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ポケモンGOはなぜ場所がわかる?いまさら聞けないGPSのしくみ

sorae.jp 7月22日(金)17時2分配信

いよいよ今日から、世界を騒然とさせてきたポケモンGOが始まりました。筆者も早速やってみましたが、つい歩きスマホをしたくなってしまいますね。道の端に立ち止まって操作するなど、安全に楽しみたいものです。

ところで、このようなアプリが楽しめるのもスマートフォンにGPS機能があるからです。カーナビなどで長くおなじみの機能ですが、どんなしくみで場所がわかるのでしょうか。これを機にちょっと考えてみましょう。

「衛星が見ていてくれる」のではない

ときどき誤解されているのが、衛星が地上の受信機を見張って、こちらの場所を教えてくれるというものです。いえ、いくら人工衛星が凄いテクノロジーでも、何億人ものスマホやカーナビを全部見張ることはできませんし、宇宙から地上を見ても正確な位置を見分けることは困難です。

実は人工衛星が教えてくれるのはこちらの場所ではなく、「人工衛星自身の場所と、現在時刻」です。ではどうして、GPS受信機は自分の場所がわかるのでしょうか。

誤差10億分の1秒、衛星の超正確時計で「距離」を測る

GPSの原理は、衛星との距離を測ることです。平面上では2点からの距離がわかれば、位置を2個所に特定することができます。2つの円が交差する点は2点しかないからです。同じように、空間では3点からの距離がわかれば、3つの球が交差する2点のどちらかと特定することができます。2点のどちらが自分のいる場所でしょうか?たぶん、一方は地球上ではなく宇宙空間なので、地面に近い方が正解でしょう。

距離を知るには、GPS衛星の「超正確時計」と使います。原子時計というもので、誤差は1ナノ秒以下、つまり10億分の1秒以下というものです。電波の速さは光と同じ秒速30万km、つまり3億mですから、1ナノ秒の間には30cmしか進みません。人工衛星が電波を送信してから地上で受信するまでの時間差をナノ秒単位で測れば、距離を1m以下の精度で測れるというわけです。

GPS受信機は、3機のGPS衛星からの電波を受信すれば、3機の衛星との距離がわかり現在位置を計算できるはず…本当でしょうか?

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最終更新:7月22日(金)17時2分

sorae.jp

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