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GPS/GNSS GPS/GNSS シシシシシシ シシシシシシ 2005 2005 シシシシシシ シシシシシシ Nov. 16-18, 2005 Nov. 16-18, 2005 坂坂 坂坂 坂坂坂坂坂坂坂坂 () 坂坂坂坂坂 坂坂坂坂坂坂坂坂坂坂坂坂坂坂坂
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GPS/GNSS シンポジウム 2005 東京海洋大学 Nov. 16-18, 2005

Jan 19, 2016

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GPS/GNSS シンポジウム 2005 東京海洋大学 Nov. 16-18, 2005. 準天頂衛星 サブメータ級補強機能の性能評価. 坂井 丈泰 (電子航法研究所). Introduction. 我が国は、 2008 年頃の衛星打上げを目指して 準天頂衛星システム( QZSS ) を計画中。 8の字軌道で高仰角から測位・放送サービスを提供。測位ミッションについては、基本的に GPS の補完あるいは補強を行う。 補完= GPS 同様の信号を追加 補強=ディファレンシャル補正情報+インテグリティ情報 - PowerPoint PPT Presentation
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GPS/GNSSGPS/GNSS シンポジウムシンポジウム 20052005東京海洋大学東京海洋大学

Nov. 16-18, 2005Nov. 16-18, 2005

坂井 丈泰 (電子航法研究所)坂井 丈泰 (電子航法研究所)

準天頂衛星サブメータ級補強機能の性能評価

準天頂衛星サブメータ級補強機能の性能評価

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 22IntroductionIntroduction

• 我が国は、我が国は、 20082008 年頃の衛星打上げを目指して年頃の衛星打上げを目指して準天頂衛準天頂衛星システム(星システム( QZSSQZSS ))を計画中。を計画中。

• 8の字軌道で高仰角から測位・放送サービスを提供。測8の字軌道で高仰角から測位・放送サービスを提供。測位ミッションについては、基本的に位ミッションについては、基本的に GPSGPS の補完あるいの補完あるいは補強を行う。は補強を行う。

– 補完=補完= GPSGPS 同様の信号を追加同様の信号を追加

– 補強=ディファレンシャル補正情報+インテグリ補強=ディファレンシャル補正情報+インテグリティ情報ティ情報

• 各省庁・研究機関が研究開発を分担。電子航法研究所は、各省庁・研究機関が研究開発を分担。電子航法研究所は、サブメータ級補強情報サービスの開発を担当。サブメータ級補強情報サービスの開発を担当。

• 現在、サブメータ級補強信号の内容について、現在、サブメータ級補強信号の内容について、 SBASSBAS

(静止衛星による(静止衛星による GPSGPS 補強システム)をベースとして補強システム)をベースとして検討中。検討中。プロトタイププロトタイプを作成し、性能評価を試みた。を作成し、性能評価を試みた。

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SSLIDELIDE 33

(1)サブメータ級補強信(1)サブメータ級補強信号の号の

概要概要

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SSLIDELIDE 44サブメータ級補強信号(サブメータ級補強信号( L1-SAIL1-SAIFF ))• 我が国全域を対象としたディファレンシャル補正情報+我が国全域を対象としたディファレンシャル補正情報+

インテグリティ情報。 インテグリティ情報。 L1-SAIFL1-SAIF 信号信号(( Submeter-class ASubmeter-class A

ugmentation with Integrity Functionugmentation with Integrity Function )。)。

• GPS L1 周波数で放送。– GPSGPS と同一のアンテナ・受信回路と同一のアンテナ・受信回路を共用できる。を共用できる。– 距離の測定も可能距離の測定も可能(( L1 C/AL1 C/A コードと同じ)。コードと同じ)。

• 補強対象:補強対象: GPSGPS 、準天頂衛星、(ガリレオ)、(その、準天頂衛星、(ガリレオ)、(その他)。他)。

– 補強 = 補正 + インテグリティ補強 = 補正 + インテグリティ– 目標精度=1m目標精度=1m。。– 準天頂衛星の準天頂衛星の L1CL1C 信号や信号や L1 C/A-likeL1 C/A-like 信号も補強可能。信号も補強可能。– 広域補強情報:広域補強情報:広域ディファレンシャル補正方式広域ディファレンシャル補正方式で日本全域をで日本全域を

