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ライター 林 公代 Kimiyo Hayashiライター 林 公代 Kimiyo Hayashi

日本版GPS「みちびき」4機体制へ。世界に先駆け「数センチの誤差」でナビゲーション!

どこか新しい場所に出かけるとき、カーナビやスマホの地図アプリは今や欠かせない道案内だ。でもビルの谷間などで、時々位置がずれたり、なかなかナビを始めてくれなかったりすることはないだろうか?(なぜか約束の時間が迫っているときに起こりがちで、すごく焦る)

これらのナビゲーションに使われているのが測位衛星。日本ではアメリカの測位衛星GPSを主に使っている。ところが、日本特有の高層ビルの密集地や山間部ではGPS衛星が隠れてしまい、正確な測位ができない場合がある。そこで常に天頂に近い場所(=準天頂)に日本の測位衛星をおき、「高精度」で「安定した」位置情報が得られるようにするのが準天頂衛星システム「みちびき」だ。

「みちびき」初号機は2010年9月に打ち上がった。そして今年3機が続く。2017年6月に2号機、8月に3号機が既に打ち上げられ、そして10月10日に4号機が飛び立つ。宇宙に「みちびき」が4機そろい、2018年4月からサービスが開始されることになる。

2017年8月8日、三菱電機鎌倉製作所で公開された準天頂衛星「みちびき」4号機。幅2.8メートル、約6.5メートル。

「みちびき」4機になると何ができる?

基礎知識を少し。例えば今、アナタが立つ位置を測位衛星で正確に求めるには、最低4機の測位衛星からの信号を、アナタが手に持つスマホなどの受信機で受信する必要がある。「みちびき」が4機体制になれば、「みちびき」だけで測位できるようになるか、というとそうではない。

「みちびき」は日本上空で天頂に位置するように考えられた特殊な軌道(8の字軌道)を飛ぶのだが、1機の「みちびき」が真上に滞在できるのは約8時間(「みちびき」3号機だけは静止軌道なので真上ではないが常時見えている)。当面はアメリカのGPS+「みちびき」で測位をすることになる。しかし、少なくとも常時「みちびき」1機は天頂に位置することになり、GPS衛星を補完し高精度な測位が可能になる(つまり位置がずれることが少なくなる!)。さらに日本は2023年度を目途として「みちびき」7機体制の運用を開始することが、宇宙基本計画に明記されている。7機体制になればアメリカに頼らず、日本だけでの測位が可能となるのだ。

「みちびき」4機体制でサービスが開始されれば、センチメートル級の測位が世界に先駆けて可能になる(ただし専用の受信機が必要)。

世界を見渡せば、すでに各国では独自の測位衛星システムが構築されている。アメリカは31機、ロシアは27機、欧州は18機、中国は20機、そしてインドも7機体制でそれぞれ測位衛星を運用中。日本はこれらの国に比べて後発だ。しかし、日本がダントツなのはその「精度」。欧州の「ガリレオ」は約1メートルの精度で測位しているが、その他は約10メートル級の精度。一方、日本の「みちびき」はセンチメートル級の精度で位置を特定することが可能になる!具体的には、どの道路を走っているかだけでなく、どの車線を走っているかまで宇宙から特定できる「高精度測位」を実現するわけだ。

なぜ日本だけ、センチメートル級測位が可能になるのだろう。鍵を握るのが日本全体に約1300点ある電子基準点。位置の基準となり測量に用いられる電子基準点の情報と「みちびき」の測位情報を照らし合わせて、大気の変動などによる誤差を算出し、修正のための補強信号を地上から「みちびき」に送る。このきめ細かさで世界に例のない「センチメートル級」の測位を実現する。

また、「みちびき」3号機にはメッセージ機能を搭載。震災時には、避難所ごとに安否確認状況や収容状況を、「みちびき」3号機経由で管制局に送ることができる。避難所で必要な物資や支援内容が分かるようになるし、また避難者が同意すれば、インターネットで家族が安否情報を検索・確認することも可能になる。

種子島にある準天頂衛星システム地上設備。手前にある小さいアンテナが3号機のメッセージ機能の通信に使われる予定。

有料道路の新課金システム、農業、物流…広がる活用

「みちびき」4号機機体公開の動画。(提供:ディスカバリー・ジャパン)

8月8日に行われた「みちびき」4号の機体公開時には、準天頂衛星システムを使った様々な利用事例が紹介された。たとえば道路交通分野で興味深かったのは、シンガポールで導入が計画される「次世代道路課金システム」。受信機を搭載した車を宇宙から測位し、走行区域や走行距離を正確に把握することで、ゲートを必要とせずに課金を柔軟に行うことができる。その結果、渋滞を緩和することができるという。日本ではETCカードを使った課金システムが普及しているが、ゲート通過時に速度を落とさざるを得ないため、渋滞の一因になることも。大都市の渋滞対策は世界で共通した課題であり、測位衛星を活用した「ロードプライシング」は今後、注目されるだろう。

また、農業分野での活用も期待されている。日本で農業に従事する人口は約210万人。その6割は65歳以上であり、国として農業をどうやって維持するか、省力化が課題となっている。具体的には条間(じょうかん、苗と苗の間)が40cmしかない場所をタイヤ幅30cmのトラクタで、測位信号を使って無人で走らせる走行実験に成功。プラスマイナス5センチの精度での走行は、人が行う方が難しいとも言える。無人での走行が可能になれば、除草や肥料を施す作業は無人で行い、種まきの作業は人が行うなど、役割分担が可能になる。農林水産省は、世界に先駆けて無人と有人の協調作業システム商品化に取り組む予定だという。

そして、無人航空機による物流。2016年11月末、熊本県・天草諸島で準天頂衛星システムを活用し、無人航空機の自動走行による物資輸送実証実験が行われた 。輸送は成功し、国内のほかの離島でも実証を重ねていく予定になっている。

センチメートル級測位には専用受信機が必要

ただし、「みちびき」が4機上がればすぐに「センチメートル級」の測位が実現するわけではない。専用の受信機が必要だ。カーナビやGPS時計などで「みちびき」対応のものが販売されているけれど、センチメートル級に対応した製品はまだ少ない。現在、三菱電機ではセンチメートル級の受信機を開発中。できればスマートホンなど手軽で小型の機器で、きめ細かな測位を実感し、その恩恵にあずかりたいものだ。

ところで「みちびき」4衛星、同じ形かと思いきや、微妙に形が違う。初号機は太陽電池パネルが少し長く、3号機はメッセージ通信用のアンテナがついている。2・4号機は全く同じ形の双子衛星。その違いがわかるペーパークラフトがウェブ上で公開されている(欄外参照)。作りながら、違いを実感してみてください。

そして「みちびき」4衛星を4姉妹に擬人化した、楽しいラジオCMも公開!(欄外参照)10月10日の打ち上げは、「みちびき」末っ子の旅立ち。無事に宇宙に到着し、4姉妹がそろって活躍しますように。

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