GNSS(広義の GPS)を利用した時刻同期～その仕組みと、掩蔽観測に確実に活用するための方法～
2023 年 12 月２４日
宮下和久
1.

受信機の動作に最低 4 機の衛星からの電波を受信する必要があるのはなぜか
GPS 受信機が動作するためには、最低 4 機の衛星からの電波を（処理に充分な品質で）受信する必要がある。観測地では、時刻同期ソフトウエアの表示する「衛星数」に注目していかなければならないのはそのためであり、4 機程度と表示されていた場合には少し受信状況が悪化しただけで機数が減少して使用不能となる可能性もある。余裕のある受信状況であるようにアンテナ設置場所も含めて改善を図らなければならない。それでは、なぜ 4 機の衛星が必要となるのだろうか。
(1) GNSS の仕組み *1 *2 *3 *4
観測地の空間位置の座標を xo, yo,zo とする。また衛星 i の空間座標を Xi,Yi,Zi とする。
To という時刻に各衛星から発信された電波は、距離÷光速(c) で表される時間を要して受信機に到達する。衛星 i から発せられた電波を受信した時刻を Ti とする。また、Ti という値は衛星の発信する電波により情報として届けられる。
以上で受信機からの衛星 i までの距離を Di を表すと、式 1 のようになる。
Di2 = (Xi-xo)2 + (Yi-yo)2 + (Zi-zo)2 = {c(Ti-To)}2 ・・・・・・ (式 1)
この中で衛星の位置は軌道が精密に求められており、時刻は衛星に搭載された原子時計から得られるので、Xi,Yi,Zi,Ti は既知の値（定数）と考えることができる。このとき受信機が原子時計を持っていれば to も既知の値である。これらの値から、未知の値である xo,yo,zoは、三元二次方程式により求めることができる。
ところが通常利用できる受信機に搭載されているのは水晶時計であり、その示す to も精度の保証はない。そこで、水晶時計の進み遅れをΔt で表してto = To +Δt・・・・・・ （式 2）とする（+は進んでいることを表す）。こうすると to は既知となり、代わりにΔt が未知数となるので、4 機の衛星について次のような四元二次方程式を解いて xo,yo,zo,Δt を求める。
D12 = (X1-xo)2 + (Y1-yo)2 + (Z1-zo)2 = {c(T1-to+Δt)}2
D22 = (X2-xo)2 + (Y2-yo)2 + (Z2-zo)2 = {c(T2-to+Δt )}2
D32 = (X3-xo)2 + (Y3-yo)2 + (Z3-zo)2 = {c(T3-to+Δt )}2・・・・ (式 3)D42 = (X4-xo)2 + (Y4-yo)2 + (Z4-zo)2 = {c(T4-to+Δt )}2その結果として、空間位置座標とともに式 2 を用いて、受信機における精密時刻 To を求めることができる。これが、GPS 受信機が精密時刻を出力することができる理由である。
注意すべきは、このようにして得られる時刻値 To は一つに決まるのであり、それ以外の値にはなり得ないことである。狭義の GPS(USA)のみを利用する受信機の場合は LED が点滅を始めたときが 4 機以上の衛星の電波を受けて上記の四元方程式の計算ができた段階であり(GLONASS 利用の衛星の場合は LED 点滅の時点でうるう秒の補正までできた段階)、その時に出力されている時刻値は、後に述べる「うるう秒の補正」が正しく行われている限り、正確な UTC の秒値を表している。

ただし、計算処理に一定の時間を要することから、機種によっても異なるが、時刻情報の記載された NMEA 行が出力されるのは UTC の正秒から数十ミリ秒～400 ミリ秒ほど後になる。
まとめると、UTC の正秒は１PPS 信号（LED の点灯開始時）で知ることができ、その正秒の時刻値（〇時〇分〇秒）は、NMEA センテンスにより「後から知る」ことができる、というのが GPS 受信機の時刻を利用するときの仕組みである。
（2）GPS 時刻系と、1PPS 信号出力の時刻精度
このうち 1PPS の信号の精度は公称 30ns とたいへん高精度である。

