国土技術政策総合研究所　研究資料

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1 SSN 国総研資料第 54 号平成 年 月 国土技術政策総合研究所資料 EHNA NE of Naional nsiue for and and nfrasrucure Managemen No.54 Januar 009 中低速移動体への RK-GPS 適用化技術の開発に関する技術資料 - ソフトウェア仕様書 - 金澤文彦 有村真二 湯浅直美 Applicaion of inegraed RK-GPS/NS ssems for consrucion machiner -he specificaions for sofwares- Fumihio KANAZAWA, Shinji ARMURA, Naomi YUASA 国土交通省国土技術政策総合研究所 Naional nsiue for and and nfrasrucure Managemen Minisr of and, nfrasrucure, ranspor and ourism, Japan

2 国土技術政策総合研究所資料 echnical Noe of NM 第 54 号 009 年 月 No.54 Januar 009 中低速移動体への RK-GPS 適用化技術の開発に関する 技術資料 - ソフトウェア仕様書 - 金澤文彦 *, 有村真二 *, 湯浅直美 * Applicaion of inegraed RK-GPS/NS ssems for consrucion machiner - he specificaions for sofwares - Fumihio KANAZAWA*, Shinji ARMURA*, Naomi YUASA* 概要本研究では 平成 5 年度から平成 9 年度の 5 ヶ年において 作業用車両 建設機械等 等の中低速移動体において 連続的高精度 RK-GPS 測位が可能となる技術基盤の構築を行った 本仕様書は 開発したソフトウェアの仕様を 民間等における研究成果の活用のために公開するものである キーワード : RK-GPS, 準天頂衛星, 中低速移動体 Snopsis n his research, we buil a echnolog base which enable consrucion machiner o coninuous highl precise RK-GPS posiioning,from 003 o 007fiscal ear. his noe publishes he specificaion for sofware made in he research, for applicaion in he privae enerprise and so on. Ke Words : RK-GPS, he Quasi-Zenih Saellies Ssem, onsrucion machiner * 高度情報化研究センター情報基盤研究室 nformaion echnolog Division, Research ener for Advanced nformaion echnolog

3 目次 章一般事項... - 適用範囲... - 参考文書 用語の説明 ソフトウェアの概要 マルチパス誤差低減技術 RK-GPS 高速初期化技術 慣性航法複合技術 ソフトウェアの特徴 ソフトウェアの動作環境 動作環境 開発環境 機器構成... 8 章ソフトウェア仕様 機能 全体処理フロー 入力データ 出力データ 章マルチパス誤差低減処理 マルチパスの検出 章 RK-GPS 高速初期化処理 処理フロー 二周波搬送波位相モデルによる電離層遅延の算出 SAASAMNEN モデルによる対流圏遅延の算出 躍度モデルの算出 イノベーションによるサイクルスリップの検出 観測方程式の算出 カルマンフィルタ アンビギュイティ実数解の算出 アンビギュイティ整数解の探索 アンビギュイティ整数解の検定 位置探索手法 移動局位置の算出... 44

4 5 章慣性航法複合演算処理 処理フロー 座標系の定義 慣性航法演算 誤差方程式の算出 位置オフセット処理 SEY UPED 方式 GHY UPED 方式 フィルタ変数の引継ぎ 切換え方式 拡張カルマンフィルタ 参考ソフトウェアの構築例... 86

5 中低速移動体への RK-GPS 適用化技術の開発に関する技術仕様書 章一般事項 - 適用範囲本仕様書は GPS 相対測位である RK-GPSReal-ime Kinemaic GPS における高速初期化技術とマルチパス誤差低減技術が組み込まれた測位演算処理及び RK-GPS と MUnerial Measuremen Uni を複合させた RK-GPS/MU 複合航法演算のソフトウェアについて規定する - 参考文書 土屋淳, 辻宏道 : 新 GPS 測量の基礎, 社団法人日本測量協会 00 年 9 月. 佐田達典 :GPS 測量技術, オーム社 003 年 0 月. 3 GPS/GNSS シンポジウム 004 テキスト 4 W. Gurner, RNEX, he Receiver ndependen Echange Forma Version.0, 5 P. J. G. eunissen: he eas-squares Ambigui Decorrelaion Adjusmen: A Mehod for Fas GPS neger Ambigui Esimaion, J. Geodes, Vol. 70, pp. 65 8, P. J. de Jonge and.. J. M. iberius: he AMBDA Mehod for neger Ambigui Esimaion: mplemenaion Aspecs, No. of GR-Series, Delf Geodeic ompuing enre, Neherlands, 近藤賢太郎,RK-GPS 搬送波測位の整数 ambigui の初期化決定における正解 / 不正解決定の発生確率の理論的計算, 第 47 回宇宙科学技術連合会講演会講演集,pp 年. 8 P. Misra and P. Enge: Global Posiioning Ssem -- Signals, Measuremens, and Performance, Ganga-Jamuna Press, Massachuses, G.M.Siouris: Aerospace Avionics Ssems, A Modern Snhesis: Academic Press, San Diego, R.M.Rogers: arge Azimuh NS Error Models for n-moion Alignmen and-vehicle Posiioning, Proceedings of he nsiue of Navigaion, Naional echnical Meeing 00, ong Beach, A, Januar, 00. 片山徹 : 応用カルマンフィルタ, 朝倉書店 000 年 月. U.S. Air Force, Navsar GPS Space Segmen/Navigaion User nerface, D-GPS-00, RN-00-00, Rev., Sep 997.

6 -3 用語の説明本仕様書で使用している用語を以下に示す GPS Global Posiioning Ssem: 全地球測位システム RK Real ime Kinemaic: 移動体高精度 GPS 測位 つの受信機からある衛星までの距離の差を搬送波の位相を使って求め 基線ベクトルを決定する計測方法 3 擬似距離衛星と受信機間の距離のことであり 受信機の時計誤差に起因する比較的大きい誤差が含まれるため 擬似 と呼ばれる 4 搬送波位相搬送波の位相変化分を積算したものであり 擬似距離よりも精密な衛星 受信機間の測距が可能であるが 整数波長分の不確定性を含む 5 アンビギュイティ搬送波位相観測量に含まれる 整数分の不確定性 6 ドップラ周波数 GPS 衛星と受信機間の相対的な距離変化に起因するドップラ効果により生じる受信機で観測される搬送波周波数の変化分 7 エフェメリス GPS 衛星の軌道計算の6 要素 8 アルマナック概略の GPS 衛星の軌道情報 9 高速初期化 RK-GPS におけるアンビギュイティを高速に決定する技術 0 サイクルスリップ RK-GPS において観測中に衛星電波受信に瞬断があると GPS 受信機での位相積算も一時中断してしまい 位相データにずれが生じる現象 マルチパス衛星から発射された電波が つ以上の経路で受信機に届く現象 精度低下率 DP 衛星配置による測位精度の低下率を数字で表したもの DPDiluion of Precision は数値が大きくなるほど精度が低くなる 測位誤差が大きくなる ように表される DP にはその定義の仕方によって種々の指標がある GDPGeomerical DP は幾何学的な精度低下を表す指標 PDPPosiion DP は三次元的な位置の精度低下を表す指標 HDPHorizonal DP は水平方向の精度低下を表す指標 VDPVerical DP は上下方向の精度低下を表す指標 DPime DP は時間の精度低下を表す指標である 3 二重位相差相対測位において波数の観測値に含まれる衛星時計と受信機時計の誤差の影響を除去するため 個の衛星と 個の受信機間での観測値の差 4 基準局相対測位において位置が既知である GPS 受信機のこと 5 移動局相対測位において位置が未知である GPS 受信機のこと 6 MU 3 軸のジャイロと 3 軸の加速度計から構成される慣性装置 nerial Mesuremen Uni

7 7 NS nerial Navigaion Ssem: 慣性航法装置 8 ジャイロ 物体の角速度を得るためのセンサ 9 慣性航法演算 角速度と加速度を積算して 初期位置からの移動量及び速度 姿 勢 方位を演算する手法 0 アライメント NS における初期姿勢 初期方位を求める初期化処理 複合航法 GPS と MU を組み合わせた測位技術 oosel oupled GPS 測位演算で求めた位置 速度を用いる複合航法方式 3 ighl oupled GPS 信号の擬似距離 搬送波位相を用いる複合航法方式 4 カルマンフィルタ 線形な状態空間モデルで記述されるシステムの状態推定を 最小 乗規範の下で逐次的に行う推定器 5 RNEX 受信機のデータ出力に関する共通データ形式として多く使われて いるもので 観測データ ファイル 航法メッセージN ファ イル 気象観測M ファイル の 3 種類がある Receiver Ndependen EXchange Forma -4 ソフトウェアの概要本ソフトウェアは GPS の二周波受信機データと MU データを用いて RK-GPS 測位演算と RK-GPS/MU 複合航法演算を行い 結果を出力する 以下にマルチパス誤差低減技術 RK-GPS 高速初期化技術及び慣性航法複合技術の概略を説明し ソフトウェアの特徴について記述する 3

8 -4- マルチパス誤差低減技術一般にマルチパスとは 電波の伝播において送信側から送出された信号が つ以上の経路を通って受信側に到達する現象のことである GPS においては 衛星から送出された電波がアンテナに直接到来する直接波と受信アンテナ周囲の建物や地表で反射された反射波が重なり合った現象をマルチパスと呼ぶ マルチパスが発生する環境において GPS 受信機で直接波と反射波を同時に受信すると GPS 受信機は両者が合成された信号を基に測位を行うことになる この直接波と反射波が合成された信号は 直接波の波形を崩し受信機の動作に影響を及ぼす その影響は GPS 受信機での擬似距離測定の誤差となって現れる また GPS 衛星と受信アンテナ間に障害物が存在し 直接の見通しが無いのにもかかわらず 衛星からの電波がその障害物を回り込んで受信アンテナに届く現象である回折波もマルチパス誤差の原因の つであり 反射波と同様に GPS 衛星から届く信号波形を乱し測距誤差を生じさせる 移動体においては 信号の反射位置は常に高速で変化するため 適切なモデルを利用することが難しい 特に都市部においては建物等によるマルチパスの影響を受け 大きな測位誤差が生じることが問題となる このような背景から移動体測位において マルチパス誤差の低減が重要な技術課題となっている 図 -4- 反射波と回折波の例 本仕様書では図 -4- のように障害物によって反射 回折された GPS 信号が 直接波と比較して信号強度が低くなる傾向を用いて マルチパス誤差の低減を図る この特徴を利用すれば 受信機で実際に受信した信号強度と直接波が到達した場合の信号強度推定値とを比較することで 劣化信号を特定することができる 4

9 -4- RK-GPS 高速初期化技術 RK-GPS は GPS 衛星から送られる搬送波の位相を測定し 搬送波の波数を推定することにより 高精度に位置を求める相対測位手法である この手法では 基準局と移動局との搬送波の行路差上にある波数を推定する初期化処理が必要である 図 -4- この波数の整数部を neger Ambigui 日本語では アンビギュイティ 又は 整数値バイアス と呼び 初期化処理では波数の小数部は観測量から求められるが アンビギュイティは未知量となる 初期化処理の際にこのアンビギュイティの値によって無数の基線ベクトルの候補 多重解 が存在し 図 -4-3 この多重解から真の解 整数解 を求めるのに数十秒から数分を要してしまう 本仕様書は この問題に対し 中低速移動体における継続した高精度位置を特定するため アンビギュイティを高速に初期化するアルゴリズムを記述する 衛星 同じ衛星からの搬送波 波数の整数部 搬送波の行路差 基準局 移動局 図 -4- 搬送波におけるアンビギュイティ 5

10 図 -4-3 基線ベクトルの候補 多重解 -4-3 慣性航法複合技術前項に記載した RK-GPS 測位技術を用いることで 中低速移動体に適用できる高精度測位が可能となるが この技術は GPS 衛星が 4 基以上可視できるような上空視界の良好な場所で使用することが前提となる よって 山間部の谷間など上空視界が良好でない場所では移動体には適用できない 図 -4-4 図 -4-4 建設現場の GPS 測位環境 上記の問題を解決するために 本仕様書では移動体の 3 次元位置 姿勢を検出する慣性航法 6

11 装置 NS の演算処理を記述する RK-GPS 測位が不可能な上空視界の良好でない場所では 電波環境に依存せず 搭載したセンサのみで測位できる NS は有用である しかし NS における問題点として センサから得られる加速度や角速度を積分して位置を求めるため センサ固有のバイアスやドリフトに起因する誤差が時間の経過とともに蓄積され 測位精度を劣化させる点が挙げられる さらにコストを下げるために低価格な NS を用いた場合 誤差が急激に増大するため 作業用車両への適用は困難である この誤差の増大を抑える方法として RK-GPS と NS を組み合わせて 互いの欠点を補いながら最適な航法性能を維持 向上させる複合航法演算方法について記述する -4-4 ソフトウェアの特徴本ソフトウェア 高精度測位ソフトウェア は GPS データ MU データ及び設定パラメータを入力とし 測位演算処理を行い 演算結果を出力する 構成図を図 -4-5 に示す GPS データ MU データ パラメータ 高精度測位ソフトウェア 演算結果 図 -4-5 高精度測位ソフトウェアの構成 7

12 -5 ソフトウェアの動作環境 -5- 動作環境 本ソフトウェアの動作環境例を表 -5- に示す 表 -5- 動作環境例 No. 項目 内容 動作機器 P/A 互換機等 S Microsof Windows XP SP 等 3 メモリ G be 以上 4 HDD 0 G be 以上 5 シリアルポート 3ポート 通信によるデータ入力時は必要 -5- 開発環境 本ソフトウェアの開発環境例を表 -5- に示す 表 -5- 開発環境例 No. 項目 内容 開発ツール コンパイラ 開発言語 -5-3 機器構成ソフトウェアをリアルタイムに動作させる機器の構成例を図 -5- に示す 移動局用 GPS 受信機 基準局 GPS 受信機 MU シリアルクロスケーブル シリアルクロスケーブル シリアルクロスケーブル P 等 高精度測位ソフトウェア 図 -5- 機器構成例 8

13 また P へ接続させる GPS 受信機と MU の仕様を表 -5-3 と表 -5-4 に示す 表 -5-3 GPS 受信機の仕様 項目 ime inerval 性能 GPS 受信機 [Hz] 周波 GPS 受信機, 表 -5-4 MU の仕様 項目 ime inerval 角速度加速度 MU 50 [Hz] 検出範囲 ±00 /s バイアス 0 /hrms スケールファクタ ±0.% 検出範囲 ±9.4m/s バイアス m/s スケールファクタ ±0.% 9

14 章ソフトウェア仕様 - 機能本ソフトウェアは GPS データと MU データを用いて RK-GPS 高速初期化技術と慣性航法複合技術より高精度な測位演算処理を行い 演算結果を出力する 以下に仕様を示す 本ソフトウェアの機能を表 -- に示す RK-GPS は高速初期化を行うための技術であり 複合航法は RK-GPS が測位不能時に位置精度を補完する技術である アルゴリズムについては次章以降に示す 表 -- ソフトウェアの機能 処理機能内容 RK-GPS 高速初 期化技術 運動モデル初期位置探索電離層モデル対流圏モデルサイクルスリップ検出マルチパスデータ除去アンビギュイティ探索アンビギュイティ検定 躍度モデルアンビギュイティの探索範囲の拡大二周波搬送波位相モデル Saasamoinen モデルカルマンフィルタのイノベーション検定電波強度判定 AMBDA 法残差の二乗和の比 慣性航法複合技術慣性航法ストラップダウン演算処理 複合方式 フィルタ オフセット処理 oosel coupled 方式と ighl coupled 方式の切換え 拡張カルマンフィルタ GPS アンテナ位置と MU 位置のオフセット補正 0

15 - 全体処理フロー本ソフトウェアの全体処理フローを図 -- に示す 観測データの取得 RK-GPS 高速初期化処理 複合航法処理 なし あり 慣性航法複合演算処理 結果出力 図 -- 全体処理フロー図 -3 入力データ本ソフトウェアの入力データは以下となる 基準局 GPS データ 移動局 GPS データ 3エフェメリスデータ 4アルマナックデータ 5MU センサデータ 6 演算用パラメータ 各入力データの内容を以下に示す 基準局 GPS データ基準局 GPS データは基準局 GPS 受信機から送信されるデータである 基準局 GPS データの内容を表 -3- に示す

16 表 -3- 基準局 GPS データ内容 No. 項目 単位 仕様 Num GPS 衛星の観測数 PRN 衛星番号 3 m 擬似距離 5 ccle 帯搬送波位相積算値 ccle 帯搬送波位相積算値 7 D Hz 帯ドップラ周波数 D Hz 帯ドップラ周波数 8 S db-hz 帯 N 比 S db-hz 帯 N 比 9 locime sec ロックタイム 0 Saus トラッキングステータス 移動局 GPS データ移動局 GPS データは移動局 GPS 受信機から送信されるデータである データの内容は基準局 GPS データと同じである 3 エフェメリスデータ エフェメリスデータは移動局 GPS 受信機から送信されるデータである エフェメリスデー タの内容を表 -3- に示す 表 -3- エフェメリスデータ内容 No. 項目 単位 仕様 PRN 衛星番号 ow sec ime of wee 3 healh 衛星の健康状態 4 DE エフェメリスの発行番号 5 DE エフェメリスの発行番号 6 wee GPS wee 7 z wee 周番号 8 oe sec 軌道の元期 9 A M 軌道長半径 0 N rad/sec 平均運動の補正値 M0 rad 元期の平均近点角 ecc 離心率 3 ω rad 近地点引数

17 No. 項目 単位 仕様 4 cuc rad 緯度引数に対する余弦補正係数 5 cus rad 緯度引数に対する正弦補正係数 6 crc m 軌道半径に対する正弦補正係数 7 crs m 軌道半径に対する余弦補正係数 8 cic rad 軌道傾斜角に対する余弦補正係数 9 cis rad 軌道傾斜角に対する正弦補正係数 0 0 rad 元期の軌道傾斜角 do rad/sec 軌道傾斜角変化率 ω0 rad 元期の昇交点経度 3 ωdo rad/sec 昇交点経度変化率 4 iodc クロック情報番号 5 oc sec クロック時刻 6 gd sec 電離層群遅延誤差 7 af0 sec 衛星時計バイアス 8 af sec/sec 衛星時計ドリフト 9 af sec/sec/sec 衛星時計ドリフト率 30 AS Ani-Spoofing 3 N rad/sec 平均運動 3 URA ユーザー距離精度 4 アルマナックデータ アルマナックデータは移動局 GPS 受信機から送信されるデータである アルマナックデー タの内容を表 -3-3 に示す 表 -3-3 アルマナックデータ内容 No. 項目 仕様 0 電離層遅延パラメータ 電離層遅延パラメータ 3 電離層遅延パラメータ 4 3 電離層遅延パラメータ 5 β0 電離層遅延パラメータ 6 β 電離層遅延パラメータ 7 β 電離層遅延パラメータ 8 β3 電離層遅延パラメータ 3

18 5 MU センサデータ MU センサデータは MU センサから送信されるデータである MU センサデータの内容 を表 -3-4 に示す 表 -3-4 MU センサデータ内容 No. 項目 単位 仕様 GPS 時刻時 hr 分解能 : 範囲 :0~3 GPS 時刻分 min 分解能 : 範囲 :0~59 3 GPS 時刻秒 sec 分解能 :60/ 5 範囲 :0.000~ 角速度 X 軸 deg/s 分解能 :00/ 5 範囲 :±00 5 角速度 Y 軸 deg/s 分解能 :00/ 5 範囲 :±00 6 角速度 Z 軸 deg/s 分解能 :00/ 5 範囲 :±00 7 加速度 X 軸 m/s 分解能 :98/ 5 範囲 :±98 8 加速度 Y 軸 m/s 分解能 :98/ 5 範囲 :±98 9 加速度 Z 軸 m/s 分解能 :98/ 5 範囲 :±98 6 演算用パラメータ 演算用パラメータは 測位演算に用いる設定用のパラメータである 演算用パラメータの内 容を表 -3-5 に示す 表 -3-5 演算用パラメータ内容 No. 項目 単位 仕様 測位方式 測位方式 RK-GPS 高速初期化 or 慣性航法複合技術 緯度 deg 基準局位置 WGS84 座標系 緯度 3 経度 deg 基準局位置 WGS84 座標系 経度 4 高度 m 基準局位置 WGS84 座標系 楕円体高 5 仰角マスク deg 衛星仰角マスク 6 c m/s 光速 7 f Hz 帯搬送波周波数 4

19 No. 項目 単位 仕様 8 f Hz 帯搬送波周波数 9 GPS 周期 Hz GPS 入力データの周期 0 MU 周期 Hz MU 入力データの周期 pi 円周率 EARH_RAE Rad/s 地球自転角速度 3 G 重力パラメータ 4 地球の長半径 m 地球の長半径 5 離心率の平方数 離心率の平方数 6 sd_dev_r m 搬送波位相の観測誤差の標準偏差 7 sd_dev_r_pr m 擬似距離の観測誤差の標準偏差 8 sd_dev_r_ion m 電離層遅延誤差の標準偏差 9 sd_dev_r_rop m 対流圏遅延誤差の標準偏差 0 sd_dev_pp m 位置の初期標準偏差 sd_dev_pv m/s 速度の初期標準偏差 sd_dev_pa m/s^ 加速度の初期標準偏差 3 sd_dev_pj m/s^3 躍度の初期標準偏差 4 sd_dev_pn ccle 整数値バイアスの初期標準偏差 5 sd_dev_pion m 電離層遅延の初期標準偏差 6 d_dev_prop m 対流圏遅延の初期標準偏差 7 sd_dev_j m/s^3 躍度のシステム雑音の標準偏差 8 sd_dev_a m/s^ 加速度のシステム雑音の標準偏差 9 sd_dev_v m/s 速度のシステム雑音の標準偏差 30 sd_dev_ m 位置のシステム雑音の標準偏差 3 sd_dev_ion m 電離層遅延のシステム雑音の標準偏差 3 sd_dev_rop m 対流圏遅延のシステム雑音の標準偏差 33 alpha_m 時定数の逆数 34 heigh_h m 相対湿度 HR の観測地点の高さ 35 heigh_ m 気温の観測地点の高さ 36 heigh_p m 気圧の観測地点の高さ 37 humid_rop % 相対湿度 HR 38 empe_rop 気温 39 press_rop hpa 気圧 40 N0_mp_loss マルチパスによる電波強度 /N0 の減衰量 4 raio_hreshold アンビギュイティ検定における残差二乗和の比の閾値 4 cs_hazard_rae サイクルスリップ検出における危険率 43 bunsan カルマンフィルタ初期共分散値 複合航法 5

20 No. 項目 単位 仕様 44 ansou_noize カルマンフィルタ観測ノイズ分散値 複合航法 45 ssem_noize カルマンフィルタシステムノイズ分散値 複合航法 46 offse m GPS と MU のオフセットパラメータ [X,Y,Z] -4 出力データ本ソフトウェアの出力データを表 -4- に示す 表 -4- 出力データ仕様 No. 項目単位仕様 測位技術 使用測位技術を示すフラグ :RK-GPS : 複合航法 総 epoch 数 演算処理したエポック数 3 GPS 日付 測位演算に使用した GPS データの日付 4 GPS 時刻 測位演算に使用した GPS データの時刻 5 捕捉衛星数 測位演算に使用した GPS データの捕捉衛星数 6 GDP 測位演算結果 GDP 値 7 PDP 測位演算結果 PDP 値 8 HDP 測位演算結果 HDP 値 9 VDP 測位演算結果 VDP 値 0 緯度 deg 測位演算結果現在位置 WGS84 座標系 緯度 経度 deg 測位演算結果現在位置 WGS84 座標系 経度 高度 m 測位演算結果現在位置 WGS84 座標系 楕円体高 3 ロール角 deg 測位演算結果ロール角 複合航法演算時 4 ピッチ角 deg 測位演算結果ピッチ角 複合航法演算時 5 方位角 deg 測位演算結果方位角 複合航法演算時 6 アンビギュイティ決定状況 測位演算結果アンビギュイティ決定状況 : 決定 : 未決定 7 サイクルスリップ発生回数 回 測位演算結果サイクルスリップ発生回数 8 マルチパス発生回数 回 測位演算結果マルチパス発生回数 6

21 3 章マルチパス誤差低減処理 3- マルチパスの検出マルチパスの検出処理内容を以下に示す 機能マルチパス誤差が含まれた GPS 衛星を特定する アルゴリズム一般に障害物によって反射 回折された GPS 信号 劣化信号 は 直接波と比較して信号強度が低くなる傾向を持つ この特徴を利用して劣化信号を特定し除去する 具体的なアルゴリズムは SS oba : 移動局側で受信した衛星信号の信号強度の観測値 EV oba : 移動局側で受信した衛星の仰角の計算値 SS ref θ : 信号強度を衛星仰角 θ の変数として表した関数とすると と表すことができる SS DFF SS EV SS 3-- ref oba oba 受信している各衛星に対して エポック毎に 式 3-- より SS DFF を計算し その値があらかじめ定めた閾値によりも大きい場合は その衛星の信号は劣化信号と判断して測位計算から除外する 劣化信号除去手法処理部の処理フローを図 3-- に示す ステップ : 別の処理部から 信号強度 衛星仰角データ 衛星使用フラグを読み込む ステップ : 読み込んだ仰角データから SS ref EVoba の値を計算する ステップ 3: SS DFF の値を計算する ステップ 4: SS DFF と設定した閾値とを比較し 閾値以上であれば衛星使用フラグを変更し 測位計算に使用する衛星から取り除く ステップ 5: 衛星使用フラグを測位計算ルーチンに渡す 7

