1.統論

のの、さらなる技術革新や法整備で時間を要する。

2.はじめに
2017年度の日本国内での交通事故死者数は、3694名で、そのうち自動車が1221人、自動二輪車が448名、原付が184名（二輪車として合わせて632名）、自転車が480名、歩行者が1374名となっている。この10年ほど、交通事故死者数は減少しているものの、この割合はあまり変化していない。自動車事故と自動二輪車の事故件数に対する死者数をみると、二輪車乗車中の死者数は自動車の死亡事故と比較しても４倍以上あり、自動車よりもバイクの方がはるかに高い死亡率となっています。また、原付と自転車をあわせると、自動車と同程度の死者数と言えます。このように、日本国内では１年毎の交通事故死者数は減少しているものの、いぜんとして、多くの方が交通事故で亡くなられています。二輪車の事故の種類のうち、トップ3は単独、右折時、出会い頭となっている（過去5年の平均値より）。海外に目を向けると、欧州も日本と同じように減少していますが、世界全体で130万人以上と言われています。極めて多い数で世界的に取り組まなければならない課題であると言えます。本稿では、自動二輪車の衝突防止に向けた研究委員会で議論された内容を中心に、研究及び調査内容を報告します。位置情報の要となる衛星測位技術や、通信方式、二輪車そのものの特徴等に詳しい先生方にご参加いただきました。また小型GNSS受信機を開発されているメーカや衛星測位技術の利用促進をされている社団法人の方にもご参加いたしました。以下の表2-1に名称、所属及び専門分野を列挙しました。4回の委員会では足りないほど、非常に活発な議論が行われましたので、それらの内容をここにまとめたいと思います。
報告書をまとめるにあたって、どのような部分に焦点をあてたかをはじめに説明します。まず、二輪車そのものの、国内海外の動向について述べます。自動車や自転車と比較して、二輪車の世界での立ち位置等になります。続いて、二輪車の衝突防止技術についてまとめました。特に「衛星測位技術がどのように利用されうるか」の観点より報告します。二輪車の衝突防止については、自動車の自動運転支援の動きとは異なり、まだそれほど活発に議論されたり、実用化しているようには見えません。ですので、二輪車の衝突防止はどうあるべきかについて、まとめました。次に、位置情報の次に重要となる通信方式について述べます。正確な信頼できる位置情報が求まっても、その位置情報を他車とやりとりをしなければ役に立ちません。通信は非常に重要な要素技術となります。昨今は、携帯電話会社で5Gの導入も検討されており、スマホの通信環境も劇的に改善してきたことから、スマホの利用も考えられるのかと考えます。次に、衛星測位技術の中でも重要な、高精度測位のための補正データをどうするかについて検討しました。国内に目を向けると、2018年11月にcm級の高精度測位用補正サービスが開始され、まさに今回のような用途に利用できないかと期待されるところです。実際の市販受信機での実験結果も交えて、まとめました。市販受信機の親点より重要なポイントは、広く一般ユーザに利用されるかどうかです。そこで重要となるのは、やはり価格です。実際に低コストGNSS受信機が今回のような場面で利用されうるのかどうかについても、実験結果を交えてまとめました。さらに低コスト受信機を実際に二輪車に設置して実験を行いました。二輪車が本研究のターゲットであるため、それら結果についても報告します。最後に、まとめと今後の課題についてピックアップしました。また、小型GNSS受信機の用途は二輪車だけではないですので、その他にどのような分野が有望かについても調査した結果を報告します。
3.国内海外の関連研究等の動向と技術課題の全容
本章では、2輪車の衝突防止技術について概観する。V2V（車々間通信）は車対車について、 V2X は車対二輪や自転車を指すものとする。前提として、車や二輪車との交通事故はできるだけ減らすことが極めて大事であり、その意味において、GNSSだけでなく使えるセンサは何でも利用したほうがよい。簡易かつ低コストであれば導入が容易であり、実際にコストの面が最も重要であると考えられる。しかしながら、二輪車でのGNSS利用のみでの衝突防止は困難であることが容易に予想される。自動車でも本格的にカメラやLiDARとGNSSが同列で話される場面は少ない。これから少しずつ出てくるかもしれないが、高い信頼性が要求されるため、GNSSの位置が、どのように自動車の運転支援や衝突防止に利用されるかは、企業次第のところがある。利便性だけで見ると、カーナピゲーション装置は、その形態をカーナピがスマホに変えながらも、多くのユーザが利用している。また、それらカーナピ等に含まれる機能の１つに、渋滞情報や、渋滞の最後尾への追突防止機能、危険な交差点の通知などもある。これらの機能は、ある程度自車位置への信頼がないと、出せないアプリケーションでもある。車対車については、上記の通り、自動車メーカの開発が非常に活発で、現在ではACC (Adaptive Cruise Control：定速走行・車問距離制御装置）の装備のついた車種が多くなってきている。また自動プレーキや視界に見えない自動車の存在を知らせてくれる機能なども、少しずつ販売されはじめている。二輪車において、自動車に装備されているような衝突防止装置についてまだ聞いたことがないが、ここでは、世界の動向も含めて簡単に紹介する。
3.1.国内海外の関連研究の調査
3.1.1.  BMWコネクテッドライド（ドイツ）
BMWの二輪部門、BMWモトラッドは2017年10月13日、『R1200RSコネクテッドライド』を発表した。図3-1にそのイメージとなる写真を示した。R1200RSコネクテッドライドには、オートバイと自動車の衝突事故を防ぐ安全システムを採用しているのが特徴で。V2VやD-GNSS (ディファレンシャル・グローバル・ナビゲーション・サテライト・システム)などの技術を導入し、オートバイのライダーと自動車のドライバーの双方に、衝突の危険を警告することができる装置である。BMWモトラッドは2015年、ホンダとヤマハとともに、「コネクテッド・モーターサイクル・コンソーシアム」と名付けられたコンソーシアムの創設を目指し、協働を開始し、二輪車の協調型高度道路交通システムの強化を目指している。このDGNSSというのは、GNSSの測位方式の１つで、基準局の補正データや衛星からの補正データを受信することで、オープンスカイ環境（マスク角でいうと、15度から20度以上の場所に建物等の障害物がない環境のこと）であれば、1m程度の精度を出すことが可能である。
3.1.2. Autotalks (イスラエル)
Autotalksはドイツの自動車部品大手であるボッシュの協力を受け、Wi-Fiを利用したこのV2X (車対バイク間)のコミュニケーションシステムを開発・テストしてきた。このシステムは、視界の内外を問わずバイク付近の車両をトラッキングし、衝突の危険が迫っている場合は運転者に知らせ、事故を防ぐための十分な時間を確保する。このために近距離通信技術を使い、位置や速度、進行方向、プレーキモードなどの情報を、同種のハードウェアを装備する付近の車両とやり取りする。このハードウェアは軽量でコンパクト、低電力なので、二輪車にも十分組みあわせられる。実際、イタリアのドゥカティ製のバイクを使ったテストが予定されている。Autotalksの共同創業者で最高技術責任者（CTO）のオン・ハランは、こう語る。「このハードウェアは低コストで小型軽量なソリューションです。広い温度範囲で動作するうえ、バイクのどこにでもとりつけられます」。急プレーキをかけるクルマや赤信号を無視しそうなクルマなど、危険な存在を検出すると、このV2Xシステムは運転者に音声もしくは視覚で合図を送る。ただし、合図が送られるのは衝突が迫っていると思われる場合のみだ（このシステムでは大型車両に対しても、バイクの存在を知らせるように設定できる)。ポッシュが実施した分析によると、このシステムによって、ドイツで起きるバイク事故の３分の１を防げる見込みが示された。また同社は2017年５月、AutotalksのV2Xシステムを組み込んだ開発研究を行うと発表している。最大の課題は普及しないと情報のやりとりができないため、意味がないことである。
3.1.3.コンチネンタル(ドイツ)
