PowerPoint プレゼンテーション

自動走行システムの実現に向けた

諸課題とその解決の方向性に関する調査・検討

における衛星測位活用に向けた基礎評価

に関する調査

- 報告書概要版 -

２０１５年３月６日

衛星測位活用検討コンソーシアム

代表機関：アイサンテクノロジー

共同機関：JAXA、東京海洋大学、衛星測位利用推進センター

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目次

１．調査目的・内容

２．走行実験方法の概要

３．調査・考察の方針

４．結果要約

５．結果概要

６．まとめ

調査目的・内容

• マルチGNSS

(※1)

による効果を、移動体(自動車)で評価する

 高精度リファレンスを用い、位置精度を定量的に評価

 市街地でのマルチパス低減効果を確認する

• 準天頂衛星の補強方式を含む、各種測位方式で包括的な評価を行う

• 評価にあたり、カーメーカから利用シーン等の要件をヒアリングし、実験

条件に反映する

• 今後の研究開発の基礎データとすべく、取得データ・解析結果をデータ

ベース化するとともに広く公開する

※１：対象衛星システム：GPS/QZSS/GLONASS/BeiDou

近年、米国のGPSや日本の準天頂衛星をはじめ、複数の衛星測位システ

ム（マルチGNSS）の利用が可能となってきており、精度や可用性はこの数

年で著しく進展している。また日本国が2018年の実用サービス開始に向け

整備を進めている準天頂衛星については、各種の精度向上(補強)方式が

計画されている。本調査では、これらの衛星測位技術が、自動車の高精度

な位置特定手段としてどこまで利用可能かを見極めることを目的とする。

目的

内容

4 1.調査目的・内容

RFレコーダ、カメラ、レーザスキャナー

:

受信電波及び周辺環境を記録し、実験環境を再現、受信機評価に利用

高精度受信機 ：

2種類のアンテナと3機種の測量用受信機 ・LEX受信機

・コード測位

（カーナビ等で利用される測位方式。PRN(Pseudo Random Noise)コードを使って衛星との距離を測る（測距）。）

・搬送波測位

（測量等で利用される測位方式。搬送波の位相を使い高精度 に測距できるためコード測位と比較して測位精度も高い。）

コード測位受信機 ：

ダッシュボード上、ルーフ上の異なるアンテナ設置と カーナビ等で利用される３機種のコード測位受信機

MMS

：測位基準

走行実験機器構成とデータ収集ケース

MMSで取得した点群（色つき） 6 2.走行実験方法の概要

利用するマルチGNSS及び測位方式について

・GPS：アメリカ（Global Positioning System）

・GLONASS：ロシア（Global Navigation Satellite System）

・BeiDou：中国

・QZSS：日本（Quasi-Zenith Satellite System）

評価対象衛星システム

測位方式名称 コード/ 搬送波 1周波/ 2周波 精度 （目安） 補足 1周波コード測位 コード 1周波 数m～ 単独測位（補強情報なし） 2周波コード測位 コード 2周波 数m～ 2周波線形結合で電離層遅延量をキャンセル（補強情報なし） L1-SAIF (*1) コード 1周波 1m程度 軌道・クロック・電離層補強情報を利用 MADOCA-PPP (*2) 搬送波 2周波 10cm程度 高精度軌道・クロック情報を利用 CMAS (*3) 搬送波 2周波 数cm程度 ローカルな軌道・クロック・電離層・対流圏遅延情報を利用 RTK 搬送波 2周波 数cm程度 基準局の観測データを利用