図 1 GT502MGG-N の説明書に記載された 1PPS の時刻精度 *5原子時計を搭載した GPS 衛星は GPS 時刻(GPST)を出力している。この GPST は 1980 年
1 月 6 日 0:00:00 を原点としており、その時点で UTC と一致している（GPST=UTC）。
（正しくは、上記原点からの週の数と週の初めからの時間を時刻情報として発信している。時刻タイミングと時刻値の伝送については、参考文献*1 に詳しいので参照されたい。
）
ここで、式 1～3 が成立するためには GPST は一定の進みをしなければならない。
(3) うるう秒 *6 *7 *8 *9
一方、私たちが使う時刻系 UTC は、地球の自転の変化に合わせるために時々うるう秒を挿入している。GPST の原点から本稿執筆時点（2023 年 12 月 14 日）までの間に 18 回のうるう秒が挿入されている。UTC の値の進みは、うるう秒挿入時点で不連続であるので、一定の進みではない。
GPST 原点以降、今日までに挿入されたうるう秒の総秒数を L とすると、UTC は式 で表される。
UTC＝GPST-L ・・・・・・ （式 4）受信機内部のプログラム（ファームウエア）にはそれが記述（作成）された時までに挿入されたうるう秒の総秒数 Lb が記憶されている。そこで GPS の出力する時刻(RT)は
RT=GPST-Lb・・・・・・ （式 5）となる。しかしファームウエアはその作成後に挿入されたうるう秒回数 La についての情報は持っていない。ここで、
L = Lb + La・・・・・・ （式 6）より、RT と UTC の差を求めると、RT - UTC = (GPST-Lb) – (GPST-L) = L – Lb = La・・・・・ （式 7）となる。このままではファームウエア作成後のうるう秒回数 La だけ進んだ値を出力するた
め、GPS 受信機から正しい時刻 UTC を得ることができなくなってしまう。

２．受信機は、うるう秒補正の情報をどのように得ているか(1) GLONASS（ロシアの運用する位置情報システム）を利用可能な受信機の場合◇ GT902PMGG, GT502MGG-N は GLONASS を GPS と併用する（出荷時設定）。
GLONASS は GPS（アメリカが運用するシステム）と異なり、うるう秒が反映された時刻系を持つ*10。また、2100 年まで可能な一貫した時刻系であり、GPS の持つ週ロールオーバーの問題が発生しない。上記でいうと式 4 の補正がなされた状態となる。そのため、GLONASSが利用可能な受信機は設定でその利用を解除しない限り、うるう秒の問題は発生しない。
このことについて、「GLONASS を使わない設定にしたらどうなるか」を GT902PMGG の動作で確かめてみよう。

図 2 GLONASS の受信を停止すると…
View – Configuration view – GNSS で衛星システム選択画面となる。右図の設定の後、Send をクリック。
左：出荷時設定（default） GLONASS が利用可能である。
右：GLONASS の Enable のチェックを外したところ（ロシアの国旗のついた衛星が現れなくなった）
この後、〇で示す Save current receiver configuration ボタンをクリックして受信機に設定を保存。

[PC-GPS] PC のシステムタイム] [GPS の出力する時刻]

最初の数秒は時刻が求められていない【LED 消灯中】
13347196871749 2023-12-16 19:41:11.749 0020-01-01 01:41:12.000
13347196872352 2023-12-16 19:41:12.351 0020-01-01 01:41:13.000
13347196873359 2023-12-16 19:41:13.359 0020-01-01 01:41:14.000

GPS 衛星からの電波が 4 機以上受信できて、時刻値も出力を始めた。

PC 時刻が 0.366 などの端数を持っているのは、GPS の NMEA 出力された時点の PC 時刻であるので、少し進んだ値を示す。

-633 2023-12-16 19:41:14.366 2023-12-16 19:41:15.000-641 2023-12-16 19:41:15.358 2023-12-16 19:41:16.000
略-763 2023-12-16 19:43:35.237 2023-12-16 19:43:36.000-755 2023-12-16 19:43:36.244 2023-12-16 19:43:37.000【LED 点滅開始】
236 2023-12-16 19:43:37.236 2023-12-16 19:43:37.000
237 2023-12-16 19:43:38.237 2023-12-16 19:43:38.000
237 2023-12-16 19:43:39.237 2023-12-16 19:43:39.000
237 2023-12-16 19:43:40.237 2023-12-16 19:43:40.000

