コンピュータ

COMPUTER

公開：2024-05-05

DGPS(Differential Global Positioning System)とは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

DGPS(Differential Global Positioning System)とは

DGPSはDifferential Global Positioning Systemの略称で、差動全球測位システムと呼ばれています。GPSの測位精度を向上させるための補強システムの一つで、GPSの測位誤差を補正することができます。

DGPSでは既知の位置に設置された基準局で測位誤差を計算し、その補正情報を移動局に送信することで、移動局での測位精度を向上させています。この補正情報は電波や衛星を介して送信されます。

DGPSを利用することで、GPSの測位精度を数メートル程度まで向上させることが可能となります。この高い測位精度は農業や建設、測量などの分野で活用されています。

DGPSには様々な方式があり、代表的なものとしてはRTK-GPSやSBASなどが挙げられます。これらの方式では補正情報の送信方法や処理方法が異なっています。

DGPSはGPSの測位精度を向上させる有効な手段の一つですが、基準局の設置が必要であることや、補正情報の送信に遅延が生じることなどの課題もあります。そのため、用途に応じて適切なDGPS方式を選択する必要があるのです。

DGPSの仕組みと補正情報の送信方法

DGPSに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• DGPSの基本的な仕組みと測位誤差の補正方法
• DGPSで使用される補正情報の種類と内容
• DGPSにおける補正情報の送信方法と遅延の影響

DGPSの基本的な仕組みと測位誤差の補正方法

DGPSの基本的な仕組みは既知の位置に設置された基準局でGPSの測位誤差を計算し、その補正情報を移動局に送信することです。移動局では受信した補正情報を用いて自身の測位結果を補正します。

基準局ではGPSの測位誤差を衛星の配置や電離層の状態などから推定します。推定された測位誤差は移動局に送信する補正情報に含められ、移動局での測位精度の向上に役立てられるのです。

この測位誤差の補正方法には擬似距離補正やキャリア位相補正などがあります。擬似距離補正は衛星までの距離の誤差を補正する方法で、キャリア位相補正は衛星からの電波の位相の誤差を補正する方法です。

DGPSで使用される補正情報の種類と内容

DGPSで使用される補正情報には様々な種類があります。代表的なものとしては擬似距離補正情報やキャリア位相補正情報、衛星の軌道情報などが挙げられます。

擬似距離補正情報は衛星までの距離の誤差を補正するための情報で、各衛星ごとの補正値が含まれています。キャリア位相補正情報は衛星からの電波の位相の誤差を補正するための情報です。

衛星の軌道情報は衛星の位置を高精度に推定するための情報で、衛星の軌道要素などが含まれています。これらの補正情報は基準局で生成され、移動局に送信されます。

DGPSにおける補正情報の送信方法と遅延の影響

DGPSにおける補正情報の送信方法には電波や衛星を介する方法があります。電波を用いる方法では基準局から移動局に向けて直接補正情報を送信します。

一方、衛星を介する方法では基準局から衛星に補正情報を送信し、衛星から移動局に向けて補正情報を送信します。この方法では広域をカバーできる利点がある反面、補正情報の送信に遅延が生じる課題もあります。

補正情報の送信遅延は移動局での測位精度に影響を与えます。遅延が大きい場合、補正情報が適用される時点での測位誤差と、補正情報が生成された時点での測位誤差が異なってしまうためです。

DGPSの種類と特徴

DGPSに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• RTK-GPSの特徴と利用分野
• SBASの仕組みと代表的なシステム
• その他のDGPS方式の種類と特徴

RTK-GPSの特徴と利用分野

RTK-GPSはReal-Time Kinematic GPSの略称で、リアルタイムでの高精度測位を実現するDGPS方式の一つです。RTK-GPSでは基準局と移動局の間で、リアルタイムにキャリア位相の補正情報をやり取りすることで、センチメートル級の測位精度を達成します。

RTK-GPSは測量や建設、農業などの分野で広く利用されています。特に、土木工事での重機の制御や、精密農業での農機の自動制御などに活用されており、作業の効率化や高精度化に貢献しています。