コンチネンタル（Continental）は11月5日、イタリアで11月6日に開幕する「ミラノモーターサイクルショー2018」(EICMA 2018)において、二輪車向けに新開発した先進運転支援システム（ADAS）を初公開すると発表した。図3-2にイメージ図を示した。コンチネンタルがEICMA 2018で初公開予定の二輪車向けに新開発した先進運転支援システム（ADAS）は、二輪車用としては初の緊急時の自動プレーキアシストシステムになると言われている。この緊急自動プレーキアシストは、レーダーセンサーを使用して、二輪車の前方の道路をモニターする。障害物に衝突する危険がある場合、ライダーには、視覚的、聴覚的、触覚的な警告、例えばハンドルバーの振動によって、警告が発せられる。ライダーが警告に反応しない場合、緊急プレーキアシストが作動し、自動的にプレーキ力を強化する。このシステムには、最新の短距離および長距離のレーダーセンサーを使用する。これらのセンサは、物体の高さを、仰角を測定することによって計算することができる。これは、センサが渋滞の末尾をより正確に検出できることを意味する。二輪車は設置スペースが限られているため、レーダーシステムはコンパクトな設計とした、としていろ。
3.1.4.二輪車を取り巻く現状とこれからについて
上記では、海外の直近1-2年の事例を紹介したが、世界の中での二輪車の状況全般について以下にまとめた。図3-3、図3-4を見るとわかるように、販売台数ではアジアが圧倒しており、日本や欧州、北米は台数としては多くないことがわかる。またメーカ別の販売台数ランキングを見ると、アジアでの人気があることもあり、日本が圧倒している。今回の研究課題を考える上で難しい点は、衝突防止機能はおそらく欧州や日本、北米で最初に導入され、その後、アジアでも導入されることが予想されることである。特にタイ、ベトナムやインドネシアでの自動二輪車の実際の状況を見ると、あまりにも台数が多すぎる状況がある。その意味において、本研究課題も、上記で紹介したように、欧州や日本、北米で販売されている付加価値の高い二輪車への導入を想定して話しを進める。他車との通信を介した衝突防止の前に、世界的な安全装備規制や環境規制についてみておくことが重要である。その１つは、世界的な流れの中で、ロック防止プレーキ（ABS）の装備が2016年より義務化された事実である。これにより、安全性は確実に向上したものの製造コストも大きくなった。自動車では、20年以上前よりABSは実用化されているが、雪道や悪路だけでなく、通常道路でもその安全面での効果は明らかである。また、2019年の初頭に、日欧では2020年より新型車両への自動プレーキの義務化の話しがでている。二輪車では、急プレーキでの姿勢が不安定になるため、自動車より有効であることは間違いない。また，環境規制として排出ガス規制と騒音規制が課されるようになり，段階的に厳しくなっており、これも大きな製造コストの増加につながり、元々車両単価の安い低排気量車ではモデルの存続の問題となってきている。その他、障診断装置（OBD）の導入義務化が2017年より開始され、センサ類の断線検知や排出ガスに関する異常通報などが検討されている。
3.2.技術課題の全容
ここでは、本報告書で主として述べる技術課題について以下の図を用いてまとめた。この図は二輪車と自動車の典型的な事故の例を示したものである。この事故例がもちろん全てのケースをあらわすわけではないが、二輪車の衝突防止の技術課題を示す上で有用である。まずこのような事故を防ぐために、二輪車側の制御を行うのではなく、自動車に注意喚起またはプレーキ等の制御をかけることを念頭においている。そのために必要なことは、二輪車の信頼度の高くかつ正確な位置とその情報を伝える手段、すなわち通信である。これら位置と通信の2つが自動車側で共有されれば、このような事故を防ぐことは可能である。なぜなら、自動車側にはすでに自動プレーキを備える市販車が多く販売されているからである。このときの二輪車の位置の信頼性は現段階では決して高くなく、GNSSの出力結果をそのまま利用できるものではない可能性が高い。しかしながら、自動車のように、GNSSだけでなく、IMUや速度センサも配備されるようになり、統合測位が実現すると、その信頼度は一気に向上し、数mの精度であれば、 99%以上の確率で担保されるであろう。この場合、残り1%未満で誤った位置情報が自動車に伝わる可能性はあるが、自動車側は注意喚起さらには自動プレーキの制御が入るわけであり、安全面での問題はなく、その回数を減らすことができれば、市販化につながることが予想される。また、GNSSやセンサとの統合だけではく、危険な交差点では、二輪車の動きをカメラで察知し、より正確な情報を自動車に伝えることも十分可能である。これら複合的な技術がうまく融合することで、二輪車の衝突防止が実現されていくと予想される。以上より、技術的な課題は位置の精度や信頼性、そしてどのような通信方式が利用できるかとなる。
4.   二輪車衝突防止におけるGNSS利用における検討技術課題
4.1.二輪車衝突防止方法における概要
二輪車での衝突防止方法について検討するにあたって、以下の４つの視点が重要であると考え列挙した。これ以降は付加価値の高い二輪車を目指すべく議論する。その意味において、コストが最大のポイントではなく、先進国で重要視される安全性の優先順位が高いものとする。 ①　どのようなサービスがユーザ、メーカ側にとって有益か？ ②　二輪車で実現できるものか③世の中に受け入れられるか④自動車と二輪車の違いはないか上記で述べたABS等はユーザ、メーカ側双方にとって、極めて有益なものであり、否定する人はいないであろう。また、自動車で標準装備が当たり前となってきたACCや衝突防止プレーキも実用かされれば受け入れられるであろう。これらの機能はユーザが利用したくなければ、意図的に停止させることも可能である。また交通信号無視や交差点での見えにくい自動車を自動で警告してくれる装置も有益である。一方、上記で上げたような装置が、実際に二輪車で実現できるものかどうかは、議論の余地がある。このあたりはメーカの専門家の意見が必要となるが、自動車と比較して装備が困難であることは否めない。先進国といえども、コストは重要なファクターであり、またその大きさも重要である。二輪車はもともと大きくないため、小さくコンパクトにする必要がある。安全装置までいかずとも、現在の自動車で広く利用されているカーナビに含まれる機能として、渋滞情報やルートガイダンス、道路標識提示等があり、これらの装備も今後どのように二輪車に提供できるかが課題である。次に、実現可能性について考えてみる。これまでもコスト面が課題であると述べてきたが、法律で義務化や標準化をすることで、メーカ側の研究開発が促進されることは明らかである。また実際の実用化に際して、装備されている二輪車の減税や保険掛金割引なども有効であろう。実際、自動車についてはこのような流れで発展してきた経緯がある。一方、自動車と異なる部分として、二輪車はより自由に動ける特性があり、自動車と比較すると、安全面での制限をかけにくいことが予測される。また、台数の多い場所だと、警報がなりすぎる問題も考慮しなければならない。そして、ABS等はまだしも、自動プレーキとなると制御介入による事故も想定しなければならず、技術的なハードルは自動車より高いといえる。また、自動車が目指している、より自律的な自動運転という最終目標に対して、二輪車での自律的な自動運転はこの10-20年では不可能と思われる。どのような装備が想定されるかについて概観すると、現在の自動車で利用されている、レーダやカメラそしてGNSSが要素技術となるであろう。本研究課題であるGNSSに利用について考えてみる。GNSSの位置情報を安全面で利用するには、位置情報の信頼性・正確性だけでなく、どのようにお互いでやりとりするかが課題である。
4.1.1.通信でつながることによるメリット
