2020年2月 2日 (日)

u-center 20.01でsatellite signal historyの流れが右向きに

 1月末にu-center 20.01がリリースされていたようなので、インストールしてみました。

  u-center
  GNSS evaluation software for Windows
  https://www.u-blox.com/en/product/u-center

 今までは、バージョンが変わっても見かけの変化は殆どありませんでしたが、今回はsatellite signal historyの表示方法が大きく変化しています。
 今までは、信号レベルのグラフが右から左(←)に流れていたのですが、V20.01では左から右(→)に流れています。

【u-center satellite signal history (v8.29 vs v20.01)】
(下記白地の中心を左クリックでGIFアニメーション開始)

Ucenter-satellite-signal-historyv829-vs-

 

 一般的なオシロでは、低速の信号波形は左から右に流れているので、感覚的にはこちらの方が違和感がないかもしれません。

 リリースノートに、"Improvement: Replaced data and satellite signal level view with new logic of getting data for
satellites (multi-band) and improved satellite signal history view."と書いてあったので、これが対応するみたいです。

  u-center, Version 20.01 Release Notes
  https://www.u-blox.com/sites/default/files/u-center-20.01_Releasenote_%28UBX-20002939%29.pdf
(以下、上記URLから抜粋引用)
---------------------------------------
Document information
Title u-center 20.01
Subtitle GNSS evaluation software for Windows
Document type Release note
Document number UBX-20002939
Revision and date R01 24-Jan-2020
(中略)
3.1 Version 20.01
・ Feature: Added new NMEA SV IDs to support NMEA 4.11.
・ Improvement: Replaced data and satellite signal level view with new logic of getting data for satellites (multi-band) and improved satellite signal history view.
・Bug fix: UBX-CFG-VALGET messages are now displayed when playing log file.
・Bug fix: Fixed crashing of u-center when AssistNow Online GNSS runs in the background.
・Bug fix: Copyright date updated to 2020 in "Help > About u-center..." dialog.
---------------------------------------

 

 最新版でもsatellite signal historyの表示が一寸変なのですが、これは当方のPC環境に関係するのかもしれません。

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2020年1月18日 (土)

Huawei P10の表示衛星数が可視30機/測位30機

 今日、雪の中を食事に出かけたときに、Huawei P10に入れたMapit GISの画面を歩きながら見てみると、"Satellites / In sky:30 / In fix:30" となっています。

 可視範囲にある衛星が30機で、測位に使用されている衛星が30機であるということだと思いますが、今まで可視衛星の全部が使用衛星だったことありません。
  
【01_Screenshot_20200118_102714_com.osedok.gisdatacollector】
01_screenshot_20200118_102714_comosedokg


【02_抜粋拡大】
02_


測位衛星の数は、普段のよりもかなり多いですが、精度は3.00mなので、格段に改善された訳ではないような感じです。
素人の素朴な疑問ですが、"In fix:30"とはどのような意味でしょうか?
 アプリによっては、"used"と標示されていることもあるので、単純に考えると、30個の衛星の全部の情報を使って3次元座標を求めるようにも思えますが、多分そのような手間がかかることはしていないかもしれません。(単なる想像です。)

 一寸古い(1997)ですが、下記資料をみると、5個以上の衛星が測位に利用可能な場合には、配置(見込角?)を考慮して4衛星を選択して測位演算を行っていたようです。

  土木学会論文集No. 562/IV-35, 141-149, 1997. 4
  GPS衛 星の個数による測位誤差の分析
  https://www.jstage.jst.go.jp/article/jscej1984/1997/562/1997_562_141/_pdf/-char/ja
(上記URLから抜粋引用)
----------------------------------
 5個以上の上記の値が得られるときはこれを最小二乗法で近似し,誤差の少ない近似値を得ることができる.
(中略)
 観測地点におけるGPS衛星観測数
 現在,市販されているGPS受信機のほとんどは4個の衛星データを用いて測位計算を行っている.
 その場合,衛星の配置を考慮し,どの衛星を使用するかの判断を行ってから4衛星を選択してい る.
----------------------------------

 利用可能な衛星の数が多くても、上記資料のように4機しか選択されないのであれば、利用衛星が10機から30機に増えても精度改善の効果は飽和するような気がします。
 30機の衛星から選択可能な3機の全部の組み合わせで測位計算をしたら膨大な計算量になりそうです。
 現在では、マルチGNSS対応になっているようなので、高度な技術が採用されているのでしょう。


