テレビ・ラジオ局とGPS

質問

GPSは、とても便利ですが、衛星を飛ばすには大きなお金が必要ですよね。GPS衛星が出すような信号を、テレビ局やラジオ局が出してる電波に乗せて発信し、それを利用してGPSと同等以上の精度で利用することはできないのですか？GPSに使えるような電波とテレビ・ラジオの電波とはまったく質的に異なるために使えなかったりするのですか？

VHF、FM、AMは、日本全国に多数あり、距離的にも衛星より近いので、これを使えば、高い精度のGPSシステムが安価にできるのではと、安易に考えました。

回答No.3

funflier · ベストアンサー

ご質問内容では既存の民間無線局を使うという意図ですが、そのままでは後述の
ADF同様に単に2点の発信局が解ってそこから自分の位置を割り出す、という事しか
出来ません。かといって既存のＧＰＳを使うのが当たり前になっている現在、既存
の民間無線局からＧＰＳ信号を出して衛星の代替にする、というのは幾つか問題が
あると考えます。

電波種類（周波数別）に整理すると、ＡＭラジオ局は「中波（ＭＦ）」に相当し、
ＦＭラジオは「ＶＨＦ（超短波）」になり、現在のデジタル放送テレビはＧＨｚ台
の「ＵＨＦ（極超短波）」になります。ＧＰＳもＵＨＦです。
ここでＡＭラジオを考えて頂くと、電波の回折があるので障害物の陰でも届きます。
またＡＭラジオの夜間、及びＦＭラジオでも時には電離層反射で遠くに届きます。
これは「到達時間計測」で距離を断定するＧＰＳには致命的です。とんでもない
距離を経由した電波ではとてつもない誤差になって現れます。

直進性が高いＵＨＦではよさそうですが、ＧＰＳは３次元測定には最低４つの局、
自動車の様に２次元情報だけでよければ最低３つの局を常時受信しなくてはなり
ません。こうなると、地上移動中に安定して受信出来るかという問題があります。
少しでも電波を遮る障害物があれば不安定になります。空中でならよさそうでも、
テレビ電波は隣県で受信出来る程度のものなので、常に４つ確保して飛行出来る
エリアは多分限られ、洋上では当然困難もしくは不可能になります。

「電波の灯台」としてだけなら航空機は古く（大戦中の零戦も）から中波による
航法を使って来てますし、この場合は専用ＮＤＢ局でなくともＡＭラジオ局２つを
受信出来れば自機位置を特定できます。
ADF（自動方向探知機、Automatic direction finder)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%84%A1%E6%8C%87%E5%90%91%E6%80%A7%E7%84%A1%E7%B7%9A%E6%A8%99%E8%AD%98
http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_direction_finder#Automatic_direction_finder_.28ADF.29

歴史的にはこの後、ＶＨＦを使うＶＯＲが主流になり、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E7%9F%AD%E6%B3%A2%E5%85%A8%E6%96%B9%E5%90%91%E5%BC%8F%E7%84%A1%E7%B7%9A%E6%A8%99%E8%AD%98

一時的には80年代後半にこうした超長波を使う全地球規模の航法システムが航空機に
実装されたこともありましたが、
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%83%A1%E3%82%AC%E8%88%AA%E6%B3%95
超長波を出す施設は結構大掛かりで運用も大変で、ＧＰＳ普及に伴い現在は
なくなりました。

結局ＧＰＳ使用が使用側にとってみればもっとも手っ取り早く廉価に済みます。
衛星運用側が今後廃止や民間利用不可の措置に出ない限り、現状のまま進むと
考えます。民間ベースで各地方局まで専用電波を出す改修を負担し、協力する
理由が現在ありません。とはいえ「ＧＰＳが突如無くなる日」が来たらどうする
のか、という想定というのは考えなくてはいけないことかもしれません。

お礼

ありがとうございます。
結局、専用のものを作って使った方が、
よかったからそうしたわけですね。

回答No.5

中村 拓男（@tknakamuri）

米国のGPSの維持費って年間500億円って聞いてますが、
これって高いんでしょうか？

他システム(ロラン等やVOR/DME, NDB等・・・)と
比較してみたかったのですが、
コストの資料がなかなかないですね・・・・

でも全地球一括で500億なら安い気がしてます。

お礼

ありがとうございます。
地上の施設なら、開始時、維持費ともに桁違いに
安いだろうにと素人考えで質問しました。

回答No.4

noname#252164

放送局の無線技術士です。

一番の大きな問題は「GPSのデータ量は放送のついでに流せるほど少なくない」ってことです。
ついでには流せないから、それ専用の設計が必要。だったら専用の衛星飛ばした方が設計が楽。

もともとGPSって軍事予算で作られたシステムですが、放送局の送信所って軍事上真っ先に攻撃される場所の一つなので、放送の電波に依存する軍事システムって難しいですよ。
また、送信所って置ける場所が限られているので、大体の地域でテレビやFMラジオの送信所は固まって設置されています。
例えば東京ではちょっと前まですべてのテレビ局とFM放送は東京タワーから電波出してました。このため、場所が違う複数の放送局からの電波をうけて自分の場所を知るというのは現状では難しいです。

お礼

>>GPSのデータ量は放送のついでに流せるほど少なくない
ありがとうございます。そういうものなんですね。

回答No.2

masa2211

VHF、FMは、アンテナから見える範囲にしか電波が届かないため、海上で位置を知ることができません。
ゆえに、ＧＰＳはどの道必要となるので、同じ目的で別施設を作ることは無駄な投資となります。

なお、以下のシステムは既にあります。
固定局からの電波で位置を知るシステム（ロランＣ）　ＧＰＳ以前に使われていたもの。主に海上用まだ現役。
　　※ＧＰＳより精度が悪い。長波を使っているので、広範囲をカバーできる。
陸上用で、測量用の電波局（電子基準点）　こちらは、1センチくらいの誤差で位置を特定するために
　使うもので、ＧＰＳと併用します。

お礼

ありがとうございます。
船と飛行機で使えないのは確かに問題ですね。
二重投資と言っても、地上の電波塔から信号を出すだけなので、
こちらの費用は、衛星と比べて非常に安くできそうですけどね。

回答No.1

IDii24

まずデジタルである事を前提ですけど、周波数帯がもう無いでしょう。そのためにアナログTVを空けたわけですから。
あとは地上だとビルの反射があって正確には反ってこないでしょう。つまり誤差だらけという事になりますね。