GPSがドローンの飛行に与える影響とは

• GPSってなに？
• GPSとドローンの関係は！
• GPS機能付きドローンはどんな機種があるの？

上記のようにお考えではないですか。

当記事では下記の事項について解説していきます。

【GPSについて】

【GPSとドローンの関係】

【GPS機能付きドローンの紹介】

当記事をご覧になれば、GPS機能付きドローンに詳しくなるでしょう。

ぜひ、最後までご覧ください。

GPSについて

出典：(C) 内閣府

GPSとは「Global Postitioning System（グローバル・ポジショニング・システム）」の略で、全地球測位システムのことです。

対象物の位置が地球上のどこにあるかを、人工衛星を利用して把握するシステムなのです。

位置を把握するために使用する人工衛星システムを総称して、GNSS（Global Navigation Satelliite System）全球測位衛星システムと言います。

現在位置がわかる理由

現在位置は、どのようにして分かるのでしょうか。

GPS衛星からの情報を受信するのには、電波を使います。

電波の速度は高速で一定なので判明している軌道上を飛行する人工衛星から電波信号を送信して受信機までにかかった時間により、人工衛星との距離がわかります。

【距離＝速度×時間】なのです。

いくつかの衛星からの距離を把握することにより、現在位置がわかるのです。

出典：(C)名古屋大学宇宙地球環境研究所

現在位置を把握するには、最低4つの人工衛星が必要になります。

GPSの種類

GPSの種類は、いくつかあります。

よく言われるGPSは、アメリカの現在位置を把握するために使用されている測位システムのことです。

アメリカ以外にも下記のように、国ごとに位置把握するための人工衛星があります。

日本の衛星「みちびき」は、2024年度中には7機体制となります。

みちびきが7機体制になると、常に日本上空には4機の衛星が飛行することになり、他国の衛星の援助なしに「みちびき」のみで現在位置を把握できるのです。

GPSのエラー

4つ以上の衛星がそろえば正確に現在位置が把握できますが、それでも人工衛星には誤差があります。

誤差の種類と生じる理由は、以下の通りです。

いろいろな条件により、誤差が生じるのがわかります。　

GPSとドローンの関係

出典：(C) JAXA

GPSを使用すると、現在位置が正確に把握できることが分かりました。

GPS機能付きドローンは、GPSをどのようにドローンに活用するのでしょうか。

GPS付きドローンでできること

GPS機能付きドローンは、GPSの力を借りてより安全に安定して飛行することができます。

GPS機能付きドローンについて、解説します。

GPS付きドローンは、GPSの利用により多くの機能を使用できます。

ただしGPS付きドローンの機能には良いことだけではなく、考慮しなければならないこともあるのです。

GPS付きドローンのメリット・デメリット

GPS付きドローンは、GPSの機能を利用していろいろな機能をもっています。

それぞれ、GPS付きドローンにはメリットとデメリットがあるのです。

GPS付きドローンのメリット・デメリットの解説は、以下の通りです。

GPSのメリット・デメリット

GPS付きドローン操縦中は突然自動機能がオフになることを想定して、常時ドローンの動きの監視が重要です。

GPS付きドローン自動帰還機能のメリット・デメリット

GPS付きドローン自動帰還機能では、帰還時に直線的に帰還する点に注意する必要があります。

GPS付きドローンフォローミーモード機能のメリット・デメリット

GPS付きドローンフォローミーモード機能では、機体独自のデメリット以外にも法律面も考慮する必要があるのです。

GPS付きドローンの誤差

GPS付きドローンは最低4つの衛星が受信できれば、正確に現在位置を把握できます。

GPS付きドローンの誤差は受信できている衛星の数にもよりますが、約2ｍです。

衛星からの情報で現在位置を把握しているGPS付きドローンの誤差が約２mに対して、RTK搭載ドローンの場合は数㎝の誤差になります。

