PowerPoint プレゼンテーション

平成

25年度

マルチ

GNSS解析技術等の開発に向けた

衛星系の組み合わせに関する技術開発業務

平成

25年11月14日

日立造船株式会社

東京海洋大学

第8回マルチGNSSによる高精度測位技術の開発に関する委員会

2

23年度

24年度

複数周波数による

基線解析

TCAR、3周波＋ILS

L5、L1+L5

受信機ハードウェア

バイアス（

ISB）

推定・適用方法の検討、

プロトタイプ実装

環境の変化による

影響調査

GLONASSチャンネル間

バイアス（

IFB）

推定・適用方法の検討、

プロトタイプ実装

環境の変化による

影響調査

複数衛星系の評価

GPS,GLONASS,QZSS

+ GPS-QZSS L2P-L2C,

L2C 1/4cycle shift

複数衛星系の基線解析

同一衛星系でのみ

位相差を取る

異機種衛星系間で

位相差を取る

精密単独測位（

PPP）

GPS+GLONASS

（後処理）

GPS＋GLONASS

（リアルタイム）、

AR調査

平成

23,24年度技術開発業務

3

衛星系の組合せに関する調査・検討

平成

25年度業務内容

衛星系

GPS、QZSS、GLONASS、

Galileo

BeiDou

（他の衛星系との組み合わせが可能か検討）

ISB、擬似距離バイアスの推定方法と調査

•

異なる衛星系間の擬似距離ISB、搬送位相ISBの推定方法

•

メーカや機種、温度変化、アンテナ機種等の与える影響

•

GPSのL2P(Y)とL2C間の擬似距離バイアスの推定方法

衛星系の組み合わせが測位解の精度及び安定性に与える影響

異なる衛星系間で位相差を取る場合と取らない場合で

全ての組み合わせ

で解析比較

GPS、GPS-QZSS、GPS-QZSS-GLONASS、GPS-QZSS-GLONASS-Galileo、 GLONASS、GLONASS-QZSS、．．． Galileo、Galileo-QZSS、．．．

安定性等も含めより詳細に調査

4

※第４回マルチGNSSによる高精度測位技術の開発に関する委員会「資料３」より抜粋

5

データ観測

観測場所

東京都江東区越中島

東京海洋大学 第4実験棟屋上 オープンスカイ環境

JD

J Ant

アンテナ

スプリッタ

JS

L

Tp

Tr1

Tr2

J Ant

J Ant

アンテナ

スプリッタ

JS

L

Tp

Tr1

Tr2

JD

0m基線

J Ant

アンテナ

スプリッタ

JD

Tr1

T Ant

Tr2

1m基線アンテナ交換

1m基線

アンテナ ： J Ant = Javad Choke Ringアンテナ、T Ant = Trimble Choke Ringアンテナ

6

観測条件

#

観測条件

観測

期間

目的

備考

1

0m基線

2週間 メーカや機種の違いによる影響

2

0m基線

_温度変化

1週間

温度変化による影響

温度一定条件で異なる温度で

観測

3 1m

_{アンテナ交換}

基線

1週間 アンテナ種類の違いによる影響

JavadアンテナからTrimbleアン

_{テナに交換}

4

0m基線

_受信機

_FW

1週間

受信機ファームウェアの違いに

_よる影響

Trimble NetR9受信機のFWを

_{4.81→4.61に変更}

5 0m

_{受信機再起動}

基線

1週間

受信機再起動による影響

_{24時間おきに受信機を再起動}

6 0m

_{受信機個体差}

基線

−

同一機種同一ファームウェアの

受信機個体差による影響

Trimble NetR9 2台で

各条件について観測

7

1m基線

1週間 メーカや機種の違いによる影響

7

受信機・アンテナ

#

受信機

F/W Version

1

JAVAD Delta G3T

3.4.2 Apr.18.2012

2

JAVAD Sigma G3T

3.4.2 Apr.18.2012

3

Leica GRX1200+GNSS

8.51

4

TOPCON NETG3

3.6 Feb.26.2012 p1

5

Trimble NetR9 （2台）

4.81 2013.06.20

#

アンテナ

1

JAVAD RingAnt-DM

_{(JAVRINGANT_DM)}

2

Trimble Choke Ring Antenna

_{(TRM59800.00)}

※

0m基線では1（Javadアンテナ）を使用

※アンテナ交換条件では、

1m基線で

8

各受信機の信号対応

#

受信機

GPS

GLONASS

QZSS

Galileo

L1

C/A

P(Y)

L1

P(Y)

