スライド 1

(1)

一般財団法人衛星測位利用推進センターSPAC

2019年5月17日

利用実証推進部

松岡繁

準天頂衛星受信機の最新動向

2019年度測位航法学会全国大会

QZSS特別講演会

(2)

2 H30 H29 H28 H27 R1 R2 R3 R4 H26 R5 R6 R7 R8

準天頂衛星システムの開発・整備・運用スケジュール

2010.9.11打上げ

利用実証の推進

６月１日８月１９日 _{１０月１０日} 初号機QZS-1 ２号機 QZS-2 ３号機 QZS-3 ４号機 QZS-4 JAXA運用 _QSS運用 利用実証調整協議会設立2010.7 利用実証開始 2011.1 ４機体制運用（ＧＰＳ連携したサービス） _{（持続測位サービス）}７機体制運用運用開始 11月1日出典：http://qzss.go.jp/

(3)

3 初号機２号機３号機４号機準天頂軌道準天頂軌道静止軌道準天頂軌道 L1C/A _○ _○ _○ _○ 衛星測位 L1C _○ _○ _○ _○ 衛星測位サブｍ級測位補強災害・危機管理通報 L1Sb _‐ _‐ 2020年頃配信 _‐ ＳＢＡＳ配信 L2C _○ _○ _○ _○ 衛星測位 1227.60ＭＨｚ L5 _○ _○ _○ _○ 衛星測位 L5S _○ _○ _○ 測位技術実証 L6 _○ _○ _○ _○ ｃｍ級測位補強 1278.75ＭＨｚ Sバンド _‐ _‐ _○ _‐ 衛星安否確認 2ＧＨｚ帯 L1S 配信サービス中心周波数 1575.42ＭＨｚ 1176.45ＭＨｚ ○ ○ ○ ○ 出典；http://qzss.go.jp/overview/download/cg-image3.html

準天頂衛星の構成

（１）（２）

(4)

4

測距信号のコード変調と搬送波位相の関係

コード変調 ①コードの周期が約300ｍで繰り返される。 ②コードの先頭に衛星の時刻タグがついており、測位衛星固有の時刻でいつ発射されたかがわかる。 ③m級のメモリがついている巻尺のイメージ。 ④測位精度はm～数10mと悪いが、使い易い。搬送波位相 ①コード変調を施す元の電波（L1：1572.5 MHz）の１波長（191mm≒20cm）間を 2πで表す位相 ②mm級のメモリがついている巻尺のイメージ。 ③測位精度はcm級まで可能だが、測位衛星までの距離を1波長×（波数＋小数点以下）で決定するため、計算が複雑。図の出展：精説GPS第2版、基本概念・測位原理・信号と

受信機、P. Misra & p.Enge原著、測位広報学会訳

＋

(5)

SLASの測位精度は、以下を満足する。ただし、想定するマスク角は５度とする。 -3.0ｍ以下（95％）（1.53ｍ(RMS)）備考領域（１）領域（２）領域区分測位誤差水平垂直 1.0ｍ以下（95％）（0.58ｍ(RMS)） 2.0ｍ以下（95％）（1.02ｍ(RMS)） 2.0ｍ以下（95％）（1.16ｍ(RMS)）図サブメータ級測位補強サービス（SLAS）のサービス範囲と測位精度

（１）サブメータ級補強信号SLAS

5 出典：http://qzss.go.jp/technical/system/l1s.html ＱＺＳ配信サービス

(6)

-種別測位誤差備考水平垂直 CLASの測位精度は、以下を満足する。ただし、精度を満たすためには、５機以上の可視衛星が必要であり、想定する仰角マスク角は５度とする。静止 ≦6cｍ以下（95％）（3.47cｍ(RMS)） ≦12cｍ以下（95％）（6.13ｍ(RMS)）移動体 ≦12cｍ以下（95％）（6.94cｍ(RMS)） ≦24cｍ以下（95％）（12.25ｍ(RMS)）図センチメータ級測位補強サービス（CLAS）のサービス範囲と測位精度

（２）センチメータ級補強信号CLAS

6 出典：http://qzss.go.jp/technical/system/l6.html ＱＺＳ配信サービス

(7)

