SPACセミナー FY2020

GNSS最新動向-2020年度に国内外で⾏われた学会、ワークショップなどから-

4th GNSS raw measurements workshop
Opportunities for developers
Justyna Redelkiewicz Musial, Market Development, GSA

27th May 2020

©SPAC,2013 All rights reserved

欧州はガリレオ第⼆世代の整備着⼿、⽶国では
New Spaceから低軌道⼩型衛星群によるGNSS提案、我が国はいよいよ電⼦基準点網を⽤いた⾼精度測位補強サービスの海外展開に乗り出します。スマホでは２周波利⽤で50cm精度を出すアプリや３Dマップによりマルチパスを除去するアプリが登場・・GNSS最新動向をご紹介します。

2021年3月3日 SPAC桜井GNSS最新動向、Future Plan
プロバイダー別動向• ⽇本︓アジアオセアニアに向けた⾼精度測位補強サービス、危機管理通報サービスのためのインフラ整備着⼿（2021.2)• ⽶国︓捜索・救難（SAR)サービスを付加してGPSIIIF（GPS第三世代後継機）を2026年以降打ち上げ。再プログラム可能なデジタルペイロードやの航法新技術のデモも（22機のうち4機を既に発注。$1300M+$511M）• 欧州︓G2G(Galileo第⼆世代、2027年〜)のミッション策定終了。サービスエリアとして宇宙空間を明記。衛星12機を発注（2021.1)• ロシア︓SDCM(ロシア版SBAS)など補強情報サービスを強化し⺠⽣利⽤を推進、さらに2023年からHigh Orbit GLONASS6機を打ち上げ、リージョナルサービス付加• 中国︓BeiDou最終段階であるPhase III完了(2020.8)。2035年までにBeiDouをコアとする広範囲（インドア・⽔⾯下・ 天体含む）かつユビキタ
スなナショナルPNT確⽴。
• インド︓数年内に７機から11機体制としL1信号を加えてサービスエリアも拡⼤。低軌道衛星、グローバルシステムも視野に©SPAC,2013 All rights reserved

GNSS最新動向、Future Plan
次世代に向けたGNSSトレンド••

妨害に対し強靭で信頼性のあるシステム、さらに⾼精度へ補強システムとの組み合わせでさらに使いやすいものに– ⾼精度測位補強GNSS-PPP、EWS（緊急警戒警報）のインターオペ
ラビリティをICGで推進– SBASの利⽤推進• ロシアはSDCM(ロシア版SBAS)など補強情報サービスを強化、中国はBeiDou
SBAS準備中、SBASを利⽤した⾼精度サービス検討（豪）••••

捜索・救難（SAR)サービスを付加– ⽶国はGPSIIIF（GPS第三世代後継機）から搭載– インドも11機体制に向け搭載を計画– 欧州は次世代Galileoで第⼆世代SARを計画
低軌道⼩型衛星群によるPNT・補強サービスをスタディ開始（⽇・印）
⽶国ではNew Space Ventureが独⾃のPNTサービス構想⽴ち上げ“スマホで⾼精度”、Google推進©SPAC,2013 All rights reservedみちびき、海外サービス展開に向け整備着⼿
広域電離層補正情報⽣成と配信
l 2024年からアジア地域3カ国程度で実証。
l 2028年からパートナーシップ協定締結国・地域向けに実⽤サービスとして配信
欧州は2024年あたりから域内に対し広域電離層補正情報を配信予定。

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4QBIC 第６回海外展開WG会合資料（ 2021年2⽉4⽇）より

みちびき、海外サービス展開に向け整備着⼿
l みちびき7機体制では、静⽌衛星が3機となって東⻄にサービスエリアが⼤きく広がり、 また、アジアオセアニア地域では冗⻑性も担保
l 災害・危機管理通報サービスも豪・東南アジア諸国の災害 情報について海外展開を⾏うべくインフラ整備に着⼿。
実証デモと並⾏し各国との運⽤ルール作りに向け調整を進める計画©SPAC,2013 All rights reserved「準天頂衛星システムの 最新状況」
GPS/GNSSシンポジウム2020

ガリレオ、第⼆世代整備着⼿“Airbus, Thales win second-generation Galileo satellitecontracts̶ January 21, 2021”
https://spacenews.com/airbus-thales-win-second-generation-galileosatellite-contracts/*尚、発注が差し⽌められたとの最新情報（”EU court suspends Galileo signing with Thales and Airbus“
Coordinates, Feb.2021）

記事によればl ２社にそれぞれ6機を発注（総額約18億ドル）
l 初号機は2024年打ち上げ
l “digitallyreconfigurableantennas,intersatellite links,more advanced
atomic clocks and allelectric propulsion”な
どの新技術採⽤©SPAC,2013 All rights reserved

