第1111回
回
電子航法研究所研究発表会
June 16, 2011

３．準天頂衛星L1-SAIF補強信号の技術実証実験

通信・航法・監視領域
坂井 丈泰、福島荘之介、＊伊藤憲

June 2011 - Slide 1

はじめに• 準天頂衛星システム（準天頂衛星システム（QZSSQZSS））：– 準天頂衛星軌道上の測位衛星により衛星測位サービスを提供。
– GPS
GPS補完信号（測位衛星として動作）、補強信号（付加的な情報補完信号（ 位衛星と補完信号（測位衛星として動作）、補強信号（付加的な情報動作） 補強信号（付加的な情報を提供して全体の性能向上を図る）を放送。
– 第一段階として、７つの研究開発機関が参加して技術実証実験を実施。
– 準天頂衛星初号機「みちびき」は昨年９月に打ち上げ。
• L1
L1--SAIF
SAIF実験局
実験局：： (SAIF: Submeter Augmentation with Integrity Function)– 国土交通省の委託を受け、電子航法研究所が開発を担当。
– L1
L1--SAIF
SAIF信号で放送する補強情報を生成、信号で放送する補強情報を生成、JAXA
JAXA地上局に伝送。
地上局に伝送。
• 内容
内容：：（１） 準天頂衛星システム
準天頂衛星システム// L1L1-SAIFSAIF実験局
実験局（２） 技術実証実験

1

June 2011 - Slide 2（１）
準天頂衛星システム// L1準天頂衛星システム
L1-SAIFSAIF実験局
実験局

June 2011 - Slide 3

準天頂衛星打上げ
２０１０年９月１１日 20:17
準天頂衛星「みちびき」を打上げ• H-IIA 18号機により種子島宇宙18号機により種子島宇宙センターから打ち上げられた。
• 打上げから打上げから2828分
分2727秒後、「みち秒後、「みちびき」を正常に分離。
第２段ロケットから分離された「みちびき」(c) 三菱重工業(c) JAXA／三菱重工業
JAXA／三菱重工業

2

June 2011 - Slide 4

準天頂衛星のメリット
準天頂衛星（QZS
準天頂衛星（QZS））

緯度（度）

GPSや静止衛星
GPSや静止衛星

経度（度）東経135度を中心に配置
東経135度を中心に配置
離心率0.1
離心率0.1 軌道傾斜角
軌道傾斜角4545度
度• 高仰角からサービスを提供可能。
• 山間部や都市部における測位・放送ミッションに有利。

June 2011 - Slide 5

サブメータ級補強の仕組み (SBASと同様)
準天頂衛星

GPS衛星
GPS
衛星
クロック誤差
軌道誤差• さまざまな誤差を補正• 信頼性の情報
補強情報

電離層
測距機能

対流圏高仰角ユーザ（１周波GPSユーザ（１周波GPSアンテナ）アンテナ）3

June 2011 - Slide 6（２）
技術実証実験

実験構成
準天頂衛星
みちびき

ＧＰＳ衛星

ＧＰＳ衛星

国土地理院
電子基準点
観測データ

L1--SAIFL1
SAIF信号
信号
補強情報

ＧＰＳ衛星信号アンテナ

L1--SAIFL1
SAIF実験局
実験局
補強情報
補正情報等
加工システム

補強情報JAXA 地上局

GPS/L1-SAIF
GPS/L1SAIF受信機
受信機
7：固定点、実験車輌搭載

4

June 2011 - Slide 8

L1--SAIF実験局の外観
L1
電子基準点データ
リアルタイム収集システム
リアルタイム収集システム

補強情報リアルタイム
生成・配信装置
通信
通信用ルータ装置
タ装置

データサーバJune 2011 - Slide 9

GPS/L1--SAIF受信機
GPS/L1• プロトタイプ
プロトタイプGPS/L1
GPS/L1--SAIF
SAIF受信機：
受信機：– GPS L1 C/A信号およびC/A信号およびQZSSQZSS L1L1-SAIFSAIF信号を受信。
信号を受信。
– IS
IS--QZSSQZSSの規定に従い、の規定に従い、L1
L1--SAIF
SAIFメッセージを復調・適用。
メッセージを復調・適用。
– L1
L1--SAIF
SAIFおよびおよびSBAS
SBAS信号を信号を同時に 処理し、複数の測位結果を出力可能。
– 持ち運び可能なサイズ・重量。
サイズ：36
サイズ：36××38
38××20(cm)
重量 ：約：約11kg
11kg
GPS/L1--SAIF
GPS/L1
SAIF受信機
受信機

