平成27年3月

第735号

衛星を利用した高精度測位サービスの国際標準の紹介
三菱電機株式会社
古川鎌倉製作所

敏雄（ISO18197プロジェクトリーダー）

東京海上日動火災保険株式会社
永島

1．はじめにミッション技術部

航空保険部

宇宙保険室

敬一郎（ISO/TC20/SC14/WG1コンビナー）の裾野を拡げる上で極めて意義深いものと考本標準は、ISO/TC20（航空機及び宇宙機）える。

/SC14（宇宙システム及び運用）の活動の一環

本標準は、衛星利用サービス（Space basedとして2010年から開発を開始し、当原稿執筆services）に関する標準としては、ISO/TC20/時点で、International Standard under publication

SC14で初めて発行されるアイテムである。の段階であり、まもなく発行される予定であ
2．本標準の活動経緯る。
ISO/TC20/SC14の活動は、宇宙産業界を主

本標準の活動は、2009年度の春期国際会議体にした国際標準化活動であり、従来、衛星（SC14総会）において我が国から、衛星技術を利や ロ ケ ッ ト 等 の 設 計・試 験・運 用・イ ン タ

用した標準化活動を推進することを提案し、フェース・管理・工程等についての議論が中総会でこれが了承され、SC14のWG1（設計工心となる傾向が強く、衛星利用サービスに係学及び製品）の中で活動することとなったの（1）

わる標準作り についてはほとんど議論されが発端である。この活動が対象とするところて来なかった。

は主として、宇宙側（衛星）と地上側（各種サー

一方、欧州では、欧州標準化委員会（CEN：Comité Européen de Normalisation）にTC5を設ビス）を結合する部分の標準化（CombinationStandard）である。

立して、衛星利用サービスの標準作りの活動

本標準は、国内では「高精度測位システムを開始し、ナビゲーション（道路、空港及びに関わる衛星仕様及び送信データ特性に関す測位と通信の統合サービス）や宇宙状況監視、る 標 準 化」の 表 題 で 活 動 し て い た が、ISO/地球観測等の標準化活動を実施している。そTC20/SC14/WG1内で審議し、宇宙利用を表題の他、米国やOECD、国連においても、宇宙に入れるべきとの意見が出され協議の結果、利用サービスを推進することが表明されてい本標準の表題の英文名は、 Space systems –る。また、国内では日本規格協会が、サービSpace based services requirements for centimetre

ス産業の標準化のあり方に関するレポートを

class positioning

2011年に発表している。このような国内外の情勢の中、我が国が宇宙利用に関わる標準化となった。

以下、本標準を新規提案してから発行が正式に承認されるまでの経緯を述べる。

活動を推進することは、宇宙開発・利用分野
33

工業会活動2.1

NWIPからNP承認までつ1/4以下の反対の要件を満たしCDはパスし

本標準原案は、2012年3月に新規案件（NWIP：た。但し中国から8件のコメント付き賛成でNew Work Item Proposal）として提案した。同あったので、これに沿って原案を改訂した。

年5月のISO国際会議（ブラジルSao Paulo）に

本原案は2014年2月に国際標準案（DIS：Draft

おいて、提案の主旨を説明した。時期尚早とof International Standard）に登録された。の意見もあったが、同年6月に行われた新規プロジェクト（NP：New Project）承認の投票

2.4

DIS登録からIS発行まで

結果は、賛成7ヵ国、反対1ヵ国、棄権4ヵ国

DIS投票は2014年8月に締め切られ、投票のであった。また、同時に募集したエキスパー

結 果、賛 成 10 ヵ 国、反 対 な し、棄 権 2 ヵ 国、ト参加国は、フランス、イギリス、ウクライナ、回答なし1ヵ国であり、本DISは承認された。

日本の4ヵ国であった（後に中国も参加）。NP

若干のコメントはあったが、これらはいずれ承認の要件は、投票国の過半数の賛成と4ヵも軽微な内容であったので、本DISは最終国国以上のエキスパートの参加であるので、本際標準案（FDIS：Final Draft of International

原案はNPとして承認された。

Standard）を経ずに同年10月、国際標準（IS：International Standard）として正式に発行する

2.2

NP承認からCD登録までことが承認された（登録番号はISO 18197）。

2012年10月のISO国際会議（ドイツOttobrunn）

本標準に関しては、今後は5年ごとの定期では、本標準の要求事項である広域におけるレビューに対応し、必要に応じて継続や改定

センチメーター級精度のリアルタイム測位性等を行う予定である。

能のフィージビリティの検証と共に、当該技術を利用した産業分野が拡がりつつある現状

3．本標準を取り巻く状況について説明し、本標準の有用性を各国委員カーナビゲーションや携帯電話等で利用さにアピールした。その結果、全てのメンバーれている測位システムは主にメーター級の精国からの賛同を取り付けることができ、本件度であるが、自動農作業や交通管制、災害監は2013年6月、委員会原案（CD：Committee