１周波RTK モジュール数万円チップ・モジュール～数千円コード受信機搬送波受信機 １周波RTK製品 数十万円～新たに形成される受信機 価格帯（2018年度以降） 2(3)周波 製品数十万円～数百万コード受信機メーカが新規参入

図

GNSS受信機の価格帯予想

◆ 三菱電機・u-blox ◆ マゼランシステムズジャﾊﾟﾝ ◆ 日本無線 QZSS対応

(8)

8 ８．７％１００％４．１％０．３％ ≒ １/10 ≒ １/2 ≒ １/10 ≒ １/5 ≒ １/5 2018年2019/5以降 2011年（利用実証開始） ≒ １/5

CLAS受信機容積/価格推移

容積推移

価格推移

(9)

アンテナ

低価格マルチ受信アンテナ

の開発が課題

価格分野測量・土木建機車載 20万円～５０万円（測量用アンテナ） 数千円 1周波パッチアンテナマルチ周波パッチアンテナ

(10)

10 ソニー CXD5603GF リリース済〇〇〇〇〇 SLAS 古野電気 GF-88 2019年4月〇〇〇 SLAS u-blox ZED-F9P 2018年11月〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇

GNSS受信チップ・モジュール・評価ユニット

日本無線 JG11 PPP-RTK マゼランシステムズジャパン三菱電機－u-blox Others L1 L2 L5 L6 L1 L2 L5 E1 E5 G1 G2 B1 B2 AQLOC-VCX 2018年11月〇〇〇〇〇〇〇〇〇 AQLOC-VCXⅡ 2019年春〇〇〇〇〇〇〇〇〇 JG11 PPPモデル 2018年8月〇〇〇 SBAS JG11 PPP－RTK 2019年春〇〇〇〇〇〇〇〇マゼランシステムズジャパン多周波マルチGNSS 受信機ユニット 2018年〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇コア Chronosphere-L6 2018年10月〇〇〇〇〇〇〇〇〇 BeiDou 三菱電機日本無線企業名型式発売時期 QZS GPS GalileoGlonass CLAS SLAS CLASチップ・モジュール開発中

(11)

準天頂衛星CLAS対応受信機ラインナップ

11月よりCLAS対応の受信機を発売し、ラインナ

ップ化を予定。

端末種類リリース_時期外観寸法／重量

AQLOC

（実証用端末）

リリース済

受信機 178 × 142 × 90mm 3kg アンテナ 140 × 140 × 62mm 515g

AQLOC-VCX

11/1

受信機 184 × 98 × 74mm 1,600g アンテナ 59 × 59 × 33mm 150g

小型版

開発中

小型軽量、低消費電力

(12)

項　目 VCX 対応衛星信号 QZSS (L1C/A、L2C、L5)、GPS (L1C/A、L2P、L2C、L5)、Galileo(E1、E5) 衛星配信：QZSS L6 地上配信：RTCM　2.3/3.2 測位方式 PPP-RTKもしくはPPP-RTK-INS複合　　　　　　QZSSのL6信号をオープンスカイで受信の場合※ 　　　　　　・　移動体水平位置精度：12cm以下（95％）、垂直位置精度：24cm以下（95％）　　　　　　・　静止体水平位置精度：6cm以下（95％）、垂直位置精度：12cm以下（95％） ASCII　：GGA、RMC、GSV、GSA（NMEA 0183準拠） BINARY：観測データ、エフェメリス、アルマナック、センサデータ、測位補強情報出力信号 PPSパルス・　シリアルポート#1：RS-232C（4.8～115.2kbps）・　シリアルポート#2：RS-232C（4.8～921.6kbps）・　LANポート：Ethernet（10BASE-T/100BASE-TX）内蔵センサ IMU、気圧計対応外部信号車速パルス電源 DC12V　（消費電力： 30W以下） ※ 電離層・対流圏の著しい変化の影響を受けない場合対応補強信号測位精度出力データ入出力インタフェース

主な仕様

12

(13)

(14)

ＪＧ１１の主な特長

高精度測位（ｍ級、ｃｍ級）ＧＮＳＳ受信機

■1m級、cm級の高精度測位が可能 ■受信機コアICをASIC化

※L1C/A信号、L2C信号、L6信号、BeiDou or GLONASS or GalileoのRF回路、ロジック回路をASIC化 ■車載向け電子部品の規格 AEC-Q100対応 ■MADOCA対応に必要なハードウェアを搭載ソフトウェアUpdate可能フラッシュROM ＪＧ１１ＰＰＰモデルＪＧ１１ＲＴＫモデル 12m 12m 3周波同時受信ASIC