22 図 3-- マルチパスデータ除去フロー 劣化信号除去手法処理部の外部インターフェースを表 3-- に示す 表 3-- 外部インターフェース 区分 項目 内容 入力 信号強度 受信機が出力する信号強度 入力 衛星仰角 衛星位置とアンテナ位置から計算することが出来る 入力 衛星使用フラグ 劣化信号除去により衛星信号を除去するかのフラグ 出力 衛星使用フラグ 劣化信号除去により衛星信号を除去するかのフラグ 8

23 4 章 RK-GPS 高速初期化処理 4- 処理フロー RK-GPS 高速初期化技術の処理内容について説明する 全体処理フローを図 4-- に示す GPS 観測データの取得 a 電波強度によるマルチパスの検出 躍度モデルの算出 検出マルチパス観測データの削除 検出せず サイクルスリップの検出検出 検出せず 仰角マスクカット パラメータの初期設定 電源 N 時衛星増加時 電源 N 時より後で衛星増加時以外 カルマンフィルタ演算 パラメータの初期設定 アンビギュイティの探索 二周波搬送波位相モデルによる電離層遅延の算出 Saasamoinen モデルによる対流圏遅延の算出 観測式の算出 アンビギュイティの検定決定未決定位置探索手法決定移動局位置の算出 未決定 a 図 4-- RK-GPS 処理フロー 4- 二周波搬送波位相モデルによる電離層遅延の算出二周波搬送波位相モデルの算出内容を以下に示す 機能電離層遅延誤差をカルマンフィルタで推定するために 二周波搬送波位相モデルを構築する アルゴリズム電離層モデルの算出値は予測値であるため 実際と異なってしまうと アンビギュイティに誤差が常に残留してしまい アンビギュイティを決定することができない そこで 観測データをもとに電離層遅延量を算出するモデルを考え 電離層遅延推定量を真値に収束させ アンビギュイティを高速に決定できるにようにする 9

24 電離層遅延を算出できる観測データとして擬似距離と搬送波位相がある 擬似距離は 0.5m 程度の受信機雑音を含んでいるとされており これを用いて計算すると 式 4-- に示すように 電離層遅延量に約 m の雑音 ε ρ, が含まれてしまう ここで f 及び f は 帯及び 帯搬送波の周波数 は擬似距離の受信機雑音である ε ρ, r ε ρ, ε ρ, r ε ρ, r f f f 一方 搬送波位相の受信機雑音は 0.00m 程度とされているため これを用いて計算しても 式 4-- に示すように 電離層遅延量に 0.004m 程度の雑音しか含まれない ここで ε ϕ, r は擬似距離の受信機雑音である ε ρ, ε ϕ, r εϕ, r f f f 以上の理由から 受信機雑音が小さい搬送波位相を用いて 電離層遅延を求めることにする 帯及び 帯搬送波位相は式 4--3 及び式 4--4 で表される ここで はエポック λ i は i 帯 i, 搬送波の波長 ϕ q i u は二重位相差 r q u は衛星と受信機間の距離の二重差 q δr は擬似距離方向の衛星位置誤差の二重差 q i u は i 帯搬送波の電離層遅延二重差 q は u 対流圏遅延二重差 ε q ϕi u N q i u は衛星番号 と q の i 帯搬送波二重位相差のアンビギュイティ は i 帯搬送波位相の観測雑音 q は衛星番号である u q q q q q q q λ ϕ r δr λ N λ ε ϕ 4--3 u u u u u u u q q q q q q q λ ϕ r δr λ N λ 4--4 u u u u u u ε ϕ u 式 4--3 と式 4--4 を引き算することにより 式 4--5 及び式 4--6 を得ることができる q q q q q q q λ ϕ λ ϕ λ N λ N ε 4--5 u u u u u u u 0

25 q q ε λ ε λ ε 4--6 q u ϕ u 一方 i 帯搬送波の電離層遅延 i は式 4--7 で表される ここで E は総電子数である 40.3 E i 4--7 fi 式 4--5 及び式 4--7 により 帯搬送波の電離層遅延二重差は式 4--8 のように表される ϕ u q q q q λ ϕ λ ϕ λ N λ N q f u u u u u 4--8 f f 帯搬送波の電離層遅延二重差の観測量は推定の前に求める必要があるため アンビギュイティ実数解の一段予測量を用いることにする 以上のこと及び式 4--8 をもとに 帯搬 q 送波の電離層遅延二重差の観測量 を式 4--9 のように表すことにする ここで N q u u i は二重位相差のアンビギュイティ実数解の一段予測量である q f q q q q u λ ϕ N N u λ ϕ u λ u λ u f f 4--9 式 4--9 を用いて 電離層遅延二重差を求めるモデルを二周波搬送波位相モデルを構築する 4-3 Saasamoinen モデルによる対流圏遅延の算出 Saasamoinen モデルの算出内容を以下に示す 機能対流圏遅延誤差をカルマンフィルタで推定するために Saasamoinen モデルを構築する アルゴリズム Saasamoinenm モデルは GPS の観測点における温度 気圧 湿度を与えて対流圏遅延を計算するモデル式である そこで 対流圏遅延量は P 0.05 e an λ rop 4-3- cos λ となる ただし λ : 衛星の天頂角 [rad] P : 気圧 [hpa] : 気温 K [K] e : 水蒸気分圧 [hpa] である ここで 水蒸気分圧 e は 相対湿度 RH [%] から

26 で求める e 6.08 RH /00 ep 躍度モデルの算出カルマンフィルタで位置を推定するための状態方程式のモデル式として躍度モデルを適用する 以下に算出内容を示す 機能躍度モデルを組み込んだカルマンフィルタの状態方程式の算出を行う アルゴリズム カルマンフィルタにおける予測精度を向上させるため 躍度が一次マルコフ過程であると仮定した運動モデル 躍度モデル を考える このとき 躍度 γ は式 4-4- のように表される ここで は躍度の時定数の逆数である γ& γ w 4-4- 連続型状態方程式は式 4-4-~ 式 で表される ここで 雑音 w は平均 0 分散 の 標準正規分布に従うものとし r R は移動局位置 v R は移動局速度 a R は 3 移動局加速度 R はシステム雑音の標準偏差 は γ は移動局躍度 m は衛星数 w i 帯搬送波二重位相差のアンビギュイティの標準偏差 は電離層遅延二重差の標準偏差 は対流圏遅延二重差の標準偏差 N q i u は i 帯 i, 搬送波二重位相差のアンビギ ュイティ q u は 帯搬送波の電離層遅延二重差 q u は対流圏遅延二重差 q は衛星番号 m は衛星数である N i η η& Fη Gw 4-4- [ r v a γ N N ] [ ξ N ] F

27 G w N N i 3 m [ N N N ] N i u i u i u 3 m [ ] u u u 3 m [ ] u u 躍度 γ に関する相関関数の代表的なモデルは式 で表される ここで γ は躍度の 分散である u τ γ r τ E[ γ γ τ ] e 図 4-4- のように躍度の確率分布を設定する 図 4-4- において P γ γ は躍度の確率 Γ ma は躍度の最大値である 図 4-4- に示す躍度の確率分布は 加速度が一次マルコフ過程である Singer モデルの加速度の確率分布を参考にして 離散分布と連続分布を取り入れたものである 躍度の分散を求めると 式 のように表される P ma 4P P ma P0 Pma Γ ma maγma ma ma Γ γ γ γ 0 Γma Γ 3 P 0 γ P γ d P ma P 0 P ma γ Γ ma 0 Γ ma 図 4-4- 躍度の確率分布 3

28 4 式 の相関関数 τ r をフーリエ変換すると 式 4-4- のように展開できる { } { } } { } { ω ω ω ω ω ω ω ω τ τ τ τ τ τ τ τ ω γ γ γ τ ω τ ω γ ωτ τ ωτ τ γ ωτ τ γ ωτ τ γ ωτ τ γ τ S j H j H j j j j d e d e d e e d e e d e e d e e d e e e r R j j j j j j j a 4-4- ここで ω j H ω S は式 4-4- 及び式 のように表される ω ω j j H 4-4- γ ω S システム雑音の分散 w を用いて 式 を得ることができる γ w 式 4-4- の解 η に対して 関数 e F η を考え 伊藤の連鎖則を適用すると 式 を得ることができる ここで, Φ は状態遷移行列 u はシステム雑音である F F d Gw e e 0 0 τ τ η η τ F e Φ, F d Gw e u 0 τ τ τ 共分散関数を計算すると 式 のようになる F w F F F d e G GQ e d e G w d Gw e ] var[ τ τ τ η τ τ τ τ ここで w Q は式 で表される

29 5 ] [ w w E Q w τ δ τ 式 に示すように 逆ラプラス変換を用いて 状態遷移行列, Φ を求めていく } {, Φ F s e F F s の逆行列を計算するために 式 4-4- 及び式 4-4- に示すように F s の固有値を求める de 7 λ λ λ λ λ λ λ λ λ λ λ F 4-4- } 0,0,0,0,0,0,0, { λ 4-4- 固有値及び余因子行列を用いて 式 に示すように F s の逆行列を求めていく

30 6 s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s F s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s s 式 を逆ラプラス変換し 観測データのサンプリング間隔を とし 離散化すると 状態遷移行列, Φ は式 のようになる

31 7 { } Φ e e e e F s e F, 式 をもとにシステム雑音 u は式 のように展開できる 但し 離散型で表現した { } { } { } [ ] [ ] N N w w w w N N w F d w e e e e d w e e e e d Gw e u } { } { } { } { 3 } { } { } { } { 3, } { } { } { } { } { } { 4-4-5

32 8 式 をもとにシステム雑音 u の共分散行列 Q を式 4-4-6~ 式 のように展開できる [ ] d d cd bd ad cd c bc ac bd bc b ab ad ac ab a d d c b a d c b a u E u Q N N w w w w w w w w w w w w w w w w N N w w w w N N w w w w } { 3 } { } { e a [ ] } { } { e b } { e c } { e d

33 9 Z とおくと 式 を式 4-4-3~ 式 のように展開できる dz d cd bd ad cd c bc ac bd bc b ab ad ac ab a Z d d cd bd ad cd c bc ac bd bc b ab ad ac ab a d d cd bd ad cd c bc ac bd bc b ab ad ac ab a Q N N w w w w w w w w w w w w w w w w o N N w w w w w w w w w w w w w w w w N N w w w w w w w w w w w w w w w w

34 30 Z Z Z Z Z e e Z Ze e Z Z Z Z e Z Z a Z Z Z Z e Ze e Z Z e Z b Z Z Z e e e c Z Z e e d Z Z Z Z Z Z e e Z Ze e Z Z Z e Z e Z Z ab Z Z Z Z Z Z e e Z Ze e Z Z e e Z Z ac Z Z Z Z Z Z e e Z Ze e e e Z Z ad Z Z Z Z Z e Ze e Z e e Z bc

35 3 Z Z Z Z Z e Ze e e e Z bd Z Z Z Z e e e e cd 式 を計算すると 式 4-4-4~ 式 のようになる q q q q q q q q q q q q q q q q q q q q Q w e e e q w e e e e q q w e e e q q w e e e q q w e e q w e e e q q w e e q q w e e q

36 q e e w 34 q43 q e w q q q 55 N N q イノベーションによるサイクルスリップの検出カルマンフィルタのイノベーションを用いたサイクルスリップの検出手法を以下に示す 機能サイクルスリップの検出を行う アルゴリズム サイクルスリップ検出方法はカルマンフィルタのイノベーションを用いてχ 検定で検出を行う カルマンフィルタのイノベーション ν ϕ は共分散行列 M ϕ の正規性白色過程である したがって コレスキー因子分解により に対して式 4-5- となるような正則な行列 が存在する 式 4-5- に示すように s になる M ϕ M ϕ 4-5- ν を定義すると ν ov s 3 の共分散行列は式 のように単位行列 ν ν 4-5- s [ ν s ] ov[ ν ϕ ] E[ ν ν ] M ϕ ϕ ϕ ϕ 式 より ν のそれぞれの要素は互いに独立な標準正規分布に従う したがって 式 s

37 4-5-4 で表される検定統計量 は自由度 m のχ 分布に従う ν ν s s ν ϕ ν M ϕ v v ϕ ϕ もしサイクルスリップが起こると イノベーションの共分散行列は変化する そこで 下記に示す つの仮説を立てる 仮説 H χ, 0 : イノベーションの共分散が変化しなかった 仮説 H χ, : イノベーションの共分散が変化した そこで 危険率 χ うと 以下のように仮説を採択できる を定め この仮説に対する検定を自由度 m χ m の場合 仮説 H χ, 0 を採択する χ > χ m の場合 仮説 H χ, を採択する χ の χ 分布に基づいて行 4-6 観測方程式の算出カルマンフィルタに適用する観測方程式の算出内容を以下に示す 機能 GPS データから観測方程式の算出を行う アルゴリズム q q i 帯搬送波二重位相差 ϕ のベクトル ϕ 擬似距離二重差 ρ のベクトル i u i q u ρ i 帯搬送波の電離層遅延二重差 のベクトル 及び対流圏遅延二重差 q u のベクトル を式 4-4-~ 式 のように離散型で表す ここで c は光速 q q q,, z は基準局位置,, z は移動局位置,, z は衛星番号 q の衛星位置 q ϕ i u u u u q ε は N 0, Rϕ に従う二重位相差の観測雑音 ε は 0, R i q 離二重差の観測雑音 N 0, R u ρ i u i i u N ρ 及びに従う擬似距 q ε は N 0, に従う電離層遅延二重差の観測雑音 ε R 及びに従う対流圏遅延二重差の観測雑音である u は 33

38 34 f f f f f f N N r h r h r h r h ε ε ε ε ε ε λ λ λ λ ρ ρ ϕ ϕ ρ ρ ϕ ϕ 4-6- [ ] m iu iu iu i 3 ϕ ϕ ϕ ϕ 4-6- [ ] m iu iu iu i 3 ρ ρ ρ ρ [ ] m i u i u i u i r h r h r h r h { } { } q u q u q u u u u i q q q i q i u z z z z c f z z z z c f r h [ ] m u u u i i i i 3 ϕ ϕ ϕ ϕ ε ε ε ε [ ] m u u u i i i i 3 ρ ρ ρ ρ ε ε ε ε [ ] m u u u 3 ε ε ε ε [ ] m u u u 3 ε ε ε ε 式 4-6- において r h i を一段予測値 ˆ r のまわりでテーラー級数展開し 次以上の項を削除すると r h i は近似的に式 のように表される ˆ ˆ ˆ r r r r h r h r h r r i i i ここで 式 4-6- 及び式 4-6- に示す を定義する

39 35 r H r h r H r h r H r h r H r h ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ρ ρ ϕ ϕ 4-6- ˆ r r i i r r h H 4-6- 式 4-6-0~ 式 4-6- を用いて 式 4-6-3~ 式 に示す線形化された観測方程式が得られる f f f f f f N N H H H H ε η ε ε ε ε ε ε λ λ λ λ ξ ρ ρ ϕ ϕ f f f H H f f f H H λ λ 4-6-4

40 36 u m i u u m i u u m i u u i u u i u u i u u i u u i u u i u i z z z H ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ M M M q u q i u i u q u i ρ λ ρ λ ϕ q u q i u i u q u i ρ λ ρ λ ϕ q u q i u i u q u i z z z z z ρ λ ρ λ ϕ q u q u q u q u z z ρ [ ] ε ε ε ε ε ε ε ρ ρ ϕ ϕ カルマンフィルタ アンビギュイティ実数解の算出 カルマンフィルタの演算内容を以下に示す ここで アンビギュイティの実数解の算出を行う 機能カルマンフィルタの演算を行う アルゴリズム状態方程式と観測方程式をカルマンフィルタに適用すると 以下のように表される a フィルタ方程式 ˆ l ξ ˆ, l Φ l ξ 4-7- ˆ ˆ ˆ l l K H l ξ ξ ξ 4-7-

41 b カルマンゲイン c 推定誤差共分散行列 K P - H HP H R P - Φ, P Φ, Q l P P KHP l 4-8 アンビギュイティ整数解の探索アンビギュイティ整数解の算出内容を以下に示す 機能 AMBDA 法を適用してアンビギュイティの整数解を探索する アルゴリズムここでは AMBDA eas-squares AMBigui Decorrelaion Adjusmen 法について解説する AMBDA 法は 整数値バイアスの推定法として最も実用化が進んでいるアルゴリズムの一つである その名が示すように整数値バイアスの各要素の無相関化を行い 整数解を求めるものであり AMBDA 法を応用した手法も各種考案されている この計算アルゴリズムは以下のステップからなる ステップ: 最小 乗法で実数解を求める 4-7 節のカルマンフィルタで求める ステップ: 整数値バイアスの無相関化を行う ステップ3: 整数解の探索空間を定め, 解を得る χ% の設定については 3 項 で述べる 前節で 観測方程式を説明したが 以下では一般性を損なわないように 新たに観測方程式を次のように定義する H ξ N ε, : 観測ベクトル 3 ξ R: 未知局座標 n N Z : a 整数値バイアス : ε 観測雑音 AMBDA 法の目的は 重み付き最小 乗規範により 未知量 N の推定値 ξ N を n e ξ, N argmin H ξ N 3 n ξ, N R Z a R として求めることである この問題を解くために AMBDA 法では まず最初は N を実数値とみなして最小 乗解 ˆ ξ ˆN を求める すなわち 37

42 ne 3 n, a R ξ N R R ˆ ξ, Nˆ argmin H ξ N 具体的には前記のカルマンフィルタを適用して求めることができる この実数解 ˆN を用いて 整数解 N についての規範 : N arg min Nˆ N n N Z a Q Nˆ により N を求めることが目的である また整数解 N が求まると 次式により最小 乗解 ξ が求まる 以上の計算過程での問題点は式 での N の推定である 最小 乗規範の重み行列である Q が対角行列でないため すなわち ˆN の各要素が相関をもつため ˆN の各要素についての ˆN 四捨五入操作により 最近傍の整数値を推定値 ň として求められないことである このために AMBDA 法では以下のような推定誤差共分散行列ている Q ˆN の対角化 ˆN の無相関化 が提案され 無相関化と整数値の探索 式 の実数解 ˆN の推定誤差共分散行列 Q 対称行列 に対して 直交行列 Z により対 角化を行い その対角行列を Q とする すなわち Ẑ ˆN Q Zˆ Z QNˆZ ここで とすると 式 は ẑ Z N ˆ N argmin zˆz N Q zˆz N n N Z a zˆ と表現できる 式 の Q ˆ が対角行列であり 整数 N から変換された z Z N も整数であれば 四捨五 z 入操作により推定値 N を求めることができる しかし z が整数であるためには 変換行列 Z の要素がすべて整数でなければならない そこで 行列 Z の要素が整数となり Q がほぼ対 角行列となる変換法が D UDU 分解を用いて以下のように提案されている Ẑ ⅰ Q を対角要素がすべて である下三角行列 ˆN により Q D に分解す Nˆ る ここで D は対角行列である ⅱ の要素を四捨五入した行列を % とし また Q % % QN ˆ % とする ⅲ Q % を対角要素がすべて である上三角行列 U により Q % U D U と分解す る ここに DU は対角行列である ⅳ U の要素を四捨五入した行列をU % とし Q U U% % Q % U% とする ⅴ % または U % が単位行列となるまで ⅰ ~ⅳ を繰り返す U 38

43 以上のアルゴリズムにより ⅰ ~ⅳ までの繰り返し回数を l とすると 変換行列 Z および誤差共分散行列 Q を ẑ Z Q zˆ l U % Z QNˆ Z % として求める 実際には 若干の行 列の入れ換えのための基本行列が % U % の間に挟まれ る 次に整数値バイアスの候補点を求めるため探索を行う すなわち 領域 楕円体 zˆ z Q zˆ z zˆ % 内に含まれる整数点を探索する χ% は探索空間の大きさを決定するパラメータである Q ẑ は完全には対角化されていないが 整数解の候補点の範囲が狭められており この範囲に含まれる候補点の中で式 の解を選出する 以下では AMBDA 法で用いられている探索方法を示す ただし ここでは N Q に対 ˆN する探索方法を示す 上で述べた無相関化を施した z Q ẑ に対しても全く同様の探索が可能であり より効果的な探索が可能である Q を D に分解すると 式 は ˆN na na ˆ ˆ ˆ ˆ N N Q ˆ N N di Ni Ni lj, i N j N j N i j i χ となる ただし N i N ˆ i は各々 N ˆN の i 要素 l i, j は の i, j 要素 d i は D の ii, 要素である ここで a Nˆ ˆ ˆ N l N N 4-8- ii,, na i ji, j j j i n と定義すると d i N ˆ ii,, na 条件付き分散 なる関係から式 は N N n a i ii,, na χ i Nˆ ii,, n a % 4-8- と表現できる もし無相関なら na であり lji, 0 i j より が成立する Nˆ ˆ ii,, n a N i 要素ごとの範囲の計算 N i ~ n a N が既知であり N ~ N i が未知である場合 i の探索範囲を求める方法を以下に 示す 式 より N 39

44 i na d N Nˆ l N Nˆ j, j j j na ˆ ˆ di Ni Ni lj, i N j N j j i na na ˆ ˆ d Np Np lj, e N j N j % χ p i j e が成立する ここで β γ β γ より 上式左辺の第 項目を消去し 第 3 項目を右辺に移項し両辺を d i 0 で割ると式 が得られる na ˆ ˆ Ni Ni lj, i N j N j j i lefi na m % χ ˆ ˆ dp Np Np lj, p N j N j di di p i j p righi さらに i についても式 と同様に na ˆ ˆ Ni Ni lj, i N j N j j i lefi na na % χ ˆ ˆ dp Np Np lj, p N j N j di di p i j p righi が得られ 結局 式 の関係を得る na ˆ ˆ di i i j, i j j i i j i di N N l N N righ lef lefi righi これはi n a,, までlef i righi を逐次的に計算できることを示している すなわち逐次計算はi n から始まり i n a では式 より a ˆ χ Nn N a n % a 4443 dn a lef { n a righn a である N に対して有効な整数値の候補の範囲は式 の平方根をとって i すなわち n a N Nˆ l N Nˆ righ i i j, i j j i j i n a a Nˆ ˆ ˆ ˆ i righ l N N N N righ l N N i j, i j j i i i j, i j j j i j i n 40

45 として N i に対する探索範囲を定める この範囲は左から右 下限から上限 へ一直線に探索され この範囲にある有効な整数値に対して 式 4-8- を用いて N i への補正が行われる このような探索法を deph-firs search と呼ぶ ある整数値バイアス要素 Nl に対して有効な候補がない つまり範囲内にない場合 つ前の整数値バイアス要素 N l に戻って次に有効な N l の候補で deph-firs search を始める N まで式 を満たせば完全な整数値バイアスベクトル N の候補ができあがる これをすべての有効な整数値バイアス要素に対して行い 候補を絞り込む また 式 は righ N Nˆ righ i i ii,, na i と表現できる この不等式は N i の候補の中心が N ˆ であり ii,, n a ˆ 適切な候補であることを示している N ii,, n a 4-8- の四捨五入値が最も 3 χ% の設定 この値により楕円体の大きさが変わり 楕円体内の候補点の個数も変化する したがって大きな χ% では探索範囲の候補数が増え 探索の計算処理時間が増加する このため楕円領域を徐々に狭めていく方法がとられている すなわち 式 を満足する候補ベクトル N が求 まると ノルム Nˆ N Q を計算し その値から新しい χ% を設定し 候補数が 個になるま N ˆ で繰り返す χ% の初期値は Nˆ round Nˆ で与えられる Q N ˆ 4-9 アンビギュイティ整数解の検定アンビギュイティ整数解の検定手法を以下に示す 機能アンビギュイティ整数解の検定を行う アルゴリズム AMBDA 法で求めたアンビギュイティの第 候補と第 候補における残差の二乗和の比を算出し その比が閾値以下である場合 第 候補がアンビギュイティ整数解であると決定する 閾値より大きい場合 第 候補がアンビギュイティ整数解でないと判断する 数回連続して 残差の二乗和の比が閾値以下である場合にアンビギュイティを決定する 4