ただし、RTK-GPSは基準局と移動局の間で常に補正情報をやり取りする必要があるため、基準局からの距離が限られるという課題もあります。そのため、基準局のネットワーク化などの工夫も行われているのです。

SBASの仕組みと代表的なシステム

SBASはSatellite Based Augmentation Systemの略称で、衛星を介してDGPSの補正情報を送信するシステムです。SBASでは地上の基準局で生成された補正情報を、静止衛星に送信し、静止衛星から広域に向けて補正情報を送信します。

代表的なSBASとしてはアメリカのWAAS、ヨーロッパのEGNOS、日本のMSASなどがあります。これらのシステムはそれぞれの地域をカバーし、航空機の航法など、広域での高精度測位に利用されています。

SBASは広域をカバーできる利点がある一方で、補正情報の送信に衛星を介するため、遅延が生じるという課題もあります。そのため、リアルタイム性が求められる用途では他のDGPS方式が用いられることもあります。

その他のDGPS方式の種類と特徴

RTK-GPSやSBAS以外にも、様々なDGPS方式が存在します。例えば、DGPS補正情報を中波帯の電波で送信するビーコン方式や、携帯電話網を介して補正情報を送信するネットワークRTK方式などがあります。

ビーコン方式は沿岸部での船舶の航行などに利用されており、比較的安価にDGPSを実現できる利点があります。ネットワークRTK方式は基準局のネットワーク化により、RTK-GPSの距離の制約を緩和できる利点があります。

これらのDGPS方式は用途や要求される精度、コストなどに応じて選択されます。今後も、新たなDGPS方式の開発や、既存の方式の改良が進められていくものと期待されています。

DGPSの応用分野と今後の展望

DGPSに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• DGPSの主な応用分野と利用事例
• DGPSの今後の技術動向と期待される発展
• DGPSの普及に向けた課題と対策

DGPSの主な応用分野と利用事例

DGPSは様々な分野で活用されています。代表的な応用分野としては測量や建設、農業、交通運輸などが挙げられます。測量分野ではDGPSを用いることで、効率的かつ高精度な測量が可能となります。

建設分野では重機の自動制御などにDGPSが利用されており、作業の効率化や安全性の向上に役立てられています。農業分野では精密農業と呼ばれる取り組みの中で、DGPSを用いた農機の自動運転などが行われています。

交通運輸分野では船舶の航行や航空機の着陸などにDGPSが活用されています。このように、DGPSは幅広い分野で利用されており、今後もその応用範囲は拡大していくものと予想されます。

DGPSの今後の技術動向と期待される発展

DGPSの技術は今後もさらなる発展が期待されています。一つの動向としてはマルチGNSS化が挙げられます。GPSだけでなく、GLONASSやGalileoなどの他の衛星測位システムも併用することで、より高精度かつ安定したDGPSが実現できると期待されているのです。

また、補正情報の生成や送信の高度化も進められています。例えば、複数の基準局で生成された補正情報を統合処理することで、より高品質な補正情報を生成する技術や、インターネットを介して補正情報を効率的に配信する技術などが研究されています。

これらの技術動向はDGPSの利便性や信頼性を向上させ、さらなる普及につながるものと期待されます。今後は高精度測位の需要拡大とともに、DGPSの重要性もますます高まっていくでしょう。

DGPSの普及に向けた課題と対策

DGPSの普及に向けてはいくつかの課題も存在します。一つはインフラ整備の問題です。DGPSを利用するためには基準局の設置や補正情報の送信網の整備が必要であり、そのためのコストや労力が求められます。

また、DGPSの利用には一定の知識や技術が必要となります。利用者への教育や啓発活動も重要な課題の一つといえるでしょう。加えて、DGPSの性能を十分に発揮するためには受信機や関連機器の性能向上も求められます。

これらの課題に対しては官民が連携した取り組みが求められます。インフラ整備では国や自治体による支援や、民間企業の投資が重要となります。教育や啓発では大学や研究機関、業界団体などが中心となって、利用者の理解を深める活動を進めていく必要があるでしょう。

「コンピュータ」に関するコラム一覧「コンピュータ」に関するニュース一覧