 普段の測位状態と比較するために、同じ日の夕方に自宅の窓際で測位してみました。

【03_Screenshot_20200118_170633_com.osedok.gisdatacollector】
03_screenshot_20200118_170633_comosedokg  


 可視19、測位16となっており、大体いつもこんな感じです。。
 ところが、精度を見ると、2.70mとなっており、測位30の場合よりも少し精度がよくなっています。
 測位精度は色々の条件によって大きく変化するので、誤差の範囲かもしれませんが、画面をよくみると、測位モードが"GPS"ではなくて"DGPS(SBAS)"となっています。

【04_抜粋拡大】
04_sbas-s123

 DGPSならば、単独測位"GPS"よりも精度が高くなる可能性があります。
 測位モードがDGPSということは、SBAS衛星からの信号を受信している筈です。
スカイプロットをよくみると、PRN123の衛星があります。
 下記の資料を見ると、PRN123は、SBASに割り当てられているので、辻褄は合います。

  16 October 2019 Edition
  L1 C/A PRN CODE ASSIGNMENTS
  https://www.gps.gov/technical/prn-codes/L1-CA-PRN-code-assignments-2019-Oct.pdf

 ところが、上記資料を見るとPRN123はEGNOSの衛星となっており、日本からは見えません。
 念のために、GR-8013U (u-blox M8)とu-center 19.12の組み合わせで調べてみると、u-centerのSatellite Level HistoryにWAAS S122というSBASの衛星が表示されています。

【05_WAAS S122】
05_waas-s122

 

 上記資料でPRN122を調べると、AUS-NZ(INMARSAT 4F1)となっています。

WAAS S122との関係がよくわかりません。
 u-centerのUBX-NAV-SBASでは、S122はunknownとなっています。

【06-UBX-NAV-SBAS】
06ubxnavsbas


 さらに調べてみると、下記の資料にPRN122が出てくるので、今回"123"、"WAAS S122"と表示されたのは、オーストラリアのSBAS衛星かもしれません。

  Australia’s SBAS Program
  http://www.unoosa.org/documents/pdf/icg/2018/icg13/pf05.pdf

 

 話が長くなりましたが、今までの経験では、以下のような印象です。
  ・QZSS以外に天頂付近で利用できる衛星が増えた。
  ・日本でも外国のSBAS衛星を利用できる場合がある。
  ・信号は受信できてもマルチパスによる精度劣化が多いような感じがする。

【2020.01.20 一部記事修正】

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2020年1月15日 (水)

QZSS3号機からSBAS(MSAS S137)の試験信号?

 SBASによる準高精度測位を目論んでいます。
 下記の資料には、「GPSを使うだけだと3~4m、時には10mとかになりますが、MSASによる補強情報を使うと1mないし2mという精度が出ています。」と書いてあります。

  みちびき(準天頂衛星システム)
  ホーム>利用者向け情報>インタビュー>
  電子航法研究所 坂井丈泰:高い測位精度を実現する信号として普及を支援していきたい
  2015年07月27日
  https://qzss.go.jp/usage/interview/intv16_sakai.html

 SBAS(MSAS)信号を受信可能で、且つ、その信号を測位に利用可能な受信機であれば、測位精度がかなり改善されるのではないかという期待をしています。
 A4の紙に文字を書くことはできないかもしれませんが、1~2mの精度であれば、少し広めの空地があれば一筆書きで超特大フォントの文字が書けるかもしれません。

 実際に試してみたいところですが、現在の運用状態がどうなっているのか、また、SBASに対応している受信機としてはどのようなものがあるのかがよく判りません。

 下記の資料には、”カーナビでは、多くの機種が「SBAS対応」として販売されています。”と書いてあります。

  みちびきについて
  SBAS配信サービス
  https://qzss.go.jp/overview/services/sv12_sbas.html

 「SBAS対応」の受信機を一寸調べてみました。

  Pioneer
  自車位置精度
  https://jpn.pioneer/ja/carrozzeria/carnavi/cybernavi/avic-cl900-m_avic-cw900-m_avic-cz900-m_avic-cl900_avic-cw900_avic-cz900/navigation/position.php

  上記資料には、「さらに日本において2機の静止衛星から送信されているGPSの補正データ「SBAS」にも対応。」という記載があります。(情報が一寸古い?)