46 4-0 位置探索手法アンビギュイティ決定が可能な位置の探索手法を以下に示す 機能アンビギュイティ決定が可能となる位置の探索を行う アルゴリズムアンビギュイティを高速に決定するためにはアンビギュイティにかかわる誤差を低減する必要があり それらの誤差の一つに位置誤差がある この項では位置誤差がある程度の大きさである状況においてもアンビギュイティを決定できる方法について説明する 図 4-0- は位置誤差とアンビギュイティ決定との関係を表す概念図である 推定位置が真値から数十 cm あるいは約 m の範囲であれば アンビギュイティを決定できる この範囲をアンビギュイティ決定範囲と呼ぶことにする しかし 推定位置の初期値は DGPS で求めるため 数 m の誤差が推定位置に含まれてしまうことがある このため 推定位置がアンビギュイティ決定範囲に入るまでに長い時間の観測データを要する そこで 推定位置の周りでアンビギュイティを決定できる位置を探索することにより 高速にアンビギュイティを決定する この手法をアンビギュイティ決定のための位置探索手法と呼ぶことにする 推定位置の初期値 実数解の推定位置 アンテナ位置の真値 位置探索範囲 決定された探索点 アンビギュイティ決定範囲 図 4-0- アンビギュイティ決定状況 この位置探索アルゴリズムを図 4-0- に示す 4

47 いいえ ステップ 衛星数が 6 以上 PDP が.78 以上であるか? ステップ はい 探索位置の設定 ステップ 3 キネマティック測位処理 ステップ 4 アンビギュイティの記録 ステップ5 全ての探索位置を初期位置に設定したか? いいえ ステップ 6 はい アンビギュイティ決定の判定 ステップ 7 処理の終了 図 4-0- アンビギュイティ決定のための位置探索アルゴリズムステップ : 衛星数が 6 以上 PDP が.78 以上である場合 ステップ に進む 5 以下である場合 ステップ 7 に進む ステップ : 推定位置に探索範囲のバイアスを加え それを初期位置とする バイアスは東西 南北 上下方向のそれぞれについて-0.5m 0.00m 0.5m を設定する その組み合せは 0.00,0.00,0.00 を除いた 6 通り である ステップ 3: 図 4-- に示す RK-GPS アルゴリズムを実施する ステップ 4: ステップ 3 でアンビギュイティを決定できた場合 アンビギュイティを記録する ステップ 5: 全ての探索位置を初期位置に設定した場合 ステップ 6 に進む 設定していない場合 ステップ に進む ステップ 6: 決定されたアンビギュイティの種類が つである場合 それをアンビギュイティとする つ以上である場合 アンビギュイティが決定されないと判定する ステップ 7: アンビギュイティ決定のための位置探索処理を終了する 43

48 4- 移動局位置の算出決定されたアンビギュイティを用いた移動局位置の算出方法を以下に示す 機能決定されたアンビギュイティを用いて位置の更新を行う アルゴリズム式 4-- を用いて アンビギュイティ整数解 N をもとに移動局位置 r fi を計算する ここで rˆ は移動局位置の推定量 はアンビギュイティの推定誤差共分散行列 P ˆ N ˆ P N ˆ は移動局位置の推定量とアンビギュイティ実数解の推定量の分散共分散行列 Nˆ はアンビギュイティ実数解の推定量である r fi { Nˆ N} rˆ P ˆ Pˆ 4-- ˆ N N 44

49 5 章慣性航法複合演算処理 5- 処理フロー慣性航法複合演算処理の全体処理フローを図 5-- に示す GPS 観測データの取得 取得 取得できず RK-GPS MU 観測データの取得 慣性航法演算 誤差方程式の導出 位置オフセット処理 アンビギュイティの状態 決定 未決定 oosel oupled 方式 ighl oupled 方式 フィルタ変数の引継ぎ 切換え方式 拡張カルマンフィルタ 慣性航法誤差の補正 図 5-- 複合航法の処理フロー 45

50 5- 座標系の定義慣性航法複合演算処理の説明を行う前に本ソフトウェアで用いる座標系について説明する 移動体の位置 緯度 経度 高度 姿勢角及び方位角を慣性航法演算によって求めるためには 座標軸の設定が重要である これらは 基本的に右手系の直交デカルト座標系であるものとし 座標軸を X, Y, Z で表す 座標系 X Y, Z, nerial Frame 座標系は地球の質量中心を原点にとり Z 軸は北極点の方向を正とする地軸上に X 軸とY 軸を赤道面にとり X 軸は遠い星方向 春分点の方向とする場合もある を向いているものとする E, E E Earh-enered Earh-Fied Frame E 座標系は地球と共に回転し 4 時間 正確には恒星日 ごとに 座標系に一致する Z E 軸は Z 軸と等しく北極点の方向を正とする地軸上に X E 軸はグリニッジ子午線と赤道面の交点の方向を正とし Y E 軸を X E 軸を含む赤道面上で Z E X E 軸と右手系を成す方向 東経 90 [deg] に定めたものである E 座標系は 緯度 経度など移動体の位置を表すために用いられる E 座標系 X Y, Z, ocall evel Frame 座標系は 移動体の現在位置を原点とする局地水平座標系である 北向きを X 軸 東向きをY 軸とし 下向きに Z 軸をとる NED Norh-Eas-Down 座標系である この座標系は 移動体の速度を表すために用いられる 3 座標系 X Y, Z, ompuer Frame 座標系は計算機内に作り出される座標系で 計算機座標系やワンダーアジマス座標系 Wander-Azimuh Frame と呼ばれる 座標系と同様 移動体の現在位置を原点とする 北向きを X 軸 西向きをY 軸 鉛直上向きを Z 軸とした右手系を Z 軸まわりに wander 4 座標系 X Y, Z angle と呼ばれる角度 だけ回転させたものとして定義される wander angle は真の北 方向に対して西向きを正とするような角度である 航法座標系として 座標系を用いないのは 座標系の X 軸は絶えず北を向いているため 移動体が高緯度で東向きに移動する場合 Z 軸まわりには座標系を保つような大きな回転角が必要になるためである このような問題を避けるために 真の北向きからのずれを考慮した座標系を定義して信頼性を向上させている 図 5-- に E 座標系を 図 5-- に局地水平面内での wander angle と 座標系の関係を示す 46

51 図 5-- E および 座標系 5 B 座標系 X Y, Z 図 5-- 局地水平面内での wander angle と および 座標系 B, B B Bod Frame B 座標系は移動体の質量中心を原点にとる座標系で 機体座標系と呼ばれる これは 車両の先頭方向を X B 軸 ロール軸 roll ais 車体の右側をY B 軸 ピッチ軸 pich ais X B -YB 平面に対して垂直下向きを Z B ヨー軸 aw ais の正方向として表す 加速度計 ジャイロは車体に直接固定して設置され B 座標系の座標軸に沿った加速度 角速度を検知する 図 5--3 に B 座標系と 移動体に搭載された加速度計 ジャイロを模式的に示す 47

52 図 5--3 B 座標系と加速度計 ジャイロ 5-3 慣性航法演算 NS の慣性航法演算 ストラップダウン方式 の算出内容を以下に示す 機能 MU データを用いて位置 速度 姿勢 方位を算出する アルゴリズム 初期化処理慣性航法演算を行うために まず B 座標系から 座標系への座標変換行列の初期値 および E 座標系から 座標系への座標変換行列の初期値を求める B 座標系から 座標系への座標変換行列の初期値を求めるために ロール角 Φ 0 ピッチ角 Θ 0 よりクォータニオンの初期化を行う クォータニオンの初期値は となる 得られた w めると z0 Θ0 Φ 0 w0 cos cos Θ0 Φ 0 0 cos sin Θ0 Φ 0 0 sin cos Θ0 Φ 0 z0 sin sin を用いて B 座標系から 座標系への変換行列 B を求 48

53 B w z wz z w wz w z z w z w z w w z となる E 座標系から 座標系への変換行列は 緯度 経度の初期値に加え 求めた wander angle の初期値を用いて E cos 0 sin λ cosϕ sin sinϕ sin sin λ cosϕ cos sinϕ cosλ cosϕ cos sin λ sinϕ sin cosϕ sin sin λ sinϕ cos cosϕ cosλ sinϕ cos cosλ sin cos λ sin λ となる その他に航法演算を始める準備として 座標変換行列 E を用いて地球の重力モデルの計算 後述の手順 参照 を行う必要がある 上記の初期化処理を完了させた後 図 5-3- に示す慣性航法演算を行い 得られた NS 位置及び速度を基に カルマンフィルタを適用した複合航法演算が行われる 加速度センサ 3 軸 座標変換 速度計算コリオリ補正重力補正 相対角速度計算 姿勢角方位角 方向余弦行列計算 初期位置初期方位角 初期姿勢角 NS 位置計算真方位角計算 NS 速度 NS 位置 クォータニオン更新 ジャイロ 3 軸 補正角速度計算 自転角速度計算 図 5-3- 慣性航法演算ブロック図 航法演算開始アライメントが完了し 移動体が運用モードに移行すると同時に 慣性航法演算が開始される ここで NS の航法演算間隔を とする 49

54 50 3 角速度前処理移動体の 間の姿勢変化に伴う 角速度の 座標系でのふるまいは 地球自転角速度 Ω と相対角速度 ρ の補正を行って となる 次に これを B 座標系の 3 軸成分に変換すると が得られる 4 角速度処理ジャイロが時刻 に出力する角速度を,, とする このとき 演算間隔 で生ずる移動体の角変動量 s rad / は,, を用いて となる 5 座標変換行列 B の更新と姿勢角算出まず 式 で算出された角速度を用いて クォータニオンの時間更新を行う 更新式は となる ただし とする 更新されたパラメータを式 へ代入し B の更新を行う 更新された B より 移動体の姿勢角を求める ロール角 Φ ピッチ角 Θ およびヨー角 Ψ はそれぞれ 5-3- Ω Ω Ω z z z,,,,,,,,, ρ ω ρ ω ρ ω z B z B B B,,,,,, ω ω ω ω ω ω B, ω B, ω ω B,z B, ω B, ω z B, ω z B z B z B B B B B B B,,,,,,,,, ω ω ω ω ω ω ω ω ω 0 0, q q q q Ω ω & w z q & & & & & Ω z z z z ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω ω w z q Φ an z w w z

55 となる 6 加速度変換処理加速度計から直接出力された B 座標系の加速度を 座系の加速度へ変換する すなわち となる 7 速度補正演算 座標系の速度を算出する この際 座標系の加速度に加え 地球の自転角速度 Ω 相対角速度 ρ 重力加速度 g が必要となる 速度補正演算の式は となる 8 相対角速度算出移動体の 座標系の速度, より 相対角速度は となる ただし { } z w Θ sin Ψ an z w wz z B B B B z a a a a a a,,,,,, z v v v,,,,, Ω Ω Ω Ω Ω Ω z z z z z z z z z g v v a v g v v a v g v v a v,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ρ ρ ρ ρ ρ ρ & & & v, v, an an m p m p R R R R R an an p m m p R R R R R 3 sin λ e e a R m λ sin e a R p h R v,, ρ h R v,, ρ 0, z ρ

56 とし h: 高度 a : 地球の赤道面での長半径 e: 離心率とする 9 座標変換行列 E の更新と位置の算出 手順 で求めた相対角速度 ρを用いて E 座標系から 座標系への変換行列 E を更新すると E E { Ω } となる ただし Ω 0 ρ, ρ z, ρ ρ 0, z, ρ, ρ 0, とする 更新された E より 緯度 λ 経度 ϕ wander angle について を得る ただし λ ϕ an an sin E とする 0 地球自転角速度の算出移動体の現在緯度 λ wander angle λ より 地球自転角速度の 座標系における 3 軸成分は Ω, Ω cos λ cos Ω, Ω cos λ sin Ω 5-3-5, z Ω sin λ となる ただし Ω [rad/sec] とする 地球重力モデルの計算 5

57 更新された座標変換行列 E より 座標系における重力成分は g g g, g n h 33 3, g n h 33 3 となる ただし h: 高度 [f] とし 4 g 0 gl 33 gl 33 { g g h g h }, z h h 33 h3 g [ f / s g l g l g h g h g h g n ] とする 地球モデルの計算移動体の現在緯度 λ wander angle が算出されたので 地球モデル すなわち 座標系での曲率半径は R RpRm R R p an m an R R p R R m m an R p an となる ただし R m a e 3 e sin λ a e sin λ とし h: 高度 a : 地球の赤道面での長半径 e: 離心率とする 以上 3 ~ の処理が繰り返される R p 53

58 5-4 誤差方程式の算出慣性航法における誤差をカルマンフィルタで補正するための誤差方程式を算出する 機能慣性航法における誤差方程式を算出する アルゴリズム NS の航法誤差は慣性センサから得られる物理量を航法演算の基準となる演算座標系 座標系 での値に座標変換を行う際に生じると考え その座標変換行列の誤差は NS の誤差源と上記で述べた初期誤差により生じると考える したがって 局地水平面座標系 座標系 から 座標系への座標変換行列において方位角誤差による航法誤差への影響を考慮する なお NS の誤差源は加速度センサ ジャイロの誤差のみと仮定する また 航法誤差は位置誤差 速度誤差 姿勢角誤差 方位角誤差を考え アライメントにおける方位角誤差は方位角に相当する wander angle の誤差とする 以下では 位置誤差 速度誤差 3 姿勢角誤差 4 方位角誤差 5 慣性センサの誤差に分けて誤差方程式の導出をおこなう 位置誤差方程式 NS 航法演算において緯度 経度は座標変換行列 から求める よって 位置誤差 δ r は 座標系と E 座標系との座標変換行列の誤差 δ E と考えることができる しかし 移動アライメントの前提条件を考慮すると 方位角誤差 δ が大きいために の回転によって求められる座標系 座標系 が真の 座標系に比べて大きくずれていると考えられる したがって 大 きな誤差を含んだ座標変換行列 E を局地水平面が X Y 軸まわりに微小な傾きを持ち Z 軸まわりに大きくずれた 座標系に変換する座標変換行列としてモデル化する なお 演算によ って求まるものは 真とするものは その誤差はδ として表す そこで E は E E E { δ } E δ r 5-4- と考えることができる ここで δ r はベクトル δr [ δr, δr, 0] の要素によって決ま る歪対称行列である 次に 式 5-4- よりδ E は 54

59 E E δ E δ { δ } { } E E r δ δr δr E 5-4- となる ここで式 5-4- において 位置誤差の要因となる行列を位置誤差行列 E とし sinδ cosδ をγ β として表すとδ E は δe EE βcos γsin βsin γcos β δr, γ δr, βsin γcos βcos γsin β δr, γ δr, E δr, δr, 0 となる ここで 式 の両辺を微分すると δ& E EE E& E E& E E ρe/ E { E& E ρe/ } E となる ここで ρ E / は 座標系における 上添字 E 座標系に対する 座標系 下添字 の相対角速度ベクトルの要素で決まる歪対称行列とする 次に δ を以下のように考えると E E δ E E E/ E ρe/ E E/ r E/ E ρ ρ { δ δ } ρ となる よって式 と式 より位置誤差行列 E は { } &E E ρ ρ δ δ ρ E/ E/ r E/ E/ E/ E E/ E ρ ρ ρ となり 位置に関する誤差方程式を導くことができた ここで 0 ρ ρ 0 ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ ρ, z,, z, E/, z 0,, E/, z 0, ρ, ρ, 0 ρ, ρ, であり これまでの座標変換行列と同様に δρ ρ ρ として考えることができるので 式 を展開することで { }{ }, r { r r }, δr& δr β ρ γ ρ β δr γ δr,,,,,, ρ δ β δ γ δ γ ρ β ρ β δρ,,,,,

60 { }{ }, r { r r }, δr& δr β ρ γ ρ β δr γ δr,,,,,, ρ δ β δ γ δ γ ρ β ρ β δρ,,,,, となる ただし ストラップダウン方式では ρ z, 0 とする また δρ, δρ, δρ δρ δ v,,, R h R h δ v,,, R h R h v v δh δh として考えることができるので δr& δr β ρ γ ρ β δr γ δr { }{ },,,,,, δ v v ρ δ δ β δ γ δ δ v, v, ρ, δh γ β ρ, R h R h は { },,, h r, r, r, R h R h δ v, v, δh β ur, R h R h δr& δr β ρ γ ρ β δr γ δr { }{ },,,,,, δ v v ρ δ δ β δ γ δ δ v, v, ρ, δh γ β ρ, R h R h { },,, h r, r, r, R h R h δ v, v, R h R h δh β ur, となる また Z 軸方向の位置誤差 高度誤差 は次式のようになる δ h& δ v u 5-4-4, z r, z 以上 式が位置誤差に関する方程式となる ただし u r, u r, u はモデル化されていない誤差を表すもので ここでは互いに無相関な平均 0 分散 U r, U r, rz, Urz, の正規性白色雑音と仮定する 速度誤差方程式 NS 速度を求める基本方程式から v& f ρ Ω v g として移動体の速度が求まる ここで f は specific force と呼ばれるもので重力を除いた慣 性系に対する移動体に生じる加速度のことであり g は重力加速度を表す また Ω は地球 自転角速度ベクトル Ω E [ 0 0 ] Ω を 座標系で表したものである しかしながら 演算 速度 v は姿勢角 方位角の初期値を決定しないため誤差を含んでいるものと考えられるので速 56

61 度誤差を考慮する際の誤差を含んだ specific force f と重力加速度 g は次のように表すことができる f [ δθ ] f δ f g g δ g ただしδ f は加速度センサ誤差であり δ f b とする また 式 の 座標系における重力は g [ 0 0 ] g のベクトルで表現できる また δ g は 真の 座標系に対し微小な角度誤差 δθ,, δθ z, 0 がある場合に発生する重力加速度誤差として考えると δθ 0 δθ, 0 gδθ, δg 0 δθ, 0 gδθ, δθ, δθ, g g として X Y 軸それぞれの重力加速度誤差は gδθ, gδθ, として表すことができる なお δ 軸に関しては重力加速度誤差は発生しない これより 移動アライメント時の演算速度 v は v [ δθ ] f b g δ g { } ρ δρ Ω δω v δv として考えることができる 以上より 移動アライメント時の速度誤差 δ v& は δ v& v v& f δθ b v δρ δω ρ Ω δv δρ δω δ v δ g と示すことができる これより X 軸速度誤差について整理すると δv& f δθ b δρ δω v δv ρ Ω δv δρ δω v δ v Ω δ v gδθ,, z,,,,, z, z,,, z, z, z,,, z,, となる ここでZ 軸の相対角速度誤差は 式より求まり X Y 軸の相対角速度誤差は式 のようになる また後述の式 より地球自転角速度誤差 δω を式 5-4- に代入すれば δ v, v, δv&, δh Ω, { βsin γcos} R h R h Ω, z{ β δr, γ δr, } v, z δv, z Ω δr Ω δr δθ ρ Ω 5-4- {,,,,,,, δθ ρ Ω d v δ v,,,, z,, ρ Ω δv Ω δv,,, z, z, } f δθ b gδθ u, z,,, v, を得る 同様にして Y Z 軸の速度誤差も導出し 以下の式を得る 57

62 v, δ v, δv&, δh Ω, { βcos γsin} R h R h Ω, z{ β δr, γ δr, } v, z δv, z Ω δr Ω δr δθ ρ Ω {,,,,,,, δθ ρ Ω d v δ v,,,, z,, ρ Ω δv Ω δv f δθ b gδθ u,,, z, z, }, z,,, v, δ v, v, δv&, z δh Ω, { βsin γcos} R h R h Ω, z{ β δr, γ δr, } v, δv, δ v, v, δh Ω, { βcos γsin} R h R h Ω, z{ β δr, γ δr, } v, δv, ρ Ω δv ρ Ω δv f δθ f δθ b u,,,,,,,,,,, z v, z 以上 式 が速度誤差に関する方程式となる ただし u v, u v, u はモデル化されていない誤差を表すもので ここでは互いに無相関な平均 0 分散 U, v, z U U, v, v z の正規性白色雑音と仮定する v 3 姿勢角誤差方程式 姿勢角誤差は 座標系と B 座標系の関係を与える角度の誤差として考える すなわち ロール角 ピッチ角 ヨー角のずれを姿勢角誤差 δθ [ δθ, δθ, δθ, z] として考える ただし 前述したように Z 軸まわりの Yaw 角誤差 δθ, z は wander angle 誤差 δ に比べて小さいので無視する そこで姿勢角誤差は 座標系を局地水平に保つための地球に対する相対角速度 地球自転角速度の補正誤差 そしてジャイロのバイアス誤差により生ずるとし δθ& δρ δω δθ ω d E/ / を姿勢角の誤差方程式とする ここで はジャイロのバイアス誤差とし d [ d, d, d, z] とする また Ω [ Ω, Ω, Ω, z] は 座標系で表した地球自転角速度であり d 58

63 δe E δω Ω Ω Ω Ω, EEΩ E EΩ E Ω, Ω, z { βcos γsin } { β δr γ δr } { βsin γcos } { β δr γ δr } δr, sin δr, cos Ω, Ω Ω Ω Ω,, z,,,, z,, となる また δθ, ρ, Ω, δθ ω/ δθ, ρ, Ω, δθ, z ρ, zω, z Ω, zδθ, Ω, zδθ,, δθ, z 0 ρ, Ω, δθ, ρ, Ω, δθ, となる これより 式 を式 に代入することにより 姿勢角誤差方程式を得る { cos sin } { r r } δθ& Ω β γ Ω β δ γ δ,,, z,, v δ v h Ω δθ d u R h,, δ h R, z,, θ, { r r } { sin cos } δθ& Ω β δ γ δ Ω β γ,, z,,, v δ v h Ω δθ d u R h,, δ h R, z,, θ, δθ& δρ δ r sin δ r cos Ω, z, z,,, ρ Ω δθ ρ Ω δθ d,,,,,,, z ただし u θ, はモデル化されていない誤差を表すもので ここでは互いに無相関な平, u θ 均 0 分散 U θ, の正規性白色雑音と仮定する, U θ 4 方位角誤差方程式方位角誤差に関する誤差方程式は 位置誤差方程式と同様に式 から導くことができる ここで 位置誤差行列 E を 59

64 βcos γsin βsin γcos β δr γ δr E βsin γcos βcos γsin β δr γ δr δr, δr, 0 A B β δr γ δr B A β δr γ δr δr, δr, 0,,,,,,,, とする ここで 式 の左辺 E& を導出するにあたり A& B & は A& & β sin & βcos & γ cos & γsinzsd & { βsin γcos } & βcos & γsin & B & βcos & γsin B& & βcos & βsin & γsin & γcos & { βcos γsin } & βsin & γcos & A & βsin & γcos となる また E の右辺は z, 0 考えることができることより ρ とし Z 軸の相対角速度 ρz, は方位角の時間微分要素 & と { } A& Bρ ρ β δr γ δr, z,,, { sin cos } δρ β γ ρ δ r, z,, { } B & ρ β δr γ δr,,, { sin cos } δρ β γ ρ δ r, z,, { } B& Aρ ρ β δr γ δr, z,,, { cos sin } δρ β γ ρ δ r, z,, { } A& ρ β δr γ δr,,, { cos sin } δρ β γ ρ δ r, z,, となる ここで 式 の両辺に cos を 式 の両辺に sin を乗じ 互いを差し引くことにより { } & β ρ βδ r γδ r γδρ δρ δr ,,,, z,, を得る また 同様にして式 の両辺に sin を 式 の両辺に cos を乗じ 互いを加えることにより { } & γ ρ β δr γ δr β δρ ρ δr ,,,, z,, を得る 一方 δρ, z は式 より求められるので 式 に代入すると 60

65 { r r } { r r & β ρ β δ γ δ,,, δ sin δ cos Ω ρ Ω δθ,,,,,, ρ Ω δθ d γ δρ δr u β,,,, z,, { } & γ ρ β δr γ δr δr sin δr cos Ω,,,,,, ρ Ω δθ ρ Ω δθ d β,,,,,,, z δ v, v, ρ, δh δr, u R h R h { } γ } 以上 式 が方位角誤差に関する方程式となる ただし u β u γ はモデル化されていない誤差を表すもので ここでは互いに無相関な平均 0 分散 U β U γ の正規性白色雑音とする また それら β γ を用いて方位角誤差 δ は an sinδ δ cos δ として求めることができる 5 慣性センサの誤差モデル加速度センサ ジャイロの誤差は共に強い自己相関をもつ量と考えられる したがって慣性センサの誤差を 各軸成分がそれぞれ指数関数で表されるような自己相関を持つ有色雑音として取り扱い 次のマルコフ過程としてモデル化し以下のように表現する b b u B, B, b, τ b b b u B, B, b, τb b b u B, z B, z b, z τ b d d u B, B, d, τ d d d u B, B, d, τ d d d u B, z B, z d, z τ d ただし ub,, K, ud, zは互いに無相関で 平均 0 分散 U,, K, U, り τ b τ d は相関時間である b d z の正規性白色雑音であ 6

