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RTK-GPS 及びネットワーク型 RTK-GPS 測位技術

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RTK-GPS 及びネットワーク型 RTK-GPS 測位技術 - PowerPoint PPT Presentation


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GPS/GNSS シンポジウム 2007. RTK-GPS 及びネットワーク型 RTK-GPS 測位技術. 東京海洋大学  産学官連携研究員 高須知二. はじめに. 即時+ cm 精度+移動体測位. RTK-GPS. RTK-GPS による測位例 (1). 5m. 1km. 1cm. RTK-GPS による測位例 (2). 20cm. E-W. N-S. U-D. RTK-GPS 技術の進展. 即時+ cm 精度+移動体測位 でも、いくつかの利用上の制約・問題点. RTK-GPS. ネットワーク型 RTK-GPS.

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Presentation Transcript
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GPS/GNSSシンポジウム2007

RTK-GPS及びネットワーク型RTK-GPS測位技術

東京海洋大学

 産学官連携研究員高須知二

slide2
はじめに

即時+cm精度+移動体測位

RTK-GPS

rtk gps
RTK-GPS技術の進展

即時+cm精度+移動体測位

でも、いくつかの利用上の制約・問題点

RTK-GPS

ネットワーク型RTK-GPS

利用者により使い易い技術・広汎な応用

slide6
一般GPS測位の構成要素

GPS衛星

移動受信機(ローバー)

rtk gps7
RTK-GPSの構成要素

GPS衛星

移動受信機(ローバー)

無線通信リンク

基準点(基地局)

rtk gps8
RTK-GPSの技術要素
  • 二重位相差観測方程式
    • 搬送波位相による高精度観測値
    • 衛星・受信機時計誤差消去
    • 暦誤差+電離層+対流圏遅延消去(短基線)
  • OTF整数バイアス決定
    • 高速な高精度解
    • 高速初期化(瞬時~数分)
    • 高速再初期化(移動体・スリップ対応)
slide10
受信機位置推定
  • 相対測位
    • 未知:移動受信機座標、整数バイアス
    • 既知:基準点座標(固定)
    • 二重位相差+二重差疑似距離観測方程式
    • 観測誤差共分散行列
  • 最小二乗法 or カルマンフィルタ

FLOAT解(実数推定値)

otf 1
OTF整数バイアス決定 (1)
  • 多数の研究・手法
    • 多数衛星・多周波・疑似距離利用...
    • ワイドレーン...
    • 探索手法...
  • 整数最小二乗
    • 探索手法の一つ (残差二乗和最小化)
    • 次数増加→探索空間爆発
    • 探索手法効率化が必須
otf 2
OTF整数バイアス決定 (2)

出典: D.Kim et al., GPS Ambiguity Resolution and Validation Methodologies, Trend and Issues, International Symposium on GPS/GNSS, 2000

lambda
LAMBDA

FLOAT解

Z変換(無相関化)

整数格子点探索

逆Z変換

FIX解

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RTK-GPSの制約・問題点
  • 基準点設置・運用コスト
    • 単独受信機のみで測位できない
  • 基線長制限
    • 10~20 kmを越える基線で性能悪化
  • 利用可能エリア制限
    • 基準点近傍エリアのみ
    • 広域利用には非常に多数の基準点が必要
rtk gps16
ネットワーク型RTK-GPS
  • 基準点の共同利用
    • 基準点ネットワークの利用
    • 利用者→単独受信機のみ
  • 利用可能エリアの拡大
    • 観測値補間→基線長制限緩和、基準点削減
    • 広範囲なRTK-GPS利用可能エリア

利用者により使い易い技術・広汎な応用

slide17
システム構成

GPS衛星

基準点網

サーバ

データセンタ

通信機器

無線通信ネットワーク

利用者

slide18
補正情報:基準点実観測値

衛星間一重位相差

搬送波位相補正量

整数バイアス

誤差項(暦誤差+電離層+対流圏)

幾何学距離+衛星時計

slide20
補正情報:仮想基準点観測値
  • 衛星間一重補正量→衛星毎補正量
  • 仮想基準点位相観測値
slide21
その他技術要素
  • 誤差項補間
    • 約100km以下→線形、多次多項式 etc
    • 電離層擾乱時性能低下
  • 基準点間基線整数バイアス決定
    • リアルタイム決定
    • 電離層・対流圏・暦誤差モデル化
    • 多数観測値→モデルパラメータ同時推定
  • 補正情報形式
slide22
補正情報方式:VRS

RS1

VRS

ローバー

RS2

RS3

slide24

RSm

RSS1

RSS4

RSS3

RSS2

ローバー

補正情報方式 : MAC
slide25
まとめ
  • RTK-GPS
    • 二重位相差観測方程式
    • OTF整数バイアス決定
  • ネットワーク型RTK-GPS
    • RTK-GPS利用上の制約・問題点の緩和
    • 基準点ネットワーク→補正情報→利用者
  • 精密測位の普及・応用分野拡大
    • 近代化GPS, Galileo, GLONASS, QZSS...
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