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2023 年度 実施状況報告書

市街地における干渉信号の検知および抑制能力を有する高信頼GNSS/INS航法

研究課題

研究課題/領域番号 22K04367
研究機関大阪公立大学

研究代表者

辻井 利昭  大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (60344256)

研究分担者 成岡 優  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主任研究開発員 (10649073)
藤原 健  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 主幹研究開発員 (40358651)
柄澤 孝一  長野工業高等専門学校, 情報エレクトロニクス系, 教授 (80249789)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
キーワードGNSS(衛星航法) / アレーアンテナ / スプーフィング / 慣性計測装置(IMU) / マルチパス / ソフトウエア受信機 / 機械学習
研究実績の概要

本研究では、市街地における高信頼・高精度航法の実現を目指し、(1)アレー型GNSSアンテナによる干渉信号の検知およびその抑制技術、(2)機械学習による電波環境把握技術、(3)電波に依らない慣性計測装置(IMU)との複合技術、を主として研究する。

キー技術となる(1)アレーアンテナ技術においては、不要波の到来方向推定技術の研究開発・機能実証はR4年度に実施できた。不要波抑制のためのヌルステアリング技術については、昨年評価したDCMP法に加えてNSP(Null Space Projection)法を実装し、非同期型および同期型スプーフィング実験により評価し、測位結果が欺瞞されずに実位置を示すことが確認できた。アルゴリズムの有効性は確認できたが、測位誤差の増加がみられるためさらなる改良を目指す。
(2)機械学習については、教師データ作成のためにRHCP/LHCP両円偏波アンテナを使用する手法を開発し、従来のレイトレーシングより簡便・高速に教師データを作成することができた。ただし、移動体については改良を要することが分かった.
(3)GNSS/INS複合航法については、スプーフィング検知のためにまず移動体へのスプーフィング実験環境の構築に注力した。電波法の制約より、ごく狭い範囲でしかスプーフィング実験が実施できず、移動体に対して感度を有するIMUの特性を十分に発揮できる実験環境の構築が困難で、回転台を用いた初期検討を行うにとどまった。次年度は福島ロボットテストフィールドなど実運用環境に近い状態での実験・評価を目指す。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究のキー技術である、アレーアンテナによる信号到来方向推定およびヌルステアリング技術を開発し、スプーフィング実験のデータ解析により静止受信機に対してアルゴリズムの有効性を確認できている。

今後の研究の推進方策

アレーアンテナによる信号到来方向推定および不要波抑制技術について、移動体に対するスプーフィング実験を行い、機能・性能の評価・改良を行う。また、IMUとの複合によるスプ-フィング検知・抑制の高度化に取り組む。加えて,マルチパスやNLOS信号の識別技術を改良し,市街地における高信頼・高精度航法の確立を目指す。

次年度使用額が生じた理由

移動体実験の環境構築に時間を要し十分な実験ができなかった。概ね準備が整ったので、次年度は実験機器の準備および出張等で予算を有効に使用できる予定。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] DOA Estimation and Removal of GNSS Spoofing Using MUSIC Algotithm with Nullspace Projection2023

    • 著者名/発表者名
      Maumu Yoneyama and Toshiaki Tsujii
    • 雑誌名

      第5回測位技術振興会 研究発表講演会講演論文集(2023年9月1日,大阪)

      巻: 5 ページ: 12-20

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] GNSS array antenna technology for multipath mitigation and anti-spoofing2024

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Tsujii
    • 学会等名
      GNSS and Robotic Applications towards Sustainable Society (GRASS)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] GNSSアレーアンテナによる同期型スプーフィングの到来方向推定及び抑制に関する研究2023

    • 著者名/発表者名
      米山まうむ,藤原健,山本健広, 辻井利昭
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会 第61回飛行機シンポジウム(2023年11月15-17日,北九州市)
  • [学会発表] RHCP/LHCPアンテナを用いたGNSSマルチパス誤差の低減2023

    • 著者名/発表者名
      川原大毅、辻井利昭
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会 第61回飛行機シンポジウム(2023年11月15-17日,北九州市)
  • [学会発表] GPS搭載ドローンのNLOS完全除外による姿勢推定2023

    • 著者名/発表者名
      竹内優斗, 辻井利昭, 成岡優, 山向健太, 市川智康
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会 第61回飛行機シンポジウム(2023年11月15-17日,北九州市)
  • [学会発表] マルチアンテナ GPS を用いた方位角推定における異常検出法の検討(その 2)2023

    • 著者名/発表者名
      成岡 優, 竹内 優斗, 山向 健太, 市川 智康, 辻井 利昭
    • 学会等名
      日本航空宇宙学会 第61回飛行機シンポジウム(2023年11月15-17日,北九州市)
  • [備考] 大阪公立大学航空宇宙工学分野 衛星航法研究室

    • URL

      https://www.omu.ac.jp/eng/gnss/

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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