66 5-5 位置オフセット処理実環境において 慣性航法複合演算を実施する際 GPS アンテナと M の座標の違いによるオフセットを考慮しなくてはならない 慣性航法複合演算における oosel oupled 方式は GPS の位置 速度と MU の位置 速度を用いて観測量を計算するため GPS MU それぞれの座標を統一する必要がある ここでは MU と GPS アンテナの設置箇所による座標の違い 位置オフセット に対し 補正を行う手法について説明する 機能 GPS アンテナと MU の位置オフセット量から GPS の位置を MU の位置へ補正する アルゴリズム位置オフセットの概略図を図 5-5- に示す :GPS アンテナ :MU 図 5-5- MU と GPS アンテナの物理的オフセット 左図 : 上から見た図 右図 : 横から見た図 初期設定 Τ MU の ENU 座標を[ 0,0,0] とし ロール角 Ψ ピッチ角 Ξ 方位角 Φがそれぞれ 0 [deg] であった場合の GPS アンテナ箇所における物理的オフセット量を求める 水平方向に対して東方向に m[m], 南方向に n[m] 鉛直高さ方向に h[m] とすると GPS アンテナの ENU 座標は Τ Τ [ m, n, h] となる また 静止している状態で MU に角速度 ω [ ω, ω, ω z ] だけ印加される Τ と 機体座標系での MU の速度はv i [ 0,0,0] であり 角速度による GPS アンテナにおける速 ω g 度はv ω s : 外積 となる g 6

67 B 条件 MU の座標 : GPS の座標 : Τ [ 0,0,0] [ m, n, h] Τ m h n B B n B z 図 5-5- オフセットパラメータの詳細 左図 : 上方より見た図 右図 : 側面より見た図 GPS アンテナの座標からの MU 座標での GPS 位置の算出 MU における真の角度 ロール角 Ψ ピッチ角 Ξ 方位角 Φ を用いて機体座標 B, B, Bz から局地平面 ENU 座標,, への座標変換は z 0 z B B B B z 5-5- となる ここで B は 機体座標 B, B, Bz から局地水平面 NED 座標,, z への座標変換行列であり 以下の式で表される cosθcosφ sinψsinθcosφ cosψsinφ cosψsinθcosφ sinψsinφ B cosθsinφ sinψsinθsinφ cosψcosφ cosψsinθsinφsinψcosφ 5-5- sinθ sinψcosθ cosψcosθ よって MU 座標における GPS 座標は物理的オフセット量 B, B, B n, m, h を用いて となる X XG XG 0 0 B Y Y G Y G 0 0 B B Z Z G z Z G 0 0 B z z GPS アンテナでの速度から MU 座標での GPS 速度の算出 GPS アンテナでの速度 [ v E, v N, v U ] Τ が与えられているとき MU 座標における GPS アンテ E ナの速度 v i [ vi, vi N, v U i g g g Τ ] は MU の角速度と物理的オフセット量により以下の関係式となる 63

68 E E E v i v g v g 0 0 ω n N N ω N vi vi vg Bvg v g 0 0 B ω m U U U v i v g v g 0 0 ω z h oosel coupled 方式慣性航法複合演算において 慣性航法演算の誤差を補正する手法の oosel coupled 方式について説明する 機能 oosel coupled 方式のモデル式を算出する アルゴリズム 5-4 項において NS の航法誤差に関する方程式が得られ oosel coupled 方式の NS 航法誤差を表 5-6- に示す 慣性航法複合演算における oosel coupled 方式は表 5-6- に示した NS の航法誤差を GPS の位置と速度を用いて推定し補正する 表 5-6- oosel coupled 方式の状態変数. δ r, : X 軸まわりの位置誤差 9. b B, : X B 軸加速度バイアス. δ r, : Y 軸まわりの位置誤差 0. b B, : Y B 軸加速度バイアス 3. δ v, : X 軸方向の速度誤差. b Bz, : Z B 軸加速度バイアス 4. δ v, : Y 軸方向の速度誤差. d B, : X B 軸ジャイロバイアス 5. δθ, : X 軸まわりの姿勢角誤差 3. d B, : Y B 軸ジャイロバイアス 6. δθ, : Y 軸まわりの姿勢角誤差 4. d B, z : Z B 軸ジャイロバイアス 7. δ h : Z 軸方向の高度誤差 5. γ : sinδ 8. δ v, z : Z 軸方向の速度誤差 6. β : cosδ oosel coupled 方式は図 5-6- に示すような構成であり GPS の測位結果 位置 速度 を用い 表 5-6- の各変数を推定する 以下では oosel coupled 方式における状態方程式および観測方程式を示す 64

69 NS NS 位置 速度 位置 速度 姿勢 方位 センサ誤差補正値 カルマンフィルタ RK-GPS RK-GPS 位置 速度 図 5-6- oosel coupled 方式のシステム構成 状態方程式 oosel 方式 表 5-6- に示した NS の位置誤差 速度誤差 姿勢角誤差 方位角誤差 及び慣性センサのバイアス誤差を状態変数とし 状態ベクトルを次のように定義する [ δ r δr δr δv δv δθ δθ δh b b b d d d γ β],,, z,,,, B, B, B, z B, B, B, z したがって, を用いると連続時間の状態方程式は & f%, u 5-6- の形で表すことができる ただし 関数 f% は 5-4 項に示した NS の航法誤差に関する方程式から定まる既知のベクトル関数である. また, u は 6 次元の正規性白色雑音ベクトルであり u [ u u u u u u u u r, r, v, v, θ, θ, h v, z u u u u u u u u ] b, b, b, z d, d, d, z Eu [ ] 0 γ β Eu [ u ] U { diag U, U, U, U, U, r, r, v, v, θ, U, U, U, U, U, θ, h v, z b, b, U, U, U, U, U, U b, z d, d, d, z とする ここで 式 5-6- を観測データである GPS 信号の更新間隔 でオイラー近似し離散化すると lim f%, u γ β } 65

70 f%, q f, q となり離散時間系の状態方程式が得られる ただし q u f, f%, である また q は平均が 0 共分散行列 Eq [ q ] Q であるような正規性白色雑音ベクトルである { diag Q, Q, Q, Q, Q, r, r, v, v, θ, Q, Q, Q, Q, Q, θ, h v, z b, b, Q, Q, Q, Q, Q, Q b, z d, d, d, z γ β } 観測方程式 oosel coupled 方式では GPS より得られる位置 速度と NS が出力する位置 速度との差を観測量として観測方程式を導出する すなわち NS演算誤差 NS演算値 GPS観測量として NS 演算誤差を観測量とすることを考える ただし GPS 位置は E 座標系 GPS 速度は 座標系で観測されるため 上記の関係に当てはめるには GPS 観測量を航法演算座標系である 座標系に適切に変換する必要がある そこで以下では 方位角が未知であるために生じる座標変換の誤差を考慮した位置 速度観測量について述べる ここで NS から得られる諸量には i GPS から得られる諸量には g を各変数の右肩に i 付加する 例えば v, は NS から得られる 座標系での X 軸に関する速度である また GPS データは離散的に得られ データ更新間隔は とする i 位置誤差観測量 NS と GPS より得られる緯度 λ と経度 ϕ の差を位置誤差観測量とする したがって この位置誤差観測量を 座標系に適切に変換する まず E 座標系と 座標系の関係について考える E 座標系での NS 演算の緯度誤差 λ 経度誤差 ϕ は として GPS 位置観測量を基準とすることで与えられる i g λ λ λ i g ϕ ϕ ϕ

71 δ r 図 5-6- 緯度誤差と, の関係 緯度誤差 λ と δ r, の関係を図 5-6- に示す λ により 移動体の真の位置 で E 座標系から 座標系へ座標変換を行うと を原点とする 座標系 X Y Z が構成される しかし この 座標系は実際の位置 で構成されるべき 座標系とは異なる すなわち 緯度誤差が λ である場合 NS 演算によって構成される局地水平面 座標系 は 真の局地水平面に対してY 軸まわりに関して δ r, だけ傾いてしまうことが分かる したがって 次式の関係を得る λ δ r, 次に 経度誤差 ϕ が NS 演算によって構成される局地水平面に及ぼす影響について考える 緯度誤差の場合と同様に経度誤差 ϕ により NS 演算によって構成された 座標系は真の 座標系とは異なる 図 ϕ は X E 軸まわりの回転角であり 座標系は真の局地水平面に対して X 軸まわりに関して δ r, だけ傾くことが分かる しかし X 軸と X は赤道上以外は平行な関係ではないので ϕ δ r, の関係は成り立たない したがって 経度誤差による δ r, を考慮する際 ϕ の物理量を適切に変換する必要がある 図 に示すように δ r, は緯度 λ を用いて次のように表すことができる δ r, ϕcosλ ただし ϕ による Z 軸まわりの誤差 δ, 定する r z は 方位角誤差 δ に含まれるものとして 0 と仮 67

72 図 座標系と真の 座標系の関係 δ r 図 経度誤差と, の関係 以上より E 座標系での NS 演算の位置誤差 λ ϕ は 座標系において i δ r, ϕ cosλ i δr, λ i δ r 0, z と示され 更に 座標系に変換すると i δ r, ϕ cosλ i δr, λ i δ r 0, z と表すことができる 式 をδ による座標変換行列の誤差 δ を考慮し展開すると 68

73 i δ r, ϕcosλ i δr, δ λ i δ r 0, z cos sin 0 ϕcosλ sin cos 0 λ βcos γsin βsin γcos 0 ϕcosλ βsin γcos βcos γsin 0 λ となる だだし γ sin δ, β cosδ 5-6- である したがって i ϕcosλcos λsin δr, [ ϕcosλsin λcos ] γ [ ϕ cosλcos λsin ] β ϕcosλsin λcos i δr, [ ϕcosλcos λsin ] γ [ ϕ cosλsin λcos ] β となる これらをまとめ さらに GPS 観測雑音 np, np, np, z を考慮すると 5-6- i g P,,, z r r i i g i g,,,,, P, δr r r γ r r β n i g P,,, z r r i i g i g,,,,, P, δr r r γ r r β n として位置誤差に関する観測量を得る また 高度誤差 δ h に関しては z h h Pz, i g δ h n P, z となる ii 速度誤差観測量 GPS 速度 座標系 を 座標系に座標変換し NS 速度との差を速度観測量とする したがって 方位角誤差 δ を考慮し方位角を δ として 座標系と 座標系の関係を示す 図

74 図 GPS 速度の 座標系への変換これより GPS 速度を基準とすると NS 演算速度誤差は i i g δ v v v i g v δ v i g g δ v v v と表すことができる ここで 位置誤差観測量の場合と同様に γ β を用いて展開すると i i δ v g, v, cos sin 0 v N i i g δv, v, sin cos 0 ve i i 0 0 g δ v v, z v, z D βcos γsin βsin γcos 0 βsin γcos βcos γsin となる したがって v v g N g E g v D i i g g δv, v, vncos vesin g g g g N E N E v cos v sin β v sin v cos γ i i g g δv, v, vn sin ve cos g g g g N E N E v sin v cos β v cosv sin γ i i g, z, z D δ v v v となる さらに GPS 観測雑音 nv, nv, nvz, を考慮すると i g v,,, z v v i g g,,, v, δv v β v γ n

75 i g v,,, z v v i g g,,, v, δv v β v γ n 5-6- i g v, z, z, z z v v i, z nv, z δ v と表すことができ 速度誤差の観測量を得る iii 観測方程式式 5-6-3~5-6-5 式5-6-~5-6-3 をまとめ ベクトル 行列表現すれば 時刻 での観測方程式は と表すことができる ただし z H n z [ z z z z z z ] P, P, P, z v, v, v, z n [ n n n n n n ] P, P, P, z v, v, v, z r r r r r r r r H g g v, v, g g v, v, i g i g,,,, i g i g,,,, であり 平均 0 で共分散行列が E[ n n ] R のように与えられる正規性白色雑音と する 7

76 5-7 ighl coupled 方式慣性航法複合演算において 慣性航法演算の誤差を補正する手法の ighl coupled 方式について説明する 機能 ighl coupled 方式のモデル式を算出する アルゴリズム GPS の測位結果 位置 速度 から観測量を構成する oosel 方式に対し ighl 方式はコード擬似距離や搬送波位相積算値から直接観測量を構成し NS 航法誤差を推定し補正する方式である したがって oosel 方式では移動体に設置された受信機の 3 次元座標と受信機時計誤差を得るために 4 機以上の可視衛星が必要であったが ighl 方式ではコード擬似距離 搬送波位相積算値が得られれば観測量を構成することができるため 機以上の GPS 衛星が観測できれば NS 航法誤差を推定することが可能である ighl 方式のシステム構成図を図 5-7- に示す 以下では コード擬似距離 搬送波位相積算値の観測量について述べ NS 演算誤差を状態変数とした慣性航法複合演算における観測方程式を導出する また 以下では簡単のために コード擬似距離については /A コード 搬送波位相積算値については 波のみを用いる場合について説明するが 波やその他の周波数帯についても同様に扱うことができる NS NS 位置 速度 位置 速度 姿勢 方位 GPS GPS センサ誤差補正値 カルマンフィルタ 搬送波位相 ドップラ周波数 図 5-7- ighl 方式のシステム構成 7

77 表 5-7- ighl 方式における状態変数 λ は 帯の波長 m は受信衛星数. δ r, : X 軸まわりの位置誤差. d B, : X B 軸ジャイロバイアス. : Y B 軸ジャイロバイアス δ r : Y 軸まわりの位置誤差 3., 3. δ v, : X 軸方向の速度誤差 4. d B, z : Z B 軸ジャイロバイアス 4. d B, δ v : Y 軸方向の速度誤差 5. γ : sinδ, 5. δθ, : X 軸まわりの姿勢角誤差 6. β : cosδ 6. δθ :, Y 軸まわりの姿勢角誤差 7. λn, u. δ h : Z 軸方向の高度誤差 M M 8. δ v, z : Z 軸方向の速度誤差 M M 9. b B, : X B 軸加速度バイアス M M M 0. b B, : Y B 軸加速度バイアス M M M : 整数値バイアス 距離の単位 M M. b B, z : Z B 軸加速度バイアス M m λn, u : 整数値バイアス 距離の単位 i 状態方程式 ighl 方式における NS 航法誤差の状態変数を表 5-7- に示す 本方式では oosel 方式時の未知量 に加え 表 5-7- 中の 6 番以降に示される整数値バイアス m N λn, u λn, u 5-7- が状態変数に追加される すなわち ighl 方式における状態変数ベクトルは である いま N に関して N 5-7- N F N q N N とモデル化する ただし FN は既知の m m 行列 qn は m 次元の正規性白色雑音である このとき ighl 方式における状態方程式は, f q F N N q N N となる 73

78 ii コード擬似距離および搬送波位相積算値 既知受信機座標 未知受信機座標をそれぞれ [ z ] [ u u zu ] とし 両受信機で共通に m 個の衛星を捉え 基準衛星を とすると その組み合わせは以下のように表せる i, j {34,,,,,,,, m} このとき 独立な二重差は m 組得られ コード 搬送波位相の観測方程式はそれぞれ以下のように表すことができる A h η na h η N n ただし [ R R R ] 3 m A u u u 3 m [ λϕ ] u λϕu λϕu η [ u u zu ] 3 m na [ na, u na, u na, u ] 3 m n [ n, u n, u n, u ] とし N を整数値バイアス λ を搬送波周波数の波長とする このとき 観測雑音ベクトル n A は平均 0 共分散行列 R n A は平均 0 共分散行列 R の正規性白色雑音と仮定 する ここで 下添え字のA は /A コード は 帯の搬送波を意味する また ベクトル関数 h η の各要素 h η j, 3,, m は j j j h η { ρ ρ } { ρ ρ } j { u u z z { u u u z z z z j j j u u u j j z z j } } となる この場合 式 の搬送波位相積算値 は距離の単位で表現されていることに注意する 式 より ベクトル関数 h η は非線形であるので 線形近似を行う そこで h η を NS 演算値のまわりでテーラー展開し 次の項までの近似を行うことで NS 航 法誤差における観測方程式を導出する NS 位置 単位 [m] を r i [ z ] とする i i i と h η h r i H% η r i となる ただし 下添え字の E は地手系直交座標系である E 座標系を意味する また 74

79 h H % η η η r i h η h η h η z i i i h η h η h η z i i i M M M h η h η h η m m m z i i i h η j j ρ j i i ρ i i h η j j ρ j i i ρ i i h η z z j z z z j ρ j i i ρ i i i i i とする 式 より 線形化されたコード擬似距離 搬送波位相積算値の観測方程式 A A h r i H % η r i na H % δ r i n A h H % η r i N n H % δ r i N n r i を得る ただし δ r は E 座標系における位置誤差 [m] を表す ここで 式 i の観測方程式を慣性航法複合演算に適用するため r を航法演算座標系である 座標系 の位置誤差 [rad] に変換することが必要である まず δ r を 座標系における位置誤差 [rad] に変換することを考える ただし 省略のため i E 時刻の表記 を省略して表記する ここで 座標変換行列 を用いて 座標系における位置 誤差 [m] に変換すると δ i E δ ri δ r, i E δ, i, i, i δ δ z となる ただし 座標変換行列 E は 緯度 λ 経度 ϕ を用いて 75

80 E cosϕ sinϕ 0 sin λ 0 cos λ sinϕ cosϕ cosλ 0 sinλ cosϕsin λ sinϕ cosϕcos λ sinϕsin λ cosϕ sinϕcos λ cos λ 0 sin λ とする 次に 弧度法を用いて式 を変換すると以下のようになる R h λ p E δ i R h ϕ r p δ z ただし R p は曲率半径であり λ ϕ はそれぞれ緯度誤差 経度誤差を表す ここで 緯度誤差 経度誤差と 座標系の関係について考える まず 緯度誤差 λ と δ r, の関係を図 5-7- に示す λ により 移動体の真の位置 で E 座標系から 座標系へ座標変 換を行うと を原点とする 座標系 X, Y, i, Z が構成される しかし この 座標系は実 λ である場合 際の位置 で構成されるべき 座標系とは異なる すなわち 緯度誤差が NS 演算によって構成される局地水平面 座標系 は 真の局地水平面に対してY 軸まわりに関して δ r, だけ傾いてしまうことが分かる したがって 次式の関係を得る λ δ r, 図 5-7- 緯度誤差とδ, の関係 r 76

81 図 座標系と真の 座標系の関係 左 経度誤差とδ r, の関係 右 次に 経度誤差 ϕ が NS 演算によって構成される局地水平面に及ぼす影響について考える 緯度誤差の場合と同様に経度誤差 ϕ により NS 演算によって構成された 座標系は真の 座標系とは異なる 図 左 ϕ は X E 軸まわりの回転角であり 座標系は真の局地水平面に対して X 軸まわりに関して δ r, だけ傾くことが分かる しかし X 軸と X は赤道上以外は平行な関係ではないので ϕ δ r, の関係は成り立たない したがって 経度誤 差によるδ r, を考慮する際 ϕ の物理量を適切に変換する必要がある 図 右 に示すように δ r, は緯度 λ を用いて次のように表すことができる δ r ϕcos λ 5-7-9, したがって以下のような関係が得られる したがって 式 は δ r, λ δ r, ϕ cos λ δ z i, δ r z, z, R h δ r p, E R h δ r p, δ r i 5-7- cos λ δ r となり δ r i を 座標系における位置誤差 [rad] に変換することができた 更に 座標系に変換するとδ は以下のように表すことができる r i δ r δr i δr 5-7- δr E A B,,, z 77

82 ただし A R h 0 0 p 0 0 R h p 0 0, 0 0 B cos λ cos sin 0 sin cos である したがって 式 及び式 は A E H % δ A B r v H ˆ δ r n A H % δ r N ε H ˆ δ r N n E A B となる ただし H ˆ の各要素は 省略のため時刻の表記 を省いて以下のように表す H ˆ [ a b c ] a R h h h ϕ ϕ cos λ i i h h h j j j R h cosϕ sinϕ sinλ cosλ sin p z i i i p j j sin cos cos j b R h h h ϕ ϕ cos λ i i h h h j j j R h cosϕ sinϕ sin λ cos λ cos p z i i i p j j sin cos sin j c h h h ϕ ϕ λ λ z i i i j j j cos sin cos sin j

83 iii 観測方程式以上より ighl 方式の慣性航法複合演算における観測方程式は H 0 n A NS, m m A W H, NS m m N n ただし である H, NS a b c a b c M M M a b c m m m 0 0 m 4 m 以上より ighl 方式の場合は式 に拡張カルマンフィルタ等を適用することで NS の誤差を推定し 複合航法を行うことが可能である ⅳ ドップラ観測量ここでは ighl 方式の複合航法システムにおいてドップラ情報を活用する場合のシステムモデルについて述べる 衛星と受信機の間に相対的な動きがある場合 受信機で観測される電波の周波数はドップラ効果によって変化する したがって 衛星から送信される搬送波の周波数を f 衛星 受信機間の距離を r 電波の伝搬速度をν s とすると 受信機で受信される周波数 f R は ν s r& r& fr f f ν s ν s となる ゆえに送信周波数と受信周波数の差は次のように表される f r f f r& & R ν s 一般に受信機では離散的に観測が行われるため サンプリング区間での距離変化 すなわち平均のドップラシフト量が観測される 実際には 受信機 衛星時計誤差 電離層 対流圏の影響等々が加わる したがって ドップラ観測量の観測モデルは 式 に示すような擬似距離観測モデルを時間微分して求めるのが合理的である λ p p p p p p p p ρu ru, τu δu δu c δu δ τu eu p p p p ただし ru u u zu z δ p u : 電離層屈折効果 δ p u : 対流圏屈折効果 δ u : 受信機時計誤差 δ p : 衛星時計誤差 e p u : 雑音 τ p u : 衛星 p から受信機 u への電波伝搬時間である 上式を微分して D とおくと, ドップラ観測モデルは次のようになる 79

84 D δ& δ& c & & e& p p p p p p u r& u u u δu δ u r& c ε p p u δ u u ただし p u である ここで r& について考える p p p p p εu δ& u δ& u cδ & e& u r r r r r r p p p p p p p u u p u u p u u p r& u & u p & & u & p z& u p z& u u zu z であるが すなわち ただし p p p p p p ru u ru u ru zu z,, p p p r r z r u u u u u u p p p p p p ru u ru u ru zu z,, p p p p p p r r z r u u u r u p u r s p u p なる関係がある したがって p p p p u u u u,, z, s,, z g p p p p p p r u r u ru ru ru u p u s u u zu v u [ & u & zu] p s p p p, u, &, v,, z & & & と定義すると 式 よりドップラ観測式は となる D g v v c & ε p p p s p u u u δ u u ⅴ ドップラ情報活用時の状態方程式および観測方程式 p s 衛星の速度 v は航法メッセージより既知であるので 式 における未知数は 受信機時計誤差の変化率 cδ & u である 受信機時計の精度は 使用する受信機に依存するが ここでは一般的に離散時間系において cδu FD cδu qd とモデル化できるものと仮定する ただし F D は既知の係数 u D は正規性白色雑音とする 80

85 したがって ighl 方式でのドップラ情報活用時における状態ベクトル および状態方程式は次のようになる D N cδ u , f q N F N N N q cδ u Fc D δ u qd 一方 式 に示した速度は 基本的に WGS-84 座標系に基づいたものであるため 観測方程式を記述する際は式 5-7- で行ったような座標変換を行う必要がある 前述のように 座標系における NS 速度 および NS 速度誤差の間には i i v v δ v ただし なる関係がある また 座標変換行列 v δ v i,, i i i v v, δv δv, vi, z δv, z, v E を用いると v E u と表すことができ 式 および式 より D% D g v g v p p p p s p E i u u u u gδv c& ε p E i p u δ u u i p E δ v p g u ε u cδ & u となる したがって受信衛星数を m とし m D D% u D% u とすると ighl 方式においてドップラ情報を利用する場合の観測方程式は H, 0 0 A NS m m m na H, NS m m 0 m N n D H DNS, 0 c m m m δu D n ただし 8

86 H DNS, 0 0 h h h,, z, D D D M M M M M M M m m, m, zm, 0 0 h h h D D D 0 0 p, p, zp, p E h h h g,, D D D u p K m m nd εu ε u である 5-8 フィルタ変数の引継ぎ 切換え方式 慣性航法複合演算において 高精度な測位を行うために 5-6 節と 5-7 節で説明した複合方式の効率的な切換えの方法を説明する 機能 oosel coupled 方式と ighl coupled 方式のフィルタ変数の引継ぎを行う アルゴリズム運用時の GPS 利用状況によって oosel coupled 方式と ighl coupled 方式を適宜切換えて使用することによって より効果的な複合航法を行う すなわち アンビギュイティが決定している場合 :RK-GPS 方式により高精度な GPS 測位結果 位置 速度 が利用可能である アンビギュイティが決定していない場合 :RK-GPS 方式では十分な精度の測位結果が得られないが GPS 観測量 擬似距離 搬送波位相 ドップラ等 は利用可能である GPS 衛星が利用できない場合 :GPS が全く利用できない の 3 つの状況に応じて 表 5-8- に示すような複合航法方式を適用することとする 表 5-8- GPS 利用状況と 複合航法方式 RK-GPS 利用状況 RK-GPS 測位の可否 複合航法方式 アンビギュイティ決定 oosel coupled 方式 アンビギュイティ未決定 ighl coupled 方式 使用不可 慣性航法演算 複合航法方式の切換え時においては システムモデルの変更が必要となるため 拡張カルマンフィルタ等の初期値を設定する必要がある 以下にその詳細を示す 8

