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スマートホーム(スマートハウス)の記事
2020.10.06
2020.10.07

新時代のスマートホームに欠かせない!【GPS】とはなにかを分かりやすく解説

位置情報サービスとしてお馴染みの「GPS」ですが、その仕組は詳しくご存知でしょうか?実はいま、新時代のスマートホームには欠かせないシステムとしてGPSが注目を浴びているのです。そこで今回は、GPSとはなにか、スマートホームにどんな影響を与えるのかなどを分かりやすく解説していきます。

記事ライター:iedge編集部

新時代のスマートホームを実現する「GPS」とは?

GPSは、スマートホームの新しいスタイルを生み出します。どんなことができるようになるのかは後述しますので、まずはGPSとは何かについて基礎知識を身につけていきましょう。

全地球測位システム

GPSとは「Global Positioning System」の頭文字を取ったもので、和訳すると「全地球測位システム」となります。アメリカが運用している衛星測位システムのことを指すのが一般的です。24時間365日、地球上のどこにいても、誰でも無料で利用できる便利な位置情報システムです。

当初はアメリカで軍事利用されていたもの

GPSとは衛星を利用した測位システムですが、アメリカ国防省は1970年代当初、軍事利用目的で開発・整備し衛星を軌道に乗せたのが始まりです。その後、1980年代に入って民間利用が可能になりました。

実は日本にも同様のシステムがある

GPSと似たシステムは世界にいくつもあります。たとえばロシアの「GLONASS」、中国の「BeiDuo」、欧州宇宙機関(ESA)の「Galileo」などです。実は日本にも同様のシステムがあるのをご存知でしょうか?2018年11月からサービスが開始された「みちびき」です。

みちびきは、衛星からの電波をもとに位置情報を計測することから「日本版GPS」と呼ばれていますが、厳密には「QZSS(Quasi-Zenith Satellite System)」と呼ばれる、GPSと互換性を持ったシステムです。

 

GPSの仕組みと精度は?

GPSとはどういった仕組みで位置情報計測しているのでしょうか?またその精度はどれほどのものなのでしょうか?

GPSの3大要素

GPSは、宇宙空間に浮かぶ24個を超える「衛星」、地上で衛星をコントロール・保守する「地上管制」、そして衛星からの電波を受信する「受信機」という3つの要素で構成されています。

GPSの仕組み

24個を超える衛星は極めて精密な軌道を描き、1日に地球を2周します。この間、各衛星からは独自の信号やパラメータが発信され続けています。これを受信機が受信することで自分(受信機)の位置情報が分かるというわけです。

具体的には、スマホが「信号を受信するまでにかかった時間×電波の速度」により、衛星までの距離を割り出します。それを、自分がいるエリアの上空を回っている4個の衛星と繰り返し行うことでより正確な緯度・経度・標高といった位置情報を計算するという仕組みです。

スマホなどで用いられるのは「A-GPS」

スマホやタブレットといった、個人ユースレベルのデバイスの場合、GPS情報のほかに基地局までの距離も計算し、自分がいる位置を推定します。GPSをアシスト(Assist)する仕組みであることから「A-GPS」と呼ばれています。

GPSの精度に影響を与えるものとは?

かなり高精度ではあるものの、GPSのみではどうしても数メートルから数百メートルの誤差が生じてしまうとされています。主な要因は次のようなものが挙げられます。

アメリカ政府による意図的なもの

まずはアメリカ政府による意図的な精度低下です。軍事目的で開発されたものであるため、民間利用に際しては意図的に精度を低下させているというものです。ただし、これは2000年5月に解除されていますので、今はないと考えてよいでしょう。

衛星の時計の誤差や軌道情報の誤差

次に考えられるのが、衛星の時計の誤差や軌道情報の誤差です。これらは1~4m程度の誤差が生じると言われています。また大気中の状態も影響を与えます。衛星からの電波が大気中の「電離層」と呼ばれる層を通過すると、電波の速度が低下します。これにより、精度が低下するため誤差が生じます。同じく「対流圏」と呼ばれる層があると、大気中の水蒸気による電波の屈折が生じて誤差が出ます。

マルチパルスによる遅延

また、マルチパルスによる遅延もあります。受信する電波の中には、地面や建物などに反射した電波も含まれています。こうした電波は「マルチパルス」と呼ばれています。衛星からの電波がマルチパルスによって乱れるなどすると、精度が低下すると言われています。

そのほか、GPSの精度を低下させる要因としては「受信機側の時計の誤差」や「妨害電波」「システム障害(まれですが)」「衛星の配置不足」といった要因が考えられます。

 

GPSでスマートホームはどう便利になる?

ここまでGPSとはなにかについて、基礎知識を解説してきました。いよいよ本題に入っていきます。GPSによって、スマートホームはどんなふうに便利になっていくのでしょうか?

スマートホームの基本的な仕組み

「アレクサ、リビングの照明をオンにして」「OKグーグル、エアコンを27℃でオンにして」こうした使い方は、言ってみればスマートホームの基本中の基本ですよね。この時点ではGPSの有無はまったく関係がありません。

GPSとの連携によって可能になることとは?