L2

L2

C L5

C/A

L1

L1

P

C/A

L2

L2

P

C/A

L1

L2

C L5 E1

E5

a

1

JAVAD

Delta G3T

●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

●

2

JAVAD

Sigma G3T

●

● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● × ×

3

Leica

GRX1200+GNSS

●

× ● ×

1

●

● × × ● × × × ● ●

4

TOPCON

NETG3

●

● ● ● ● ● ● ×

●

● ● ●

2

×

×

5

Trimble

NetR9

●

× ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

※

1

_{RINEX v2.11で出力されるため擬似距離のみ捕捉、搬送波位相はない}

※

2

_{L5 I+QではなくL5 Q}

9

・

ANTTOOL 2.1により、基線の基準局、移動局の二つの受信

機間の相対的なバイアスを推定

・

IFB/freqは線形であることを仮定

GLONASS IFB推定

-8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 -30 -20 -10 0 10 20 30 BIAS/FN= 2.71 cm RM S= 0.33 cm Frequency Number B ia s ( cm)

GLONASS Interchannel Bias L1

IFB推定結果例

Javad Delta受信機-Leica受信機 L1

10

GLONASS IFB変動 (L1)

_{Javad Delta基準}

0.5cm/freq

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

_{受信機再起動}

Trimble1以外

u

各観測条件で変化はみられない

11

GLONASS IFB変動 (L2)

_{Javad Delta基準}

0.5cm/freq

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

_{受信機再起動}

Trimble1以外

u

各観測条件で変化はみられない

12

GLONASS IFB絶対値

Javad Delta基準

2週間平均値

13

擬似距離

ISB推定

① RTKLIB v2.4.2に含まれるRTKPOSTにより座標を固定した

Fixedモードで観測データ24時間ごとに基線解析

② 出力された擬似距離残差について、まずエポックごとに

各衛星系で平均し、平均値の差を計算

③ 24時間分の②の残差の差を平均

GPS

GLONASS

24時間観測データ基線解析結果 擬似距離残差

GLONASS平均値

GPS平均値

あるエポックにおける

残差の平均値の差

50cm

14

擬似距離

ISB変動 (GPS-GLO L1)

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

u

アンテナ交換（1m基線）と1m基線で変化がみられる

Javad Delta基準

1m基線

50cm

15

擬似距離

ISB変動 (GPS-GLO L2)

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

u

アンテナ交換（1m基線）と1m基線で変化がみられる

Javad Delta基準

1m基線

50cm

16

擬似距離

ISB変動 (GPS-QZS L1)

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

u

アンテナ交換（1m基線）と1m基線でわずかな変化がみられる

Javad Delta基準

1m基線

50cm

17

擬似距離

ISB変動 (GPS-QZS L2)

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

u

アンテナ交換（1m基線）と1m基線でわずかな変化がみられる

Javad Delta基準

1m基線

50cm

18

擬似距離

ISB変動 (GPS-QZS L5)

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

u

目立った変化はみられない

Javad Delta基準

1m基線

50cm

19

擬似距離

ISB変動 (GPS-GAL L1)

u

観測条件で変化はみられない

Javad Delta基準

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

1m基線

捕捉率11%

50cm

20

擬似距離

ISB変動 (GPS-GAL L5)

u

観測条件で変化はみられない

Javad Delta基準

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

1m基線

捕捉率8%

21

擬似距離

ISB絶対値

10 m

Javad Delta基準

2週間平均値

22

搬送波位相

ISB推定

① RTKLIB v2.4.2に含まれるRTKPOSTにより座標を固定した

Fixedモードで観測データ24時間ごとに基線解析

・ 基線解析の際に擬似距離ISBを補正

・ GPS-GLONASSの解析ではIFBも補正

② 出力された搬送波位相の残差について、擬似距離ISB推定と同様に、

まずエポックごとに各衛星系で平均し、平均値の差を計算

③ 24時間分の②の残差の差を平均

GPS

GLONASS

24時間観測データ基線解析結果 搬送波位相残差

5cm

23

搬送波位相

ISB変動 (GPS-GLO L1)

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

u

Trimble受信機以外の受信機で再起動によりISBが変化

Javad Delta基準

1m基線

基準局受信機を再起動

5cm

24

搬送波位相

ISB変動 (GPS-GLO L2)

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

u

Trimble受信機以外の受信機で再起動によりISBが変化、アンテナ交換で変化

Javad Delta基準

1m基線

基準局受信機を再起動

25

受信機

再起動による

ISB変化

備考

JAVAD Delta G3T

変化あり

通日

266-268の基準局受信機再起動

により

Trimble2が変化

JAVAD Sigma G3T

変化あり

再起動のたびに変化

Leica GRX1200+GNSS

変化あり

再起動のたびに変化

TOPCON NETG3

変化あり

再起動のたびに変化

Trimble NetR9 (1)