87 i oosel coupled 方式 ighl 方式の切換え oosel coupled 方式から ighl coupled 方式への切換え時には 整数値バイアス N N および受信機時計誤差 cδ u の初期値が必要となる 例えば 時刻 j で切換えが行われるとすると 時刻 j までの航法結果を有効に活用して初期値を設定するために 以下のように N ˆ j j N ˆ j j を設定できる Nˆ % ˆ δ r 5-8- j j j H j i j j また cδ u Nˆ j j j H % j ˆ δ r i j j 5-8- に関しては事前情報がないため 以下のように設定する c ˆ δ j j u ii ighl coupled 方式 oosel coupled 方式の切換え ighl coupled 方式から oosel coupled 方式への切換え時には 整数値バイアス N N および受信機時計誤差 cδ u が状態変数から削除される したがって新たに初期値等を求める必要はなく 時刻 j で切換えが行われるとすると 時刻 j での予測推定値を初期値として使用することができる 83

88 5-9 拡張カルマンフィルタ慣性航法演算処理における拡張カルマンフィルタの演算内容を説明する 機能拡張カルマンフィルタを用いて NS の航法誤差を推定する アルゴリズム拡張カルマンフィルタはシステムモデルに含まれる非線形関数を テーラー展開による線形化によって近似し カルマンフィルタのアルゴリズムを適用するものである 拡張カルマンフィルタアルゴリズムを以下に示す フィルタ方程式 ˆ f ˆ, 5-9- ˆ ˆ K Hˆ 5-9- カルマンゲイン K P H HP H R 推定誤差共分散行列 P Fˆ P Fˆ Q P P K H P ただし Fˆ は次式とする Fˆ f ˆ 初期値 ˆ ˆ P0 Π { KK } diag Π, Π,, Π 以上のアルゴリズムより得られる状態推定値を NS の演算の各ステップにおいて補正することで 慣性航法複合演算を実現する 84

89 参考ソフトウェアの構築例 目次 ソフトウェアの構成 機能 データインターフェース 関数仕様 画面仕様... - 画面遷移... - 画面詳細仕様... プログラム実行環境 フォルダ構成... 7 V ファイル仕様... 3 V- ファイル一覧... 3 V- ファイル詳細仕様 V 入力データ V- MU センサデータ仕様 V- 基準局 GPS データ仕様 V- 移動局 GPS データ仕様 V 出力データ... 7 V 処理仕様 V- 測位演算処理 V- MU センサデータ取込処理 V- 受信データ同期処理 V-V 演算結果ファイル作成処理 V モジュール構成 V- リアルモード実行時... 8 V- 後処理モード実行時 X 詳細処理... 9 X- MU スレッド

90 X- 基準局 GPS スレッド X- 移動局 GPS スレッド X-V 画面表示メイン

91 ソフトウェアの構成 - 機能本ソフトウェアは MU センサ 基準局 GPS 受信機 移動局 GPS 受信機からシリアル通信により観測データを受信し リアルタイムに測位演算処理を行い 演算結果の画面表示およびファイル出力を行う 測位演算処理を行う処理方式は RK-GPS 演算方式 複合航法演算方式 の 種類とし 演算に必要となる各種パラメータを初期設定ファイルとして設定することが可能である また MU センサ 基準局 GPS 受信機 移動局 GPS 受信機から受信した観測データはファイルに格納し 後処理モードとしてこのファイルから観測データを読み込み 測位演算処理を行い 演算結果の画面表示およびファイル出力を行うことが可能である MU センサ 基準局 GPS 受信機 移動局 GPS 受信機 P アプリケーションソフトウェア 測位演算方式 RK-GPS 演算方式 複合航法演算方式 演算結果表示 演算結果ファイル 初期設定ファイル 観測データファイル 図 -- ソフトウェアの全体構成 リアルタイム処理時 P 観測データファイル アプリケーションソフトウェア 測位演算方式 RK-GPS 演算方式 複合航法演算方式 演算結果表示 演算結果ファイル 初期設定ファイル 図 -- ソフトウェアの全体構成 後処理時 88

92 本ソフトウェアの機能は図 --3 に示す処理機能を持つ 図 --3 ソフトウェア機能の構成図 図 --3 における各処理の機能とその処理内容を表 -- に示す 表 -- ソフトウェア処理一覧 No. 処理 仕様 通信処理 以下の機能を持つ MU センサ通信機能 MU センサとのシリアル通信の制御を行う機能 通信ポートのオープン クローズ 通信パラメータの設定 データの送信 受信を行う データを受信した場合 直ちに MU センサデータ変換機能に受信データを受け渡す 基準局 GPS 受信機通信機能 基準局 GPS 受信機とのシリアル通信の制御を行う機能 通信ポートのオープン クローズ 通信パラメータの設定 データの送信 受信を行う 89

93 No. 処理 仕様 データを受信した場合 直ちに基準局 GPS データ変換機能に受信データを受け渡す 3 移動局 GPS 受信機通信機能 移動局 GPS 受信機とのシリアル通信の制御を行う機能 通信ポートのオープン クローズ 通信パラメータの設定 データの送信 受信 データ種別 GPS データ エフェメリスデータ アルマナックデータ の判定を行う データを受信した場合データ種別の判定を行い 種別により移動局 GPS データ変換機能 エフェメリスデータ変換機能 アルマナックデータ変換機能に受信データを受け渡す データ取込処理 以下の機能を持つ MU センサデータ取込機能 MU センサ受信データを解析し内部処理可能なデータ構造に変換する機能 MU センサ通信機能から受け渡された受信データの変換を行い MU センサデータ管理機能に受け渡す 基準局 GPS データ取込機能 基準局 GPS データを解析し内部処理可能なデータ構造に変換する機能 基準局 GPS 受信機通信機能から受け渡された受信データの変換を行い基準局 GPS データ管理機能に受け渡す 3 移動局 GPS データ取込機能 移動局 GPS データ エフェメリスデータ アルマナックデータを解析し内部処理可能なデータ構造に変換する機能 移動局 GPS 受信機通信機能から受け渡された移動局 GPS データの変換を行い移動局 GPS データ管理機能に受け渡す 移動局 GPS 受信機通信機能から受け渡されたエフェメリスデータの変換を行いエフェメリスデータ管理機能に受け渡す 移動局 GPS 受信機通信機能から受け渡されたアルマナックデータの変換を行いアルマナックデータ管理機能に受け渡す 3 データ管理処理 以下の機能を持つ MU センサデータ管理機能 MU センサデータの一元管理を行う機能 リングバッファメモリ領域の確保 開放 データの登録 取得 アクセスの排他制御を行う MU センサデータ変換機能から受け渡された MU センサデータをリング バッファに登録する 90

94 No. 処理 仕様 時刻同期機能からの要求により MU センサデータをリングバッファから取得し受け渡す 基準局 GPS データ管理機能 基準局 GPS データの一元管理を行う機能 リングバッファメモリ領域の確保 開放 データの登録 取得 アクセスの排他制御を行う 基準局 GPS データ変換機能から受け渡された基準局 GPS データをリングバッファに登録する 時刻同期機能からの要求により基準局 GPS データをリングバッファから取得し受け渡す 3 移動局 GPS データ管理機能 移動局 GPS データの一元管理を行う機能 リングバッファメモリ領域の確保 開放 データの登録 取得 アクセスの排他制御を行う 移動局 GPS データ変換機能から受け渡された移動局 GPS データをリングバッファに登録する 時刻同期機能からの要求により移動局 GPS データをリングバッファから取得し受け渡す 4エフェメリスデータ管理機能 エフェメリスデータの一元管理を行う機能 データ格納テーブルのメモリ領域の確保 開放 データの登録 取得 アクセスの排他制御を行う エフェメリスデータ変換機能から受け渡されたエフェメリスデータをデータ格納テーブルに登録する 時刻同期機能からの要求によりエフェメリスデータをデータ格納テーブルから取得し受け渡す 5アルマナックデータ管理機能 アルマナックデータの一元管理を行う機能 データ格納テーブルのメモリ領域の確保 開放 データの登録 取得 アクセスの排他制御を行う アルマナックデータ変換機能から受け渡されたアルマナックデータをデータ格納テーブルに登録する 時刻同期機能からの要求によりアルマナックデータをデータ格納テーブルから取得し受け渡す 4 ファイル読み込み 処理 各種ファイルからのデータ読み込みを行う機能を持つ 対象ファイルは以下 9

95 No. 処理仕様 測位演算初期設定ファイル プロジェクト定義ファイル 3リアルタイム処理用初期設定ファイル 4RK-GPS 初期設定ファイル 5 複合航法初期設定ファイル 6RNEX Navigaion ファイル 7 基地局 GPS 観測データファイル 8 移動局 GPS 観測データファイル 9MU センサデータファイル 5 ファイル書き込み 処理 各種ファイルへのデータ書き込みを行う機能を持つ 対象ファイルは以下 測位演算プログラム処理エラーログファイル RNEX Navigaion ファイル 3 基地局 GPS 観測データファイル 4 移動局 GPS 観測データファイル 5MU センサデータファイル 6リアルモード測位演算結果ファイル 7 基地局 GPS データ受信時刻記録ファイル 8 移動局 GPS データ受信時刻記録ファイル 9 後処理モード測位演算結果ファイル 0 後処理モード RK-GPS 初期設定ファイル 後処理モード複合航法初期設定ファイル 6 GPS 時刻同期処理 MU センサデータ 基準局 GPS データ 移動局 GPS データの GPS 時刻のチェックを行い 一致している場合は測位演算機能を起動する機能を持つ MU センサデータ管理機能 基準局 GPS データ管理機能 移動局 GPS データ管理機能から各データを受け取り GPS 時刻の同期チェックを行う 同期している場合はさらにエフェメリスデータ管理機能 アルマナックデータ管理機能からそれぞれのデータを受け取り MU センサデータ 基準局 GPS データ 移動局 GPS データと合わせて測位演算機能に受け渡す 測位演算機能から演算結果データを受け取り 画面表示機能 ファイル書き込み機能に受け渡す 7 測位演算処理 MU センサデータ 基準局 GPS データ 移動局 GPS データ エフェメリスデータ アルマナックデータを用いて測位演算を行う機能を持つ 上記データから指定された測位演算方式RK-GPS 演算方式 複合航法演算方式 により移動局の現在位置 速度 姿勢を演算し 演算結果を時刻同期 機能に受け渡す 9

96 No. 処理 仕様 8 画面表示処理 測位演算の結果を画面に表示する機能を持つ 時刻同期機能から受け渡された測位演算結果を元に 画面に以下の情報を表示する 軌跡 測位結果 GPS 時刻 アンビギュイティ決定状況 マルチパス検出状況 サイクルスリップ検出状況 基線長 捕捉衛星数 移動局位置 ENU 移動局速度ENU 移動局姿勢 方位 ロール ピッチ 3DPGDP PDP HDP VDP 4 衛星配置 93

97 - データインターフェース測位演算処理が使用するデータを以下に示す N_DA: 初期化データ No. 名称 内容.rov_ini_llh 原点座標 移動体の出発地点 緯度, 経度, 高度初期値 [rad,rad,m].base_llh 基準局座標緯度, 経度, 高度初期値 [rad,rad,m] 3.base_line 基線長 [m] 4.angle 初期ロール角 [rad] 5.angle 初期ヒ ッチ角 [rad] 6.angle3 初期方位角 [rad] 7.Hz GPS データ送信周期 [Hz] 8.Hz MU データ送信周期 [Hz] 9.Mas 仰角マスク角度 [deg] PRJE_PARA: シミュレーション条件 No. 名称 内容.selec 準天頂衛星の有無 : 有,: 無 の選択値.selec シミュレーション地点 : 浦幌,: 第 東名 の選択値 3.selec3 電波遮蔽状況 段数 :0,,,3,4,5 の段数値 4.selec4 建機種別 : 転圧ローラ : 油圧ショベル の選択値 5.selec5 使用測位技術 :RK-GPS : 慣性航法複合技術 3: 従来技術 の選択値 6.scale 非リアルタイム処理時の位置誤差の各スケール値 cm 7.area リアルタイム処理時の軌跡画面の表示エリア値 始点 :ENU 座標系 8.area リアルタイム処理時の軌跡画面の表示エリア値 始点 :ENU 座標系 9.area3 リアルタイム処理時の軌跡画面の表示エリア値 終点 :ENU 座標系 0.area4 リアルタイム処理時の軌跡画面の表示エリア値 終点 :ENU 座標系 94

98 3 KP_N: キネマティック測位の初期値の構造体 No. 名称 内容.prn_omi[] 測位処理に使用しない衛星番号.s_ime 測位開始時間 使用しない 3.e_ime 測位終了時間 使用しない 4.sd_dev_R 搬送波位相の観測誤差の標準偏差 5.sd_dev_R_pr 擬似距離の観測誤差の標準偏差 6.sd_dev_R_ion 電離層遅延誤差の標準偏差 7.sd_dev_R_rop 対流圏遅延誤差の標準偏差 8.sd_dev_Pp 位置の初期標準偏差 9.sd_dev_Pv 速度の初期標準偏差 0.sd_dev_Pa 加速度の初期標準偏差.sd_dev_Pj 躍度の初期標準偏差.sd_dev_Pn 整数値バイアスの初期標準偏差 3.sd_dev_Pion 電離層遅延の初期標準偏差 4 sd_dev_prop 対流圏遅延の初期標準偏差 5.sd_dev_j 躍度のシステム雑音の標準偏差 6.sd_dev_a 加速度のシステム雑音の標準偏差 7.sd_dev_v 速度のシステム雑音の標準偏差 8.sd_dev_ 位置のシステム雑音の標準偏差 9.sd_dev_ion 電離層遅延のシステム雑音の標準偏差 0.sd_dev_rop 対流圏遅延のシステム雑音の標準偏差.alpha_m 時定数の逆数.X[] 基地局の位置 3.org_z[] ローカル座標系の原点 4.flag_rop_daa 対流圏 5.heigh_h 相対湿度 HR の観測地点の高さ 6.heigh_ 気温の観測地点の高さ 7.heigh_p 気圧の観測地点の高さ 8.humid_rop 相対湿度 HR% 9.empe_rop 気温 30.press_rop 気圧 hpa 3.inde_dn_model フィルタモデル : 静的モデル : 速度モデル 3: 加速度モデル 4: 躍度モデル 95

99 No. 名称 内容 3.inde_search_ini_pos 初期位置探索手法 ワンエポック目 : なし,: あり 33.inde_search_ini_pos_afer 初期位置探索手法 数エポック後 : なし,: あり 34.inde_ion_model 電離層遅延モデル : なし,:Klobuchar モデル,3: 二周波搬送波位相モデル 35.inde_rop_model 対流圏遅延モデル : なし,: 衛星仰角モデル, 3:Saasamoinen モデル,4:Hopfield モデル 36.inde_dela_es 電離層 対流圏遅延推定手法 : 補正,: 推定, 3: 推定及び観測 37.inde_pr_obs 擬似距離の観測 : なし,: あり 38.inde_heigh_fi 高さ固定測位 : なし,: あり 39.inde_selec_sa 衛星選択手法 : 仰角設定,: 衛星仰角,3: 重み付け DP,4:DP 40.inde_se_value_a_sa_rise 衛星増加時の変数設定方法,: 変数引継ぎ,: 変数初期化 4.inde_se_value_a_c.cleslip サイクルスリップ検出の変数設定方法,: 変数引継ぎ,: 変数初期化 4.inde_amb_es_condiion アンヒ キ ュイティ検定の実施条件,: 毎エポック,: 整数値バイアスの未決定時 43.N0_mp_loss マルチパスによる電波強度 /N0 の減衰量 44.hreshold_ele 衛星仰角閾値 45.seleced_sa_num 選択される衛星数 46.range_hor 初期位置探索 東西南北方向の探索範囲 47.range_ud 初期位置探索における上下方向の探索範囲 48.search_inerval 初期位置探索における探索間隔 49.hreshold_num_search_ini 初期位置探索を判定する採択数の閾値 50.hreshold_imes_search_ini 初期位置探索を判定する倍数の閾値 5.ime_search_ini_pos 初期位置探索の開始時間 5.raio_hreshold アンビギュイティ検定における残差二乗和の比の閾値 53.ma_ini_ime 初期化の最大時間 54.cs_hazard_rae サイクルスリップ検出における危険率 55.ime_cs_deec サイクルスリップ検出開始時間 56.cs_ime サイクルスリップ発生の時間 96

100 No. 名称 内容 57.cs_value サイクルスリップ量 58.cs_sa_[] サイクルスリップ発生観測データ 衛星番号, 搬送波 59.num_sa_min 初期位置探索を行う最少衛星数 60.HDP_search_ini 初期位置探索を行う HDP 6.VDP_search_ini 初期位置探索を行う VDP 6.hreshold_num_search_ini 初期位置探索を判定する一つのアンビギュイティの採択数 63.period_rese_para 未決定時における初期化周期 64.flag_nd_ccleslip エポック連続に発生するサイクルスリップの対応フラグ : 対応, 以外 : 対応しない 65.inde_poins_search_ini 初期位置探索手法の探索点インデックス :6 点,: 点,3:4 点 66.inde_amb_resoluion_a_sa_rise 衛星増加時のアンビギュイティ決定の有無 : 未決定,: 決定 67.num_saisfied_unil_fi アンビギュイティ決定までの閾値以下となる連続回数 4 GPS_PARA:GPS のパラメータ構造体 No. 名称 内容.v_ligh 光速 m/s.f 搬送波周波数 Hz 3.f 搬送波周波数 Hz 4.ambda_ 波長 m 5.ambda_ 波長 m 5 NS_GPS_PARA: 慣性航法複合処理のパラメータ構造体 No. 名称 内容.base_enu 基準局座標 ENU[m, m, m].gps_inerval GPS 周期 HZ 3.ins_inerval NS 周期 50Hz 4.DEA_ME GPS 周期 s 5.DEA_ME NS 周期 /50s 6.PAD 円周率 97

101 No. 名称 内容 7.EARH_RAE_E 地球自転角速度 8.G_para.Gn 重力パラメータ 9.G_para.G0 重力パラメータ 0.G_para.Gl 重力パラメータ.G_para.Gl 重力パラメータ.G_para.Gh 重力パラメータ 3.G_para.Gh 重力パラメータ 4.G_para.Gh3 重力パラメータ 5.G_para.GGG 重力パラメータ 6.EARRAD0 地球の長半径 7.EAREPS 離心率の平方数 8.MFEESF メートル フィート変換 SF 9.base_line 基線長 0.rov_ini_llh 原点座標 移動体の出発地点 [rad, rad, m].rov_ini_z 原点座標 WGS-84 移動体の出発地点 [m, m, m].base_llh 基準局座標 [rad, rad, m] 3.base_z 基準局座標 WGS-84[m, m, m] 4.offse 位置オフセットパラメータ [m,m,m] 6 PRJE: プロジェクトのパラメータ構造体 No. 名称 内容.qzs_flg 準天頂衛星の有無 : 有, : 無.poin_flg シミュレーション地点 浦幌, 第 東名 3.dan_flg 電波遮蔽状況 段数 4.eni_flg 建機種別 : 転圧ローラ, : 油圧ショベル 5.nav_flg 使用測位技術 :RK-GPS, : 慣性航法複合技術 6.area リアルタイム処理時の軌跡画面の表示エリア 始点, 終点, :ENU 座標系 7 NS_GPS_FG: 初期データの構造体 No. 名称 内容.filer_change 複合方式切換えフラグ :oosel, :ighl.ina_sa NS 初期化フラグ :NS 初期設定, : 演算処理 3.ini_flg アンビギュイティ初期化フラグ 前エポックの状態 98

102 No. 名称内容 4.ini_ime アンビギュイティ初期化時間計測 5.filer_ini NS 初期化フラグ 8 MU_DAA: 入力 MU センサデータの構造体 No. 名称 内容.md 日付.ime GPS ime 3.Del_Vel 加速度 3 軸 XYZ[f/ ^] 4.Del_Ang 角速度 3 軸 XYZ[rad/ ] 9 NS_GPS_N: 慣性航法複合処理のパラメータ構造体 No. 名称 内容.cmd_daa 処理モード : 純慣性, :oosel, 3:ighl, 4 切換え.eernal_flg 外部センサフラグ 3.filer_f フィルタ選択フラグ 4.gps_offse_flg GPS オフセットフラグ : オフセット処理, : なし 0 HYB_PARA: 複合航法フィルタのパラメータ構造体 No. 名称 内容.bunsan カルマンフィルタ初期共分散値.ansou_noize カルマンフィルタ観測ノイズ分散値 3.ssem_noize カルマンフィルタシステムノイズ分散値 4.Q カルマンフィルタパラメータ 5.Q3 カルマンフィルタパラメータ 6.Q4 カルマンフィルタパラメータ 7.Q5 カルマンフィルタパラメータ 8.Q6 カルマンフィルタパラメータ 9.Q7 カルマンフィルタパラメータ KP_para:RK-GPS 測位のパラメータ構造体 No. 名称 内容.common 衛星番号.Kal_Xp 状態量 3.Kal_Pp 推定誤差共分散行列 99

103 No. 名称 内容 4.Q システム雑音の共分散行列 5.F 状態遷移行列 6.R 観測雑音行列 7.ime_ccleslip サイクルスリップ検出開始時間 8.ime_filer サイクルスリップ評価時間 9.flag_sop 測位処理の実地フラグ 0.flag_fi 整数値バイアスの決定フラグ.N 整数値バイアス.la 既知局の緯度 3.lon 既知局の経度 4. 地心座標系からローカル座標への変換行列 5.N_pre 前エポックの整数値バイアス 6.flag_s_cs_deec 回目のサイクルスリップ検出 7.num_coninuaion_fi アンビギュイティの演算結果が連続して同じ値を算出した回数 8.flag_fi_a_sa_rise 衛星が増加した際のアンビギュイティ決定フラグ 9.common_fi アンビギュイティが決定した共通衛星番号 0.N_fi_coninuaion アンビギュイティが連続して決定した共通衛星番号.cs_common_pre 前エポックでサイクルスリップ検出を行った共通衛星番号.adr_ref_pre 基準局の 帯搬送波位相積算値 3.adr_ref_pre 基準局の 帯搬送波位相積算値 4.adr_rov_pre 移動局の 帯搬送波位相積算値 5.adr_rov_pre 移動局の 帯搬送波位相積算値 6.dp_ref_pre 基準局の 帯ドップラ周波数 7.dp_ref_pre 基準局の 帯ドップラ周波数 8.dp_rov_pre 移動局の 帯ドップラ周波数 9.dp_rov_pre 移動局の 帯ドップラ周波数 30.flag_adr_dp サイクルスリップ検出を行った衛星番号 KP_ou:RK-GPS 測位結果のパラメータ構造体 No. 名称 内容.epoch 時刻情報 エポックの構造体.PRN 移動局と基準局における共通の衛星番号 00

104 No. 名称内容 3.daa_rov 移動局の観測データと衛星位置 観測データと衛星位置の配列 4.daa_ref 移動局の観測データと衛星位置 観測データと衛星位置の配列 5.flag_fi 整数値バイアスの決定フラグ 6.N 整数値バイアス 決定時はフィックス解の位置, 未決定時はフロート解の位置 7.veloci 推定速度 8.posiion_enu 位置 決定時はフィックス解の位置, 未決定時はフロート解の位置 9.PRN_pre 前エポックの共通衛星番号 0.N_pre 前エポックの整数値バイアス.dd_ion 帯の電離層遅延量.dd_ion 帯の電離層遅延量 3.dd_rop 対流圏遅延量 3 HYB_KRM: カルマンフィルタ初期値の構造体 No. 名称 内容.XK 濾波推定値.X 一段予測値 3.Pai 状態遷移行列 4.P 推定誤差共分散行列 5.Pm0 推定誤差共分散行列 6.Pm 予測誤差共分散行列 7.R 観測雑音の共分散行列 8.Q システム雑音の共分散行列 9.Z 観測ベクトル 0.H 観測行列.K カルマンゲイン 3.gf_ini_f ガウスサムフィルタの初期化フラグ 4.P_weigh ガウスサムフィルタにおける共分散行列の比率 5.dela ガウスサムフィルタにおける方位角誤差の初期値 6.bunpu_num ガウスサムフィルタにおける分布の数 7.weigh_ini ガウスサムフィルタにおける重みの初期値 0

105 No. 名称 内容 8.gf_Pai ガウスサムフィルタにおける状態遷移行列 9.gf_Pm ガウスサムフィルタにおける予測誤差共分散行列 0.gf_XK ガウスサムフィルタにおける推定値.weigh_m ガウスサムフィルタにおける重み 4 NS_NF:NS 出力情報の構造体 No. 名称 内容.ime NS 時刻.Pos_llh 3の 次配列 緯度値 経度値 高度値 3.Pos_llh_ini 3の 次配列 緯度値, 経度値, 高度初期値 4.Pos_enu 3の 次配列 MU 位置値 ENU 5.Vel_ 3の 次配列速度値 X, Y, Z 軸 NWU 6.Vel_enu 3の 次配列 ENU 座標系の速度値 [m/s] 7.Angular.Roll 角度情報ロール角 [rad] 8.Angular.Pich 角度情報ピッチ角 [rad] 9.Angular.Yaw 角度情報ヨー角 [rad] 0.Angular.Head 角度情報方位角 [rad].angular.wander_ang 角度情報ワンダーアングル [rad].angular_ini.roll 初期角度情報初期ロール角 3.Angular_ini.Pich 初期角度情報初期ピッチ角 4.Angular_ini.Head 初期角度情報初期方位角 5 GPS_NF:GPS 情報の構造体 No. 名称 内容.ime GPS 時刻.Pos_llh 3の 次配列 GPS 緯度値, GPS 経度値, GPS 高度値 3.Pos_enu 3の 次配列 GPS 位置値 ENU[m,m,m] 4.Pos_z 3の 次配列 GPS 位置値 XYZ[m,m,m] 5.Vel_enu 3の 次配列 GPS 速度値 EWU[m/s,m/s,m/s] 6.Vel_ 3の 次配列 GPS 速度値 X, Y, Z 軸 NWU 7.offse_Pos_llh 3の 次配列出力で変換するため格納 8.offse_Vel_enu_f 3の 次配列出力で変換するため格納 9.Vel_enu_f 3の 次配列 GPS 速度値 EWU[f/s,f/s,f/s] 0

