JpGU2024 MTT37-05©2024 SoftBank Corp. ©2024 ALES Corp.

稠密GNSS観測網の品質管理手法の紹介
池田 将平*1,2 , 伊田 裕一1,2 , 野村 宏利1,2 , 近藤 徹1,2, 大西 健広1,2
1ソフトバンク株式会社
2ALES株式会社

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目次• はじめに• NLOS判定の概要• 干渉局発見の概要(予稿投稿後から追加)
• まとめ

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はじめに

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はじめに• 人手不足の影響により、各産業における自動運転技術が注目されている• 自動運転の核となる技術の一つにGNSSによる高精度測位が挙げられる
ソフトバンクでは・・

全国3,300カ所以上に独自基準点を設置
高精度測位サービスを展開

https://www.softbank.jp/biz/services/analytics/ichimill/
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地球科学分野への利活用• 稠密な基準点網は、高精度な測位サービスだけでなく地球科学の研究にも貢献しており、重要なインフラとなっている

https://www.softbank.jp/corp/news/press/sbkk/2022/20220829_01/

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高精度測位サービスの阻害要因• 運用を続けていくと、高精度測位サービスに支障をきたす事象が発生する
例えば・・
NLOS(建築物の建設)

電波干渉(携帯基地局の建設)

NLOS:Non-Line Of Sight

異常がある基準点を早期検出し、対策を施したい

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開発の背景• 従来の手法では、異常発生時の調査を行うには、現地に赴いて調査をする(解析機器の設置等) 必要があった➢全国3,300カ所で実施する場合、莫大なコストと時間がかかるリモートで網羅的に確認可能な手法の確立を目指し、開発

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NLOS判定の概要

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NLOSに伴う測位性能への影響• NLOSとなった衛星の信号(C/N低下の傾向あり)を測位に用いると、測位性能が悪化することが知られている• NLOSとなる主な要因は遮蔽物による(空間相関が高い)
NLOSとなりうる仰角をマスクあり (青)とマスクなし(橙)の24時間分のPPPの測位結果の比較(国土地理院実施)

https://www.gsi.go.jp/common/000246198.pdf

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NLOSマップとは• 全方位角、仰角に対してLOSかNLOSかを識別し、図にしたものをNLOSマップと社内で呼んでいる• 円の中心が天頂(仰角90度)、円の外側が仰角0度を表す
北※以後同様の図が出た場合、
白はLOS、黒はNLOSを表すものとする

西東LOS

NLOS

南

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従来技術を用いた場合・・？
LOS/NLOSの判定には上空を写した画像を基に識別する方法もある
ただしこの方法では・・• アンテナの真上にカメラを設置するのは難しい

方角、見え方の正確性に課題あり• 障害物の判定に課題あり

特に曇天時の判定が困難

https://terras.gsi.go.jp/skyplot.php• 全国にカメラを設置する場合コスト面での課題あり
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衛星のC/Nと機械学習を用いた開発• 方角、見え方の正確性が必要・・• 天候等に左右されない評価方法・・• コスト面での課題が無い方法・・

・衛星信号のC/N・衛星の方位・仰角・機械学習の活用を用いて全方位角仰角のLOS/NLOSを推定できないか？
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NLOSマップの作成原理(1/2) 特許第7467518号• 一定期間取得した衛星の方位角、仰角、C/Nを基にガウス過程を用いて全方向の方位角仰角に対してC/N値を推定
入力データ

この辺りのC/Nは高そう？

推定結果

ガウス過程で推定C/N
この辺りのC/Nは低そう？

低高13JpGU2024 MTT37-05©2024 SoftBank Corp. ©2024 ALES Corp.

NLOSマップの作成原理(2/2) 特許第7467518号• 推定したC/N値と事前に設定した閾値からLOSかNLOSかを判定する• 判定結果を安定した運用に用いている• NLOSの状況によっては基準点を移設する
推定結果

判定結果

閾値で2値化

定期的に実施安定運用
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干渉局発見の概要

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干渉に伴う測位性能への影響• 電波干渉によりGNSS用の電波にも影響が出ることが知られている• 特にL1(1.5GHz)帯はLTE帯と周波数が近いことで有名
電子基準点「函館」の日々の座標値の2013年3月から2014年7月までの推移

https://www.gsi.go.jp/denshi/kentou_denpa.html

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干渉発生時のC/Nの推移の特徴
C/Nの時系列を確認したところ・・
干渉が発生した基準点はC/Nの変動が一斉に起きている
時間相関が高い傾向がある••

干渉が発生していない局のC/Nの時間推移

C/N

干渉が発生した局のC/Nの時間推移

C/N

時刻

干渉発生時刻17

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相関係数算出による干渉の検出• 時間毎、信号毎(周波数毎)に相関係数を算出• 相関係数と閾値の比較により干渉の検出が可能となった
観測データ

既定の時間毎に分割

観測データ①

統計処理後、既定の閾値による判定

信号(周波数)間の相関係数を算出

観測データ①の信号A・・干渉有観測データ①の信号Aの相関係数

時間帯・信号毎に判定
↓安定運用
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干渉発生局の検出例• 干渉が発生している基準点としていない基準点とで定量的な違いが見られた••

GPS L1C/AのC/Nの推移•相関の推移干渉が発生していない基準点C/Nが一斉に低下•干渉が発生した基準点※全国でも最も干渉を受けている基準点であり、高精度測位サービスには使用していない
19※3時間の推移※24時間の推移

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まとめ• ソフトバンクでは3,300カ所以上の基準点を設置し、運用を行っている• 以下の2つの手法について紹介した
NLOS
特徴
検出方法

干渉

空間相関が高い

時間相関が高い機械学習により上空面のLOS/NLOSを判定

相関係数算出により時間・周波数毎の干渉の有無を判定• 高品質なサービスを提供するための取り組みを引き続き行う
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