カバー。カバー。

• インテグリティ情報あり:インテグリティ情報あり:信頼性の高い位置情報信頼性の高い位置情報。。

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• L1 C/A 信号との違いは、乗せられている情報だけ。– L1-SAIFL1-SAIF 信号により、信号により、距離の測定もできる距離の測定もできる。。– 航法メッセージに加えて各種補強情報を放送し、測位精度・イ航法メッセージに加えて各種補強情報を放送し、測位精度・イ

ンテグリティを改善。ンテグリティを改善。– さらに追加的な情報の放送も可能(航法以外もOK)。さらに追加的な情報の放送も可能(航法以外もOK)。

• 補完ではなく「補強」:衛星が増えるだけではない。– いままでできなかった機能の実現:例えば…いままでできなかった機能の実現:例えば…– 災害情報等災害情報等の放送。の放送。– TTFFTTFF (( time to first fixtime to first fix )の改善:「いつでも・どこでも」に加)の改善:「いつでも・どこでも」に加

え、え、「すぐに」「すぐに」

• すでに実用化されているすでに実用化されている SBASSBAS (静止衛星による補強シ(静止衛星による補強システム)をベースとして開発。ステム)をベースとして開発。

– 実現性については実績がある。実現性については実績がある。– 受信機ソフトウェアの負担は最小限。受信機ソフトウェアの負担は最小限。

サブメータ級補強信号(続き)サブメータ級補強信号(続き)

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SSLIDELIDE 66

• 完全性(完全性( integrityintegrity ):航法システムが出力する位置情報):航法システムが出力する位置情報の正しさ。の正しさ。「「 GPSGPS が出力している経緯度は果たして正が出力している経緯度は果たして正しいか?」しいか?」

– 実際に異常な位置を出力する例がある。実際に異常な位置を出力する例がある。

• 万が一、位置情報に誤りがあると危険な応用(万が一、位置情報に誤りがあると危険な応用( safety-of-lsafety-of-l

ifeife application application )がある:)がある:– 交通機関(特に航空機)の航法・測位、衝突防止。交通機関(特に航空機)の航法・測位、衝突防止。– 精密農業等、工作機械の自動運転。精密農業等、工作機械の自動運転。– 犯罪捜査や事故記録関係。犯罪捜査や事故記録関係。

• GPSGPS はインテグリティを保証していない。はインテグリティを保証していない。– 精度や信頼性の規定はあるが、インテグリティについては規定精度や信頼性の規定はあるが、インテグリティについては規定

なし。なし。– GPSGPS だけでは安全性を確保できないだけでは安全性を確保できない。。– 航空分野では、国の責任でインテグリティ確保の仕組みを整備航空分野では、国の責任でインテグリティ確保の仕組みを整備

(( MSASMSAS )。)。

インテグリティとはインテグリティとは

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SSLIDELIDE 77

• 20042004 年年 11月月 22 日(日( JSTJST )明け方に)明け方に PRN23PRN23 衛星が故障。位置情報に数衛星が故障。位置情報に数 10k10kmm の誤差。の誤差。

• 33時間後にようやく時間後にようやく PRN23PRN23 衛星が使用不可とされ、復旧した。衛星が使用不可とされ、復旧した。• 受信機によって反応が異なる:ディファレンシャル処理では補正できな受信機によって反応が異なる:ディファレンシャル処理では補正できな

い。い。                     → 正しい対処にはインテグ                     → 正しい対処にはインテグ

リティ情報が必要。リティ情報が必要。

異常測位の実例異常測位の実例

100km

3時間半

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SSLIDELIDE 88補強メッセージ検討補強メッセージ検討• 目的:日本全域に対して有効な広域補強情報をリアルタ目的:日本全域に対して有効な広域補強情報をリアルタ

