GPSロールオーバーとは？

GPSロールオーバーをご存知でしょうか？GPSでは独自の時刻体系が使われています。その中でGPS週数ロールオーバーという現象があります。
今回はGPSについて基本的な情報を整理した後、GPSロールオーバーについて解説します。

GPSとは

GPS（Global Positioning System、全地球測位システム）とはアメリカによって運営されている衛星測位システムのことです。
つまり、人口衛星から送信されている信号を利用して、自分の位置を測定するシステムになります。
また、GPSは24時間いつでも、どこでも、誰でも利用できます。しかも高精度に位置を測定できます。

GPSの歴史

冷戦時代の1973年、アメリカ空軍・海軍が航空機や船舶の位置を正確かつリアルタイムに把握するため、開発に着手しました。そうして開発されたのが人工衛星を利用した「GPS」です。その後、1989年に人工衛星の打ち上げを開始、1993年にGPSの運用が開始されてます。

GPS衛星っていくつあるのか？

GPS衛星の数は現在24機（予備機を含むと31機）で、上空約20,000kmの軌道を周回し、「現在位置」と「現在時刻」を発信しています。地球上のどこにいても上空に4機以上のGPS衛星が存在するように配置されています。

位置がどうやってわかるの？

「GPS衛星受信機」(スマートフォンやカーナビに内蔵されている)がGPS衛星の信号を受信します。受信機は信号が届く時間により、衛星と受信機の距離を計算します。3つの衛星から受信した情報で計算し、位置が測定しています。しかし、計算には誤差が発生するため、より正確な位置を測定するには4つ以上の衛星からの情報が必要とされています。

日本の衛星システム「みちびき」とは

今までの衛星測位サービスは、アメリカが運用するGPS衛星を利用していたため、上空にある衛星数が少ないなどの理由により、安定したサービスが受けられませんでした。
そこで、時間帯や場所を選ばず、いつでもどこでも利用できる安定した衛星測位サービスを実現するため、GPS衛星と互換性を持ち、GPS衛星と一体で利用することができる「みちびき」が2018年11月にスタートしました。
これにより、衛星測位のサービス環境が劇的に進化しました。また「みちびき」は、日本と経度の近いアジア、オセアニア地域でも利用することができます。

GPS週数ロールオーバーとは

GPS では「GPS 時」と呼ばれる独自の時刻体系が使われています。GPS 時は （日本時間）1980年1月6日午前9時をスタートとして、現在の時刻を何週目の何秒目という風に「週」と「秒」だけで表現します。
しかし、週番号は10ビットしかないため、1023が上限となっており、1024週目は週番号が再び0に戻ってしまいます。この現象を「GPS週数ロールオーバー」と呼んでいます。

1024週（約19.6年）の周期で行われるロールオーバーは、前回、1999年8月22日に発生し、この日のGPSの電波に含まれる週番号が0に戻り、GPS機器には1980年1月6日として認識されてしまいました。このときは測量機器やカーナビで時刻が正常に表示されなかったり、測位が行えなくなったりと、さまざまなトラブルが発生しました。
そして、この次にロールオーバーが起こる日時が、日本時間の2019年4月7日8時59分42秒です。
前回のロールオーバーで混乱が起きた教訓を踏まえて不具合が起きないように対策しているメーカーや機器が多いが、それでも古いカーナビやGPS受信機などでは、この日以降に不具合が起きる可能性がある。そのような機器を使っている人は注意が必要である。

参考：みちびき（準天頂衛星システム）