日本有数の観光地に謎の物体が出没しています。
ここでスマートフォンのカメラを向けると…画面に登場したのは箱根を舞台にした人気アニメのキャラクター。
こちらは駅の近く。
ここにも！あっ面白い！何が起きているのか！？現実の風景に情報を重ね合わせるＡＲ拡張現実の技術を使うとこんな不思議な世界が展開するんです。
ＧＰＳの位置情報を頼りに目的地に到着。
スマートフォンの画面にはその場所限定のキャラクターが出現。
一緒に記念撮影もできちゃうんです。
ＧＰＳを活用したユニークな観光イベント。
こんな事ができるのも人工衛星による測位システムのおかげです。
この測位システムを更に進化させる計画が今日本で進行中です。
いわば日本版ＧＰＳ。
位置情報の精度が飛躍的に向上する予定です。
いつでも「どこ」が正確に分かる。
測位技術の最先端に迫ります。
箱根に行くとあんなにキャラクターに会えるって面白いですね。
あのキャラ僕大好きなんですよ。
そうなんですか？行ってみたいですね。
あれって誰でも参加できるんですかね？できます。
普通のスマートフォンに専用のアプリをダウンロードすればもうあとは奈央さん行くだけですよ。
行きたい！あれ全国でいろんな場所でできたら楽しそうですね。
本当そうですよね。
でもこんな観光イベントが可能なのも携帯電話にＧＰＳ機能がついてるからですよね。
ああ。
そもそもＧＰＳってどういう意味か知ってますか？ＧＰＳ…人工衛星を使って自分の位置が分かるというやつですよね。
そうです。
こちらが…全地球測位システムといいます。
アメリカの軍事衛星を民間利用してるんですね。
すごいたくさん飛んでますね。
ありますね。
これおよそ３０基高度が２万２，０００キロメートル。
大体静止軌道の2/3ぐらいですか。
秒速が３．７キロ。
へえ〜。
このＧＰＳ衛星を使うとどうして我々の位置情報が分かるのかすご〜く簡単に説明してみましょう。
はい。
衛星が１基あります。
電波を発信します。
それを奈央ちゃんが受信します。
すると奈央ちゃんはこの球の表面のどこかにいるんですよ。
この衛星は電波を発信する時に衛星の位置と時刻の情報をデータとして電波にのせます。
それを奈央ちゃんが受信すると時間が変わってますよね。
その時間のズレが分かると距離も計算できると。
なるほど！距離が分かるっていう事は衛星を中心として…。
球の表面のどこかにいる。
という事なんですね。
でもこれだけじゃまだ正確には分からないですよねどこか。
という事で次は２基目の衛星からの電波を受信します。
すると球の表面同士が交わって…。
あっ白い線の中のどこかにいるって事ですね。
そうなんです。
だいぶ絞られましたね。
今度３基目の電波を受信するとこの白い線と球の表面が交わって２点になります。
お〜！この２点のうち地球上にあるのは…。
この１点だけです。
そこに奈央ちゃんがいるんですよ。
という事は３基あれば自分がどこにいるか分かる訳ですね。
そうなんですね。
ただ実際にはＧＰＳの受信機の時計の精度が十分じゃないので４基目の情報で補正をしてやるんですね。
へえ〜。
このＧＰＳ衛星３６０度見渡せる場所ですと９基から１０基の信号を受信する事ができるんですがどこにいても受信する事ができるという訳ではないんです。
こちらは道路の３Ｄ地図。
国や地方自治体など道路管理者が使います。
勾配やガードレールなど道路周辺の細かな情報が網羅されています。
３Ｄ地図を作るのに欠かせないのが道路基盤データを迅速に収集するモービルマッピングシステムＭＭＳを搭載した車両です。
ＧＰＳアンテナカメラレーザーセンサーを駆使して道路情報を収集。
中でもＧＰＳの位置情報が正確でないと精度の高い地図は作れません。
ＧＰＳの位置情報を正確にするために重要なのができるだけ多くの衛星の電波をキャッチする事です。
現在この車の上空に…画面右が衛星の位置。
左が現在の誤差の状況を表しています。
７〜８基の衛星を受信しているこの時は位置情報の誤差は小さくなっていました。
