2016 Fiscal Year Research-status Report
複数のGNSSアンテナによる超高精度測位法と応用技術の開発
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15K06609
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
杉本 末雄 立命館大学, 理工学部, 教授 (70093424)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 幸弘 立命館大学, 理工学部, 教授 (00388125)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | GNSS測位法 / 精密単独測位PPP / 超精密単独測位VPPP / 拘束条件付推定問題 / カルマンフィルタ / GNSSジャイロ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，複数のGNSSアンテナを用いた超精密なGNSS測位アルゴリズムを開発することにある．このために，GNSS回帰モデルを用いて，(テーマ1)複数のGNSSアンテナによる，超精密単独測位(Very Precise Point Positioning: VPPP)アルゴリズムの確立と，同時に(テーマ2)複数アンテナを活用する，GNSSジャイロの理論，すなわちアンテナ間の基線ベクトルを精密に推定することにより，姿勢角を表す，オイラー角(：ヨー, ピッチ, ロール角)を高精度に推定できる理論の確立とその具体的な計算処理アルゴリズムを導出することにある．(テーマ1)に関しては，昨年度までの研究成果により，GNSS測位データの衛星間，受信機間の2重差データを用いることにより(この方法は，従来，相対測位法として，一方のアンテナ位置は基準局として既知と仮定して上で行われていた)，ほとんどの誤差要因が消滅することから，各々のアンテナ位置が未知であるとの条件の下で，新たな単独測位アルゴリズムを導出し，アンテナ間の距離の拘束条件を用いて，外部からの補正情報を全く必要としない超精密単独測位(VPPP)アルゴリズムを導出し，昨年度の本研究課題での精密測位成果： 1分間(60 epochs)の1周波のGPS測位データを用いて，RMS誤差80㎝を，RMS誤差が50cmとなるまでに改善した．また(テーマ2)については，(テーマ1)での研究成果を利用して，2重差の整数値バイアスをフィックスすることにより，各アンテナ間の基線ベクトルを高精度に推定することができ，オイラー角の推定誤差を0.2度以下におさえられることを，実データを用いて実証でき，画期的な研究成果をあげことができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(テーマ1)複数のGNSSアンテナ(Multiple GNSS Antennas)による，超精密単独測位(Very Precise Point Positioning: VPPP)アルゴリズムの確立については，2受信機間の測位データの2重差を取ることにより，受信データの電離層・対流圏遅延，受信機時計誤差，衛星時計誤差などの不確定要素を除去できることと，受信機間の距離が既知という拘束条件により，超高精度な測位アルゴリズムを導出した，また同時に，(テーマ2)複数アンテナを活用する，GNSSジャイロの理論(すなわちアンテナ間の基線ベクトルを精密に推定することにより，姿勢角を表す，オイラー角(ヨー, ピッチ, ロール角)を高精度に推定するための理論の確立と具体的な計算処理アルゴリズムの開発を進めた．今年度は，(1)(2)のテーマ共に，2重差の整数値バイアスについての，カルマンフィルタを活用した，新しい部分的な整数値バイアスの決定法を確立したことにより，測位精度，および姿勢角の推定精度を向上させることができた．これらの研究成果は，当該分野で権威のある国際研究集会ION GNSS+ 2017(2017年9月米国オレゴン州ポートランドにて開催)での発表が受理され，発表する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
複数のアンテナで受信した，各衛星からのGNSS信号の衛星間，受信機間での2重差を取り，従来基準局を既知局とし，相対測位(RTK測位)として用いられていた手法を，複数アンテナ位置をすべて未知局とする，本研究課題で開発した手法を用いて，高精度測位法．および姿勢角の高精度推定法について，今年度(本研究課題の最終年度)も推進する予定である．特に，高精度測位，および姿勢角の推定精度ては，衛星間ー受信機間での2重差整数値バイアスを決定することにより，精度が向上することが確認できたので，今後もカルマンフィルタを用いる整数値バイアスの部分的な決定手法により，各エポックでの推定値の精度を更新することにより，最終的な整数値バイアスの決定を速めることについて考察を進める．この研究成果は，従来の相対測位法(Relative Positioning または RTK: Real Time Kinematic)測位法での高精度測位時間の短縮に有効であることも示す予定である．
また，本研究での研究成果を，特に過去に開発した測位ソフトウエア(G-RitZ)に統合し，本成果を実用化すべく，測位技術振興会(会長：杉本末雄(当研究課題研究者代表者)）
主催の測位技術懇話会にて研究成果を公表する機会を設定する．懇話会には，我が国のGNSSジャイロの製造メーカの研究者・技術者を招待し，共同研究，共同実用化を促進する予定である．
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた主な理由は，当初予定し, 1999年から毎年研究発表，資料・情報収集を行っていた，米国ION(Institute of Navigation)GNSSの国際研究集会に参加しなかったため，その海外渡航費が残存したためである．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度は，本研究課題実施の最終年度であるため，本研究成果を総合的に公表する費用として，また研究成果の実用化を目指すため，本研究成果を関係するGNSSジャイロの製造メーカの研究者・技術者との接触機会をもつための費用として使用する予定である．
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