Microsoft PowerPoint - 12NInst02-9.ppt [互換モード]

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たつぞうえいさか
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1 2.9 GPS 使用の実際 12NInst:02-49 船舶に設置されているものは通常問題ない. ハンディ GPS などは注意が必要衛星画面が表示されるものが多いので, 受信状態 ( 受信衛星数, 信号強度等 ) を確認. 緯度経度が表示されるまで数分かかるメニュー画面等で設定をする ( 測地系利用するシステム ( 地図 ) 等にあわせる, ディファレンシャルやWAAS 等の使用の有無, 表示単位 oo 度 oo 分 oo 秒や oo 度 oo.ooo 分出力インターフェイス, データの種類他の計器へ出力する場合等 ) 2.10 GPS 時間 (TAI) International Atomic Time:IAT (TAIは仏語の略) 世界で動作している複数の原子時計の時刻の平均 1955 年から運用 1958 年 1 月 1 日 0 時 0 分 0 秒 (UT2) =1958 年 1 月 1 日 0 時 0 分 0 秒 (TAI) UT2: 旧協定世界時 1972 年 1 月 1 日から協定世界時 (UTC) の基礎となる国際標準 UTC = TAI - 10 秒地球の自転速度にわずかな不規則性太陽時とのずれの採用 (1 秒のずれを修正 ) 1

2 うるう秒 UT1: 地球の自転に基づいて決められる世界共通の時刻系 UTCはUT1と0.9 秒以上ずれないようにする UT1は少しずつ遅くなっているので TAIとの間で差が生じるうるう秒の実施正のうるう秒 UTCの方がTAIより 1972 年 6 月 ~2012 年 6 月に25 回 (25 秒遅れ ) 現在 UTC = TAI - 35 秒 (1972 年に10 秒遅れていたので =-35) 負のうるう秒 UTCの方がTAIより現在までに実施されたことはない GPS 時間 : 年 1 月 6 日に GPS システム時間 = UT(TAI ー 19) とした年 7 月現在,UTC より 16 秒進んでいる (1980 年 1 月以降,16 回うるう秒があったため ) 衛星からの航法メッセージに UTC と GPSシステム時間の差の値が含まれているので, 受信機で表示したりインターフェイスからイスから外部へ出力するデータではUTCに変換された時刻の値が用いられる. 2

3 グレゴリオ暦とユリウス暦 ( 修正ユリウス暦 ) : 紀元前 4713 年 1 月 1 日正午から数えた平均太陽日 : ユリウス日から 2,400,000.5 日引いた値 GPS 時間のはじまり 1980 年 1 月 1 日 0 時 0 分 0 秒はユリウス日 2,444,244.5 ( 修正ユリウス日 44,244.0 ) JD をユリウス日とすると GPS の週番号 (WN) は WN = INT [ (JD ) / 7 ] で計算できる (INT[] は切り捨てによる整数化 ) 2.11 その他の測位システム EU を中心に開発が進めれられている当初, 民間が主体公的資金有料の予定? 高度約 24,000km に 30 機の衛星日本が独自に開発 GPS やガリレオと組み合わせて高精度の測位を行うもの準天頂衛星みちびき ( 最初の衛星 ): 2010 年 9 月 12 日打ち上げ衛星 1 機 3 機体制を計画アジア, オセアニアをカバーする予定 3

4 2.12 GPS コンパス 12NInst:02-55 ある距離をおいて設置した2つのアンテナで同時にGPSの電波を受信し, そのから2つのアンテナの位置関係 ( ベクトル ) を求める. ベクトル ( 方向と長さ ) が求まるのでが計測できる. アンテナを 2 組用いるものと 3 組用いるものがある. (3 組用いれば,1 つを基準として 2 つのベクトルが求まる ) 特徴 :

5 方位計算の原理 GPS 衛星電波の到来方向 2 つのアンテナの設置距離 L1 船首方向電波の到来方向と船首方向のなす角度 θ 基線ベクトル電波の行程差 L2 ( 位相差から時間差を計算し距離を算出 ) 電波の行程差 L2 ( 位相差から時間差を計算し距離を算出 ) アンテナ 1 ここで受信アンテナ 2 φ1 位相差 φ2 t t ( 周波数より ) ( 電波の速度より ) ここで受信 5