RTK搭載ドローンとは衛星信号からの現在位置の把握だけではなく、地上に基準局をもうけて、その基準局からの信号も参考にして現在地を把握するものです。

RTK搭載ドローンは現在位置が非常に正確になり、測量に使われるGPS付きドローンはRTK搭載ドローンになります。

GPS付きドローン飛行の心構え

GPS付きドローンはGPSがオフになると風に流されたり、ドローンの居場所がわからなくなります。

GPS付きドローン操縦中は常にGPSからの信号が切れた時を想定して、操縦するべきです。

航空機の操縦でも同じことが言えて、自動操縦で飛行中でもパイロットはすぐに操縦ができるように監視・準備をしているのです。

また、状況によっては自動操縦だけでなく手動操縦に切り替えて、技量維持に努めています。

GPS付きドローンも常にGPS操縦に頼ることなく可能であればGPSをオフにして操縦し、技量維持に努めるべきです。

200g以下のホビードローンなどで練習をしておくと、操縦が難しいので練習には良いでしょう。

飛行前には、GPS付きドローンのGPS電波の受信状況についても確認しておきます。

GPS付きドローンへのGPS電波が切れる可能性のある場所について

飛行空域によりGPSからの信号の受信が難しい場合は、現在の位置が分からなくなる可能性があります。

たとえば、山・谷・ビルの合間・建物の中などです。

山やビルなどで地平線付近からの衛星電波が届かない場合は、受信できるGPS衛星の数が限られる場合もあり、正確な現在位置がわからなくなります。

屋内で飛行する時も同じように、GPSからの信号が受信できない状況になるのです。

電波の特性として、ビル等の建物や地面では電波は反射されます。

GPS受信機の現在位置は衛星からの直接の電波を受信する時間差で位置を計算しているので、反射した電波を受信してしまうと現在位置とは違う位置情報と認識するのです。

ちなみに、室内でもスマホの現在位置情報は使えますが、スマホの場合はGPSから信号を受信して現在位置を把握しているのではなく、代替のA-GPS（Assisted GPS）というもので現在位置を特定しているのです。

GPS付きドローンの紹介

出典：PexelsによるPixabayからの画像

ここではGPS機能付きのGPS付きドローンを3機、紹介します。

メーカー	Holy Stone	Potensic	DJI
型式等	H175	DREAMER PRO	DJI Mini2
特徴	4Kカメラ付き折り畳み式バッテリーを含めて200g未満	3軸ジンバルと4K動画ドローンが撮影した画像をリアルタイムで転送可能	3軸モーター搭載ジンバル4Kカメラ折り畳み可能バッテリー含めて199g風速29~38km/hにも耐える最高高度3000mの飛行可能
機能	リターンモードフォローミーモード高度維持	リターンモードサークル飛行ポイント飛行フォローミーモード高度維持	リターンモードサークル飛行などのクイック撮影機能自動離陸ホバリング
サイズ（ｍｍ）	360×300×70	370×334×210	対角寸法213
飛行時間	20分	28分	18分
操作距離	350m	2kmの動画転送可能	6km動画伝送可能
価格	21,989円	45,990円	59,400円
写真
出典	Holy Stone	Potensic	DJI

GPS付きドローンまとめ

出典：Lars NissenによるPixabayからの画像

いかがでしたか。

GPSとは、衛星を利用して電波の受信時間の差から計算して現在位置を特定しているものです。

現在位置を把握するには、最低4つの衛星からの信号の受信が必要です。

GPS付きドローンはこのGPSの機能により現在位置を把握し、その位置情報をもとにいろいろな機能を装備しています。

しかし、GPS付きドローンはGPSからの信号の誤差等から現在位置が正確にわからなくなると、自動システムがはずれ、マニュアル操縦になる可能性があります。

GPS付きドローンを操縦中は、常にドローンの動向を把握・監視し、もしもの場合にそなえて手動操縦に切り替える準備をしておきましょう。