RTK-GPS及びネットワーク型RTK-GPS測位技術 GPS/GNSSシンポジウム2007 RTK-GPS及びネットワーク型RTK-GPS測位技術 東京海洋大学 産学官連携研究員 高須知二
はじめに RTK-GPS 即時＋cm精度＋移動体測位
RTK-GPSによる測位例 (1) 5m 1km 1cm
RTK-GPSによる測位例 (2) 20cm E-W N-S U-D
RTK-GPS技術の進展 RTK-GPS ネットワーク型RTK-GPS 即時＋cm精度＋移動体測位 でも、いくつかの利用上の制約・問題点 利用者により使い易い技術・広汎な応用
一般GPS測位の構成要素 GPS衛星 移動受信機 （ローバー）
RTK-GPSの構成要素 GPS衛星 移動受信機 (ローバー) 無線通信 リンク 基準点(基地局)
RTK-GPSの技術要素 二重位相差観測方程式 OTF整数バイアス決定 搬送波位相による高精度観測値 衛星・受信機時計誤差消去 暦誤差+電離層+対流圏遅延消去（短基線） OTF整数バイアス決定 高速な高精度解 高速初期化（瞬時～数分） 高速再初期化（移動体・スリップ対応）
二重位相差観測方程式 (短基線)
受信機位置推定 相対測位 最小二乗法 or カルマンフィルタ FLOAT解 (実数推定値) 未知：移動受信機座標、整数バイアス 既知：基準点座標（固定） 二重位相差＋二重差疑似距離観測方程式 観測誤差共分散行列 最小二乗法 or カルマンフィルタ FLOAT解 (実数推定値)
OTF整数バイアス決定 (1) 多数の研究・手法 整数最小二乗 多数衛星・多周波・疑似距離利用... ワイドレーン... 探索手法... 探索手法の一つ (残差二乗和最小化) 次数増加→探索空間爆発 探索手法効率化が必須
OTF整数バイアス決定 (2) 出典: D.Kim et al., GPS Ambiguity Resolution and Validation Methodologies, Trend and Issues, International Symposium on GPS/GNSS, 2000
LAMBDA FLOAT解 Z変換(無相関化) 整数格子点探索 逆Z変換 FIX解
補正情報：RTCM SC-104
RTK-GPSの制約・問題点 基準点設置・運用コスト 基線長制限 利用可能エリア制限 単独受信機のみで測位できない 10～20 kmを越える基線で性能悪化 利用可能エリア制限 基準点近傍エリアのみ 広域利用には非常に多数の基準点が必要
ネットワーク型RTK-GPS 基準点の共同利用 利用可能エリアの拡大 利用者により使い易い技術・広汎な応用 基準点ネットワークの利用 利用者→単独受信機のみ 利用可能エリアの拡大 観測値補間→基線長制限緩和、基準点削減 広範囲なRTK-GPS利用可能エリア 利用者により使い易い技術・広汎な応用
システム構成 GPS 衛星 基準点網 サーバ データ センタ 通信機器 無線通信ネットワーク 利用者
補正情報：基準点実観測値 衛星間一重位相差 搬送波 位相 補正量 整数バイアス 誤差項 （暦誤差 +電離層 +対流圏） 誤差項 （暦誤差 +電離層 +対流圏） 幾何学距離 ＋衛星時計
補正情報：補正量補間 RS2 RS1 RS0
補正情報：仮想基準点観測値 衛星間一重補正量→衛星毎補正量 仮想基準点位相観測値
その他技術要素 誤差項補間 基準点間基線整数バイアス決定 補正情報形式 約100km以下→線形、多次多項式 etc 電離層擾乱時性能低下 リアルタイム決定 電離層・対流圏・暦誤差モデル化 多数観測値→モデルパラメータ同時推定 補正情報形式
補正情報方式：VRS RS1 VRS ローバー RS2 RS3
補正情報方式 : FKP ローバー RS
補正情報方式 : MAC RSm ローバー RSS1 RSS2 RSS3 RSS4
まとめ RTK-GPS ネットワーク型RTK-GPS 精密測位の普及・応用分野拡大 二重位相差観測方程式 OTF整数バイアス決定 基準点ネットワーク→補正情報→利用者 精密測位の普及・応用分野拡大 近代化GPS, Galileo, GLONASS, QZSS...