視などの分野では、より精度の高いセンチDraft）に登録された。

メーター級の測位システムが必要となるな
ど、センチメーター級測位は我々の日常生活

2.3

CD登録からDIS登録までの各方面で深く関わるようになってきた。さCD登録と同時にCDコメント（CD/C）が開らに、車両の自動運転、建設施工、地図作成、始された。本原案に対し、ドイツから13件、道路の除雪作業、空港の車両管理、河川・海米国から1件、ウクライナから1件、日本から上の水位計測等、センチメーター級の測位精7件のコメントがあったので、概ねコメント度が要求される分野が拡がってきている。に沿って本原案を改訂した。2013年9月にCD

現 在、地 球 的 規 模 の 衛 星 測 位 シ ス テ ム

投票（CD/V）が開始され、同年10月の国際会（GNSS：Global Navigation Satellite System）が、議（米国Washington）において各国と詳細な米 国（GPS）、ロ シ ア（GLONASS）、欧 州調整を行い、同年11月にCD投票が実施され（Galileo）、中国（BDS）、日本（QZSS）、インた。CD/Vの結果は、賛成9ヵ国、棄権4ヵ国、ド（IRNSS）など世界の主要国で構築又は構反対なしであった。投票国の2/3以上の賛成か築中であり、上空を飛び交う衛星数は数10機

34平成27年3月第735号という様相を呈しており、測位をするには十ら構成される。ここで、補強用衛星としては、分な数に達している。しかし、現状の各国の静止衛星（GEO）、傾斜地球同期軌道（IGSO：

どのGNSSも、それだけではメーター級の測Inclined GeoSynchronous Orbit）の衛星、低軌位精度しか実現できず、センチメーター級の道や中軌道（MEO）の衛星等を想定している。

測位精度が必要な産業分野には対応できな
4．本標準の要求事項

い。
センチメーター級精度の測位を実現させる

本標準は、広域に渡って展開する多数の移には補強データが必要であり、広域に渡って動体等に対して、リアルタイムでセンチメー補強データを配信するには衛星配信が適してター級精度の測位を可能とするために、補強いる。本標準は、センチメーター級の測位精データを衛星配信するサービスを対象として度を実現させるために、補強データを衛星経いる。本標準では下記の3つの要求事項を設由で配信して、広い範囲の移動体等に搭載さ定している。

れた利用者端末に提供するセンチメーター級測位補強システムの要求事項を規定したもの（1）センチメーター級の精度である。このシステムは、図1に示すように、測センチメーター級の測位精度を実現するた

位衛星群、補強用衛星、補強用衛星管制局、電めに、利用者端末と測位衛星との距離を計測

子基準点網、測位補強センター、利用者端末かする際に、擬似距離データと共に搬送波位相

図1

センチメーター級測位補強システムの構成
35

工業会活動データを用いる。但し、搬送波位相を用いてればならない。そこで本標準では、このよう測距するためには、端末の測位計算においてな信頼性が高い測位性能を保証するために、搬送波位相データの波数のアンビギュイティ

静止点及び移動体に対する測位性能の検証方を決定（フィックス）する必要がある。

法を具体的に規定している。

（2）広域に渡る測位性能

5．技術的実現性の検証

センチメーター級の測位を実現するため

本標準の技術的実現性と記載内容の妥当性に、各種誤差要因の補正に必要な補強データ（本 標 準 の 要 求 を 実 現 さ せ る こ と で セ ン チ

として、衛星時計誤差、衛星軌道誤差、電離メーター級の測位が可能となること）を裏づ

層遅延量、対流圏遅延量、擬似距離信号バイけるために、広域測位補強網の中で移動体をアス、搬送波位相信号バイアス等がある。直走行して実データを取得し、測位精度の検証

線距離で概ね1,000㎞以上の広い範囲に亘っ評価を行った。この広域測位補強網は図2にて、いつでもどこでも同時に多数の移動体等示すように、基準点間隔約70㎞、基準点総数に対して補強データを提供するための手段と165点で、北海道から沖縄まで日本全国（周して、補強用衛星からの配信が適している。

辺の島嶼部を含む）をカバーする。各基準点

但し、衛星回線の伝送容量を考慮して、配信は国土地理院の電子基準点網から選択した。

する補強データの伝送量の制約に配慮する必

日本国内の北部地方（北海道）、中部地方要がある。各利用者端末は、補強用衛星から（八ヶ岳）及び南部地方（南九州）の3地域に配信される補強データを受信して測位計算をおいて、各種測位環境（緯度、標高、湿度、行う。この補強データは、測位補強センター

