準天頂衛星システム（じゅんてんちょうえいせいシステム、、QZSS）は、主に日本地域向けに利用可能とする地域航法衛星システムを言う。宇宙航空研究開発機構（JAXA）が準天頂衛星を用いてシステム構築を目指している。既に2010年9月11日に技術実証のための準天頂衛星初号機みちびき (QZS-1)が打ち上げられており、2017年から2019年までに衛星3基が追加で打ち上げられて、4基体制でシステムが運用されることが決定している。2025年度までの新宇宙基本計画ではさらに3基増やして7基体制にすることが明記された。衛星測位システムは、社会インフラストラクチャーとして重要と言われ、アメリカ合衆国のグローバル・ポジショニング・システムを始めとして、ロシア連邦のGLONASS、欧州連合のガリレオ、中華人民共和国の 北斗、インドのIRNSS等、経済大国では自前の衛星測位システムの構築が進行もしくは計画されている。他国に頼らずに自前で全地球航法衛星システムを構築することは、精密誘導兵器や大陸間弾道ミサイルの運用等、安全保障上の観点から重要である。しかし多数の人工衛星の打ち上げ、および、10年ほどの寿命による衛星更新が常に必要で、維持にも常時多額の費用がかかるため、自国による構築は安全保障のための強い政治的な意思と財政的裏付けが前提となる。従って、他国の衛星測位システムに依存する、もしくは地域航法衛星システムの構築までに留めて必要とする衛星数を抑制する選択肢もある。日本の準天頂衛星システムでも、費用に見合う効果及びキラーアプリケーションを見いだす、検討の努力が続けられている。衛星測位において利用者の受信機の正確な位置を測定するためには4機以上の衛星からの信号を受信することが必要である。しかし、日本には、高層ビルが立ち並ぶ都市部や、山間地では空が広く見えないために、低仰角の衛星からの信号を受信するのが難しく、現状のGPS衛星のみでは衛星の見通しが遮られ利用者位置から見た可視衛星数が3機以下となり測位が不可能となる場合がある。もしも現在30機程度を運用中のGPSに対して、GPS衛星もしくはGPS互換衛星を10機程度追加すれば、上記のようにGPS可視衛星数が3機のみという状況は、可視衛星が4機になればほぼ改善されることになり（1機が追加される）、測位が可能となる。日本の準天頂衛星システムでは、上記に相当する状況（1機が追加される）を実現するために、準天頂衛星を3機以上用意して日本の真上を通る軌道から信号を送信することで、地上から高仰角で観測できる準天頂衛星を常に1機は見通せることができるようにする。右上の図のような上下非対称の8の字（numeral-"8"-shaped）軌道をとる場合、東京では常に70度以上の高い仰角で1機以上の準天頂衛星を見通すことができる。準天頂衛星からの信号とGPS衛星からの信号と組み合わせることで、測位できる場所や時間帯を複数のGNSSの統合運用と同等程度に広げることができる。また、日本のユーザはGPS信号を捕捉するまで30秒～1分ほど掛かっていたのが15秒程度に短縮できる見込みである。ただし、衛星側の変更のみで従来型のGPS受信機までも対応できるのではなく、準天頂衛星システムの測位信号を受信、処理できるように改修、開発した受信機が必要である。ただ、米国自身は現在数以上の衛星をGPSに追加することは費用対効果が悪く実行の見込みは薄いが、ロシアのGLONASS、欧州のGalileo、中国の北斗と、他国の航法衛星数は増加しつつあり、また各国の航法衛星システムの統合運用により可視衛星数は大幅に増え（複数のGNSSを併用すれば可視衛星は2倍3倍にできる）、測位が不可能となる状況は大きく減少する。加えて高仰角という準天頂衛星のメリットも減殺される。そして、準天頂衛星は衛星が高高度軌道にあるので、地上の受信側でGPSやGalileoと同じ電波強度の信号を受信できるようにするためには、衛星からは強い電波を送信する必要があり、衛星は大型化する。しかし一方で、衛星を打ち上げる際、当然低軌道に比べてロケットに要求される能力は増える。また、QZSSを構成する各準天頂衛星は軌道面がまったく異なるため、GPS衛星（ナブスター衛星）のように、1機のロケットで複数機打ち上げることが難しくなる。