バナー

センチメートルRTK測位入門1 M5F9Pキットの始め方


ハードウェア仕様と初期設定

ファームの書き込みと実機デモンストレーション

図1　M5F9Pは，マイコン・キット M5Stackとu-blox製のZED-F9Pモジュールを中心としたRTK GNSS測位用スタータキット．センチメートル精度の測位が可能．バッテリを搭載し，フィールドでの測位にも適する．画像クリックで動画を見る．または記事を読む．［提供・著］吉田 紹一（Shouichi Yoshida）
詳細：［VOD/KIT］ RTKポータブル・センチメートル測位キット

センチ・メートル精度の測位を実現するためのRTK（Real-Time Kinematic）技術が進化を遂げ，ZED-F9Pモジュールを搭載したM5F9Pキットが注目されています．この技術は，従来の単独測位に比べて高精度な位置情報を提供することができ，測位精度の向上と測位時間の短縮が大きなメリットです．

ZED-F9Pの特徴:2周波対応と安定した測位性能

ZED-F9Pの大きな特徴は，2つの周波数（L1とL2）を同時に受信できることです．これにより，単一周波数のシステムよりも誤差を大幅に減らし，センチ・メートル級の精度を実現できます．

L1帯は従来から民間向けに広く使用されており，L2帯は主に軍事用途でしたが，近年では民間用にも対応する次世代信号が提供されています．ZED-F9Pが2周波に対応したことにより，受信する信号が増えたことで安定性が向上し，誤差が少ない測位結果を得られるようになりました．これに加え，RTK演算エンジンの改善によって，測位精度が向上し，Fix解（高精度な測位解）が得られるまでの時間が大幅に短縮されています．

M5F9Pキットの構成と初期設定方法

M5F9Pキットは，M5StackとZED-F9Pモジュールを中心に設計されており，複数のモジュールをスタックすることで柔軟な構成が可能です．

基本的なセットアップとしては，パソコンにUSBケーブルで接続し，COMポート番号を確認した後，公式サイトからダウンロードしたファームウェアをインストールします．インストールにはu-blox社が提供するu-centerソフトウェアを使用し，このソフトウェアは受信している衛星の種類や信号強度を確認するためのツールとしても活用できます．また，M5F9Pキットはバッテリを搭載しており，外部電源が不要なため，フィールドでの測位実験にも適しています．

RTK技術の進化とセンチ・メートル精度の達成

RTKとは何か？単独測位との違い

RTK（リアルタイムキネマティック）は，2地点間の正確な位置情報を得るための技術で，基準局と移動局を連携させ，リアルタイムでセンチ・メートル単位の高精度な測位を実現します．

通常のGPSによる単独測位では，10m程度の誤差が生じますが，RTKでは基準局からの補正データを利用して，移動局の位置を高精度に補正します．ZED-F9PモジュールはこのRTK技術に対応しており，L1とL2の2周波数を使用することで，従来の単一周波数システムに比べて飛躍的に精度が向上しました．

測位精度向上における2周波の役割

L1とL2の2周波を同時に受信できることにより，電離層や対流圏の影響を軽減し，安定した測位が可能になります．

従来のL1単独では電離層の影響による誤差が避けられませんでしたが，2周波対応のZED-F9Pではこの問題が大幅に解消されました．これにより，移動体や障害物が多い環境においても安定した測位結果が得られるため，ドローンや精密農業など，精度が求められる分野での活用が期待されています．

RTKと2周波対応の組み合わせは，今後のセンチ・メートル精度測位の標準となるでしょう．この技術がもつ可能性と，適切な初期設定の重要性を理解し，実際の運用に活かしていくことが重要です．〈著：ZEPマガジン〉

動画を見る，または記事を読む

著者紹介

  • 1983年　大学卒業後，新日本電気入社　パソコンの設計生産にかかわる
  • 1985年　中近東にてパソコン生産にかかわる，その後EU，アジア，北米を転々
  • 1987年　アメリカ駐在　ラップトップPCの設計生産にかかわる
  • 1992年　帰国　光ディスク・ドライブの信頼性評価，フォーマットプロモーション
  • 2019年　11月1日　BtS Tech 株式会社　創業

著書

  1. ラズベリー・パイ vs ASUS　Tinker Board，ラズベリーパイ　vs　ASUS Tinker Board，トランジスタ技術2018年7月号，CQ出版社．
  2. 別冊 1㎝ピンポイントGPS RTKスタートアップ・マニュアル，トランジスタ技術2019年2月号，CQ出版社．
  3. GPS×カメラ×地図 初歩の自己位置推定，トランジスタ技術2019年10月号，CQ出版社．
  4. 74ロジックで超入門　FPGA×RISC-V評価キットの製作，トランジスタ技術2019年12月号，CQ出版社．

参考文献

  1. LiDAR×RTK×IMUフュージョン！自動運転＆SLAMロボット開発 要点100，ZEPエンジニアリング株式会社．
  2. ［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．
  3. ［VOD/KIT］SLAMロボット付き！ROSプログラミング超入門，ZEPエンジニアリング株式会社．