ここ20年で自動車の車体制御技術が発展し、ABSやトラクション・コントロール・システム(TCS)、スタピリティ・コントロール・システム（SCS）などの機械的な姿勢制御等の運転支援のみならず、情報通信技術を利用した衝突低減アシストプレーキシステムなどが実現され、最近では自動運転が盛んに研究開発されている。対して二輪車では，個々の構成部品の性能と生産技術は向上しているが、車体運動が複雑でバランスを崩しやすいことから運転制御へ大きく介入することが難しいこともあり、この分野の研究開発では大きく後れを取っている。また、二輪車は主要市場の東南アジアでは低排気量の安価な車両が主流であり、追加デバイスを車載するには費用対効果が低いことや、リーマンショック後に二輪車の世界販売が落ち込んだことで二輪車産業界には十分な研究開発が行う費用的な余裕もないのが現状である。全ての自動車がネットワークで接続され、自動運転や多数の交通データを収集・活用するためのコネクテッド・サービスの実現も近いと考えられる。二輪車においてもコネクテッド・サービスを利用できるようなって利便性が向上すれば、多くの都市において徒歩と四輪車の間を埋める移動手段を担い、都市全体の交通が効率化され、スマートシティの実現に寄与できる。二輪車によるプロープビッグデータは、四輪車で取得している交通ビッグデータを補完して、よりきめ細かな用途に活用することが可能と考えられる。ここ十数年世界の先進国において，様々な自動車向けのITSが実現され自動車死亡事故数は右肩下がりになった。対して二輪車の事故死者数は横ばいであり、これを削減するために四輪車中心のITS社会に二輪車を適応させることが必要となった。そこで2016年にホンダ、ヤマハ、 BMWが主体となり、CMC（Connected Motorcycle Consortium）が設立された。順次、スズキ、カワサキ、KTMなど主要メーカおよび欧州の研究機関やサプライヤが参加し現在に至っている。二輪車と自動車の事故では、相手の6～9割は自動車であり、5～7割で相手の自動車の過失が大きい。現場の15～30%は交差点となっている。事故原因としては、原因の94%が運転者によるもの、うち認知・判断ミスが74%を占める。残りの2%が車両に原因があるもの、2%が道路等の環境に原因があるものである[1]。二輪車が巻き込まれる事故を誘発する要因として、二輪車は実際よりも遅く遠く見えたり、死角に入りやすかったりと、相手の運転者の周辺視野に入ると気付きにくいと言う問題がある。原因の大部分を占める自動車のドライバーの認知・判断ミスを防ぐためには、二輪車被認知性向上が不可欠となる。 C-ITS （Cooperative Integrated Transportation Systems）は多大にコネクテッドされた車両同士で協調してITSの恩恵を受けるシステムであり、コネクテッド・カー時代に効果的な交通安全や交通の円滑化を図るためのシステムとして期待されている。CMCの設立趣旨は、C-ITSを二輪にも適用できるようにすることである。先述したように、二輪車事故を減らすポイントは相手となる自動車ドライバーの認知・判断ミスを防ぐことである。そもそも，９割のドライバーは事故時に二輪車に気付いておらず、残りの１割のうちの７割は気づいた後に操作をしてない・できていないということが分かっている。衝突までの時間（Time To Collide, TTC）が2秒以上の十分余裕のある時点で予防安全を促すことが重要である。そのためには，図4-1に表すように、目視による周辺情報だけではなく、C-ITSを用いて情報を入力し、それを用いて制御したり結果を出力するようなメカニズムが必要となる。
4.1.2.二輪車向け事故低減システムの設計の難しさ
二輪車の事故を減らすためには、まず現在の状態をセンシングしてシステムの入力とする必要がある。入力となる情報は位置情報や車速などが挙げられる。位置情報は通常，衛星測位装置(GNSS受信機）やカメラなどで得られることが多い。良好な精度で位置情報を得るにはGNSSアンテナなどを高い位置に設置することが望ましいが、自動車に比べて二輪車は車体サイズが小さいことから、その場所が大きく制約される。車体構造部材や乗員，パニアケースなどによって受信信号が進られ、タンデム乗車時には電界強度が20dBも下がる実験結果も示されている。また、自動車と異なり二輪車は大きく車体がロールして車載アンテナの向きが変わり測位信号の受信に悪影響を与えるといった問題もある。想定ユースケースで求められるアンテナ性能なども定義されておらず、安定した測位精度が得られるかは未知となっている。加速度センサなどの慣性計測装置（IMU）とGNSSによる測位情報を合わせて位置推定を行う慣性航法システムでの推測航法も自動車向けに調整されていることもあり、二輪車向けの位置推定手段については十分研究開発が進んでいるとは言えない。こちらも想定ユースケースで求められる要求性能が定義されていない。車内のインストゥルメンタル・パネルやカーナビゲーションシステムの画面に情報を表示する自動車に対して、二輪車は時速100kmでは100dBの風切り音で音声が閉こえにくかったり、直射日光で画面が見えにくかったりと、情報の提示には困難が伴う。自動車であれば、日本自動車工業会などによって、走行時に見下ろす画面への視線は30度以内に抑えるなどのガイドラインが定められているが、二輪車用のHMI（Human-Machine Interface）などに関するガイドラインはまだ制定されていない。各メーカの主にツーリングやレジャー用のフラッグシップモデルのインストゥルメンタル・パネルについて図4-2にまとめて示す．価格帯は150万円以上となる。大きな液晶画面を備えて車両の情報を多数表示できたり、スマートフォンとBluetoothで連動し、メッセージ表示や音楽演奏、ナビゲーション情報提示などが可能なインフォテインメントシステムになっている。このようなディスプレイを備えた車種であれば、効果的な二輪車運転者への情報提示方法はさておき、C-ITSに関する情報の提示は行える可能性はある。次にアジアモデルの100～150ccの二輪車の2019年モデルのメータを図4-3に示す.ホンダのインドネシアの国内モデルである。基本的に物理的な針によるメータと電球型のインジケータで構成された古典的なメータとなっている。図21のように液晶を使ったメータのモデルもあるが、7セグメントのような数字のみを表示するようなディスプレイである。これらのメータを利用したC-ITSに関する情報の提示は難しいと考えられる。
4.1.3.スマートフォンの可能性
前節で示したようにアジア諸国で主に使われる低排気量車のメータにC-ITSの情報を提示することは難しくても、近年普及が進んでいるスマートフォンを走行時に車載して固定し、その面面を使ってC-ITS情報を提示することは十分考えられる。自動車では、すでにカーナビに代わってスマートフォンを利用するユーザが増えてきている。実際に、渋滞情報等は、スマートフォンのほうが正確であるケースもあり、地図の更新等もGoogle Mapが無料である限りにおいては、気にする必要はない。アジア諸国及び世界の先進国でのスマートフォン普及率（2017年）とインターネット普及率(アジアは2018年，それ以外は2017年）を表4-1と4-2に示す。アジア諸国においてもスマートフォンおよびインターネット普及率は上がっており、これを情報提示装置やデータ通信ユニットとして代用することは十分考えられる。
表4-2 先進諸国のスマートフォンおよびインターネット普及率
4.2. 2輪での通信方式位置やその他情報のやりとり
以下の図4-4はV2X（Vehicle to Everything）のイメージを示したものです。車車間同士や、車両のアドホックな通信、車両とその他あらゆるものとの通信を表現したものです。残念ながら、この図に二輪車は存在していません。これは、二輪車がITSの中心部に入ってくるのが容易ではないことを意味しているのか、単純に忘れられていただけかもしれません。隣接車両や歩行者の検知という観点では、レーダやカメラ等は単独で動作可能ですが、見通しの利かない場合は全く対応できません。見通し外の車両や歩行者を検知するには、GNSSによる測位とその情報のやりとり（通信）が必須となります。位置と通信、この２つが要です。二輪車については、現段階でこのような情報はありませんが、自動車のITSでの話題を中心に、通信方式に掘り下げてここでは見ていきます。図4-5にV2Xの分類を示しました[2]。大きくは安全用途と安全用途以外で分けられ、例えば安全用途では、さらに状況認識と警告メッセージ等に分かれていきます。ACCや交差点等での見えない場所の警告は安全用途に分類されています。交差点での信号を人間ではなく、機械が認識することができれば、万が一人間が見落としていた場合に警告（またはプレーキの介入）を出すことができます。これも安全用途です。信号の認識においては、車両のカメラだけでなく、交差点に進入する直前にビーコンで情報を入手する手段もあります。図4-6には、通信方式（無線技術）の分類を示しました。大きくはインフラ側（公共通信）に依存した通信とインフラに依存しない通信（専用通信）に分類されます。インフラ側に依存した通信は放送型とスマートフォンに分けられます。放送型は広域の情報だけでなく、前述の交差点付近でのピーコン等からの情報も含まれます。2章でも述べたように、二輪車では、スマートフォンは情報をやりとりする通信手段だけでなく、表示装置としてのポテンシャルもあります。インフラに依存しない通信はまさにV2XやWiFi、Bluetooth、ZigBeeになります。BluetoothやZigBee近距離通信のため、車車問の通信には向かないと考えられ、V2Xは数10mから数100mの通信距離があるものと想定されています。日本版のITSでは、5.8GHz帯と760MHz帯が車車間・路車間通信で専用割当されており利用されています。周波数の示すとおり、5.8GHz帯は直進性が高く、760MHz帯は5.8GHz帯よりも回り込んだ通信を得意としています。ETC2.0やETCスポットも5.8GHz帯を利用しており、これまでのETCよりもさらに充実した情報を提供しています。例えばよりきめ細かな渋滞情報や渋滞末尾を警告する情報等です。
