GNSS と GPS テクノロジー: 主な違いを理解する

GNSS と GPS は連携して動作し、精度と効率を向上させます。

今日のナビゲーション システムは、すべての人の生活に欠かせないものになっています。 これらの技術は、より正確な読み取りを実現するために、さまざまな業界で広く使用されています。

最新のナビゲーション技術は、理想的に距離と角度を測定するのに役立つだけでなく、さまざまな業界でこれらの測定値を排他的に使用します.

マッピングおよび測量業界は、より正確で高速で、必要な人的リソースが少ない GPS テクノロジを最初に使用した業界の 1 つです。

地上管制とドローンは、土工会社が作業現場をより効率的かつ生産的に誘導するために頻繁に使用されています。

衛星航法はもともと軍事用途に使用されていましたが、現在ではこれらの技術の使用例が大きくなっています。 これには、建設、科学など、複数の市場セグメントにわたる民間部門と公共部門が含まれます。

GPSはご存知の方も多いと思います。 なじみのない場所を探索しながら、かなりの時間を過ごすことができます。 ただし、GNSS はあまり使用されない用語です。

この記事では、GNSS について説明し、GPS と GNSS の違いについて説明します。 最後に、どちらがより柔軟性があり、信頼性が高く、正確なユース ケースであるかについて説明します。

どうぞ！

GNSSとは?

GNSS は Global Navigation Satellite System の略で、さまざまな国が多くの衛星を運用しています。 これは、宇宙からの信号を提供し、タイミングと測位データを地球上の GNSS 受信機に送信するために行われます。 受信機はさらにこれらのデータを使用して、正確な位置を特定します。

地球を周回する複数の衛星は星座として知られています。 したがって、GNSS は衛星群も指します。 輸送、宇宙ステーション、鉄道、公共交通機関、道路、海事、航空などで使用できます。

ナビゲーション、ポジショニング、およびタイミングは、土地調査、緊急対応、鉱業、精密農業、金融、法執行、科学研究、電気通信などに不可欠です。 GNSS のパフォーマンスは、European Geostationary Navigation Overlay Service (EGNOS) などの地域の衛星ベースの補強システムを使用して改善できます。

GNSS の例:米国の NAVSTAR GPS、ヨーロッパの Galileo、中国の BeiDou 航法衛星システム、ロシアの Global'naya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema (GLONASS)。

EGNOS は、信号の完全性に関するデータを提供し、信号の測定誤差を修正することで、GPS 情報の信頼性と精度を向上させます。 実際のパフォーマンスは、次の 4 つの主要な基準によって評価されます。

• 精度:測定された速度、時間、または位置と実際の速度、時間、または位置との差です。
• 継続性：システムが途切れることなく機能しているかどうかを示します。
• 完全性:測位データとアラームの信頼性のしきい値を提供するシステムの機能は、このコンテキストでは完全性です。
• 可用性:信号が精度、継続性、および完全性の基準を満たすために必要な時間の割合は、この文脈では「可用性」です。

GNSS テクノロジでは、複雑な三辺測量計算によって位置を計算するために、少なくとも 4 つの衛星が必要です。 今日では、3 つのセグメントが宇宙の衛星を定義しています。

これらは GNSS テクノロジの重要な部分と見なされます。

• スペース セグメント: スペース セグメントは、地球の表面から 20,000 ～ 37,000 km 上空を周回する星座を定義します。
• コントロール セグメント:コントロール セグメントは、世界中にあるデータ アップロード ステーション、監視ステーション、マスター コントロール ステーションのネットワークです。
• ユーザー セグメント:ユーザー セグメントは、衛星からの信号を受信し、衛星の軌道位置と時刻に基づいて位置を出力する機器を表します。

GPSとは？

全地球測位システム (GPS) は、気象条件に関係なく、正確な位置、速度、時間などを特定するために、空、陸、海で使用される無線ナビゲーション システムです。

GPS は、1978 年に米国国防総省によってプロトタイプとして最初に開発されました。 1993 年に完全に稼働し、24 個の衛星からなるコンステレーション全体が稼働しました。

GPS は米国政府が所有し、米国宇宙軍によって運用されています。 GPS により、軍関係者だけでなく、世界中の商用または民間ユーザーも恩恵を受けています。 米国は GPS を作成して管理していますが、GPS 受信機があれば誰でもアクセスできます。

GPS は、GPS 受信機に時間と地理位置情報データを提供する GNSS テクノロジの一種です。 ユーザーがデータを送信する必要はありませんが、インターネット接続が良好なデバイスで柔軟に動作します。

