RTK-GPS及びネットワーク型RTK-GPS測位技術

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...

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