GNSS（Global Navigation Satellite System、全球衛星航法システム）は、すべての衛星測位システムの総称です。多くの人が「GPS」と総称しますが、GPS はその中の1つにすぎません。現在、世界で利用可能な衛星測位システムには GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou（北斗）、QZSS（みちびき） などがあります。受信機が複数のシステムの信号を同時に受信すること（マルチコンステレーション）により、可視衛星数を大幅に増やし、収束を速め、谷間や都市キャニオンなどの遮蔽環境でも安定した測位を維持できます。以下では、5つのシステムの違い、測位の原理、信号と誤差要因を説明します。
5つの衛星システムのクイック比較
| システム | 運用国・機関 | カバー範囲 | 軌道高度 |
|---|---|---|---|
| GPS | アメリカ | 全球 | 約20,200 km（MEO） |
| GLONASS | ロシア | 全球 | 約19,100 km（MEO） |
| Galileo | 欧州連合 | 全球 | 約23,200 km（MEO） |
| BeiDou 北斗 | 中国 | 全球 | MEO／IGSO／GEO 混合 |
| QZSS みちびき | 日本 | アジア太平洋の補強 | IGSO／GEO |
さらに、インドの NavIC（IRNSS） はインドとその周辺に地域サービスを提供します。アジア太平洋に位置する台湾は、GPS、BeiDou、そして日本の QZSS のカバー範囲から同時に恩恵を受けられます。
各システムの概要
GPS（アメリカ）
最も早く完全運用され、最も広く利用されているシステムで、「GNSS」という用語が普及する前は衛星測位の代名詞でした。L1／L2／L5 などの複数周波数信号を提供し、全球をカバーし互換性も最良で、ほぼすべての受信機が対応しています。
GLONASS（ロシア）
GPS と相互補完する全球システムで、周波数分割多元接続（FDMA、新世代では CDMA も導入）を採用します。高緯度地域で GPS と併用すると、可視衛星数を増やし幾何配置を改善します。
Galileo（欧州連合）
EU が独自に構築した民生用航法システムで、高精度の複数周波数信号を提供し、GPS や他システムとの互換性が高く、高精度測位の重要な構成要素となっています。
BeiDou 北斗（中国）
MEO、IGSO、GEO 混合のコンステレーションを採用し、アジア太平洋地域で衛星数が多く幾何条件も良好で、台湾などアジア太平洋のユーザーの可視衛星数に大きく貢献します。
QZSS みちびき（日本）
地域補強システムで、衛星の多くは傾斜地球同期軌道（IGSO）を採用し、アジア太平洋の高仰角位置に長時間とどまります。都市キャニオンや山間部の遮蔽問題の改善に特に有効で、補強信号も提供します。
GNSS はどのように測位するか
GNSS 測位の核心は 到達時間（Time of Arrival）と三辺測量（trilateration） です。
- 各衛星は自身の位置と正確な時刻を継続的に放送します。
- 受信機は信号の伝搬時間を計測し、光速を乗じて各衛星との「擬似距離（pseudorange）」を求めます。
- 理論上は3つの衛星で3次元位置を決定できますが、受信機の時計誤差のため、位置と時刻を同時に解くには 少なくとも4つの衛星 が必要です。
- 可視衛星が多く、空間幾何配置が良好（DOP 値が低い）ほど測位は安定し正確になります——これがマルチコンステレーション併用の価値です。
主な誤差要因
- 電離層遅延：信号が電離層を通過する際の遅延。二周波／多周波観測で効果的に除去できます。
- 対流圏遅延：下層大気の水蒸気による遅延。モデルで補正します。
- マルチパス：信号が建物や地面で反射してアンテナに到達し、計測に偏差を生じます。
- 衛星軌道・時計誤差：精密暦と差分／補正サービスで低減できます。
単独測位（単機・補正なし）の精度はメートル級です。センチメートル級を達成するには、差分測位技術（RTK、PPK、PPP など）が必要です。詳しくは 差分測位とは？DGNSS・RTK・PPK・PPP の違いと選び方をご覧ください。
工事モニタリングでの応用
構造物や斜面の長期変形モニタリングでは、GNSS リアルタイムキネマティック（RTK）モニタリングとマルチコンステレーション観測を組み合わせることで、24時間連続のセンチメートル級3次元変位データを提供し、InSAR や傾斜計などのデータと統合して判読できます。
よくある質問
Q：GPS と GNSS は何が違いますか？ GPS はアメリカのシステムで、GNSS はすべての衛星測位システムの総称です。現代の受信機は通常、GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou、QZSS など複数のシステムを同時に使用します。
Q：なぜ複数の衛星システムを同時に使うのですか？ マルチコンステレーションは可視衛星数を増やし幾何配置を改善し、谷間や都市キャニオンなどの遮蔽環境でも測位を維持し、収束を速め、精度と信頼性を高めます。
Q：GNSS 測位には最低何個の衛星が必要ですか？ 理論上は3個で3次元位置を決定できますが、受信機の時計誤差を同時に解く必要があるため、実務上は少なくとも4個の衛星が必要です。
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