6 2.13 データ転送フォーマット (NMEA-0183) NMEA-0183 により, 航海計器で計測したデータを他の機器に転送 ( 通信 ) するための出力データフォーマット ( 書式 ) を規定している. ( NMEA : ) NMEA-0183 で情報機器と接続 ( 最近はを用いる場合もある ) 転送速度 : が標準 (AIS はが標準 ) データビット 8 ビットパリティなし, ストップビット : 1 ビットフォーマット : ASCII テキストトーカ (talker ID): GP : GPS 受信機 HE : Heading - North Seeking Gyro ( ジャイロコンパス ) RA : RADAR and/or TT(ARPA) ( レーダ ) VD : Velocity Sensor, Doppler, other/general ( ドップラー等 ) AI : AIS センテンス (setence): GGA GLL RMC VTG ZDA 主に GPS 関係のものを抜粋 : Global Positioning System Fix Data : Geographic Position, Latitude and Longitude : Recommended Minimum Specific GNSS Data : Course Over Ground and Ground Speed : Time & Date ( 例 ) $GPGGA,121945, ,N, ,E,1,07,03.7,00081,M,0000,M,,*71 トーカ (GP) センテンス (GGA) データ (, で区切る ) チェックサム (71:16 進数 ) 6

7 データの例 : GPS 12NInst:02-61 $GPGGA,121945, ,N, ,E,1,07,03.7,00081,M,0000,M,,*71 $GPGLL, ,N, ,E*6C $GPRMC,121945,A, ,N, ,E,000.9,261.3, ,,*12 $GPVTG,261.3,T,,,000.9,N,001.7,K,*08 $GPZDA,121945,09,12,2001,,*4B $GPGSV,2,1,07,29,05,042,08,20,64,070,40,28,53,223,46,04,26,267,29*7B $GPGSV,2,2,07,02,36,195,34,07,48,318,37,11,31,060,39,,,,*48 $GPGGA,121947, ,N, ,E,1,07,03.7,00081,M,0000,M,,*73 $GPGLL, ,N, ,E*6C $GPRMC,121947,A, ,N, ,E,000.8,261.3, ,,*11 $GPVTG,261.3,T,,,000.8,N,001.4,K,*0A $GPZDA,121947,09,12,2001,,*49 $GPGSA,A,3,29,20,28,04,02,07,11,,,,,,,,,,00.0,03.7, A *1A $GPGGA,121948, ,N, ,E,1,07,03.7,00081,M,0000,M,,*7C $GPGLL, ,N, ,E*6C トーカ : GP = GPS センテンス : GGA,GLL,ZDA 等データの例 : AIS 02-62!AIVDM,1,1,,B,16KDPCP0009cnwhClIF6T7800L2a,0*27!AIVDM,1,1,,B,16KDRGh02=acSbRCjcPI97H02@00,0*59!AIVDM,1,1,,B,36K2;u001uaat:nClEU6uUIn00rQ,0*5E!AIVDM,1,1,,A,14arJ00P039c16lCnM5Fcgwl04cd,0*17!AIVDM,1,1,,A,16K2:Cg0019c4v@Cn?pqqH@20H0?,0*00 1 A 16K2:Cg0019c4v@Cn?pqqH@20H0? 0*00!AIVDM,1,1,,B,16KJTf@P21a`sdpCi8>qfOv224h0,0*0A 6 ビット符号化されたメッセージデータトーカ : AI = AIS センテンス : VDM = VHF data-link Message VDO = VHF data-link Own-vessel report 7

8 GPS のセンテンス GGA - Global Positioning System Fix Data GLL - Geographic Position, Latitude and Longitude GSA - GNSS DOP and Active Satellites RMC - Recommended Minimum Specific GNSS Data VTG - Course Over Ground and Ground Speed ZDA - Time & Date GGA - Global Positioning System Fix Data Time, Position and fix related data for a GPS receiver $--GGA,hhmmss.ss,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x,xx,x.x,x.x,M,x.x,M,x.x,xxxx*hh<CR><LF> ) Universal Time Coordinated (UTC) 2) Latitude 3) N or S (North or South) 4) Longitude 5) E or W (East or West) 6) GPS Quality Indicator, 0 - fix not available, 1 - GPS fix, 2 - Differential GPS fix(values above 2 are 2.3 features) 3 = PPS fix 4 = Real Time Kinematic 5 = Float RTK 6 = estimated (dead reckoning) 7 = Manual input mode 8 = Simulation mode 7) Number of satellites in view, ) Horizontal Dilution of precision (meters) 9) Antenna Altitude above/below mean-sea-level (geoid) (in meters) 10) Units of antenna altitude, meters 11) Geoidal separation, the difference between the WGS-84 earth ellipsoid and mean-sea-level (geoid), "-" means mean-sea-level below ellipsoid 12) Units of geoidal separation, meters 13) Age of differential GPS data, time in seconds since last SC104 type 1 or 9 update, null field when DGPS is not used 14) Differential reference station ID, ) Checksum 8