−

再起動なし

Trimble NetR9 (2)

変化なし

再起動していない

Trimble1と同じ変化

5cm

26

搬送波位相

ISB変動 (GPS-QZS L1)

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

u

各観測条件で変化はみられない

Javad Delta基準

1m基線

5cm

27

搬送波位相

ISB変動 (GPS-QZS L2)

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

Javad Delta基準

1m基線

u

各観測条件で変化はみられない

5cm

28

搬送波位相

ISB変動 (GPS-QZS L5)

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

Javad Delta基準

1m基線

u

各観測条件で変化はみられない

5cm

29

搬送波位相

ISB変動 (GPS-GAL L1)

Javad Delta基準

u

各観測条件で変化はみられない

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

1m基線

受信機再起動

受信機再起動

基準局受信機再起動

5cm

30

搬送波位相

ISB変動 (GPS-GAL L5)

Javad Delta基準

u

各観測条件で変化はみられない

0m基線

Trimble2のみ

アンテナ交換

Trimble2のみ

FW変更

Trimble1以外

受信機再起動

1m基線

受信機再起動

受信機再起動

基準局受信機再起動

31

搬送波位相

ISB絶対値

0.1m

Javad Delta基準

2週間平均値

32

GPS L2P(Y) – L2C擬似距離バイアス

GPS L2P(Y)とL2Cの擬似距離バイアスを推定

推定方法

①

RINEXのGPS L2P(Y)とL2Cの差をとる

②衛星

P2C2バイアスを補正

33

GPS L2P(Y) – L2C擬似距離バイアス

Javad Delta（仰角マスク0度）

Javad Sigma（仰角マスク0度）

Topcon（仰角マスク5度）

Trimble（仰角マスク5度）

34

BeiDou

GPS

軌道傾斜角

MEO,IGSO:55度

55度

軌道面

GEO: 1,MEO: 3,IGSO: 3

6

衛星の周回周期

MEO: 12 h 53 m

11 h 58 m

通信方式

CDMA

CDMA

地上からの軌道高度

MEO: 21,528 km

20,180 km

GEO,IGSO: 35,786 km

衛星位置の座標系

CGCS2000

(ITRF準拠)

WGS84

衛星原子時計の時刻系

BDT

(UTC (NTSC) と同期)

(UTC (USNO) と同期)

GPST

BeiDou概要

2012/12 : 地域サービス開始

衛星数 15機/GEO(5)+MEO(5)+IGSO(5)

~2020 : 全世界サービス開始 (衛星数 35機)

0

2

4

6

8

x 10

4

-10

-5

0

5

10

Time (s)

P

o

sitio

n

Er

ro

r (

m

)

RMSE : E: 1.0716m N: 0.8378m U: 2.0407m _{East (m)} North (m) Up (m)

0

2

4

6

8

x 10

4

-10

-5

0

5

10

Time (s)

P

o

sitio

n

Er

ro

r (

m

)

RMSE : E: 1.0592m N: 1.1062m U: 2.5949m _{East (m)} North (m) Up (m)

GPS (L1)

GPS (L1)+BeiDou (B1)

RMS: E: 1.06 N: 1.11 U: 2.59 m

RMS: E: 1.07 N: 0.84 U: 2.04 m

衛星数（平均）：

GPS:8機, BeiDou:8機

日時：

2013-08-01 0:00:00~23:59:30

受信機：

Trimble NetR9

アンテナ：

TRM57971.00

仰角マスク角：

15度

• 基線長

:14.5m

• 受信機

Trimble NetR9

• 信号

:

GPS L1+L2, BeiDou B1+B2

• 瞬時

AR+LAMBDA+Ratioテスト

（

>3）で評価

• マスク

15度、最低信号強度

30dBHz（L1,B1）

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 484000 486000 488000 490000 492000 494000 496000 498000 TOTA L N VS GPSTIME (s) TOTAL BEIDOU

UTC : 2013/8/9 15:00-18:00

BeiDou

GPS+BeiDou

BeiDou

GPS+BeiDou

水平測位精度

(RMS)

5.9 mm

3.8 mm

垂直測位精度

(RMS)

14.8 mm

5.3 mm

フィックス解割合

100 %

100 %

初期化時間

(平均値)

0 s

0 s

0.05 m

38

今後の作業

l

温度変化の影響調査

l

各観測条件が与える影響の詳細な調査

l

IFB、擬似距離ISB、搬送波位相ISBを補正した基線解析

l

GPS L2P(Y)-L2Cの擬似距離バイアス推定

l

全ての衛星系の組み合わせによる基線解析