 確かに、「SBAS対応」のカーナビはありましたが、多数という感じではありませんでした。
 「SBAS対応」の受信機はいくつかありましたが、殆どが業務用か、かなり高価なものでした。
 一寸探した範囲では、スマホやGPSロガーのレベルの安価な端末で、確実に「SBAS対応」であると確認できるものは見つけることはできませんでした。
 
 上記資料には、「日本においては、現在、SBAS信号を国土交通省の運輸多目的衛星(MTSAT)から配信していますが、2020年頃よりみちびきのSBAS配信サービスを利用して国土交通省が作成したSBAS信号をみちびきの静止軌道衛星から配信する予定です。」と書いてありますが、現在の状況がよくわかりません。

 別の資料を探してみました。
 下記の資料は、QZSS全体に関するものですが、SBAS(MSAS)に関する記載もありました。

  QZSS Update
  ICG -13 Providers System and Service Updates
  on Nov. 5, 2018 @Xi’an, China
  National Space Policy Secretariat Cabinet Office, Government of Japan
  http://www.unoosa.org/documents/pdf/icg/2018/icg13/06.pdf

 MSAS Elolution Planの図を見ると、L1のNPA(Non Precision Approach)については、FY2020からMSAS V2というシステムに移行するようです。


 以下の資料にもう少し詳しく書いてありました。

  みちびきについて
  FAQ(よくある質問)
  https://qzss.go.jp/overview/faq/index.html
  SBAS配信サービスについて

 興味がある部分をピックアップしてみました。(上記URLから抜粋引用)
・「非航空用受信機については受信機メーカーの設計により対応が異なる可能性もある」
・「 みちびき3号機SBAS信号(L1Sb)のPRN番号は、現在のMTSATが使用している#129あるいは#137のいずれかを引き継ぐ予定」
・「 みちびき3号機SBAS(L1Sb)信号によるSBASサービスは、2020年4月からサービスを開始する予定」
・「 現在、サービスの中断が発生しないよう、MTSATからみちびきへの移行を行う計画です。仮に、サービスの移行作業中に何らかの問題が発生し、サービス中断が発生した場合には、NOTAMによる通知が行われることになります。」 

 SBAS運用情報がNOTAMで通知されるというのは知りませんでした。NAQUでは通知されない?

  Defense Internet NOTAM Service
  https://www.notams.faa.gov/dinsQueryWeb/

  AIS JAPAN
  https://aisjapan.mlit.go.jp/Login.do


 2020年4月サービス開始ということであれば、もうそろそろ試験電波が出ているかもしれません。

 ということで、以下の条件で実際に受信してみました。
 
   受信期間:2020/01/15 18:00~19:00JST 頃
  受信場所;2F北側ベランダ(天空率20%程度)
  GNSS受信機:GR-8013U (u-blox M8)
  受信アプリ:u-center 8.29
  PC:ThinkPad X250 (Windows 10)

 受信結果は以下の通りでした。
  ・画像を左クリックで拡大表示。
  ・u-centerの"QZSS Q3"は、みちびき4号機。
  ・u-centerのカラーコードの意味は、下記資料の"Table 2 Color-coding scheme for the docking windows and sky view"を参照。        u-center
  GNSS evaluation software for Windows
  User guide
  Revision and date  R25 29-Oct-2019
  https://www.u-blox.com/sites/default/files/u-center_Userguide_%28UBX-13005250%29.pdf

Table-2-colorcoding-scheme-for-the-docki

 

【01_u-center_Satellite-Position_Satellite-Level-History】
01_ucenter_satelliteposition_satellitele


【02_u-center_UBX-NAV-SAT】
02_ucenter_ubxnavsat


【03_u-center_UBX-NAV-SBAS】
03_ucenter_ubxnavsbas  


【04_u-center_Satellite-Position_GNSS-Viewer】
04_ucenter_satelliteposition_gnssviewer

 u-centerのデータの意味をよく理解していませんが、ざっと見た感じでは、みちびき3号機からナビ可能な状態でS137(PRN137)の信号が送信されているように思えます。
 同一時刻におけるみちびき3号機(PRN199)の位置がu-centerとGNSS-Viewerで一寸異なるのが気になりますが・・・