二輪車も関連する将来のサービスとしてDSSS (交通安全支援システム Driving Safety Support Systems)について紹介します。DSSSは、交通事故を未然に防止することを目的としたドライバー支援システムで、2011年より光（近赤外）ピーコンによって路車間協調システムが展開されています。図4-7にイメージを示しました。二輪車が関係するサービスとして上記赤枠で記されている「左折時巻き込み警告」「右折時直進車両警告」「交差二輪車警告」があげられています。これらのサービス実現のためには、二輪車をいかに正確に検出するかが重要です。現在はカメラやレーダなどの路側インフラ装置が交差点に設置されており、それらで検出を試みています。主要交差点のみではなく、広く浸透するためにはインフラに頼らず、車両自身が互いに高度化がすすめられ、自立的なシステムで完結するシステムが望まれます。二輪車は単価コストが四輪車と比べ低い、設置場所が限られている、竜源容量が乏しい、車検制度がないサイズもあるため装置メンテナンスが難しい、趣味嗜好性が強く機械による操作支援がユーザに好まれない、また、そもそも車体が不安定であることから機械による操作介入困難（転倒してしまう）などの二輪車特有の課題が存在します。図4-7 交通安全支援システムのイメージ図4-8には、V2Xのための3GPP及びLTEの利用イメージを示しました[3]。3GPPとは、W- CDMAとGSM発展形ネットワークを基本とする第3世代携帯電話システム及びそれに続く第3.9世代移動通信システムに対応するLTEや、第4世代移動通信システムに対応するLTE- Advanced、さらに次の世代である第5世代移動通信システム（5G）の仕様の検討・作成を行う標準化プロジェクトである。この図に二輪車も入ってくると、自動車、二輪車、歩行者間で、双方向で位置データをやりとりして衝突を防止します。特に、見通しの悪い交差点等で、GNSSによる位置データは重要な情報となります。総務省がITS安全運転支援無線システムの通信要件について、まとめた資料があるのでここで概要を紹介します[4]。表4-4に通信要件の概要を示しました。車両情報は、ID、位置、速度、進行方向、制御情報等で、まさにGNSS（+IMUや速度センサ情報）の出番となります。通信距離は見通し外適用シーンで最大270m程度まで、見通し内適用シーンで最大300m程度までとあります。通信品質は、車両が10m走行時に蓄積したパケット到達率が95%以上。遅延時間は極小とし、通信相手数は500台程度までとなります。車両の相対速度は140km/h以上で送信電力は10mW（1MHzの帯域幅で）とあります。これらは自動車を想定した要件ですが、おそらく二輪車にも適用できる内容と考えられます。

4.3.準天頂衛星の補強データの利用可能性
4.3.1.準天頂衛星の高精度補正サーピスの概要
準天頂衛星のセンチメータ級測位補強サービスが2018年11月1日より正式に開始されました。また技術実証という形態ではアジア太平洋地域において高精度単独測位の補正データも放送されています。本研究課題の観点より、この２つの補強サービスの実際の性能についてまとめました。衛星測位には様々な測位方式があり、それらを表4-5にまとめました。なぜこの2つを選択したかですが、精度が通常のGPSとはだいぶ異なり、数cm以内の高精度を達成できるためです。実験自体は私の所属する大学周辺（東京都江東区周辺）のデータになりまして、期間も数日のデータとなりますので、この報告が性能の全てではないことに注意してください。これら補強サービスですが、実際には2017年度より試験的に放送はされていましたので（高精度単独測位サービスについては数年前より)、本章での結果も正式開始前のデータとなります。
衛星測位では、補完と補強という語句が使われることが多く、補完はGPSに対して準天頂衛星を追加することで、衛星数が増えることによる効果をあらわしています。一方、補強は、衛星数が増える効果ではなく、補正データを受信することで、その測位精度が向上する効果をあらわしています。ここでは、センチメータ級測位補強サービスをCLAS (Centimeter Level Augmentation Service)、高精度単独測位用補強サービスをPPP(Precise Point Positioning)と呼びます。どちらの補強データも準天頂衛星のL6信号より放送されており、他のGNSSとは明確に異なるサービスです。CLASはL6Dチャネル、PPPはL6Eチャネルと割り当てられています。このL6帯の中心周波数は1278.75MHzで、通常のL1，L2帯の信号と異なる周波数のため、専用のデコード部が必要となります。本章で紹介する実験結果は、このL6带の信号をデコードし、L1，L2帯等の信号で高精度測位演算処理を行う機能のある市販受信機によるものです。CLASのサービス範囲を以下の図4-9に示しました。CLASはいわゆるRTK方式のため、日本全国にちりばめられている電子基準点のデータを選択して利用し補正データを生成しています。ですので、サービス範囲は日本列島全体となります。一方、PPPのサービス範囲はここでは示しませんが、PPP用の補強データを放送している準天頂衛星の信号が受信できかつデコードできる限りにおいては、サービス範囲となります。日本、東アジア、オセアニア全体とカバーしているといえます。MADOCA PPPの概要を図4-10に示しました。CLASのおおよその精度は静止状態の水平方向で約6cm、移動体の水平方向で約12cmとなっています。PPPのおおよその精度は解が収束後、水平方向で約10cmとなっています。PPPのところで、解の収束と書いた理由は、高精度単独測位はRTK方式とは異なり、衛星の精密暦と精密クロックを受信することで、精度を向上させる方式のため、他の大気圏誤差量等を十分収束させるために15分から30分程度の時間を要することは避けられません。もちろん収束せずとも数10cmから1m程度の精度を得ることは可能です。一方、 CLASの場合は、RTK方式のため1分程度で上記の精度を満足するように設計されています。それでは早速CLASとMADOCAPPPの実験結果をみていきましょう。実験に使用した受信機はCLASに対応した三菱電機製のAQLOC受信機とMADOCAPPPに対応したマゼランシステムズジャパンのMJ-3008-GM4-QZSです。またL6信号を受信できるJAVAD製のGrAnt-G5Tアンテナです。図4-11に実物の写真をそれぞれのせました。実験結果の評価方法について簡単に述べます。基本的にRTK（CLAS）の場合は、FIX解（FIX解とは、撤送波位相のアンビギュイティを整数として解いた段階での解のことです）のみを評価しており、利用衛星数で5機以上、補正データの遅延時間が10秒以内のものを対象としています。またPPP（MADOCAPPP）の場合は、収束後のPPP解のみを評価しています。こちらも利用衛星数は5機以上としています。
4.3.2. CLASの実験結果
開けた場所での移動体の結果（江東区有明）
