この項目では、日本の衛星計画について説明しています。同様の衛星システム全般については「準天頂衛星」をご覧ください。
日本上空を通る準天頂軌道（非対称8の字軌道）準天頂軌道の概念図。衛星は地球を一周するが、地表から見て軌道は相対的に8の字を描く

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、英語: Quasi-Zenith Satellite System、QZSS）は、日本及びアジア太平洋地域向けの航法衛星システムである。全地球を対象として地球上すべてを周回するグローバル・ポジショニング・システム（GPS）と異なり、地球の自転と同周期の人工衛星を利用することで特定地域向けの位置情報サービスを提供する衛星測位システムである。

内閣府の特別の機関である宇宙開発戦略推進事務局が構築したシステムで、2010年9月11日に準天頂衛星初号機みちびき (QZS-1) を打ち上げた。2017年に衛星3機を追加で打ち上げて4機体制でシステムの運用を開始し、2020年に初号機後継衛星1機、2023年に衛星3機、をそれぞれ追加して7機体制で運用することを2016年に閣議決定[1][2]した。
概要
衛星測位システムの本義

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され、アメリカ合衆国のグローバル・ポジショニング・システム (GPS) 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と、大国や国家連合により、自前のグローバル・コンステレーションシステムの構築が運用、計画されている。GPSシステムの様にグローバルに共有されているシステムもあるが、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において、国家安全保障上の観点から重要である。

システムの構築と維持は、多数の人工衛星を打ち上げて10年ほどの寿命の衛星を更新して維持に多額の費用を要する。国家の安全を保つためには政治的な意思決定と軍事費を含む財政を要する。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コンステレーションの構築（日本のQZSS、インドのNavICなど）までにとどめて、必要とする衛星数を抑制する選択肢もある。

特定の1つのシステムだけに依存して、永続的かつ安定したサービス受益を期待することには不安定性が伴う。アメリカのGPSは、本来は軍事衛星専用であったものを段階的に提供精度の向上も含めて公的・民生的用途に拡大した経緯があり、アメリカ政府の意図次第でサービスレベルが変更される可能性が残る。

日本の準天頂衛星システムは、費用対効果およびキラーアプリケーションを見いだすよう、継続して検討されている。
準天頂衛星システムの意義

衛星測位において、利用者の受信機の位置を測定するためには、4機以上の人工衛星から信号を受信することが必要であり、高精度な測位には、8機以上からの受信が望ましい。

しかし、日本では山間部や、高層建築物が立ち並ぶ都市部が多く、平地が少ないため、低仰角の人工衛星から信号を受信することが出来ず、現状のGPS衛星のみでは見通しが遮られ、利用者位置から見た可視衛星数が少なくなり、測位精度が落ちたり、不可能となる場合がある。

仮に、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、可視衛星が増えることが期待され、測位が可能となる場合が増えるが、現在数以上の人工衛星を既存のGPSに追加することは、アメリカ合衆国連邦政府自身にとって費用対効果が悪く、実現の見込みは薄い。地球全周をその対象とするGPSに対して、日本列島からは利用できない位置の衛星が多いため、効率的ではない。

日本の準天頂衛星システムは、GPS衛星とは異なる軌道を持たせて常時可視衛星を増加し、高精度の測位を可能とするために、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測位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、常時1機以上は見通せることができるようにする。上記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、東京都区部では常に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。

そして、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、日本の利用者はGPS信号を捕捉するまで、30秒から1分ほどかかっていたのが15秒程度に短縮できる見込みでもある[3]。

準天頂衛星システムでは、専用の測位信号を受信・処理できるように改修・開発した受信機が必要である[4]。また準天頂衛星は高高度軌道にあるので、GPS信号より強い電波を送信する必要がある。

このため人工衛星が大型になっており、運搬ロケットも重量物を持ち上げる大出力の推進装置が必要になる。さらに各準天頂衛星は、衛星軌道面が全く異なるため、GPS衛星（ナブスター衛星）のように、複数機を1機のロケットで同時に打ち上げることも難しい。これらの結果、準天頂衛星システムの構築にはより高度な技術と多額の費用がかかる。一方、高高度軌道のため低軌道衛星のように地球大気分子の影響を受けないため、同量の燃料なら運用期間を長くできる利点がある。
準天頂衛星システムの代替案

一方で、ロシアのGLONASS、欧州のガリレオ、中国の北斗と、他国の航法衛星数が増加しつつあり、各国の航法衛星コンステレーション統合運用ができれば可視衛星数を2倍・3倍にできるようになり測位が不可能となる状況は大きく減少し、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意見もあるが、前述の通りグローバル・コンステレーションは様々な大国や国家連合の軍事的・政治的意図や各システム自体の永続的安定性も絡むため、特定の系統に依存するのは、衛星航法システムとしての永続的安定性を損なうと言う意見もある。またQZSSもそうであるが、GPS以外のGLONASS・ガリレオ・北斗も、2000 - 2020年代にかけて漸次構築中、精度向上中である[5]。またcm級測位に必要な補正情報を民間に無償で配信（日本国内限定）しているのは現状QZSSだけである。

またGPS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や、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実用化されており、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が、例としてMSASは航空機向けのディファレンシャルGPS機能を提供し精度は数メートル程度に留まる。またMSASに使用される衛星のうち2016年末にMTSAT-1Rが運用を終了[6]、残る1機のMTSAT-2だけで運用しておりMSAS自体サービス縮小の方向でもあり、2020年頃から代替としてQZSSの静止軌道衛星からGPS補強システムとして配信する予定である[7]。

人工衛星から直接電波が届かず測位できない地下街や屋内での測位を可能とするために、GPSの信号を中継する機器をビルの屋上に設置することで、ビルの谷間でも測位を可能とするスードライト（疑似衛星）が現在研究されている。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) が考案され、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の仕様書で提案されている。
衛星

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、検証を経た後に準天頂軌道上の衛星3機体制の第2段階であるシステム実証に移行することとされ、静止軌道の1機と合わせ4機体制で実用化された。さらに準天頂軌道、静止軌道、準静止軌道に1機ずつ衛星を追加し7機体制で運用する方針とされた[8]。

2021年9月10日、内閣府は準天頂衛星「みちびき」初号機後継機をH-IIAロケット44号機により10月25日に種子島宇宙センターから打ち上げると発表した[9][10]。
初号機 みちびき

準天頂衛星 初号機
「みちびき (QZS-1)」
所属内閣府
主製造業者三菱電機
公式ページJAXA
⇒JAXA宇宙利用ミッション本部
みちびき（準天頂衛星システム：QZSS）公式サイト - 内閣府
国際標識番号2010-045A
カタログ番号37158
状態運用終了
目的衛星測位システムの技術実証
設計寿命10年（目標12年）
打上げ機H-IIAロケット 18号機
打上げ日時2010年9月11日
20時17分 (JST)
軌道投入日2010年9月27日
機能停止日2022年3月25日
運用終了日2023年9月15日
物理的特長
衛星バスDS2000