これらの結果、衛星システムを構築する費用は格段に増える。また、GPSの補正に関しては現在でも地上局からの補正を併用するDGPSがあり、静止衛星からGPSの補完・補強を行うWAASやMSAS、EGNOSというプロジェクトも現在実用化されている。特にMSASは、日本が打ち上げたひまわり6・7号により行われるGPS補強システムである。ただしこれらのシステムはどれも、「空が開けてないと測位が出来ないことがある」と言う欠点を完全に補うものではない。しかし、地下街や屋内ではそもそも準天頂衛星をもってしても測位は不可能であり、これら電波の届かない場所にスードライトというGPSの信号を中継する機器をビルの屋上などに設置することにより、ビルの谷間でも測位を可能とする方法が現在研究されており、準天頂衛星が必要不可欠であるとするほどの説得力に欠けている。また、準天頂衛星システム自身においても、地上補完システムとしてIndoor MEssaging System（IMES）を考案し、衛星の電波が届かない屋内や地下街はIMES送信機によって補完するようにIS-QZSS仕様書で提案している。準天頂衛星システムは、第1段階では1機の衛星で技術実証と利用実証を行い、検証を経た後に同一軌道上の衛星3機体制の第2段階であるシステム実証に移行する予定である。もしもこの計画をそのまま実用へ移行するならば、冗長性を確保するために、さらに1機を追加し4機体制を必要とする。2010年9月11日に準天頂衛星初号機みちびき (QZS-1)がH-IIAロケット18号機で打ち上げられた。当初は2009年度中の打ち上げを目指していたが、外国からの調達品である原子時計の入手前倒しが不可能となり、2010年8月2日に延期された。その後、みちびきのリアクションホイール（姿勢制御装置）に不具合が見つかったため、さらに延期されていた。衛星開発費は約400億円。2010年1月20日、JAXAが実施した愛称募集キャンペーンの結果、愛称は「みちびき」となった。みちびきの結果によって、追加の衛星打ち上げについての判断が行われる。そのため、みちびきの設計寿命は10年（推進薬やバッテリは12年）と長くなっている。その後は、アメリカ空軍により運用されているGPSや、欧州で開発途上のGalileoと合わせて使用される。衛星の最終的な質量が決まっていない頃は、衛星が重くなった場合に備えてH-IIA 204を使用する、H-IIA 202でQTO（準天頂遷移軌道）から準天頂軌道に移行する、H-IIA 204でほかの静止衛星と相乗りさせGTO（静止遷移軌道）から準天頂軌道に移行する、などの方法も検討されていた。その後、実績のあるGTOから準天頂軌道に移行することとし、遷移軌道投入を最適な時刻に変えることで、H-IIA 204で打ち上げる予定をH-IIA 202で打ち上げることになり、10億円の費用削減に成功している。衛星の軌道については、軌道傾斜角45度、離心率0.099、軌道周期23時間56分の軌道に3機を配置することが官民で合意されている。サービス領域は日本を含むアジア・オセアニア全域であり、その地域ではGPSやGalileoに加えて準天頂衛星からの電波も受信可能であるため、衛星測位の信頼性が向上することが期待されている。準天頂衛星からは、L5(周波数1176.45MHz)、L2C(周波数1227.60MHz)、LEX(周波数1278.75MHz)、L1C, L1C/A, L1SAIF(周波数1575.42MHz)の合計6種類の衛星測位信号の送信が計画されている。GPS単独測位の受信機が測定する座標に生じる誤差は、系統誤差とランダム誤差の和と見なすことができる。系統誤差についてはおよそ1mから7mほどの範囲にあるが、この系統誤差要因の値を利用者へ伝送し補正情報として用いることができれば、測位座標の系統誤差を低減できることになる。ただし日本全国向けに既に民間サービスによる1cm級の精度の補正情報の提供が展開されている。準天頂衛星システム開発においては日本全国向けに1m級の精度の補正情報生成が開発中である。