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TOITAの「航空無線通信士受験クラブ」第22期無線工学第7章通信方式その他 (1)全世界測位システム(GPS)
[無線工学]
2018年5月28日 9時30分の記事

                       第7章通信方式その他
            (1)全世界測地システム(GPS)

今回から通信方式その他のお話をします。
今回は、皆様が携帯電話や車で使用されています。GPSの
お話です。

私事ですが、商社勤めをしておりまた頃、日本には、GPS
がまだ、有りませんでした。
そんな頃、その商社で、地震研究用にGPSを扱う事となり
ました。
その商社は、GPSに限らず日本に無い科学用電子機器の輸
入をしていましたので、GPS以外にも沢山面白い電子機器
を扱っておりました。
当時、直接GPSの担当でなかった、私は、多忙であった事
もあり第1級陸上無線技術士の資格を取る迄その仕組みを
知る事もありませんでした。
今回は、そんなGPSの仕組みをお話します。

続きは、[続きを読む]をクリックしてお読み下さい。
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                       第7章通信方式その他
            (1)全世界測地システム(GPS)

今回から通信方式その他のお話をします。
今回は、皆様が携帯電話や車で使用されています。GPSの
お話です。

私事ですが、商社勤めをしておりまた頃、日本には、GPS
がまだ、有りませんでした。
そんな頃、その商社で、地震研究用にGPSを扱う事となり
ました。
その商社は、GPSに限らず日本に無い科学用電子機器の輸
入をしていましたので、GPS以外にも沢山面白い電子機器
を扱っておりました。
当時、直接GPSの担当でなかった、私は、多忙であった事
もあり第1級陸上無線技術士の資格を取る迄その仕組みを
知る事もありませんでした。
今回は、そんなGPSの仕組みをお話します。

[GPS(Grobal Positioning System )とは]
GPSは、アメリカの軍が打ち上げた衛星を使用する高精度
の位置測定システムです。
皆様が携帯や車で使用しているGPSは、アメリカ軍が打ち
上げた衛星を利用しています。

[GPSの概要]

上の図の真ん中の球体は、地球だと思って下さい。
その周りに6つの楕円が有りますが、これは、人工衛星の
軌道です。
60度づつの傾斜角で全部で6つの軌道があります。

それぞれの軌道には、4つづつの人工衛星が周回していま
す。
6つの軌道がありますので全部で 24個の人工衛星周回
ている訳です。

高度は、20,000 [Km] 。
各衛星は、地球を約11時間58分で1周します。

それぞれの衛星は、同じ周波数を使用して時刻信号と軌路
データを地上へ送ってきます。
時刻信号や軌道データは、衛星毎で違うコードにされてい
る為、受信側では、同一周波数の複数の衛星からの電波を
受信しても混信しません。
これは、携帯電話でも使われているCDMA と同じ理屈で
す。
それでは、お話の準備が出来たところで皆様のお持ちの携
帯電話やスマフォや車のGPSが地球上のどの位置にあるか
分かる仕組みをお話致します。



[位置を割り出す仕組み]
人工衛星には、原子時計が搭載され時刻信号で変調された
電波を輻射しています。
地球上でこの電波を受信しますと、受信側で持っている時
今、受けた電波から復調された時刻信号との差より距
(衛星迄の距離)が求められます。(電波の速度が分か
っているからですネ。)

次に下の図をご覧下さい。
球の中心の点は、それぞれの人工衛星の位置を示します。


仮に左側の人工衛星迄の距離が分かったとします。
そして、その人工衛星の位置は、送られて来る位置情報で
分かます。
受信した場所は、その人工衛星を中心として求めた距離を
半径とした左側の球上のどこかである事が分かります。
つぎにもう 1つの右側の人工衛星迄の距離が分かったとし
ます。
二つの球体の重なる部分は、赤い線の部分です。受信点は
、この赤い線のどこかになりますが、これでは、位置を特
定できません。

次にもう1つの人工衛星からの電波を捉えてその人工衛星
迄の距離を求めます。

すると赤の線と3つ目の球体との交叉点は、白丸で示す 2
箇所となります。
白丸の内の1つは、地球上では、ありませんので、 残りの
1つの白丸が、受信点となる訳です。
更にもう1つの人工衛星からの電波を受けますと 緯度・経
度のみならず、海抜迄分かる事になります。

地球上のどこにいても 4つの人工衛星からの電波が受けら
れる様になっています。

GPSで重要な点は、正確な時刻信号を人工衛星から送って
くる事で距離が分かると言う事です。
その他、赤字の部分は、覚えておいて下さい。


次回は、PCMのお話です。 


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