しかし少し走るといきなり青い衛星が１つだけになってしまいました。
何やらアラームも聞こえてきます。
（アラーム）周囲のビルでＧＰＳ衛星の電波が遮られていたのです。
このままでは測位精度は劣化していく一方です。
再び見通しのよい道路に出てきました。
すると状況が回復し始めました。
６基の衛星がキャッチできています。
東京の都心を計測したこの日の分析結果です。
赤い部分が受信した衛星の数が足りなかった箇所。
ルートの半分でＧＰＳ衛星の信号を十分受信できなかったのです。
上空の視界が開けてないような地域っていうのは…都会だとＧＰＳの受信とかが結構難しくなっちゃうんですね。
これは結構精度が命なのでシビアですね。
繰り返し計測すればデータがとれる場合もあるんですがどうしても難しい場合は昔ながらの方法でもう人が測るしかないそうなんですよね。
結局人の手でやらなきゃいけないんですね。
という事で今から５年前に日本版ＧＰＳと言えるようなシステムが始まったんです。
それが「みちびき」という人工衛星なんですね。
これはほぼ日本の上にいてくれるんですよ。
へえ〜。
それって静止衛星って事ですか？静止衛星じゃ駄目なんですよ。
静止衛星だと赤道だったら真上に来ます。
でも東京だったらば５５度ぐらいになっちゃうんですね。
ビルに遮られちゃう。
という事でちょっとユニークな軌道を考え出したんですよ。
え〜っどんな軌道なんだろう？何ですかこれ？これですね「みちびき」の軌道を再現するスペシャルマシ〜ン！お〜！今は静止軌道ですね。
これ高度が３万６，０００キロメートル。
地球と一緒に回ってますね。
確かにこれだと赤道から見ると真上ですけど日本から見るとちょっと高さが足りないって事でしたね。
では「みちびき」の軌道を再現してみましょう。
えい！おっ傾いた！４０度傾きました。
お〜！へえ〜。
さあこの状態で地球から人工衛星を見るとどう見えるでしょうか？え〜っ分からないです！地球にカメラが取り付けてありますよね。
こちらの画像を見て下さい。
これ地球から「みちびき」を見たものです。
えっでもちょっとまだ…。
奈央さん指でたどってみてもらえますか？分かりますかね？あっ８の字になってるんですね。
そうこれ８の字軌道なんですよ。
４０度傾けるだけでこんな面白い軌道になるんですね。
これだと日本の真上にも来ますよね。
それでこの軌道上に人工衛星を数基上げてやれば必ずそのうちの１基は日本の真上に来ると。
お〜！それなら邪魔になってるビルがあっても真上に来るからちゃんと観測できると。
へえ〜。
本当よく出来てますよね。
でも実際の軌道はもう少し工夫が凝らされているんですね。
その形なんですが中心が赤道からずれていまして非対称の８の字型になっているんですね。
この軌道ですと４基衛星が打ち上がればどれか１基は必ず日本の上空にいるという事になりますよね。
そこでこの衛星はほぼ真上ほぼ天頂という事で準天頂衛星と呼ばれているんです。
準天頂衛星ですか。
はい。
へえ〜。
ここからは専門家の方と一緒に見ていきましょう。
東京大学空間情報科学研究センターの柴崎亮介さんです。
よろしくお願い致します。
よろしくお願い致します。
「みちびき」を使えばＧＰＳがかなりパワーアップできるんですか？そうなんです。
「みちびき」はＧＰＳと同じまず信号を出すんですね。
しかもいつも上にあるのでＧＰＳって４つないと位置が決まらないってありましたよね。
それが結構３つぐらいで駄目な時ってあるんですね。
ビルに遮られて。
その時にプラス１あると実は結構それで位置がちゃんと決まるようになります。
ＧＰＳ衛星が１基増えるような感じですか？そうですね。
もちろん数が足りないっていうのも補正しますけれどももう一つ重要な事はＧＰＳの信号って結構誤差が実はあるんですよ。
その誤差をどう直したらいいかというデータを「みちびき」はちゃんとその信号の中に埋め込んでいてそれを受信するとそれも補正してもっといい精度をパッと出す事ができるんですね。
