極悪非道な民間人、企業、そしてビッグ・ブラザー政府による電子的盗聴、データマイニング、無数のデジタルスパイ計画のこの偏執的な時代では想像するのは難しいが、かつて軍はおそらく史上最も重要なスパイ技術の導入に積極的に反対していた――GPS。
軍は最終的にGPSシステムの構築に同意しただけでなく、「この壁を取り壊せ！」と宣言した。ロナルド・レーガン大統領は国防総省に対し、商用GPS開発を積極的に援助・扇動するだけでなく、GPSの機密を解除するよう指示した。
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政府の GPS オープン化の結果、今週末、私たちは最初の消費者向けハンドヘルド GPS デバイスの 25 周年を記念します。 1989 年 5 月 25 日、最初の Magellan GPS NAV 1000 が小売店に出荷されました。 8.75 x 3.5 x 2.25 インチ、1.5 ポンドの防水性と浮遊性を備えたハンドヘルドは、回転アンテナ アームが取り付けられた大きな電卓のように見えました。マルチライン LCD ディスプレイを備え、単三電池 6 本で数時間動作し、3,000 ドルで販売されました。 [著者注: の現在の所有者マゼランMiTAC International は、NAV 1000 の正確な発売日が不明であるため、記念日を祝うために最善の推測を立てました。]
その間に、2つの大規模かつ悲劇的な航空災害、1983年9月1日のロシアによる大韓航空007便撃墜と1986年1月28日のシャトル・チャレンジャー号事故が交互に発生し、消費者向けGPS開発は加速したり遅れたりした。
GPSの起源
イワン博士の取得レイセオンの研究担当副社長は、ソ連の 1957 年 10 月 4 日の後、1960 年に衛星システムを使用してあらゆる移動物体を追跡するというアイデアを初めて推進しました。スプートニクの打ち上げ。 1970 年代初頭までに、いくつかの競合する GPS アイデアが浮上し、1972 年 11 月に国防総省の第 3 司令官と国防総省の第 3 司令官の間で偶然の週末 4 時間の会議が行われるまで、プロジェクトの争いは軍事麻痺を引き起こしました。マルコム・R・カリー博士、 そしてブラッドフォード・パーキンソン博士、熱心な 37 歳の空軍大佐で、MIT とスタンフォード大学を卒業しています。
1973 年 8 月に国防総省の検討委員会がプロジェクトの終了を決議した後、カリーはパーキンソン氏に GPS を共同サービスプロジェクトとして再構成するよう説得した。
続くレイバーデーの週末、パーキンソンは軍やいくつかの大学からの技術者十数名とともに国防総省に隔離された。 9月3日月曜日の朝までに、グループは最終的にGPSシステムとなるものを説明する7ページの論文を作成した。
パーキンソンは次の3か月をかけて権力者たちを説得した。最終的に、4か月前にパーキンソン氏を却下したのと同じ国防審査評議会がパーキンソン氏にゴーサインを与えた。
ロッキード・マーティンが提供したこのアーティストの絵は、地球を周回するブロック III GPS 衛星を示しています。 クレジット: ロッキード・マーティン
5 年が経過し、プロジェクトを中止するためにさらに数回の試みが行われた後、パーキンソン氏の粘り強さが功を奏しました。 1978 年 2 月 22 日、最初のNAVSTAR Block I GPS衛星無事に起動されました。 8 年以内に、6 羽の GPS 鳥が地球の青い大理石の周りを飛び回るようになりました。
しかし、この新しい衛星ナビゲーション システムを利用できるのは軍人だけで、その後は商業荷主とラップトップサイズの 12 ボルト受信機を購入できるヨットを所有する裕福な人々だけになりました。
創設者タックと彼の陽気な GPS バンド
1980 年代初頭、私たちの大きな青い大理石の上を疾走していたのは、電気通信技術者、連続起業家、そして熱心な飛行士でした。エド・タック。小さなベンチャーキャピタル会社を経営していたタックさんは、タワーのない小さくて見つけにくい空港まで移動しなければならないことにイライラしながら、カリフォルニアの海岸を行ったり来たりしていました。
1986 年初め、タックはカリフォルニア州ウェスト コヴィナにバウンダリー ファンドと呼ばれる別のベンチャー キャピタル会社を設立しました。タックは新しい GPS システムとその可能性を認識していました。 2週間後ソ連軍がKAL007を撃墜, レーガン大統領は、将来同様の航空事故を回避することを期待して、GPSの機密を解除し商業開発を奨励する指令を出していた。
