12NInst:02-31 ２．５ GPSの誤差 （ ） 測定値が真値に対して一定方向に偏っている誤差 （計測によって修正（校正）できる） （ ） 測定値がはっきりしない原因によって真値の付近でばらつく誤差 （修正（補正）できない．数回の観測の平均など） （ ） 計器の表示の読み違えなどによる誤差 （計測者の技量等にも依存する．間違えに気づいたときは再計 づ 測する） 02-32 誤差の要因： 故意に誤差を起こす ・・・ 受信機の 衛星の SA（ ） ・・・ 測位計算で工夫されている（本質的） ・・・ 航法メッセージに含まれる による電波の遅延 ・・・ 複数の周波数の電波を用いて 軽減可・１波でも補正情報を用いて改善 による電波の遅延 ・・・ 補正情報を用いて改善 による電波の遅延 ・・・ 不可避（周囲の状況） による遅延 ・・・ 不可避（これを利用して 降雨の予測？） 1 02-33 誤差の要因（つづき）： GPS衛星の配置による精度低下 ・・・ で評価 ○GPSの位置誤差 標準偏差（１σ）によって評価する 位置誤差 ＝ UERE： User Equivalent Range Error，利用者等価距離誤差 GDOP： Geometric Dilution of Precision，幾何学的精度劣化係数 02-34 ○GDOP（Geometric Dilution Of Precision） 物標による測定 測定目標の (a) 交角： 大 で決まる (b) 交角： 小 図２－４： ２物標からの交角 2 02-35 GDOP ＝ √ σxx2 ＋ σyy2 ＋ σzz2 ＋ σtt2 ※ GDOPが ． GDOPを空間座標に関する部分と時計に関する部分に分けて， PDOP ＝ √ σxx2 ＋ σyy2 ＋ σzz2 HDOP ＝ √ σxx2 ＋ σyy2 VDOP ＝ σzz TDOP ＝ σtt それぞれ， Position，Horizontal，Vertical，Time を意味する． ※ 衛星を結ぶ４面体の体積は GDOP と密接に関係 ４面体の体積が大きいほど，GDOPは小さくなり測位精度が向上 02-36 ○衛星配置と 測位精度 (a) 悪い例： 体積小 → DOP値大 あかｓ 図２－５： 衛星配置とDOP値の関係 3 12NInst:02-37 ○UERE（User Equivalent Range Error） a. b. c. d. e. f. g. 衛星の時計誤差 衛星の軌道誤差 電離層遅延誤差 対流圏遅延誤差 受信機雑音 マルチパス 選択利用性（SA） UERE ＝ √a2＋b2＋c2＋d2＋e2＋ff2＋gg2 ※ 単位は，すべてm（メートル）． 02-38 ○測位精度を上げるには ・GDOPを 衛星を結ぶ多面体の 受信する衛星の 上空を広く見渡せるところにアンテナを置く （マイクロ波の性質） ・連続計測する （測位をはじめてから１分後位で安定） ・DGPSやSBASを利用する （別に機器が必要．§２．８） 4 02-39 ２．６ 測地系 （geodic system, Datum） z 準拠楕円体 グリニッジ子午線（ 経度 高さ O y 経度 赤道（緯度0度） 度） 0 x 緯度 02-40 ○パラメータ 地球の形 ・・・ （ 長半径(A) ＝ 6378137.000 [m] 扁平率(F) ＝ 0.0033528107 （ A ＝ 6377397.155 [m] F ＝ 0.0033427732 で近似 ） （WGS84楕円体） ）では， BESSEL(1841)楕円体 X（経度），Y（緯度），Z（高度） もずれる． パラメータ： ΔX，ΔY，ΔZ，ΔA，ΔF により測地系を変換 5 02-41 ○測地系一覧 表２－１： 測地系一覧とパラメータ （抜粋） 測地系一覧 測地系名 ASTRONOMIX STATION 1952 表示 DATUMパラメータ 地域 ΔX A-STATION52 Marcus Island EUROPIAN 1950 EUROPEAN50 EUROPIAN 1979 EOROPEAN79 ORDNANCE SURVEY OF GREAG-BRITAIN36 Europa(Mean Value) Europa(Mean Value) England, isle of Man, Wales, Scotlan NORTH AMERICA 1983 NAD83-1 NAD83-2 NAD83-3 NAD83-4 Alaska Canada CONUS