評価対象測位方式

*1：Submeter-class Augmentation with Integrity Function

*2：Multi-GNSS Advanced Demonstration tool for Orbit and Clock Analysis

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走行実験 全コース

コース1（C1）： 2014/12/13、都内一般道（お台場）

コース2（C2)： 2014/12/14、首都高（お台場）

コース3（C3)： 2014/12/15、都市間高速（つくば）

コース1

コース2

コース3

つくば 東京 千葉 お台場 埼玉 コース1 コース2 コース3 2.走行実験方法の概要

走行実験 コース１（都内一般道：お台場近辺）

 2014/12/13

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走行実験 コース２（首都高：有明近辺）

 2014/12/14

走行実験 コース３（都市間高速：つくば）

 2014/12/15

3.調査・考察の方針

調査・考察の方針

本調査実施にあたっては、ITS Japan準天頂衛星利活用検討会 (自動車

メーカメンバー)との打合せにより、走行コース・条件の設定、評価・考察の

方針を決定した。

 衛星測位による絶対位置測定の性能を評価する。特に衛星測位の限界を

明らかにし、測位結果が信頼できない場所・条件を明確にする。

 測位精度を走行経路上へマッピングし、どのような環境・シーンにおいて精度

劣化が生じるかを可視化を行う。

 高架等で信号遮断が発生した後の測位再開、精度劣化発生後の精度復帰ま

での時間についても調査する。

 マルチGNSSの効果、補強の効果を確認するため、生データが出力できる高精

度測位受信機を用いた実観測データによる後処理解析を実施する。

 コード測位受信機のリアルタイム出力はより安価な受信機の現時点でのレベ

ルを確認するという観点での参考データとして扱う。

 都市部の高速道路、一般道については、マルチパスの影響が大きいと考

えられる箇所を抽出、マルチパスの識別、除外方法について検討を行う。

3.調査・考察の方針

（参考）ＳＩＰにおいて検討されている自動走行のモデル

出典：

 高精度地図（ダイナミックマップ）＋相対センサ

（ＩＭＵ、レーダー、画像）＋絶対位置センサ（Ｇ

ＮＳＳ）

 自動走行レベルに応じた段階的な達成

• ドライバーの介在を前提とした高度運転支援シ

ステム（レベル２、３）の実現

• 将来の完全自動走行へ（レベル４）

出典：内閣府SIPシンポジウム2014渡邊PD発表資料、SIP-adus資料

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3.調査・考察の方針

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Ⅰ．コード測位 １．マルチGNSSの効果 走行コースの全般において、測位率の改善効果が確認できた。（表１） ２．補強の効果（準天頂衛星L1-SAIF信号） 走行コースの全般において、測位精度の改善効果が確認できた。（表２） Ⅱ．搬送波測位 RTK、CMASではオープンスカイのような環境では十分に高い精度（数cm）が得られた。 Fix（※）率が低くなる都市部において、マルチGNSS効果でFix率が改善することを確認した。 MADOCA-PPPは再収束時間に課題があり、所定の精度を得るに至らなかった。 Ⅲ．測位中断箇所の影響と測位精度悪化箇所の状況の把握 今後の分析、受信機の改善、他の位置特定手段が必要な場所の把握につながるデータ取得、検討素材を収集 できた。（次頁以降参照）

結果要約

4.結果要約 コース G G+Q+R G+Q+R+C C1 75.97% 85.09% 93.59% C2 49.52% 54.22% 81.31% C3 78.22% 81.65% 97.27% 表1. マルチGNSSの効果：コード測位 測位率 コース G G+Q G+Q (L1SAIF) C1 30.17% 32.31% 49.33% C2 27.76% 27.88% 67.96% C3 79.16% 90.23% 94.31% 表2. 補強の効果：コード測位 （進行方向左右誤差1.5m以内の割合） G:GPS Q:QZSS R:GLONASS C:BeiDou 遮蔽物の無い環境において、コード測位においてもマルチGNSSや補強情報を利用することでレーン識別可能な精度が 得られる可能性があることを確認した。また搬送波測位でも静止測位と同等の精度（数cm）が得られた。 C1:都内一般道 C2:首都高 C3:都市間高速 ※Fix：搬送波位測位における”Fix”とは、搬送波の波数が整数値で求まることを指す。 なお、波数を実数値で求めて得られる解は”Float解”と呼ばれ、Float解の精度は環境によるが通常10cm程度以上である。

マルチGNSSの効果

＜高精度受信機：コード測位＞

GPS GPS+QZSS+GLONASS GPS+QZSS+GLONASS+BeiDou 左右誤差量ヒストグラム 計測情報 ・計測日 ：2014/12/13 3:00:00～4:06:12(UTC) ・観測コース：都心一般道 ・受信機 ： NovAtel ・アンテナ： NovAtel ・測位方法： コード測位（後処理） 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.25 4.5 4.75 5 5.00 over GPSのみでは測位不可であったが、マルチGNSS効果で測位可能となる箇所が確認できる。 4.結果要約

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都市間高速左右方向誤差(1周波コード測位） GPS GPS+QZSS（L1-SAIF補強） ■GPS+QZSSにL1-SAIF補強を加えることで左右誤差0.5m以内の割合は80%以上、1m以内の割合は90%以上。

補強情報の効果

＜コード測位、準天頂衛星のL1SAIF＞

計測情報 ・計測日 ：T1:2014/12/15 00:48:15～01:20:13(UTC) ・観測コース：都市間高速 ・受信機 ： JAVAD ・アンテナ： NovAtel ・測位方法： コード測位（後処理） 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0.25 0. 5 0.75 1 1.25 1. 5 1.75 2 2.25 2. 5 2.75 3 3.25 3. 5 3.75 4 4.25 4. 5 4.75 5 5.00 o ve r u n fix GPS GPS+QZSS(L1-SAIF) ～0.25m 0.25m ～ 0.50m 0.50m ～ 0.75m 0.75m ～ 1.00m 1.00m ～ 1.50m 1.50m ～3.00m 3.00m ～ 4.結果要約