これは補強っていう言い方をするんですけどある種の放送機能みたいなものなんです。
ちゃんと電波を受信できたとしても誤差が出てしまうんですか？そうなんですよ。
ＧＰＳは大体２万キロ離れていて「みちびき」は３万６，０００キロ離れてますよね。
そこをず〜っと電波が飛んでくる時に途中で電離層にぶつかったり地面の近くに来ると水蒸気がいっぱいあります雲とか。
そうすると遅くなるんですよね。
それがどのぐらい遅くなるかよく分からないので誤差になるんですがそれを補正するために地上のある場所にアンテナを立てて場所分かってるんですね。
だからあの衛星から来るシグナルはここまで例えば１０秒ピッタシだと分かってるんですね。
でも計ってみたら１１秒かかった。
あっ途中で１秒分遅れたんだねというのが分かったらその１秒っていうデータを周りの人に教えてあげるんですよ。
そうするとみんなが１秒ずつ差し引いて計算するので精度がピュッと上がるっていうふうになるんですね。
そういう信号を「みちびき」は中に埋めといてくれてるってそんな事なんです。
そんな何秒も遅れてしまう事があると？え〜っと実際には大体どのぐらいかっていうと…そのぐらいなんですけれどもでもやっぱり下では何十メートルという誤差になるのでもうそういうところもきっちり直すっていう事をちゃんとやっていくという事なんですね。
そしたらじゃあ「みちびき」を使えばどれぐらい精度が上がりそうなんですか？最高では大体センチまで行きます。
そういう意味ではすごく精度が上がるので「みちびき」を受信するといい事がたくさんあるという事になります。
「みちびき」ってもう打ち上がってるんですよね？１個だけなんですが上がっています。
なので１日に８時間しか真上に来ないんですね。
なのでその時間帯を見計らって計ったりしなきゃいけないので今はちょっと実験的なんですけれども今から３年後…そうするといつも必ず１個あるのでずっと使えます。
２０２３年になると更に３つ追加して７個になるんですね。
そうすると「みちびき」だけで４つ見えるのでそれだけでもちゃんと位置が分かるっていうふうになります。
現在１基の「みちびき」を使ってさまざまな企業や研究機関が実験を行っています。
車に取り付けているのは「みちびき」の信号を受信するアンテナ。
車で位置情報という事は高性能なカーナビですね。
この黄色い丸が車の位置。
画面はシンプルですがどこがすごいんですかね？それが分かるのが２車線の道路を走った時。
車線が増えました。
そして…。
車線を変更すると即座に反応。
「みちびき」のセンチメートル級の精度ではこんなのはお茶の子さいさいなんです。
一方北海道でも先月「みちびき」の信号を使った新たな実験がスタートしました。
冬吹雪で真っ白。
そんな中で行う除雪作業。
オペレーターの人たちはどうやって自分の位置を確認しているのでしょうか。
長年除雪してますので…そこで「みちびき」の精密な位置情報を使えば熟練したオペレーターでなくても的確な運転ができると考えました。
準天頂衛星ですと…研究者たちは除雪車のオペレーターに正確な位置情報をガイドする安全システムを考えました。
車両のオペレーターのそばにこれを置きますよね。
更にどれだけハンドルを切った方がいいという角度修正機能も実験する予定です。
この実験の走行データから除雪車を支援するシステムの構築を目指します。
海外でも「みちびき」による高精度測位の実証実験が行われています。
シドニーの南西およそ６００キロ稲を栽培する農場です。
去年１１月「みちびき」の信号を使ってトラクターを無人で操縦する実験が行われました。
無人トラクターには走行ルートが入力されています。
そして「みちびき」の信号で位置を補正しながら進むのです。
肥料や水をまくのも全て自動制御。
効率的な精密農業を目指します。
でも成育中の稲をちゃんと踏まずに走行できているのでしょうか。
稲の間隔が４０センチ。
そしてタイヤの幅は３０センチ。
という事は許されるズレは僅か５センチ。
何かすごいギリギリ。
ご覧のとおり踏んでいません。