106 6 SD_NF: 慣性航法演算のパラメータ構造体 No. 名称内容.Quaer_par 4の 次配列クォータニオンパラメータ値.0.Dela_Ang_ 補正後の角速度 補正 : 地球自転 相対角速度 B 座標系 3.Dela_Ang_ 補正後の角速度 補正 : 地球自転 相対角速度 B 座標系 4.Dela_Ang_z 補正後の角速度 補正 : 地球自転 相対角速度 B 座標系 5.Dela_Ang_ 補正後の角速度 補正 : 推定値 B 座標系 6.Dela_Ang_ 補正後の角速度 補正 : 推定値 B 座標系 7.Dela_Ang_z 補正後の角速度 補正 : 推定値 B 座標系 8.Dela_Vel_b 補正後の角速度 補正 : 推定値 B 座標系 9.Dela_Vel_b 補正後の角速度 補正 : 推定値 B 座標系 0.Dela_Vel_bz 補正後の角速度 補正 : 推定値 B 座標系.Dela_Vel_c 補正後の角速度 補正 : 推定値 座標系.Dela_Vel_c 補正後の角速度 補正 : 推定値 座標系 3.Dela_Vel_cz 補正後の角速度 補正 : 推定値 座標系 4.B_Mari 3 3の 次配列 Bマトリックス 初期値単位行列値 5.BM_Mari 3 3の 次配列 B-マトリックス 初期値単位行列値 6._Mari 3 3の 次配列 マトリックス 7.Rela_Rae_ リラテブレード X 軸 8.Rela_Rae_ リラテブレード Y 軸 9.Rela_Rae_z リラテブレード Z 軸 0.Ear_Rae_c 自転角速度 X 軸.Ear_Rae_c 自転角速度 Y 軸.Ear_Rae_cz 自転角速度 Z 軸 3.Ear_Rad_ 地球半径 X 軸 暫定 4.Ear_Rad_ 地球半径 Y 軸 暫定 5.Grav_c 地球重力成分 X 軸 6.Grav_c 地球重力成分 Y 軸 7.Grav_cz 地球重力成分 Z 軸 7 NS_ERRR:NS 誤差のパラメータ構造体 No. 名称 内容.dr カルマンフィルタ緯度誤差推定量.dr カルマンフィルタ経度誤差推定量 03

107 No. 名称 内容 3.ev カルマンフィルタ速度 X 軸誤差推定量 4.ev カルマンフィルタ速度 Y 軸誤差推定量 5.h カルマンフィルタロール角誤差推定量 6.h カルマンフィルタロール角誤差推定量 7.psiz カルマンフィルタヨー角誤差推定量 8.eh 高さ誤差 9.evz 速度 Z 軸誤差 0.eb ジャイロ X 軸バイアス誤差推定量.eb ジャイロ Y 軸バイアス誤差推定量.ebz ジャイロ Z 軸バイアス誤差推定量 3.ed 加速度センサ X 軸誤差 4.ed 加速度センサ Y 軸誤差 5.edz 加速度センサ Z 軸誤差 6.sina 方位角誤差推定値 sin 7.omcosa 方位角誤差推定値 cos- 8 EPH: エポックの構造体 No. 名称 内容.ear 年.monh 月 3.da 日 4.hour 時 5.minue 分 6.sec 秒 7.ime_of_da タイム オブ デイ 9 obs_daa: 観測データの構造体 No. 名称 内容.epoch エポックデータ.num_sa 衛星数 3.PRN 衛星番号 4. 帯搬送波の擬似距離 5. 帯搬送波の搬送波位相積算値 6.D 帯搬送波のドップラ周波数 04

108 No. 名称 内容 7.S 帯搬送波の /N0 8.P 帯搬送波の擬似距離 9. 帯搬送波の搬送波位相積算値 0.D 帯搬送波のドップラ周波数.S 帯搬送波の /N0 0 KP_resul:RK-GPS 測位結果の構造体 No. 名称内容.inde_process 処理インデックス : 衛星なし,:3 衛星以下,.5: 測位処理中断,3: 測位完了.num_sa 衛星数 3.PRN[] 衛星番号 4.flag_fi 整数値バイアスの決定フラグ 0:No Fi,:Fi 5.flag_mp_rov 移動局におけるマルチパス発生フラグ 0: 未検出,: 検出 6.flag_mp_ref 基準局におけるマルチパス発生フラグ 0: 未検出,: 検出 7.PRN_mp_rov 移動局におけるマルチパス発生の衛星番号 8.PRN_mp_ref 基準局におけるマルチパス発生の衛星番号 9.enu_floa フロート解で算出した移動局の位置 基準局を原点とした ENU 座標系 0.pos_floa フロート解で算出した移動局の位置 org_z を原点とした ENU 座標系.B_floa フロート解で算出した基線長 m.ion_es 電離層遅延の推定量 3.rop_es 対流圏遅延の推定値 4.N_floa 整数値バイアスの実数解 5.vel 速度の推定量 6.acc 加速度の推定量 7.jer 躍度の推定量 8.wo_norm つの候補解のノルム 9.zz イノベーション 0.ion_rov 移動局における電離層遅延.ion_ref 基準局における電離層遅延 05

109 No. 名称 内容.dd_ion 帯における電離層遅延量 3.rop_rov 移動局における対流圏遅延 4.rop_ref 基準局における対流圏遅延 5.dd_rop 対流圏遅延量 6.flag_cs_deec サイクルスリップ検出フラグ 0: 未検出,: 検出, NaN 未検出 7.cs_deec_value サイクルスリップ検出量 8.DP DPX 軸 DP,Y 軸 DP,VDP,HDP,DP, PDP,GDP 9.azimuh 方位角 30.elevaion 仰角 3 3.enu_fi.pos_fi フィックス解で算出した移動局の位置 基準局を原点とした ENU 座標系 フィックス解で算出した移動局の位置 org_z を原点とした ENU 座標系 33.B_fi フィックス解で算出した基線長 m 34.N_fi アンビギュイティの演算結果 35.ref_azimuh 基準局における衛星方位角 36.ref_elevaion 基準局における衛星仰角 37.ref_num_sa 基準局における衛星数 38.ref_PRN 基準局における PRN 39.flag_fi_search 初期位置探索によるアンビギュイティ決定フラグ 40.flag_fi_search_afer 初期位置探索によるアンビギュイティ決定フラグ 4.flag_search 初期位置探索フラグ 4.flag_search_afer 初期位置探索フラグ 44.num_ini_pos_search 初期位置探索パラメータ 45.num_amb_search アンビギュイティを探索する数 46.num_amb_search_afer アンビギュイティを探索する数 47.num_ini_pos_search_afer 初期位置探索パラメータ 48.zzs カルマンフィルタのイノベーション U_DAA: 演算結果格納のデータ ファイル出力用 No. 名称内容.md_rue 出力日付 06

110 No. 名称 内容.ime_rue 出力時刻格納 GPS ME 3.rue_pos_enu 出力真位置格納 ENU[m] 4.rue_vel_enu 出力真速度格納 ENU[m/s] 5.rue_roll 出力真ロール角格納 [deg] 6.rue_pich 出力真ピッチ角格納 [deg] 7.rue_houi 出力真方位角格納 [deg] 8.gps_pos_enu 出力 GPS 位置格納 ENU[m] 9.gps_vel_enu 出力 GPS 速度格納 ENU[m/s] 0.sa_num_usr 移動局衛星数.sa_num_ref 基準局衛星数.ins_pos_enu 出力 NS 位置格納 ENU[m] 3.ins_vel_enu 出力 NS 速度格納 ENU[m/s] 4.roll 出力ロール角格納 [deg] 5.pich 出力ピッチ角格納 [deg] 6.houi 出力方位角誤差格納 [deg] 7.Del_Vel 出力加速度格納 [m/s^] 8.Del_Ang 出力角速度格納 [deg/s] 07

111 - 関数仕様本ソフトウェアの測位演算処理で用いる主な関数を図 -- に示す また 関数の入出力を以下に示す 測位演算処理 初期化処理 ins_iniial 測位演算 alc_process.c RK-GPS inemaic_posiioninng_process.c 図 -- 測位演算の関数 初期化処理 a 関数名 :ins_iniial b 入力 : No. 変数名 型 内容 ini_daa N_DAA 初期データ Projec_para PRJE_PARA プロジェクトデータ 3 hb_mode_para Mari 複合モードパラメータ 4 bunsan Mari 分散データ 5 ansou_noize Mari 観測ノイズ誤差 6 ssem_noize Mari システムノイズ誤差 c 出力 No. 変数名 型 内容 KP_ini KP_N キネマティック測位の初期値 GPS_para GPS_PARA GPS のパラメータ 3 NS_GPS_para NS_GPS_PARA 慣性航法複合処理のパラメータ 4 projec PRJE プロジェクトのパラメータ 5 NS_GPS_flg NS_GPS_FG 初期データ ファイルから読込みデータ 6 MU_daa MU_DAA 入力 MU センサデータ 7 NS_GPS_ini NS_GPS_N 慣性航法複合処理のパラメータ 8 Hb_para HYB_PARA 慣性航法複合フィルタのパラメータ 9 KP_para KP_para キネマティック測位のパラメータ 0 KP_ou KP_ou キネマティック測位の出力データ 08

112 No. 変数名 型 内容 Hb_Krm HYB_KRM カルマンフィルタ初期値 NS NS_NF NS 出力情報 3 GPS GPS_NF GPS 情報 4 SD SD_NF ストラップダウン演算のパラメータ 5 NS_error NS_ERRR NS 誤差のパラメータ 6 gosa_para GSA_PARA 誤差情報のパラメータ 7 rue RUE_NF GPS 真値データのパラメータ 8 ou_daa U_DAA 演算結果格納のデータ ファイル出力用 9 Krm_XK Mari 慣性航法複合処理のカルマンフィルタの推定値 測位演算処理 a 関数名 :alc_process b 入力 : No. 変数名 型 内容 imode in 処理モード リアルモード 後処置モード epoch EPH 時刻情報 年 月 日 時 分 秒 ime_of_da 3 obs_daa_rov obs_daa 移動局の観測データ 4 obs_daa_ref obs_daa 基準局の観測データ 5 Eph_ma Mari エフェメリスデータ 6 Alm_ma Mari アルマナックデータ 7 KP_ini KP_N キネマティック測位の初期値 8 KP_para KP_para キネマティック測位のパラメータ 9 GPS_para GPS_PARA GPS のパラメータ 0 MU_daa MU_DAA 入力加速度, 入力角速度 SD SD_NF ストラップダウン演算のパラメータ NS NS_NF NS 出力情報 3 GPS GPS_NF GPS 情報 4 projec PRJE プロジェクトのパラメータ 5 NS_GPS_flg NS_GPS_FG 初期データ ファイルから読込み 6 NS_GPS_ini NS_GPS_N 慣性航法複合処理の初期値 7 NS_GPS_para NS_GPS_PARA 慣性航法複合処理のパラメータ 8 Hb_Krm HYB_KRM カルマンフィルタ初期値 9 Hb_para HYB_PARA 慣性航法複合演算のパラメータ 0 NS_error NS_ERRR NS 誤差のパラメータ Daa_bo DAA_BX MU センサデータ データ 50 個格納用 KP_ou KP_ou キネマティック測位の出力データ 09

113 No. 変数名 型 内容 3 doddi in 移動局と基準局の共通衛星数 c 出力 : No. 変数名 型 内容 MU_daa MU_DAA 入力加速度, 入力角速度 SD SD_NF ストラップダウン演算のパラメータ 3 NS NS_NF NS 出力情報 4 GPS GPS_NF GPS 情報 5 NS_GPS_flg NS_GPS_FG MU センサデータ データ 50 個格納用 6 Hb_Krm HYB_KRM カルマン初期値 7 NS_error NS_ERRR NS 誤差のパラメータ 8 KP_resul KP_resul キネマティック測位の結果 9 KP_ou KP_U キネマティック測位の出力データ 0 doddi in 移動局と基準局の共通衛星数 3 キネマティック測位処理 a 関数名 :Kinemaic_posiioning_process b 入力 : No. 変数名 型 内容 imode in 処理モード リアルモード 後処置モード Epoch EPH 時刻情報 年 月 日 時 分 秒 ime_of_da 3 obs_daa_rov obs_daa 移動局の観測データ 4 obs_daa_ref obs_daa 基準局の観測データ 5 Eph_ma Mari エフェメリスデータ 6 Alm_ma Mari アルマナックデータ 7 KP_ini KP_N キネマティック測位の初期値 8 KP_para KP_para キネマティック測位のパラメータ 9 GPS_para GPS_PARA GPS のパラメータ 0 NS_GPS_para NS_GPS_PARA 慣性航法複合処理のパラメータ nav_flg in 測位技術 c 出力 : No. 変数名 型 内容 KP_resul KP_resul キネマティック測位の結果 KP_ou KP_ou キネマティック測位の出力データ 0

114 画面仕様 - 画面遷移本プログラムの画面遷移を図 -- に示す 図 -- 画面遷移図

115 - 画面詳細仕様プログラム起動時 以下のプロジェクト選択画面を表示する 図 -- プロジェクト選択画面 表 -- プロジェクト選択画面仕様 No. 項目 説明 プロジェクト一覧 登録済みのプロジェクトを一覧表示する 実験に使用するプロジェクトを選択することができる モード選択 プロジェクト一覧で選択したプロジェクトの実行モードを選択する リアルモード :GPS MU センサと実際に通信を行いながら処理を行うモード 後処理モード : リアルモードで記録した GPS データ MU センサデータを用いて処理を行うモードプロジェクト一覧でプロジェクトを選択するとモード選択が可能となる 3 リアルモード結果一覧 リアルモードで実行した結果の一覧を表示する モード選択で後処理モードを選択するとリアルモード結果が選択可能となる

116 No. 項目 説明 4 選択プロジェクト設定内容 プロジェクト一覧で選択したプロジェクトの設定内容を表示する 5 K ボタン 選択したプロジェクト 実行モードによる実行画面を表示する 6 キャンセルボタン プロジェクト選択画面を閉じる アプリケーション起動時に表示された場合は 本アプリケーションを終了する リアルモード実行画面および後処理モード実行画面から表示された場合は元の画面に戻る -- 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面本画面は測位技術として RK-GPS を指定した場合に表示されるリアルモード実行画面である GPS 受信機と通信を行い受信した GPS データを用いてリアルタイムに測位演算処理を実行し 演算結果を表示する 図 -- 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 3

117 表 -- 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面仕様 No. 項目 説明 測位条件 選択したプロジェクトの測位条件 プロジェクトファイルに設定されている内容 を表示する 地点 : 北海道浦幌町 電波遮蔽状況 : 有 / 無 3 建機種別 : 転圧ローラ / 油圧ショベル 4 測位方式 :RK-GPS/ 慣性航法 DP 測位演算で求めた各 DP の値を表示する GDP/PDP/HDP/VDP 3 衛星配置 受信した GPS データより求めた衛星の配置 方位 仰角 を表示する 同心円は仰角を示す 中心が 90 度 中心より第一円 60 度 第二円 30 度 第三円 0 度 衛星の色 : 緑色は捕捉している衛星赤色は仰角マスクによりマスクされている衛星 4 軌跡 移動局の移動した軌跡をプロット表示する Fi 状況によりプロットの色が異なる 赤色プロット : 測位演算の結果 Fi となったポイント 黄色プロット : 測位演算の結果 NoFi となったポイントまた projec. に設定された 測量ポイント を青色の点でプロットする 軌跡表示エリアの決定方法 測量ポイントの登録がある場合 : 全ての測量ポイントが描画されるよう表示エリアを決定 測量ポイントの登録がない場合 : projec. に設定された描画エリアから決定 5 測位結果 測位演算の結果を表示する GPS 時刻 :GPS データの時刻を表示する Fi 状況 : アンビギュイティの決定状況を表示する Fi : アンビギュイティ決定 No Fi: アンビギュイティ未決定 3 マルチパス検出 : マルチパス検出状態を表示する -: マルチパス未検出 : マルチパス検出 4 サイクルスリップ検出 : サイクルスリップ検出状態を表示する 4

118 No. 項目 説明 -: サイクルスリップ未検出 : サイクルスリップ検出 5 基線長 : 基地局と移動局の直線距離 6 捕捉衛星数 : 捕捉している衛星数 衛星配置で緑色の衛星の数 7 位置 : ローカル座標系における移動局の位置を ENU 座 標系で表示する ローカル座標系の原点位置は RK-GPS 初期設定ファイル.csv の ローカル座標系の原点 XYZ により設定される 8 速度 : 測位技術 RK-GPS の場合 速度は表示されない 9 方位 : 測位技術 RK-GPS の場合 方位は常に 0[deg] となる 0 ロール : 測位技術 RK-GPS の場合 ロールは常に 0[deg] となる ピッチ : 測位技術 RK-GPS の場合 ピッチは常に 0[deg] となる 6 衛星状態 移動局が受信した GPS データから各衛星の状態を表示する PRN : 衛星番号 : 波の受信状態を表示する oc : 波を受信している Unloc: 波を受信していない 3Search: 波 波両方とも受信していない 3 : 波の受信状態を表示する oc : 波を受信している Unloc: 波を受信していない 3Search: 波 波両方とも受信していない 4S : 受信した GPS データ中の S の値を表示する 5S : 受信した GPS データ中の S の値を表示する 6 仰角 : 受信した GPS データから演算した衛星の仰角を表示する 7oc ime: 波 波が両方とも oc 状態の時間をカウントし表示する 波 波どちらかが oc 状態でなくなった場合 カウントは 0 クリアする 7 記録開始ボタン 記録を開始するボタン 状態によりアイコンが切り替わる 5

119 No. 項目説明 : 記録開始待ち : 記録中 8 記録停止ボタン 記録を停止するボタン 状態によりアイコンが切り替わる : 記録開始待ち : 記録中 9 開始時刻 記録開始ボタンをクリックし測位演算に必要なデータが受信され 測位演算処理を開始した時刻 0 基地局通信状態 基地局 GPS 受信機との通信状態を表示する 通信エラー : 以下の状況が発生した場合に通信エラーとして赤色のランプを表示する 基地局 GPS 受信機との通信に使用するポートがオープンできない場合 通信 D からエラー発生コールバック関数がコールされた場合正常の場合は緑色のランプを表示する データエラー : 以下の状況が発生した場合にデータエラーとして赤色のランプを表示する 基地局 GPS 受信機から 秒以上 GPS データが受信できない場合正常の場合は緑色のランプを表示する 移動局通信状態 移動局 GPS 受信機との通信状態を表示する 通信エラー : 以下の状況が発生した場合に通信エラーとして赤色のランプを表示する 移動局 GPS 受信機との通信に使用するポートがオープンできない場合 通信 D からエラー発生コールバック関数がコールされた場合正常の場合は緑色のランプを表示する データエラー : 以下の状況が発生した場合にデータエラーとして赤色のランプを表示する 移動局 GPS 受信機から 秒以上 GPS データが受信できない 6

120 No. 項目 説明 場合正常の場合は緑色のランプを表示する メニュー メニュー構成は以下となる ファイル プロジェクト選択 プロジェクト選択画面を 表示する ---アプリケーションの終了 本アプリケーションを終了する ヘルプ バージョン情報 本アプリケーションのバー ジョン表示画面を表示す る 3 プロジェクト名称 記録中はメニュー選択できない 現在選択されているプロジェクト名称を表示する 7

121 -- 測位技術 : 慣性航法におけるリアルモード実行画面本画面は測位技術として複合慣性航法を指定した場合に表示されるリアルモード実行画面である GPS 受信機および MU センサと通信を行い 受信した GPS データおよび MU センサデータを使用してリアルタイムに測位演算処理を実行し 演算結果を表示する 図 --3 測位技術 : 慣性航法におけるリアルモード実行画面 表 --3 測位技術 : 慣性航法におけるリアルモード実行画面仕様 No. 項目 説明 測位条件 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の測位条件と同様 DP 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の DP と同様 3 衛星配置 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の衛 8

122 No. 項目 説明 星配置と同様 4 軌跡 移動局の移動した軌跡をプロット表示する Fi 状況によりプロットの色が異なる 赤色プロット : 測位演算の結果 Fi となったポイント 緑色プロット : 測位演算の結果 NoFi となったポイントまた projec. に設定された 測量ポイント を青色の点でプロットする 軌跡表示エリアの決定方法 測量ポイントの登録がある場合 : 全ての測量ポイントが描画されるよう表示エリアを決定 測量ポイントの登録がない場合 : projec. に設定された描画エリアから決定 5 測位結果 測位演算の結果を表示する GPS 時刻 :GPS データの時刻を表示する Fi 状況 :Fi/NoFi 3 マルチパス検出 : マルチパス検出状態を表示する -: マルチパス未検出 : マルチパス検出 4 サイクルスリップ検出 : サイクルスリップ検出状態を表示する -: サイクルスリップ未検出 : サイクルスリップ検出 5 基線長 : 基地局と移動局の直線距離 6 捕捉衛星数 : 捕捉している衛星数 衛星配置で緑色の衛星の数 7 位置 : ローカル座標系における移動局の位置を ENU 座 標系で表示する ローカル座標系の原点位置は RK-GPS 初期設 定ファイル.csv の ローカル座標系の原点 XYZ により設定される 8 速度 :ENU 座標系における移動局の速度を表示する 9 方位 : 方位角度を表示する 0 ロール : ロール角度を表示する ピッチ : ピッチ角度を表示する 6 衛星状態 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の衛星状態と同様 7 記録開始ボタン 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の記 録開始ボタンと同様 9

123 No. 項目 説明 8 記録停止ボタン 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の記録停止ボタンと同様 9 開始時刻 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の開始時刻と同様 0 基地局通信状態 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の基地局通信状態と同様 移動局通信状態 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の移動局通信状態と同様 MU 通信状態 MU センサとの通信状態を表示する 通信エラー : 以下の状況が発生した場合に通信エラーとして赤色のランプを表示する MU センサとの通信に使用するポートがオープンできない場合 通信 D からエラー発生コールバック関数がコールされた場合正常の場合は緑色のランプを表示する データエラー : 以下の状況が発生した場合にデータエラーとして赤色のランプを表示する MU センサから 秒以上 MU センサデータが受信できない場合正常の場合は緑色のランプを表示する 3 メニュー 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 のメニューと同様 4 プロジェクト名称 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 のプロジェクト名称と同様 0

124 -- 測位技術 :RK-GPS における後処理モード実行画面本画面は測位技術として RK-GPS を指定した場合に表示される後処理モード実行画面である リアルモードにおいて保存された GPS データをファイルから読み込み 測位演算処理を実行し演算結果を表示する 図 --4 測位技術 :RK-GPS における後処理モード実行画面 表 --4 測位技術 :RK-GPS における後処理モード実行画面 No. 項目 説明 測位条件 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の測位条件と同様 DP 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の DP と同様 3 衛星配置 蓄積した GPS データより求めた衛星の配置 方位 仰角 を表示する

125 No. 項目 説明表示内容は 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の衛星配置と同様 4 軌跡 移動局の移動した軌跡をプロット表示する Fi 状況によりプロットの色が異なる 赤色プロット : 測位演算の結果 Fi となったポイント 黄色プロット : 測位演算の結果 NoFi となったポイントまた projec. に設定された 測量ポイント を青色の点でプロットする 軌跡表示エリアの決定方法 測量ポイントの登録がある場合 : 全ての演算結果位置データと測量ポイントが描画されるよう表示エリアを決定 測量ポイントの登録がない場合 : 全ての演算結果位置データが描画されるよう表示エリアを決定 5 測位結果 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の測位結果と同様 6 衛星状態 移動局が受信し蓄積した GPS データから各衛星の状態を表示する 表示内容は 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の衛星状態と同様 7 後処理開始ボタン 後処理を開始するボタン 状態によりアイコンが切り替わる : 後処理開始待ち : 後処理中 8 後処理停止ボタン 後処理を停止するボタン 状態によりアイコンが切り替わる : 後処理開始待ち : 後処理中 9 処理速度選択ボタン 後処理の実行速度を選択するボタン : 標準速度 秒 よりも遅い速度で後処理を実行する 標準速度に対する実行速度の指定は SimDaaMae.ini のセクション [SMUAN] キー名称[SPEED_W] で設定する

