準天頂衛星L1-SAIF信号によるGNSS補強

2014.04.25
第8回QZSSユーザミーティング
準天頂衛星L1-SAIF信号によるGNSS補強
－最近の成果－
電子航法研究所 (ENRI)
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L1-SAIF補強信号
一つの信号で３つの機能
準天頂衛星
補強信号
（補完機能）
補強信号
（誤差補正）
①補完機能
②誤差補正機能
補強信号
③信頼性付与機能
（信頼性付与）
GPS衛星群
（＋GLONASS）
測位信号
• 一つの補強信号で３つの機能：補完機能（レンジ
ング）・誤差補正（目標精度=1m）・信頼性付与。
• ユーザ側では、１つのGPSアンテナによりGPSと
L1-SAIFの両信号を受信：受信機の負担軽減。
SAIF： Submeter Augmentation with Integrity Function
ユーザ
（GPS受信機）
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GLONASSの利用
準天頂衛星
補強信号による
補強
GPS衛星
GLONASS衛星を
併用
• 衛星数の増加によるアベイラビリティ改善。
• 単一の補強信号により、GPSとGLONASSの両方を同時に補強する。
• 補強情報生成にあたってのGPSとGLONASSの違い：
 FDMAを採用
 PRN番号
 時刻系と座標系が異なる
 衛星位置の計算手順
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時刻系・座標系の違い，PRN番号
• GLONASS時刻：
– GLONASSは独自のGLONASS時刻に準拠して稼動。
– GPS時刻とGLONASS時刻の差は一定ではなく、ゆっくりと変化。
 2012年7月現在は400ns程度。
• 座標系＝PZ-90：
– GLONASS衛星の軌道はロシアの
PZ-90座標系により記述されている。
– WGS-84とPZ-90の最新版
（PZ-90.02）の関係 ↓
PRN番号の定義（L1-SAIF）
PRN番号
Contents
1～37
GPS
38～61
GLONASS
スロット番号+37
120～138
SBAS
183～192
準天頂衛星補強系
193～202
準天頂衛星補完系
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予備実験：基準局の配置
• 2012年7月から、国土地理院
GEONETがGLONASS/QZSS対応
を開始した。
 すでに180以上のGEONET局が
対応済み。
• データフォーマット：
RINEX 2.12 OBS/NAVファイル
エポック間隔＝30秒
• 予備実験で使用したGEONET局：
 メッセージ生成に使用：
基準局 (1)～(8) の8局
 性能評価に使用：
ユーザ局 (a)～(c) の3局
• データ期間：2012年7月18～20日
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ユーザ側性能評価：平均可視衛星数
17 衛星
9.8 衛星
7.4 衛星
@ User (b)
（静岡県清水市）
• GLONASS衛星の利用により、可視衛星数はおおよそ75%（＝24機／32機）程度増加。
• 準天頂衛星は1機しかないが、ほぼ一日中にわたり衛星数を増やす効果がある。
• GPS+GLONASS+QZSSにより、仰角5度で17衛星、30度でも9.8衛星が得られる。
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ユーザ側性能評価：平均DOP
HDOP = 2.3
@ User (b)
（静岡県清水市）
• GLONASSのみのユーザはDOP特性はあまり良くない。
• GPS+GLONASS+QZSSにより、仰角マスク40度でもHDOP=2.3程度が
得られる。
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ユーザ側性能評価：測位誤差（３０度）
• 仰角マスク30度での水平測位誤差。ユーザ位置＝(b)：（静岡県清水市）
• GPS+GLONASS+QZSS：0.372m RMS
• GLONASS/QZSSの使用により、高い仰角マスクでも良好なアベイラビリティ。
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ユーザ側性能評価：測位精度
0.588m
@ User (c)
• もっとも南側のユーザ局（山口県柳井市）での測位精度。
• 測位精度はユーザ位置にあまり依存していない：
 本予備実験の期間中は電離層活動が低調であったものと推測。
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ユーザ側性能評価：アベイラビリティ
100%
Availability
@ User (b)
（静岡県清水市）
• 有効な測位ができたエポック数の、全エポック数に対する割合。
 仰角マスクの増加にともないアベイラビリティは低下する。
• GLONASS/QZSSの使用：仰角マスク40度でも100%のアベイラビリティ。
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補完機能確認：車輌を用いた実験(1)
GPSアンテナ
データ収集用PC
プロトタイプ受信機
車輌外観図
車輌内部
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補完機能確認：車輌を用いた実験(2)
（兵庫県西宮市西宮浜 (2013/02/07 04:25:09 -04:54:34)）
GPS補完機能利用なし
GPS補完機能利用あり
（利用可能率：74％)
（利用可能率：88％)
赤いプロット：測位可能地点
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補完機能確認：車輌を用いた実験(3)
割合
割合
（兵庫県西宮市西宮浜 (2013/02/07 04:25:09 -04:54:34)）
水平方向測位精度(m)
GPS単独測位
（アベイラビリティ：74％)
水平方向測位精度(m)
L1-SAIF補完・補強あり
（アベイラビリティ：88％)
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まとめ
• 準天頂衛星システム（QZSS） L1-SAIF信号のGLONASS/QZSS
対応：
– 補強機能：GPS衛星に加えてGLONASS衛星に対しても、測位性能を改善
する補強情報を提供
• L1-SAIF信号の補完機能
– 車輌実験により機能を確認
• 現在検討中の課題：
– アジアでの利用可能性

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