テクノロジーにおいて、新しいコンセプトを推進することは、誰にとっても最優先事項です。 したがって、既存のシステムに対する技術的な要求は、GPS の近代化につながります。 次世代運用管制システムとGPSブロックIIIA衛星を実装。

GPS は、衛星、受信機、地上局の 3 つの部分で構成されています。 それぞれの機能を見ていきましょう。

• 衛星: 星座の星のように機能し、信号を送信します。
• 地上局: レーダーを使用して、衛星が私たちがいると思う位置にあることを確認します。
• 受信機: 携帯電話や車などに搭載されているデバイスで、常に衛星からの信号を探しています。 さらに、知りたい場所からの距離を決定します。

GNSS 対 GPS: 動作中

GNSS はどのように機能しますか?

GNSSはデザインや年代が異なりますが、操作は同じです。 衛星は L バンドで 2 つの波、すなわち L1 と L2 を送信します。 これらの搬送波は、衛星から地球にデータを送信します。

GNSS 受信機は 2 つの部分で構成されています。1 つはアンテナで、もう 1 つは処理ユニットです。 両方のユニットの動作原理は簡単です。 アンテナは衛星からの信号を受信し、処理装置は信号を感知します。 位置を特定するための正確な情報を収集するには、少なくとも 4 つの衛星が必要です。

GNSS 衛星は、11 時間 58 分 2 秒ごとに地球を周回します。 すべての衛星は、安定したタイムスタンプと軌道の詳細を含むコード化された信号を送信できます。 信号には、受信機が衛星の位置を計算し、それに応じて正確な位置を調整するために必要な情報が含まれています。

受信機は、正確な距離を計算するために、信号の受信時間とブロードキャストの時間差を計算します。 高さ、経度、緯度の形式で結果が得られます。

GPS の仕組み

GPS は、衛星から信号を収集して位置情報をユーザーに提供する三辺測量技術によって機能します。 地球を周回する衛星は、地表近くまたは地表にある GPS 可読デバイスによって読み取られ、解釈される信号を送信します。

GPS デバイスは、正確な位置を特定するために、少なくとも 4 つの衛星からの信号を読み取る必要があります。 各衛星は 1 日に 2 回地球を周回し、固有の信号、時刻、および軌道パラメータを送信します。

GPS デバイスは衛星からの距離に関する情報を提供するため、単一の衛星では正確な位置を提供できません。

GNSS コンスタレーションと同様に、GPS にも空間、制御、およびユーザーの 3 つのセグメントが含まれます。

• 宇宙セグメント: 宇宙セグメントは、米国宇宙軍が運用する軌道上の 30 以上の衛星で構成されています。 これらの衛星は、地球上のステーションを監視および制御するために無線信号をブロードキャストできます。
• コントロール セグメント: GPS コントロール セグメントには、バックアップ、複数の監視ステーション、専用の地上アンテナ、および世界中のマスター コントロールが含まれます。 これにより、GPS 衛星が正常に機能し、正しい位置を周回することが保証されます。
• ユーザー セグメント: ユーザー セグメントとは、位置、ナビゲーション、および時間を測定するために GPS 衛星に依存しているすべての人を指します。

GNSS vs GPS: 利点と制限

GNSSの利点

現在、正確で正確な情報を提供するために、さまざまな国の 3 つ以上の衛星をカバーする GNSS という用語が知られています。 GNSS の利点の一部を次に示します。

• すべてのグローバル ナビゲーション システムは、いつでも利用できます。 大気条件のために 1 つが機能しない場合は、別のものが同じように役立ちます。 したがって、GNSS は、より多くの可用性と受信機への信号へのアクセスを提供します。
• 高精度のIoTネットワークを開発するためにさらに使用される正確なタイミングデータを取得します。
• これは衛星のコンステレーションであるため、ナビゲーション ソリューションを改善し、TTFF (Time to First Fix) を強化します。
• デバイスに正確な位置情報を提供することで、お金と時間を節約できます。
• 広大な森、洞窟、人口密集地など、あらゆる場所で中断のない接続が得られます。
• GNSS 受信機は、故障した衛星をナビゲーション リストから自動的に削除して、最適なソリューションを提供します。

