ハードウェア ～GPSとゆかいな仲間たち～

★GPS(Global Positioning System, 全地球測位システム)

「北緯35度39分30秒 東経139度44分43秒で北を向き、標高は333mだよ」

地球をとりまく人工衛星からの電波により、地球上のどこにいても現在地を知ることのできる壮大なシステム。
米軍が軍事用途に開発したものだが、今ではみんな使い放題。
ほぼすべてのカーナビに搭載されています。(昔のカーナビには非搭載!のものもある)
これひとつで、自分の位置と向きが分かる。

おおまかに言うと、複数の人工衛星からの電波を使って、三角法で現在地を割り出しています。
つまり、衛星がちょっとしか見えなかったり、同じ位置ばかりに衛星が集中していると、精度が落ちます。
地平線近くの衛星は、ビルや山で電波を遮られるので、真上方向に衛星(準天頂衛星)があるのが望ましいです。
(そもそも海外の衛星を使っているので)日本では衛星の位置が悪い(DOP値が大きい)場合が多かったのですが、
JAXA(宇宙航空研究開発機構)が、準天頂衛星初号機みちびきを打ち上げて、実験を行なっています。

・衛星が(三角法に)良い感じにバラけている(DOP値が小さい)


・ビルで衛星からの電波が遮られている。
・衛星が同じような位置にある(DOP値が大きい)



これでカーナビのお話は ＼(^o^)／ｵﾜﾀ! …とはならない。
衛星位置の問題(DOP値が大きい)以外にも…

• 民生用途で使えるGPS精度が低い。
  (ただし徐々に精度は上がってきている。これは商業利用を盛んにするため。さらにその結果、米軍でも民生品を使用するようになったため。)
• コスト削減! カーナビに載っているGPSユニットが(登山用などに比べると)しょぼい。
• ビル街や森の中では電波が乱反射してあさっての場所を示してしまう。
• そもそも空が見えない(トンネルや地下駐車場など)と使えない。

なので、その他のハードウェア、ソフトウェアと組み合わせて使います。

*ジャイロセンサー

「右に3°曲がったよ」
車の相対的な(左右)方向を検出します。
GPSでは細かい車の向きがすぐにはわかりません。
そこでこいつと組み合わせると交差点やカーブがスムーズに曲がれます。

さっき向いていた方向から、どれだけ曲がったかの積み重ねなので、誤差がたまっていくと、あさっての方向を示してしまうのが難点。

*電子コンパス

「北西ヲ向イテマス。」
車の絶対的な方向を検出します。
ジャイロセンサーに比べると反応がやや遅いが、絶対的な方向がわかるのが強み。

*車速信号

「タイヤが3.5回転してるよ」
車の電子制御のため、タイヤが回転するとパルス信号が発生する仕組みがあります。
これをカーナビに利用すると、車の移動量がわかります。
GPSが使えないトンネル内や、感知しにくい小さな車の動きをしるために使います。

こいつもジャイロセンサーと同じく、さっきいた位置からどれだけすすんだかの積み重ねなので、誤差がたまっていくと、海の中にいたりする。
車と接続する必要があるので、お手軽後付けなPNDにはない仕組み。

*加速度センサー

「1°登ってます」
首都高速のように、非常にせまい空間で分岐がある場合、上にあげた機器を駆使してもどちらの道を走っているか判別がつかない場合があります。
首都高速を案内できぬナビなぞいらぬ!!…
ここで車が上下どちらに動いてるか検知してやれば、どちらの道を走っているかわかります。

ただし標高の入った地図データとタッグを組まないと無意味。道路工事などでデコボコがある場合、役に立たないことも。
GPSでも高さがわかりますが、入り組んだ場所でのGPS精度は絶望的なので使えません…。

こいつもジャイロセンサーと同じく、さっきいた位置からどれだけ上下したかの積み重ねなので、誤差がたまっていくと、空を飛んだり地中にもぐったりする。

*気圧センサー

「標高375mですよ」
加速度センサーと似たような役割で使用。
こちらは絶対標高がわかるが、加速度センサーほど素早い反応はできない。

*ETC

「吹田JCT料金所通過」
ETC(Electronic Toll Collection System, ノンストップ自動料金収受システム)は自動で高速料金を支払ってくれるシステムですが、どこを通ったかが分かります。
特に首都高速などの入り組んだ場所で、高速・一般道どちらを走行しているか判断するときに重宝します。
もちろんETCとカーナビが接続されていないと効果は発揮しません。
また、ETC、カーナビとも同じメーカー製でないと接続できないことがほとんどです。

*ビーコン受信機

「中振交差点です」
VICS(Vehicle Information and Communication System, 道路交通情報通信システム)は、渋滞情報などを知るために使用しますが、
VICSを受信する手段として、FM多重放送、光ビーコン、電波ビーコンがあります。
このうち、光・電波ビーコン受信機が搭載されているカーナビでは、それによって位置を知ることができます。
ビーコン発信機は、交差点などでよく見られます。