イムにユーザに伝送し得るメッセージ構成であること。イムにユーザに伝送し得るメッセージ構成であること。

• 制約:データレートは 制約:データレートは 250bps 250bps 以内以内。。

• すでに実用化されているすでに実用化されている SBASSBAS (静止衛星による補強シ(静止衛星による補強システム)メッセージをベースとする。ステム)メッセージをベースとする。

– 静止衛星依存部分は準天頂衛星向けに変更する。静止衛星依存部分は準天頂衛星向けに変更する。– 電離層・対流圏伝搬遅延については、高精度化が可能な拡張電離層・対流圏伝搬遅延については、高精度化が可能な拡張

メッセージを検討する。メッセージを検討する。– 実現可能な測位精度について予備検討が必要(量子化単位は実現可能な測位精度について予備検討が必要(量子化単位は 12.12.

5 cm5 cm のままでよいか?)。のままでよいか?)。

• 実際に実際に SBASSBAS ベースの補強メッセージで所要の性能が達ベースの補強メッセージで所要の性能が達成できるか? → 成できるか? → 今回、プロトタイプにより評価した。今回、プロトタイプにより評価した。

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衛星軌道情報の誤差衛星軌道情報の誤差

対流圏対流圏

電離層電離層

電離層遅延(~電離層遅延(~ 100m100m ))

対流圏遅延(~対流圏遅延(~ 20m20m ))

衛星クロック誤差衛星クロック誤差• ユーザ位置の関数ではなユーザ位置の関数ではな

いい• すべてのユーザに対してすべてのユーザに対して

同じ寄与同じ寄与• SA ONSA ON なら速い変動なら速い変動

• ユーザ位置の関数ではないユーザ位置の関数ではない• 寄与の程度はユーザ位置によ寄与の程度はユーザ位置によ

るる(視線方向成分が問題)(視線方向成分が問題)

• 変動の周期は数変動の周期は数 1010 分以上分以上

• ユーザ位置の関数ユーザ位置の関数• 垂直構造は薄膜で近似垂直構造は薄膜で近似

などなど

• ユーザ位置(特に高度)の関数ユーザ位置(特に高度)の関数• モデルによる補正が有効モデルによる補正が有効

広域ディファレンシャル補正方式広域ディファレンシャル補正方式

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• 衛星クロック補正衛星クロック補正:エフェメリスから得た衛星クロック:エフェメリスから得た衛星クロックに対する補正量。に対する補正量。

• 衛星軌道補正衛星軌道補正:エフェメリスから得た衛星の:エフェメリスから得た衛星の ECEFECEF直交直交座標値に対する補正量。座標値に対する補正量。 ΔxΔx 、、 ΔyΔy 、、 ΔzΔz の3成分。の3成分。

• 電離層遅延補正電離層遅延補正:経緯度で5度毎に設定された格子点(:経緯度で5度毎に設定された格子点( II

GPGP )における垂直遅延量として放送。)における垂直遅延量として放送。– ユーザ側ではあらかじめ決められた内挿法(双一次線形補ユーザ側ではあらかじめ決められた内挿法(双一次線形補間)により必要な位置(間)により必要な位置( IPPIPP )における遅延量を得る。)における遅延量を得る。

– 垂直構造は薄膜で近似。衛星の仰角により垂直→傾斜変換。垂直構造は薄膜で近似。衛星の仰角により垂直→傾斜変換。

• 対流圏遅延補正対流圏遅延補正:モデルにより遅延量を計算する。:モデルにより遅延量を計算する。– 衛星の仰角により垂直→傾斜変換する。衛星の仰角により垂直→傾斜変換する。

– 拡張メッセージについては今回は考慮しない。拡張メッセージについては今回は考慮しない。

補正情報の具体的内容(SBAS)補正情報の具体的内容(SBAS)

