SPAC シンポジウム 2018 みちびき を活用した利用展望と受信機の最新動向 2018 年 11 月 16 日 一般財団法人衛星測位利用推進センター 利用実証推進部 松岡繁 1
1. 利用実証全容と期待される サービス 2
初号機 QZS-1 準天頂衛星システムの開発 整備 運用スケジュール H26 H27 H28 H29 H30 H31 H32 H33 H34 H35 H36 H37 H38 2010.9.11 打上げ JAXA 運用 運用開始 11 月 1 日 QSS 運用 利用実証の推進 利用実証調整協議会設立 2010.7 利用実証開始 2011.1 4 機体制運用 (GPS 連携したサービス ) 7 機体制運用 ( 持続測位サービス ) 6 月 1 日 8 月 19 日 10 月 10 日 2 号機 QZS-2 3 号機 QZS-3 4 号機 QZS-4 出典 :http://qzss.go.jp/ 3
準天頂衛星の構成 初号機 2 号機 3 号機 4 号機 準天頂軌道準天頂軌道静止軌道準天頂軌道 配信サービス 中心周波数 L1C/A 衛星測位 L1C 衛星測位 L1S サブ m 級測位補強 災害 危機管理通報 1575.42MHz L1Sb 2020 年頃配信 SBAS 配信 L2C 衛星測位 1227.60MHz L5 衛星測位 L5S 測位技術実証 1176.45MHz L6 cm 級測位補強 1278.75MHz S バンド 衛星安否確認 2GHz 帯 出典 ;http://qzss.go.jp/overview/download/cg-image3.html 4
準天頂衛星システム利用シーン 準天頂衛星初号機 ( みちびき ) GPS [ 測位補強情報 ] 捕捉支援情報測位補正情報インテグリティ情報 マスターコントロール局 GPS 補完信号 + 測位補強情報 L1-SAIF L1S 信号信号 (250bps) (250bps) LEX L6 信号 (2000bps) < 高速移動体 > GPS 測位信号鉄道屋内外シームレス 電子基準点網測位補強データ生成 1cm ク ローハ ルモニタ局 測量低速移動車両 LEX L6(CLAS) 測位補強測位補強 10cm 自動車携帯端末 L1-SAIF+ LIS(SLAS) 測位補強 1m 測位精度 10m 5
地上システム QSS JAXA 利用実証支援体制 L1C/A,L1C, L2C,L5 準天頂衛星みちびき GPS 群 管制局 モニタ局網 受信機 準天頂衛星システムサービス QSS ( 一財 ) 衛星測位利用推進センター SPAC 参加者支援 実証実験支援 ( 受信機貸与等 ) 実証実験結果報告 衛星測位サービス サブメータ級測位補強サービス 参加者による利用実証 災危通報サービス センチメータ級測位補強サービス 6
民間利用実証の全容 2011 年 1 月 民間向 SPAC 利用実証 (144 件 ) 2014 年 9 月 QSS 殿との協同利用実証 (42 件 ) その他 基礎研究 27 6 道路交通 24 農業 海洋 鉄道 4 5 5 144 件 LBS 42 測量 建築 土木 31 Σ186 件 7
代表実証事例の紹介 - 人 (1/3) 防災 ( 緊急メッセージ ) 観光 99-02# 歩行ナビ 安全安心 99-03# 00-01# 32-03# 90-01# 8
代表実証事例の紹介ー車 (2/3) IT 農業 0 0-0 7 # 86-01# 無人走行 i-construction 00-07# 65-02# 05-01# 00-07# 9
代表実証事例の紹介 (3/3) 10
ソフトバンク IOT 端末への取り組み経緯 11
北大野口先生勉強会 (IT 農業チーム )2008.10.15 北大野口教授との実証連携 平成 25 年度宇宙開発利用大賞内閣府特命大臣 ( 宇宙政策 省 12
期待される主なサービス例 分野サービス ( 案 ) 自動運転見守り 安心安全健康交通配車等管理 除雪車 宅急便 郵便配達 バス トラック ( 隊列走行 ) 農機 建設機 シニアカー 車椅子 ロボット 船舶 ( 桟橋接岸 ) 子供 老人 非健常者 外出時 ( 菜園等での作業含む ) の健康管理 犬 ( ペット ) 観光客 地域防犯 E110,E118,E119 連動 エスコート & ボデイガードビジネス 自宅療養患者の管理 訪問介護員位置管理システム バリアフリー地図ナビ治療 薬品 食材 自動配送ビジネス 個人健康管理 ( 栄養バランス等ヘルスケア連動 治療管理 ) CRM (AIを活用した) ロードプライシング 交通事故撲滅 ( 出会い頭事故撲滅 左折巻き込み事故撲滅 逆走検知 )- 車車間 歩車間 路車間通信 道路異常個所 事故発生警告 船舶間衝突回避 タクシー トラック レンタカー カーシェアリング 自転車 ドローン 宅配便 郵便車 渋滞緩和 サテライトオフィス 