補正情報を利用者へ伝送するには多くの利用者にとって最適な方法を用いて伝送することが望ましいが、準天頂衛星システムではその衛星信号（L1-SAIF信号）に載せて利用者受信機へ伝送する点が利点と考えられている。1997年3月、旧・宇宙開発委員会で取りまとめられた我が国における衛星測位技術開発への取り組み方針についての文書にて、衛星測位技術の現状分析と将来の需要、および日本が今後取り組むべき研究課題がまとめられた。その際、検討されていた5つのシナリオのうち、「GPSを基本とし、衛星の基礎技術を開発し、最低限の衛星数で技術試験を実施」するシナリオが採択された。他のシナリオは、そもそも測位技術の開発を行わないものから独自測位技術による移動体サービスの実証を行うものまで様々なものがあった。2001年7月、経団連側から準天頂衛星システム構想の提案がなされ、2002年6月の総合科学技術会議では、QZSSの開発・整備を「産官の連携のもとに推進する」との方針が定められた。2002年11月1日には、三菱電機、日立製作所、伊藤忠商事、NEC東芝スペースシステム、三菱商事、トヨタ自動車等の59社の出資によりQZSSを利用して通信と放送に測位を複合させたサービスを提供する新衛星ビジネス株式会社 (ASBC) が設立された。2002年10月9日、現・宇宙開発委員会の今後の衛星測位に係る技術開発のあり方についての文書では、測位システムの開発意義が再確認され、測位情報のニーズとGPS近代化に対応するため、日本の測位技術を向上させる方針が明確化された。2002年10月16日、東京にて第2回日米衛星測位システム(GPS)全体会合が行われ、日本が計画している準天頂衛星システム (QZSS) に関してアメリカ側への説明が行われた。QZSSは日本付近におけるGPSの補完および補強機能を備えるものとされ、技術的な事項を検討するためのワーキンググループの設置が決定された。2002年12月25日、国の総合科学技術会議にてQZSSの研究開発の推進は妥当と評価された。この時の資料では、QZSSの予算総額は782億円とされ、民間による事業化の判断は2004年度に、打ち上げは2008年度を目途に行われるものとされた。また、QZSSによる経済効果は12年間で約6.1兆円という報告もあるが、詳細評価は困難であるとされた。その後の総合科学技術会議等の政府系会議においても、QZSSの推進方針が確認されつづけた。しかしながら、2006年2月に行われた民間の事業化判断において、民間独自での通信・放送事業の実施は困難であるとの判断が示された。この時点ですでに測位情報の一定のニーズは満たされており、Sバンドを用いるほどの測位補強情報のニーズが官民ともに見込めないため、事業化は困難であるとされた。2006年3月には方針が大きく変更され、準天頂衛星の最初の一機は官、すなわちJAXAが主体的に打ち上げ、その技術検証・利用検証を踏まえたうえで残りの2機を加えた利用実証を官民共同で行うこととなった。そのための官民共同の運用会社は2006年度中に設立することとされた。衛星からはSバンドの通信機能が削除され、Lバンドのみを利用することとなった。準天頂衛星の初号機は2009年度に打ち上げることとされた。2006年8月～11月、宇宙開発委員会にて変更後の開発目的・方針等が改めて審査され、了承された。2007年4月3日、JAXAはGPS衛星や準天頂衛星の信号が届かない屋内でも測位できる屋内GPS技術としてIMES方式を考案し、NTTドコモ、日立製作所、測位衛星技術、新衛星ビジネス(ASBC)らと共同で地下駐車場における実証実験に成功したと発表した。2007年8月2日、民間会社の新衛星ビジネス(ASBC)は解散。財団法人衛星測位利用推進センターが後を引き継ぐ形となった。2010年9月11日に技術実証のための準天頂衛星初号機みちびき (QZS-1)が打ち上げられた。2013年3月29日、政府は準天頂衛星2基、静止軌道衛星1基などの開発、製造を三菱電機に発注した。2017年から打ち上げ2019年から「みちびき」と併せ4基体制で運用し、24時間利用可能とする。

出典:wikipedia