では、GPSと連携するとどういったことが可能になるのでしょうか?一例ですが、紹介します。

帰宅したらエアコンがオンになる

これまで、帰宅したら「アレクサ、エアコンをオンにして」などと音声コマンドを入力していたものが、GPSを利用することによってその必要がなくなります。「帰宅したらエアコンをオンにする」と設定しておけば、スマホがGPSを受信してWi-Fiなどのネットワーク経由でスマートリモコンを操作し、勝手にエアコンがオンになるというわけです。

家の半径から◯m離れたら電気やエアコンが消える

朝の忙しい時間帯、出かける間際になってエアコンやテレビ、照明をひとつずつ消して窓の戸締まりをチェック、玄関で靴を履いてドアを閉めて鍵をかけて…といった動作はストレスですし時間ももったいないですよね。GPSを利用すれば、ほとんどを省略できます。

たとえばスマホを持って外に出て、自宅から半径50m以上離れたら「エアコン・テレビ・照明がオフになる」といった設定ができるためです。スマートロックを導入していれば、自動で施錠することも可能です。これなら、朝の出掛けにチェックするのは窓の戸締まり程度で済みますよね。その戸締まりも、自動でできるデバイスが開発されればなくなります。

目的地についたら家電をオン(オフ)にする

帰宅だけではありません。たとえば会社など目的地に付いたらロボット掃除機をオンにして掃除を開始する、最寄り駅に付いたらエアコンを入れておくといったことも可能になります。

 

GPSと連携したスマートホームには課題もある

お伝えしてきたように、GPSと連携するスマートデバイスが増えれば増えるほど、私たちの暮らしはより快適で便利なものになることはほぼ間違いありません。しかし、次のような課題があることも確かです。

精度の低下によるトラブル

今日のGPSはかなりの高精度になってはいるものの、完璧ではありません。衛星の時計の誤差や軌道情報の誤差、大気の状態やマルチパルスによる精度の低下、障害物や受信機側の異常による精度の低下、それに電波妨害なども考えられます。

GPSのシステム自体に不具合が発生すれば、GPS機能が使えない可能性もあります。家電がオン(またはオフ)にならなかったり、玄関の前についたのに解錠されなかったり、といったトラブルが起こるだけであればまだ許容範囲かもしれませんが、重大な事故などにつながるケースがあってもおかしくはないですね。

しかも、GPSの衛星はアメリカの国防総省が運営し、無料で提供しているものです。システムや精度などは、予告なく変更されてしまう可能性もゼロではありません。そのため、GPSに代わる同様の測位システムの開発も、同時に進めていくべきでしょう。

 

「+Style」が発表したGPSとの連携による新しいスマートホームとは

画像引用元:https://plusstyle.jp/blog/item?id=320

スマートホーム関連のIoTデバイスや、IT関連サービスの提供などを行っている+Style(プラススタイル)株式会社は、アプリの新機能として「GPS連携機能」を発表しました。

スマホの位置情報を元に家電を自動コントロールできる

+Styleアプリでは、同社のオリジナルデバイスを一括管理・コントロールできます。たとえばマルチリモコンやWi-Fiプラグ、ロボット掃除機やスマート電球、コーヒーメーカーやデスクライトなどさまざまなスマートホーム向けIoTデバイスを販売しています。

GPSを使うことにより、これらのデバイスを、位置情報を元にコントロールできるようになります。たとえば「家を出たら照明が消える」「家に着いたらエアコンがオンになる」といったことが可能になります。

やり方は簡単で、最新バージョンにアップデートしたアプリを立ち上げて、Wi-Fi連携を設定すればOKです。あとは「ある場所を出発したとき」「ある場所に到着したとき」といった条件を選び、タスクから何をさせたいかを選んでいくだけで完了です。もちろん、対応しているデバイスであることが条件ですが、もしこれからスマートホームデバイスを取り入れようと考えている方は、+Styleのプロダクトで揃えてしまうのもアリかもしれませんね。

 

GPSと連動するスマートホームデバイス「eRemote 5」も登場

画像引用元:https://linkjapan.co.jp/product/eremote5/

スマートリモコン「eRemote」シリーズを手がける株式会社リンクジャパンは、同シリーズの最新作「eRemote 5」を発表しました。これまでのモデルから大幅に変更になった点といえば、新たにGPS連動機能が搭載されたことでしょう。

家電の自動オンオフが可能に!

アプリ上で、自宅の近くまできたら自動でエアコンや照明をオンにして、お風呂ではお湯はりが始まるといったことが設定できるようになります。GPSというと、心配になるのがスマホのバッテリー消費問題ですが、その点も今作では解消しているようです。独自技術を採用した省エネGPS機能が使われており、在宅時や職場にいるときなどでスマホを動かしていないときはGPSが自動でオフになるように作られています。

もちろん、従来どおり各家電や建具をアプリまたは音声でコントロールできますし、センサーと連動させて「暗くなったらカーテンを閉める」「室温が23℃になったらエアコンをオンにする」といった設定も可能です。

2020年9月12日時点、直販価格は税込7,500円ですので「手軽かつリーズナブルにGPS連動のスマートホームにしたい!」という方はぜひ「eRemote 5」から導入してみてはいかがでしょうか?

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