準天頂衛星を用いた高精度測位

＜CMAS:センチメータ級補強＞

計測情報 ・計測日 ：T1:2014/12/15 00:48:15～01:20:13(UTC) ・観測コース：都市間高速 ・受信機 ： LEXR ・アンテナ： NovAtel(MMS) ・測位方法： CMAS(Fix解/Float解） 左右方向誤差の推移（単位[m]） Fix解の誤差分布(横軸：進行方向/縦軸：左右方向 単位[m]） 左右誤差量ヒストグラム ■CMASは都市間高速で、左右方向誤差は全て25cm以下。Float解を含めると、測位率は95%以上、左右誤差1m以下 が99%以上であり、測位精度の信頼性が高い。 ※CMASは実験装置であるため、補強情報の伝送遅延時間は17秒程度である。本調査では、実用システムにおける伝 送遅延時間を8秒と想定して、位置の品質および測位率の検討・評価を行った。 GPS+QZSS（CMAS） 4.結果要約 0% 20% 40% 60% 80% 100% 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 ver -8 -6 -4 -20 2 4 6 8 4815 4859.8 4944.6 5029.4 5114.2 5159 5243.8 5328.6 5413.4 5458.2 _{10140.8 10225.6 10310.4 10355.2} 10440 _{10524.8 10609.6 10654.4 10739.2} 10824 _{10908.8 11331.4 11416.2} 11501 _{11545.8 11}63 0.6 11715.4 11800.2 11845 11929.8 Float解 Fix解 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

GPS+QZSS GPS GPS+QZSS+GLONASS 計測情報 ・計測日 ：2014/12/15 0:48:15～1:20:12(UTC) ・観測コース：都市間高速 （桜土浦IC～つくば中央IC～谷田部IC 往復 ※一般道を除く） ・受信機 ：Trimble ・アンテナ：NovAtel(MMS) ・測位方法：MADOCA 左右誤差量ヒストグラム

準天頂衛星を用いた高精度測位

＜MADOCA-PPP＞

■MADOCA-PPPは収束時間に30分程度要する。走行中の周辺環 境の信号遮断等により測位解の荒れ・途切れが生じると再収束過 程に入るが、再収束中に次の信号断が発生してしまい収束できな い事象が繰り返し起こり、オープンスカイ定点の場合と同様の精度 （同時間帯の定点観測結果水平方向6cm：RMS）は得られなかっ た。 4.結果要約

20

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.25 4.5 4.75 5 over GPS+QZSS+GLONASS GPS+QZSS GPS

搬送波測位におけるマルチGNSSの効果

■GPSのみではFix（※）していないが、マルチGNSS効果でFix率が改善していることが確認できる。 都心一般道左右方向誤差(搬送波測位：RTK ） ※Fix解のみ GPS GPS+GLONASS+BeiDou 計測情報 ・計測日 ：2014/12/13 5:45:58 ～6:52:22(UTC) ・観測コース：都心一般道 ・受信機 ： Trimble ・アンテナ： NovAtel(MMS) ・測位方法：RTK(Fix解) 左右誤差量ヒストグラム（※Fix解） ※Fix：搬送波位測位における”Fix”とは、搬送波の波数が整数値で求まることを指す。 なお、波数を実数値で求めて得られる解は”Float解”と呼ばれ、Float解の精度は 環境によるが通常10cm程度以上である。 4.結果要約 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 0.25 0.75 1.25 1.75 2.25 2.75 3.25 3.75 4.25 4.75 over GPS+GLONASS+BeiDou GPS

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都市間高速における左右誤差増加および測位不能箇所(GPS+QZSS（L1-SAIF補強）)

