図 -1 3 つの基本セグメントで構成する GPS ナビゲーションシステム図 -2 GPS 衛星システム出典 )NAVSTAR GPS USER EQUIPMENT INTRODUCTION 図 -4 GPS Space Vehicle Number SVN ID Code NumberPRN

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たいちしんまつ
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3 サーバ支援型位置情報システム玉地康雄伊藤忠テクノサイエンス株 tamachi@ctc-g.co.jp 根本健二スナップトラックジャパン株 knemoto@snaptrack.

電子政府や土地家屋などの地理空間情報の電子 GPS 電波の受信場面だけでなく衛星とその管制制御に化ネットワーク化などニーズとシーズの相乗的発展至るまでの全体システムの観点から見てメッセージフが幸いし技術開発が活発化しているローとその意味を整理することで高精度測定技術の全最近の半導体技術と通信ネットワーク技術の進歩によ容を具体的に説明するって測位システムが

1 3 サーバ支援型位置情報システム玉地康雄伊藤忠テクノサイエンス株根本健二スナップトラックジャパン株ネットワーク環境を活かしてサーバから緊急センターはじめにへ移動体の位置情報を伝達するような総合的な位置情報位置情報を利用した情報システムは最近技術面と利サービスシステムが実現でき実用に供せられ始めてい用面で急速に進展してきている GPSデバイスの小型化る携帯電話やモバイルでの地図利用カーナビの普及さそこで GPS システムを従来の単独測位型におけるらに電子政府や土地家屋などの地理空間情報の電子 GPS 電波の受信場面だけでなく衛星とその管制制御に化ネットワーク化などニーズとシーズの相乗的発展至るまでの全体システムの観点から見てメッセージフが幸いし技術開発が活発化しているローとその意味を整理することで高精度測定技術の全最近の半導体技術と通信ネットワーク技術の進歩によ容を具体的に説明するって測位システムが従来から原理的に周知のシステ基本セグメントと航法メッセージム方式でありながら急速に小型で安価に実装できるようになり普及してきたことが背景にある本稿では携帯測位端末とネットワーク上にあり測 GPS システムは宇宙衛星セグメント管制制御セグ位を支援するサーバが連携することによって測位性能をメントおよびユーザセグメントの 3 つのセグメントか向上させ各種位置情報サービスの開発環境を提供できら構成されているるサーバ支援型測位システムを中心に位置情報技術の図 -1 に GPS システムのセグメント構成を示す米国今後の方向を検討するコロラドスプリングスのマスタ管制センタですべてのサーバ支援型測位システムは移動体と基地局の双方衛星のモニタができるようになっている観測データの向データ通信機能を使ってサーバから移動体や基地解析をして衛星の精密な軌道情報やすべての衛星の軌局へ測位支援の情報を提供する方式である道情報クロックのずれなどを地上管制センタから衛サーバ支援型はほぼ必然的に移動網を用いるために星に送信している衛星はこの軌道情報を衛星自身の Wireless Assisted GPS 以下本文では WAG とも表現される原子時計が刻む時刻情報とともに航法メッセージに構成国際的には A-GPS や AGPS Assisted GPS と表記されていして地上へ向け UHF 帯に乗せて定められた周期で送信する本稿では A-GPS をサーバ支援型 GPS の 1 つとして考るえ議論を進めるカーナビに代表されるような従来の GPS 機器は移宇宙衛星セグメント動体が独自にできる限り多くの GPS 衛星の信号を受信し GPS 衛星は図 -2 に示すように地球を中心に通常 24 個て信号処理や位置の計算をすべて行う単独測位型であで構成されそれぞれ約 12 時間で軌道を周回するようるのに対してサーバ支援型測位システムでは GPS 衛に運用されている星の信号を常時受信する測位点を別途固定的に設け図 -3 は各衛星の地上の軌跡で明石からほぼ 90 てそこで取得した衛星の情報を最大限活用して移動全方位半球の範囲を通過する衛星をプロットしたもので体の測位を支援するこの方式ではさらに一歩進めてある IPSJ Magazine Vol.43 No.8 Aug

