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2022/10/30

カーナビの仕組みとは?なぜ渋滞情報まで表示できるの?

目的地まで案内してくれる「カーナビ」は、今や車に欠かせない機器です。
しかし、なぜカーナビは車の位置を正確に把握し、目的地まで最短距離で案内できるのでしょうか?
実は、GPS機能やセンサー、および地図を利用した大掛かりな仕組みで動いているのです。

 

この記事では、カーナビの役割・カーナビの仕組み・カーナビに渋滞情報が配信される仕組みについて分かりやすく解説します。

カーナビの仕組みとは?なぜ渋滞情報まで表示できるの?

カーナビの仕組み

カーナビは、「GPS」「センサー」「マップマッチング」という3つの要素で構成されます。
そのため、カーナビの仕組みを理解するには、上記の3要素を知る必要があります。
ここでは、GPS・センサー・マップマッチングについて解説し、カーナビの仕組みを明らかにしていきます。

GPS

「GPS」とは、グローバル・ポジショニング・システム(Global Positioning System)の略称で、現在位置を把握するシステムをいいます。
専用の人工衛星から発信された信号を受信器がキャッチし、現在いる位置を特定します。
GPSは、元々アメリカ合衆国が航空機や船舶の運航を支援するために開発したものです。

 

現在では、管制局に管理されている30機以上のGPS用人工衛星が、およそ2万メートルの高度で地球を周回しています。

 

アメリカ以外にも日本・ロシア・EUがGPSと同様の機能をもつシステムを保有していますが、こういったシステムの全てをGNSS(グローバルナビゲーションサテライトシステム:Global Navigation Satellite System)と総称します。

 

GNSSの日本語での呼称は「全地球測位システム」です。
GNSSの中でも、アメリカが開発したシステムが「GPS」と呼ばれるという位置付けです。

 

GPSが発する電波を受信することで、次の2つの情報が得られます。

 

・衛星の絶対位置(速度や方位などを含む)
・正確な時刻

 

これらの情報を元に計算し、現在位置を割り出すのです。

センサー

「センサー」とは物理的な量を測定するための部品であり、カーナビ本体に搭載されています。
カーナビのセンサーには、次の3種類があり、より正確な位置情報を割り出すためにそれぞれ機能しています。

➀ジャイロセンサー

「ジャイロセンサー」は車の方向を割り出すのに使われます。
角度を測定することにより、「車が左右のどちらの方向に、どれだけの角度で曲がったか」という情報を得ることができます。

➁加速度センサー

「加速度センサー」は、車の傾斜角度や移動距離を割り出すのに使用されます。
傾斜角度を知ることは、次のような場面で役立ちます。

 

・坂道で減速する場合
・高速道路に入る場合
・渋滞しやすい場所を特定したい場合

➂車速センサー

「車速センサー」とは、文字通り車の走行スピードを検知するセンサーのことです。
車速センサーが算出したスピードのデータは、スピードメーター・アイドル制御・スピードリミッターなどに利用されます。
また、スピードのデータは、車がどれくらいの距離を移動したかを算出するのにも使われます。

マップマッチング

正確な位置情報が分かっても、それがカーナビ上に適切に表示されなければ役に立ちません。
そこで効果を発揮するのが「マップマッチング」です。
マップマッチングとは、先述のGPSやセンサー類によって得られた自分の位置情報を、地図データの上で最も適切な道路上の位置に補正するシステムのことです。

 

マップマッチングには、次のような役割があります。

 

・割り出した位置情報が実際の道路上の位置からズレている場合に補正する
・GPSとセンサー類だけではカバーしきれない弱点を補う

以上がカーナビの仕組みです。
GPS・センサー・マップマッチングが相互に補い合うことで、カーナビが機能していることがお分かりいただけたかと思います。

カーナビに渋滞情報が配信される仕組み

カーナビが受信する情報のひとつに「渋滞情報」があります。
ここでは、カーナビに渋滞情報が配信される仕組みをご紹介します。
渋滞情報は、「光ビーコン」「電波ビーコン」「FM多重放送」という3つの情報源から配信されています。

光ビーコン

「光ビーコン」は、主に一般の道路上に設置されている情報発信装置です。
幹線道路など一般道路上を走行している際の渋滞情報は、光ビーコンから配信された情報をカーナビがキャッチします。
光ビーコンは、渋滞情報だけでなく、道路の規制状況や駐車場の満車状況なども配信しています。

電波ビーコン

「電波ビーコン」は、主に高速道路上に設置されている情報発信装置です。
高速道路を走行中には、電波ビーコンから配信された情報をカーナビがキャッチします。
電波ビーコンが配信する情報は、渋滞情報・道路の規制情報・インターチェンジ間の所要時間などです。

FM多重放送

「FM多重放送」はFMラジオ局の電波を使って配信されています。
FM放送を受信できるエリアなら、カーナビでも渋滞情報を受信できます。
FM多重放送は、一般道路と高速道路の両方で受信可能です。

まとめ

以上、カーナビの仕組みを解説しました。

 

カーナビは、「GPS」「センサー」「マップマッチング」という3つの要素がお互いを補い合いながら機能しています。
GPSが発信した情報をセンサーで受信し、割り出された位置情報をマップマッチングで地図上の正確な位置に補正します。
カーナビの仕組みを踏まえた上で、より上手にカーナビを活用してくださいね。

 

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