ここオーストラリアでもセンチメートル級の精度を実現しました。
無人での精密農業システムが実現すれば夜でも作業できるため農業の飛躍的な効率化が期待されます。
すごいですね。
このセンチメートル級の精度があればいろんなとこで利用できそうですね。
こうなってくると…除雪車がありましたけれども普通自動走行の車ってカメラがついてて前見てるんですが吹雪いてる時に自分がどこにいるか何も見えない時はどうしようもないですよね？そういう時にやっぱり衛星測位がないと駄目だと。
だから必ず衛星測位の非常に精度のいいものが絶対いるというのが１つなんですね。
あと除雪しながらガードレールをガリガリ削ったりしてはいけない訳ですごく精度のいい地図じゃないとやっぱりガードレールよけられない。
そうすると今度は地図を作るのにも高い精度の衛星測位があるとすぐ出来てしまう。
つまり車で走っただけでレーザーで地図を作るという３次元のがありましたよね。
そういう意味で両方の意味から衛星測位がないと逆に言うとロボットカーって実現しないんですね。
奈央さん何か気付く事ありました？精密農業のところで。
あれ日本じゃなくてオーストラリアでしたよね？でしたよね。
という事は「みちびき」日本上空だけじゃなくて南半球もカバーしてるからこそオーストラリアでも威力が発揮できるという事なんですか？そうですね。
オーストラリアはちょうど衛星南に行った時に全部使える訳でさっきのトラクターの実験でも例えばさっき誤差を補正する電子基準点みたいなのがありましたけどああいう所割に少ないんですね。
ただやっぱりそういう補正をする技術っていうのがどんどんよくなってきていて基準点が２５０キロ離れているような所でも稲を踏まずに５センチでトラクターが動くというような事ができていくんですね。
そういう意味ではとてもグローバルな技術だといえます。
これだと日本とオーストラリア以外にもいろんな国が使いたがりそうですよね。
それは実は引き合いはものすごく来ていて農業関係だとマレーシアで無人トラクターなんていうのがあるんですけれども例えばタイだとかフィリピンインドネシアでも主に災害対応で例えば地面の高さが分かれば洪水の予測ができるとかそういう事でこういう技術を是非使いたいという要請はたくさん来ていていろんな所で今シンポジウムを行ったりワークショップしたりしています。
こうした「みちびき」などの衛星測位頼りになるんですがこれでもまだ位置を測定するのが難しい場所があるんです。
どこでしょう？「みちびき」もう完璧って感じしましたけど。
そんな苦手な場所があるんですか？あそこはね測位できませんよ。
あそこだ。
あそこ。
どこだろう？センチメートル級の精度を誇る「みちびき」でも測位が難しいといわれるのは一体どこなのか。
それは屋内や地下街。
さすがにここには「みちびき」の電波は届きません。
では一体どうやって測位するというのか。
実は今屋内でも位置情報を取得できるようさまざまな測位方法の実験が行われているんです。
こちらのシステムでは超音波を発信する機器を複数設置。
端末が受信した超音波から現在地を割り出そうというのです。
一方で新たな機器を設置せずに屋内測位を行うアイデアも登場しています。
特に鉄骨で出来た建物では場所ごとに固有の磁場がある事が知られています。
スマートフォンの地磁気センサーの計測データから位置を割り出そうというのです。
これが検証用アプリケーションの画面。
実験の結果誤差２メートルくらいの精度でリアルタイムで現在地を特定できたといいます。
しかし課題は残りました。
結構いい線いってますよね。
実は今のような話ってオリンピックとかパラリンピックがとっても大切なんですね。
なぜかっていうと東京って公共交通機関がものすごくよく出来ててすぐ動けますよね。
それがメリットなんだけど乗り換えで迷っちゃう外国人にとってはそれがものすごいデメリットになって。