本研究課題である移動体への適用を想定すると、静止データの評価はあまり意味がないため、移動体の結果を１つ紹介します。オープンスカイ環境での移動体実験の結果で、江東区有明の埠頭付近で行ったものです。有明の埠頭付近は低層ビルやトラックは多いですが、中高層ビルが少なく比較的開けた環境となっています。精度を評価するためにレファレンスとなる位置が必要ですので、ここでは、同時に測量級受信機（トリンプルSPS855）のRTK解（補正データは海洋大の基準局より放送）を取得し、そのRTK解を基準として時系列の誤差を算出しました。CLASもRTK解なので、RTK解同士で比較するのは変な感じですが、基線の短い（短基線RTKと呼びます）測量受信機でのRTK解は確実に1cm程度の精度がでることが経験的に知られていますので、その値を真値として評価することが大事です。なぜなら、1cmレベルの精度で絶対位置を出力できる装置が他にほぼないためです。以下に実験結果をまとめました。図4-12は実験時の車両に設置した受信機等の概要と走行した実験コースとなります。図4-13と図4-14にそれぞれ時系列の水平方向の誤差と高度方向の誤差を示しました。さらに図4-15には、水平方向と高度方向の絶対誤差の累積パーセント値を示しました。最後に表4- 6に標準偏差値とパーセント値をまとめています。図4-13にみられるおよそ10cm程度の誤差はCLAS側の誤差と考えられます。上記でも述べたように短基線RTKの絶対誤差は1cmレベルです。高度方向誤差も水平方向誤差と同様でした。本実験でのAQLOC受信機のFIX率は99.7%であった。また測量級受信機のRTKのFIX率は100%であった。AQLOC受信機では、途中利用衛星数が5機未満となった時間帯がわずかにあったが、それ以外は全てFIXしていた。比較的開けたオープンスカイ環境において水平方向の95%値が約13cm、高度方向では約15cmとなった。標準偏差は水平方向が約4cm、高度方向が約6cmだった。比較的開けたオープンスカイ環境では、移動体において10cm程度の精度がでていることがわかりました。受信機やアンテナの大きさや実際に二輪車へ設置することを想定すると、まだ現実的な評価にはなっていませんが、準天頂衛星より放送されているCLASの精度は、10cm程度の精度を出す能力があることがわかりました。注意点として、本実験は東京のある日に実施した結果ですので、長期間かつ日本の様々な場所での評価結果を見てトータルのCLASの性能を判断することになります。

4.3.3.  MADOCA PPPの実験結果
開けた場所での移動体の結果（中央区晴海）
CLASと同様に、準天頂衛星より放送されているMADOCAPPP補正データによる移動体での実験結果を示す。中央区晴海付近のやや開けた場所において移動体での実験を実施した。現在は東京オリンピック用の建物がすでに建てられているが、このときはまだ開発初期の段階であった。図4-16に実験コースを示した。PPPの補正データ受信に利用したPRN193番の準天頂衛星はこのとき天頂付近に滞在し、約30分間の実験を実施した。最初の15分間は開けた場所で停止し、PPPの解がある程度収束するのを待った。なお、移動体の評価には必ずレファレンスとなる精密位置が必要となるため、海洋大を基準点とする、トリンプル受信機のRTK解を基準とした。基線長が数km以内で開けた環境では、RTK解の精度は1cm程度と考えて問題はない。図4-17に高度方向の結果を本PPPとRTK解両方あわせて示した。比較するとわかるように、途中停止している約15分間で高度方向の誤差が20cm程度まで収束している。その後、移動した結果となるが、おおむね10－20cm程度の精度が達成できていることがわかる。図4-18の水平方向のRTKとの差を見ると、高度方向と同じように15分間の停止で10cm程度まで収束し、その後の移動でも、高架下に入るまで継続して10cm程度の精度がキープされていることがわかる。比較的開けたオープンスカイ環境では、移動体において10cmから20cm程度の精度がでていることがわかりました。受信機やアンテナの大きさや実際に二輪車へ設置することを想定すると、CLASと同様、まだ現実的な評価にはなっていませんが、準天頂衛星より放送されているMADOCAPPPの精度は、10～20cm程度の精度を出す能力があることがわかりました。本実験以外でも繰り返し同様の実験を行っており、オープンスカイでは、おおむけこのくらいの性能がでると考えられます。
4.4.低コスト小型受信機の動向
4.4.1.低コスト小型受信機の動向と測量級の高価な受信機との違い
低コストの小型 GNSS 受信機の発展はめざましく、現在ではスマートフォンにはいっているGNSSのチップでさえも、ほとんどの測位システムに対応しています。また、複数周波数に対応したスマートフォンも一部販売が開始されています。GNSSのチップ自体の性能は確かに高いものがあり、スマートフォンではアンテナの制約が大きいため、外部のアンテナを接続するだけで、より良い精度を出力できるものが存在します。図 4－19 にスマートフォンのオープンスカイでのおおよその測位性能を、3種類のGNSSアンテナで比較したものを示した。上記をみるとわかるように、典型的なスマートフォン内臓のチップとアンテナでは、Codeと書いた擬似距離による測位精度は95%値で7－8m程度です。一方、内臓のGNSSチップに対して、外部の小型アンテナに変更するだけで、その95%値が2m程度まで改善されます。さらにいわゆる測量級のアンテナを利用すると、95%値がさらに1m以内まで改善されます。Carrierと書いている部分は、搬送波位相を測位に利用した場合の精度ですが、通常の擬似距離を用いた精度をみるだけで、内臓のGNSSチップがすでに高いレベルにあることがわかると思います。GNSSの受信機はこれらスマートフォン内臓のチップに対して、自動車のカーナビ向けのチップや測量級受信機に分類されます。その分類図を図4－20に示した。これら3種類のうち、スマートフォンと自動車用のGNSSチップは低コストに分類され、測量用の受信機が現在も高価です。それでは、受信機によって何が違うのか疑問を持たれる人も多いかと思います。それぞれの受信機で性能の差がどの程度あるか述べます。結論からいうと、半導体の進化もあり小型かつ低コストでも高機能のものが多くなっています。以下の表4-7に低コストと高コストで代表的な受信機を想定した違いを示した。低コスト受信機は教 mm 四方でチップ化された受信機、測量級受信機は手の大きさ程度で中にメモリやバッテリ等も内蔵されているものを想定します。よりコンシューマ向けに数を販売する低コスト受信機と、顧客のターゲットを絞って販売する測量級受信機では異なる性格があります。それでは、表をみていきましょう。コストは１個購入した場合を想定しており、大量購入すれば価格は変わります。複数の測位衛星、複数の周波数に測量級受信機はほぼ完全に対応しています。チェネル教とは、ある測位衛星のある周波数で1チャネルと考えてください。現在測位衛星だけでも100以上、周波数は最近の衛星では3～4以上ありますので、全部に対応するには400以上必要です。次に内蔵の測位演算ソフトに着目します。DGNSS（擬似距離のみ利用）はほぼ全ての受信機が対応しており、両者では精度にやや差があります。これは測量級受信機の擬似距離の精度が高いことに起因します。RTK は環境や基線長によって大きく変化します。RTKのFIX解の精度は両者で変わらないのですが、そのサービスレベルが異なります。環境でみると、測量級受信機は、高層ビル以外はほぼどこでも利用できるのに対して、低コスト受信機はオープンスカイに限定されます。また基線長は短基線が10km程度までを想定しており、低コスト受信機はおおむねこの範囲です。測量級受信機は100km程度でもすぐにFIX解を出すものもあります。PPPへの対応は、衛星の精密暦と時計を受信したときに、教cmの精度を出すことができるかですが（収束時間は受信機によって異なるがおおむね15分から30分程度)、測量級受信機はほぼ対応しているのに対して、低コスト受信機はマルチ周波数が対応していないこともあり、まだ不可能と考えられます。最後のマルチパス誤差に対する耐性は、マルチパス誤差を低減する機能の搭載です。低価コスト受信機は、ハード側の限界もあり、測量級受信機に大きなアドバンテージがあると考えられます。 2018年の秋に、低コスト受信機メーカより2周波かつマルチGNSSに対応した受信機が販売開始されたため、ますます測量級受信機との性能差がなくなってくることが予想されます。逆に言うと、これまでコンシューマレベルでは利用されてこなかった高精度アプリケーションが実用化する可能性がでてきました。例えば、自動車に付属する装置では、いくら精度がよくてもコストが高いと導入にはいたりませんが、コストが下がると使われる可能性がでてきます。

4.4.2.代表的な低コスト小型受信機の性能評価
