GNSS(汎地球測位航法衛星システム)とは?測位方法とメリット・デメリット

GPSとして幅広く認知されている位置情報取得技術。GPSだけではなくそれぞれの国や地域が構築している測位衛星があります。そんなGPSを含めた測位衛星はGNSSと呼ばれており、位置情報取得に必要不可欠になってきました。
今回は、そのGNSSについて「どんな種類があるのか」「どう観測しているのか」「メリットやデメリット」について解説します。

GNSS(汎地球測位航法衛星システム)とは

GNSSとは(Global Navigation Satellite System)の略で、日本語では全球測位衛星システムと呼ばれており測位衛星を介して位置情報を取得する技術です。
GNSSの種類は、おなじみの「GPS(米国)」「GLONASS(ロシア)」「Galileo(欧州)」「準天頂衛星(QZSS)(日本)」「Gagan(インド)」などそれぞれの国や地域が構築している測位衛星があります。

GNSSでどうやって位置情報を測位しているのか

測位衛星4機から、利用者の受信末端までの距離が1つに交わる場所を数学的に導き出し位置情報として計測。
なぜ4機からの情報が必要かと言うと、3機の測位衛星からのデータでは伝搬時間により位置情報がズレる場合があるため、4機からの情報を元にして正確な位置情報を取得しています。

この位置情報の測位は、大きく分けて2つの測位方法があります。
それが「単独測位」と「相対測位」です。

GNSSの測位方法「単独測位」「相対測位」の違い

「単独測位」「相対測位」にはどんな違いがあるのかについてここでは解説します。
測位衛星からの電波が対流圏や電離層を通過する時の電波遅れなどの要因で、約10m前後ほど位置情報に誤差が生じます。

この方法は、「船舶」「飛行機」「カーナビ」で現在利用されています。

単独測位とはどのような測位方法なのか

単独測位とは、4機以上の測位衛星からのデータを1台のアンテナで受信する測位方法です。
測位衛星からの電波が対流圏や電離層を通過する時の電波遅れなどの要因で、約10m前後ほど位置情報に誤差が生じます。
この方法は、「船舶」「飛行機」「カーナビ」で現在利用されています。

相対測位は単独測位と何が違うのか

相対測位と単独測位の違いは、受信するアンテナの数。
相対測位は、4機以上の測位衛星からのデータを2台のアンテナで受信する測位方法です。単独測位での誤差を解消するために、受信したデータの間を正しい情報だとして位置情報を判断しています。

位置情報の誤差も少なく、10kmの距離で計測した時に1cmの誤差程度となっています。

GNSSのメリットとデメリットは何なのか?

ここではGNSSは、今までの測位方法に比べてどんなメリットやデメリットがあるのかについて紹介します。

【メリット1】建物があっても計測できる

今までは計測の際に、既設の基準点や山の上の三角点から基準を設けて座標値や経緯度・標高を求めたていたため、高い建物が周りにあると正確な計測ができず誤差が大きくありました。
GNSSの登場により、測位衛星からの情報を元に計測するので建物があっても問題なく計測できるようになっただけではなく誤差も少なく計測が可能になってきています。

【メリット2】天候関係なく計測可能

従来の測量では、天候に大きく左右されており悪天候により正確な観測ができない場合もありました。
GNSSでは、天候による影響をほとんど受けることがなく24時間観測が可能というメリットがあります。

このようにメリットとしては、天候や周りの景観に左右されることなく計測できる点です。
ただ、GNSSにはメリットのみではなく反対にデメリットもあります。

【デメリット】数センチの誤差が出てしまう

単独測位や相対測位部分でもお伝えした誤差が出てしまう点が、GNSSのデメリットになります。
従来の計測方法に比べ誤差の範囲は少なくなってはいるものの、正確性を重視する状況下では数センチのズレが惨事を招く場合があります。

例えば、ドローンの運搬や自動運転車などは位置情報がズレると事故を招き最悪人命に関わってしまいます。
そのため、少なくなってはいるものの誤差がある点をデメリットとさせて頂きました。

IoTの成長に欠かせないGNSSの今後への期待

GNSSで、建物や立地に関わらず位置情報が計測できるようになると山岳部や都心部など、今まで誤差があった位置情報の改善が行われIoT化が進んでいくと思われます。

今後GNSSの精度が向上すると、デメリットの誤差も解消され自動運転やドローンにより私たちの生活は豊になっていくはずです。

今回紹介したGNSSを標準搭載しており、IoT化を簡単に実現出来るのが「ELTRES」というサービス。
ELTRESは、GNSSを活用した高精度な位置情報以外にも「安定通信」「長距離伝送」「低消費電力」「高速移動体対応」などIoT化の助けになるソニーの無線通信規格です。
様々なセンサーで取得した情報を広範囲に効率よく収集することができるので、様々な分野でIoT化を実現できるでしょう。

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