図 -1 3 つの基本セグメントで構成する GPS ナビゲーションシステム図 -2 GPS 衛星システム出典 )NAVSTAR

ID Code NumberPRN 4 1995 SVN40,46,33,30,38 SVN13,18-2 GPS 図 -3

下記のデータを明石を中心にした 180 度をみた図とした ) 出典 )http://www.colorado.

html -3 13 24 1 4-2 6 6 60 55 5 8 6 4 24 1989 2 7 10 管制セグメント

2 図 -1 3 つの基本セグメントで構成する GPS ナビゲーションシステム図 -2 GPS 衛星システム出典 )NAVSTAR GPS USER EQUIPMENT INTRODUCTION 図 -4 GPS Space Vehicle Number SVN ID Code NumberPRN SVN40,46,33,30,38 SVN13,18-2 GPS 図 -3 衛星の位置 - 軌道の概念図 (1998 年 9 月 29 日の軌道の一部分. 下記のデータを明石を中心にした 180 度をみた図とした ) 出典 ) 管制セグメント Kwajalein Hawaii Diego Garcia Ascension GPS NASAJPL IGSInternational GPS Service 200 GPS GPS ユーザセグメント GPS 巻 8 号情報処理 2002 年 8 月 - 2 -

3 SVN 39 PRN 09 SVN 22 PRN 22 SVN36 PRN06 SVN 24 PRN 24 SVN 51* PRN 20 SVN 14 PRN 14 SVN 25 PRN 25 SVN 38* PRN 08 SVN 27 PRN 27 SVN 19 PRN 19 SVN 30 PRN 30 SVN 13 PRN 02 SVN 35 PRN 05 SVN 44* PRN 28 SVN 33* PRN 03 SVN 31 PRN 31 SVN 37 PRN 07 SVN 46* PRN 11 SVN 17 PRN 17 SVN 34 PRN 04 SVN 15 PRN 15 SVN 21 PRN 21 SVN 40* PRN 10 SVN 23 PRN 23 SVN 26 PRN 26 SVN 43 PRN 13 SVN 32 PRN 01 SVN 29 PRN 29 図 -4 GPS 衛星の軌道プレーンと位置 ( 衛星 S の予備等を含む, * 印は各資料で異なる ) 出典 )NAVSTAR GPS USER EQUIPMENT INTRODUCTION (Public Release Version) 等より整理 GPS GPS 図 X,Y,Z T: GPS GPS 測位 GPS GPS GPS 図 -5 GPS ナビゲーション [PPS(Precise Positioning Service)] 22m 27.7m SPS [SPS(Standard Positioning Service)] SPS GPS SA 100m 156m SPS GPS 衛星信号 GPSL1 L2 2 UHF L MHz L1 M bps GPS M IPSJ Magazine Vol.43 No.8 Aug

4 図 -6 航法メッセージの構成図 -7 サーバ支援型測位シーケンス GPSデータ 50bps 図 GPS 2 GPS とサーバ支援 GPS GPS 24 GPS GPS Differential 図 -7 : GPS GPS GPS 巻 8 号情報処理 2002 年 8 月 - 4 -

5 TTFF(Time-To-First-Fix) TTFF GPS 1Cold Start C/A NAVSTAR GPS USER EQUIPMENTINTRODUCTIONSept Public Release Version -4 GPS SVN/PRN システムの特徴 GPS ON1 GPS GPS ハイブリッド構成測位 CDMA GPS GPS 4 GPS gpsone GPS 図 -8 gpsone MS GPS CDMA CDMA GPS Synchronized Network CDMA AFLT Advanced Forward Link TrilaterationGPS RTDRound Trip Delay 図 -9 GPS 3 2 gpsone GPS 1 1 PDE: Position Determination Entity SSSpread Spectrum SS GPS 20dB gpsone IPSJ Magazine Vol.43 No.8 Aug

図 -8 サーバ支援型ハイブリッド構成例 MMGPS SnapCore Conventional Smart Server Thin Server Autonomous GPS 感度 ( 初期 ) -152dBm -152dBm -142dBm -135dBm 感度 ( 連続 ) -152dBm -152dBm -152dBm -135dBm TTFF( 初期 ) 3 秒 3 秒 30 ~ 40