なので初めて来た人でも迷わないようにするというのがとっても大切でかつこういうものがとてもいいデモンストレーションになってほかの街でも使われればいいなというので２０２０年がとても大きなターゲットになっています。
例えばオリンピック観戦に来た外国の方がホテルを出て地下街を通ってスタジアムの自分の席まで導いてくれたらすごくいいですよね。
すご〜い。
でも何か便利になり過ぎるとちょっと怖いような気もするんですよね。
そうですね。
これはスマホなんかで情報というか自分の位置情報を知ると。
という事はその瞬間に自分の位置が知られてしまうという事ですね。
そうなんです。
だから必ず両側にデータが残っているんだけれどもそのデータの価値とでもやっぱり気持ちが悪いというののバランスがとれるようにしていこうっていうのが恐らく位置情報に関する大きな課題。
いろんなアプリダウンロードして何かどんどん入れてるといっぱいデータがきっとあるんだよなと思うけど誰も一覧表は持っていないんですね。
そこの一覧表をちゃんと見えるようにしてもらうというのももう一つ…一番最初の一歩ですよね。
柴崎さんご自身は特にどういったところに今回の「みちびき」ですとか可能性を感じていらっしゃるんですか？私はやっぱり海外でこういうものを使うというのがすごく大きなポテンシャルがあると思います。
ある程度日本はインフラがあるから衛星が入り込む隙間っていうのが結構厳しいんですね。
むしろ海外が交通問題にしてもとっても深刻だし洪水もひどいし衛星しかない所がとても多くて人口もどんどん増えてますよね。
だからそういう所でどんどん使ってもらうっていうのを向こうでやってそれをうまくいいのを日本に持って帰るぐらいのつもりでやるっていうのが非常に重要だと思ってます。
何か社会問題とか解決できたりしそうですよね。
位置が分かるとまさに助けに行けるし今例えばバングラデシュだとかああいう洪水の多い所でＧＰＳだけではないんですけれども携帯なんかから出てくる位置情報で洪水の警報をその人たちに流すとか誘導するとかそういう実験って始まってるんですね。
でも超高精度の測位社会が来ますよね。
精度が上がっていくと本当に私たちも助かる事がいっぱいあるんだなって事気付きましたね。
特に運転は私よくするので事故も減りそうだしただ単純に道が分かりやすくなるってだけじゃなくて安全もより上がりそうですよね。
そうですよね。
楽しみです。
柴崎さんどうもありがとうございました。
それでは「サイエンスＺＥＲＯ」。
次回もお楽しみに！2015/03/15(日) 23:30〜00:00
ＮＨＫＥテレ１大阪
サイエンスＺＥＲＯ「高精度測位社会がやってくる」[字]
ＧＰＳなどで得られる位置情報が、センチメートルの精度で得られるようになる！鍵になるのは準天頂衛星「みちびき」。電波の届かない地下街などでの測位技術も続々開発中。
詳細情報
番組内容
スマホ内蔵のＧＰＳにより簡単に位置情報がわかる時代ですが、数年後には精度が大幅にアップします。鍵となるのは、日本の準天頂衛星「みちびき」。常に日本上空にとどまる不思議な軌道のおかげで、センチメートル精度で位置情報が得られる予定です。番組ではカーナビや農業などへの応用研究を紹介します。また、東京オリンピックに向けて開発の進む電波が届かないところでも位置情報が得られる技術の最新情報もお伝えします。
出演者
【ゲスト】東京大学空間情報科学研究センター教授…柴崎亮介，【司会】竹内薫，南沢奈央，【キャスター】江崎史恵，【語り】土田大
ジャンル :
ドキュメンタリー／教養 – 自然・動物・環境
ドキュメンタリー／教養 – 宇宙・科学・医学
ドキュメンタリー／教養 – 社会・時事
映像 : 1080i(1125i)、アスペクト比16:9 パンベクトルなし
音声 : 2/0モード（ステレオ）
サンプリングレート : 48kHz
OriginalNetworkID:32721(0x7FD1)
TransportStreamID:32721(0x7FD1)
ServiceID:2056(0x0808)
EventID:24628(0x6034)