うるう秒情報は取得できていないので、1 秒早い時刻を GPS が出力している。

うるう秒情報が取得されて1 秒進みが修正された。

図 3 GT902PMGG で、GLONASS システムを使用しなかった場合の結果

図 2 右のように「GLONASS を利用しない設定」にしてから受信機を設定ソフトウエア
u-center を使ってコールドスタートさせて、受信機が動作する様子を見る。これを何回か行うと、30 秒から 10 分以上まで、状況がばらつくことがわかる（図 3 はその一例）。
（そうなる理由については、下記の(2)項を参照のこと。）このことから、GT902PMGG などの最新の機種は、次のような動作を行っていることが推測できる。
※ 1PPS の LED 点滅が始まった時点で、GLONASS のうるう秒情報を元に、補正が完了し、正しい UTC が出力されている。逆に言うと、うるう秒の補正が行われ、正しい UTC 時
刻を NMEA センテンスで出力できるようになった時点で 1PPS の LED が点滅を始める。

(2) GLONASS 衛星を利用できない機種の場合
GLONASS が利用できない機種の場合、この問題を解決するために GPS 衛星から送信されている GPST 原点以降のうるう秒の総数 L を受信して式４により UTC を算出する。しかし、このうるう秒の情報(L)は毎秒送信されるのではなく、12.5 分間かけて送信される衛星の位置情報などの多数のデータセット（アルマナックと呼ばれる*11）の一部であり、常に得られるわけではない。そのようすは、エンドレス再生される尺が 12.5 分の動画を想像するとわかりやすい。そのビデオの中のどこかで登場人物がうるう秒の総数を話したとする。視聴者がどこからそのビデオを見始めたかにより、うるう秒情報をすぐに得られるかもしれないし、登場人物が話した直後から見始めれば、情報を得られるのは 12.5 分後ということになる。GPS受信機も、衛星受信後最初にうるう秒総数の情報を得た瞬間から正しい時刻の送信が始まる。
まとめると、バックアップのなされる機種では電波受信後すぐに、バックアップのない機種
では電波受信後最大 12.5 分までの間のどこかで、それぞれ正しい UTC の時刻値を出力するようになる。
[PC-GPS] PC のシステムタイム] [GPS の出力する時刻]
13347200493188 2023-12-16 20:41:33.187 0020-01-02 15:00:00.000
13347200493511 2023-12-16 20:41:33.510 0020-01-02 15:00:00.000
13347200494509 2023-12-16 20:41:34.509 0020-01-02 15:00:00.000【LED 点灯】-1870 2023-12-16 20:42:02.130 2023-12-16 20:42:04.000-1873 2023-12-16 20:42:03.126 2023-12-16 20:42:05.000-1870 2023-12-16 20:42:04.129 2023-12-16 20:42:06.000
略-1990.33 2023-12-16 20:46:05.009 2023-12-16 20:46:07.000-1990.34 2023-12-16 20:46:06.009 2023-12-16 20:46:08.000-1990.27 2023-12-16 20:46:07.009 2023-12-16 20:46:09.000
9.65 2023-12-16 20:46:08.009 2023-12-16 20:46:08.000
9.69 2023-12-16 20:46:09.009 2023-12-16 20:46:09.000
9.69 2023-12-16 20:46:10.009 2023-12-16 20:46:10.000

LED 点滅前は時刻が求められていない
GPS 衛星からの電波が 4 機以上受信できて、時刻値も出力を始めた。
うるう秒情報は取得できていないので、2 秒(La)早い時刻を GPS が出力している。

GPS のアルマナックからうるう秒情報が取得されて 2 秒(La)進みが修正された。

図 4 GPS と GLONASS システムを併用できない機種での結果
なお、受信機の中には、一度受信した情報(L)をメモリに保存し、バックアップ電池などにより保持する機種があり、それらの受信機は電波受信開始時点で正しい UTC を出力する。これをホットスタート・ウォームスタートと呼ぶ。
（電池が切れるなどして情報が失われれば後述のバックアップのない機種と同じとなる。
）これについては(4)にて後ほど述べる。

