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RTK-GPS 及びネットワーク型 RTK-GPS 測位技術

GPS/GNSS シンポジウム 2007. RTK-GPS 及びネットワーク型 RTK-GPS 測位技術. 東京海洋大学 　産学官連携研究員 高須知二. はじめに. 即時＋ cm 精度＋移動体測位. RTK-GPS. RTK-GPS による測位例 (1). 5m. 1km. 1cm. RTK-GPS による測位例 (2). 20cm. E-W. N-S. U-D. RTK-GPS 技術の進展. 即時＋ cm 精度＋移動体測位 でも、いくつかの利用上の制約・問題点. RTK-GPS. ネットワーク型 RTK-GPS.

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RTK-GPS 及びネットワーク型 RTK-GPS 測位技術

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Presentation Transcript

  1. GPS/GNSSシンポジウム2007 RTK-GPS及びネットワーク型RTK-GPS測位技術 東京海洋大学 　産学官連携研究員高須知二

  2. はじめに 即時＋cm精度＋移動体測位 RTK-GPS

  3. RTK-GPSによる測位例 (1) 5m 1km 1cm

  4. RTK-GPSによる測位例 (2) 20cm E-W N-S U-D

  5. RTK-GPS技術の進展 即時＋cm精度＋移動体測位 でも、いくつかの利用上の制約・問題点 RTK-GPS ネットワーク型RTK-GPS 利用者により使い易い技術・広汎な応用

  6. 一般GPS測位の構成要素 GPS衛星 移動受信機（ローバー）

  7. RTK-GPSの構成要素 GPS衛星 移動受信機(ローバー) 無線通信リンク 基準点(基地局)

  8. RTK-GPSの技術要素 • 二重位相差観測方程式 • 搬送波位相による高精度観測値 • 衛星・受信機時計誤差消去 • 暦誤差+電離層+対流圏遅延消去（短基線） • OTF整数バイアス決定 • 高速な高精度解 • 高速初期化（瞬時～数分） • 高速再初期化（移動体・スリップ対応）

  9. 二重位相差観測方程式 (短基線)

  10. 受信機位置推定 • 相対測位 • 未知：移動受信機座標、整数バイアス • 既知：基準点座標（固定） • 二重位相差＋二重差疑似距離観測方程式 • 観測誤差共分散行列 • 最小二乗法 or カルマンフィルタ FLOAT解(実数推定値)

  11. OTF整数バイアス決定 (1) • 多数の研究・手法 • 多数衛星・多周波・疑似距離利用... • ワイドレーン... • 探索手法... • 整数最小二乗 • 探索手法の一つ (残差二乗和最小化) • 次数増加→探索空間爆発 • 探索手法効率化が必須

  12. OTF整数バイアス決定 (2) 出典: D.Kim et al., GPS Ambiguity Resolution and Validation Methodologies, Trend and Issues, International Symposium on GPS/GNSS, 2000

  13. LAMBDA FLOAT解 Z変換(無相関化) 整数格子点探索 逆Z変換 FIX解

  14. 補正情報：RTCM SC-104

  15. RTK-GPSの制約・問題点 • 基準点設置・運用コスト • 単独受信機のみで測位できない • 基線長制限 • 10～20 kmを越える基線で性能悪化 • 利用可能エリア制限 • 基準点近傍エリアのみ • 広域利用には非常に多数の基準点が必要

  16. ネットワーク型RTK-GPS • 基準点の共同利用 • 基準点ネットワークの利用 • 利用者→単独受信機のみ • 利用可能エリアの拡大 • 観測値補間→基線長制限緩和、基準点削減 • 広範囲なRTK-GPS利用可能エリア 利用者により使い易い技術・広汎な応用

  17. システム構成 GPS衛星 基準点網 サーバ データセンタ 通信機器 無線通信ネットワーク 利用者

  18. 補正情報：基準点実観測値 衛星間一重位相差 搬送波位相補正量 整数バイアス 誤差項（暦誤差+電離層+対流圏） 幾何学距離＋衛星時計

  19. 補正情報：補正量補間 RS2 RS1 RS0

  20. 補正情報：仮想基準点観測値 • 衛星間一重補正量→衛星毎補正量 • 仮想基準点位相観測値

  21. その他技術要素 • 誤差項補間 • 約100km以下→線形、多次多項式 etc • 電離層擾乱時性能低下 • 基準点間基線整数バイアス決定 • リアルタイム決定 • 電離層・対流圏・暦誤差モデル化 • 多数観測値→モデルパラメータ同時推定 • 補正情報形式

  22. 補正情報方式：VRS RS1 VRS ローバー RS2 RS3

  23. 補正情報方式 : FKP ローバー RS

  24. RSm RSS1 RSS4 RSS3 RSS2 ローバー 補正情報方式 : MAC

  25. まとめ • RTK-GPS • 二重位相差観測方程式 • OTF整数バイアス決定 • ネットワーク型RTK-GPS • RTK-GPS利用上の制約・問題点の緩和 • 基準点ネットワーク→補正情報→利用者 • 精密測位の普及・応用分野拡大 • 近代化GPS, Galileo, GLONASS, QZSS...

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