●世界初：準天頂L6信号を含めた3周波同時受信チップ

14 9mm✕9mm

(15)

センチメートル・サブメートル級測位精度実現の概要

L1信号 L2信号 L6信号(RTK補正データ) 準天頂衛星 GPS衛星 GPS衛星搬送波位相＋コード位相センチメートル級（外部RTK・PPP-RTK/CLAS） ※準天頂衛星Ｌ６信号が受信できない地域では外部補正情報入力によるRTKに対応が可能。 RTK補正データ（RTCMフォーマット） L6：RTK補正データ INMARSAT衛星 MTSAT衛星 GPS衛星 GPS衛星 SBAS補正データメートル級（PPP-SBAS） L1信号 SBAS補正データ搬送波位相＋コード位相 15

(16)

モード測位率全体 100% RTK(Fix) 98.9% RTK(Float) 1.1% 水平プロット（Fix解のみ）【使用アンテナ】 navXperience製 3G+C/mobile ★2018/10/11～12 固定点/オープンスカイ(JRC長野事業所屋上アンテナ) 約24時間の測位結果 2DRMS: 3.51㎝位置誤差の推移

JG11評価状況（外部RTK_固定点）

※外部RTK・・・ネットワーク経由によりRTK補正データを用いた測位 16

(17)

＊システム仕様値（移動体モード）：水平12cm(95%) 試験日ヒートラン時間水平精度(Fix解,2drms) 11月11日 _24時間 _{9.47cm（4.74cm RMS）} 11月17日 _24時間 _{7.58cm（3.79cm RMS）} 11月22日 _22時間 _{11.38cm（5.69cm RMS）} 11月17日水平プロット（Fix解のみ）

JG11評価状況（PPP-RTK/CLAS_

移動体モード

固定点）

★2018/11/11～22 固定点/オープンスカイ(JRC長野事業所屋上アンテナ) の測位結果【使用アンテナ】 navXperience製 3G+C/mobile 17

(18)

18 みちびき（QZSS）対応

多周波マルチGNSS受信機評価キット

準天頂衛星対応多周波マルチGNSS受信機（206×154×86mm）準天頂衛星対応多周波マルチGNSSアンテナ（φ148×60mm） Dimensions 90 x 100 x 18 mm Weight 75 g Input Voltage 12 VDC Back-Up Voltage 3 VDC Power Consumption Max 10W Antenna Power Output 5 V , 100mA

Connectors 64 pins for digital / MMCX for antenna Operation Temperature -30℃ ～ +85℃ QZSの補強信号であるL6のCLAS方式とMADOCA 方式の両方に対応し、 PPP（単独精密測位）ができる世界初の受信機。 MADOCA方式に対応しており、日本以外でもPPP が可能。 CEATEC AWARD 2017 総務大臣賞受賞 第3回宇宙開発利用大賞 国土交通大臣賞受賞

(19)

項目 仕様（STES1評価ボード） | MJ-3008-GM4 捕捉衛星・信号 GPS L1,L2,L5 QZSS L1,L2,L5,L6 GLONASS G1,G2 Galileo E1,E5a,E5b,E5,E6 Beidou B1,B2 位置精度（RMS）自律測位 1.5m（typical）動的リアルタイムキネマティック _{＜5cm+0.7ppm×Baseline（＜30km）} 静的リアルタイムキネマティック _{＜0.5cm+0.7ppm×Baseline（＜30km）} PPP（MADOCA）*2 ＜10cm PPP-RTK（CLAS）*3 動的＜6.94cm 静的＜3.47cm TTFF*1 コールド・スタート 90秒（typical）（Autonomous）ウォーム・スタート 35秒（typical）ホット・スタート 12秒（typical）衛星再捕捉時間 2秒（typical）最大出力レート最大100Hz 入出力インタフェース USB,UART,CAN,Ethernet

データフォーマット NMEA0183 Version 3.0（Output） / RTCM SC104 Version 3.1（Input/Output）

みちびき（QZSS）対応

多周波マルチGNSS受信機仕様

(20)