(3) 受信機の動作のしくみと「不調」の要因 まとめ
以上から、GPS 受信機の出力する時刻について次のようにまとめることができる。
1. １PPS 信号（LED）の出力開始のタイミングは 数μ秒以下の誤差で UTC に同期している。
2. GLONASS 利用の機種（設定）の場合、LED 点滅以降は、NMEA センテンスが正しいUTC の時刻値を出力している。
3. 大きな容量のバックアップ電池で長期間情報が保持されている受信機も 2 と同様であるが、電池が切れると 4 と同様の状況となる。
4. GLONASS を利用できない機種（設定）の場合、LED 点滅が始まってからしばらくは一定の秒数（整数）UTC より進んだ時刻を NMEA センテンスにより出力する。（進みの値は機種により異なる）
5. うるう秒情報を受信して以降（電波受信開始から 12.5 分以内に情報受信）は、NMEAセンテンスにより正確な UTC 時刻値が出力される。
6. NMEA センテンスの出力タイミングは、正秒から数十～数百ミリ秒後であり、その遅延量は機種およびシリアル通信速度によって異なる値（およそ一定の値）となる。
7. HACSTIP や Satk のような 1PPS 信号による補正が可能なソフトウエアを用いると、1PPS 信号を活かした高精度な時刻補正が可能となり、6.の遅延は起こらない。

GPS システム全体にかかわるロールオーバーなどの状況を除けば、通常は上記のようであり、それ以外はありえない。したがって、GPS 受信機の出力する時刻で問題となるのは、次のような場合に限られることになる。
1. 受信衛星数が 3 機以下の状態になり、受信機が正常に動作しなくなった場合。
2. 電波状況が悪化し、受信できるときとできないときが交互に訪れた場合。
※ 建物や山などが周囲にあり、空が開けていない場所での使用時など、電波の受信がされにくいときがある。また、携帯電話の基地局近くでは受信状況が悪化するとされている。また、観測において最も大きな妨害電波の発信源は CMOS カメラである。カメラのコードを GPS 受信機やそのケーブルに近づけないことが大切である。それらの状況は衛星数が通常よりも少なくなっていることから把握できる。
3. うるう秒情報が得られる前に観測に入り、上記 La の分だけ進んだ時刻となった場合。

(4) 起動モードについて
GT901PMGG をはじめとする多くの受信機はバックアップ用電池の「持ち」はそれほど長くはなく、十分な充電ができていないときは数分から数時間ほど経つとそれ以前のアルマナッ
ク情報*11 を保持できなくなることもある。そのため、衛星情報を確認しながらの起動となり、動作可能となるまでに時間がかかる。これはコールドスタートと呼ばれており、観測前の準備をするとき、受信装置の LED 点滅がしばらくたってから（受信状況にもよるが 30 秒から 2 分ほどの間に）始まるのもそのためである。なお、どの機種でも受信機を電源 OFF してから数秒後に ON にした場合などは、電池で直前の情報が保持されているので数秒以内に立ち上がる。これはウォームスタートまたはホットスタートと呼ばれる。

３．
「時計」として見たときの GPS 受信機
上述のように、旧世代の処理エンジンを搭載した受信機は GPS システムのアルマナックに含まれるうるう秒情報を得るまでの間は一定の秒数進んだ値を出力するものの、うるう秒情報を受信して以降は正しい時刻値を出力する。また、新世代の受信機は GLONASS を受信して1PPS の LED が点滅を始めてからは正しい UTC の時刻値を出力するようになる。NMEA センテンスの役割は、時刻タイミングを示す信号ではなく、直前に発せられた 1PPS の正秒を表す信号に、時刻値という説明を付加しているに過ぎない。
これを時計や時報としてみたとき、ラジオ時代の JJY や電話時報のようなものだと言うこともできる。Pi Pi の音(1PPS)の途中で 〇時〇分〇秒をお知らせしますという音声(NMEA)という点で大変よく似ている。正秒ちょうどにアナウンサーの声が始まるのではないのだが、それでも時刻の基準として眼視時代の掩蔽観測は行われてきたのであり、正確な「時計」としての位置を占めていた。情報として出力される時刻値（アナウンス・NMEA）に誤りがなければ高精度の時計の役割を果たすことができるのである。
４．正確な時計として使うために時計としての GPS 受信機が正確な時刻値を出力できないことは、衛星電波の受信が充分にできないことから受信機が動作しない場合が起こることである。とりわけ旧世代の処理エンジンを搭載した受信機は使える衛星が少ないことにより受信不良に陥ることもしばしば起こり、そのためにうるう秒が補正されることなく現象時刻を迎えてしまう、というのが、観測における現象時刻が正しく得られないことの大きな原因となっていた。
この「不確かな観測時刻の主原因」は、新世代の受信機を用いることで根本的な解決を図ることができることは本稿に示した。HACSTIP は受信機の 1PPS と NMEA の出力をあたかもデジタル表示の時計のように画面に表し、PC の内部時計（システムタイム）をサブミリ秒の精度で補正する。
観測への応用について残る問題は、如何に確実に電波受信をおこなうことができるか。また、うるう秒に関する理解を含めて、正しい取り扱いができるか。の二点である。後者については、（古い世代の処理エンジンを搭載した受信機について）電源投入後 12.5 分待つことが励行されてきており、時刻確認を Log ファイルや PC 画面の撮影などで行うことも普及しつつある。そうなると、受信状態を改善することが今後最も求められていくことだと言ってよい。
５．受信状況を向上させるためにより確実に受信を行うための方法について下記に述べる。
(1) 新しい世代の受信機を用いる
Ublox 社の製品を例に示すと NEO6M などの数字で世代が示されている。6, 7 は旧世代、
8 以降は新世代、というふうにとらえることができる。旧世代は GPS（+みちびき）とGLONASS のどちらかを選択して用いることができるだけであった。そのため利用衛星数が少なく、最低機数の 4 機に満たなくなると受信機が停止していた。それに対して新世代は複数の衛星システムを用いることができ、最低数を下回ることが少ないこと。更にその上、視界がある程度まで遮られた環境でも比較的高い C/N を維持できることなどから、受信不良に陥る可能性がかなり低くなっている。