5

June 2011 - Slide 10

車両による実験

GPS+IMU• L1
L1--SAIF
SAIF技術実証実験：
技術実証実験：– L1
L1--SAIF
SAIF：移動体補強サービス。
：移動体補強サービス。
– 車両を使用して実験を行った。
車 を使
実験を行 た– 実験場所：都市部・郊外・高速道。
– 実験期間：
実験期間：2010.12
2010.12～～2011.2• 実験機材：– 基準位置： GPS+IMU
GPS+IMUセンサで取得
センサで取得– 車両に車両にGPS/L1
GPS/L1--SAIF
SAIF受信機とパソ受信機とパソコンを搭載。
– 受信機はリアルタイム処理。
GPS/L1--SAIF
SAIF受信機
受信機– 記録された位置出力と基準位置を GPS/L1
比較。

June 2011 - Slide 11

高速道路での実験
GEONETIchinomiya

GEONETN k i hiNakamichi

走行経路

2 km

典型的な状況

• 2010
2010年
年1212月月1414日（準天頂衛星は天頂付近にあることを確認）
日（準天頂衛星は天頂付近にあることを確認）• 中央道の甲府盆地付近の中央道の甲府盆地付近の20km20km程度の区間を西向きに走行。
程度の区間を西向きに走行。
• 高速道路を横切る橋や電線などの障害物は少なく、平坦な経路。

6

1:36:08

1:35:08

1:34:08

1:33:08

1:32:08

1:31:08

1:30:08

1:29:08

1:28:08

1:27:08

1:26:08

1:25:08

1:24:08

1:23:08

1:22:08

水平測位誤差（m）
水
水平測位誤差（m）

1:36:08

1:35:08

1:34:08

1:33:08

1:32:08

1:31:08

1:30:08

1:29:08

1:28:08

1:27:08

1:26:08

1:25:08

1:24:08

1:23:08

1:22:08

水平測位誤差（m）
水
水平測位誤差（m）

June 2011 - Slide 12

高速道路：L1
L1--SAIF補強あり
5

中央道：L1-SAIF補強あり
L1-SAIF測位精度（中央道）

4

3

2

100.5m

UTC時刻 01:22:08～01:37:08
時刻（UTC）

15 分

June 2011 - Slide 13

高速道路：補強なし(GPS単独測位)

5

中央道：L1-SAIF補強なし
GPS測位精度（中央道）

4

3

2

11.2m

0

UTC時刻 01:22:08～01:37:08

時刻（UTC）

15 分

7

June 2011 - Slide 14

つくば市での実験
GEONET
Tsukuba 1

1 km

走行経路

典型的な状況

• 2010
2010年
年1212月月1616日（準天頂衛星は天頂付近にあることを確認）
日（準天頂衛星は天頂付近にあることを確認）• 茨城県つくば市の西部郊外を約
茨城県つくば市の西部郊外を約6km6km走行した。
走行した。
• 高層建築は少ない。電柱や電線、信号機などの障害物が多数。

June 2011 - Slide 15

つくば市：L1
L1--SAIF補強あり
つくば：L1-SAIF補強あり
L1-SAIF測位精度（つくば2）

4

3

2

10.6m
5:44:01

5:43:01

5:42:01

5:41:01

5:40:01

5:39:01

5:38:01

5:37:01

5:36:01

5:35:01

5:34:01

5:33:01

5:32:01

5:31:010
5:30:01

水平測位誤差（m）
水
水平測位誤差 （ｍ）

5

時刻（UTC）
UTC時刻 05:30:01～05:45:01

15 分

8

June 2011 - Slide 16

つくば市：補強なし(GPS単独測位)
つくば：L1-SAIF補強なし
GPS測位精度（つくば2）

水平測位誤差（m）
水水平測位誤差 （ｍ）

54

3

2.0m

2

1

5:44:01

5:43:01

5:42:01

5:41:01

5:40:01

5:39:01

5:38:01

5:37:01

5:36:01

5:35:01

5:34:01

5:33:01

5:32:01

5:31:01

5:30:01

0

時刻（UTC）
UTC時刻 05:30:01～05:45:01

15 分

June 2011 - Slide 17

まとめ• 準天頂衛星システム（準天頂衛星システム（QZSSQZSS）） L1
L1--SAIF
SAIF補強信号
補強信号：：– 準天頂衛星は、準天頂衛星は、GPS
GPS補完信号に加え、補強信号を放送。
補完信号に加え、補強信号を放送。
– 補強信号： すべてのすべてのGPS
GPS衛星について、測位性能を改善する衛星について、測位性能を改善するための補強情報を提供する。L1
ための補強情報を提供する。
L1--SAIF
SAIF信号については、国土信号については、国土交通省の委託を受けて電子航法研究所が開発を担当。
• 技術実証実験
技術実証実験：：– 準天頂衛星「みちびき」は昨年９月に打ち上げ。
– 関係研究機関による技術実証実験を実施中。
– L1
L1--SAIF
SAIF信号については車両による実験を実施し、測位精度を信号については車両による実験を実施し、測位精度を改善することを確認。

9