タックが望んでいたのは、飛行中にどこにいるかを知らせることができるモバイル GPS デバイスでした。夢のナビゲーション デバイスを作成するための支援を求めていたタックは、ハードウェアの専門家であるドン レアと、カリフォルニア州サンタ アナの小さな電子ナビゲーション エンジニアリング コンサルティング会社であるオミクロン ラボを経営するソフトウェアの専門家であるノーム ハントという 2 人の男を紹介されました。 1年前の1985年3月1日の夜、二人は稼働中のGPS衛星6機のうち5機を6時間追跡することに成功しており、レア氏とハント氏は新システムの比較的専門家となった。
タック氏は、誰でも持ち運べる GPS ユニットについて説明しました。GPS ユニットは小さくなければならず (タバコの箱ほどの大きさが最適)、適度に軽量でなければならず、電池で数日間動作し、手頃な価格でなければなりません。 300ドルくらい。
「私たちは彼に、完全に気が狂っていると言いました」とレアさんは思い出す。 「彼が望んでいたものは、私たちが可能だと考えていたものとはあまりにもかけ離れていました。」特に、レアとハントの最初の追跡成功は「ベンチ全体が物で満たされた」ことからもたらされたものでした。
しかし、タックはレアとハントから十分に見聞きしていた。 1986 年 4 月 8 日、Omicron と Boundary Fund はハンドヘルド GPS ナビゲーション デバイスを開発する契約を締結しました。タック氏はこの新しい事業を、ポルトガル人の世界一周航海士にちなんでマゼランと名付けた。
悲しいことに、ハントは 1986 年 10 月にパートナーと運転中に心臓発作で亡くなりました。そこでタックは、実際にはマゼランの最初の公式従業員だったヴァレリー・ウォンをソフトウェアの作成に雇い、ラリー・ワイルに信号処理アーキテクチャ、アルゴリズム、シミュレーションおよびすべての数学的雑用を担当させ、サブ・イフネにRFの作業を任せました(無線周波数）技術。
ガリウムヒ素が救いとなる
Tuck のバッテリー駆動の GPS ビジョンの問題は、GPS 衛星から高周波 1.5GHz L バンド信号を受信し、デジタル デコードする必要がある、電力を大量に消費する無線受信チップでした。初期のマイクロプロセッサの時代、チップは高温で電力を大量に消費し、安定した AC 電源に依存していました。
しかし 1985 年に、チップメーカーは新しい材料からチップを製造し始めました。ガリウムヒ素 (GaAs)。当初、より強力な太陽電池を作成できる可能性を理由に開発された GaAs は、シリコンよりも最大 6 倍の速さで電子を移動させ、はるかに高い温度で動作するため、動作に必要な冷却と電力が少なくて済み、バッテリ駆動のデバイスに最適でした。
「読んだ内容から、[GaAs チップ] が必要であることがわかっていました」と Rea 氏は言います。 「それは当然のことだった。」
しかし、ガリウムヒ素も希少であるためシリコンよりも高価であり、GaAs チップは 1984 年半ばに市場に登場し始めたばかりでした。新興企業と協力してくれる GaAs チップメーカーを見つけるのは簡単ではありませんでした。
しかし、誕生したばかりの GPS 業界では、文字通り別の問題が爆発しました。
最初のブロック I GPS 衛星が打ち上げられた後、スペースシャトルを使用してブロック II を軌道に乗せる計画でした。しかしその後チャレンジャー災害, アメリカの宇宙計画は煙と涙を流して停止した。最初のブロック II GPS 衛星がデルタ II ロケットで打ち上げられるまでには 3 年かかります。
また、GPS 衛星の不足により、GPS の読み取りが少し難しくなり、そのため、製品としてはあまり実用的ではなくなりました。チャレンジャー号以降、稼働している GPS 衛星は 6 基のみで、正確な位置情報を取得するには少なくとも 3 基、最適であれば 4 基が必要でした。群れのように群がっていたので、必要な衛星合流は 1 日に 2 回、数時間しか起こらなかった。ボートに乗る人には問題ないが、陸に迷った人にはそれほどでもない。
GPS 衛星の拡張がなかったことを考えると、他の企業が消費者向け GPS 製品を追求しなかったのも不思議ではありません。なぜチップメーカーは、実績のない新興企業が存在する失速したように見える市場に投資するのでしょうか?