上の節でも述べたように、今年に入り、Swift Navigation（米国）やAllystar（中国）そしてu-blox (スイス)より低コストの多周波受信機が世の中にでてきました。低コストとは、1つのエバリュエーションキット(EVKと呼びます)を購入するにあたり数万円を意味します。多周波とは、これまでの各国の測位衛星それぞれ1つの周波数から、2つ以上の周波数を意味します。ここでは、u-blox社のZED-F9P受信機（今後F9Pと呼びます）の実験結果について簡単に報告します。特にF9Pに内臓されているRTKエンジン（補正データを入力すれば、RTK解まで出力できる受信機です）での性能を評価しました。図4-21にF9PのEVKと付属アンテナをのせました。左が受信機でUSBをPCにつなげて、アンテナをつなげれば終わりです。ソフトは付属のu-centerで、u-blox社のサイトよりフリーでダウンロードできます。アンテナの大きさは約6cm四方でした図4-21    u-blox F9PのEVKと付属アンテナ屋上でのオープンスカイでの静止データについては、RTK測位はすでに問題がないため(100%FIX。FIXというのは、搬送波位相のアンビギュイティが決定されcm級の精度が得られている状態のことです)、ここでは移動体のデータを紹介します。移動体の評価はu- center (u-blox社の提供するGUIソフト)のV18.10で実施しました。基準点側は海洋大の越中島キャンパス第4実験棟の屋上に設置済みのトリンプル製NetR9受信機からのRTCM3補正データ（マルチGNSS対応の一般的な補正データのフォーマットです）を放送し（インターネット経由です)、移動側はノートPCにスマートフォンのテザリングで補正データを受信し、F9Pを接続してRTK測位を試験しました。実験概要を以下に示した。実験概要・日時：2018年11月7日（水曜）の夕方17時頃から約1時間程度・実験のコース（図4-22参照）:海洋大から月島、晴海を経て丸の内まで（やや開けた場所＋中層ビル街＋高層ビル街) •取得レート：5Hz（前日に10Hzで観測データ＋NMEAを取得するとデータ落ち発生） ・レファレンス位置：Applanix社製のPOSLVX（RTK測位だけでなくIMUとSPEEDセンサを併用して後処理で精密な位置を算出）で同時に精密位置を算出・アンテナ：今回はパッチアンテナではなくPOSLVXと共用するためJAVAD製アンテナ•使用衛星：GPS/QZSS/GALILEO/GLONASS/BeiDouの2周波(ただしGPSのL2帯信号はL2PではなくL2C、GALILEOはE1とE5b)実際のRTKの水平測位結果を図4-23に示しました。プロットされた場所は、リアルタイムにF9Pでcm級の位置を出力した場所を意味します。この図の原点も基準局の位置(海洋大）としています。全体のFIX率（全体エポック数に対してcm級の位置と判断したエポック数の割合のことです）は66.7%で海洋大周辺の月島、勝どき、晴海付近に限定するとFIX率は93.2%でした。この結果は、これまで測量受信機で実施してきたRTKの結果と大きな差はないものでした。丸の内や日本橋、国際フォーラム付近の高層ビル街を除いてほぼFIXしているような状況でした。ところどころFIXしていない短時間の箇所は高架下となります。下図の左のほうの丸の内の皇居側の道路は、それほど高層ビルに囲まれていたわけではないでうすが、FIXできていませんでした。なお補正データのスマホでの通信は、一部10秒を超える遅延（基準局の補正データは毎秒放送されていますが、移動側のスマホの通信状態が悪くなると昔の補正データを利用することになります）が頻発していた箇所があり、東京国際フォーラム付近とその高架下でした。もう少しFIX解の詳細を見ていくために、図4-24に水平方向のPOSLVXとの誤差を示しました。図4-24の横軸のTOWはTime of Weekのことで、GPSがUTCの日曜日の0時に0秒でスタートし、土曜日の23時59分59秒までカウントされる秒のことです（正確にはGPS時刻はUTC時刻より18秒進んでいます)。実験した日は水曜日ですので、例えば水曜日の日本時間午前9時（UTCでは0時）が259200秒となります。図4-24に示した水平方向の誤差の中で、後半に1m以上飛んでいる箇所がありますが、これはPOSLVX側の誤差であることを確認しました。丸の内や八重洲の高層ビル街で実験を行うと、海洋大で所有する後処理のRTK/IMU/SPEEDの機能を備えたPOSLVXでも限界があります。ですので、この後半の飛びの部分はu-bloxのRTKに問題はなかったと考えられます。その他で2箇所やや飛んでいる箇所が見られます。前半の290300秒付近は、月島駅の交差点の高架下を通過してすぐに信号があり、高層ビルに挟まれた箇所で停止する直前の結果です。ここは、Google Map等で検証すると、u-bloxのRTK測位結果が1－2秒間かけて数10cm程度ずれておりミスFIXと考えられます。測量受信機でもミスFIXはないですが、たまにFIXしないときがある場所です。また292000秒直前でも1m程度の飛びが見られました。ここは上記でも述べたように解の安定しなかった、皇居側の道路になります。こちらもu-bloxのミスFIXと考えられます。その他の部分はおおむね数cm程度の差でした。マルチGNSSと多周波の観測データを出力可能な受信機では、RTKの性能が向上することは十分予想され、その性能をいかんなく発揮しているようにこの実験結果からは見られました。本実験結果は、自動車のループにアンテナを設置しているため、２輪車とはやや環境が異なりますが、２輪車でもあまり変わらない性能が出ることが予想されます。
4.4.3.マゼランシステムズジャパン社の低コスト小型受信機の可能性
本課題の中で、マゼランシステムズジャパン社は低コストの小型GNSS受信機を開発しており、上の節の結果でもあったように、その性能向上が同じく期待されます。表4-8に上の節で紹介したu-blox社のGNSSチップとマゼランシステムズジャパン社の開発したGNSSチップの比較を示した。比較は、利用できる測位衛星システムと周波数の観点より実施した。基本的に、利用できる測位衛星と周波数帯がわかれば、それらの性能を予測することは容易で、特に擬似距離の性能に大きな差がなければ、同じ測位衛星と周波数帯を利用できれば、RTK測位等の性能差は同様になることが予想されます。実際に、低コスト受信機の擬似距離の精度は大きく異なるものではないことがこれまでの結果より得られています。表を見るとわかるように、対応可能な〇の数では同じ10個となりました。QZSSのL6信号については、補正データの取得のために利用されるものなので、同等の扱いにはなりませんが、対応測位衛星と周波数帯で大きな差がないことがわかります。中国のBDSについては、アジアひいては日本でも利用できる衛星が多いため、その分の差はやや出そうな気がしますが、それ以外はほぼ同じと考えられ、マゼランシステムズジャパン社の小型受信機による高精度測位の性能向上の可能性は高いと考えられます。

4.5. 2輪での実際の測位性能
4.5.1.東京都内の東京海洋大学越中島校舎付近での原付での走行結果
4.5.1.1. 都市部での2輪と歩行者の違い
ここでは、GNSSの測位精度が2輪と歩行者でどのように違うかをチェックした。本実験での2輪は自転車とします。歩行者の場合、歩道を歩くため、より建物に近い環境となり、衛星測位にとっては、マルチパス等の影響を受けやすくなります。また移動速度が遅いため、測位演算部でのフィルタの効果も発揮しにくくなります。一方、自転車の場合、車道の端を移動し、かつ移動速度も歩行者よりは速いため、マルチパス等の影響がやや緩和されることが知られています。本実験で利用した受信機やアンテナを図4-25に示した。データは2014年度に取得したものです。歩行者の実験結果を図4-26に、自転車の実験結果を図4-27にそれぞれ示した。走行場所は通常の都内都市部でところどころ高層ビル街や陸橋の下などが存在します。緑のラインが GPSでの単独測位結果で、黄色のラインがGPS+GLONASSでの単独測位結果です。また赤のラインは実際に走行した経路を示した。この２つの図だけではわかりにくいため、左上のビル街の直線を移動しているときの場所を拡大したものを、それぞれ図4-28と図4-29に示した。図4-28と図4-29を比較すると明らかなように、歩行者の位置精度が劣化していることがわかります。一方自転車のほうの結果は、走行している左車線の左側よりずれている箇所が見られますが、歩行者のような変動する大きな誤差は見られず、測位演算内でのフィルタの効果がでていることがわかる。このように、全く同じ受信機でも、移動する速度や微妙な場所の違いによって、測位精度が異なることがわかる。2輸車の場合、本結果の自転車のほうになるため、歩行者に比べると、精度はましになることが、本実験結果からも予想される。