精度に影響を与える箇所

＜補完手段、測位信頼性の判断手法の確立のための分析＞

■精度劣化および測位不能箇所の道路環境を把握。

結果全体概要

 コース３（都市間高速）においては、高速を横切る跨線道路の下を通過する際に

測位が中断した他は約80%の測位率、L1-SAIFによる補強が有効に機能し、左右

方向誤差1m以下が70%を越える結果を得た。

 首都高（コース２）、都心一般道（コース１）では、L1-SAIF補強による誤差1m以下

の分布はともに約40%に低下している。

 GLONASS追加の効果については、コース３、及び１では精度改善が見られたが、

コース２では逆に精度が悪化している。

コード測位（高精度受信機）

搬送波測位（高精度受信機）

 コース３（都市間高速）においては、海洋大屋上基準のRTKで約90%のFIX率、若

干FIX率は下がる(約77%)が、CMASではFIXした解のうち90%が10cm以内の左右

方向誤差となった。

 コース２では、京橋付近で測位不可の場所が多く、コース全体のFIX率は、

GPS+GLONASS+BeiDou+QZSSでも60%程度に留まっている。

 都心一般道（コース１）では、GPSのみのRTKで30%程度のFIX率が、GLONASS、

BeiDou、QZSSを加えることで70%に改善、70%が10cm以内の左右方向誤差であ

る。

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5.結果概要

 コード測位受信機は、高精度受信機に比べ、高感度で測距精度は悪くても可能

な限り信号を受信・追尾、位置を算出する設計となっている。高精度受信機では

測位が継続できなかったコース２の京橋付近など、測位率自体は90%以上に改

善しているが、左右方向の誤差分布はばらつきが大きい。

 SBAS補正に加えてBeiDouも利用することができる受信機では、コース３（都市間

高速）において、誤差１m以内の割合が約81.9%、1.5m以内で96%と高い性能を

示した。

 GLONASSについては、今回比較した範囲では追加による改善効果がほとんど見

られなかった。軌道・クロック補正なしではGLONASSの使用は逆に精度を劣化さ

せる一因にもなるため、コンシューマ向けのコード測位受信機では限定的な利用

となっているのではないかと推察される。

コード測位（コード測位受信機）

5.結果概要

結果全体概要

１周波コード測位（高精度受信機）

都市間高速左右方向誤差(コード測位）

GPSのみ 左右誤差量ヒストグラム 計測情報 ・計測日 ：2014/12/15 0:48:15～1:20:12(UTC) ・観測コース：都市間高速 （桜土浦IC～つくば中央IC～谷田部IC 往復 ※一般道を除く） ・受信機 ：NovAtel ・アンテナ：NovAtel ・測位方法：1周波コード測位（後処理） ■GPSにQZSSとGLONASSを加えることで左右誤差0.5m以内の割合 が約8%から約34%へ向上。GPS+QZSSにL1-SAIF補強を加えること で左右誤差0.5m以内の割合は67%以上、1.5m以内の割合は76% 以上であり、レーン判別に利用できる可能性がある。 5.結果概要 GPS+QZSS+GLONASS

都市間高速における左右誤差増加および測位不能箇所(GPS+QZSS（L1-SAIF補強）)

JCT等による上空遮断時や、防音壁や大きめの車両との併走時等に信号が遮断された結果、 誤差が大きくなる或いは測位不可能となる。

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5.結果概要 ～0.25m 0.25m ～ 0.50m 0.50m ～ 0.75m 0.75m ～ 1.00m 1.00m ～ 1.50m 1.50m ～3.00m 3.00m ～ 誤差増加箇所 測位不能箇所

首都高速左右方向誤差(1周波コード測位）

GPSのみ GPS+QZSS+GLONASS 左右誤差量ヒストグラム 計測情報 ・計測日 ：2014/12/14 3:31:06～3:49:38(UTC) ・観測コース：首都高速 ・受信機 ：NovAtel ・アンテナ：NovAtel ・測位方法：1周波コード測位（後処理） ■L1-SAIF補強を加えることで左右誤差 0.5m以内の割合が約5%から約23%に、 1.5m以内の割合が約17%から約46%に 向上。比較的上空視界が良好な地域 （コース内南部） ではGLONASS追加で 精度劣化が見られる。 5.結果概要 GPS+QZSS（L1-SAIF補強）

首都高における左右誤差増加および測位不能箇所(GPS+QZSS（L1-SAIF補強）)

30

5.結果概要 誤差増加箇所 測位不能箇所 30

都心一般道左右方向誤差(1周波コード測位）

GPSのみ GPS+QZSS+GLONASS _{GPS+QZSS（L1-SAIF補強）} 左右誤差量ヒストグラム 計測情報 ・計測日 ：2014/12/13 3:00:00～4:06:12(UTC) ・観測コース：都心一般道 ・受信機 ：NovAtel ・アンテナ：NovAtel ・測位方法：1周波コード測位（後処理） ■QZSS及びGLONASS追加のマルチGNSS 効果によりGPSのみでは測位不可あるいは 精度が低い箇所で改善が確認できる。 観測衛星数が増えDOPが改善されるなどが 要因であると考えられる。 5.結果概要

都心一般道における左右誤差増加および測位不能箇所(GPS+QZSS（L1-SAIF補強）)

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5.結果概要

誤差増加箇所 測位不能箇所

都市間高速左右方向誤差(搬送波測位：RTK/CMAS ※Fix解のみ)

