によるスタティック・キネマティック測位精度の評価, 日本測地学会第104
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Transcript によるスタティック・キネマティック測位精度の評価, 日本測地学会第104
日本測地学会第104回講演会
精密単独測位(PPP)による
スタティック・キネマティック
測位精度の評価
技術コンサルタント
高須 知二
単独測位 VS 精密単独測位
軌道/時計
放送暦
～3m/～10 ns
電離層
補正モデル
1～10 m
雑音+マルチパス
コード
0.1～1 m
対流圏
補正モデル
～0.3 m
測位精度
数m～数10m
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単独測位 VS 精密単独測位
軌道/時計
精密暦
～3cm/～0.1ns
電離層
２周波線形結合
～0.5 cm?
雑音+マルチパス
搬送波位相
0.3～1 cm
対流圏
モデル＋推定
～0.5 cm
測位精度
1cm～数cm
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相対測位 VS 精密単独測位
• 基準点が必要
• 測位解：相対座標(基線ベクトル)
• 位相バイアス：二重差、整数、FIX解
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相対測位 VS 精密単独測位
• 基準点が必要
• 測位解：相対座標(基線ベクトル)
• 位相バイアス：二重差、整数、FIX解
• 基準点が不要
• 測位解：絶対座標(ITRF)
• 位相バイアス：ゼロ差、実数、FLOAT解
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精密単独測位のモデル
• 電離層
二周波電離層フリー線形結合
• 対流圏
天頂遅延量推定+Mapping関数
• 精密補正
アンテナ位相中心
地球潮汐効果(局位置変動)
Phase Wind-up効果
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精密暦の問題
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IGS精密暦：Final, Rapid, Ultra-Rapid
軌道精度：～5cm(決定値)、10cm(予報)
時計精度：0.1～0.2ns(決定値)、5ns(予報)
時計補間誤差：0.1ns～0.6ns(5分間隔)
高時間分解能時計、リアルタイム時計
キネマティックPPPへの制約
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GpsTools (GT) ver.0.5.6
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スタティックPPP精度評価
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期間：2004/1/1～2004/12/31
測位モード：24HスタティックPPP、5分間隔
精密暦：IGS Final
最低仰角：10度
対流圏遅延：ZTD/水平勾配推定+NMF
アンテナモデル: IGS_01.PCV
局位置変動：固体地球潮汐、海洋荷重
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ITRF局(IGS基準座標局IGb00)
NYAL
THU3
TIXI
KELY
60 N
YELL
CHUR
FLIN
SCH2
DUBO
DRAO
STJO
ALGO
NRC1
WES2
NLIBGODE
GOLD
PIE1
MDO1
30 N
MKEA
BILI
HOFN
ONSA
ARTU
KSTU
LAMA
WSRT
POTS
BOR1
IRKT
JOZE
BRUS
GLSV
WTZR
ZIMM
GRAZ
GRAS
URUM
POL2
VILL MATE TRAB
KIT3
NICO
LHAS
MAS1
BAHR
CRO1
0
NKLG
ASC1
MALI
JAB1
DARW
TOW2NOUM
KARRALIC
YAR1
PERTCEDU
TIDB AUCK
HOB2
THTI
UNSA
SANT
LPGS
HRAO
RBAY
GOUG
CHAT
KERG
RIOG
60 S
OHI2
VESL
150 W
120 W
90 W
60 W
TSKB
GUAM
KOUR
FORT
30 S
PETP
30 W
0
DAV1
SYOG MAW1
30 E
60 E
90 E
CAS1
120 E
MCM4
150 E
180 E
ITRF局スタティックPPP結果(一部)
ALGO
2cm
E:4.0 N:3.0 U:5.9mm
SANT
2cm
E:5.5 N:4.9 U:15.0mm
TSKB
2cm
E:4.6 N:5.4 U:8.8mm
AUCK
2cm
E:5.5 N:2.8 U:9.1mm
ITRF局スタティックPPP精度
RMSE wrt IGb00
E
N
U
4.3
3.5
9.7
Repeatability
E
N
U
3.7
2.7
7.6
2004/1/1-12/31、全局平均、単位：mm
Global Offset補正、トレンド除去後
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ITRF局スタティックPPP水平オフセット
REF: IGb00
60 N
30 N
0
30 S
60 S
wrt IGb00、Global Offset補正後
150 W
120 W
90 W
60 W
30 W
0
30 E
0.01m
60 E
90 E
120 E
150 E
180 E
ITRF局スタティックPPP垂直オフセット
REF: IGb00
60 N
30 N
0
30 S
60 S
wrt IGb00、Global Offset補正後
150 W
120 W
90 W
60 W
30 W
0
30 E
0.01m
60 E
90 E
120 E
150 E
180 E
Global Offset補正
• Helmert変換による座標値のFitting
1
x'
y ' 1 Scale Rz
z'
Ry
Rz
1
Rx
R y x dx
Rx y dy
1 z dz
• dx/dy/dz : 平行移動
• Rx/Ry/Rz : 回転
• Scale : 拡大・縮小
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ITRF局PPP解Global Offset
dx/dy/dz (m)
0.01
0
5mm
0
5mm
-0.2
4
Scale (ppb)
Rx/Ry/Rz (mas)
-0.01
0.2
3
2
1
04/1/1
5mm
04/3/1
04/4/30
04/6/29
04/8/28
04/10/27
04/12/26
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PPP解Global Offsetの解釈
• dx/dy/dz：
Geocenter Offset?