GALILEO - SCHEDULE FOR EVOLUTIONϮϬϭϬϮϬϭϭϮϬϭϮϮϬϭϯϮϬϭϰϮϬϭϱϮϬϭϲϮϬϭϳϮϬϭϴϮϬϭϵϮϬϮϬϮϬϮϭϮϬϮϮϮϬϮϯϮϬϮϰϮϬϮϱϮϬϮϲϮϬϮϳϮϬϮϴϮϬϮϵTransition

Ϯnd Generation“Galileo Second Generation”(EC), Munich GNSS Summit 2019

ガリレオ、第⼆世代整備着⼿
G2Gのサービスポートフォリオ、ハイレ
ベルの⽬的についてプログラムステー
クホルダーが合意
サービスエヴォリューション︓l 先進的な時刻サービスl 宇宙空間での利⽤
l ARAIMー安全への貢献
l 早期警戒警報（EWS・QZSS)
l 捜索・救難(SAR)ーリターンリン
クによる⾰新的サービス
l 電離層予測サービス
l 信号の進化ーユーザーレベルでの性能向上（消費電⼒、TTFF、精度、認証）
l SAR第⼆世代ビーコン©SPAC,2013 All rights reserved「Galileo Programme Update and Next steps」

New SpaceからのGNSS提案“パーフェクトシステムを⽬指してゼロからスタート”

ION GNSS+Virtual 2020（9.21-25,2020)からのトピックス
l 最終⽇のパネルセッション︓”RedoingGlobal Satellite Navigation Systems
from Scratch - The Perfect System”
l もし、もう⼀度やり直したらパーフェクト
GNSSとはどんなものになるか︖バック
ワードコンパチを忘れ、未来社会の期待に答えることだけを考えて設計したらどうなるか︖

Session Chairs : Dr. C.Hegerty (MITRE), M.Falcone (ESA)• Karl Kovach, Principal Engineer, Aerospace Corporation• Dr. Mingquan Lu, Professor, Tsinghua University, China• Dr. Tyler Reid, Co-Founder & CTO, Xona Space Systems• Lionel Ries, Head of Section, European Space Agency(ESA)• Dr. Frank van Diggelen, Principal Engineer, Android Context, Google©SPAC,2013 All rights reservedNew SpaceからのGNSS提案

Dr. Tyler Reid, Xona Space Systems

Autonomous Driving（⾞、UAVなど）のためのLEO⼩型衛星群による新たなGNSS構築を提案
レガシーGNSSの脆弱性など弱点克服は新たなGNSSで︕︕©SPAC,2013 All rights reserved

詳しくはhttps://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2005/2005.09144.pdf

New SpaceからのGNSS提案

Dr. Tyler Reid, Xona Space Systems
⾃動運転の障害となっていレガ
シーGNSSの脆弱性と精度を低軌
道⼩型衛星群によるGNSSで解決

Asks for Autonomy
暗号化・認証©SPAC,2013 All rights reserved

より強い信号

衛星位置の素早い変化による精度向上

6

New SpaceからのGNSS提案
Dr. Tyler Reid, Xona Space Systems

Commercial LEO PNT7
信号絞り込み、原⼦時計レス＊、低軌道の採⽤、で⼩型衛星による構築を可能に＊時刻補正・軌道決定にはGPSを利⽤

10-100xReduced
Launch Costs2~$0.50-1M(Satellite + Launch)3Satellites + Space
Component
Production Lines

GPS III ~$500M(Satellite + Launch)4©SPAC,2013 All rights reserved

300 LEOs=GPS DOP

GPS１機分の費⽤でLEO⼩型
衛星300機によるGNSSを構築

New SpaceからのGNSS提案
Frank van Diggelen, Google, Inc.

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アンドロイドの”GNSS Raw
Measurement“を推進、”スマホで⾼精度“ を⽬指すGSAタスクフォー-XVWDUHPLQGHUWKDWWKHVHVOLGHVDQGQRWHVDUHDYDLODEOHRQOLQHDWWKHFRQIHUHQFHZHEVLWH
スをリード→スマホの限界を広げるためのGNSSを⾃ら模索︕︕
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VWULYHWRPDNH\RXU*166EHWWHU©SPAC,2013 All rights reservedNew SpaceからのGNSS提案

Frank van Diggelen, Google, Inc.
1. Simpler and stronger GNSS is better︓
よりシンプルでより強い信号
2. Higher frequencies are better ︓より⾼い周波数（より短い波⻑）Bk¢¢͉ƔƀČőĆƈ͉ãƀČ͉ıő͉ƔĬČ͉ƴƀŚőĥ͉ĆıƀČÿƔıŚő
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7KH*166WUHQGVWRGDWHDUHXQIRUWXQDWHO\LQWKHZURQJGLUHFWLRQGNSSはこれまで悪い⽅向に→多すぎる信号、⼀つ⼀つの信号はかつてより弱く
これは全てのGNSSに共通する
トレンド

New SpaceからのGNSS提案
Frank van Diggelen, Google, Inc.

