GPS スピードメーターの精度はどのくらいか

短い答え：空が開けた場所なら、最近のスマートフォンはおよそ 1 km/h の範囲で速度を読み取り、それより良いこともよくあります。たいていの車のスピードメーターより正確です。長い答えのほうが面白いのですが、それは数字がどうやって作られるかが、ハードウェアよりはるかに重要だからです。

GPS から速度を得るふたつの方法

分かりやすい方法は、2 つの測位点を取り、その間の距離を測り、経過時間で割るというものです。動きはしますが、位置の誤差をそのまま引き継ぎます。各測位が ±5 m の精度で、1 秒間隔で届くとすれば、静止したスマートフォンがランダムな方向に 18 km/h で動いているように見えることがあります。安価なトラッカーが駐車中に激しくばらつくのはこのためです。

優れた方法が**ドップラー**です。衛星は地表に対しておよそ 3.9 km/s で動いており、受信機が各衛星にどれだけの速さで近づくか遠ざかるかに応じて信号の周波数がずれます。4 つ以上の衛星が見えていれば、受信機は位置を経由せず速度ベクトルを直接解きます。結果は圧倒的に安定していて、通常は秒速数センチメートルの精度になります。これが、可能なときにスマートフォンが測位情報の speed フィールドで報告している値です。

Live Speed Tracker は、端末がドップラーの値を提供する場合は常にそれを使い、提供しない場合にだけ位置差分の計算に切り替えます。今何キロ出てるか測る GPS スピードメーターのステータスバーは、いまどちらが使われているかを常に示します。信頼度の差は、知っておくべきほどに大きいからです。

精度の数字が意味するもの

±12 m として表示される値は**水平精度半径**です。W3C の仕様では、報告された位置を中心とし、あなたの実際の位置を 95 % の信頼度で含む円と定義されていますが、Android は 68 % の半径を報告し、ブラウザはそれをそのまま渡します。そのため、保証ではなく大まかな目安として扱ってください。これは速度の精度を直接示すものではありません。しかし両者には相関があります。位置の円を広げる不良な衛星配置は、速度の解も同じように悪化させるからです。

目安として：

• ±10 m 未満 — 良好。数値を信頼してかまいません。
• ±10〜25 m — まずまず。おおよその速度を知るには十分ですが、タイム計測には向きません。
• ±25 m 超 — 不良。このページは、信じていない数字を見せる代わりに、そうした測位を完全に破棄します。

測定を悪化させるもの

• 建物。 ビルの谷間は信号を反射し、反射した信号は遅れて届くため、受信機はそれを余分な距離と解釈します。これをマルチパスと呼び、市街地における最大の誤差要因です。
• トンネルや屋内駐車場。 信号がまったく届きません。速度は凍りつき、外に出た瞬間に跳ねます。
• 樹木の覆いや深い谷。 見える衛星が減れば配置が悪くなります。
• コールドスタート。 最近のアルマナックデータがなければ、受信機が最初の測位を得るまで 30〜60 秒かかることがあります。壊れているのではなく、探しているだけです。
• スマートフォンの置き場所。 金属のダッシュボード、ポケットの中、熱線が入った熱反射ガラスは、いずれも信号を減衰させます。空がよく見えるフロントガラス用マウントは、ドリンクホルダーより測定できるほど確実に優れています。

このページがフィルターする理由

表示に届く前に、すべての測位に対して 3 つのフィルターが働きます。

1. 精度半径が 30 m より悪い測位は、その場で破棄します。
2. 400 km/h を超えることを示す値は GPS の飛びとして扱い、捨てます。
3. 距離は、本当に動いているあいだ — およそ 1.8 km/h 以上のときだけ積算します。

3 つめは、聞こえるより重要です。これがなければ、駐車した車のダッシュボードに 1 時間置かれたスマートフォンは、純粋なゆらぎだけから 2 キロの走行を平然と記録します。そして平均速度を含む、そこから導かれるすべての統計が狂います。

除外した測位の件数はステータスバーに表示されます。長距離の走行で数件なら正常です。数十件に達するなら、空の見通しが悪い場所にいるということであり、数字は疑ってかかるべきです。

出典

• GPS.gov: GPS Accuracy は民生用の公式な数値を示しています。スマートフォンは空が開けた場所では通常 4.9 m の半径内に収まり、建物や樹木の近くでは悪化します。
• W3C Geolocation API は、このページが速度と精度半径のために読み取る 2 つのフィールド coords.speed と coords.accuracy を定義しています。
• ESA Navipedia: GNSS Basic Observables はドップラー観測量を解説しています。受信機はこれから、連続する位置ではなく直接に速度を導出します。