【素朴な疑問】GPSが届かないトンネル内でもナビが動き続けるのはなぜ？

トンネル内や地下駐車場など、GPS衛星からの電波を受信できない場所でも、カーナビ上の現在地が途切れることなく移動し続けることに疑問を抱いたことがある人もいるのではないでしょうか。

これは「自律航法」と呼ばれる技術によるものです。具体的にどのような仕組みで現在地を推定しているのでしょうか。

車両データとセンサーで位置を推定する「自律航法」がカギ！

通常、カーナビはGPS衛星からの電波を受信して現在地を測位しています。しかし、長いトンネルや地下駐車場ではGPSを受信できず、高い建物が密集する場所でも受信状況が悪化することがあります。

それでもカーナビの画面上で自車を示すアイコンが動き続けるのは、「自律航法（デッドレコニング）」と呼ばれる機能が働いているためです。

自律航法とは、GPSを受信できない場所でも、車両やセンサーから得られる情報を使って現在地を推定する技術です。

車載カーナビでは一般的に、車両から得られる車速パルスと、ナビ本体に内蔵されたジャイロセンサーなどの情報を利用します。車速パルスから移動距離を推定し、ジャイロセンサーなどから曲がった方向や角度の変化を検知する仕組みです。機種によっては、加速度や道路の傾斜を検知するセンサーも利用されます。

カーナビは、GPSによる測位と自律航法を普段から組み合わせています。GPSを受信できる場所では測位情報を使って誤差を補正し、受信できない場所では、それまでの位置を起点に車速パルスやセンサーの情報から現在地を推定し続けます。

さらに、推定した走行軌跡と地図データを照合し、自車位置を走行している可能性の高い道路上へ補正する「マップマッチング」も利用します。

こうした仕組みにより、GPSを受信できないトンネル内でも現在地表示を継続できます。ただし、自律航法による現在地はあくまで推定です。GPSを受信できない時間が長くなったり、地下で分岐や低速走行が続いたりすると、位置がずれる場合もあります。

スマホのナビアプリはトンネル内で位置がずれやすい？

近年では専用のカーナビゲーションシステムを搭載せず、スマートフォンのナビアプリをルート案内に利用するドライバーも増えています。

スマホのナビアプリには、地図データが比較的頻繁に更新され、渋滞情報なども反映されやすいという利点があります。一方、長いトンネルでは現在地表示が止まったり、トンネルを出た際に別の場所へ移動したように表示されたりすることがあります。

スマートフォンを単体で使用する場合、一般的には車載カーナビのように車速パルスを車両から直接取得できません。そのため、GPSを受信できない場所では、端末のジャイロセンサーや加速度センサー、地図上の走行ルートなどを使って現在地を推定する場合があります。ただし、利用する情報や推定方法はアプリによって異なります。

スマートフォンの内蔵センサーも高性能になっていますが、端末の置き場所や車両の振動などの影響を受け、推定位置に誤差が生じる場合があります。

短いトンネルでは現在地をある程度推定できても、走行する距離が長くなったり、渋滞によって速度が頻繁に変化したりすると、誤差が大きくなることがあります。

車速情報を取得できる車載カーナビは、スマートフォン単体で使うナビアプリに比べ、GPSを受信できない場所でも移動距離を推定しやすい傾向があります。

ただし、外部機器や対応する車載システムと連携し、車両情報を利用できるナビアプリもあります。実際の測位精度は、機器やアプリ、車両との接続方法、走行環境などによって異なります。

まとめ

カーナビはGPSを受信できないトンネル内でも、車速パルスやジャイロセンサーなどを使った自律航法と、地図上の道路へ位置を補正するマップマッチングによって、現在地の表示を続けています。

ただし、自律航法による現在地はあくまで推定であり、GPSを受信できない時間や走行環境によっては誤差が生じます。ナビ画面の表示だけに頼らず、道路標識や周囲の状況も確認しながら運転することが大切です。