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SSLIDELIDE 1111

• 対流圏遅延・電離層遅延を除いた測距誤差は、衛星ク対流圏遅延・電離層遅延を除いた測距誤差は、衛星クロック誤差と軌道情報の誤差の線形結合。ロック誤差と軌道情報の誤差の線形結合。

• クロックと軌道誤差の性質の違いを利用して、これらをクロックと軌道誤差の性質の違いを利用して、これらを分離:分離:

– 衛星クロック誤差衛星クロック誤差:すべてのユーザに一様な誤差となる。:すべてのユーザに一様な誤差となる。

– 軌道誤差軌道誤差:ユーザ位置によって影響が異なる。それぞれの:ユーザ位置によって影響が異なる。それぞれのユーザにとっての視線方向成分が誤差として現れる。ユーザにとっての視線方向成分が誤差として現れる。

クロック/軌道誤差分離クロック/軌道誤差分離

真の位置真の位置

エフェメリスによる位置エフェメリスによる位置

ユーザ2ユーザ2ユーザ1ユーザ1

ユーザ1にユーザ1にとっての軌道とっての軌道

誤差誤差

ユーザ2にユーザ2にとっての軌道とっての軌道

誤差誤差

衛星位置の誤差衛星位置の誤差

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SSLIDELIDE 1212

• マルチパス誤差などを避けるため、比較的長い時定数をマルチパス誤差などを避けるため、比較的長い時定数を持たせてカルマンフィルタで処理する。持たせてカルマンフィルタで処理する。

• 多数のモニタ局が幾何学的にまんべんなく分布している多数のモニタ局が幾何学的にまんべんなく分布しているほうが分離しやすい:ほうが分離しやすい:

– ただし、ディファレンシャル補正を行うことが目的なので、ただし、ディファレンシャル補正を行うことが目的なので、必ずしも完全に分離する必要はない必ずしも完全に分離する必要はない。。

– モニタ局はサービスエリア内でなるべく広い面積をカバーモニタ局はサービスエリア内でなるべく広い面積をカバーするように配置するとよい。するように配置するとよい。

• 精密軌道情報がリアルタイムに取得できる場合は、それ精密軌道情報がリアルタイムに取得できる場合は、それを利用してもよい。を利用してもよい。

– サービスエリア端においても有効な補正情報を期待できる。サービスエリア端においても有効な補正情報を期待できる。

クロック/軌道誤差分離クロック/軌道誤差分離

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SSLIDELIDE 1313電離層伝搬遅延補正電離層伝搬遅延補正

• 今回のプロトタイプでは、今回のプロトタイプでは、 MSAS/WAASMSAS/WAAS が採用していが採用しているるプレーナフィットプレーナフィット(( planar fitplanar fit )方式を利用:)方式を利用:

– 平面モデル平面モデル:: IGPIGP 周辺の電離層垂直周辺の電離層垂直遅延量が経緯度の一次関数になる遅延量が経緯度の一次関数になるものとして、ものとして、 IGPIGP 位置における遅延量位置における遅延量を求める。を求める。

– 周波数間バイアス周波数間バイアス:電離層:電離層遅延量の測定で問題となる遅延量の測定で問題となる周波数間バイアス(周波数間バイアス( IFBIFB )は、)は、リアルタイムに推定・除去。リアルタイムに推定・除去。

• 推定処理は推定処理は 11 分毎に実行分毎に実行(( IFBIFB推定は推定は 1010 分毎)分毎)

電離層遅延量

RmaxIGP

IGP における垂直遅延量の推定値

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SSLIDELIDE 1414インテグリティ情報インテグリティ情報• プロテクションレベル方式:ユーザ測位誤差の上限をププロテクションレベル方式:ユーザ測位誤差の上限をプ

ロテクションレベルと呼び、これを計算するためのパラロテクションレベルと呼び、これを計算するためのパラメータをユーザに放送する。メータをユーザに放送する。

• ユーザ受信機側では、与えられたパラメータから自己のユーザ受信機側では、与えられたパラメータから自己の位置におけるプロテクションレベルを求めることで、測位置におけるプロテクションレベルを求めることで、測位誤差の上限がわかる。位誤差の上限がわかる。

