですね、スクランブル掛かっていると誤差が50mから100mになります。

 大体常時30個ほどの測位システムを積んだ衛星が地球のあちこちを廻っています。

 キャンプしているときに、この星空の中には、そんな衛星も廻っているんだなぁと思うと、何か良くないですか?。

 で、その衛星のやっていることは、『ただ今から○時○分○秒をお知らせします、プププ、ポーン』と時報と自分の軌道情報をお知らせしているだけなんです。高級なカーナビは衛星と通信出来るなどと考えている人はブッブー!です(^^;)出来ません。

 GARMINなどのGPSは、その時報と軌道情報を受け取って、自分の時計との誤差から距離を計算しています。

 よく雷が光ってからゴロゴロと音が聞こえるまで10秒だから、3km以上向こうだなとかやらないですか?。

 あれは光は、1秒間に地球を7周半も出来るぐらい速いから誤差は殆どない、それに比べて音の伝わりは1秒間に300mぐらいなので光ってから10秒経っていると3000mほど向こうだとわかるわけです。

 それと同じ様な事を、GPSの中で計算しているわけです。

 衛星には原子時計が積んであり、その誤差は3000万年に1秒ほどの誤差だそうです。まぁ殆ど無いと言って良いでしょう、凄いですねぇ、時計の時刻合わせが3000万年しなくて良いんですよ、欲しいなぁこんなの。

 それほど正確な時計から時報が流れてくるわけです、手元のGPSに届いた時間とその時報との時間的誤差に光の速度を掛けると、その衛星の軌道上の場所から現在地までの距離がわかります。

 もっとも、GPSの時計はクォーツ(水晶発振)ですから一月に数秒の誤差はあります(^^;)。もっと正確な時計が内蔵されればもっと誤差は減るんでしょうね(実際は複数の衛星からの情報で時刻補正はしています)。

 さて、衛星からの距離がわかっても、それは点ではなく衛星を中心とする球体の半径でしか有りません。

 例えば、0.1秒の誤差があったとすると、300,000,000m/10秒=30,000,000mで、衛星から3万km離れた地球上のどこかです。

 これが、2つの衛星からの距離がわかると、その交点は球と球の重なる部分ですのでひとつの円周まで絞れます。

 すみません、球体の絵が描けません(^^;)。

 球体が重なっている面が赤線です(^^;)。

 実際は、面積のある円です。


 これにもう一つの衛星からの距離を重ねるとひとつの線が見つかるわけです。

 これが3点測位と言うものだそうです。平面上(2D)(地図など)の位置を決定するのはこれでOKです。

 しかし、実際の世界は立体(3D)なので4つ以上の衛星が必要になります。

 今だと、最高12の衛星を補足して位置を割り出せるGPSが多いようです。


 誤差が少ない理想型として、角度120°ずつで地平線上に3つ、そして真上にひとつだそうです。


 余談ですが、これ山に登る方は、よく使っている方法ですよね、3つの山の頂上の方角を磁石で調べて地図上の現在地を計る方法ですよね。

 SILVA(シルバ) シルバコンパスNO.15TDCL


 測った角度を山の頂上から地図上に線を引き、3本の交点が現在地になる奴です。

 この時に、地軸と磁北の違いも出てきます、磁石の指す北と地図の真北とは日本(名古屋)で約7度方角がずれます。

 それも頭に入れないと、正確な場所が見つけられません。

 GPSも地図と併用する場合は、地図の座標がどの測地系を採用しているのか、地図の真上が真北なのか磁北なのか、調べておく必要があります。


 ツーリングマップルは、真上が真北になります、測地系は新測地系(世界測地系)です。

 (Geko201では、WGS84に合わせます)

 日本は、2000年まで日本測地系を採用していたので、よくGPSの座標と地図の座標が違う事がありますので、ご注意下さい。

 GPSは、地図上の2次元じゃなく、3次元の空間を利用しているので、高さも計算できるんですね。

 時間と位置が順次記録されていくので、移動距離もわかるし平均移動時間も、移動方向で進行の向きもわかるわけです。

 勿論高さもわかりますから、移動地点の標高差も出ます。

 スピードだって算出しちゃうんです。

 北海道では、最高速度143km/hとか、、、、、、、どこで出したんだろう?(^^;)。


 なんか、こうやって仕組みがわかってくると、こんな小さなボディっで偉いやっちゃなぁって思いませんか?。

 男の趣味として、モノに対する興味(物欲?)が沸いてきませんかねぇ?。

 宇宙からの信号で動いてるなんて、何か格好良いですよねぇ。

 今のカーナビもこれが基本で出来ています、GPSデータと地図(道路)データ利用して、ルート検索とかして居るんですよ。

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