126 No. 項目説明 : 標準速度 秒 で後処理を実行する : 標準速度 秒 よりも早い速度で後処理を実行する 0 開始時刻 終了時刻 演算処理確認画面 標準速度に対する実行速度の指定は SimDaaMae.ini のセクション [SMUAN] キー名称[SPEED_H] で設定する 選択したリアルモード結果に蓄積されている GPS データから開始時刻 終了時刻を取得して表示する 選択したリアルモード結果に蓄積されている GPS データから任意の時刻を指定して測位演算の結果を表示する 軌跡には開始時刻から指定した時刻までの軌跡をプロットする ime: 現在表示している測位演算の GPS 時刻を表示する :ime に表示されている GPS 時刻の 秒前 秒後に移動するボタン :ime に表示されている GPS 時刻の 分前 分後に移動するボタン Shif キー押下状態の場合 GPS 時刻の 0 分前 0 分後に移動する メニュー メニュー構成は以下となる ファイル プロジェクト選択 プロジェクト選択画面を 表示する ---アプリケーションの終了 本アプリケーショ ンを終了する ヘルプ バージョン情報 本アプリケーションのバー ジョン表示画面を表示す る 3 プロジェクト名称 後処理中はメニュー選択できない 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 のプロジェクト名称と同様 3

127 --V 測位技術 : 慣性航法における後処理モード実行画面本画面は測位技術として慣性航法を指定した場合に表示される後処理モード実行画面である リアルモードにおいて保存された GPS データおよび MU センサデータをファイルから読み込み 測位演算処理を実行し演算結果を表示する 図 --5 測位技術 : 慣性航法における後処理モード実行画面 表 --5 測位技術 : 慣性航法における後処理モード実行画面 No. 項目 説明 測位条件 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の測位条件と同様 DP 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 の DP と同様 4

128 No. 項目 説明 3 衛星配置 測位技術 :RK-GPS における後処理モード実行画面 の衛星配置と同様 4 軌跡 移動局の移動した軌跡をプロット表示する Fi 状況によりプロットの色が異なる 赤色プロット : 測位演算の結果 Fi となったポイント 緑色プロット : 測位演算の結果 NoFi となったポイントまた projec. に設定された 測量ポイント を青色の点でプロットする 軌跡表示エリアの決定方法 測量ポイントの登録がある場合 : 全ての演算結果位置データと測量ポイントが描画されるよう表示エリアを決定 測量ポイントの登録がない場合 : 全ての演算結果位置データが描画されるよう表示エリアを決定 5 測位結果 測位技術 : 慣性航法におけるリアルモード実行画面 の測位結果と同様 6 衛星状態 測位技術 :RK-GPS における後処理モード実行画面 の衛星状態と同様 7 後処理開始ボタン 測位技術 :RK-GPS における後処理モード実行画面 の後処理開始ボタンと同様 8 後処理停止ボタン 測位技術 :RK-GPS における後処理モード実行画面 の後処理停止ボタンと同様 9 処理速度選択ボタン 測位技術 :RK-GPS における後処理モード実行画面 の処理速度選択ボタンと同様 0 開始時刻 終了時刻 測位技術 :RK-GPS における後処理モード実行画面 の開始時刻 終了時刻と同様 演算処理確認画面 測位技術 :RK-GPS における後処理モード実行画面 の演算 処理確認画面と同様 5

129 No. 項目 説明 メニュー 測位技術 :RK-GPS における後処理モード実行画面 のメニューと同様 3 プロジェクト名称 測位技術 :RK-GPS におけるリアルモード実行画面 のプロジェクト名称と同様 6

130 プログラム実行環境 - フォルダ構成本アプリケーションのフォルダ構成を図 -- に示す 図 -- フォルダ構成 図 -- は本プログラム実行時のフォルダ構成を表した図である 測位演算プログラムは同じフォルダに存在する実行環境設定ファイル SimDaaMae.ini から設定値を読み込み 初期化を行う 測位演算プログラムには プロジェクト という測位演算を行う上での作業単位があり その作業単位毎に プロジェクトフォルダ が存在する プロジェクトフォルダの中には測位演算処理の前提となる使用測位技術を指定する初期設定ファイル projec. や 指定した測位技術毎のパラメータファイル RK-GPS 初期設定ファイル.csv 複合航法初期設定ファイル.csv が存在する プロジェクトフォルダ名称は任意に設定することが出来る 3 リアルモードで実行した各種測位演算結果ファイルは リアルモード結果フォルダ に格納される 格納の際 リアルモード測位演算実行毎に実行日時と使用測位技術をフォルダ名としたサブフォルダが自動作成され 測位演算実行単位で格納される 7

131 4 後処理モードで実行した各種測位演算結果ファイルは 後処理結果フォルダ に格納される 格納の際 選択したリアルモード結果と同じ名称のサブフォルダが自動作成され リアルモード結果単位で格納される 同じリアルモード結果を使用して後処理モードを実行した場合は 各測位演算結果ファイル名の頭に通し番号を付けることにより区別する -- フォルダ構成詳細フォルダ構成の詳細を図 -- に示す 測位演算フォルダ GpsRealSimulaion.ee gm.dll Deour.dll SimDaaMae.ini プロジェクト格納 プロジェクトA projec. フォルダ リアルタイム初期設定ファイル.ini RK-GPS 初期設定ファイル.csv 複合航法初期設定ファイル.csv SimulaionError.log リアルモード結果 YYYYMMD hhmmss XXXX Ephemeris.YYn 5 Base.YYo 5 Rover.YYo 5 センサデータファイル.csv 演算結果ファイル.csv RK-GPS 初期設定ファイル.csv 複合航法初期設定ファイル.csv Baseime.log Roverime.log rov_gga. YYYYMMD hhmmss XXXX 後処理結果 YYYYMMD hhmmss XXXX 00- 演算結果ファイル.csv 3 00-RK-GPS 初期設定ファイル.csv 00- 複合航法初期設定ファイル.csv プロジェクトB 00-rov_gga. 00- 演算結果ファイル.csv 00-RK-GPS 初期設定ファイル.csv 00- 複合航法初期設定ファイル.csv 00-rov_gga. : プロジェクトフォルダ名は任意 :XXXXは使用測位技術名が設定される NNN- 演算結果ファイル.csv "RK-GPS" または " 慣性航法 " NNN-RK-GPS 初期設定ファイル.csv 3: 選択したリアルモード結果のフォルダ名が設定される NNN- 複合航法初期設定ファイル.csv 4: 同じリアルモード結果を指定した場合の後処理結果として NNN-rov_gga. 000~999までの通し番号が設定される 4 5:YYはリアルモードによる測位演算実行時の年の下 桁を設定する YYYYMMD hhmmss XXXX 3 図 -- フォルダ構成詳細 フォルダ構成の詳細仕様を表 -- に示す 表 -- フォルダ構成詳細仕様 No. フォルダ名 仕様 測位演算フォルダ 測位演算プログラムの実行モジュールと実行に必要な D ファイル 初期設定ファイルを格納するフォルダ フォルダ名称 : パス フォルダ名称とも任意 格納ファイル GpsRealSimulaion.ee 8

132 No. フォルダ名 仕様 gm.dll 3Deour.dll 4SimDaaMae.ini プロジェクト格納フォルダ 測位演算の作業単位となるプロジェクトを格納するフォルダこのフォルダに格納されるプロジェクトフォルダ名称がプロジェクト選択画面のプロジェクト一覧に表示される フォルダ名称 : パス フォルダ名称とも任意ただし 測位演算フォルダ中の初期設定ファイル SimDaaMae.ini に設定する 格納ファイルなし 3 プロジェクトフォルダ プロジェクト毎の初期設定ファイルおよび測位演算結果を格納するフォルダ フォルダ名称 : 任意 格納ファイル projec. リアルタイム初期設定ファイル.ini 3RK-GPS 初期設定ファイル.csv 4 複合航法初期設定ファイル.csv 5SimulaionError.log 4 リアルモード結果フォルダ リアルモード測位演算実行結果を格納するフォルダリアルモード測位演算実行毎に実行日時と使用測位技術をフォルダ名としたサブフォルダが自動作成され 測位演算実行単位で格納される フォルダ名称 : リアルモード結果 固定 格納ファイルなし 5 リアルモード結果サブフォルダ リアルモードによる測位演算実行単位の演算結果ファイルを格納するフォルダ フォルダ名称 : YYYYMMDD hhmmss XXXX 測位演算を実行した日時 測位演算実行時の使用測位技術名 RK-GPS 慣性航法 格納ファイル Ephemeris.YYn Base.YYo 3Rover.YYo 9

133 No. フォルダ名 仕様 4センサデータファイル.csv 5 演算結果ファイル.csv 6RK-GPS 初期設定ファイル.csv 7 複合航法初期設定ファイル.csv 8Baseime.log 9Roverime.log 0rev_gga. 6 後処理モード結果フォルダ 後処理測位演算実行結果を格納するフォルダ選択したリアルモード結果サブフォルダと同じ名称のサブフォルダが自動作成され 測位演算結果が格納される フォルダ名称 : 後処理結果 固定 格納ファイルなし 7 後処理モード結果サブフォルダ 後処理モードにおいて選択したリアルモード結果に対する測位演算実行結果を格納するフォルダ フォルダ名称 : 選択したリアルモード結果サブフォルダと同じ名称 格納ファイル NNN- 演算結果ファイル.csv NNN-RK-GPS 初期設定ファイル.csv 3NNN- 複合航法初期設定ファイル.csv 4NNN-rev_gga. 30

134 V ファイル仕様 V- ファイル一覧本プログラムで使用するファイルを表 V-- に示す 表 V-- ファイル一覧表 No. 項目ファイル名形式 R/W 備考 測位演算プログラムファイル GPS MU センサシリアル通信モジュール 3 gm.dll インターフェース用モジュール 4 測位演算初期設定ファイル 5 プロジェクト定義ファイル 6 リアルタイム処理用初期設定ファイル 7 RK-GPS 初期設定ファイル 8 複合航法初期設定ファイル 9 測位演算プログラム処理エラーログファイル GpsRealSimulaion.ee EXE - gm.dll D - Deour.dll D - SimDaaMae.ini X R 測位演算プログラムの動 作環境を設定するファイ ル projec. X R 測位演算プログラムのプ ロジェクト毎の動作条件 を設定するファイル リアルタイム初期設定フ X R GPS 受信機 MU センサ ァイル.ini との通信パラメータを設 定するファイル RK-GPS 初期設定ファ X R SV ファイル イル.csv 測位技術 RK-GPS の 演算パラメータ設定ファ イル 複合航法初期設定ファイ X R SV ファイル ル.csv 測位技術 複合航法 の演 算パラメータ設定ファイ ル SimulaionError.log X W 測位演算プログラム全般 において発生したエラー のログファイル 3

135 No. 項目 ファイル名 形式 R/W 備考 0 RNEX Navigaion ファイル Ephemeris.YYn X R/W RNEX N ファイルリアルモード実行時 移動局 GPS 受信機から受信したエフェメリスデータ アルマナックデータ格納ファイル 基地局 GPS 観測データファイル Base.YYo X R/W RNEX ファイルリアルモード実行時 基地局 GPS 受信機から受信した GPS データ格納ファイル 移動局 GPS 観測データファイル Rover.YYo X R/W RNEX ファイルリアルモード実行時 移動局 GPS 受信機から受信した GPS データ格納ファイル 3 MU センサデータファイル センサデータファイル.csv X R/W SV ファイルリアルモード実行時 MU センサから受信したセンサデータ格納ファイル 4 リアルモード測位演算結果ファイル 演算結果ファイル.csv X W SV ファイルリアルモードによる測位演算結果を格納するファイル 5 基地局 GPS データ受信時刻記録ファイル Baseime.log X W 基地局から GPS データを受信したシステム時刻と GPS データ中の GPS 時刻とを対にして記録したファイル 6 移動局 GPS データ受信時刻記録ファイル Roverime.log X W 移動局から GPS データを受信したシステム時刻と GPS データ中の GPS 時刻とを対にして記録したフ ァイル 3

136 No. 項目 ファイル名 形式 R/W 備考 7 後処理モード測位演算結果ファイル NNN- 演算結果ファイル.csv X W SV ファイル後処理モードによる測位演算結果を格納するファイル 8 後処理モード RK-GPS 初期設定ファイル NNN-RK-GPS 初期設定ファイル.csv X W 後処理モード実行条件確認用として格納された RK-GPS 初期設定ファイル フ ォ ー マ ッ ト は RK-GPS 初期設定ファイル と同じ 9 後処理モード複合航法初期設定ファイル NNN- 複合航法初期設定ファイル.csv X W 後処理モード実行条件確認用として格納された複合航法初期設定ファイルフォーマットは 複合航法初期設定ファイル と同じ 0 リアルモード GGA ファイル rov_gga. X W GGA ファイルリアルモードによる測位演算結果を格納する GGA フォーマットのファイル 後処理モード GGA ファイル NNN-rev_gga. X W GGA ファイル後処理モードによる測位演算結果を格納する GGA フォーマットのファイル 33

137 V- ファイル詳細仕様 V-- 測位演算プログラムファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 バイナリ形式 実行モジュール ファイル名 GpsRealSimulaion.ee 3 格納フォルダ 測位演算フォルダ アプリケーションフォルダ 4 特記事項 なし V-- GPS MU センサシリアル通信モジュール ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 バイナリ形式 D ファイル名 gm.dll 3 格納フォルダ 測位演算フォルダ アプリケーションフォルダ 4 特記事項 なし V-- gm.dll インターフェース用モジュール ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 バイナリ形式 D ファイル名 Deour.dll 3 格納フォルダ 測位演算フォルダ アプリケーションフォルダ 4 特記事項 なし 34

138 V--V 測位演算初期設定ファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 SimDaaMae.ini 3 格納フォルダ 測位演算フォルダ アプリケーションフォルダ 4 特記事項 なし ファイルレイアウトセクション名 キー項目名 記述内容 備考 [PAH] 測位演算プログラム動作環境として各種パスを設定するセクション名 [PRJE_PAH] プロジェクト保存先フォルダのパス 全角半角文字可変桁 最大半角 56 桁 測位演算フォルダ アプリケーションフォルダ からの相対パスを指定する 例 da a projec_real [SMUAN] 測位演算プログラム動作環境として後処理モードの実行速度 [SPEED_H] 後処理モード時高速処理速度 0 進数 5 桁 ~65535 標準処理速度 秒周期 をに対する倍率 掛ける値 を設定する を設定するセクション名 [SPEED_W] 後処理モード時低速処理速度 0 進数 5 桁 ~65535 標準処理速度 秒周期 をに対する倍率 割る値 を設定する [VEWER] 測位演算プログラム動作環境としてビューワの使用有無を設定するセクション名 [MDE] ビューワ使用有無指定 0 進数 桁 0 or ビューワの使用有無を設定する 0: ビューワ使用なし : ビューワ使用あり [Pn] ビューワ P の P アドレス複数指定可能 0 進数指定半角数字および区切記号. 最大 5 文字 3 桁に満たない数値は左詰とし 頭に 0 を付加しない n:~ 順番に採番 XXX.XXX.XXX.XXX 例 35

139 セクション名キー項目名記述内容備考 [PR] ビューワ P のソケット接続待ちポート No 0 進数 5 桁 ~65535 P P ビューワ P の P/P 通信に使用するポート No を設定する 3 記述例 [PAH] ; プロジェクト保存先フォルダ PRJE_PAHprojec [SMUAN] ; 実行スピード 標準をとしての倍率 SPEED_H0.0 SPEED_W.0 [VEWER] ;: ビューワモード MDE0 PRV Plocalhos P PR000 36

140 V--V プロジェクト定義ファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 Projec. 3 格納フォルダ 測位演算初期設定ファイル SimDaaMae.ini のセクション [PAH] キー名称[PRJE_PAH] で指定されたプロジェクト保存先フォルダ中の各プロジェクトフォルダ 4 特記事項 なし ファイルレイアウトセクション名 キー項目名 記述内容 備考 [PRJE] 当該プロジェクトの測位演算プログラム実行条件として測位技術方 [NAV] 使用測位技術指定 0 進数 桁 or 使用測位技術を設定する :RK-GPS : 慣性航法複合技術 式を設定するセクション名 [SZE] 当該プロジェクトの軌 [AREA0] 軌跡画面の表示エリア指 0 進数 [cm] 跡画面表示エリアを設定するセクション名 定始点 座標 [AREA] 軌跡画面の表示エリア指 0 進数 [cm] 定始点 座標 [AREA] 軌跡画面の表示エリア指 0 進数 [cm] 定終点 座標 [AREA3] 軌跡画面の表示エリア指定終点 座標 0 進数 [cm] 37

141 3 記述例 [PRJE] ; 使用測位技術 :RK-GPS, : 慣性航法複合技術 NAV [SZE] ; リアルタイム処理時の軌跡画面の表示エリア 始点 終点 :ENU 座標系 AREA0-0 AREA-0 AREA60 AREA360 V--V リアルタイム処理用初期設定ファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 リアルタイム初期設定ファイル.ini 3 格納フォルダ 測位演算初期設定ファイル SimDaaMae.ini のセクション [PAH] キー名称[PRJE_PAH] で指定されたプロジェクト保存先フォルダ中の各プロジェクトフォルダ 4 特記事項 なし ファイルレイアウトセクション名 キー項目名 記述内容 備考 [ 通信パラメータ設定 [PR_B] 0 進数 桁基地局 GPS 受信機と 値 ] リアルモード実行時 GPS 受信機 MU セ 基地局 GPS 受信機とのシリアル通信接続ポート No. ~8 の通信を行うポート No. を設定する 例 :PR_B5 ンサとの通信パラメー [PR_R] 0 進数 桁移動局 GPS 受信機と タを設定するセクション名 移動局 GPS 受信機とのシリアル通信接続ポート No. ~8 の通信を行うポート No. を設定する 例 :PR_R6 [PR_] 0 進数 桁 MU センサとの通信 MU センサとのシリアル通信接続ポート No. ~8 を行うポート No. を設定する 例 :PR_7 38

142 セクション名キー項目名記述内容備考 [BAUDRAE_B] 基地局 GPS 受信機とのシリアル通信ボーレート [BAUDRAE_R] 移動局 GPS 受信機とのシリアル通信ボーレート [BAUDRAE_] MU センサとのシリアル通信ボーレート [DAAB_B] 基地局 GPS 受信機とのシリアル通信データ長 [DAAB_R] 移動局 GPS 受信機とのシリアル通信データ長 [DAAB_] MU センサとのシリアル通信データ長 [SPB_B] 基地局 GPS 受信機とのシリアル通信ストップビット長 0 進数基地局 GPS 受信機とのシリアル通信速度を設定する 例 : BAUDRAE_B 進数移動局 GPS 受信機とのシリアル通信速度を設定する 例 : BAUDRAE_R 進数 MU センサとのシリアル通信速度を設定する 例 : BAUDRAE_ 進数基地局 GPS 受信機とのシリアル通信データ長を設定する 例 :DAAB_B8 0 進数移動局 GPS 受信機とのシリアル通信データ長を設定する 例 :DAAB_R8 0 進数 MU センサとのシリアル通信データ長を設定する 例 :DAAB_8 0 進数基地局 GPS 受信機とのシリアル通信ストップビット長を設定する 例 :SPB_B 39

143 セクション名キー項目名記述内容備考 [SPB_R] 基地局 GPS 受信機とのシリアル通信ストップビット長 [SPB_] 基地局 GPS 受信機とのシリアル通信ストップビット長 [PARY_B] 基地局 GPS 受信機とのシリアル通信パリティ [PARY_R] 移動局 GPS 受信機とのシリアル通信パリティ [PARY_] MU センサとのシリアル通信パリティ [FW_B] 基地局 GPS 受信機とのシリアル通信フロー制御条件 [FW_R] 移動局 GPS 受信機とのシリアル通信フロー制御条件 0 進数移動局 GPS 受信機とのシリアル通信ストップビット長を設定する 例 :SPB_R 0 進数 MU センサとのシリアル通信ストップビット長を設定する 例 :SPB_ 0 進数基地局 GPS 受信機とのシリアル通信パリティ条件を設定する 例 :PARY_BN 0 進数移動局 GPS 受信機とのシリアル通信パリティ条件を設定する 例 :PARY_RN 0 進数 MU センサとのシリアル通信パリティ条件を設定する 例 PARY_N 0 進数基地局 GPS 受信機とのシリアル通信フロー制御条件を設定する 例 :FW_BN 0 進数移動局 GPS 受信機とのシリアル通信フロー制御条件を設定する 例 :FW_RN 40

144 セクション名キー項目名記述内容備考 [ 測位演算設定値 ] 測位演算実行時 GPS 受信機 MU センサのデータ出力周期および移動局 GPS 受信機のアンテナ取付位置を設定するセクション名 [FW_] MU センサとのシリアル通信フロー制御条件 [NERVA_B] 基地局 GPS 受信機のデータ出力周期 [NERVA_R] 移動局 GPS 受信機のデータ出力周期 [NERVA_] MU センサのデータ出力周期 [FFSE_E] 移動局 GPS アンテナ取り付け位置オフセット E 座標オフセット値 [FFSE_N] 移動局 GPS アンテナ取り付け位置オフセット N 座標オフセット値 [FFSE_U] 移動局 GPS アンテナ取り付け位置オフセット U 座標オフセット値 0 進数 MU センサとのシリアル通信フロー制御条件を設定する 例 :FW_N 0 進数基地局 GPS 受信機のデータ出力周期を設定する 例 :NERVA_B 0 進数移動局 GPS 受信機のデータ出力周期を設定する 例 :NERVA_R 0 進数 MU センサのデータ出力周期を設定する 例 : NERVA_50 0 進数移動局 GPS 受信機の ENU 座標系におけるアンテナ取り付け位置 E 座標オフセット値を設定する 例 :FFSE_E0 0 進数移動局 GPS 受信機の ENU 座標系におけるアンテナ取り付け位置 N 座標オフセット値を設定する 例 :FFSE_N0 0 進数移動局 GPS 受信機の ENU 座標系におけるアンテナ取り付け位置 U 座標オフセット値を設定する 例 :FFSE_U0 4

145 3 記述例 [ 通信パラメータ設定値 ] ; 接続ポート Base_Rover_MU PR_B PR_R PR_3 ; ボーレート Base_Rover_MU BAUDRAE_B57600 BAUDRAE_R57600 BAUDRAE_57600 ; データ長 Base_Rover_MU DAAB_B8 DAAB_R8 DAAB_8 ; ストップビット長 Base_Rover_MU SPB_B SPB_R SPB_ ; パリティ Base_Rover_MU PARY_BN PARY_RN PARY_N ; フロー制御 Base_Rover_MU FW_BN FW_RN FW_N [ 測位演算設定値 ] ; データ出力周期 [Hz]Base_Rover_MU NERVA_B NERVA_R NERVA_50 ; 原点位置 H[deg][deg][m] RG_A RG_N RG_H45 ; 基準局位置 H[deg][deg][m] BASE_A BASE_N

146 BASE_H ;GPS 座標オフセット量 [m]enu FFSE_E0 FFSE_N0 FFSE_U0 V--V RK-GPS 初期設定ファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 SV ファイル ファイル名 RK-GPS 初期設定ファイル.csv 3 格納フォルダ 測位演算初期設定ファイル SimDaaMae.ini のセクション [PAH] キー名称[PRJE_PAH] で指定されたプロジェクト保存先フォルダ中の各プロジェクトフォルダ リアルモード結果サブフォルダ 4 特記事項 本ファイルは行ごとの設定項目固定フォーマットファイル設定値とその項目名をカンマで区切る ファイルレイアウト行番号 項目名 記述内容 備考 コメント 任意文字列 項目名称 固定文字列 %%%%% キネマティック測位情報 %%%%% 3 コメント 任意文字列 4 使用しない衛星番号 整数 5 項目名称 固定文字列 % カルマンフィルタのパラメータ 6 位相測定誤差の標準偏差 実数 7 擬似距離測定誤差の標準 整数 偏差 8 電離層遅延測定誤差の標 実数 準偏差 9 対流圏遅延測定誤差の標 実数 準偏差 0 初期標準偏差 位置 整数 初期標準偏差 速度 整数 43

147 行番号 項目名 記述内容 備考 初期標準偏差 加速度 整数 3 初期標準偏差 躍度 整数 4 初期標準偏差 整数 整数 5 初期標準偏差 電離層遅延 整数 6 初期標準偏差 対流圏遅延 整数 7 加加速度標準偏差 実数 8 加速度標準偏差 実数 9 速度標準偏差 実数 0 位置標準偏差 実数 電離層遅延標準偏差 実数 電離層遅延標準偏差 実数 3 時定数の逆数 実数 4 項目名称 固定文字列 % 基準局の位置 XYZ 5 基準局の位置 XYZ 実数 X 座標 Y 座標 Z 座標の順番にカンマで区切る 6 項目名称 固定文字列 % ローカル座標系の原点 XYZ 7 ローカル座標系の原点 XYZ 実数 X 座標 Y 座標 Z 座標の順番にカンマで区切る 8 項目名称 固定文字列 % 対流圏遅延計算のための観測量 9 対流圏遅延の計算に気象 整数 観測データを使用するかどうかのフラグ 30 相対湿度 HR の観測地点の 整数 高さ 水戸地方気象台 3 気温の観測地点の高さ 水 整数 戸地方気象台 3 気圧の観測地点の高さ 水 整数 戸地方気象台 33 相対湿度 HR% 整数 34 気温 実数 35 気圧 hpa 実数 36 項目名称 固定文字列 % パラメータ設定 44