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スマホの⼩電⼒化、アンテナ⼩型化が可能→スマホ（数⼗億規模）に加え、電⼒・サ
イズ・重量にセンシティブなGNSSアプリ（UAV、IOTなど）利⽤市場にも魅⼒的+SSKPIEX-32+277:MVXYEP©SPAC,2013 All rights reserved,QVXPPDU\“スマホで⾼精度““Improving urban GPS accuracy for your app”
07 December 2020、by Frank van Diggelen,
https://android-developers.googleblog.com/2020/12/improving-urban-gpsaccuracy-for-your.html

最⼤の課題ーマルチパスに挑戦
l Googleスマホ/Pixel5&4(5G)に3Dマップ補正アプリを提供
l ３Dマップ補正は世界3850以上の都市で歩⾏者がGPSを⽤いれば⾃動的に機能。⾞の運転モードにも対応予定。
l Broadcomは2周波チップのナビゲーションエンジンに3Dマップ補正を組み込む©SPAC,2013 All rights reserved

“スマホで⾼精度“GNSS Raw Measurements Taskforce 第四回年次Workshop（ 5/27-28, 2020）からのトピックス
https://www.gsa.europa.eu/newsroom/european-space-expo/4thgnss-raw-measurements-taskforce-workshop• GSA(European GNSS Agency)はGoogleがAndroid 7にてRaw Measurementを可能にしたタイミングに合わせ、２０１７年6⽉にタスクフォースを⽴ち上げた。
– ⽬的︓⾼精度測位の可能性を持つAndroid/Raw Measurementとその利⽤に関わる知識・専⾨技術の共有し、広い分野での利⽤を推進する– Galileoの強み（E1/E5、⾼精度/認証サービス）をスマホに活かして普及させるのが欧州の狙い。メンバーは公的機関、⼤学、研究機関、企業など• 今回はオンライン開催＊32か国、２００⼈以上の参加、⽇本からも１０⼈程度の参加があった模様＊我が国でも「みちびき」の強みを活かしたスマホの普及を期待︕©SPAC,2013 All rights reserved

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“スマホで⾼精度“
スマホで２周波、SBAS、認証までできる︕︕“How to use GNSS raw measurements to improve thedigitalisation of CAP controls”, Joaquin Reyes, GSA,©SPAC,2013 All rights reserved

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“スマホで⾼精度“
GNSSデータを使ったアンドロイドアプリ“GNSS Positioning capability of Android based Smartphons: A Study”
Anindya Bose, University of Burdwan

LEVEL I: Can show the satellite
information and Instantaneous position
solution
LEVEL II: Can record NMEA data forpost processing
LEVEL III: Can collect GNSS raw
measurement for postprocessing

LEVEL IV: Can be used for RTK on
the Mobile and enhanced location
quality
Level V Android based Apps tocollect GNSS NMEA data overBluetooth or USB©SPAC,2013 All rights reserved

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スマホの弱点を外部接続機器でカバー

“スマホで⾼精度“スマホで⾼精度/50cmに挑戦︕FLAMINGO
貴重な“Lessens Learned”
1.センサー複合とフィルタリングが必須
2.スマホでPPPはリアルタイムでは無理
3.マルチコンステレーションでも2周波の衛星は限定されている
4.スマホの地図アプリはまだ、正確度
不⾜
5.バックグラウンドで測位はできないバッテリーを消耗
6.受信チップは特定のコンステレーションや衛星を優先する
7.FLAMINGOには基準局が必要“The FLAMINGO Experience:
Developing a 50 cm positioning
service for Smartphones “Joshua Critchley-Marrows NSL©SPAC,2013 All rights reserved

19まとめ• New SpaceによるGNSS提案– レガシーGNSSはBackward Compatibility優先であり、新たなマーケットニーズ（スマホ、⾃動運転・・・）に合わせた、新たなGNSS-新たな信号、低軌道
⼩型衛星群にビジネスチャンスあり– New SpaceによるGNSSは⾮常に近い将来QZSS /GNSSの使い⽅を⼤きく変える可能性あり。→”⾼⾼度軌道のGNSSは安定性とグローバルレファランスを与え、低軌道のGNSSは多様性を与える”(Lionel Ries, ESA)

• スマホで⾼精度– ”2020年台はデシメーターの10年に“（航法におけるムーアの法則 by Dr.
T.Reid）。スマホ、IOT、⾃動⾞、ドローン、ロボティックスなど、いわゆる“highvolume device”が⾼精度化し、端末の価格破壊を引き起こし、⼀⽅でさらなる⾼精度を必要とする産業分野でのGNSS普及を促すものと推察される。

• 将来QZSS/GNSSへの期待– 精度・信頼性の向上や抗たん性の強化等の測位技術の⾼度化が必須。
– ブロードバンド通信など将来の社会基盤となるLEO⼩型衛星群のGNSS依存性も⾼く、GNSSユーザセグメントとしての“宇宙”、New Space パラダイムへの対応が必須。MADOCAなど補強情報サービスは宇宙でも重要な役割を果たす︕©SPAC,2013 All rights reserved