GNSS の制限

以下は、GNSS のいくつかの制限事項です。

• 精度の高いアプローチをサポートするために GNSS システムを使用するたびに、拡張システムが必要になります。
• 垂直精度は 10 メートル以上です。
• 拡張システムは、可用性、正確性、継続性、および完全性の要件を満たすために展開されます。
• 航空機のオペレーター、パイロット、航空交通サービス、規制担当者などに影響を与えます。
• ナビゲーションの安全性は、データベースの精度に依存します。

GPSの利点

• 使い方は簡単です
• 低価格
• 地球を 100% カバー
• その精度により、燃料を節約できます
• GPS テクノロジーを使用して、近くのホテル、ガソリン スタンド、ショップなどを見つけることができます。
• お使いのデバイスに簡単に統合できます
• しっかりとした追跡システムを提供します

GPS の限界

• GPS チップは、デバイスのバッテリーをすべて消耗させます。
• 頑丈な壁を貫通しません。 これは、ユーザーが屋内や水中でこの技術を使用できないことを意味します。
• 精度は、衛星の信号品質に依存します。
• 衛星の数が制限されている場合、位置は異なります。
• 地磁気嵐またはその他の大気条件の間は、その場所にアクセスできません。
• 土地測量機器は、信号を受信するために澄んだ空が必要です。
• 場合によっては、不正確さが原因で別の無効な方法や場所が表示されることがあります。

GNSS 対 GPS: アプリケーション

GNSSの応用

GNSS 技術は、軍人を支援するために 20 世紀に最初に開発されました。 時が経つにつれて、この技術は多くのアプリケーションへの道を見つけます。

• 自動車には製造段階で、移動地図、位置、方向、速度、近くのレストランなどを表示する GNSS が搭載されています。
• 航空ナビゲーション システムは、移動地図表示を使用します。 また、ルートナビゲーション用のオートパイロットにも接続されています。
• 船やボートは GNSS を使用して海、海、湖の位置を特定します。 また、ボートの自動操舵装置にも使用されています。
• 建設、精密農業、鉱業などで使用される重機は、GNSS 技術を使用して機械を誘導します。
• サイクリストは、ツーリングやレースで GNSS を使用します。
• 登山者、一般の歩行者、およびハイカーは、この技術を使用して自分の位置を知ることができます。
• GNSS テクノロジーは、視覚障害者にも利用できます。
• 宇宙船は、この技術をナビゲーション ツールとして使用します。

GPSの応用

GPS には、世界中で多くの用途があります。 それらのいくつかを見つけてみましょう。

• 航空業界では、GPS を使用して乗客とパイロットに航空機のリアルタイムの位置を提供しています。
• 海洋産業は、船長に正確なナビゲーション アプリケーションを提供しています。
• 農業従事者は、農機具に GPS 受信機を使用しています。
• 測量
• 軍隊
• 金融業務
• 電気通信
• 大型車案内
• 社会活動
• 位置決め位置
• 近くの場所
• 宝を求めて
• 一人旅

等々。

GNSS と GPS: 違い

GPS は、あらゆる場所、レストラン、住所などを見つけるのに役立つ頼りになるツールであることは誰もが知っています。 現在地や現在地を他のユーザーと共有することもできます。 GPS を介して位置情報にアクセスできますが、信号が干渉している間は、位置情報や情報にアクセスできません。

GNSS は、GPS と同様の操作を行う用語ですが、干渉中でも場所へのより柔軟で信頼性の高いアクセスが可能です。 これには、GPS、Baidu、Galileo、GLONASS、およびその他の星座システムが含まれます。 そのため、国際多星座衛星システムと呼ばれています。 GNSS は、さまざまな国の複数の GPS 衛星を使用して、正確な位置をナビゲートしていると言えます。

いくつかの側面に基づいて、テクノロジー間の主な違いをさらに掘り下げてみましょう。

GNSS は、さまざまな国のさまざまな衛星からの情報を組み合わせて、より正確なデータを提供します。 一方、GPS は、米国政府によって管理および維持されている特定のデータ プロバイダーです。

結論

GPS は、最初のグローバル ナビゲーション サテライト システムである GNSS の一種です。 一般に、GPS は衛星ナビゲーション システムを説明するためによく使用されます。 どちらも業務内容は同じですが、働き方が異なります。

GNSS と GPS は、正確で継続的な利用可能な時間と位置情報が必要な複数の分野で使用されています。たとえば、輸送、船舶ナビゲーション、モバイル通信、農業、陸上競技などです。

また、iOS デバイスに最適な GPS ロケーション チェンジャー ソフトウェアについても知りたいと思われるかもしれません。