複数GNSS対応単独搬送波位相測位(PPP)技術の研究開発状況平成26年4月25日宇宙航空研究開発機構衛星測位システム技術室三吉基之 1 • 目次（１）複数GNSS対応単独搬送波位相測位(PPP)技術の研究開発状況・PPP実験システム概要・PPP精度、初期収束性確認結果・今後の研究開発計画（２）リアルタイム補強情報のインタネット配信 2 複数GNSS対応単独搬送波位相測位(PPP)技術の研究開発単独搬送波位相測位（PPP）軌道/時計精密暦～3cm/～0.1ns 電離層２周波線形結合～0.5 cm? 雑音+マルチパス搬送波位相 0.3～1 cm 対流圏モデル＋推定～0.5 cm 測位精度 1cm～数cm 出典：GPS/GNSSシンポジウム2007チュートリアル、高須 3 複数GNSS対応単独搬送波位相測位(PPP)技術の研究開発単独搬送波位相測位（PPP）の高度化実験 • 複数GNSS時代 • アジア・オセアニア地域での利用 • 精密測位技術の動向：基準局が必要なRTK ⇒基準局が不要なPPP 複数GNSS(GPS,GLONASS,Galileo,QZSS)に対応したネットワークモニタ局網(MGM-net)の構築及び軌道・時刻を高精度に推定するツール(MADOCA)を整備し、地上基準点によらず、センチメートル級の測位を行う研究開発を推進 4 複数GNSS対応単独搬送波位相測位(PPP)技術の研究開発単独搬送波位相測位(PPP)高度化実験システム概要複数GNSS “みちびき” 補強情報(軌道・時刻オフセット情報等)を “みちびき”のLEX信号より配信観測データモニタ局ネットワーク (MGM‐net等) RTCM SSR LEX信号(メッセージタイプ=12) 追管局 (沖縄) NTRIP キャスタ軌道・時刻推定機能補強情報配信平成25年4月～ GPS,QZSS 平成25年11月～ GPS,QZSS,GLONASS PPPユーザ LEXメッセージ生成機能 LEX メッセージ目標精度：水平10cm(RMS) 垂直10cm(RMS) Multi-GNSS実証実験 MCS LEX メッセージ MADOCA(高精度軌道・時刻推定ツール) MGM-net (Multi-GNSS Monitoring Network):JAXAで整備を進めている複数GNSSに対応したモニタ局ネットワーク NTRIP(Networked Transport of Rtcm via Internet Protocol)：観測データ等をリアルタイムで伝送するためのプロトコル MADOCA(Multi-GNSS Advanced Demonstration tool for Orbit and Clock Analysis)：複数GNSSに対応した高精度軌道・時刻推定ツール 5 複数GNSS対応単独搬送波位相測位(PPP)技術の研究開発複数GNSS対応ネットワークモニタ局網(MGM-net)構築状況(H26.4現在) MGM-net観測局(JAXA保有受信機のホスティング局) MGM-net観測局(参加機関所有受信機を使用) 13局（設置済み） 7局（設置済み）個別協定によるデータ共有(MGM-net公開) 40局（設置済み）個別協定によるデータ共有(MGM-net非公開) 10局（設置済み） JAXA観測局 10局（設置済み）合計 13局 (工事中）設置済み 80局、工事中13局 6 複数GNSS対応単独搬送波位相測位(PPP)技術の研究開発放送するLEXメッセージタイプ：１２ RTCMメッセージ RTCM Message #1 Message Length Preamble Reserved (8bits) (6bits) (10bits) RTCM Message #2 Variable Length Data Message (可変長） CRC Preamble Reserved (24bits） (8bits) (6bits) Message Length (10bits) RTCM Message #N Variable Length Data Message (可変長） Preamble Reserved CRC ・・・・ (24bits） (8bits) (6bits) Message Length (10bits) Variable Length Data Message (可変長） CRC (24bits） LEXメッセージヘッダ部 TOW WN SSR Packet #1 (可変長） (49bits) SSR Packet #2 (可変長）・・・・ SSR Packet #N (可変長）予備データ部（1695bits) リードソロモン符号（詳細） IS-QZSS ver1.6ドラフト参照 (256bits) LEXメッセージ (2000bits) RTCMメッセージとLEXメッセージの関係 LEXメッセージタイプ12で放送するSSRメッセージ一覧 (*: ドラフト) SSR Packet Message Number Update Interval GLONASS GPS QZSS Galileo Orbit Correction 1057 1246 * 1240 * 1063 30sec Satellite Code Bias 1059 1248 * 1242 * 1065 3hour URA 1061 1250 * 1244 * 1067 30sec High Rate Clock Correction 1062 1251 * 1245 * 1068 2sec 7 複数GNSS対応単独搬送波位相測位(PPP)技術の研究開発後処理PPP精度確認結果 2013/1/13~1/20の8日間における「みちびき」の可視範囲にある15局について、IGS観測局89局の観測データから MADOCAにより後処理生成した軌道・クロック情報を用いて後処理PPP解析を実施した結果、評価を行った全15局で目標精度を達成、リアルタイム処理でも目標値を満足できる目途が得られた。 (15局平均で水平方向3.8cm、垂直方向5.6cm) 2013/1/13~2013/1/20の8日間の真値との RMS値 8 複数GNSS対応単独搬送波位相測位(PPP)技術の研究開発リアルタイム軌道推定結果(GPS) 搬送波位相のアンビギュイティをFixして軌道推定 GPS暦比較結果（MADOCA暦-IGS公開暦） (2014.4.13-2014.4.19) GPS暦比較結果（MADOCA暦-IGS公開暦） (2013.9.8-2013.9.10) 9 複数GNSS対応単独搬送波位相測位(PPP)技術の研究開発リアルタイム軌道推定結果(GLONASS) GLONASS暦比較結果（MADOCA暦-IGS公開暦） (2014.4.19) GLONASS暦比較結果（MADOCA暦-IGS公開暦） (2014.4.20) 10 リアルタイムPPP精度確認リアルタイム軌道推定使用モニタ局（IGS局含む)及びPPP評価対象局シンガポール（NTUS0）（低緯度地域）増田（GMSD0）（種子島）パルマ（LPAL0）（高高度地域）・評価期間：2014/04/16～2014/04/21（6Days）・真値算出：IGS最終暦によるPPP-Static（2014/04/03）の平均値・補正値：MADOCAが生成した軌道クロック（RTCM SSR） 11 リアルタイムPPP精度確認パルマ（LPAL0）シンガポール（NTUS0）使用衛星数 (0~20) 東西方向誤差 (-0.5m ~ +0.5m) 南北方向誤差 (-0.5m ~ +0.5m) 垂直方向誤差 (-0.5m ~ +0.5m) GPS+GLO GPS 2days 増田（GMSD0） GPS+GLO GPS 2days GPS+GLO GPS 比較的安定している後半48時間でのRMS値 2days RMS (cm) XY / UD GPS GPS+GLO LPAL0 10.9 / 12.6 7.8 / 11.1 NTUS0 16.6 / 10.2 13.8 / 11.2 GMSD0 19.3 / 19.9 13.6 / 12.8 ・リアルタイムで10cm級の精度を達成・今後更なる精度向上（10cm以内）を目指す 12 リアルタイムPPP初期収束性確認 2014/04/16～2014/04/21のうち、十数回に分けて測位演算を実施。 GPS+GLO GPS GPS+GLO GPS GPS+GLO GPS 30min Time (min) 20cm 10cm GPS+GLO GPS U/D Error (m) GPS+GLO GPS U/D Error (m) U/D Error (m) GPS+GLO GPS XY Error (m) 増田（GMSD0） XY Error (m) シンガポール（NTUS0） XY Error (m) パルマ（LPAL0） 30min Time (min) 20cm 10cm 30min Time (min) ・測位にGLONASSを使用すること（マルチGNSS化）で収束性が良好になることを確認・GPS＋GLOでは処理開始から20～30分程度で概ね20cm以内には収まることを確認・今後は同様の評価を重ねるとともに収束時間短縮にむけた検討（後述） 13 複数GNSS対応単独搬送波位相測位(PPP)技術の研究開発今後の研究開発計画（FY25-FY27）： 1. MADOCAの維持・改善 – 2. 3. 軌道・時刻推定機能（GPS, GLONASS, Galileo, QZSS）のチューニング等、安定性の向上 – 軌道・時刻推定機能の対象GNSSの拡大（BEIDOU後処理）精度向上：PPP-AR技術の導入（目標：水平1cm垂直3cmRMS） – 補強情報生成機能の拡張 – L1-L2、L1-L5、L1-L2-L5対応 – ユーザ測位ツール（RTKLIB）のPPP-AR対応初期収束時間短縮：30分程度（現状）→1分（目標） – ローカルな電離層遅延および対流圏遅延情報を用いた初期収束時間の短縮 4. シームレスPPP補強 – 地上補助情報、車載センサー情報との組み合わせにより、PPP による精密測位の信頼性向上に向けた研究本研究で得られた成果をユーザと連携し実証実験を進めていきたい。 14 リアルタイム補強情報のインタネット配信について－MADOCAにより生成したリアルタイム補強情報を RTCM SSRフォーマットで配信予定。・配信対象GNSS ： GPS, GLONASS, QZSS ・配信時期： 2014年夏頃を予定－利用条件（整理中）－利用したい場合、申請要・利用者にID,パスワードを付与－利用目的は、平和目的、非商用に限る。－24時間のデータ提供、精度保障はしない。・メンテナンス等によりデータ提供が止まる場合あり－成果の共有・本データを使用して成果を発表する際、JAXAが提供するリアルタイム補強情報を利用等を明記など。準備が整い次第、QZ-VISION(http://qz-vision.jaxa.jp/)上で周知予定。 15