STEP２：モジュール 2019/3：完成※ サイズ： 43㎜×59㎜消費電力（最大）： 5W 単価： 10万以下@数千台 STEP３：チップ 2020/3：完成予定サイズ： 11×11㎜以下消費電力： 1W以下単価： 1万円以下 ※2019年4月からご注文受付開始 2019年7月頃から出荷 ※チップの画像はイメージです。 STEP１：評価ボード 2017/8：提供中サイズ： 90×100㎜消費電力（最大）： 10W 単価： 80万 @数十台評価キット 206 x 154 x 86 mm 評価キット

今後のロードマップ

STEP2：評価キット時期：2019年7月頃から出荷予定。単価：現状の半額程度 179 x 106 x 62 mm ※目標値 20

(21)

『Chronosphere-L6』

条件の一番良いみちびき衛星に切り替える機能・最大仰角モード追従している衛星より仰角の高い衛星が現れた場合に衛星を切り替える・仰角マスクモード衛星の仰角が閾値以下になった場合に衛星を切り替える・固定衛星追従モードユーザーが指定した衛星のみを使用するモード CLASとMADOCAを動的に切り替える特許を取得済

コアのGNSSソリューション

(22)

CLAS

Static Result(Comparison with RTK)

FIX Rate 99.9%

Chronosphere-L6 Result

Static test time is 6 hours.

コアのGNSSソリューション

MADOCA

Static Result(Comparison with RTK)

Static test time is 6 hours.

(23)

製品仕様

提供形態 製品単体 本体、電源アダプタ、取扱説明書 多周波受信機 本体に内蔵 多周波アンテナ 別売（推奨：Septentrio社製 PolaNt-x MF） 性能仕様 捕捉信号 CLAS MADOCA GPS L1C/A,L2P,L5 L1,L2P QZSS #1-4 L1C/A,L2C,L5,L6 L1,L2C,L6 GLONASS - G1,G2 Galileo E1,E5a -L6信号の同時補足 ２衛星×２CH（L6D, L6E） 測位レート 最大20Hz（設定やオプションにより変更可能） 機器仕様 本体サイズ Ｗ200×D140×H60[mm] 重量 1,100g 前後 筐体 アルミニウム製 電源仕様 12V/1.5A以下 環境特性 0〜40℃（ただし結露しないこと） I/F・通信等 Ethernet RJ45 シリアル D-Sub9 USB Micro-B（設定専用） 出力形式 NMEA

コアのGNSSソリューション

(24)

24

PERSONAL PROPRIETARY NOT TO BE REPROCUCED OR DISCLOSED WITHOUT SPECIFIC WRITTEN PERMMISION OF DR. IZUMI MIKAMI

➢ スマホにL6アダプタ機能をダウンロードし、 CLASをインターネットで受信しRTCMに変換する ➢ 準天頂衛星から直接L6信号を受信しRTCM に変換する L6アダプタ製品 イメージ既存RTK受信機

CLAS利用拡大の為の概念開発(SPAC)

RTCM Ｌ６アダプタ製品実現案

(25)

-0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 Er ror (N or th -S out h) [m ] Error(East - West)[m] -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 9 9.5 10 Er ror (U p -D ow n) [m ] Hour[H] Fix rate 98.5% Accuracy Horizontal 2.2cmRMS Height 3.2cmRMS L6アダプタ用S/W _L1/L2 Antenna L6 Antenna 試作機による性能評価2018年5月(株式会社コアとの共同開発にて実施） L1/L6 Rx Antenna L6アダプタ受信機製品イメージ

L6アダプタ（SPAC独自技術）によるCLASの実力例

RTCM

(26)

26 26

(27)

27 27

2019年4月 5GやV2Xに向けた新製品GF-88をリリース

◆

使えるGNSS衛星を増やします

➢ みちびき４機の同時受信とSLAS対応＋ Galileo衛星に対応 ◆

マルチパスに強くします

➢ アーバンキャニオンに強い、まったく新しい衛星選択アルゴリズムを搭載 ◆

ホールドオーバー機能を強化します

➢ 都市部のアンテナ遮蔽によるGNSS受信断を対策時刻同期用GNSS製品の特長（GF-88） • シングルバンドで1PPS精度 4.5ns – 高価な受信機やアンテナを使わずに5Gに対応したタイミング性能を実現 • 都市部や窓際へのアンテナ設置が可能 – マルチパスが混在する都市部でも、良質な衛星のみを厳選するダイナミック･サテライト･セレクション™を搭載、時刻精度の劣化を抑える • ホールドオーバー機能 – GNSS衛星が受信できなくなっても、24時間は時刻同期性能を維持する • マルチGNSS – GPS/GLONASS/Galileo/QZSS/SBASを同時受信、QZSS L1S対応