• パラメータ:測距誤差・電離層遅延パラメータ:測距誤差・電離層遅延

補正残差の不確実性など補正残差の不確実性など

• 上限を超える確率上限を超える確率

=インテグリティリスク=インテグリティリスク測位誤差測位誤差

95%95% 測位精測位精度度

プロテクションレベルプロテクションレベル ××22

危険率危険率

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SSLIDELIDE 1515

• ユーザ測位誤差の上限値(危険率ユーザ測位誤差の上限値(危険率 1010––77 )。)。• 水平方向:水平方向: HPLHPL 、垂直方向:、垂直方向: VPLVPL• PLPL と警報限界(と警報限界( Alert LimitAlert Limit )を比較し、)を比較し、

AL<PLAL<PL なら利用不可とする:なら利用不可とする:ユーザ測位誤差はユーザ測位誤差は ALAL を超えない。を超えない。

• プロテクションレベルの計算にプロテクションレベルの計算に必要なパラメータがインテグリティ必要なパラメータがインテグリティ情報として放送される。情報として放送される。

垂直誘導付進入垂直誘導付進入APV-IAPV-I

垂直誘導付進入垂直誘導付進入APV-IIAPV-II

精密進入精密進入CAT-ICAT-I

航法モード航法モード 垂直垂直 ALAL (( VALVAL ))

50 m50 m

20 m20 m

1010~~ 15 m15 m

ALAL

→ → ユーザ測位誤差ユーザ測位誤差

→ →

プロ

テク

ショ

ンレ

ベル

プロ

テク

ショ

ンレ

ベル

正常動作

使用不可(警報)

インテインテグリグリティティ

リスクリスク

ALAL0000

インテグリティインテグリティ OKOK

通常の分布

利用可利用可

利用不可利用不可

アベイラアベイラビリティビリティ

インテグインテグリティリティ

HMI(危険情報)

トライアングルチャートトライアングルチャート

プロテクションレベルの使い方プロテクションレベルの使い方

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SSLIDELIDE 1616

(2)プロトタイプシステム(2)プロトタイプシステムによるによる

性能評価性能評価

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SSLIDELIDE 1717

• PC上で動作するPC上で動作するプロトタイプシステムプロトタイプシステムを作成した。を作成した。– モニタ局データを入力として、実際に補強メッセージを生成すモニタ局データを入力として、実際に補強メッセージを生成す

る。る。

• 準天頂システムの準天頂システムの 55モニタ局、あるいはモニタ局、あるいは MSASMSAS と同じ6と同じ6モニタ局で、電離層活動の違いにより3つの時期についモニタ局で、電離層活動の違いにより3つの時期について計算を実行。て計算を実行。

– 時期時期 II 静穏静穏 20042004 年年 66月月 2222~~ 2424 日日– 時期時期 IIII 磁気嵐磁気嵐 20042004 年年 77月月 2222~~ 2424 日日– 時期時期 IIIIII 強い磁気嵐強い磁気嵐 20042004 年年 1111月月 88~~ 1010 日日

• 利用するのは利用するのは二周波の擬似距離のみ二周波の擬似距離のみ。。– 国土地理院国土地理院 GEONETGEONET のデータを使用(のデータを使用( 3030秒サンプル秒サンプル )) 。。– 搬送波位相は使わない。搬送波位相は使わない。– 今回の補強対象は今回の補強対象は GPSGPS のみ:準天頂衛星の観測データは無いののみ:準天頂衛星の観測データは無いの

で。で。

• 完全な完全な SBASSBAS メッセージを毎秒生成、ファイルに記録。メッセージを毎秒生成、ファイルに記録。– 毎秒毎秒 250250 ビットビットのデータレート。のデータレート。– NovAtelNovAtel フォーマット(フォーマット( $FRMA$FRMA レコード)を流用。レコード)を流用。

L1-SAIFL1-SAIF プロトタイプシステムプロトタイプシステム

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 1818補強メッセージのサンプル補強メッセージのサンプル

