準天頂衛星による広域DGPS補強実験システムの開発
電子航法研究所 通信・航法・監視領域※福島荘之介，坂井丈泰，新井直樹，伊藤憲

2006電子航法研究所発表会 2006年6月2日

準天頂システムによる広域DGPS補強実験システムの開発

1内 容
1. 準天頂衛星計画（最近の動向）
2. 電子航法研究所の研究開発計画と現状
3. オフラインテストシステムの機能概要
4. 電子基準点データを用いた性能評価結果の状況
5. まとめ2006電子航法研究所発表会 2006年6月2日

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準天頂衛星計画
1. GPS近代化計画（米国）： L2C, L5, GPSIII （L1C），24衛星
2. ガリレオ計画（欧州）：1機打ち上げ成功(2005.12.28)，30衛星
3. 北斗（中国）：軍事用，打ち上げ（2003.5），コンパス計画
4. 準天頂衛星計画（日本）：８字軌道
内閣府：総合科学技術会議，宇宙開発委員会「我が国における測位衛星システムのあり方」(2003.12)
測位地理システム等推進会議→計画見直し（2006.3）◆第１段階：国主体のプロジェクト
・１号機打ち上げ（2009）→技術実証（4省庁），利用実証（民間）◆第２段階：官民合同プロジェクト
・２，３号機打ち上げ→システム実証（官民），事業化判断
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準天頂衛星の測位技術開発◆ GPS補完信号（L1C，L2，L5）：宇宙航空開発研究機構◆ 広域補強信号（L1-SAIF）：電子航法研究所■ 国産の広域DGPS技術開発■ 目標精度：１ｍ程度◆ 衛星搭載原子時計技術：情報通信研究機構，産業技術総合研究所◆ ネットワークRTK技術：国土地理院◆ ユーザ側技術：国土技術政策総合研究所，交通安全公害研究所

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広域補強信号の研究開発計画
2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

技術実証

テストベット開発
QZSS1

オフラインシステム
設計

改修

評価

改修

2011

評価

オンラインシステム
設計

製造

軌道上実証

評価

QZS受信機開発
設計

製造

評価

総合評価

軌道上実証シミュレータ

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技術実証のシステム構成
2009

QZS衛星

UPLINK

放送：
L1周波

電子基準点

JAXA主制御局

生データ
補正メッセージ
ENRIテストベット- 衛星内部バイアス推定- 電離層遅延量推定- GPS軌道推定- 補正メッセージ作成- インテグリティ・モニタ
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ENRI
監視局

JAXA
監視局

精度評価

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オフライン実験システム（概要）1. 構成：データ収集装置，データ解析装置（6種類モジュール）
2. 入力：GEONET（国土地理院電子基準点），1秒データ（約1200点），オフライン
3. 主要機能：・広域DGPS補強データ（SBASメッセージと同等）を出力
・任意の基準局をユーザ指定 →測位性能評価
・電離層補正等SBASメッセージの改良を検討可能

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オフライン実験システム（外観）データ蓄積部

データ解析装置
データ収集装置
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オフライン実験システム（機能）・観測データ：テープ媒体
・それ以外（IGS軌道等）：
インターネット

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解析処理の流れ
IPP
基準局データ
（6局,30局）
IFB推定

IPP電離層遅延量推定

プレーナフィット方式

IGS精密軌道

IGP垂直遅延量推定

長期補正
高速補正

RINEX形式（2周波観測，軌道）
放送メッセージ
ユーザ局データ（任意）
DGPS補正RINEX形式（1周波観測，軌道）

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対流圏
遅延補正
MOPSモデル（経験分布）

測位演算

測位性能評価（PL計算機能）準天頂システムによる広域DGPS補強実験システムの開発

10電離層遅延量推定（プレーナフィット方式）
IPPのスラント遅延量
傾斜係数
垂直遅延量
カットオフ半径平面近似
５度毎

IGPの垂直遅延量

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周波数間バイアス（IFB）の推定結果

IFB=衛星バイアス+受信機バイアス
放送TGD ：航法メッセージに含まれる
NASA-JPLの衛星バイアス推定値→Pコード利用
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衛星側＋受信機側の値が意味を持つ→オフセットは無関係
比較的一致（相関係数：0.938）

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基準局配置（6局，30局）■ GEONETから任意に選択
6局：MSAS局の近く
30局：6局を含め補間広範囲

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13電離層遅延推定結果の一例
世田谷局，PRN3の一例
6基準局→IGP垂直遅延量
IGP垂直遅延量を補間→世田谷局，PRN3のスラント遅延量を比較
世田谷局の2周波データからPRN3のスラント遅延量◆最大50cm以下の差で一致

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14測位性能評価（補正オフ・遅延）
意図的にメッセージをオフ・遅延
１日の水平RMS誤差◆静穏日のRMSは1m程度
・多少30局の方が誤差小◆擾乱日は1m以上→30局，IGP1度で改善◆電離層メッセージのオフが誤差大◆メッセージの遅延は影響少ない・擾乱日の電離層遅延30局，IGP:1度だけは例外

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15測位性能評価（12都市）
電離層静穏日：全国１２都市
１日の水平RMS誤差◆ 基準6局 → 約1m
札幌：1.4m，沖縄：1.9m
６基準局の配置に関係
外側IGPに電離層補正推定値が存在しない時間帯が生じる
外側IPPでの補間不能
衛星数減，DOP低下◆ 基準30局，IGP:1度 →改善可能

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まとめ
1. 準天頂衛星計画→広域DGPSシステム研究開発計画
2. オフラインテストシステムの機能，測位性能評価の現状
3. 現在，電離層静穏日（基準6局）で，水平RMS誤差は約1m
4. IGPを1度にする効果は電離層擾乱日に有効
5. 札幌，沖縄など基準6局の外側の誤差は1mを越える→基準30局，IGP：1度として改善されることを確認
今後の計画：◆ オフラインシステムの解析を継続◆ オンラインシステムの開発
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