Mexico, Central America TOKYO TOKYO Japan, Korea, Okinawa WGS-72 WGS-84 WGS72 WGS84 World Geodetic System World Geodetic System ΔY ΔZ ΔA ΔF -124 234 25 251.000 0.000014192702 87 86 -375 98 98 1111 121 119 -431 251.000 251.000 -573.604 0.000014192702 0.000014192702 -0.000011960023 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000000000016 0.000000000016 0.000000000016 0.000000000016 128 -481 -664 -739.845 -0.000010037483 0 0 0 0 0 0 -2.000 0.000 -0.000000031211 0.000000000000 02-42 ２．７ GPS受信機 軌道データ 収集 図２－６： GPS受信機の基本構成 6 12NInst:02-43 ○チャンネル数による分類 (a) １チャンネル・シーケンシャル受信方式 (b) １チャンネル・高速シーケンシャル受信方式 (c) 複数チャンネル受信方式 ☆ 近年は， が一般的 ８～１２チャンネル程度． （ある地点で同時に受信できる衛星の数は多くても８程度なので， １２チャンネル程度で十分） ○GPSのアンテナ アンテナ （GPS衛星からの電波は「円偏波」） ○ GPS 受信機（機器） によるデータ ・ ・ ・ 02-44 （測地系の設定により値を出力） ・・・ 基本機能 ： UTCとほぼ一致 受信機で計算 （過去数秒～１０秒程度の位置（緯度経度）の変化から計算する） ・ （ ： ） ・ （ ： ） 付加的機能 （受信機によってはナビゲーション機能もある） ・時計の自動修正 時計の自動修正 ・簡易ナビゲーション （経路の管理，目的地の設定とウェイポイント までの方位距離） ・地図表示および地図上への位置，航跡のプロット ・データ出力 （インターフェイスを介してPC他の機器へデータ転送） 7 02-45 ２．８ Differential GPS (DGPS) と SBAS ディファレンシャルの定義 位置（緯度経度）が正確にわかっている場所で測位 GPSシステムの誤差を検出 その近辺の地域の利用者に，誤差または補正係数を送信 そ 近辺 地域 利用者 ，誤差ま 補 係数を送信 ↓ 補正情報を放送 GPS受信機で補正することにより測位精度を改善 ○GPS 基準局 GPS測位による実測位置から求めた各衛星の距離 各衛星から 軌道デ タ 計算 た求めた計算距離 各衛星からの軌道データで計算した求めた計算距離 の差 ＝＝＞ 擬似距離補正データとして放送 ○利用者側 擬似距離にその補正値を加味して真の位置を計算する 02-46 DGPSの利用 ・伝搬経路上の問題 ・電離層遅延誤差 ・対流圏遅延誤差 ・SA（現在は解除されている） SA（現在は解除されている） などを減少させることができる ○DGPS 局 （海上向け： 長波～中波で放送） 東京・霞ヶ関（コントロールステーション） 金華山 八丈島 室戸岬 瀬戸 大瀬埼 316kHz， 302kHz， 295kHz， 320kHz， 302kHz， 犬吠埼 大王埼 大浜 都井岬 ・・・ 295kHz， 288kHz， 321kHz， 309kHz， 剱埼 江埼 浜田 若宮 309kHz， 320.5kHz， 305kHz， 295kHz， 日本沿岸ほぼ全域で利用可能 8 SBAS（ ） 02-47 ○WAAS （ ） ディファレンシャルと同様，GPSの測位精度向上のために補正情報を 送るシステム ・航空用として開発されたが，陸上，海上でも利用可能 ・北米およびハワイで利用可能 （米国のシステム） ・衛星から補正情報を送信 当初はインマルサットを利用．現在は Galaxy 15 と Anik F1R ○MSAS （ ） MTSAT（運輸多目的衛星）を利用してGPSの補正情報を放送する 日本のシステム 使用方法： 受信機の設定メニューで WAAS を「使う」「Enable」等 に設定 9
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