そして 1988 年初頭、タックと仲間はゲイリー バータに出会い、彼は雇用主であるオレゴン州ビーバートンの新興チップメーカーに次のように説得しました。トライクイント・セミコンダクター、タックと彼の小さな乗組員と協力して、GaAs ASIC(特定用途向け集積回路)。
1986 年、マゼランのエンジニアは電子モックアップの実験を開始しました。初期の電源ユニットです。 クレジット: 国立アメリカ歴史博物館
シャロン・ジョーンズ、ジャニス・ブランケンホーン、ジョン・フーコス、デニス・リッチ、ジョン・ヴァヴラス、ジェームス・ユアンを含むタックのチームは、Barta の GaAs ASIC を、Intel 8086 プロセッサ、メモリ チップ、6000 プロセッサを含む他のすべての NAV 1000 ブレッドボード パーツと統合することに熱心に取り組みました。 - Rea が SAC と名付けた VLSI ロジックで開発されたゲート デジタル ASIC -- スイス アーミー ナイフ-- すべてのデジタル ロジックの雑務を処理しました。ウォン氏のオペレーティング ソフトウェアは、受信信号データを使用可能な方位と方位の座標に変換する必要があり、小型で安価なアンテナを開発する会社を見つける必要がありました。当時、GPS アンテナの価格は 500 ドルでした。マゼランの乗組員は、わずか 75 ドルで建造してくれる会社を見つけました。最終的には、わずか 50 セントの製品を開発することになりました。
タックは新しい会社の経営を続けたが、他の事業に気を取られてしまった。そこで 1988 年の初めに、タックはランディ ホフマンをマゼランの「本当の」日常 CEO として雇用しました。その後、ホフマンは、今後の NAV 1000 のマーケティングと販売の雑務を担当するためにリック シルを雇用しました。
GPSの販売
ホフマンとシルは、最初のプロトタイプは 1988 年 9 月にシカゴで開催される IMTEC (国際海洋貿易展示会 & 会議) でデモする準備ができていると言われました。シルはショーの初日にプレスリリースを発行し、関心を引くために NAV 1000 を発表しました。その結果、「ショーが始まると、私たちのブースは混雑していました」とシル氏は述べています。「世界中のどこにいても自分の位置を特定できるこの新しいボックスをひと目見ようと、人々が3段ほど奥まで並んで立っていたのです。」
問題が 1 つだけありました。NAV 1000 が動作しませんでした。
「最終的にハンドヘルドケースに収まるようにすべてを縮小したとき、自己妨害による深刻でほとんど解決不可能な感度の問題に遭遇しました」とレア氏は説明しました。 「当然のことながら、経営陣と営業担当者は、このすべてが進行している間、完全にイライラしていました。問題の解決にどれくらい時間がかかるかまったくわからないということを聞きたくありませんでした。」
シカゴでは、シルはできる限りのふりをした。 「幸運だったのは、その9月のシカゴでのGPS受信可能時間帯が午前2時30分から4時30分くらいだったので、たとえそれが機能していたとしても、簡単に実証することはできなかったでしょう」とシル氏は振り返る。 「しかし、それにもかかわらず、人々が私たちの主張を疑い始めたため、眉がひそめました。」
解決策がないまま10月、11月、12月が過ぎました。しかし、バルタはマゼランが何かを企んでいると確信し、トライクイントを辞めて同社にフルタイムで働き、厄介な妨害問題をなんとか解決した。
最後に、1989 年 1 月初旬、マゼランの乗組員は部隊に位置修正を計算させることに成功しました。シルはオスロのボートショーに参加するためにノルウェー行きの飛行機に乗りました。 「（衛星の）窓が正しかったとき、私たちは人々をコンベンションセンターの屋上まで歩いて行き、なんと、マゼラン部隊が機能することを実証しました。」
ヨーロッパの販売代理店がマゼランと NAV 1000 の実現可能性を確信すると、今度は懐疑的な米国の海洋市場に戻ってきました。 1 か月後のマイアミ ボート ショーでは、唯一の GPS 受信ウィンドウは午前 1 時 30 分から 3 時 30 分頃でした。
シルはボート雑誌の編集者をマイアミのハワード・ジョンソン・ホテルでビールを飲みながら真夜中のデモに招待した。シルが驚いたことに、セイルのフリーマン・ピットマンとモーターボートとセーリングのダン・ファレスの二人が現れた。
「数パイントを飲んだ後、土手道に出てユニットに火を入れた」とシルは報告する。 「修正ボタンを押してから約 2 分後、緯度経度が表示され、編集者の顔に満面の笑みが浮かびました。」
翌日、マゼランとNAV 1000が本物であるという噂が番組中に広まりました。次の 4 か月間、マゼランの乗組員は部隊の建造に熱心に取り組みました。
