みちびきとは？準天頂衛星の仕組みとGPSとの違い

よく耳にするGNSS、そもそもGNSSとはなんでしょうか？

GNSS（Global Navigation Satellite System）は、地球全体をカバーする衛星測位システムの総称です。
かつては「GPS＝すべて」と思われていましたが、現在は世界各国が独自のGNSSを構築・運用しています。

まずは世界の国々が運用するGNSSについて表形式でざっくりみていきましょう。
日本ではニュースにもなっているみちびきですね

名称	運用国・地域	正式名称	衛星数（稼働中）	特徴
GPS	アメリカ	Global Positioning System	約31機	民生・軍事両用、最も早く実用化され、最も広く使われているGNSS
GLONASS	ロシア	Global Navigation Satellite System	約24機	寒冷地に強い、旧ソ連由来
Galileo	欧州連合（EU）	Galileo Positioning System	約28機	民生専用、高精度が売り
BeiDou	中国	BeiDou Navigation Satellite System	約45機	アジア重視、軍事色が強い
QZSS	日本	Quasi-Zenith Satellite System（みちびき）	4機（2024年以降は7機体制）	日本とアジア太平洋に特化、ビル陰でも強い

各国GNSSの詳細解説

GPS（アメリカ）

• 世界で最も広く使われているGNSS
• 1978年に初打ち上げ、1995年に運用開始
• 軍用（暗号化Pコード）と民生用（C/Aコード）を併用
• 2020年代よりGPS Block III世代へ移行中

豆知識： GPSはもともと「戦争で迷わないための地図」だった。湾岸戦争で効果を実証し、世界的に普及。

GLONASS（ロシア）

• ソ連が開発し、1993年に初期運用開始
• 冷戦後に一時低迷したが、2000年代に再構築
• 高緯度（北緯）で精度が出やすい軌道配置が特徴
• 軍事依存が高く、デュアルユース構造

コラム： ロシアではスマホにもGLONASS対応が必須。万が一GPSが使えなくなっても「自前」で測位できるため。

Galileo（EU）

• 民間主導で開発された唯一のGNSS（完全非軍事）
• 2016年から初期運用開始、2024年には完全運用へ
• 通常の無料サービスでGPSより精度が高い（約1m未満）
• 将来は災害警報機能（SAR）なども計画中

コラム： iPhoneやPixelは実はGalileoにも対応済。知らずに精度向上の恩恵を受けているユーザーも多い。

BeiDou（中国）

• 2000年代初期：国内向け（BeiDou-1）でスタート
• 現在はグローバル運用を達成（BeiDou-3）
• アジア太平洋地域での精度が非常に高い
• 中国のスマホはほぼ100%対応（国家方針）

注意点： BeiDouは暗号通信・自律制御能力が強化されており、他国からは「軍事利用前提では？」と見られることも

QZSS（日本／みちびき）

日本が運用している測位衛星が、みちびきです。正式には準天頂衛星システムといいます。他国のものと成り立ちが違うので、少し詳しく説明します。

準天頂とは何か

準天頂とは、ほぼ真上、という意味です。みちびきは、日本のほぼ真上に長い時間とどまるように軌道が組まれています。

地上から軌道を眺めると、8の字を描いて動いて見えます。北半球にいる時間が長く、南半球を通る時間が短い軌道になっているためです。この形にすると、1機あたり1日のうち8時間ほど、日本の真上付近にとどまります。3機を時間差で配置すれば、24時間いつでもどれか1機が真上にいる状態になります。

真上にいることに、はっきりした意味があります。ビルの谷間や山あいでは、低い位置の衛星は建物や斜面に遮られて見えません。真上の衛星だけは遮られません。日本の都市は高い建物が多く、GPSだけでは測位が不安定になる場所が多くあります。みちびきは、その穴を埋めるために作られました。

