単体で市街地移動ロボットの走行制御に必要な精度を実現するGNSS測位

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K20905
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 渡辺 敦志 東北大学, 工学研究科, 助教 (50743746)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: GNSS / 衛星測位

Outline of Annual Research Achievements

GPS をはじめとする Global Navigation Satellite System (GNSS)は、特に市街地の建物の近くなどで、電波の反射・回折により位置精度が大幅に悪化するため、移動ロボットの走行制御のような、常に位置の精度が必要な用途には使用されてこなかった。本研究では、天頂カメラ画像を用いて衛星が建物に遮蔽状況を判断することで高精度な測位を実現する既存の手法を発展させ、衛星の遮蔽状況を、GNSS の信号そのものから推定して弁別する測位手法を研究開発する。これによりGNSS の電波受信機以外のセンサを用いず、機器単独で反射・回折の影響を受けない高精度な測位信号処理を実現する。本研究によって将来的には、市街地における移動ロボットによるサービスシステムや、携帯機器による位置情報を用いたアプリケーションといった、GNSSを用いた応用システムの利用範囲を大きく広げることができると考えられる。
具体的には、電波の反射・回折によって生じた衛星までの距離と衛星の位置関係の矛盾を、数値計算や解析により検出し、その結果を用いて遮蔽された衛星の弁別を行うことで、GNSS の電波受信機以外のセンサを用いずに高精度な測位を実現する手法を研究開発する。これを実現するため、ソフトウェアGNSS 信号処理系をベースに、疑似距離の誤差のモデル化、位置候補範囲の計算手法、遮蔽された衛星の弁別による高精度な測位手法を研究開発する。また、最終年度には構築した測位手法を用いて実環境でフィールド実験を行い、有効性の評価を行う。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画では、初年度に(1)測位誤差のモデル化、初年度から2年度目にかけて(2)衛星の位置関係の矛盾の検出計算手法の実現、2年度目に(3)遮蔽された衛星の弁別手法と測位の実現、3年度目に(4)フィールド実験を予定していた。現在のところ、(1)の測位誤差のモデル化のためのGNSS信号のデータ収集と解析を進めており、その結果を用いた(2)の研究を進めており、おおむね順調に研究を実施している。ただし、(1)に関して、より正確な結果を得るために、更に多くのデータが必要であることが分かったため、引き続きGNSS信号のデータ収集を行い、(2)(3)と並列して誤差モデルの改善を行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

2年度目においては、当初計画の通り、(2)衛星の位置関係の矛盾の検出計算手法の実現、(3)遮蔽された衛星の弁別手法と測位の実現についての研究を進める。ただし、初年度の内容である、(1)測位誤差のモデル化のためのGNSS信号のデータ収集と解析についても、更に多くのデータが必要であることが分かったため引き続きGNSS信号のデータ収集を行い、(2)(3)と並列して誤差モデルの改善を行うこととする。また、初年度で得られた成果および、2年度目における成果の研究発表を進める計画である。