自動車を導く電波航法：仕組みと未来
車を知りたい
先生、「電波航法」ってよく聞くんですけど、具体的にどんな仕組みなんですか？
自動車研究家
電波航法はね、電波を使って自動車の位置を知る方法のことだよ。いくつか種類があるんだけど、例えば、GPSを使ったことがあるかな？
車を知りたい
GPSはスマホでよく使います！あれも電波航法なんですか？
自動車研究家
そうだよ！ GPSは衛星から電波を受信して位置を測る「衛星航法」の一種なんだ。電波航法には他にも種類があるから、教科書で調べてみてね！
電波航法とは。
自動車用語の「電波航法」とは、電波を利用して位置を特定する航法技術のことです。電波航法には、大きく分けて「双曲線航法」「衛星航法」「サインポスト法」の3種類があります。
いずれの方式も、従来の推測航法で使用されていた方位センサーや距離センサーの代わりに、専用のアンテナと受信機を用いて電波を受信し、その情報から緯度・経度を算出します。
「双曲線航法」は、古くから船舶を中心に利用されてきた「ロラン(LORAN)航法」が代表例です。最新のロランCでは、世界中に設置された基地局から発信される100kHzの長波パルス波を利用します。このパルス波は、主局と従局(2〜4局)から同期して発信され、受信機に届くまでの時間差と位相差を測定することで位置を特定します。しかし、道路で使用するには誤差が大きいため、主に船舶向けに普及しました。
「衛星航法」は、現在広く普及しているGPS(全世界衛星測位システム)が代表例です。高度約2万kmの軌道上を周回する24基のGPS衛星から発信される電波を受信し、その時間差から各衛星との距離を計算することで、地球上の位置を特定します。受信には最低4つの衛星からの信号が必要ですが、GPS衛星は常に5つ以上受信できるよう配置されています。近年では、地上の基準局から位置修正情報を受信することで、さらに高精度な測位が可能となり、自動車や携帯電話など幅広い分野で利用されています。
「サインポスト法」は、主要道路沿いに設置された無線標識から発信される電波を利用する方式です。無線標識は、それぞれ固有の信号を発信しており、車両はその信号を受信することで、自身の位置を特定します。ITS(高度道路交通システム)の普及に伴い、路車間通信の一環として補助的に活用が期待されています。
電波航法とは：自動車の位置特定の仕組み
電波航法は、電波を利用して位置を特定する技術です。 GPSのように、人工衛星からの電波を受信することで、地球上のどこにいても自分の位置を知ることができます。自動車のナビゲーションシステムにも応用されており、目的地までのルート案内などに役立っています。
双曲線航法：ロランシステムとその特徴
– 双曲線航法ロランシステムとその特徴
自動車の自動運転技術の進化には、正確な位置測位が欠かせません。そのための技術の一つとして、電波航法が注目されています。電波航法とは、電波の性質を利用して位置を特定する技術です。ここでは、その中でもかつて船舶や航空機で広く利用されていたロランシステムについて解説し、その特徴を見ていきましょう。
ロランシステムは、陸上局から送信される電波の到達時間差を利用して、双曲線を描画することで位置を特定する航法システムです。複数の陸上局から送信される電波を受信し、その時間差から自分がいる位置を特定します。この際、電波の到達時間差が等しい地点を結ぶと双曲線を描くことから、双曲線航法とも呼ばれます。
ロランシステムの大きな特徴は、その広範囲な測位能力です。陸上局から遠く離れた海上でも位置を特定することができ、かつては遠洋航海や航空機の長距離航路で広く利用されていました。しかし、GPSなどの衛星測位システムの登場により、近年ではその役目を終えつつあります。
一方で、ロランシステムはGPSと比べて電波が障害物に強く、ビル街や山間部でも比較的安定した測位が可能です。そのため、近年では自動運転技術への応用が期待されています。自動運転において、高精度な測位は安全確保のために不可欠です。GPS信号を受信しづらい環境下でも安定した測位が可能なロランシステムは、自動運転技術を支える重要な技術となる可能性を秘めています。
衛星航法：GPSの原理と自動車への応用
私たちの生活に欠かせない存在となったカーナビゲーションシステム。その根幹を支える技術の一つが、衛星を用いた測位システム、GPSです。GPSは、地球の周りを周回する複数の衛星から発信される電波を受信し、その時間差から現在位置を特定するシステムです。
自動車では、このGPS情報を利用することで、地図上の現在位置表示、目的地までのルート案内、渋滞情報の提供などが可能になります。近年では、GPS情報と高精度な地図データを組み合わせることで、車線変更のタイミングや複雑な交差点での案内など、より詳細なナビゲーションを実現しています。
さらに、自動運転技術においても、GPSは重要な役割を担っています。車両の位置を正確に把握することで、周囲の状況を認識し、安全かつスムーズな自動運転を実現するための基盤となります。
サインポスト方式：ITSにおける位置特定の補助
ITS（高度道路交通システム）において、車両の正確な位置情報は安全運転支援や自動運転の実現に不可欠です。しかし、GPSだけではトンネル内や高層ビルの谷間など、電波が届きにくい場所では正確な位置を把握できません。そこで活躍するのが「サインポスト方式」と呼ばれる電波航法です。
サインポスト方式では、道路上に設置された「準天頂衛星システム補強情報発信器」から、位置情報を含む電波を送信します。車両はこの電波を受信することで、GPSの誤差を補正し、より正確な位置を特定することができます。特に、トンネル内や高層ビル街など、GPSの精度が低下しやすい場所において、その効果を発揮します。
サインポスト方式は、ITSの進化に貢献する重要な技術として、今後の更なる普及が期待されています。
未来の自動運転における電波航法の役割
自動運転の実現には、車両の正確な位置把握が不可欠です。そのために、GPSなどの衛星測位システムに加え、電波航法が注目されています。電波航法は、地上に設置された基地局からの電波を用いることで、より高精度な測位を可能にします。
特に、都市部や山間部など、GPSの電波が届きにくい場所では、電波航法の優位性が際立ちます。基地局からの電波を補完的に利用することで、安定した自動運転を実現できるのです。
さらに、電波航法は、将来的に5Gや6Gなどの次世代通信技術との連携が期待されています。より高速かつ大容量の通信が可能になることで、車両はリアルタイムに周囲の状況を把握し、より安全な自動運転を実現できるようになるでしょう。