• Rx/Ry/Rz：
ERP誤差?
dx/dy/dz
• Scale：
アンテナモデル誤差? Rx/Ry/Rx
Scale
季節変動???
PPP解
ITRF
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国土地理院電子基準点
40 N
30 N
120 E
130 E
140 E
150 E
電子基準点スタティックPPP精度
Repeatability
E
N
U
4.4
3.6
8.5
2004/1/1-12/31、全局平均、単位：mm
Global Offset補正、線形トレンド除去後
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電子基準点PPP水平オフセット
REF: GSIPOS
wrt GSI F2解
Global Offset補正後
40 N
30 N
0.01m
120 E
130 E
140 E
150 E
電子基準点PPP垂直オフセット
REF: GSIPOS
wrt GSI F2解
Global Offset補正後
40 N
30 N
0.01m
120 E
130 E
140 E
150 E
電子基準点PPP水平オフセット(拡大1)
REF: GSIPOS
wrt GSI F2解
Global Offset補正後
0.01m
電子基準点PPP水平オフセット(拡大2)
REF: GSIPOS
wrt GSI F2解
Global Offset補正後
0.01m
電子基準点PPP水平オフセット(拡大3)
REF: GSIPOS
wrt GSI F2解
Global Offset補正後
0.01m
キネマティックPPP精度評価
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期間：2004/10/3～2004/10/9
測位モード：キネマティックPPP、5分間隔
精密暦：IGS Final
最低仰角：10度
対流圏遅延：ZTD/水平勾配推定+NMF
アンテナモデル: IGS_01.PCV
局位置変動：固体地球潮汐、海洋荷重
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ITRF局キネマティックPPP結果(一部)
ALGO
E:0.9 N:1.0 U:2.1cm
SANT
E:7.8 N:4.0 U:7.5cm
TSKB
E:1.2 N:1.3 U:3.0cm
AUCK
E:1.2 N:0.9 U:2.7cm
ITRF局キネマティックPPP精度
RMSE wrt IGb00
E
N
U
1.8
1.4
3.4
Repeatability
E
N
U
1.7
1.4
3.3
2004/10/3-10/9、全局平均、単位：cm
Global Offset補正
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キネマティックPPP精密暦比較
IGS 300sec
E:0.6 N:0.8 U:1.8cm
IGS補間 30sec
E:2.4 N:2.9 U:7.7cm
IGR 300sec
E:0.8 N:1.0 U:1.8cm
JPL 30sec
E:2.5 N:2.0 U:4.2cm
2004/10/3-10/9 DAV1 wrt IGb00
PPPによる衛星精密軌道決定
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LEO衛星：GRACE A, GRACE B
測位モード：キネマティックPPP、5分間隔
精密暦：IGS Final
最低仰角：0度
対流圏遅延：なし
アンテナモデル: GRACE Offset+No PCV
機体姿勢モデル：LEO Satellite
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Position Error R/A/C (m) Position Error 3D (m)
キネマティックPPP LEO衛星POD(1)
0.4
GRACE A 2004/7/18-7/24 wrt JPL Level1B
RMSE 3D:5.5cm
0.3
0.2
0.1
0
0.2
Radial
Along-Track
Cross-Track
0.1
0
-0.1
R:3.9 A:2.9 C:2.4cm
-0.2
7/18
7/19
7/20
7/21
7/22
7/23
7/24
Position Error R/A/C (m) Position Error 3D (m)
キネマティックPPP LEO衛星POD(2)
0.4
GRACE B 2004/7/18-7/24 wrt JPL Level1B
RMSE 3D:7.5cm
0.3
0.2
0.1
0
0.2
Radial
Along-Track
Cross-Track
0.1
0
-0.1
R:5.6 A:3.7 C:3.4cm
-0.2
7/18
7/19
7/20
7/21
7/22
7/23
7/24
まとめ
• スタティックPPP精度(RMS)
ITRF座標 ： 水平 3-5mm, 垂直 10mm
Global Offset補正
• キネマティックPPP精度(RMS)
固定局 ： 水平 1-2cm, 垂直 3-4cm
LEO衛星 ： 3D 5-8cm
• 精密暦 ：高時間分解能時計
評価結果詳細 http://gpspp.sakura.ne.jp
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