(2) 強いノイズから遠ざける
GPS は L１（1575.42MHz≒1.5GHz）、L２（1227.60MHz≒1.2GHz）などの周波数の電波を使っている。これらと重なる波長の電波がノイズ源となる。それらから遠ざけて使うことがトラブル現象のために必要となる。
【ノイズ源 1】 CMOS カメラとそのケーブル(USB3.0)
USB3.0 が発する 2.4GHz 付近のノイズ（電波）は、Wifi や BlueTooth と電波の波長と重なるため、無線マウスが使えないなどの障害が発生することがある。一世代前の USB2.0 の端子が PC に今でも標準装備されているのは、そのためであると考えられる。この問題に関してIntel 社は下記の資料を公開している。GPS との関係については、まずは p8 figure 2-2 をご覧いただきたい。
USB 3.0* Radio Frequency Interference Impact on 2.4 GHz Wireless Devices *12
https://www.usb.org/sites/default/files/327216.pdf
これによると、USB3.0 が伝えているデータは、0-4GHz と広い波長帯に分布しており、とりわけ 1GHz 付近に幅の広いピークをつくる。USB3.0 で接続した HDD ドライブの発するノイズが Figure 3-3 にあるがこちらは 2.4GHz にピークを作っており、同じ波長域を用いるWiFi に影響を及ぼす。いずれにせよ、CMOS カメラから発生する電波は、GPS にとって最大のノイズ源であると言うことができる。
図 5 は、別記事に掲載したものであるが、重要なので再掲する。

カメラ受信機(アンテナ) 20cm の場合

CMOS カメラなし

シールド付 USB3.0 ケーブル USB3-AB20BK/RS
フェライトコアあり
フェライトコアなし

ASI290MM 付属ケーブル

カメラ受信機(アンテナ) 60cm の場合

CMOS カメラなし

シールド付 USB3.0 ケーブル USB3-AB20BK/RS
フェライトコアあり
フェライトコアなし

図5

ASI290MM 付属ケーブル

カメラとケーブルの受信 C/N に与える影響

CMOS カメラ（ASI290MM）を USB3.0 接続で使用した場合についての測定結果。CMOS カメラは受信機から水平で東（方位角 90°）方向に置いた。
CMOS カメラを接続すると C/N が低下する。シールド付きのケーブルにフェライトコアをつけるとある程度改善できる。CMOS カメラと受信機との距離を大きくとることにより不具合を回避できる。

