その - 測位衛星による高精度測位技術の研究開発

Report
RTK-GPS測位の基礎と
プログラミング (終)
Basics of RTK-GPS Positioning and Its Programing
東京海洋大産学官連携研究員/技術コンサルタント
高須 知二
Tomoji TAKASU
内容
• RTK-GPS通信手段
• 通信フォーマット
• 長基線RTK-GPS
• ネットワークRTK
• 今後の研究課題
• 終わりに
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RTK-GPS通信手段
• 特定小電力無線
到達距離:100m~1km
• 携帯電話
ダイヤルアップ (アナログモデム)
回線接続時間→運用性
回線不安定 (移動体)
通信コスト:¥15~40/分
通話エリア
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通信フォーマット (1)
• RTCM SC104 v.2.3
Msg Type 18/19 : 生観測値
Msg Type 20/21 : 補正観測値
Msg Type 3 : 基準局座標
Msg Type 22 : 拡張基準局パラメタ
• RTCM SC104 v.3.0
高効率符号化
ネットワークRTK向け拡張
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通信フォーマット (2)
• 基準局搬送波位相観測値 (Msg18)
A
a
• 補正搬送波位相観測値 (Msg 20)

A
a
 
A
a

A
( a
 c ( dt a  dT
A
)) /   N 0
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通信フォーマット (3)
• NTRIP(Networked Transport of
RTCM via Internet Protocol)
インターネット経由GPSデータ伝送規格
生観測値、DGPS補正値、RTK補正値
(RTCMメッセージ)、RINEX、精密暦etc
→
HTTPベース、ブロードキャスト指向
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通信遅れ問題
Ref
Rov
Sol
Realtime Solution
Ref
Rov
Sol
Matched Solution
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長基線RTK (1)
• 誤差項基線長依存性
電離層遅延: > 10 km
対流圏遅延: > 50 km
衛星軌道誤差: > 100 km
衛星時計誤差: ~0
局位置変動: > 1000 km
アンテナPCV : > 300 km (同一機種)
phase-windup : > 1000 km
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長基線RTK (2)
• 電離層遅延推定
電離層モデル
電離層遅延時間変動モデル
• 対流圏遅延推定
ZTD推定+マッピング関数
対流圏遅延時間変動モデル
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長基線RTK (3)
0.2
推定 (FIX率=98.1%)
0固定(FIX率=100%)
RMS: 0.0307m
RMS: 0.0060m
RMS: 0.0183m
RMS: 0.0077m
RMS: 0.0370m
RMS: 0.0183m
0
-0.2
0.2
0
-0.2
0.2
0
-0.2
0:00
1:00
2:00
0:00
(Baseline=23.1km)
1:00
2:00
3:00
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DD of Ionospheric Delay (m)
長基線RTK (4)
0.1
0.05
0
-0.05
-0.1
0:00
1:00
(Baseline=23.1km)
2:00
3:00
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長基線RTK (5)
• 精密暦
IGS Ultra-Rapid(IGU)(予報値)
精度:<10cm
• 精密補正モデル
アンテナPCV
局位置変動
Phase-Windup
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ネットワークRTK (1)
• 既存RTK-GPSの問題点
基準局設置・運用の煩雑さ
10km超基線での精度、FIX率/TTF悪化
• サービス提供者
基準局網(50~100 km間隔)観測値
→補正情報→ユーザ
• ユーザ
単独受信機で短基線RTKとほぼ同等性能
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ネットワークRTK (2)
• Step 1 : 基準局網基線AR
R1
N 12
R2
N 13
座標:既知
R3
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ネットワークRTK (3)
• Step 2 : 基準局網補正情報生成
R1
 12 
 13 
 12   12 /   N 12
 13   13 /   N 13
R2
R3
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ネットワークRTK (4)
• Step 3 : ユーザ補正情報生成
R1
 1U   1  12   2  13
補間
 13
 12
R2
ROVER
R3
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ネットワークRTK (5)
• Step 4 : ユーザRTK測位
R1
 1U 
 1U /    1U  N 1U  
R2
ROVER
R3
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ネットワークRTK (6)
• 補正情報の送信方式の違い
• VRS (Trimble/Terrasat社) :
ユーザ概算位置
→仮想基準点観測値
• FKP (Geo++社) :
→基準局観測値+補正量傾斜係数
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ネットワークRTK (7)
User
RS Network
GPSNet (VRS)
GNSMart (FKP)
Data
Center
Modem
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今後の研究課題
• 長基線RTK
• ネットワークRTK高度化
• 近代化GPS/GLONASS/Galileo/QZSS
• 移動体RTK
• 電離層モデル
• 長周期ノイズ削減
• .....
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終わりに
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