人工衛星のすごい受信システム

いまやカーナビゲーションやスマートフォーンは、カーライフや日常生活にとって必需品となっているようです。そのカーナビやスマホは、人工衛星が出す電波をもとに場所を特定します。これを「衛星測位」といいます。測位のための人工衛星が「全地球測位システム」衛星ＧＮＳＳ（Global Navigation SatelliteSystem）です。高度２万㎞から信号を送るアメリカのＧＰＳ（Grobal Positioning System）衛星がその代表例ですね。

日本では「準天頂衛星システムみちびき」ＱＺＳＳ（Quasi-Zenith Satellite System）が日本の真上を飛んでおり、アメリカのＧＰＳなどと組み合わせて測位するための電波を出しています。ＧＮＳＳ用衛星が発信している信号には、原子時計を利用した正確な時刻と衛星の軌道位置情報が含まれます。この２つの情報を受けとったナビシステムは、受信するまでにかかった時間を用いて衛星との距離を計算し、現在位置を特定するのです。

なお、情報には、４つのＧＮＳＳ用衛星から同時に受信した信号を利用します。本来、位置の特定には三角測量で３つの衛星を利用するだけで間に合うのですが、時間の補正も含めて４つの衛星を利用しているわけです。人工衛星からの情報を受信するには、空が見える場所で利用する必要があります。トンネル内や地下では直接受信ができないのです。そのためトンネル内では車速計算から予測して位置を特定し、トンネルから出たときに衛星情報によって補正します。

地図情報として、道路ネットワークにおけるリンク（道）に国道・県道といった道路の種類、幅員、車線数などの情報を、ノード（交差点など）には交差点の名称、信号の有無などの情報付けがなされています。そのほかに最高速度、一時停止、道路標高、冠水情報、キロポスト情報なども付加されており、至極便利な機能が付いているのです。

出典：『眠れなくなるほど面白い　図解　すごい物理の話』著/望月修