9 ( 例 ) GGA,123519, ,N, ,E,1,08,0.9,545.4,M,46.9,M,, * Fix taken at 12:35:19 UTC ,N Latitude 48 deg ' N ,E Longitude 11 deg ' E 1 Fix quality: 0 = invalid 1 = GPS fix 2 = DGPS fix 08 Number of satellites being tracked 0.9 Horizontal dilution of position 545.4,M Altitude, Metres, above mean sea level 46.9,M Height of geoid (mean sea level) above WGS84 ellipsoid (empty field) time in seconds since last DGPS update (empty field) DGPS station ID number *42 mandatory checksum GLL - Geographic Position - Latitude/Longitude $--GLL,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,hhmmss.ss,a,m,*hh<CR><LF> Field Number: 1) Latitude 2) N or S (North or South) 3) Longitude 4) E or W (East or West) 5) Universal Time Coordinated (UTC) 6) Status A - Data Valid, V - Data Invalid 7) FAA mode indicator (NMEA 2.3 and later) 8) Checksum 9

10 ( 例 ) 12NInst:02-67 GLL, ,N, ,W,225444,A ,N Latitude 49 deg min. North ,W Longitude 123 deg min. West Fix taken at 22:54:44 UTC A Data valid RMC - Recommended Minimum Navigation Information $--RMC,hhmmss.ss,A,llll.ll,a,yyyyy.yy,a,x.x,x.x,xxxx,x.x,a,m,*hh<CR><LF> Field Number: 1) UTC Time 2) Status, V=Navigation receiver warning A=Valid 3) Latitude 4) N or S 5) Longitude 6) E or W 7) Speed over ground, knots 8) Track made good, degrees true 9) Date, ddmmyy 10) Magnetic Variation, i degrees 11) E or W 12) FAA mode indicator (NMEA 2.3 and later) 13) Checksum

11 ( 例 ) RMC,225446,A, ,N, ,W,000.5,054.7,191194,020.3,E* Time of fix 22:54:46 UTC A Navigation receiver warning A = OK, V = warning ,N Latitude 49 deg min North ,W Longitude 123 deg min West Speed over ground, Knots Course Made Good, True Date of fix 19 November ,E Magnetic variation 20.3 deg East *68 mandatory checksum VTG - Track made good and Ground speed $--VTG,x.x,T,x.x,M,x.x,N,x.x,K,m,*hh<CR><LF> Field Number: 1) Track Degrees 2) T = True 3) Track Degrees 4) M = Magnetic 5) Speed Knots 6) N = Knots 7) Speed Kilometers Per Hour 8) K = Kilometers Per Hour 9) FAA mode indicator (NMEA 2.3 and later) 10) Checksum 11

12 ( 例 ) VTG,054.7,T,034.4,M,005.5,N,010.2,K 054.7,T True track made good 034.4,M Magnetic track made good 005.5,N Ground speed, knots 010.2,K Ground speed, Kilometers per hour ZDA - Time & Date - UTC, day, month, year and local time zone $--ZDA,hhmmss.ss,xx,xx,xxxx,xx,xx*hh<CR><LF> Field Number: 1) UTC time (hours, minutes, seconds, may have fractional subsecond) 2) Day, 01 to 31 3) Month, 01 to 12 4) Year (4 digits) 5) Local zone description, 00 to hours 6) Local zone minutes description, apply same sign as local hours 7) Checksum 12

13 ( 例 ) 12NInst:02-73 ZDA,121945,09,12,2001,,*4B h 19m 45s 09 Day Month Year

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untitled HOLUX GR-213 GPS 受信機ユーザーガイドへミスフィア 211-0015 神奈川県川崎市中原区北谷町 16-3 ソニア北谷町ビル 2 階 Tel. 044-223-7071 Fax. 044-223-7072 GR-213 1... 3 1.1... 3 1.2... 3 1.3... 4 1.3.1... 4 1.3.2... 4 1.3.3... 4 1.3.4... 4 1.3.5