4.5.1.2.都市部での原付走行結果
図4-30と図4-31に走行した経路を示した。図4-30は一般的な都市部で高架下と高層ビルがたまにある環境である。図4-31の経路は、都市部でもやや厳しい環境で、高速道路の高架下の続く場所も存在している。原付とあわせて原付のすぐ前を車両で先導する形態で走行し、双方でGNSS受信機のデータを取得した。受信機はu-blox社のM8Tである。車両と原付への設置状況を図4-32に示した。走行時に取得したGNSS受信機からの緯度、経度情報より、先導する自動車と原付の絶対距離差を算出したので、それぞれのコースでの結果を図4-33、図4-34に示した。横軸はGPS時刻で、縦軸の単位はmである。結果をみるとわかるように、一般的な都市部の道路では、信号で停止しているときの距離差が5m前後で加速と減速時にその距離が増加したり減少したりしていることがよくわかる。実際の位置精度も数m程度は出ているように見受けられた。交差点付近の実際の位置結果の2例を図4-35に示した。赤色のプロットがバイクで青色のプロットが自動車である。交差点の停止時に、強いマルチパスの影響でずれる事象が見られたが、これは以前からある現象であり、それ以外は比較的安定した位置精度であった。図4-36には、高架下や高層ピル街での結果を2例示した。明らかに位置が飛んでおり、10-20m以上の誤差が見られた。しかし、これらの場所以外では、一般的な都市部での結果と類似するものであった。
4.5.2.  静岡県の静岡大学浜松校舎付近での2輪車での走行結果
ここでは、静岡大学の木谷先生のグループで実施された２輪車での実験結果を示す。実験に利用した受信機は2018年の秋にリリースされた、最新のu-blox社のF9Pという受信機で、RTKの性能が非常に高い受信機である。実験概要を図4-37に示した。2つのアンテナ及び受信機を設置しており、アンテナ間の間隔は約23cmであった。RTK用の補正データは、静岡大学の木谷研究室に設置しているTrimbleのNetR9が利用されている。走行場所は住宅密集地である。図4-38に１周波で計算したRTK測位の結果と２周波で計算したRTK測位の結果をあわせて示した。それぞれで利用した測位衛星はGPS/BDS/GALILEOである。明らかに2周波による効果がでており、FIX率が67%から81%へ改善していた。またFLOAT解での位置精度も良いことがわかった。次に、静岡大学の構内で8の字旋回走行をしたときの結果を図4-39に示した。周囲が開けていることもあり、100%のFIX率でcm級の位置が出力されていた。図4-40には、2つのアンテ
4.6.まとめと課題
二輪車向け衝突防止研究委員会において、GNSS技術の利用による衝突防止手法の検討が主として実施された。特に現在のGNSSの都市部や開けた場所での実際の測位精度の検証や、低コストGNSS受信機の広がり、また準天頂衛星の補強データの可能性についてまとめられた。さらに通信方式や関連研究の動向についても調査結果が報告された。研究委員会は全部で４回行われ様々な議論がなされた。二輪車の衝突防止に関する具体的な手法や法整備の動きは、国内において現在のところほとんどなく議論されていない。海外においては、複数の例を挙げたように、GNSS等を利用した二輪車の衝突防止技術がここ1－2年で発表されている。ただし、ターゲットはあくまでも富裕層向けの二輪車であり、マーケットの大半を占めるアジア各国で利用することは想定されていないと考えられる。上記でも述べたように、二輪車の衝突防止において、GNSSの果たす役割は小さくなく、自身の正確な位置を周囲の自動車に知らせることは非常に有用である。自動車側は、すでにレーダやカメラを備えているものが多く販売されるようになり、自動車側でも二輪車の動きを察知することは可能で、さらに、二輪車側の正確な位置情報から事故につながりそうな動きを察知することができれば、ある意味二重の防止策となる。その際に重要なことは、やはり位置情報と通信の可否である。位置情報の信頼性については、自動車の自動運転支接でもこれから議論されるところであり、その結果を二輪車に適用することは可能である。現段階で、自動車でも車線を判別するレベルでGNSSの利用が検討はされており、多くの実証実験が行われている。一方、通信方式については、近未来の5Gの配備やスマホの進化を見ると、大きな問題なく自動車と二輪車間で通信が可能となるのではと予想する。課題について述べる。現在、国内では自動車の運転支援や自動運転はクローズアップされているが、二輪車については、社会的にも国の政策的にもあまり重要視されていない印象がある。もし低コストGNSS受信機とロバストな通信手段で、周囲に重要な位置情報を知らせることができるのであれば、導入面での障壁は低下し、どんどん利用される方向になるであろう。もちろん国の政策的な動きも重要である。また技術的な課題としては、上記でも述べたように位置情報の信頼性である。二輪車側の位置情報の精度は、今後も改善する方向ではあるが、完壁に正しいcm級の位置を常に提供することは困難であり、特に高架下やトンネル下ではGNSSでは位置を特定できない。そのため、他のセンサとの統合が必須であり、あわせて位置情報の信頼度を同時に伝えることが重要であると考える。例えば、比較的開けた場所であれば、1－2mの精度が担保されており、都市部であれば、1－10m、高架下であれば位置情報の信頼度は低いと伝えることである。これら信頼度について、より正しい数値を算出できる事がGNSSを利用する上での課題といえる。
5. 2輪以外の分野での小型受信機利用の検討
5.1.陸上で利用が検討されている分野
5.1.1. ドローン
無人ドローンにのせるには、アンテナを含めた軽量化・省電力化が必須。一般的に単独GNSS受信機が搭載されている。エリア制限があるケースや、自律飛行など高精度測位の需要も出てきている。ドローンの落下を検出する必要があり、機体が傾いてアンテナが大きく傾くと高精度測位が困難になる可能性もある。他センサとの併用が必要と考えられる。農業向けドローンに目を向けると、農薬散布や生育監視：効率の良い移動、自律飛行、複数飛行ために高精度測位が有用である。災害・救難ドローンでは、遭難者や被災者の捜索が目的で、産学地域実証試験などが進められている。都市部を含む広域災害時は、PPPでの高精度測位が役立つ可能性がある。点検ドローンでは、ダムや送電線、ソーラーなどのインフラ点検。カメラ・センサとの組み合わせが重要で、ダムの壁や鉄塔の側は、衛星遮断の可能性がある。輸送ドローンでは、輸送・宅配が目的となる。過疎地域での実験、運用検討が進められている。都市エリアや着陸エリアが限られる場合には、高精度測位が有用である。衛星遮断を考えると、ベランダ・玄関ではなくマンション屋上や駐車場などが現実的である。
5.1.2.小型車両
小型農機・小型除雪機での利用がすでに一部実用化されている。低価格の個人所有のものでの需要は大きく、草刈り機、除雪作業や作物運搬車などにも利用できる。竜動カート（車椅子を含む）では、郊外の歩道や室内外でのシームレス対応のニーズが高い。バイク・自転車と違い、高齢者が利用する確率が高いので、自動操縦のニーズは高いかもしれない。工場内などの敷地内を自律走行し、カメラで360度常時撮影し、不審者の侵入などを遠隔監視する。低価格化が課題で、販売価格帯としては、数十万程度となるであろう。
5.1.3.監視機器
小型化が小型化は必須ではないが、長期常設となるため省電力がのぞましい。また、複数台での監視によって監視精度が上がるため、低価格化も必要である。火山活動監視や・地殻変動監視にも向いている。タンクの劣化監視等でも検討されているようである。課題としては、安定性・堅牢性・メンテナンス・低価格化である。
5.1.4.交通安全分析サービス
準天頂衛星を利用して取得された高精度な車両の位置情報ログを分析することにより、制限速度超過、右左折禁止、一時停止違反、踏切不停止、進入禁止の５項目の違反を判定し、クライアント企業に提示する。ドライプレコーダの映像がなくても、位置情報だけで交通違反を可視化できる。