$FRMA,272,86403.130,134,80811EA4,250,53081FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFD$FRMA,272,86403.130,134,80811EA4,250,53081FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBBBBBBBBBAC1CD280*7CFFDFFDFFFBBBBBBBBBBBBAC1CD280*7C$FRMA,272,86404.130,134,80811EA4,250,9A0C1FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFD$FRMA,272,86404.130,134,80811EA4,250,9A0C1FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBBBBBBBBBB7E76F80*0FFFDFFDFFFBBBBBBBBBBBBB7E76F80*0F$FRMA,272,86405.130,134,80811EA4,250,C661FFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBB880000000$FRMA,272,86405.130,134,80811EA4,250,C661FFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBB8800000000000000000000000000036CD8A40*700000000000000000000036CD8A40*70$FRMA,272,86406.130,134,80811EA4,250,5306FFBFFFF8000000000000000000000000000$FRMA,272,86406.130,134,80811EA4,250,5306FFBFFFF8000000000000000000000000000000000000000000002B963FC0*0D000000000000000002B963FC0*0D$FRMA,272,86407.130,134,80811EA4,250,9A091FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFD$FRMA,272,86407.130,134,80811EA4,250,9A091FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBBBBBBBBB806D3340*77FFDFFDFFFBBBBBBBBBBBB806D3340*77$FRMA,272,86408.130,134,80811EA4,250,C60D1FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFF$FRMA,272,86408.130,134,80811EA4,250,C60D1FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBBBBBBBBB924AAE40*08DFFDFFDFFFBBBBBBBBBBBB924AAE40*08$FRMA,272,86409.130,134,80811EA4,250,5361FFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBB890000000$FRMA,272,86409.130,134,80811EA4,250,5361FFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBB89000000000000000000000000000021FE640*7300000000000000000000021FE640*73$FRMA,272,86410.130,134,80811EA4,250,9A61FFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBB8A0000000$FRMA,272,86410.130,134,80811EA4,250,9A61FFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBB8A00000000000000000000000000039994D00*050000000000000000000039994D00*05$FRMA,272,86411.130,134,80811EA4,250,C60A1FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFD$FRMA,272,86411.130,134,80811EA4,250,C60A1FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBBBBBBBBBA6BE8CC0*03FFDFFDFFFBBBBBBBBBBBBA6BE8CC0*03$FRMA,272,86412.130,134,80811EA4,250,530E1FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFD$FRMA,272,86412.130,134,80811EA4,250,530E1FFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFDFFFBBBBBBBBBBBBA99E5040*0AFFDFFDFFFBBBBBBBBBBBBA99E5040*0A

メッセージタイプメッセージタイプ IDID(左6ビット)(左6ビット)

プリアンブルプリアンブルメッセージメッセージ長長

衛星衛星 PRNPRN番号番号(( WAAS-PORWAAS-POR とと

同じ)同じ)

時刻時刻

CRCCRC

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 1919

• ユーザ受信機シミュレータも、PC上で動作する計算機ユーザ受信機シミュレータも、PC上で動作する計算機プログラム。プログラム。

• ユーザ局における観測データを入力として、測位計算をユーザ局における観測データを入力として、測位計算を実行:実行:

– SBASSBAS 補強メッセージも入力された場合、これを適用する。補強メッセージも入力された場合、これを適用する。– 測位結果のほか、プロテクションレベルも計算。測位結果のほか、プロテクションレベルも計算。– 補強メッセージは、補強メッセージは、 NovAtelNovAtel フォーマット(フォーマット( $FRMA$FRMA レコーレコー

ド)。ド)。– SBASSBAS との区別は特にない。との区別は特にない。

• 一周波の擬似距離のみ一周波の擬似距離のみを利用。を利用。– 国土地理院国土地理院 GEONETGEONET のデータを使用(のデータを使用( 3030秒サンプル秒サンプル )) 。。– 搬送波位相は使わないが、キャリアスムージングを適用。搬送波位相は使わないが、キャリアスムージングを適用。