これよりわかることと、観測時における対策は以下である。
1. CMOS カメラ+USB3.0 は大きなノイズ源である。PC に接続しただけで大きな影響が現れる。(利用できる衛星が減る → 4 機より少なくなると GPS 受信機が停止する。)[対策] ⇒ カメラを使わないというわけにはいかないので、対策なし。
2. 距離が近いとノイズの影響が大きくなる。
[対策] ⇒ (1) PC 左右に端子があれば、カメラと反対側に GPS を接続。
(2) 望遠鏡上でも周囲でも、カメラと GPS のケーブルを離して設置。
3． ZWO ASI290MM 付属の USB3.0 ケーブル（平たいケーブル）はノイズの放出がたいへん大きい。
[対策] ⇒ (1) カメラ付属の USB3.0 ケーブルを使わない。
新型の ASI462MM 付属のケーブルは断面が丸いが、シールドが不十分なのか大きなノイズを発生する。
(2) シールド付のケーブルを別途購入して用いる。
ケーブルにアルミ箔を巻くのはシールド付のケーブルと同じことである。
取り扱いの容易さからも、シールド付ケーブルの入手をお薦めする。
4. 市販のシールド付の USB3.0 ケーブルを使うと、ノイズを低減できる。
5. 上記 3.にフェライトコアを付けると、あまり大きくはないが一定の効果がある。

【ノイズ源 2】 LiDAR(近赤外光や可視光、紫外線を使った自動車用衝突防止測距装置)
LiDAR については下記資料にわかりやすく解説されている。*13
https://www.aist.go.jp/aist_j/magazine/20220928.html
車種により搭載されているものとそうでないものがあることと、車のエンジンがかかっていなければ影響はないはずだが、何らかの理由でエンジンをかけたまま観測しなければならない
場合には、搭載車種の場合には影響が現れるかもしれない。知識として頭に入れておくと、いざというときに役立つ可能性がある。
【ノイズ源 3】 携帯電話基地局等
藤内ほか（海上 GPS 利用推進機構）による下記の記事について詳しく述べられている。*14
https://www.mar-gps.or.jp/kaisetsu/img/kaisetsu04.pdf
以下にその一部を引用する。
LTE とは、NTT ドコモなど大手通信キャリアによるスマートフォンや携帯電話の無線高速通信サービスで、GNSS の L1 周波数 1.575GHz の近傍に割り当てられている。このため
GNSS 観測への電波干渉が指摘され、国土地理院の電子基準点においても信号強度低下などの問題が報告されている。
また、日本 DMC 株式会社のサイトには、GPS 受信に影響を及ぼす施設についての詳しい記載がある。*15
https://dmcmaas.co.jp/app/wp-content/uploads/2021/11/aa3da4a7ade56150e9d515f0b45b5d
8d-1.pdf
いずれにせよ、掩蔽の移動観測が街中でなされることは少ないと考えられることから、たいていの場合は問題ないと思われるが、観測地選定の折には考慮に入れる必要があるだろう。

【ノイズ源４(？)】 高圧線・天候
目黒淳一ほか,ロボティクスにおける GNSS 失敗学, 日本ロボット学会誌 Vol.37 No,7, 2019*16

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj/37/7/37_37_585/_pdf/-char/jaには、上記携帯基地局の影響について説明されているほかに、高圧線や天候についての記載がある。このうち高圧線については、実地調査の結果影響はなかった、としている。理由としては高圧線と受信機は一般的に距離が大きい、ということを挙げている。これは図 5 の結果からもうなずけることで、20cm から 60cm に離しただけで受信環境は改善されていることから、地上はるか高いところを通っている高圧線では影響が少ないだろうと考えられる。実際、筆者が最近まで定位置として観測に使っていた場所のすぐ近くには高圧線が通っているが、影響を受けたと考えらえるような経験はない。
一方、天候については、上記記事では大雨の日とそうでない日を比較して測位結果に差がないことをもって「影響はない」としている。たしかに 1.5GHz 帯は雨滴や雪の影響を受けにくく、もし悪天候で GPS が使えないとしたら車載用の GPS は役に立たないことになるから、その通りだろうと思われる。しかし、筆者の経験では雨天の場合にはコールドスタートに時間がかかることが多いように感じており、雨天には何らかの理由でノイズが増えるなどするのかもしれない。今後、天候と C/N や衛星捕捉数などの関係を見て、明らかにしていきたいと考えている。
(3) 信頼性の高いケーブル類を用いる
USB 延長ケーブルなど、受信装置とのコネクタ部の接触が（ゆるくなっていたり埃が入っているなどして）充分でないと、受信機との通信が途絶えてしまうことがある。USB 接続・切断時にベル音がするが、受信機の USB ケーブルを少し動かしてみて、ベル音が頻繁にする
ようであれば、信頼性の高い延長ケーブル（または USB2.0 の HUB でもよい）に交換するとよい。
6．おわりにGPS の位置精度については、みちびきを使ったとしても数 m～10m の誤差がある。実際に
u-center の Deviation Map を使って調べるとそのような結果（ばらつき）を見ることができる。掩蔽観測においては位置精度の 10m のちがいは誤差として大きな値となる場合も出てくるし、ロボットや農業機械の位置制御の場合にはもっと高精度が求められるから、それらの用途にとっては大きな誤差であると言える。
見方によっては位置についてはそれほど高精度とは言えないかもしれない GPS であるのだ
が、それでは時刻についてはどうだろうか。光の速度を 30 万 km/秒として計算してみる。今ここに 30m の位置精度誤差があるとする。この 30m は光速に換算すると 1/1000 万秒（=100ナノ秒）である。GT502MGG-N のデータシートに 30ns の誤差とあることとも符合する。
この精度は掩蔽観測に必要な精度である 1 ミリ秒またはそれより一桁小さい誤差よりもたいへん小さい誤差である。この精度は 1PPS 信号により実現されている。また、正秒からわずかに遅れて出力される NMEA には、直前の 1PPS が何時何分何秒であったのかを示す値が、誤りなく出力されている。旧機種では 12.5 分内に配信されるうるう秒の情報を待つ必要がある
が、最新の機種では実質的な起動の直後から正確な UTC の値が出力される。その値に１をた

