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    株式会社ジェピコジェピコメディア無人機初めてのRTK GNSS測位!

初めてのRTK GNSS測位!

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初めてのRTK GNSS測位!

【更新日時:2021/04/01】
弊社の取り扱い製品Swift Navigation社Piksi MultiおよびDuroは、高度な位置測位に適した製品となっており、次世代の産業機械/自動車業界から注目を集めています。

Swift Navigation社の製品の大きな特長はRTK GNSS”測位です。
ん?RTK GNSS測位って理解はしているけど、どんな所で有用性を発揮するの?
今回のメディア記事ではこのような疑問に、答えて、RTK GNSS測位について簡単な説明をさせていただきます。

記事の最後には、Swift Navigation社の新サービ紹介もさせていただきます。どうぞ記事の最後までお付き合いください!

目次

スマホにも使用されているGPS/GNSS測位

スマホにも使用されているGPS/GNSS測位についてご説明いたします。
従来の測位手法は「単独測位」と呼ばれるものです。スマホに搭載されている受信機がGPS,GLONASS,BeiDou,Galileo等の衛星信号を受信し、それらの信号到達にかかった時間を測定し個々の衛星との距離を測定します。

簡単に言えば、次のような感じです。

しかしながら、従来の単独測位では次の2つが原因となり数メートルの誤差が生まれてしまいます。
(1) コード長が300mであること(コード:ある時刻を示すデータの一塊)
(2) 電離層により、信号に変調が生じる

一つずつみていきましょう。
(1)コード長が300mであること

生成されたコードが衛星から送信される際に、上図のように300mほどの長さとなります。このように、時刻を特定するためのコードそのものが300mもの幅を持っているため、コードの検出を持って距離を特定する場合は、良い精度を得ることができません。

(2)電離層により、信号に変調が生じる

地球と衛星の間には電離層(成層圏とかオゾン層みたいな類としてイメージ下さい)と呼ばれるものが存在します。この電離層を通過する際に、衛星信号の速度が遅くなります。速度の遅延があったまま受信機に信号が送られると、ある信号は早く受信されるのに、別の信号は遅く受信されるという事態を招きます。

先ほどお見せしたピッチャーとキャッチャーの図でいうと、風圧がボールの速さを遅くするといった具合です。

さらに時間や衛星の位置も信号が電離層を通過する早さに影響を及ぼします。
これにより位置測位に乱れが生じます。

単独測位とRTK GNSS測位の相違点

ではどのような違いが単独測位とRTK GNSS測位にあるでしょうか?
それを本項ではご説明させていただきます。

抑えておくべき点は次の2つです。
(3)距離の特定にコード群ではなく、コードを搬送するために用いる搬送波の信号を利用する
(4)基準となる受信機を用意する

上記2つを一つずつ見ていきましょう。
(3)距離の特定にコード群ではなく、コードを搬送するために用いる搬送波の信号を利用する



まず抑えておくべき特徴は、コード群が生成される前の搬送波の信号をRTKレシーバーが計測する点です。コード群が300mであるのに対し、コード生成前の信号は19cmとなります。

この工程によってより正確な位置測位が可能になります。
(搬送波を測位に利用する手法を搬送波測位といいます。)

(4)基準となる受信機を使用する


コード測位から搬送波測位に変更することにより測位誤差が小さくなるとはいえ、すでに述べた電離層による誤差は生じて強います。そこで登場するのが基準となる受信機です。(基準局といいます。)

上図のように2つの受信機(電波塔とスマホとイメージ下さい)で生じる電離層の影響は同等です。
そこで座標が既知の基準局を作り、基準局側の受信機で計測した位置測位の誤差を移動局側に送信することで、精度の高い測位が可能となります。

電離層の影響のない地上で2つの受信機間の距離が明確になることで、あとは受信により算出した距離(衛星と受信機の距離)を計測することでより正確な位置測位が可能となります。

これがRTK GNSS測位です。

両測位による精度のデータ比較

 

従来のGPS/GNSS測位

RTK GNSS測位

受信機の数

1(移動体)

2(基地局と移動体)

測位タイプ

絶対測位

絶対・相対測位

フィックスにかかる時間

30 - 60s

40 - 70s

水平方向精度

3 - 5 m

1-5 cm

垂直方向精度

12 - 15 m

8 - 15 cm


上表のように、かなり精度に差があるのがお分かりかと思います。
現在、位置精度を高めるために車の自動運転や建機業界ではRTK GNSSモジュールが注目を集めています。また今日では米国のGPSだけでなく、各種GNSS衛星信号(GLONASS, BeiDou, Galileo)も受信し、精度向上に利用することが主流となっております。

以下はSwift Navigation Piksi Multiを利用した場合の衛星信号の受信信号を表しております。

最先端の技術を手にしたい方はSwift Navigation社製品を試してみませんか?
製品の詳細情報を知りたい場合はこちらのページをご参照ください。

基地局いらず!? 新サービスのご紹介!

ここまで読んでくださった方向けに今後Swfit Navigation社が手掛けるサービスをご紹介いたします。



Skylarkは同社が着手する基地局いらずのクラウド経由補正信号サービスです。100を超える受信機から信号受信が可能となっており、デバイス単一で10cmに満たない誤差で位置情報をお届けいたします。

対応GNSS衛星群                :GPS、Galileo

データフォーマット             :RTCM ver 3.1/3.2

ネットワークプロトコル      :NTRIP 1.0/2.0

車の自動運転に先駆けて本サービスを先取りしてみませんか?
詳しく知りたい方は弊社窓口までご連絡下さい。

まとめ

それでは今回のまとめに入っていきましょう

・衛星を使用した測位には主に2つの手法があり、単独測位とRTK GNSS測位にわけられる
・従来の単独測位は以下二点の影響により、測位に大きな誤差が生じてしまう
 (1) 位置を特定するためのコード長が300m(長い)ある
 (2) 電離層により、信号に変調が生じる
・RTK GNSS測位には従来の単独測位と異なる点が2つあり、位置測位の精度を増すことが可能
 (3)コード群ではなく、コード生成前の搬送波の(短い)信号を受信する
 (4)基準となる受信機を使用する

いかがでしたでしょうか?
RTK GNSS測位は脚光を浴びる非常に重要な技術です。
本記事を通して、少しでも本技術の魅力をお伝えできれば幸いです。

実際の製品についてお問い合わせをご所望の方は以下まで宜しくお願いいたします。

製品担当者:川端
TEL      :070-2483-5392 (ダイレクトイン)
Email     :jepico_HSP@jepico.co.jp
上記電番号はダイヤルインのため、担当者が対応できない場合もございます。
担当者不在の場合には、お手数ですがお問合せフォームよりお願いいたします。

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