learning

GNSSの仕組み

GNSS - Global N avigation Satellite System

---

• 衛星からの電波を受信することにより、緯度・経度・高度の連続観測ができる測位システム
• GNSS：衛星測位のシステムの総称
  • GPS（アメリカ合衆国）、Galileo（ヨーロッパ連合）、GLONASS（ロシア）、北斗（中国、QZSS（日本）

GPS - Global Positioning System

---

1978 　　最初の測地衛生の打ち上げ
1993 　　システムの正式運用
1996 　　平和的民生利用への政策指針
1998 　　GPS利用の日米協力推進体制
2000 May 精度劣化操作（SA）の解除
現在：衛星数24個（予備含め約30個）

GNSSの基本構成

---

GPS衛星からの電波信号

---

• 2種類の搬送波
  • L1帯：1,575.42 MHz
  • L2帯：1,227.6 MHz
• 測距信号
  • 混線防止と衛星識別のため、疑似ランダム雑音符号（PRN）により暗号化される
  • C/Aコード：L1波、民生用に開放
  • P(Y)コード：L1・L2波、米軍用に限定（観測は可能）
• 補正信号
  • SBAS (Satellite-Based Augmentation System)

GNSS測量の分類と概要

---

|GNSS(GPS)測位法の種類|観測時間|成果課題|測位精度（水平方向）|適用領域| |:—:|:—:|:—:|:—:|:—:| |単独即位|数分～数秒|リアルタイム|10 m～|船・車などのナビゲーション| |相対測位・ディファレンシャル法（DGNSS）|数秒～数分|リアルタイム/後処理|0.1～数 m|航空機のナビゲーション、船位測量、工事用車両の運行管理| |相対測位・干渉測位・スタティック法|＞60分|後処理|5 mm|1～4級基準点測量、地すべり観測| |相対測位・干渉測位・短縮（高速）スタティック法|10~20分|後処理|5 mm|3～4級基準点測量| |相対測位・干渉測位・後処理キネマティック法（PPK）|＞1分|後処理|10-20 mm|3～4級基準点測量| |相対測位・干渉測位・リアルタイムキネマティック法（RTK）|数秒～1分|リアルタイム|10～20 mm|3～4級基準点測量|

GNSS受信機価格帯（JPY）

---

測位法|価格（JPY）|精度| :—:|:—:|:—: 単独即位|数千～数万|10¹ m ディファレンシャル即位|数十万|10^-1～10⁰ m 干渉測位（RTK, VRS, スタティック）|数百万|10^-3～10^-2 m

単独即位

---

• 1台の受信機を用いて同時に4個以上の衛星からの電波を受信
• 測点から各衛星までの距離
  ⇒後方交会法によって観測点の位置を求める

ディファレンシャル即位（DGPS）

---

• 複数の観測点（基準局と移動局で同時に単独即位を行い、肯定された基準局からの相対位置で移動局の誤差補正を行う。

SBAS（Satellite-Based Augmentation System）

---

• 補正信号が静止衛星から送信される
  • リアルタイムなディファレンシャル即位
  • 精度：- 5 m程度
• 地域別に運用
  • 静止衛星であるため常時補足可能
  • 米国：WAAS（Wide Area Augmentation System）
  • EU：EGNOS（European Geostationary Navigation Overlay Service）
  • 日本：MSAS（MSTAT-based Satellite Augmentation System）＝ひまわり
• 航空機やハンディGPSにも搭載

各地域におけるSBASの運用

---

米国WAAS：2003年7月～
日本MSAS：2007年9月～
欧州GNSO：2005年～
インドGAGAN：2013年以降

干渉測位

---

• 搬送波の位相差を利用する高精度測位法
• 基線解析
  • 2台の受信機（基地局・移動局） ⇒同時に受信した搬送波の位相差を測定
  • 基線ベクトル（受信機間のの距離と方向）の算定
• 整数値バイアス
  • 位相差測定で読み取り可能なのは1波長未満だけで、整数部分は不確定
  • 観測開始時にこれの確定（初期化）が必要

干渉測位の種類

---

• 静的干渉測位（スタティック法）
  • 1時間以上の連続観測
    • 高速（短縮）スタティック法：10～20分
• 動的干渉測位（キネマティック法）
  • 初期化（整数値バイアスを決定・保存）後、後処理で基地局と移動局間の基線ベクトルを算出
    • 測点ごとの整数値バイアスの確定作業が不要
  • 各測点において数秒～1分程度に観測
  • リアルタイムキネマティック（RTK）即位
    • 基線解析のリアルタイム処理
    • 基地局と移動局間相互の無線通信 （Bluetoothや携帯電話網（VRS）など）

電子基準点

---

• 国土地理院が全国約1,200箇所に設置しているGPS連続観測局
• 1994年～
• 地殻変動等の連続観測
• ディファンシャル/キネマティック補正のための基地局データを提供
  • 2015年6月29日リニューアル

準天頂衛星システム

---

• QZSS：Quasi-Zenith Satellite System
  • 宇宙航空研究開発機構（JAXA）
• 準天頂衛星初号機みちびき（QZS-1）
  • 2010年9月11日打ち上げ
• GPSの補完・補強
  • 常に天頂付近に衛星がある！
  • 補正信号⇒測位精度を高める
  • 目標精度
    • 高速移動体で１m以上
    • 低速移動帯で数cm

※参考URL：http://www.jaxa.jp/projects/sat/qzss/