• 航法ユーザを想定し、出力フィルタは無し。航法ユーザを想定し、出力フィルタは無し。– スムージング等はかけていない。スムージング等はかけていない。

ユーザ受信機シミュレータユーザ受信機シミュレータ

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 2020モニタ局およびユーザ局の配置モニタ局およびユーザ局の配置

MSAS 6MSAS 6局局 QZSS 5QZSS 5局局

● モニタ局● ユーザ局

● モニタ局● ユーザ局

(南鳥島→父島に変更)(南鳥島→父島に変更)

• JAXAJAXA が設置するモニタ局の候補が設置するモニタ局の候補地地

• 実際には、補強情報生成用には実際には、補強情報生成用にはさらにさらに GEONETGEONET を利用できるを利用できる

• MSASMSASモニタ局の設置場所モニタ局の設置場所• さらにハワイとオーストラリアさらにハワイとオーストラリア

に標定局があるに標定局がある

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 2121補正量のサンプル補正量のサンプル

PRN 01PRN 01

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 2222ユーザ測位誤差(御前崎:水平)ユーザ測位誤差(御前崎:水平)

RMS 誤差

1.842m (S/A)0.423m (QZSS)0.423m (MSAS)

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 2323ユーザ測位誤差(御前崎:垂直)ユーザ測位誤差(御前崎:垂直)

RMS 誤差

2.958m (S/A)0.833m (QZSS)0.692m (MSAS)

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 2424ユーザ測位誤差(水平方向)ユーザ測位誤差(水平方向)

御前崎(時期御前崎(時期 IIII ))S/A 1.842m / QZSS 0.423m / MSAS 0.423mS/A 1.842m / QZSS 0.423m / MSAS 0.423m

男鹿(時期男鹿(時期 IIII ))S/A 1.863m / QZSS 0.657m / MSAS 0.691mS/A 1.863m / QZSS 0.657m / MSAS 0.691m

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 2525測位精度の比較測位精度の比較

1.566 3.0031.566 3.0030.688 0.8540.688 0.8540.674 0.7440.674 0.744

1.909 3.0831.909 3.0830.471 0.8220.471 0.8220.437 0.7460.437 0.746

1.813 3.3001.813 3.3000.510 0.7750.510 0.7750.462 0.6930.462 0.693

1.627 3.0201.627 3.0200.627 0.9200.627 0.9200.450 0.7270.450 0.727

1.863 3.3491.863 3.3490.657 0.7440.657 0.7440.691 0.7480.691 0.748

1.842 2.9581.842 2.9580.423 0.8330.423 0.8330.423 0.6920.423 0.692

1.929 3.3051.929 3.3050.470 0.7190.470 0.7190.453 0.6400.453 0.640

1.837 3.0581.837 3.0580.709 0.8850.709 0.8850.479 0.6530.479 0.653

3.151 4.8673.151 4.8672.958 2.5612.958 2.5612.008 2.5612.008 2.561

3.585 5.6243.585 5.6241.641 2.0461.641 2.0461.375 1.6591.375 1.659

3.125 5.3423.125 5.3421.756 2.1191.756 2.1191.257 1.6241.257 1.624

3.171 5.1433.171 5.1431.552 2.4551.552 2.4551.265 1.8151.265 1.815

単独単独QZSS 5QZSS 5局局MSAS 6MSAS 6局局

単独単独QZSS 5QZSS 5局局MSAS 6MSAS 6局局

単独単独QZSS 5QZSS 5局局MSAS 6MSAS 6局局

時期時期 II(静穏)(静穏)

時期時期 IIII(磁気嵐)(磁気嵐)

時期時期 IIIIII(強い磁気嵐)(強い磁気嵐)

男鹿男鹿水平  垂直水平  垂直

御前崎御前崎水平  垂直水平  垂直

高山高山水平  垂直水平  垂直

高知高知水平  垂直水平  垂直条件条件

(一周波、(一周波、 3030秒サンプル、キャリアスムージングあり)秒サンプル、キャリアスムージングあり)