GPSとの違い

	GPS	みちびき
目的	世界中で使える測位	日本とアジア太平洋での補完と補強
軌道	地球を一様に覆う	日本の上空に長くとどまる
信号	測位のための信号	測位に加えて、補正情報と災害情報も送る
使い方	単独で位置が出せる	GPSと合わせて使う

みちびきは、GPSと同じ形式の信号を出しています。だから受信機から見ると、GPSの衛星が数機増えたのと同じように扱えます。置き換えるものではなく、足すものです。

みちびきが送っている3種類のもの

測位の信号のほかに、みちびきは2つの特徴的な情報を放送しています。

ひとつは補正情報です。測位の誤差を打ち消すための情報を、衛星から直接放送しています。通信回線を使わずにセンチメートル級の精度を得られるため、携帯電話の電波が届かない山間部や海上でも使えます。農業機械の自動操舵で使われているのは、この仕組みです。受信するには対応した受信機が要ります。

もうひとつは災害と危機の情報です。地震、津波、噴火などの情報を、衛星から直接放送しています。地上の通信網が切れても届くことが、この方式の意味です。対応した受信機や一部の防災端末が受け取れます。

いつから使えるのか、何機あるのか

初号機の打ち上げは2010年、本格的な運用の開始は2018年です。現在は4機体制で運用されており、7機体制への拡充が進められています。7機になると、GPSが使えない状況でも、みちびきだけで位置を出せるようになります。

自分の端末が対応しているか

近年のスマートフォンの多くは、みちびきに対応しています。設定の画面に出てこないことがほとんどですが、対応していれば自動的に使われています。

確かめたい場合は、受信している衛星を表示するアプリを使います。衛星の番号が193から199の範囲にあるものが、みちびきです。GNSSの記号ではQZまたはGQで表されます。

ただし、補正情報や災害情報のほうは、普通のスマートフォンでは受け取れません。これらは別の周波数で放送されており、対応した受信機が必要です。

どれを選べばいいの？無料なの？

こんなすごいシステム。
無料で使えるの？と思うかもしれません。

基本的に無料です。

システム	料金	備考
GPS（米）	無料	米政府が民間に無償開放。予告なしで仕様変更の可能性あり。
GLONASS（露）	無料	民生利用は自由。
Galileo（EU）	無料	Open Service（OS）は誰でも利用可能。高精度サービスは有償の可能性あり。
BeiDou（中）	無料	基本は無料。ただし詳細仕様は非公開部分もある。
QZSS（日本）	無料	L1信号や災危通報などは自由。L6など一部高精度信号は登録制。

ただし、使えるGNSSはハードウェア（GNSSチップ）とソフトウェア（設定）によって制限されるという前提があります。

デバイス例	使用可能なGNSS	備考
iPhone（近年モデル）	GPS, GLONASS, Galileo, QZSS, BeiDou	自動で最適な組み合わせを選択
u-blox ZED-F9P（産業用）	GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS	設定で有効・無効を切り替え可能
格安中華GNSSモジュール	GPS + GLONASSのみ対応	安価な分、GNSS数が制限される

GNSSの将来と融合トレンド

• マルチGNSS時代：全GNSSの信号を合わせて使うことで、精度・信頼性・可用性が飛躍的に向上
• L1/L2/L5など複数周波数を受信するデュアルバンド対応端末の増加
• 衛星測位＋地上基準局（RTK, PPP）の組み合わせによるcm級精度の民主化
• スマホ、ドローン、ロボット、農機、物流、地図、都市インフラまでGNSS依存は加速中

自動運転はもちろん、これからデバイスは自分で移動するようになっていきます。

そうです、人型ロボットですよね。

こうした人型ロボットはAIが搭載されていく未来になりますが、どうしても移動はGPSが必須になってきます。

この地上でのポイントはすべてに数値が決められており、cm級測位ができるようになっている以上、その仕組みを使わない理由は何一つないわけですよね。

これからの時代GPSの知識、技術は必ず役にたつと思います。

だからこそ、今「GNSSの種類と特徴」を正しく知っておくことが、未来のテクノロジーリテラシーにつながるのです。