し算してから、次の 1PPS の瞬間に PC に正秒として時刻設定すれば、PC システムタイムを+/-0.2msec 以内の誤差で UTC と結びついた実質上の「時刻基準」とすることができる。また、PC 画面にその時刻値を表示すれば、正確な時計として機能する。
また、CMOS カメラによる観測の場合には、タイムスタンプされるのが画面データを PCが受け取った時点の時刻であるので、それを補正するためには GPS の１PPS 信号で動作するLED 光を録画し、それにより時刻補正をする必要がある。ということは、１PPS の LED が点滅動作をしない限りその時刻補正はできないことになる。LED の点滅がなされるためにはGPS 受信機が完全な動作をしている必要がある。ということになると、仮に PC の時刻を NTP などのネット経由の時刻補正としたとしても、いずれにせよ GPS の１PPS は必要なのだから、確実に動作する GPS は観測に必要なのである。GPS がうるう秒の補正も含めて確実に動作しているのであれば、その GPS 受信機は正しい時刻を示していることになる。
したがって、1PPS の LED の ON/OFF および明るさが可変できるような装置で、かつ PCの時刻同期ができるようなハードウエアとソフトウエアがあれば、その一つのセットで掩蔽観測の時刻的な側面をすべて満足させることができる。その意味でそれらのシステムを如何に安定動作できるかについて、更なる工夫と努力が必要となっていくと考える。その意味で、新しい世代の処理エンジンを持った GPS 受信機は、多くの衛星を利用できることから動作の停止する可能性が小さいこと、また、動作を始めた直後から UTC が使えるので、うるう秒が補正されていない状態で観測に入ることはないことから、これまで頻発してきた「観測値の秒ズレ」の問題を解決するために有効であると考える。
参考文献(1) GPS による位置検出の基本原理を体験しよう（JavaScript 版）
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日本時計学会誌 vol62, No,219

https://www.jstage.jst.go.jp/article/micromechatronics/62/219/62_23/_pdf(5) GT-502MGG データシート
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https://www.nao.ac.jp/faq/a0403.html(7) 閏秒(うるう秒)とは何か
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(8) うるう秒について
https://www.miz.nao.ac.jp/vlbi/leapsec.html(9) 日本標準時システム

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https://jjy.nict.go.jp/QandA/data/leapsec.html(10) フルノ社 製品情報サイト GPS/GNSS 用語集(時刻同期)
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https://qzss.go.jp/overview/column/diagram_170613.html(12) USB 3.0* Radio Frequency Interference Impact on 2.4 GHz Wireless Devices
https://www.usb.org/sites/default/files/327216.pdf(13) LiDAR とは？ 科学の目でみる、社会が注目する本当の理由, 産総研マガジン
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https://www.mar-gps.or.jp/kaisetsu/img/kaisetsu04.pdf(15) 電波の送受信障害を事前に予測する知識として携帯基地局やアンテナを知っておこう。
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pdf(16) 目黒淳一ほか, ロボティクスにおける GNSS 失敗学, 日本ロボット学会誌 Vol.37 No,7, 2019https://www.jstage.jst.go.jp/article/jrsj/37/7/37_37_585/_pdf/-char/ja