晴れた 5 月 25 日の午後、UPS のトラックがカリフォルニア州モンロビアにあるマゼランのオフィスに到着しました。 「UPSのトラックが私たちの建物にやって来たとき、マゼランの従業員全員が箱をドアの外にエスコートし、歓喜のあまりガッツポーズを上げながら運転手に手渡しました」とシル氏は微笑む。
最初の 20 台ほどの NAV 1000 が小売業者への配送のために匿名の UPS ドライバーに引き渡されたことで、この若い会社は約 40,000 ドルの利益を得て、当社の位置ベースの時代が始まりました。 (NAV 1000 の初期レビューはこちらをご覧ください。。）
戦争をきっかけとした GPS 革命
マゼランは初年度に 500 台の NAV 1000 を販売しましたが、これは新しい業界の新興企業としてはささやかな成功でしたが、GPS はほとんどの主流消費者にとって依然として謎のままでした。戦争はGPSをアメリカ夫妻に届ける打ち上げ手段となるだろう。
Barta が 2 月に NAV 1000 の妨害問題を解決していたとき、最初の Block II GPS 衛星が、一見果てしなく続く 3 年間の空白期間を経て打ち上げられました。 1990 年 8 月 2 日、9 番目のブロック II 衛星が軌道に乗りました。同日、イラクがクウェートに侵攻し、第一次湾岸戦争が勃発しました。初代ブッシュ大統領が 1991 年初めにクウェートに侵攻し、次にイラクに侵攻するまでに、16 機の GPS 衛星が上空を旋回し、1 日 19 時間の通信を提供していました。
軍はただちに――ついに――GPS のスパイ効果を実感した。連合軍は産業用 GPS サプライヤーである Trimble から商用ユニット 4,000 台と、軍用に改造された特別な NAV 1000 を 1,000 台以上購入しました。公式ルートを通じてユニットを調達できない個々の兵士は、自分で NAV 1000 を購入しました。
GPS は連合軍にとって非常に貴重であることが判明しましたが、敵にとっても同様に価値があることが判明する可能性があります。そこで政府は「選択的可用性」(SA)、つまり民間の GPS 受信機の精度を低下させるために追加される誤差を導入しました。
しかし、SA があっても、戦場でのこの技術の成功により、GPS はドライバー、ハイカー、ボート乗りにとって必須のガジェットになりました。 NAV 1000 の成功と湾岸戦争による評判の後、GPS 水門が開きました。 Garmin (1989 年)、TomTom (1991 年)、Mio (2002 年) などの他社のさまざまな GPS デバイスが市場に投入され、Navteq (1987 年)、Navigon (1991 年)、 SiRF (1995) および TeleNav (1999)。
クリントン大統領はSAを停止した2000 年 5 月 1 日に、消費者向けデバイスの精度が 15 メートルに向上しました。これは偶然にも、最初のフルカラー GPS ハンドヘルドなど、市内の道路地図を備えた最初のハンドヘルド ユニットが利用可能になったのとほぼ同じ時期でした。マゼラン メリディアン カラー ハンドヘルド GPS ナビゲーター、2002年。
2004 年には、広域拡張システム (WAAS) によって全体の精度が 3 メートル以内に向上しました。もともと航空精度の向上を目的としています、WAAS により、正確なカー ナビゲーションのターンバイターン方向の案内が可能になり、ハンドヘルドおよび工場出荷時およびサードパーティのカー ナビゲーション システムの両方の販売に恩恵がもたらされました。 2007 年 9 月 18 日、連邦政府はSAを永久に無効化、ちょうどスマートフォンに GPS 機能や地図アプリが搭載され始めた頃です。
Pebble スマートウォッチには GPS データが表示されます。 クレジット：
世界の政治権力が GPS のより隠密な性質を認識した今、米国の NAVSTAR システムは競合他社を獲得しました。中国人はその建設を始めた北斗衛星ナビゲーション システム(BDS) は 2000 年に設立され、2020 年には全世界にサービスを拡大する予定です。そしてもちろん、ロシアも独自のサービスを開始しました。グローバルナビゲーション衛星システム(GLONASS) は、30 基の衛星の最初の衛星として、2011 年 10 月に完全配備に達しました。ガリレオシステム、欧州連合と欧州宇宙機関によって開発され、打ち上げられました。ガリレオは2019年に完成する予定だ。
今日、スマートフォン、専用ポータブル ユニット、裁判所命令の足首ブレスレット、ペットの首輪タグ、鍵探しやスマートフォン フォブ、その他の場所固有のガジェット、そしてもちろん軍用ドローンやその他のスパイ機器も含めて数えます。商用 GPS は、おそらく他のどの無線技術よりも多くのデバイスに搭載されています。最初に発表されたときには機能すらしなかったテクノロジーとしては悪くない。