【全地球測位装置】(ぜんちきゅうそくいそうち) †

Global Positioning System（GPS）.
人工衛星を利用した航法支援装置。理論上、地球上のどこでも正確な現在位置を割り出す事ができる。
船舶や登山用では、（地図や海図との併用を想定して）緯度・経度のみを表示する小型の受信機がよく用いられる。
自動車や携帯電話など地図の不備が予想される場合、画面上に現在位置に合わせた地図を表示するタイプのものが主流。

GPSのシステムは常に電波を送信し続ける専用の人工衛星に依存する。
衛星からの電波には、人工衛星が飛行中の軌道と、内蔵の原子時計で算出された正確な送信時刻の情報が含まれている。
この電波を受信した受信機では、送信から受信までの経過時間*1と電波に含まれる位置情報から、人工衛星の所在、および受信端末との距離を算定する。
これを、受信機の上空にある3基の衛星に対して同時に行う事で、受信機が存在する位置の経度・緯度・高度を全て算出できる。
ただし、実際には時計の誤差が無視できないほど大きいため、これを修正するために別のもう1基以上の衛星から信号を受信する必要がある*2。
したがって、正確な位置の算定には最低でも4基の衛星が上空に存在せねばならず、また、この状態を地球上の全域で実現させる必要があるため、実際に必要な衛星の数は30基を超える。*3

現在はアメリカ空軍?が構築したシステムが民間に開放されているが、これは各国にとって望ましい事態ではない*4*5。
日本・ロシア・EUなどの宇宙開発先進国では、自国所有の衛星のみで同様のシステムを構築するための研究開発が進められている。

関連：GPS誘導爆弾

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ディファレンシャルGPS †

Differential GPS(DGPS).
GPSの測定精度を高めるための手法の一つ。
位置（緯度・経度・標高）の確定した基地局でGPS衛星の電波を受信し、補正情報を生成する。
受信機は自身のGPS情報を基地局からの補正情報によって検証し、誤差を相殺する。

日本では海上保安庁が全国27ヶ所の基地局を運用しており、主に日本列島近海を航行する船舶向けに中波ビーコンで送信している。
別個の静止衛星*6から送信される情報を利用したり、既存のラジオ放送局が利用しない周波数帯域で送信する方法*7もある。

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GPSにまつわる誤解 †

日本におけるGPSの代表的な利用例として、自動車に搭載される「カーナビ」がある。
これに関連して、以下のような話が伝えられている。

  • GPS衛星は、カーナビを積んだ車にその車の位置情報を送っている。
  • GPS衛星がカーナビのルートを引いている。
  • GPS衛星は車の位置を逆探知できる。
  • GPS衛星とカーナビが通信をしている。
  • アメリカ軍やCIAがGPSから収集した情報を使って何か陰謀を企んでいる（多分エリア51かどこかで）

実態を言えば、GPS端末の情報を無線電波やインターネットで送信する事は可能であり、実際に行われている。*8
送信された位置情報のハッキングも原理的には可能であり、実際に行われていないという保証はない。
しかし、それをGPS衛星が受信する事はない。
GPS衛星には内蔵された時計の時刻や飛行中の軌道データを送信する機能しかないためだ。

結局のところ、カーナビの機能のほとんどはカーナビ自体に内蔵されたコンピューターに依存している。
なんらかの情報漏洩や不備があったとしても、それはやはりカーナビの小さな機械に起因する。

*1 光速は常に一定であるため、経過時間から正確に距離を逆算できる。ただし時計の精度やコンピューターの処理能力による誤差は不可避である。
*2 受け取った個々の情報の重みづけを行い、信頼度の低い情報を切り捨てるなどの処置を施して位置を確定させている。
*3 理論上は、最低24基あれば地球上全域をカバーできるとされている。
*4 開放当初はアメリカの軍事政策上の理由から、米軍の軍用受信機以外で算出すると必ず数十ｍの誤差が生じるように設定されていた。
　　この設定は現在撤廃されているが、将来、復活しないという保証はどこにもない。
*5 また、2008年以降の全世界的景気後退の影響を受けて米軍のGPS衛星運用予算が削減されたため、老朽化した衛星の更新が遅れ、GPSを利用したあらゆるシステムに影響が出る恐れがあると指摘されている。
　　このことも、各国でのGPSの代替となる衛星測位システムの構築を後押ししている。
*6 日本では測位衛星「みちびき」が打ち上げられた。
*7 日本では1997年〜2008年まで、JFN（全国FM放送協議会）系列のFMラジオ局が、カーナビ向けにサービスを実施していた。
*8 実用例としては、運輸業などで使われる「車両位置監視システム」や児童・高齢者向けのセキュリティシステム、携帯電話をプラットフォームとする「位置ゲー」と呼ばれるゲームなどがある。

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