5.1.5.自動運転
準天頂衛星を利用した高精度測位では10cmレベルの精度があるため、カメラやLidar等が万が一利用できない状態のときの代替手法として検討されている。いずれにしても、複数のセンサのうち、最大の信頼度かつ精度を得られるものを、ソフトウエアが判断していく方向となるであろう。特に濃霧や雪道など視認性が悪い環境下でも車線認識等の支援が重要である。Lidarは届く範囲が100-200mと限らており、GNSSが得意とする開けた場所では自車位置推定が困難になる弱点があり、この部分も支援が可能である。自車位置推定だけでなく、路面情報を検知するセンサの１つとしても利用が可能である。自動運転が最初に導入される可能性が高いのは高速道路でのトラック隊列走行システムである。約10mの車問距離を保ったまま隊列を組み、時速70kmで走行する実験が実施されている。先頭車両のみドライバーが操縦し、後続車両は先頭車両と通信し、自動で追従する仕組みである。車線変更なども自動で行う。
5.1.6.ロードプライシング
GNSSを利用した課金システムは、欧州を中心に検討されており、日本もシンガポールでの実証実験に参加してきており、すでに実用化されていると聞いている。シンガポールの都市部センターに入る車両に対して課金するシステムである。GNSSとゲートでの管理が実施されている。またプロープ情報も活用し、迂回路誘導や走行経路に応じた動的課金を行うダイナミックロードプライシングも検討されている。課題としては、GNSSが提供できる精度と不正監視となる。GNSSによる精度が不十分であれば、IMUやSpeedセンサとの統合は必須であり、課金という性格上、非常に高い信頼性も求められる。また、自らのGNSSによる位置を欺瞞する不正に対して、欺瞞防止方法を確立する必要がある。
5.1.7.測量・建設・土木
精密な位置情報を利用した施工管理や地滑り検知等は高精度測位の利用が期待されている。特に国の政策としてi-Constructionを強く推進していることもプラスに働いている。測量・建設・土木作業現場は、働き手が減少することも予測されており、事実としてこの10年でもかなり減少している。そのため、現場での効率化を強く推進する必要があり、各社が積極的に導入の検討をしている。これまで、トータルステーション等を利用して、毎日測量をしていた業者の方が、GNSSによる高精度位置の利用へ移行していくことで、毎日現場に行く労力を削減することができ、新しい技術の習得し今後の人手不足にも対応していけるのではないかと考えられる。GNSSによる測量を行うことは、そのまま、モニタリング情報や結果がPCに保存されることを意味し、電子化にも大きく寄与する。課題は、測量したい現場に設置する、IoT端末の開発である。GNSS受信機そのものは問題ないが、不随する通信機器やバッテリ等をどうするかが重要である。通信については、携帯電話サービス会社が仮設置することも可能である。パッテリについては太陽光の活用も含めて、より最適なものが開発されることが期待される。
5.1.8.   LBS  (Location-Based Service)
位置情報を用いたサーピスは幅広く多様である。上記で紹介した利用分野以外にも様々あるため、ここではより人間の位置を利用したサービスの応用例を箇条書きで紹介する。 ①　屋外作業健康状態リアルタイム管理②観光・エンターテイメント③多言語ガイド・ナビ端末④埋もれたコンテンツの顕在化⑤視覚障害者の自立歩行補助システム⑥  ⑦　トラッキングサービス（経路、物流管理） ⑧スポーツデータへの活用⑨　屋内外シームレス測位
5.2.海洋で利用が検討されている分野
海洋には様々な領域があり、船舶、湾岸工事、水産、海洋環境等非常に幅広い。ここではいくつか実用化されていたり、利用可能性の高いアプリケーションを紹介する。
5.2.1.潮位測定(津波計)
以下に示したものは、津波等を検知するRTK測位を利用した潮位測定装置である。すでに日本沿岸部では実用化されており、東日本大震災時に大きな潮位を観測している。釜石沖に設置された津波計で6.7mであった。約20km沖でこの高さになると、沿岸部では通常2-3倍になることが知られており、実際にそうなった。RTKでは容易に1cmレベルの潮位を測定できるため、 1cmレベルでよければ、海面の高さの長期傾向を容易に測定することも可能である。ここでは、 2つの課題を挙げる。コストと沿岸から20km程度の制限があることである。コストについては、低コストGNSS受信機の出番であり、装置の小型化まで含めた議論が必要になるであろう。沿岸に近い場所であれば大きな機器の必要はなく低コスト化は容易であろう。通信のカバレッジにも問題ないといえる。一方、沿岸から遠い場所では、波も高く機器の大型化を余儀なくされる。通信のカバレッジは10-20kmであれば問題ないかもしれない。次に沿岸から20kmというのは、従来のRTK測位の限界であり、今後基線長を伸ばせるアルゴリズムの汎用化や、準天頂衛星の補強の１つであるPPP測位も利用できるであろう。いずれにしても、すでに実用化されているものの、今後の改良が期待できるアプリケーションである。また津波の被害の多い東南アジアや南米等海外への技術やノウハウの輸出も十分可能である。
5.2.2. 船舶のDPS  (Dynamic Positioning System)
船舶における定点保持技術であるDPSは、今後も海洋での発電施設等の建設に必須であり、船舶の自律航行にも必須の技術である。波の高い場所において、船舶を所定の位置に保持することは難しく、現在でも限られた企業しかこの技術を保有していない。小型船での自律航行では、 100万を超えるようなGNSS受信機を設置することは困難で、受信機の低コスト化も重要な課題である。DPSには、すでにSBASや海上保安庁のデファレンシャル技術が利用されており、今後、準天頂衛星の補強であるCLASやPPPが利用される可能性が高い。また沿岸部100km程度までであれば、SLASの利用も可能である。すでに海上保安庁の中波ビーコンによるデファレンシャル放送が停止されているため（2019年3月1日に停波）、直近の課題といえる。DPSに要求される精度はおおむね1m以内と言われているが、精度が良いことにこしたことはなく、上記に挙げた補強技術での実験検証が重要である。またそれらに対応する受信機開発も極めて重要であり、本研究開発で得られた低コストGNSS受信機が利用される可能性も十分にあるといえる。
5.2.3.小型船の自律航行と深浅測量
上記にも関連しているが、小型船の自律航行と深浅測量は双方が補完しあう技術である。深浅測量は日常的な業務であることが多く、人件費をできるだけ抑えるためには、一部でも船舶の自律化が期待されている。深浅測量に利用する船舶は小型から中型まで様々であるが、以下の図のように小型ボートで実施するケースもある。例えば、湖である。その場合、受信機の低コスト化が重要な課題といえる。
5.2.4.自動着桟システム
船舶の自律航行とならんで重要な技術が自動着桟である。広い海洋を航行している時の自律航行には、高精度は求められないが、沿岸部に近づくにつれて、さらには桟橋や岸壁にアプローチする時は、高精度の位置が必要である。具体的には10cm程度であると考えられるが、準天頂衛星の補強データである、CLASやPPPが利用できないか、実験等で検証することが重要である。すでに開始されている実験もあり、今後さらに増えていくことが予想される
参考資料
[1]ヤマハの瀬戸氏の発表資料[2] Dar, K. et al., "Wireless Communication Technologies for ITS Applications," IEEE Communications Magazine, vol. 48 (5), pp. 156-162, May 2010. [3] H. Seo, K. Lee, S. Yasukawa, Y. Peng and P. Sartori, "LTE evolution for vehicle-to-everything services," in IEEE Communications Magazine , vol. 54, no. 6, pp. 22-28, June 2016. [4] http://www.soumu.go.jp/main_content/000019517.pdf
一禁無断転載—
平成３０年度ＪＫＡ機械振興補助事業