148 行番号 項目名 記述内容 備考 37 マルチパス検出 マルチパ 整数 スによる電波強度 /N0 の減衰量 38 衛星仰角閾値の設定 衛星 整数 仰角閾値 39 探索間隔 実数 40 初期位置探索を判定する 整数 採択数の閾値 4 初期位置探索を判定する 整数 倍数の閾値 4 アンビギュイティ検定 残 実数 差二乗和の比の閾値 43 サイクルスリップ検出 危険率 実数 0.0 固定 44 初期位置探索を行う最少 整数 衛星数 45 初期位置探索を判定する一つのアンビギュイティの採択数 整数 3 記述例 RK-GPS 初期設定ファイル,,,aaa %%%%% キネマティック測位情報 %%%%%,,, % 使用していない衛星,,, 0,,, % カルマンフィルタのパラメータ,,, 0., 位相測定誤差の標準偏差,, 5, 擬似距離測定誤差の標準偏差,, 0., 電離層遅延測定誤差の標準偏差,, 0., 対流圏遅延測定誤差の標準偏差, 3, 初期標準偏差 位置,, 初期標準偏差 速度,, 初期標準偏差 加速度,, 初期標準偏差 加速度, 0, 初期標準偏差 整数,, 初期標準偏差 電離層遅延, 45

149 , 初期標準偏差 対流圏遅延, 0.5, 加加速度標準偏差, 0.5, 加速度標準偏差, 0.6, 速度標準偏差, 0.6, 位置標準偏差, 0., 電離層遅延標準偏差, 0., 電離層遅延標準偏差,.0, 時定数の逆数, % 基準局の位置 XYZ,, , , , % ローカル座標系の原点 XYZ,,, , , , % 対流圏遅延計算のための観測量,,, 0, 対流圏遅延の計算に気象観測データを使用するかどうかのフラグ,, 9, 相対湿度 HR の観測地点の高さ 水戸地方気象台,, 9, 気温の観測地点の高さ 水戸地方気象台,, 9, 気圧の観測地点の高さ 水戸地方気象台,, 75, 相対湿度 HR%,, 8.6, 気温,, 009.8, 気圧 hpa,, % パラメータ設定,,, 0, マルチパス検出 マルチパスによる電波強度 /N0 の減衰量, 0, 衛星仰角閾値の設定 衛星仰角閾値, 0.5, 探索間隔, 00, 初期位置探索を判定する採択数の閾値,, 初期位置探索を判定する倍数の閾値, 0.5, アンビギュイティ検定 残差二乗和の比の閾値 0, 無視 初期化の最大時間 初期化の最大時間 0.0, 固定 サイクルスリップ検出 危険率 5, 初期位置探索を行う最少衛星数, 初期位置探索を判定する一つのアンビギュイティの採択数 46

150 V--V 複合航法初期設定ファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 SV ファイル ファイル名 複合航法初期設定ファイル.csv 3 格納フォルダ 測位演算初期設定ファイル SimDaaMae.ini のセクション [PAH] キー名称[PRJE_PAH] で指定されたプロジェクト保存先フォルダ中の各プロジェクトフォルダ リアルモード結果サブフォルダ 4 特記事項 本ファイルは行ごとの設定項目固定フォーマットファイル設定値とその項目名をカンマで区切る ファイルレイアウト 行番号 項目名 記述内容 備考 コメント 任意文字列 コメント 任意文字列 位置誤差 X 軸 rad^ 実数 3 位置誤差 Y 軸 rad^ 実数 4 速度誤差 X 軸 f^/s^ 実数 5 速度誤差 Y 軸 f^/s^ 実数 6 姿勢誤差 X 軸 rad^ 実数 7 姿勢誤差 Y 軸 rad^ 実数 8 姿勢誤差 Z 軸 rad^ 実数 9 高度誤差 f^ 実数 0 速度誤差 Z 軸 f^/s^ 実数 加速度バイアスXf^/s^4 実数 加速度バイアスYf^/s^4 実数 3 加速度バイアスZf^/s^4 実数 4 ジャイロバイアスXrad^/s^ 実数 5 ジャイロバイアスYrad^/s^ 実数 6 ジャイロバイアスZrad^/s^ 実数 7 sin 実数 8 cos- 実数 9 受信機時計誤差 c 実数 0 整数値バイアス ccle^ 実数 コメント 任意文字列 47

151 行番号 項目名 記述内容 備考 観測位置誤差 X 軸 rad^ 実数 3 観測位置誤差 Y 軸 rad^ 実数 4 観測速度誤差 X 軸 f^/s^ 実数 5 観測速度誤差 Y 軸 f^/s^ 実数 6 観測速度誤差 Z 軸 f^/s^ 実数 7 観測高度誤差 f^ 実数 8 擬似距離観測ノイズ [/A]m^ 実数 9 擬似距離観測ノイズ [PY]m^ 実数 30 搬送波位相観測ノイズ 実数 []m^ 3 搬送波位相観測ノイズ 実数 []m^ 3 ドップラ観測ノイズ []m^ 実数 33 ドップラ観測ノイズ []m^ 実数 34 コメント 任意文字列 35 位置ノイズX 軸 rad^ 実数 36 位置ノイズY 軸 rad^ 実数 37 速度ノイズX 軸 f^/s^ 実数 38 速度ノイズY 軸 f^/s^ 実数 姿勢角ノイズX 軸 rad^ 実数 姿勢角ノイズY 軸 rad^ 実数 姿勢角ノイズY 軸 rad^ 実数 高度ノイズ f^ 実数 速度ノイズZ 軸 f^/s^ 実数 加速度バイアスノイズX 実数 f^/s^4 加速度バイアスノイズY 実数 f^/s^4 加速度バイアスノイズZ 実数 f^/s^4 ジャイロバイアスノイズX 実数 rad^/s^ ジャイロバイアスノイズY 実数 rad^/s^ ジャイロバイアスノイズZ rad^/s^ 実数 48

152 行番号項目名記述内容備考 sin cos- 受信機時計誤差 c 整数値バイアス ccle^ 実数実数実数実数 3 記述例複合航法初期設定ファイル, カルマンフィルタ共分散値初期値,.44E-6, 位置誤差 X 軸 rad^.44e-6, 位置誤差 Y 軸 rad^ 0., 速度誤差 X 軸 f^/s^ 0., 速度誤差 Y 軸 f^/s^.e-05, 姿勢誤差 X 軸 rad^.e-05, 姿勢誤差 Y 軸 rad^.e-05, 姿勢誤差 Z 軸 rad^, 高度誤差 f^, 速度誤差 Z 軸 f^/s^.03e-08, 加速度ハ イアスXf^/s^4.03E-08, 加速度ハ イアスYf^/s^4.03E-08, 加速度ハ イアスZf^/s^4.E-07, シ ャイロハ イアスXrad^/s^.E-07, シ ャイロハ イアスYrad^/s^.E-07, シ ャイロハ イアスZrad^/s^ 0.4,sin 0.8,cos-.50E0, 受信機時計誤差 c 0, 整数値バイアス ccle^ カルマンフィルタ観測ノイズ, 4.44E-7, 観測位置誤差 X 軸 rad^ 4.44E-7, 観測位置誤差 Y 軸 rad^ 0.04, 観測速度誤差 X 軸 f^/s^ 0.04, 観測速度誤差 Y 軸 f^/s^ 0., 観測速度誤差 Z 軸 f^/s^ 0.0, 観測高度誤差 f^ 0.5, 擬似距離観測ノイズ [/A]m^ 0.5, 擬似距離観測ノイズ [PY]m^ 4.00E-04, 搬送波位相観測ノイズ []m^ 49

153 4.00E-04, 搬送波位相観測ノイズ []m^ 0.04, ドップラ観測ノイズ []m^ 0.04, ドップラ観測ノイズ []m^ カルマンフィルタシステムノイズ, 6.5E-7, 位置ノイズX 軸 rad^ 6.5E-7, 位置ノイズY 軸 rad^.03e-08, 速度ノイズX 軸 f^/s^.03e-08, 速度ノイズY 軸 f^/s^ 5.88E-5, 姿勢角ノイズX 軸 rad^ 5.88E-5, 姿勢角ノイズY 軸 rad^ 5.88E-5, 姿勢角ノイズY 軸 rad^ 0, 高度ノイズ f^.03e-07, 速度ノイズZ 軸 f^/s^.03e-08, 加速度ハ イアスノイス Xf^/s^4.03E-08, 加速度ハ イアスノイス Yf^/s^4.03E-08, 加速度ハ イアスノイス Zf^/s^4 5.4E-0, シ ャイロハ イアスノイス Xrad^/s^ 5.4E-0, シ ャイロハ イアスノイス Yrad^/s^ 5.4E-0, シ ャイロハ イアスノイス Zrad^/s^ 0.00,sin 0.000,cos-.50E-0, 受信機時計誤差 c 0.00, 整数値バイアス ccle^ 50

154 V--X 測位演算プログラム処理エラーログファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 SimulaionError.log 3 格納フォルダ 測位演算初期設定ファイル SimDaaMae.ini のセクション [PAH] キー名称[PRJE_PAH] で指定されたプロジェクト保存先フォルダ中の各プロジェクトフォルダ 4 特記事項 ファイルレイアウト No. 項目名 記述内容 備考 エラー発生日時 半角英数字 3 桁 YYYY/MM/DD HH:MM:SS.mmm エラーメッセージ 任意文字列 注 各項目は AB で区切る 末尾は改行コード 00d 00a とする 注 レコードは可変長となる 3 記述例 007/08/ 7:40:9.793 複合航法初期設定ファイル open error [ 複合航法初期設定ファイル.csv] 5

155 V--X RNEX Navigaion ファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 Ephemeris.YYn YY: ファイル作成日の年下 桁 3 格納フォルダ リアルモード結果サブフォルダ 4 特記事項 ファイルレイアウト 5

156 ine 衛星番号 番 006 年 月 日 0 時 0 分 0.0 秒 D D D00 左から 衛星時計バイアス [sec] ドリフト [sec/sec] ドリフト率 [sec/sec^] ine 左から 軌道の新しさを表す係数 軌道半径正弦補正係数 [rad] 平均運動補正値 [rad/sec] 元期の平均近点角 [rad] ine3 左から 緯度引数余弦補正係数 [rad] 離心率 緯度引数正弦補正係数 [rad] 軌道長半径の平方根 [m^{/}] ine4 左から 軌道の元期 [sec] 軌道傾斜角余弦補正係数 [rad] 元期の昇交点経度 [rad] 軌道傾斜角正弦補正係数 [rad] ine5 左から 元期の軌道傾斜角 [rad] 軌道半径余弦補正係数 [rad] 近地点引数 [rad] 昇交点経度変化率 [rad/sec] ine6 左から 軌道傾斜角変化率 [rad/sec] チャンネル上のコード 衛星の週番号 P データフラグ ine7 左から 衛星軌道の精度 [m] 衛星の健康状態 電離層群遅延誤差 [sec] ssue of Daa,loc ine8 ransmission ime of message 53

157 V--X 基準局 GPS 観測データファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 Base.YYo YY: ファイル作成日の年下 桁 3 格納フォルダ リアルモード結果サブフォルダ 4 特記事項 ファイルレイアウト 54

158 年 月 日 0 時 0 分 秒最後の 0 は衛星の状態 0 正常, 電源異常,その他 0G 4G 5G 7G0G3G7G3G4G7 先頭に衛星数 0 個という情報 G の後に 桁の衛星番号 G は空白になる時があり 一桁の衛星番号は G の後の 0 の位が空白 青枠一個分が衛星一個分のデータ 座標系は WGS84 系 データの並び方ヘッダーの # /YPES F BSERV" の順番に並んでいる 上段の左から右へ順に :/A コードの搬送波位相 [cle] : 移動局 基準局 との擬似距離 [m] D: のドップラーシフト [Hz] :P コードの搬送波位相 [cle] P: 移動局 基準局 との擬似距離 [m] データは下段に続き D: のドップラーシフト [Hz] データのフォーマット D P D の各データは小数 3 桁まである 小数第 4 位と第 5 位は以下の意味を持つ 小数第 4 位は受信回路の同期状態 0 又は空白 正常 ロック外れロック外れの場合は 直前のエポックとの連続性がない 小数第 5 位は信号強度 桁の数字で標準化 5 以上であれば問題なく使用可能 55

159 V--X 移動局 GPS 観測データァイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 Rover.YYo YY: ファイル作成日の年下 桁 3 格納フォルダ リアルモード結果サブフォルダ 4 特記事項 ファイルレイアウト基準局 GPS 観測データファイルのレイアウトと同じである V--X MU センサデータファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 センサデータファイル.csv 3 格納フォルダ リアルモード結果サブフォルダ 4 特記事項 行が サンプリングデータのレコードレコード数の制限はない ファイルレイアウト No. 区分 行番号 項目名 記述内容 備考 ヘッダ部 ファイル説明 全半角文字 センサ仕様ファイル 固定 作成日 半角英数字 5 桁 0-YYYYMMD 0-YYYYMMDD-XXX 固定 D-XXX 3 精度 全半角文字 低精度 固定 4 データ部タイトル 全半角文字 年月日, 時分秒, 加速度 [fee/sec/ ], 加速度 [fee/sec/ ], 加速度 z[fee/sec/ ], 角速度 [rad/ ], 角速度 [rad/ ], 角速度 56

160 No. 区分 行番号 項目名 記述内容 備考 z[rad/], 固定 5 データ部 3 行目以降 年月日 半角数字 YYYYMMDD MU センサから日付データは送られてこないので後処理モードにおいて本データは使用していない 6 時分秒 半角数字 HHMMSS.mm MU センサデータサンプリング時刻 m 7 加速度 実数 指数表示 [fee/sec/] MU センササンプリング加速度 8 加速度 実数 指数表示 [fee/sec/] MU センササンプリング加速度 9 加速度 z 実数 指数表示 [fee/sec/] MU センササンプリング加速度 z 0 角速度 実数 指数表示 [rad/] MU センササンプリング角速度 角速度 実数 指数表示 [rad/] MU センササンプリング角速度 角速度 z 実数 指数表示 [rad/] MU センササンプリング角速度 z 注 データ部の各項目はカンマで区切る 末尾は改行コード 00d 00a とする 注 レコードは可変長となる 57

161 V--XV 演算結果ファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 演算結果ファイル.csv 3 格納フォルダ リアルモード結果サブフォルダ 4 特記事項 行が 回の演算結果データのレコードレコード数の制限はない ファイルレイアウト No. 区分 行番号 項目名 記述内容 備考 ヘッダ部 ファイル説 全半角文字 演算結果ファイル 固定 明 演算日時 使用測位技術 YYYYMMDD_ HHMMSS_XXX X XXXXX: 使用測位技術を示す文字列 複合航法 or RK-GPS or 従来技術 3 データ説明 全半角文字 出発点座標 固定 4 出発点座標 実数 小数点表示 RK-GPS 初期設定ファイル の ローカル座標系の原点 X に設定されている値 5 出発点座標 実数 小数点表示 RK-GPS 初期設定ファイル の ローカル座標系の原点 Y に設定されている値 6 出発点座標 z 実数 小数点表示 RK-GPS 初期設定ファイル の ローカル座標系の原点 Z に設定されている値 7 3 データ説明 全半角文字 基準局座標 固定 8 基準局座標 実数 小数点表示 RK-GPS 初期設定ファイル の 基準局の位置 X に設定されている値 9 基準局座標 実数 小数点表示 RK-GPS 初期設定ファイル の 基準局の位置 Y に設定されている値 0 基準局座標 z 実数 小数点表示 RK-GPS 初期設定ファイル の 基準局の位置 Z に 58

162 No. 区分 行番号 項目名 記述内容 備考設定されている値 4 データ説明 全半角文字 処理内容 固定 処理内容 全半角文字 使用測位技術を示す文字列 複合航法 or RK-GPS or 従来技術 3 5 データ説明 全半角文字 基線長 固定 4 基線長 実数 小数点表示 5 6 データ説明 全半角文字 総 epoch 数 固定 6 総 epoch 数 整数 7 7 データ説明 全半角文字 アンビギュイティ Fi 率 固定 8 アンビギュイティ Fi 実数 小数点表示 率 9 8 データ説明 全半角文字 サイクルスリッフ 発生回数 固定 0 サイクルスリッフ 整数 発生回数 9 データ説明 全半角文字 マルチハ ス発生回数 固定 マルチハ ス発生 整数 回数 3 0 データ部タイトル 全半角文字 年月日, 時刻, 可視衛星数,GDP,PDP,HDP,VD P, 緯度 [deg], 経度 [deg], 高度 [m], 位置 E[m], 位置 N[m], 位置 U[m], 速度 E[m/s], 速度 N[m/s], 速度 U[m/s], ロール角 [deg], ピッチ角 [deg], 方位角 [deg], アンビギュイティ, サイクルスリッフ, サイクルスリッフ 量 固定 4 データ部 行目以降 年月日 半角数字 YYYYMMDD 測位演算に使用した GPS データの日付 5 時刻 半角数字 HHMMSS 測位演算に使用した GPS データの時刻 6 可視衛星数 実数 指数表示 [fee/sec/] 測位演算に使用した GPS データの可視衛星数 59

163 No. 区分 行番号 項目名 記述内容 備考 7 GDP 実数 小数点表 測位演算結果 GDP 値 示 8 PDP 実数 小数点表 測位演算結果 PDP 値 示 9 HDP 実数 小数点表 測位演算結果 HDP 値 示 30 VDP 実数 小数点表 測位演算結果 VDP 値 示 3 緯度 実数 小数点表示 測位演算結果現在位置 H 座標系 緯度 [deg] 3 経度 [deg] 実数 小数点表示 測位演算結果現在位置 H 座標系 経度 [deg] 33 高度 [m] 実数 小数点表示 測位演算結果現在位置 H 座標系 高度 [deg] 34 位置 E 実数 小数点表示 測位演算結果現在位置 ENU 座標系 位置 E [m] 35 位置 N 実数 小数点表示 測位演算結果現在位置 ENU 座標系 位置 N [m] 36 位置 U 実数 小数点表示 測位演算結果現在位置 ENU 座標系 位置 U [m] 37 速度 E 実数 小数点表示 測位演算結果現在速度 ENU 座標系 速度 E [m/s] 38 速度 N 実数 小数点表示 測位演算結果現在速度 ENU 座標系 速度 N [m/s] 39 速度 U 実数 小数点表示 測位演算結果現在速度 ENU 座標系 速度 U [m/s] 40 ロール角 実数 小数点表 測位演算結果ロール角 60

164 No. 区分 行番号 項目名 記述内容 備考 示 [deg] 4 ピッチ角 実数 小数点表 測位演算結果ピッチ角 示 [deg] 4 方位角 実数 小数点表 測位演算結果方位角 示 [deg] 43 アンビギュ 整数 測位演算結果アンビギュ イティ イティ 0:NoFi : Fi 44 サイクルスリップ 整数 測位演算結果サイクルスリップ有無 0: 無し : 有り 注 データ部の各項目はカンマで区切る 末尾は改行コード 00d 00a とする 注 レコードは可変長となる 3 記述例 007/08/ 7:40:9.793 複合航法初期設定ファイル open error [ 複合航法初期設定ファイル.csv] 演算結果ファイル,0073_343_ 複合航法,,,,,,,,,,,,,,,,,, 出発点座標, , , ,,,,,,,,,,,,,,,, 基準局座標, , , ,,,,,,,,,,,,,,,, 処理内容, 複合航法,,,,,,,,,,,,,,,,,, 基線長, ,,,,,,,,,,,,,,,,,, 総 epoch 数,933,,,,,,,,,,,,,,,,,, アンビギュイティ Fi 率, ,,,,,,,,,,,,,,,,,, サイクルスリッフ 発生回数,0,,,,,,,,,,,,,,,,,, マルチハ ス発生回数,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 年月日, 時刻, 可視衛星数,GDP,PDP,HDP,VDP, 緯度 [deg], 経度 [deg], 高度 [m], 位置 E[m], 位置 N[m], 位置 U[m], 速度 E[m/s], 速度 N[m/s], 速度 U[m/s], ロール角 [deg], ピッチ角 [deg], 方位角 [deg], アンビギュイティ, サイクルスリッフ 0073,03406,5,5.85,4.395,.869,3.39, , ,.909,-6.69, ,.0,-0.00,0.03,0.066,.874,3.70,0.444,,0, , , ,

165 V--XV 基準局 GPSデータ受信時刻記録ファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 Baseime.log 3 格納フォルダ リアルモード結果サブフォルダ 4 特記事項 行が 回の基地局 GPS データ受信時のレコードレコード数の制限はない ファイルレイアウト No. 項目名 記述内容 備考 移動局 GPS 日時 半角英数字 9 桁 YYYY/MM/DD HH:MM:SS 受信した基地局データ内の GPS 日時 マシン時刻 半角英数字 3 桁 YYYY/MM/DD HH:MM:SS.mmm 基地局データを受信した時のマシン日時 注 各項目は AB で区切る 末尾は改行コード 00d 00a とする 注 レコードは固定長となる 3 記述例 007//4 05:0: 007//4 4:0:0.88 6

166 V--XV 移動局 GPS データ受信時刻記録ファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 Roverime.log 3 格納フォルダ リアルモード結果サブフォルダ 4 特記事項 行が 回の移動局 GPS データ受信時のレコードレコード数の制限はない ファイルレイアウト No. 項目名 記述内容 備考 移動局 GPS 日時 半角英数字 9 桁 YYYY/MM/DD HH:MM:SS 受信した移動局データ内の GPS 日時 マシン時刻 半角英数字 3 桁 YYYY/MM/DD HH:MM:SS.mmm 移動局データを受信した時のマシン日時 注 各項目は AB で区切る 末尾は改行コード 00d 00a とする 注 レコードは固定長となる 3 記述例 007//4 05:0: 007//4 4:0:

167 V--XV GGA ファイル ファイル諸元 No. 項目 仕様 ファイル形式 テキスト形式 ファイル名 rov_gga. 3 格納フォルダ リアルモード結果サブフォルダ 4 特記事項 ファイル名のNNNは00からの連番とする ファイルレイアウト No. 項目名 記述内容 備考 $SGPGGA ヘッダ $SGPGGA 固定 uc U 時刻 hhmmss.ss 3 la 緯度 DDDmm.mm 4 la dir 緯度方向 N: 北緯 S: 南緯 5 lon 経度 DDDmm.mm 6 lon dir 経度方向 E: 東経 W: 西経 7 GPS qual GPS データ品質 0:Fi no available or invalid 4:RK fied ambigui soluionr 5:RK floaing ambigui soluionr0 8 #sas 使用衛星数 9 hdops HDPS 0 al 標高 unis 標高の単位 M:meers undulaion 標高と WGS84 の差 3 u-unis 標高と WGS84 の差の単位 M:meers 4 age GPS データの世代 5 sn D 基準局 D 6 * チェックサム 7 [R][F] レコードの区切り 3 記述例 $GPGGA, , ,N, ,E,5,05,.9,.8,M,0.00,M, 64

168 00,0000*00 $GPGGA, , ,N, ,E,5,04,3.4,.838,M,0.00,M, 00,0000*00 $GPGGA, , ,N, ,E,4,04,3.4,.899,M,0.00,M, 00,0000*00 65

169 V 入力データ V- MU センサデータ仕様 MU センサデータの仕様を以下に示す データフォーマット MU センサでサンプリングされたデータは以下のフォーマットで送信される MU センサのサンプリング周期が 50Hz の場合 このフォーマットで 秒間に 50 回送信される $ S, B N, * c c 3 $S,BN 固定 サンプリングしたデータを格納する 6 進数を AS コードで ワード分のデータが設定される ワード分のデータの内容を表 V-- に示す 表 V-- MU センサデータ内容 WRD データ名 記号 データの書式 SB * 範囲 単位 バイナリデータサ イズ ハ イト GPSPPS フラグ GPS 有効ステー タス GPSPPS GPSS 予 備 予 備 予 備 予 備 予 備 予 備 予 備 予 備 予 備 予 備 予 備 予 備 予 備 予 備 3 角速度 軸 p S M 00/ 5 ±00 deg/s 4 角速度 軸 q S M 00/ 5 ±00 deg/s 5 角速度 z 軸 r S M 00/ 5 ±00 deg/s 6 加速度 軸 AX S M 98/ 5 ±98 m/s 7 加速度 軸 AY S M 98/ 5 ±98 m/s 8 加速度 z 軸 AZ S M 98/ 5 ±98 m/s 9 車速 V S M 00/ 5 ±30 m/s 0 角度 ψ S M 80/ 5 ±80 deg GPS 時刻 時 GPS 時刻 分 GPSHR GPSMN 0 ~ 3 0 ~ 59 hr min 66