6 図 -8 サーバ支援型ハイブリッド構成例 MMGPS SnapCore Conventional Smart Server Thin Server Autonomous GPS 感度 ( 初期 ) -152dBm -152dBm -142dBm -135dBm 感度 ( 連続 ) -152dBm -152dBm -152dBm -135dBm TTFF( 初期 ) 3 秒 3 秒 30 ~ 40 秒 60 ~ 120 秒 TTFF 1 秒 1 秒 1 秒 1 ~ 10 秒精度 ( 初期 ) 3m ~ 5m 3m ~ 5m 15m ~ 20m 15m ~ 20m 精度 20% ~ 50% 向上表 -1 RTD= 図 -9 各基地局に対する RTD 20% ~ 50% 向上マルチモード MMGPS の比較表 RTD 20% ~ 50% 向上該当しないマルチモード GPS (MMGPS) 1 3 GPS 表 -1 MMGPSAPI Smart Server Mode: GPS Thin Server Mode: GPS Cell Broadcast Autonomous Mode: 152dBm WAG Thin ServerAutonomous ITS API 表 -2 応用サービス利用環境 f 巻 8 号情報処理 2002 年 8 月 - 6 -

表 -2 半導体チップの仕様例 SnapCore 図 -10 位置情報サービス基本構成図 -10 4 2 図 -11 3 サーバ支援型 GPS システムの事例 NTT NaviKDDI au Sprint PCS E911 GPS 図 -11 機能モデル要素間通信

7 表 -2 半導体チップの仕様例 SnapCore 図 -10 位置情報サービス基本構成図図サーバ支援型 GPS システムの事例 NTT NaviKDDI au Sprint PCS E911 GPS 図 -11 機能モデル要素間通信 GPS [ 事例 -1 どこ Naviサービス ] NTT 12 1 GPS Navi Naviewn 5 20m [ 事例 -2 ココセコムサービス ] 13 4 GPS GPS au IPSJ Magazine Vol.43 No.8 Aug

8 AFLT GPS 100% GPS CDMA [ 事例 -3 eznavigationサービス ] KDDI 13 9 gpsone eznavigationeznavigation GPS cdmaone GPS 3 GPS [ 事例 -4 米 Sprint PCS E911 対応 ] , % % FCC 1996 E911Enhanced ID 2 ALI: Automatic Location Identification Sprint PCS GPS ALI 今後の課題と展開 1 GPS VLSI GPS ITS 参考文献 1SnapTrack, Location Technologies for GSM, GPRS and WCDMA Networks, White Paper : ITS 2000/11/ ITS ITS WG NAVSTAR GPS USER EQUIPMENT INTRODUCTION. Public 巻 8 号情報処理 2002 年 8 月 - 8 -

図 -2 測位方式の概念図 RTK-GPS: Real Time Kinematic GPS 2 図 D-GPS RTK-GPS cm 1ms GPS CDMA 巻 8 号情報処理 2002 年 8 月 - 2 -

図 -2 測位方式の概念図 RTK-GPS: Real Time Kinematic GPS 2 図 D-GPS RTK-GPS cm 1ms GPS CDMA 巻 8 号情報処理 2002 年 8 月 - 2 - 1 RTK-GPS 柳原徳久 (株)日立製作所 n-yanagi@gm.merl.hitachi.co.jp 初本慎太郎 (株)日立産機システム hatsumoto-shintarou@ice.hitachi.co.jp 日本ではカーナビゲーションが広く普及しており新車への装着率は約 30 に達しているカーナビの位置検出には GPS Global Positioning System が用いられていることはよく知られている

図 -1 3 つの基本セグメントで構成する GPS ナビゲーション システム 図 -2 GPS 衛星システム出典 )NAVSTAR GPS USER EQUIPMENT INTRODUCTION 図 -4 GPS Space Vehicle Number SVN ID Code NumberPRN

図 -1 3 つの基本セグメントで構成する GPS ナビゲーションシステム図 -2 GPS 衛星システム出典 )NAVSTAR GPS USER EQUIPMENT INTRODUCTION 図 -4 GPS Space Vehicle Number SVN ID Code NumberPRN