通勤スケジューラ 在宅ワーク ( 勤務成果 ) 最適ルート 最適移動時間帯通知誘導ナ ビ ( 屋内外シームレス環境下 ) 流通トレーサビリテイ時刻同期 認証防災観光 (LBS) エンターテイメント ドローン宅配 コンボ輸送 原産地 消費者間直送システム及び生産物ブランド化戦略 ( トレーサビリティ 配送途中の可視化システム ( 食の安全 )) 移動途中への配送 倉庫内自動配膳( 屋内測位 ) 金融取引タイムスタンプ 情報 +タイムスタンプ 位置認証 ( 個人の生体認証も併せ 屋外と屋内 ) ビジネス 就労 法定点検や現場作業の実施内容証明予告 ( 予知 ) と報知 発災前のインフラ保全管理 ( 社会インフラ ( 橋梁 ビル 道路 ) 災害情報収集 減災ビジネス ( 地すべり 洪水 津波等発災時の避難誘導等 ) 旅行 観光ガイド 多言語対応 屋内外シームレスナビ 乗換案内 待ち合わせガイド RPG AR コンシェルジュサービス スポーツ 選手 ( 行動情報連携体力強化計画 戦術 AI 等 ) 自己管理含めた行動管理ビジネス 個人 ( 自己管理 ) ビジネス 業務の効率化 作業履歴 -( 植林 木材の育成 場所管理 etc) 漁獲網に GPS 搭載ブイを設置 土壌汚染のリスク管理 動産担 保管理 就業作業の効率化 ( 測量 / 測地 / 家屋調査 / 土木建設農林畜産等就業の 3K 脱出 道路 / 電力網 / 通信網 / 埋 設管等インフラ維持管理 ) 13
各企業殿から提供いただいたビデオの紹介 ドローンハイウエィ IT 農業 ( 株 ) ゼンリン 除雪アシスト運転 北大野口教授 自動運転 東 日本高速道路 ( 株 ) ティアフォー ( 株 ) アイサンテクノロジー ( 株 ) 14
2.GNSS 受信機の最新動向 15
QZS(GPS 補完 ) チップ モジュール ~ 数千円 コード受信機 1 周波 RTK 製品数十万円 ~ コード受信機 マゼランシステムズジャハ ンメーカが新規 三菱電機 参入 u-blox 1 周波 RTK モジュール新たに形成される受信機数万円価格帯 (2018 年度以降 ) 搬送波受信機 2(3) 周波製品数十万円 ~ 数百万 日本無線 図 GNSS 受信機の価格帯予想 16
準天頂衛星受信機 ( チップ モジュール等 ) 主要参入企業製品一覧 分企業名製品名価格用途類 対応衛星 QZSS GPS GLONASS Galileo BeiDou NAVIC SBAS 2018 年 4 月末現在 特記事項 GNSS 受信機 OEM6 シリーズ C11 P20 要問合せ マッピング 自動運転車両 UAV,USV,UUV L1 L2C L5 L1 L2(L2C) L5 L1 L2 E1 E5ab AltBoc - - ファームウエアオプションにより GNSS1~3 周波対応 120/240CH( モデルによる ) DGPS,RTK をサポートボード ケース入り製品 (FlexPak6,ProPak6) で提供可能 GNSS 受信機 OEM7 シリーズ OEM7700 C11 P20 要問合せ マッピング 自動運転車両 UAV,USV,UUV L1/L1C L2C L5 L6 L1/L1C L2P/L2C L5 L1 L2 L3 L5 E1 E5ab AltBoc E6 B1 B2 B3 L5 L1 L5 ファームウエアオプションにより GNSS1~3 周波対応 555ch( モデルによる )/ 最大更新レート 100Hz( 標準 20Hz)/DGPS PPP(Terrastar: 精度 5cm/50cm) RTK をサポート ( 株 ) アムテックス NovAtel 社代理店 GNSS 受信機 OEMStar GNSS/INS 一体型受信機 SPAN シリーズ C11 C11 P20 要問合せ 要問合せ マッピング 農業測量 測量現場 航空宇宙 コスト重視 ( 安価 ) 向け マッピング 自動運転車両 UAV,USV,UUV L1 L2C L5 - L1 L1* - - - L1 L2(L2C) L5 L1 L2 E1 E5ab AltBoc - - *:Option 14CH DGPS(SBAS) をサポートボードまたはケース入り製品 (FlexPak-G2) で提供可能 GNSS/INS 一体型受信機 OEM6 GNSS 受信機を内蔵 ファームウエアオプションにより GNSS1~2 周波対応 高精度 GNSS アンテナ GPS-704X の場合 - 要問合せ マッピング 農業測量 測量現場等 L1 L2 L5 L1 L2 L5 L1 L2 L1 E5ab E6 B1 B2 B3 - 〇 GNSS1~3 周波に対応 コア GNSS 後処理ソフトウエア - 要問合せ COHAC 多周波 RF データストリーマ - 要問合せ研究用 COHAC L6 デコーダ C16 要問合せ Inertial Explorer: モバイルマッピング 航空測量 水路測量 /GrafNav: ナビゲーション トラッキング /GrafNet: スタティック測量 L1 L2 L5 L6 自動車 農機 建機の自 L1C/A 動化 津波 土砂崩れ検 L6 知などの次世代サービス GPS GLONASS Galileo BeiDou QZSS をサポート L1 L2 L5 - E1 E6 E5 B1 B2 B3 - - - - - - 高精度の位置情報 速度 高度が求められるアプリケーションでは GNSS や IMU データの後処理解析により 精度が最大限に向上 - - データ転送速度 max150mb/sec( 理論値 ) QZS が配信する補強信号 L6 信号 を受信しセンチメートル精度の精密測位に必要な補正情報を出力 CLAS 1 MADOCA の両方式に対応しているため グローバルにマルチ GNSS の cm 級測位用補強信号を利用可能 セイコーエプソン ( 株 ) GPS ランニングギア WristabeGPS GPS トレッキングギア WristabeGPS for Trek C10 T1 C10 T1 ウオッチブランド TRUME C10 2017 年立ち上げたウオッチブ T1 ランド オープン価格 オープン価格 175,000~ 280,000 ランニング記録計測 L1C/A L1C/A - - - - - スポーツウオッチ登山愛好家向け 山行記録計測 L1C/A L1C/A - - - - - 高機能アナログウオッチ L1C/A L1C/A - - - - - GPS 機能 脈拍計測機能 活動量計測機能搭載 GPS 独自開発チップ 5 センサー (GPS 地磁気 加速度 温度 気圧 ) 融合 GPS 独自開発チップ 独自の高感度 低消費電力 GPS 受信システムで 国産の準天頂衛星システム みちびき にも対応 GPS とみちびきの衛星電波のみで現在位置のタイムゾーンを特定し 常に正確な時刻 17
価格 アンテナ 20 万円 ~50 万円 マルチ周波パッチアンテナ 低価格マルチ受信アンテナ 数千円 1 周波パッチアンテナ 車載 測量 土木建機 分野 18
100% CLAS 受信機容積 / 価格推移 1/5 1/10 容積推移 価格推移 1/5 8.7% 1/2 1/5 4.1% 1/10 0.3% 2011 年 ( 利用実証開始 ) 2018 年 2019/6 19
GNSS 受信チップ モジュール 評価ユニット QZS GPS GalileoGlonassBeiDouOthers 企業名型式発売時期 L1 L2 L5 L6 L1 L2 L5 E1 E5 G1 G2 B1 B2 三菱電機日本無線 マゼランシステムズジャパン AQLOC-VCX 2018 年 11 月〇〇〇〇〇〇〇〇〇 AQLOC-VCXⅡ 2019 年春〇〇〇〇〇〇〇〇〇 JG11 PPPモデル 2018 年 8 月〇〇〇 SBAS JG11 PPP-RTK 2019 年春〇〇〇〇〇〇〇〇多周波マルチGNSS 2018 年〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇受信機ユニット コア Chronosphere-L6 2018 年 10 月〇〇〇〇〇〇〇〇〇 ソニー CXD5603GF リリース済〇〇〇〇〇 SLAS 古野電気 GF-88 2019 年 4 月〇〇〇 SLAS u-blox ZED-F9P 2018 年 11 月〇〇〇〇〇〇〇〇〇〇 日本無線 JG11 PPP-RTK マゼランシステムズジャパン三菱電機 -u-blox 上記仕様はカタログから転記しています詳細について各企業に問合せ願います 20
2018.11.1 発売開始 AQLOC-VCX 現 AQLOC 容積比 0.6 倍 価格 ( 想定 ) 100 万円 ( 項目 内容 対応衛星信号 QZSS (L1C/A L2C L5) GPS (L1C/A L2P L2C L5) Galileo(E1 E5) 対応補強信号 測位方式 測位精度 外観寸法 重量 衛星配信 :QZSS L6 地上配信 :RTCM 2.3/3.2 1 PPP-RTKもしくはPPP-RTK-INS 複合 2 QZSSのL6 信号をオープンスカイで受信の場合 移動体 水平位置精度 :12cm 以下 (95%) 垂直位置精度 :24cm 以下 (95%) 静止体 水平位置精度 :6cm 以下 (95%) 垂直位置精度 :12cm 以下 (95%) 受信機 :184(W) 98(D) 74(H)mm アンテナ :59(W) 59(D) 33(H)mm ケーブル長 :3m 受信機 :1,600g 以下 アンテナ :150g 以下 ( ケーブル含む ) 21
2019 年春発売予定 AQLOC-VCXⅡ 現 AQLOC 容積比 1/2 22
JRC: 高精度 GNSS チップ JG11 PPP モデル 2018 年 8 月発売開始 23