時刻同期用GNSS製品

ダイナミック・サテライト・セレクション™

(28)

28

12.2×16.0✕2.4mm

(29)

(30)

30 FB102；車載用途トレーラーなどの車両管理、工場の無人搬送車監視、バスロケーションサービスなどの移動体管理システムに導入されています。 FB202；個人携帯用途 GPSを活用したポスティング業務、高齢者見守りサービス、除雪車両管理システムなどに活用できます。製品名：FB102/FB202 メーカー：株式会社フォルテ対応信号：L1C/A（衛星測位サービス）、L1S（サブメータ級測位補強サービス）発売年月：2018年4月（FB102）、2018年秋予定（FB202）製品概要：みちびきとGPSに対応したGNSS受信機で、みちびきの補強信号L1S（サブメータ級測位補強サービス）を受信できるため、高精度の位置情報を取得が可能。通信キャリアとの契約によりMVNO（＝Mobile

Virtual Network Operator、仮想移動体通信事業者）等にも対応し、通信費を低価格に抑えられることが特徴です。

(31)

(32)

32

u-blox ZED-F9Pの紹介

17×22×2.4 12.2×16×2.4 （株）センサコム ZED-F9P実装 NEO-M8P実装

構造物周囲実験例

茨城工業高等専門学校国際創造工学科機械・制御系岡本教授実証報告

スライド 1

一般財団法人 衛星測位利用推進センターSPAC

2019年5月17日

利用実証推進部

松岡 繁

準天頂衛星受信機の最新動向

2019年度測位航法学会全国大会

QZSS特別講演会

準天頂衛星システムの開発・整備・運用スケジュール

利用実証の推進

準天頂衛星の構成

測距信号のコード変調と搬送波位相の関係

（１）サブメータ級補強信号SLAS

（２）センチメータ級補強信号CLAS

図

GNSS受信機の価格帯予想

CLAS受信機容積/価格推移

容積推移

価格推移

アンテナ

低価格マルチ受信アンテナ

の開発が課題

GNSS受信チップ・モジュール・評価ユニット

準天頂衛星CLAS対応受信機ラインナップ

11月よりCLAS対応の受信機を発売し、ラインナ

ップ化を予定。

AQLOC

（実証用端末）

リリース済

AQLOC-VCX

11/1

小型版

開発中

主な仕様

ＪＧ１１の主な特長

高精度測位（ｍ級、ｃｍ級）ＧＮＳＳ受信機

●世界初：準天頂L6信号を含めた3周波同時受信チップ

センチメートル・サブメートル級測位精度実現の概要

JG11評価状況（外部RTK_固定点）

JG11評価状況（PPP-RTK/CLAS_

移動体モード

固定点）

多周波マルチGNSS受信機 評価キット

多周波マルチGNSS受信機仕様

今後のロードマップ

『Chronosphere-L6』

コアのGNSSソリューション

CLAS

コアのGNSSソリューション

MADOCA

製品仕様

コアのGNSSソリューション

CLAS利用拡大の為の概念開発(SPAC)

L6アダプタ（SPAC独自技術）によるCLASの実力例

2019年4月 5GやV2Xに向けた新製品GF-88をリリース

使えるGNSS衛星を増やします

マルチパスに強くします

ホールドオーバー機能を強化します

時刻同期用GNSS製品

u-blox ZED-F9Pの紹介

最近の注目製品1

構造物周囲実験例

ZED－F9P

u-blox ZED-F9P

最近の注目製品2

・

・

・

ニーズ

シーズ

GIS

通信

IoT

・

・

・

Big Data,AI

ソリューション構成例

Ｃｌｏｕｄ

ご清聴ありがとうございました

一般財団法人衛星測位利用推進センターSPAC

松岡繁

多周波マルチGNSS受信機評価キット