ほとんどのGNSS（全地球衛星測位システム）受信機には、アンテナと処理ユニット（レシーバー）の2つの部分がある。アンテナは衛星信号を受信する場所であり、一方 GNSSレシーバーは受信された情報を理解し、緯度や経度といった私たちが理解できる測定値に変換します。
デュアルアンテナとは何ですか？
デュアルアンテナシステムの場合、それらは通常「プライマリー」アンテナと「セカンダリー」アンテナと呼ばれる。 この RT3000ユニットには2つのGNSSレシーバーが内蔵されています。GNSSレシーバーはすべての作業を行うが、実際に得られる測定値はアンテナ自体の位置に関するものである。
アンテナケーブルの長さは、レシーバーが出力位置測定値からかなり離れている場合があることを意味するため、この点に留意することが重要です。衛星ナビや日常的なGPS製品では、数メートル以上の精度が得られることはほとんどないため、これは問題ではありません。
GNSSセグメントとは？
位置、速度、高度に関する計算は、受信機ではなくアンテナ自体に関連していることを認識することが重要です。GNSSの仕組みを理解するには、GNSSを部分ごとに分け、それぞれについて少しずつ理解する必要があります。ここでは、最も一般的に知られているシステムであるGPSを取り上げ、それを3つの部分に分けて説明していきます。
- スペース セグメント
- 制御セグメント
- ユーザーセグメント
1) スペース・セグメント
スペースセグメントは軌道上の衛星に関連するものです。2015年のGPSコンステレーションは、中軌道上の32の非静止衛星で構成されていますが、すべての衛星がアクティブであるわけではありません。各衛星は、平均高度20,200km（軌道半径26,571km）、11時間58分2秒の周期で周回しています。
GPS衛星のコンステレーションは、少なくとも4基の衛星を有する6つの等間隔の軌道面に配置されています。この配置により、地球上のどの地点からでも、地平線から15°上の位置に少なくとも4基の衛星が見られることを確実にしていますが、実際にはもっと多くの衛星が見られます。
スペースセグメントの機能とは？
衛星は時代や設計が異なりますが、作動原理は変わりません。それぞれが10.23MHzの基本周波数を持つ4つの高精度クロックを内蔵しており、光速で地球に戻る2つのLバンドの搬送波を絶え間なく送信します。これらの搬送波はL1およびL2と呼ばれています。
- L1キャリアの周波数は1575.42MHz（10.23MHz×154＝1575.42MHz）である。
- L2キャリアの周波数は、10.23MHz×120＝1227.60MHzである。
搬送波が重要なのは、衛星からの情報を地球に持ち帰るからで、その情報によって受信機は私たちの位置を知ることができるのです。詳しくは GPS信号のページをご覧 ください。
2) コントロール・セグメント
コントロール・セグメントとは、GPS衛星の追跡、コントロール、各衛星への情報送信に使用される、（赤道に近い）世界各地に設置された多数の地上局を指す。
コントロールセグメントの機能とは？
各衛星の時計が同期していることが重要で、システム全体がタイミングに依存しているからだ。各衛星に送信される軌道情報も重要で、情報が送信されたときに衛星がどこにいたかを知るために必要だからです。これらの情報はすべて衛星に送られ、L1搬送波ナビゲーション・メッセージとしてGPS受信機に送られます。
3) ユーザー・セグメント
ユーザーセグメントは、ほとんどの人が関心を持つ部分です。このセグメントには、ナビ、携帯電話、UAV、法執行機関など、GPS受信機を持つ人または搭載したすべてのものが含まれます。では、それはどのように動作するのでしょうか?
ユーザーセグメントの機能とは？
前述したように、私たちの頭上を周回する衛星のコンステレーションが、光の速度で地球に途切れることなく情報を送信しています。これが私たちの位置を特定するのにどのように役立つかを理解するには少し時間がかかりますが、それは三辺測量と呼ばれるプロセスに基づいています。
あまり深く考える前に、よくある誤解を正しておこう。あなたのナビや携帯電話に内蔵されているGNSSレシーバーは、衛星に情報を送信することはありません。現在私たちが使っている受信機は完全に受動的で、情報を受信するだけだ。ヨーロッパのガリレオ・システムが運用を開始した場合、その受信機は若干異なるものになる。緊急時機能があり、起動すると情報が送信されるが、通常の運用では適用されないからだ。
例えば装甲車か何かがGPSに追跡されているという場合、何が起こっているのでしょうか。車両のGNSS受信機は衛星から信号を受信して現在地を計算します。位置を割り出すとGSMデータ接続などの他のシステムを使用して、この情報を何らかの監視局に送り返します。
結論
したがって、現在のところ、GNSS受信機は軌道上の衛星から送信された信号を受信することによって動作しています。使用される信号は、受信機のタイプによって異なります。GPS受信機が使用できるのはGPS衛星からの信号のみで、GLONASS受信機はGLONASS衛星からの信号のみを使用することができます。その測定能力を増強するために、両タイプの衛星（GPSとGLONASS）からの信号を実際に取ることができる、別のタイプの受信機があります。
さて、ここまでGNSS受信機の仕組みについて説明してきました。 GNSSとは何か？GNSSとは何か？ という問いに対する包括的な答えを提供するために、次に探るべきテーマはGPSレシーバーです。