GPSのみ GPS+QZSS (CMAS) 左右誤差量ヒストグラム 計測情報 ・計測日 ：2014/12/15 0:48:15～1:20:12(UTC) ・観測コース：都市間高速 （桜土浦IC～つくば中央IC～谷田部IC 往復 ※一般道を除く） ・受信機 ：Trimble(GPS/GPS+QZSS+GLONASS+BeiDou) LEXR(GPS+QZSS+CMAS) ・アンテナ：NovAtel(※MMS搭載アンテナ） ・測位方法：RTK(GPS/GPS+QZSS+GLONASS+BeiDou)※ CMAS ※RTKの基準局は東京海洋大学定点、基線長は50~60km ■RTK、CMASのFix解のうちのほとんどは左右誤差25cm以内である。 都市間高速では上空の視界が比較的開けており、GPSのみでも 十分な数の衛星から品質の良い信号を受信でき、マルチGNSSの 寄与は都市部ほど高くはないが、GPSのみの場合と比較し、測位率が 数%向上していることが確認できる。

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5.結果概要 GPS+QZSS+GLONASS+BeiDou

首都高左右方向誤差(搬送波測位：RTK/CMAS ※Fix解のみ）

GPSのみ GPS+QZSS+GLONASS+BeiDou GPS+QZSS (CMAS) 左右誤差量ヒストグラム 計測情報 ・計測日 ：2014/12/14 3:31:06～3:49:38(UTC) ・観測コース：首都高速 ・受信機 ：Trimble(GPS/GPS+QZSS+GLONASS+BeiDou) LEXR(GPS+QZSS+CMAS) ・アンテナ：NovAtel(※MMS搭載アンテナ） ・測位方法：RTK(GPS/GPS+QZSS+GLONASS+BeiDou) CMAS ■RTK、CMASともにFix解のうちの80%以上 は左右誤差5cm以内である。 5.結果概要

都心一般道左右方向誤差(搬送波測位：RTK/CMAS ※Fix解のみ）

GPSのみ GPS+GLONASS+BeiDou GPS+QZSS (CMAS) 左右誤差量ヒストグラム 計測情報 ・計測日 ：2014/12/13 3:00:00～4:06:12(UTC) ・観測コース：都心一般道 ・受信機 ：Javad(GPS) Trimble(GPS+GLONASS+BeiDou) LEXR(GPS+QZSS+CMAS) ・アンテナ：NovAtel(※MMS搭載アンテナ） ・測位方法：RTK(GPS/GPS+QZSS+GLONASS) CMAS ■GPSのみではFixしていないが、マルチGNSS 効果によりFix率が改善されていることが確認 できる。観測衛星数が増えDOPが改善される などの要因で精度向上したことが確認できる。

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5.結果概要

（参考）都市間高速左右方向誤差(コード測位※コード測位受信機）

GPS+QZSS+GLONASS 左右誤差量ヒストグラム 計測情報 ・計測日 ：2014/12/15 0:48:15～1:20:12(UTC) ・観測コース：都市間高速 （桜土浦IC～つくば中央IC～谷田部IC 往復 ※一般道を除く） ・受信機 ： A社(GPS/GPS+QZSS+GLONASS) B社(GPS+QZSS+BeiDou（SBAS補強）) ・アンテナ：Patch ルーフ設置 ・測位方法：1周波コード測位（受信機依存） ■GPS+QZS+BeiDou（SBAS補強）では左右誤差1.5m以内の割合が 96%に達した。

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5.結果概要 GPSのみ GPS+QZSS+BeiDou (SBAS補強)

（参考）首都高左右方向誤差(コード測位※コード測位受信機）

GPSのみ GPS+QZSS+GLONASS 左右誤差量ヒストグラム 計測情報 ・計測日 ：2014/12/14 3:31:06～3:49:38(UTC) ・観測コース：首都高速 ・受信機 ：A社(GPS/GPS+QZSS+GLONASS) B社(GPS+QZSS+BeiDou（SBAS補強）) ・アンテナ：Patch ルーフ設置 ・測位方法：1周波コード測位（受信機依存） ■GPS+QZS+BeiDou（SBAS補正）では左右誤差 1.5m以内の割合がGPSのみで約30%のところ 約60%に達し、マルチGNSSの効果やSBASに よる効果が確認された。しかしGLONASSの 寄与は小さい。 GPS+QZSS+BeiDou (SBAS補強) 5.結果概要

（参考）都心一般道左右方向誤差(コード測位※コード測位受信機）

GPSのみ GPS+QZSS+GLONASS 左右誤差量ヒストグラム 計測情報 ・計測日 ：2014/12/13 3:00:00～4:06:12(UTC) ・観測コース：都心一般道 ・ 受信機：A社(GPS/GPS+QZSS+GLONASS) B社(GPS+QZSS+BeiDou（SBAS補強）) ・アンテナ：Patch ルーフ設置 ・測位方法：1周波コード測位（受信機依存） ■GPS+QZS+BeiDou（SBAS補正）では左右誤差 1.5m以内の割合がGPSのみで約20%のところ 約48%に達し、マルチGNSSの効果やSBASに よる効果が確認された。GLONASSの暦の精度 が低いことに起因し、GLONASSを追加した場合 は精度は劣化している。