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多周波マルチ GNSS 受信機ユニット [Step1: 評価ボード開発 ] 2017 年 [Step2:B to B] 2018 年 [Step3:B to C] 2020 年評価ボード (9cm x 10cm) B to B ボード (4cm x 6cm) 1 消費電力大 : 10W 1 消費電力中 : 5W B to C 2 単価 : 80 万 @ 数十台 2 単価 : 10 万以下 @ 数千台 RF-LSI BB RF (L1, L2, (FPGA) テ ィスクリート部品 BB(FPGA) L5 & L6) 論理回路 マイコン L1 L2(L5) L6 RF チッフ 化 既存マイコン 論理回路 RF (L1, L2, L5 & L6) LSI 化 BB-LSI 価格?? 万円前後 (206 x 155 x 86 mm) RF チップ 11 mm 11 mm B to B ボード 43 mm 59 mm 25
多周波マルチ GNSS 受信機ユニット 項目捕捉衛星 信号測位精度 TTFF *1 (Autonomous) 出力レート入出力インタフェース GPS QZSS GLONASS Galileo Autonomous Network RTK Dynamic Static PPP (MADOCA) *2 PPP-RTK Dynamic (CLAS) *3 Static Cold start Warm start Hot start Re-acquisition MAX 50 Hz USB, UART, CAN 仕様 L1C/A, L2P, L5 L1C/A, L1C, L2C, L5, L6 G1, G2 E1, E5a 1.5 m (typical) < 5 cm + 0.7 ppm x Baseline (< 30 km) < 0.5 cm + 0.7 ppm x Baseline (< 30 km) < 10 cm < 6.94 cm < 3.47 cm 90 sec (typical) 35 sec (typical) 12 sec (typical) 2 sec (typical) 入出力フォーマット NMEA0183 Version 3.0 (Output) RTCM SC104 Version 3.x (Input/Output) *1 Time to First Fix( 初期位置算出時間 ) *2 MADOCA の仕様による *3 CLAS の仕様による 26
みちびき対応センチメータ精度測位受信機 Chronosphere-L6 Chronosphere-L6 No Base Station Running Cost Free Selectable Method CLAS & MADOCA QZSS Signal is free. Don t need base station. In Japan, can use two method. In QZSS Operation area, can use MADOCA. TTFF Area CLAS Short Only Japan MADOCA Long Asia and Oceania CORE CORPORATION 27
Functions & spec Features Supported signals L6 channels (Simultaneous acquired ) Position update rate GPS: L1, L2, L5 QZSS(#1-4): L1, L2, L5, L6 Galileo: E1, E5 2Satellites 2CH(L6D, L6E) Max 20 Hz Physical Size W200 D140 H60 [mm] Weight 1,100g Enclosure Aluminum Power supply 12V/< 1.5A Interface Ethernet Serial USB Output format RJ45 D-Sub9 Micro-B(Setting only) NMEA CORE CORPORATION 28
