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衛星までの距離を割り出す

業界の記事 2020年10月13日

衛星宇宙GNSS

衛星を 探す」のページで説明したように、GPSコンステレーションの各衛星は、独自の C/Aコードこれはランダムなノイズのように見えますが、実際には決定論的なシーケンスです。シーケンスは決定論的であるため、GPS受信機は、衛星自体と全く同じコードのシーケンスを生成する能力を持っています。同じパターンを内部的に生成することにより、受信機は、衛星によって送信されているパターンを探し、その後、遅延が独自のパターンと比較してどのくらいあるかを動作します。

これは正確な時計同期で行うことができます。例えば、あなたと友人が広大な野原に立っていると想像してください。あなたたち2人は時計を同期させ、友人は正午ぴったりにスターターピストルを撃つとします。そしてあなたの友人は、野原の反対側に歩いて行きます。正午ぴったりにあなたの友人はピストルを撃ちますが、音が野原を横切らなければならなかったため、あなたには自分の時計で正午から4秒過ぎるまでピストル音が聞こえません。音速が340m/sであると仮定すると、それに所要時間を掛ければあなたの友人が1,360メートル離れていると判断することができます。

受信機とGPS衛星も同様の方法で動作します。受信機は、衛星と正確に時計を同期することができるので、衛星が信号を発信した時間を知ることができ、受信機が実際にその信号を受信した時間から衛星との距離を計算することができます。

もちろん考慮するべき他の要因もありますが、これが基礎となる原理です。

衛星

C/Aコードは衛星で生成され、Llに変調されています。パターンは決定論的で複製しやすい。

受信機

受信機で内部的に生成された同一のC/Aコード。受信機の時計は衛星の時計と正確に同期しています。

受信したGPS信号から復調されたC/Aコードは、衛星から移動しなければならなかったので、遅れて実行されているように見えます。

両方の信号を同期させるためには、受信したC/Aコードを後方にシフトさせる必要があります。シフトしなければならない時間は、信号が衛星からアンテナまで移動するのにかかった時間を反映しています。この時間に光速をかけると、アンテナと衛星の距離がわかります。

各衛星までの距離が分かったら、どのようにしてこの情報を使って自分の位置を計算するのでしょうか?トリラテレーションについては、ここをクリックしてください

これは、私たちの 'GNSSとは?シリーズ。

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