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GPS+QZSS+BeiDou (SBAS補強) 5.結果概要

測位中断時の振る舞いについて

 都市間高速（コース３）のつくばジャンクションにおける高架下通過による測位中

断、都心一般道（コース１）の日比谷アンダーパス通過時の測位中断についてそ

れぞれ、中断前後の左右方向誤差、可視衛星数の変化を次ページ以降に示す。

 高精度受信機の場合、測位中断後の信号再捕捉のために必要な受信レベルの

信号を４機以上捉えた時点で復帰するため、復帰時の精度は比較的良好である

傾向が見える。また、複数GNSS利用のケースの方がより早く4機以上の衛星を受

信できる可能性が高く、復帰までの時間も短い。

 上記２ケースでは中断直前に、いずれも周囲が障害物に囲まれる環境にあり、

測位精度が悪化している。

１周波コード測位（高精度受信機）

その他測位方式

 都市間高速（コース３）における高架道路下を通過する際の、 ①コード測位受信

機で複数GNSS（SBAS補強）、②複数GNSS-RTK、③CMAS、④MADOCA-PPPの左右

方向誤差の振る舞いをP41に示す。

 ①コード測位受信機の場合、中断は生じていないが、通過時に誤差が若干増加

し、その後しばらくそのままの状態が継続している。②も中断は生じず通過してい

るが通過直後にわずかに誤差が増え、その後短時間（0.4秒）で精度改善、③は

測位中断発生後、高架通過後にフロート解を経て復帰、再FIXまで3秒程度かかっ

た。④は中断後に再収束を開始しているが、図に示す範囲では精度は復帰して

5.結果概要

①コード測位：（緑丸赤線）（GPS+QZSS+BeiDou（SBAS補強））

都市間高速道高架下通過時の測位結果変動

42

MMS：緑丸水色線 ③CMAS：（青丸（Fix）赤丸（Float）赤線）（GPS+QZSS） MMS：緑丸水色線 ②RTK：（緑丸赤線）（GPS+QZSS+GLONASS＋BeiDou） MMS：緑丸水色線 ④MADOCA-PPP：（赤丸赤線）（GPS+QZSS+GLONASS） MMS：緑丸水色線 ①中断は発生していないが、通過時に誤差が若 干増加し、その後しばらくそのままの状態が継続 ②中断は発生していないが、通過直後にわずかに 誤差が増え、その後短時間（0.4秒）で精度改善 ③測位中断発生後、高架通過後にフロート解を経 て復帰、再FIXまで3秒程度 ④中断後に再収束を開始しているが、図に示す範 囲では精度は復帰せず 5.結果概要

遮蔽による衛星測位不可能箇所前後の測位状況

つくばJCT（つくば中央IC→谷田部IC） -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10540 10542 10544 10546 10548 10550 10552 10554 10556 10558 10600 4 9 14 19 10540 10542 10544 10546 10548 10550 10552 10554 10556 10558 10600 GPS GPS+QZSS+GLONASS GPS+QZSS+L1-SAIF 左右方向誤差 可視衛星数 上空遮蔽時間帯 (1:05:48 ～ 1:05:51) 紫：MMS 水色：GPS+QZSS（L1-SAIF補強） 遮蔽が起こる直前に測位精度の大規模な劣化が見られた。通過後は4基以上の衛星から良好な信号を GPS+QZSS（L1-SAIF補強） 5.結果概要

-10 -5 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 0 1 2 3 4 34 027 34 029 34 031 34 033 34 035 34 037 34 039 34 041 34 043 34 045 34 047 34 049 34 051 34 053 34 055 34 057 34 059 34 101 34 103 34 105 34 107 34 109 34 111 34 113 34 115 34 117 34 119 34 121 34 123 34 125 34 127 34 129 34 131 34 133 GPS GPS+QZSS+GLONASS GPS+QZSS+L1-SAIF 左右方向誤差 可視衛星数 HDOP

日比谷アンダーパス（測位遮断）前後のコード測位の振る舞い（推移）

アンダーパス内 アンダーパス直前は両側が壁で囲まれ受信衛星数は急激に減り 精度劣化が起こる。通過後は4基以上の衛星から良好な信号を 受信できるまでにGPSのみでは約12秒を要するが、QZSS等組み 合わせでは約10秒であり、測位再開が約2秒早かった。

44

進行方向 測位再開地点 日比谷アンダーパス内 （天井有部分） GPSのみ GPS+QZSS（L1-SAIF補強） GPS+QZSS+GLONASS 走行軌道座標のマッピング図 MMS軌道（日比谷アンダーパス外） MMS軌道（日比谷アンダーパス内） コード測位結果 5.結果概要

