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第４回 GPS 測位の誤差. GPS 測位の誤差 GPS 測位の信号 測位誤差の対処 代表的 GPS. 電磁波が受信機に届くまで. 空での配置によって位置測定の精度も違う. 衛星の時計誤差： 非常に小さいものと見られる. 衛星の位置（軌道情報）： 非常に小さいとみられる. 地表からの高さが 60km から 1000km までの非常に希薄な大気層が、太陽からの紫外線や X 線によって電離した状態になっている領域のことをいう。. 電離層. 電離層誤差. 電離層では，電波の速度は光速度よりも速くなるため、衛星と受信機の距離を短く見積もることになる。. 対流層.
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第４回GPS測位の誤差 • GPS測位の誤差 • GPS測位の信号 • 測位誤差の対処 • 代表的GPS
電磁波が受信機に届くまで 空での配置によって位置測定の精度も違う 衛星の時計誤差： 非常に小さいものと見られる 衛星の位置（軌道情報）： 非常に小さいとみられる 地表からの高さが60kmから1000kmまでの非常に希薄な大気層が、太陽からの紫外線やX線によって電離した状態になっている領域のことをいう。 電離層 電離層誤差 電離層では，電波の速度は光速度よりも速くなるため、衛星と受信機の距離を短く見積もることになる。 対流層 対流層（Troposphere）とは，大気中の乾燥空気と水蒸気のレイヤ（層）をいう。乾燥空気の厚さは8kmで、水蒸気の厚さは3km以下である。 対流層誤差 対流層では，電波の伝播速度が真空中より遅くなる。すなわち、衛星・受信機の距離を長く見積もることになる。 受信機時計誤差 計算した時刻値に300nsほどの誤差があるといわれている マルチパス：衛星から送られてくる電波が、２つ以上の経路で受信機に届く現象
衛星の数・配置と測位誤差 • GDOP(Geometric Dilution Of Position) • = (PDOP)2+(TDOP)2 • = (VDOP)2+(HDOP)2+(TDOP)2 • = (VDOP)2+(NDOP)2+(EDOP)2+(TDOP)2 DOPのよい状態 DOPの悪い状態 レンジエラー
デファレンシャルGPS（ＤＧＰＳ）の原理 ＧＰＳの位置に揃った誤差があったとする 電離層,対流層は共通誤差要因 測定された位置にも同じ誤差が現れる データリンク 補正信号を転送
DGPSが行われる３つの補正方式 未知点 測定座標値 B,L,H 測定座標値 b, l, h • 座標差の方法 • 擬似距離方法 • 差引き方式 既知点座標 B0, L0,H0 補正 ΔB, ΔL, ΔH 誤差 ΔB, ΔL, ΔH 正しい位置 b-ΔB, l-ΔL, h-ΔH 未知点 受信機 測定座標誤差から観測した全衛星の擬似距離の誤差を逆算 受信機 擬似距離 計算機 受信機 計算機 正しい座標値 正しい位置 b-ΔB, l-ΔL, h-ΔH 未知点 測定座標値 B,L,H 測定座標値 b, l, h B, L, H 相対位置 b-B, l-L, h-H
ＧＰＳ信号の詳細構成 搬送波（全衛星同一） 乗っているコード 備考 Ｌ１帯 1575.42Mhz C/Aコード 一般に開放 =154×10.23Mhz Pコード （Ｙコード） Ｌ２帯 1227.6Mhz Pコード 原則として軍用・ =120×10.23Mhz （Ｙコード） GPS測量で使用 コード名 ビット率 コードの長さ 備考 C/Aコード 1.023Mbps 1023bit=1ms 一般用 Ｐコード 10.23Mbps 約6×1012bit=7days 軍用、現在秘匿操作中 Ｙコードに変換 航法メッセージ 50bps サブフレーム=300bit=6s 自分自身の軌道情報 メインフレーム=1500bit=30s 全衛星の概略軌道情報 5サブフレーム=1メインフレーム 電離層補正係数 25メインフレーム=1マスターフレーム 衛星時計の補正係数 注＊： C/Aコード Clear and AcquisitionまたはCoarse and Accessの略 （Ｓコード） Standard Code (S Code)とも言う。 Ｐコード PrecisionまたはProtectの略 航法メッセージ