山岳道路、海岸道路等）の下で、移動体を走において、地上の電子基準点網で受信した測行し実データを取得して測位精度を評価し位衛星群からのデータを用いて作成し、補強た。各地方での測位結果を総括すると、rms用衛星へアップリンクする。

（root mean square）値で水平誤差2.2㎝〜3.9㎝、垂直誤差5.0㎝〜7.7㎝であった。また、観測（3）リアルタイム性

点を測位する際のフィックスに要する時間

移動体等に搭載された測位端末は、センチ（TTFF）を見積るために、フィックスに要すメーター級精度を実現するために、補強用衛るエポック数（測位レートが1秒間隔の場合星から配信された補強データを用いて、搬送は所要秒に相当）を算定した結果、平均で約2.4波位相データの波数を決定しなければならなであり、概ね数エポック程度でフィックスがい。リアルタイムで運用するためには、この可能という結果が得られた。図3は静止点に波数決定に要する時間（TTFF：Time To First

対して補強データを用いて測位計算した結果Fix）は、できるだけ短縮する必要がある。
また、リアルタイム性を有するセンチメーター級の測位性能が保証されるためには、補の一例を示している。なお、この広域測位補
強網に対する補強データの伝送量の見積り値は1,689［bps］であった。

強用衛星から配信される補強データの信頼性以上のように、広域に亘る移動体等に対すが担保されること、併せて測位計算においてるセンチメーター級精度の測位性能の技術的搬送波位相データの波数が短時間で正確に決実現性は、実際のデータを用いて確かめられ定できること、これらが同時に満足されなけた。

36

平成27年3月

0.2
0.1
0-0.1
-0.2

0.2
0.1
0-0.1
-0.2

0.2
0.1
0-0.1
-0.2

日本全国の広域測位補強網と移動体の走行ルート
0.2

101010203040経過時間［sec］

50203040経過時間［sec］

50203040経過時間
［sec］

50

図360600.1
南北方向誤差［m］

垂直方向誤差［m］ 南北方向誤差［m］ 東西方向誤差［m］

図2第735号

0-0.1

60-0.2-0.2-0.1

00.1
東西方向誤差［m］

0.2

測位結果の例（左は時系列、右は地表面）
37

工業会活動

6．アプリケーションの例から7機体制に拡充する計画である。準天頂

本標準が対象とするセンチメーター級の測衛星を利用したサービスのひとつである広域位精度が要求される主な産業分野を表1に示型のセンチメーター級測位補強システムが国す。この表に示すように、センチメーター級内外で注目されている。本標準が発行されれの測位精度が要求される分野は、我々の日常ば、国内はもとよりアジア・太平洋地域をは生活の質の向上や安全･安心に関わる分野なじめ世界の各地域において、多種多様な高精どがあり多岐に渡っていることが分かる。

度測位サービス提供への道が拓かれ、市場の拡大や関連産業の隆盛に貢献できるものと考7．おわりにえる。
本標準は、上記で述べたように Space based

本標準化活動は、経済産業省の国際標準開発事業として実施されたものである。本活動

servicesの標準としてはISO/TC20/SC14で初を進めるに当たり、日本航空宇宙工業会の中めてのアイテムであり、本標準が先駆けとに当該技術及び利用分野の国内の専門家と有なって、今後、衛星を利用したサービスがさ識者を集めて委員会を結成し、標準内容の審まざまな分野で拡がっていくことが期待され議や実データを用いた検証結果の評価等を実る。宇宙を利用したサービスを国際標準化す施した。本標準は、高精度測位サービスを提ることで、日本が経済活動において世界の中供する構成品の品質を保証するための検証評で優位に立って関連産業の国際競争力を強化

価に関する要求事項を規定しており、サービさせることができると共に、さらに、災害やスに対する認証の可否判断としての役割も物流など社会のさまざまな問題の解決を促担っている。広域向けセンチメーター級の測し、人類の日常生活の向上に資することがで位補強データのサービス事業の認証に関してきるものと考える。

は、本標準に基づいて日本が主導することを参考文献狙っている。
2015年1月、政府が策定した「宇宙基本計画」（1）永島敬一郎、宇宙利用サービスに係わるによれば、我が国の測位衛星群である準天頂標準化活動の動向、『航空と宇宙』（一社）

衛星システムは、2023年度までに現在の1機

日本航空宇宙工業会、711, 8-14, 2013

表１ センチメーター級の測位精度が要求される主な分野

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NO分野

用途例

1

自動農作業

野菜の栽培、種蒔き・植え替え

2

建設･土木

情報化施工、橋梁建設

3

自然災害

地震・津波計測、水位計測

4

測地･測量

静止測量

5

モービル･マッピング

移動測量、地図作成

6

除雪作業

作業車の精密位置決め

7

交通システム

自動運転、無人機の運行管理