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時刻同期用 GNSS 製品の特長 (GF-77) 時刻同期用 マルチ GNSS 製品の特長 (GF-77) できるだけ多くの GNSS 衛星を受信する (GPS GLONASS QZSS SBAS) マルチGNSS 1 衛星運用 できるだけ多くのGNSS 衛星を受信する (GPS GLONASS QZSS SBAS) たとえ1つの衛星しか受信できなくてもスペック通りの時刻同期性能を発揮する 1 衛星運用 ホールドオーバー機能 たとえ1つの衛星しか受信できなくてもスペック通りの時刻同期性能を発揮する GNSS 衛星が受信できなくなっても 24 時間は時刻同期性能を維持する ホールドオーバー機能 TRAIM 機能 GNSS 衛星が受信できなくなっても 24 時間は時刻同期性能を維持する 信頼性の低い衛星を排除 TRAIM 機能 信頼性の低い衛星を排除 時刻同期用 GNSS 製品 2019 2019 年年 4 月 4 月 5G 5G やや V2X V2X に向けた新製品に向けた新製品 GF-88 GF-88 をリリースをリリース 使えるGNSS 衛星を増やします 使えるGNSS 衛星を増やします みちびき4 機の同時受信とSLAS 対応 + Galileo 衛星に対応 みちびき4 機の同時受信とSLAS 対応 + Galileo 衛星に対応 マルチパスに強くします マルチパスに強くします アーバンキャニオンに強い まったく新しい衛星選択アルゴリズムを搭載 アーバンキャニオンに強い まったく新しい衛星選択アルゴリズムを搭載 ホールドオーバー機能を強化します ホールドオーバー機能を強化します 都市部のアンテナ遮蔽によるGNSS 受信断を対策 都市部のアンテナ遮蔽によるGNSS 受信断を対策 30 30
u-blox ZED-F9P の紹介 センサコム ( 株 ) ZED-F9P 実装 NEO-M8P 実装 17 22 2.4 12.2 16 2.4 31
ZED-F9P 静止観測実験例 1Hz, 三脚固定基準局 オープンスカイ 3 階建構造物屋上移動局 周囲に障害物 ( 構造物, 木 ) がある厳しい測位環境 u-blox M8 +RTKLIB 仰角マスク 15 SNRマスク 40 dbhz 8 時間 (1Hz) Fix 98.8%(Fix のみプロット ) u-blox F9P 仰角マスク 10 SNRマスク 0 dbhz ( デフォルト ) Fix 100% 8 時間 (2Hz) Fix 100% 茨城工業高等専門学校国際創造工学科機械 制御系岡本教授実証報告 32
ZED-F9P 構造物周囲実験例 u-blox M8 +RTKLIB u-blox F9P 茨城工業高等専門学校国際創造工学科機械 制御系岡本教授実証報告 33
u-blox ZED-F9P ES :2018 年 9 月 IP/MP:2019 年 4 月 ES :2019 年 Q2 IP/MP:2019 年 Q3 34
携帯電話の高精度測位 R&D 動向 A.2014 年 ION で ( テキサス大学研究論文 ) スマホに搭載されている GNSS チップの搬送波位相を使うことでセンチメータ級測位の実験データが公開されました データではスマホ内蔵アンテナでは概ね 50 cm程度 測量用アンテナを使用した場合は数cm測位実現の可能性を示唆 B.2015 年には GPS World 誌にスマホを使った light painting の記事が掲載 C.2016 年には Google 社が Android の新 API(Raw GNSS Measurements) を発表 D.2017 年 9 月には Broadcom 社がスマホ用 2 周波 (L1/L5)GNSS チップ BCM4755 をリリース 現在の Android 端末 NEXUS9 に搭載 E.2018 年 1 月 GPS World 誌には Torimble 社の実験データが掲載 35
携帯電話の高精度測位のイメージ 外部アンテナ 携帯電話 Rx RawData 補強データ地上配信 NMEA bluetooth Application PPP 測位を利用したApplication 安全安心 LBS etc Controller 36
センサ ソフトレイア Big Data,AI ソリューション構成例 GIS ニーズ 分野 A 分野 B 分野 C 分野 N IoT 通信 シーズ Cloud 屋内 シームレス 屋外 37
屋内外シームレス測位 2007 年 ASBC 作成 38
GPS QZSS ロボットカーコンテスト 2018 年度開催日 2018 年 11 月 11 日 ( 日 )13:00~16:30 競技会場 ; 東京海洋大学越中島キャンパス第二グランド主催一般社団法人測位航法学会共催一般財団法人衛星測位利用推進センター公益社団法人日本航海学会 GPS/GNSS 研究会準天頂衛星システムサービス株式会社 2017 年参加者 2016 年出走車 2018.11.11 参加者 39
1 ~ 10 リアルタイム 位置 時刻情報 (X,Y,Z,T) 利用シーン例 ご清聴ありがとうございました 情報通信技術 (ICT) を利用した通信ネットワークによる溢れる情報を時刻と位置 ( 地図 ) に関連付け 全ての情報を時刻と位置を基に整理 管理し効率的に検索 利用する G 空間社会構築が準天頂衛星で一層加速することを祈念します 40 40