GPSの出力フォーマット • RTCM • DGPSやRTKで利用される • NMEA • 測定時にリアルタイムに出力される航法用フォーマット • RINEX • GPS受信機から出力される即位データに関する共通フォーマットとして干渉測位の後処理基線解析用共通フォーマット
NMEA-0183フォーマット • NMEAは米国海洋電子機器協会（National Marine Electronics Association）が定めた規格で、受信機とナビゲーション機器の通信に使用されるプロトコル。 • 中でも、NMEA-0183は、GPS受信機とナビゲーション機器の間をシリアルポートを利用して通信するための規格。NMEA-0183の規格では、すべての文字がASCIIテキストの「センテンス」で送られる。 • GPS受信機が出力できNMEA-0183データは、受信機の種類によって異なる。受信機の性能や価格に比例して利用できる数が多くなる傾向があるが、低価格にもかかわらず利用できるNMEAデータが多い受信機もある。 • GPS受信機を購入する際には、どのような形式のNMEAデータが利用できるのか事前に調べることも必要。測量などに使用する場合には、NMEAデータにより出力される緯度・経度の桁数にも注意が必要。
NMEAフォーマットの基本仕様 GGA - Global Positioning System Fix Data GLL - Geographic Position, Latitude and Longitude GSA - GNSS DOP and Active Satellites GSV - Satellites in View RMC - Recommended Minimum Specific GNSS Data VTG - Course Over Ground and Ground Speed ZDA - Time & Date
NMEAフォーマットの例 出力例 Pathfinder Pro XR (Trimble)からの出力例[単独測位] $GPGGA,050945.00,3504.227794,N,13545.810149,E,1,06,1.4,151.00,M,34.53,M,,*6A$GPGLL,3504.227794,N,13545.810149,E,050945.00,A,A*68$GPVTG,57.1,T,,,000.0,N,000.0,K,A*73$GPGSV,2,1,06,07,36,310,49,11,46,047,48,20,65,123,46,28,63,258,44*7F$GPGSV,2,2,06,31,16,109,36,04,16,252,37,,,,,,,,*75$GPGSA,M,3,07,11,20,28,31,04,,,,,,,2.2,1.4,1.6*35$GPZDA,050945.09,14,03,2002,00,00*64$GPRMC,050945.00,A,3504.227794,N,13545.810149,E,000.0,57.1,140302,6.5,W,A*12 Pathfinder Pro XR (Trimble)からの出力例[DGPS] $GPGGA,050608.00,3504.223942,N,13545.808370,E,2,06,1.4,145.98,M,34.53,M,3.0,069*4F $GPGLL,3504.223942,N,13545.808370,E,050608.00,A,D*6B$GPVTG,322.2,T,,,000.0,N,000.1,K,D*45$GPGSV,2,1,06,07,35,309,49,11,47,046,45,20,64,126,47,28,63,263,44*74$GPGSV,2,2,06,31,17,107,33,04,15,251,38,,,,,,,,*70$GPGSA,M,3,07,11,20,28,31,04,,,,,,,2.1,1.4,1.7*37$GPZDA,050608.10,14,03,2002,00,00*6A$GPRMC,050608.00,A,3504.223942,N,13545.808370,E,000.0,322.2,140302,6.5,W,D*23
様々な普及型GPS (a)GARMIN社制 ハンディGPS (b)NTTドコモと米国サーフ・テクノロジー社が共同で開発した高感度GPSチップ (c)トリンブル社のGPSチップセットSTEL-9300/EP PPS-SM