RMSRMS値、単位 値、単位 [m][m]

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 2626

• 強い磁気嵐が発生していない限り、強い磁気嵐が発生していない限り、 QZSS 5QZSS 5局のモニタ局局のモニタ局配置で、水平・垂直とも測位誤差を配置で、水平・垂直とも測位誤差を 1m1m 以内に抑えられる。以内に抑えられる。– 補強情報のデータレートは、補強情報のデータレートは、 250bps250bps 。。– ユーザ側は一周波のコード擬似距離のみを使用。ユーザ側は一周波のコード擬似距離のみを使用。– 量子化単位は 量子化単位は 12.5cm 12.5cm で、で、 SBASSBAS と同じまま。と同じまま。– 水平水平 0.40.4~~ 0.7m0.7m 、垂直、垂直 0.60.6~~ 0.9m0.9m程度の測位誤差(程度の測位誤差( RMSRMS値)。値)。– 強い磁気嵐のもとでは、補正情報に改善の余地がある。強い磁気嵐のもとでは、補正情報に改善の余地がある。

• モニタ局の配置については、モニタ局の配置については、 MSASMSAS配置のほうが若干有利。配置のほうが若干有利。– QZSSQZSS に比べてコンパクトにモニタ局が配置されているため。に比べてコンパクトにモニタ局が配置されているため。– ただし、サービスエリア端部での測位精度は要検証。ただし、サービスエリア端部での測位精度は要検証。– QZSSQZSS は、は、 GEONETGEONET を利用してを利用してモニタ局を追加モニタ局を追加できる。できる。

• 実際には1秒サンプルの観測データが利用でき、キャリア実際には1秒サンプルの観測データが利用でき、キャリアスムージングが有効に作用して測位精度は若干改善する。スムージングが有効に作用して測位精度は若干改善する。

補正性能の傾向補正性能の傾向

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 2727プロテクションレベル(水平)プロテクションレベル(水平)

プロテクションレベルプロテクションレベル

現実の測位誤差現実の測位誤差

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 2828プロテクションレベル(垂直)プロテクションレベル(垂直)

プロテクションレベルプロテクションレベル

現実の測位誤差現実の測位誤差

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Nov. 2005 Sakai, ENRINov. 2005 Sakai, ENRI

SSLIDELIDE 2929ConclusionConclusion

• 準天頂衛星サブメータ級補強信号(準天頂衛星サブメータ級補強信号( L1-SAIFL1-SAIF )の検討を進め)の検討を進めている。ている。– すでに実用化されているすでに実用化されている SBASSBAS 方式をベースとする方針。方式をベースとする方針。– プロトタイプシステムにより、実際の補強メッセージを生成したうえプロトタイプシステムにより、実際の補強メッセージを生成したうえ

で、ユーザ測位精度の実証的評価を行った。で、ユーザ測位精度の実証的評価を行った。

• SBASSBAS 方式の広域補強情報(方式の広域補強情報( 250bps250bps )により、)により、所要の測位精所要の測位精度は達成可能度は達成可能::– ユーザ側は一周波のコード擬似距離のみを使用。ユーザ側は一周波のコード擬似距離のみを使用。– 強い磁気嵐が発生していない限り、水平強い磁気嵐が発生していない限り、水平 0.40.4~~ 0.7m0.7m 、垂直、垂直 0.60.6~~ 0.90.9

mm程度の測位誤差(程度の測位誤差( RMSRMS値)。値)。– 強い磁気嵐のもとでは、補正情報に改善の余地がある。強い磁気嵐のもとでは、補正情報に改善の余地がある。

• 今後の検討課題:今後の検討課題:– 1秒サンプルによる準リアルタイム評価1秒サンプルによる準リアルタイム評価– モニタ局を追加:モニタ局を追加: GEONETGEONET の利用を想定の利用を想定– 磁気嵐の際の補強性能改善:電離層モデルの改良磁気嵐の際の補強性能改善:電離層モデルの改良