マルチパス低減方法の検討

 MMSによるリファレンス、周辺環境データの取得は、マルチパスの影響を受

けている信号の判別を容易にし、マルチパス信号の特徴、受信機で識別す

るための物理量の変化抽出に有用である。

 精度劣化場所に対して、信号強度、疑似距離残差、天空写真と衛星の仰角

方位角との比較から、マルチパスの影響を受けていると思われる衛星を除

外して測位演算を実施、マルチパスによる精度劣化を低減可能であることを

確認した。

 下記の例では、７衛星を除外しているが、多くの衛星を除外してもなお十分

に良品質な信号を受信できているからこそ可能となるもので、マルチGNSS

利用による効果の１つである。

マルチパス環境下での選択的衛星除外 選択的衛星除外無し 選択的衛星除外有り 5.結果概要

G

ハイブリッド測位の検討（CMAS、MADOCA-PPP）

46

5.結果概要 - MMSによる参照座標 - FIX解（波数決定済） - 慣性航法の測位結果

G

■CMAS：慣性航法装置等の出力を複合

ハイブリッド測位により、測位不可区間を補完し、測位率を向上することが可能。（下図は都市部一般道データ への適用例） 慣性航法装置の利用 10m 再収束短縮 手法適用

■MADOCA-PPP：再収束の改善

収束時間短縮には、推定パラメータのより正しい初期値を与えることが有効であり、推測航法等の手段で求 めた値を用いて再収束を行うことで、測位解の荒れ・跳びを低減、精度改善を行うことができる。（下図は都 市間高速データへの適用例） 水平方向誤差 8.1cm(RMS)に改善 （再収束実施までの測位 不可時間が増加するため 測位率は77.2%） 東西誤差 南北誤差 上下誤差

複数GNSS利用の効果、衛星システムの差異(1/2)

 下記は、実験実施期間と同じ3日間の各測位システム及びその組合せによ

る単独測位結果である。

 現在日本で単独測位利用可能な3つのシステム（GPS、GLONASS、

BeiDou）の中ではGLONASSの精度が最も悪い。放送している暦（軌道・ク

ロック）の精度が悪いことが主要因である。

 BeiDou単体の測位精度がGPSと同等レベルに達している。（当該3日間で

はGPSよりも良い精度である。） 日本からは衛星の配置は南西方向に偏っ

ているものの、静止衛星や、準天頂衛星同様の8の字軌道衛星により衛星

配置の変化が少なく、衛星の入れ替わりが少ないこと、放送暦の精度が

GLONASSよりも良好であることがその要因であると考えられる。

RMS(m) G R B GQR GQB 水平 5.7 6.7 4.5 5.4 4.7 RMS(m) GQ GR GB GQRB 水平 5.3 5.8 4.8 4.8 図 利用マルチGNSS別単独測位の結果 表 利用マルチGNSS別単独測位のRMS値 5.結果概要

複数GNSS利用の効果、衛星システムの差異(2/2)

 都市部など周辺に障害物が多い環境においては、単一システム利用よりも

複数システム利用による測位率及び、単一システムよりも良い衛星配置が

得られることによる精度改善効果（精度劣化低減効果）が大きい。

 オープンスカイ条件下では、GPS単体利用でも十分な衛星数と良好な衛星

配置が得られるため、複数システム利用による精度改善効果は小さく、

GLONASSのように放送暦の精度が悪いシステムを組み合わせると逆に精

度が悪化することがある。（前頁の表中のGとGRの数値を参照。）

 都市部におけるマルチパスや反射波の識別、測位演算からの排除を行うた

めには、使用可能な衛星数が多く、マルチパスや反射波の影響が少ない信

号だけで十分なDOPが得られることが必要であり、マルチGNSSの利用が

有効である。

 さらにマルチGNSS対応の補強情報は、マルチパス信号除外後の都市部

や、オープンスカイ環境でも大きな効果が期待できる。

48

5.結果概要

高さ方向精度

 搬送波測位（CMASのFix解）では10cm程度以内の精度が得られており、併

走または交差する高架道路と走行中の道路の識別が可能であることが確認

できた。（図1）

 一周波コード測位では、高さ方向の精度が悪く測位結果のみでは識別が困

難な場合もあるが、L1-SAIFによる測距補正は高さ方向の精度改善にも効

果があることが確認できた。（図2）

図1 搬送波位相測位（CMASのFix解）の高さ方向誤差 （都市間高速道路） 図2 コード測位（GPSのみ単独/L1-SAIF補強）の高さ方向誤差 （都市間高速道路） 5.結果概要

