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GNSSは「Global Navigation Satellite System」の略称で日本語では「全球測位衛星システム」と呼ばれ、衛星測位システムの総称を指します。このGNSSは地球の上空を周回している人工衛星との通信を行うことで、地球上のさまざまなものの位置を測位することが可能となり、地球上の人やものがどの場所にいるか、正確に割り出す機能を持っています。
現在では、土木工事における測量やカーナビなど、幅広い用途で活用されています。
地球上の人やものの位置を割り出せるシステムといえば、まず「GPS」を思い浮かべる人が多いでしょう。
GPSは「Global Positioning System (全地球測位システム)」の略称で、アメリカが運営している衛星測位システムです。元々はアメリカで軍事用に開発されたもので、現在ではスマートフォンやタブレット、スマートウォッチなど、さまざまな機器に搭載されています。
一方でGNSSは世界各国が持つ衛星測位システムの総称を指し、アメリカのGPSのみならず、日本の準天頂衛星システム (QZSS：通称「みちびき」) やロシアのGLONASSなどもGNSSに含まれます。
各国が運用するGNSSシステムは以下のとおりです。
GNSSとGPSの大きな違いは測位精度です。GPSは衛星の数が限られることから、測位衛星からの信号がビルや高い山に遮られることで測位精度が不安定になる場合もあり、測位の精度に限界があります。
その点、GNSSは複数の測位衛星から信号を受信できるため、GPSよりも高精度の測位が可能です。
そのため、現在ではGPSと呼ばれていても実際はGNSSを利用しているケースが多く見られます。
GNSSを運用しているのはアメリカだけではありません。
日本も独自のGNSS「みちびき (準天頂衛星システム)」を運用しています。日本は元々アメリカのGPSなどを使っていましたが、日本からアクセスできる衛星の数が少ないという理由から、位置計測の精度を上げるため2018年にみちびきを開発しました。
みちびきは日本国内で使用するために開発されたシステムであり、赤道から南北に8の字を描くような形で、日本上空のみを周回するような設計になっています。
なお、みちびきとは愛称であり正式名称は「QZSS (Quasi-Zenith Satellite System)」です。
GNSSの通信システムが位置情報を把握する仕組みには、「単独測位」と「相対測位」の大きく2つがあります。
それぞれどのような仕組みなのかを見ていきましょう。
1台の受信機を測定したい場所 (未知点) に設置し、複数の衛星との通信を経て位置を特定する方法です。
具体的には、ある衛星から受信機に対して通信が送信された時間と、その通信が受信機に到達するまでの時間差を光速で割るという作業を4つ以上の衛星と行うことで位置情報を把握します。
一般的に用いられている測位方法ですが、約10〜20ｍ、場合によっては50mの測位誤差が発生するなど、精度に限界があります。
位置座標がわかっている場所 (既知点) に1台、測定したい場 (未知点) にもう1台、計2台の受信機を設置して位置を特定する方法です。
具体的には、同じ衛星から発信される信号を2台の受信機で同時に受信し、その時間差を測定することで位置情報を把握します。単独測位よりも測位誤差が少なく、その差は約1〜5cmです。
また、相対測位は基準局 (注) と通信方式の違いによって「RTK (リアルタイムキネマティック) 測位」と「D-GNSS (ディファレンシャルGNSS) 測位」にさらに細分化されます。
最後に、実際にGNSSが活用されている事例をご紹介します。
これからGNSSの導入を検討している方は、ぜひ参考にご覧ください。
沖縄県の西表島は、言わずと知れた人気の観光地です。
しかし、新型コロナウイルス感染症の影響によって対面型のガイドをともなう観光が難しくなりました。
そこで注目されたのが高精度GNSS測位の技術です。GNSSによって得られる位置情報と観光客の体の向きから、観光客が見ている景色に応じて自動的に音声ガイド案内をする仕組みを取り入れました。
位置情報を利用した音声ガイド (非対面型音声ガイド) は以前から存在しましたが、従来の非対面型音声ガイドは観光客の体の向きまでは判別できず、「見ているものとは別のものに関する内容がガイドされる」という問題点を抱えていました。
高精度GNSS測位を活用した非対面型音声ガイドは観光客の体の向きから見ている景色を判別できるため、観光客は歩きながら、見ているものの音声ガイドを正しく聞くことができるようになりました。
詳しくは以下をご覧ください。
安全性を高めるべく、常に機能やシステムが見直されている自動車ですが、悲しい交通事故はいまだに多く発生しています。特に新型コロナウイルス感染症の影響によりデリバリーサービスの需要が増加してからは、自動車同士の事故だけではなく、自転車や原動機付自転車との交通事故も増えています。
そのような交通事故の件数を減らすために開発されたのが、スマートフォンの位置情報を基に、公道において付近の車両の存在を通知する機能です。同じ交差点に自動車、自転車、原動機付自転車が接近した際、運転手のスマートフォンへ自動的に通知が届き、安全運転を支援します。
この位置情報の計測に使われているのがGNSSで、精度の高い測位が可能になることで交通事故防止に大きく貢献します。
詳しくは以下をご覧ください。
距離区間制を採用するバスでは、料金システムを現金および回数券からキャッシュレスに変更するにあたって、さまざまな課題を抱えていました。その一つが乗客の乗降地点の把握です。
課題の解決にあたって導入されたのが、GNSSを活用した高精度位置情報測位システムです。これによりバス利用者の乗降記録と位置情報から自動的に運賃を計算できるようになり、バス料金のキャッシュレス化に大きく貢献しました。
詳しくは以下をご覧ください。
この記事ではGNSSについて、GPSとの違いや位置情報を把握する仕組み、活用事例を解説しました。
日本において「GPS」と呼ばれる機器には、GPSよりも高精度の測位ができるGNSSが使用されている場合が多く、観光から土木や建築など、さまざまな分野でGNSSが活用されています。GNSSの活用を検討されている場合は、KDDIの「KDDI 高精度位置測位サービス（VRS-RTK）」がおすすめです。高精度測位のための補正情報を配信するサービスで、基準点と利用者の距離が離れている場合でも安定した精度を維持できます。
また、スマートフォンやドローンといったデバイスとの連携にも対応しており、測量や建機・農機の遠隔操縦、自動制御などに活用できます。
詳しくは以下サービスページをご覧ください。
