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軒下や森林でも安定したリアルタイム測位！2周波RTK GNSSによるcm測位


GNSSレシーバ u-blox ZED-F9Pの実力

電波の位相を測定して移動局の位置を補正する固定局を設置

図1　u-blox社のZED-F9Pは，2周波のRTK測位に対応したマルチバンドGNSSモジュール．センチ・メートル級の測位を実現できる．2周波の衛星電波を利用して，軒下などでも安定した高精度測位が可能．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［提供・著］岡本 修（Osamu Okamoto）．
詳細：［VOD］センチメートル測位RTKのしくみと開発技術

圏外でもセンチメートル級の安定測位を実現する 2周波RTK GNSSとu-blox製レシーバ ZED-F9Pの実力

電波の位相を測定して移動局の位置を補正する固定局を設置

RTK（Real-Time Kinematic）測位は，複数のGNSS衛星からの信号を用いて，地上に設置した固定局と移動局間で位置情報を高精度に補正する技術です．

u-blox社のZED-F9Pは，2周波のRTK測位に対応した最新のマルチバンドGNSSモジュールです．センチ・メートル・レベルの精度を実現できます．2周波の信号を利用することで，複雑な環境下でも安定した測位が可能です．

1．RTKによるcm精度測位のしくみ

RTK技術は，GNSS衛星からの電波位相を測定し，固定局と移動局間の距離や位置をリアルタイムで補正します．固定局は既知の位置に設置され，周囲のGNSS信号を常に受信して移動局に対して補正データを送信します．

これにより，通常のGNSS受信では得られない高精度な測位が可能です．ZED-F9PはGPS，GLONASS，BeiDou，Galileo，QZSSといった複数の衛星システムに対応しており，特に多くの衛星が視界にある都市部や山間部でもcm精度での測位が期待できます．

2．ZED-F9Pの特徴と仕様

ZED-F9Pモジュールは，L1とL2の2周波数をサポートし，RTK測位を効率的に行えるよう設計されています．

この2周波対応により，大気の影響やマルチパスの影響を軽減し，測位精度が向上します．実験データによると，u-bloxのF9Pは開空地での8時間連続測位において，水平位置精度2DRMSで14mmの精度を達成しました．また，ZED-F9Pは最大10Hzの更新頻度に対応しており，動的環境でのリアルタイム追跡にも強みをもっています．これにより，無人機や自動運転車両の精密な位置制御が可能になります．

3．ZED-F9Pの応用

ZED-F9Pのような高精度GNSSモジュールは，農業，自動運転，測量など幅広い分野での応用が進んでいます．

農業分野では，自動操縦トラクターによる精密農業や，地形測量での活用が期待されています．また，都市部でのドローン運用にも応用され，障害物が多い環境でも高精度な飛行が可能です．今後は，衛星測位技術の進展とともに，さらに多様な環境下での利用が進むことが予想されます．

2周波RTK GNSSの重要性

GNSS受信における2周波RTKの導入により，信号の精度と安定性が飛躍的に向上しました．2周波対応の利点は，L1とL2という異なる周波数を使用することで，大気の影響をキャンセルできる点にあります．

単一周波数の受信では，電離層による遅延が測位誤差を引き起こしますが，2周波対応ではこれを軽減できるため，都市部や山間部といった複雑な地形下でも高精度な位置情報を得られます．

ZED-F9Pのようなマルチバンド受信機は，この2周波RTKを利用してセンチ・メートル精度を達成しています．特に，各衛星の電波位相を正確に測定することにより，移動局の位置を補正する固定局の役割が重要です．〈著：ZEPマガジン〉

動画を見る，または記事を読む

著者紹介

  • 1993年 西松建設（株）技術研究所研究員
  • 2000年 茨城工業高等専門学校助手
  • 2002年 博士（工学）「リアルタイム・キネマティックGPS測位の建設工事における応用に関する研究」，主に建設業における高精度衛星測位の応用において，1周波RTK測位の普及等の低価格化，遮へいやマルチパスの多い環境におけるセンチメータ級測位の応用，誤差補正法に取り組む．RTK-GPSの誤差補正法等で2001年日本測量協会測量技術奨励賞，地下埋設物可視化システムの開発で2019年土木学会技術開発賞を受賞
  • 2020年 静岡大学土木情報学研究所客員教授
  • 詳細

著書

  1. 高精度衛星測位の性能と応用事例，日本ロボット学会誌，37（7），pp.15～20，2019.7．
  2. 衛星測位を利用した土壌汚染状況調査における調査地点設定システム，測量，65（12），pp.14-17，2015.12．
  3. 電波の悪い森の中でも美軌道測位，トランジスタ技術2019年10月号，別冊，pp.2～3，CQ出版社．
  4. 最新RTKレシーバFi×性能対決，トランジスタ技術2019年2月号，pp.41～45，CQ出版社．
  5. センチ・メートル測位RTK法の基礎と実力，トランジスタ技術2016年2月号，pp.66～79，CQ出版社．

参考文献

  1. ［VOD/KIT］RTKポータブル・センチ・メートル測位キット，ZEPエンジニアリング株式会社．
  2. ［VOD/Pi400 KIT］SLAMロボット＆ラズパイ付き！ROSプログラミング超入門，ZEPエンジニアリング株式会社．
  3. ［VOD］確率・統計処理＆真値推定！自動運転時代のカルマン・フィルタ入門，ZEPエンジニアリング株式会社．