GPS-卫星导航.pdf

GPSとは

1.GPS：GlobalPositioningSystem全世界測位衛星システム
2.複数の衛星からの測距情報を同時に受信することにより、陸海
ＧＰＳ基礎実験空および宇宙のあらゆる移動体や乗り物に対して、全天候、全
世界、実時間の３次元測位（位置・速度の測定）を可能にするシ
ステム
Ver.1.23.GPSという名称は主に米国のシステムを指す。
4.他にロシアのGLONASSがある。
松永三郎5.欧州GALILLEO計画
6.日本GPS機能増強計画準天頂衛星
http://lss.mes.titech.ac.jp/~matunaga/
内のテキスト参照

東京工業大学機械宇宙システム専攻／機械宇宙学科松永研究室東京工業大学機械宇宙システム専攻／機械宇宙学科松永研究室
http://lss.mes.titech.ac.jp/http://lss.mes.titech.ac.jp/

GPSとはケプラー軌道と軌道要素

宇宙部分(spacesegment)
d
高度20,200km、傾斜角55度、周期12時間の円軌道を周回するGPS衛星（6軌道面に4機ずつz1
q
配置、24機以上で運用）は、利用者が世界中のどこでもいつでも少なくとも4機の衛星が利用3
できるように最適配置され、常に自分の位置と時刻などの航法メッセージを利用者に送信し衛星
近地点
グリニジd
ている。極2
子午線a
春分点
子午線υ衛星
br&
u=ω+v
赤道面
Ωω
q2
Θ
00
xi
d1
lyEυ
i1xr
ECI昇交点aea
近地点
q1軌道地心
ECEI緯度引数b=a1−e2
v1+eE
昇交点経度tan=tan
21−e2

東京工業大学機械宇宙システム専攻／機械宇宙学科松永研究室東京工業大学機械宇宙システム専攻／機械宇宙学科松永研究室
http://lss.mes.titech.ac.jp/http://lss.mes.titech.ac.jp/

GPSとはGPSとは

利用者部分(usersegment)
地上制御部分(controlsegment)利用者部分
受信機、プロセッサ、アンテナ
主制御局：米国コロラドスプリングスにある陸海空の利用者がGPS衛星放送を受信し、正確な位置、速度、時刻を計算する。
5つのモニタ局：Hawaii,Kwajalein,Ascension,DiegoGarcia,ColoradoSprings
3つの地上アンテナ：AscensionIsland,DiegoGarcia,Kwajalein

東京工業大学機械宇宙システム専攻／機械宇宙学科松永研究室東京工業大学機械宇宙システム専攻／機械宇宙学科松永研究室
http://lss.mes.titech.ac.jp/http://lss.mes.titech.ac.jp/

1
GPSとはGPS受信器の例GPSとは

表2.1ＧＰＳ衛星の主要諸元

通称：NAVSTAR/GPS軌道面数：6面（1面に4衛星ずつ配置）
運用総数：24軌道傾斜角：55deg
軌道形状：円（離心率約0.005）昇交点赤径：60deg間隔
軌道高度：約20,200km軌道面記号：A,B,C,D,E,F
周回周期：約11時間58分02秒（0.5恒星日）
測位波電波：L1帯(1575.42MHz)C/A480W（EIRP(equivalentisotropicradiatedpower)
トリンブルP(Y)240W輻射電力、送信機の出力にアンテナ利得
L2帯(1227.6MHz)P(Y)81Wを乗じた値）
基準発信器：10.23MHz-0.00455Hzセシウム原子周波数標準（原子時計）2台
安定度10-14～10-13
ルビジウム原子周波数標準2台
予備水晶発振器
送信アンテナ：12素子ヘリカルアンテナ（衛星直下よりも周辺により強く放射する成形ビーム
アンテナ）

フルノ
東京工業大学機械宇宙システム専攻／機械宇宙学科松永研究室東京工業大学機械宇宙システム専攻／機械宇宙学科松永研究室
http://lss.mes.titech.ac.jp/http://lss.mes.titech.ac.jp/

GPSの電波信号：スペクトル拡散通信GPSのサービス

精密測位業務PPS(PrecisePositioningService)
軍関係者利用
水平方向22m(2drms,95%)、垂直方向27.5m(95%)

速度推定精度0.2m/sec(95%)=2+2
dixiyi

UTC(USNO)200nsec(95%)以内N
2
∑di
drms=i=1
N
標準測位業務SPS(StandardPositioningService)North
一般利用者用()
xi,yi