2018.02.20
アップルデバイスに搭載される、さまざまなテクノロジーを超ディープに解説！
読む前に覚えておきたい用語
GPS（Global Positioning System）
GPSは米国が運用する全球測位衛星システム（GNSS）で、1978年から現在までに計24基（予備を入れると30基）が打ち上げられた。高度2万kmの6軌道面に各4基のNAVSTAR衛星が配置されており、地球を12時間で周回する。主に船舶や自動車などのナビに利用されている。
GNSS（Global Navigation Satellite System）
GNSS（全球測位衛星システム）は人工衛星を用いた全地球規模の測位システムの総称で、米国のGPS、ロシアのGLONASS、EUのGalileo、インドのIRNSS、中国の北斗などがある。日本では2010年以降に準天頂衛星システムとして4基の「みちびき」が打ち上げられて運用が開始された。
QZSS（Quasi-Zenith Satellite System）
QZSS（準天頂衛星システム）は主に日本周辺国向けの地域航法衛星システムで、2010年に1基、2017年に3基の「みちびき（QZS-1～同4）」が打ち上げられ、2018年から4基体制で稼働に入る予定。常に日本上空に1基以上が配置され、GPSを補完する形で高精度測位を実現する。
地球上の位置を知るGNSSの仕組み
一般に呼ばれるGPSとは、正確には米国が運用する全球測位衛星システム（GNSS）のことを指す。GPS衛星「NAVSTAR」はもともと米軍が軍事目的で開発したGNSS衛星の1つで、地上約2万キロの高度を約12時間で周回する準同期衛星であり、予備機を含めると約30基が地球の軌道上を周っている。GNSSにはこれ以外にもロシアのGLONASS、EUのガリレオ（Galileo）、インドのIRNSS、中国の北斗などがあり、日本でも2010年以降に打ち上げられたQZSS衛星「みちびき」4基が高度3・26～3・89万キロの太平洋上に配置されている。iPhoneでは、3G以降でA-GPS、5以降でA-GPSとGLONASS、6s以降のモデルでA-GPS、GLONASS、ガリレオ、QZSSに対応している。
GNSS衛星には原子時計が搭載されており、極めて高精度な時刻データに加えて衛星の軌道データが送信されている。GNSS受信機はこのGNSS衛星からの送信データを捉え、内蔵時計の時刻と受信した衛星の時刻データを比較することで、GNSS衛星までの距離を求めることができる。同様の方法で3つのGNSS衛星の位置と各衛星までの正確な距離を計算すれば、受信機の位置を三次元空間上に特定することができる、というのがGNSSの基本原理だ。ただし、一般的な携帯機器に内蔵されている時計はクオーツ（水晶発振）などによる一般的な精度のため、その更正のために最低でも4つ以上のGNSS衛星からの情報を必要とする。
GNSS衛星を使った位置測位システムは、航空機、船舶、測量機器などから応用が始まり、その後カーナビゲーションやスマートフォンなどの携帯端末へと用途が広がった。現在は受信モジュールやアンテナも大幅に小型化されている。同システムのメリットは、GNSS衛星の電波の届く範囲なら地球上のどこでも位置情報を得られる点にあり、一般的に10メートル程度の誤差で現在位置を把握できる精度がある。その反面、GNSS衛星からの軌道データの転送速度（約30秒周期）の制約から、最初の位置特定に数分程度を要する点や、衛星からの電波が充分届かない屋内やトンネル内、地下施設などでは測位できないなどのデメリットがある。このため、GNSS衛星からの電波がまったく受信できないトンネル内や地下などでもある程度の位置情報取得を可能とするために、加速度センサやジャイロ（角速度）センサなどを利用した自立測位系を備えているデバイスが多い。