速度による測位精度への影響

 測位精度はビル等の周辺環境、一周波受信機は電離層の状況などに依存

するが走行速度には依存しない。（位置算出には衛星・地上受信機間の距

離を測る（測距）必要がある。測距は、衛星の送信時刻と受信機の受信時

刻の差に光速を乗じて算出する。衛星は高速（秒速数km）で移動している

ためその時刻情報は相対論効果を考慮する必要があるが、自動車の移動

速度（～秒速50m程度）は十分に小さいため、本調査ではこの影響を考慮

する必要はなく、測位精度への影響はほとんどない。）

 同一時間帯におけるオープンスカイ定点での測位結果と、比較的オープン

スカイが続く都市間高速走行区間での測位精度を比較した結果、測位解の

精度に大きな差がないことを確認した。

RMS コード測位 （単独測位） 搬送波位相測位 （RTKのFix解） 定点 2.8 m 0.024 m 移動体 3.0 m 0.076 m 表 定点測位と移動体測位（都市間高速道路本線）の 精度比較 （統計値（RMS)、GPSのみでの比較）

50

5.結果概要

※移動体の場合は、高架下やビル、大型車との並走などによる周辺環境の変化に伴う信号遮断

やマルチパス等の影響のため、精度への影響があるが、速度には依存しない。

52

まとめ１．マルチGNSS効果と補強効果を確認

 都市間高速では、マルチGNSSや補強情報の利用によりコード測位でもレーン判別に活用でき

る可能性があることを確認した。

 GPS+QZSSにL1-SAIF補強を加えることで左右誤差0.5m以内の割合は80%以上、1.5m以内の割合は 94%以上に向上するなど、補強効果が大きく表れていることが確認した。（高精度受信機）  GPS+QZS+BeiDou（SBAS補強）で左右誤差1.5m以内の割合が96%に達した。（コード測位受信機B社）

 都市部では、遮蔽による信号数の減少やマルチパスの影響により測位率や精度が劣化する

が、マルチGNSSの利用によって測位率やFix率が改善されることを確認した。

 測位中断時の振る舞いについて、マルチGNSSの利用により測位復帰までの時間が短縮され

ることを確認した。

 現状、補強対象のシステム、信号が限定されており、今後さらに利用が拡がるマルチGNSS衛

星と信号に対して補強情報が拡充することで、本実験で確認できたマルチGNSS効果及び補強

効果をさらに活かすことができると思われる。

まとめと今後の課題

課題１．補強対象の衛星システム・信号の拡充

 BeiDouは日本国内では衛星配置が偏っているものの安定して信号が受信できるため、

BeiDouの利用効果は高く、補強対象に追加するべきである。

 本調査では評価対象外であったGalileoについては、GPSやQZSSとの相互運用性が高く、今後

の衛星数増加も期待できることから、補強対象に追加するべきである。

 GLONASSは暦の精度が悪く、他衛星システムとの測位信号多重化方式に差異がある等の制

約があり精度改善への寄与が小さい。GLONASSの利用効果を最大化するための補強情報の

追加や測位方式の検討を実施するべきである。

 補強対象衛星の増加により、ユーザが高品質な信号の衛星を選択的に使用できるようなア

ルゴリズムの開発検討が必要である。

6.まとめ

まとめ２．マルチパス低減方法の検討

 後処理によって検討を実施し、マルチGNSSの利用がマルチパスの低減に有効であることを確

認した。

 都市部ではマルチパスや反射波の影響をいかに除去できるかが精度改善に寄与するが、リ

アルタイムにこれらの影響を除去する手法の確立と実用化へ向けた検討が必要である。

課題２．マルチパスへの対策

 受信機内の信号処理やアンテナの工夫に加え、直接波受信可能な衛星数の増加を前提とし

たマルチパス除去アルゴリズムの開発と検証を実施するべきである。

まとめ３．測位中断箇所・精度悪化箇所の状況の把握

 今後の分析、受信機の改善、他の位置特定手段が必要な場所の把握につながるデータ取得、

検討素材を収集した。

課題３．補完手段、測位信頼性の判断手法の確立

 高架下＋両サイド建物、アンダーパスのような環境は衛星測位利用ができない。測位不可区

間の補完、測位可能になってからの速やかな初期測位時間短縮が必要である。また、マルチ

パス環境下での衛星測位解の信頼性判断のための手法の確立が重要である。

 インフラ整備の効率化やセンサ統合時に衛星測位結果の正確性、インテグリティ判定への本

調査成果の活用に向けた検討を実施するべきである。

 受信レベル、受信衛星数、搬送波位相－コード擬似距離差、疑似距離残差などから、周辺環境判定 に有用なデータを識別、走行経路上にマッピングして分析。 6.まとめ

まとめと今後の課題