 手元の端末がSBASに対応しているかどうかはわかりませんが、Huawei P10にインストールしているPPP WizLiteにはSBASの衛星を選択するメニューがあるので、正式に運用が開始されたらテストしてみるつもりです。

【05_PPP WizLite SBAS Menu】
05_ppp-wizlite-sbas-menu 

 

【2020/01/16 追記】 
 PCを操作してないときには、u-centerの画面を10分間隔でインターバル・キャプチャしているのですが、1月13-14日分の記録画像を見てみと、S129とS137の両方が緑になっている期間がありました。

 

[MSAS S129, S137]
Msas-s129-s137

[u-centerのGIFアニメ]
(2020/01/13 22:00:00 - 2020/01/14 08:00:00
(画像を左クリックするとアニメーションが開始されます)
Msas-s129-s137gif-animation

  信号の状態が色々切り替わっているようです。

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2019年12月16日 (月)

各種位置表示アプリの表示例@モアナサーフライダー

 多分これが最後のGNSS@HNLネタです。

 宿泊したモアナサーフライダーで色々な位置表示アプリを使ってみました。

  測位場所:ハワイ/ホノルル
      モアナ・サーフライダー・ウェスティン/タワーウィング12階/
      オーシャンビュー・ダイヤモンドヘッド側(東側)ラナイ
               https://www.moanasurfrider.jp/rr_rates.htm

  使用スマホ:Huawei P10(VTR129)

 個人的に興味が惹かれたいくつかのアプリを使ってみました。
 なおリストの順番はスクショのタイムスタンプ順であり、技術的な内容との関連はありません。

(1)MAPS.ME
Screenshot_20191202_073758_com.mapswithme.maps.pro
1screenshot_20191202_073758_commapswithm
  MAPS.ME
  https://play.google.com/store/apps/details?id=com.mapswithme.maps.pro&hl=ja
  https://play.google.com/store/apps/details?id=com.mapswithme.maps.pro&hl=en

(2)Geo Tracker
Screenshot_20191202_090052_com.ilyabogdanovich.geotracker
2screenshot_20191202_090052_comilyabogda
  Geo Tracker - GPS tracker
  https://play.google.com/store/apps/details?id=com.ilyabogdanovich.geotracker&hl=ja
  https://play.google.com/store/apps/details?id=com.ilyabogdanovich.geotracker&hl=en


(3)PPP WizLite
Screenshot_20191202_163847_jocs.fr.gnss_ppp
3screenshot_20191202_163847_jocsfrgnss_p
  PPP WizLite
  https://play.google.com/store/apps/details?id=jocs.fr.gnss_ppp&hl=ja
  https://play.google.com/store/apps/details?id=jocs.fr.gnss_ppp&hl=en


(4)GPS Benchmark
Screenshot_20191202_164319_com.gpsbenchmark.android
4screenshot_20191202_164319_comgpsbenchm
  GPS Benchmark
  https://play.google.com/store/apps/details?id=com.gpsbenchmark.android&hl=ja
  https://play.google.com/store/apps/details?id=com.gpsbenchmark.android&hl=en

(5)APRSdroid
Screenshot_20191202_164450_org.aprsdroid.app
5screenshot_20191202_164450_orgaprsdroid   
  APRSdroid - APRS Client
  https://play.google.com/store/apps/details?id=org.aprsdroid.app&hl=ja
  https://play.google.com/store/apps/details?id=org.aprsdroid.app&hl=en


(6)Mapit
Screenshot_20191202_165114_com.osedok.gisdatacollector
6screenshot_20191202_165114_comosedokgis
  Mapit GIS - Map Data Collector & Land Surveys
  https://play.google.com/store/apps/details?id=com.osedok.gisdatacollector&hl=ja
  https://play.google.com/store/apps/details?id=com.osedok.gisdatacollector&hl=en

 

 
 (4)のAPRSdroidは、他のアプリとは一寸異なっており、自分の位置を調べるというよりも、自分の位置を他人に通知することが特徴になっています。
 アマチュア無線局の場合は、コールサインで検索を行うので、登録には有効期間中の無線局の免許が必要でした。
 ネットで調べれば判るような情報はNGで、自分の場合はアマチュア無線局の免許状のコピーの提出を要求されました。
 ブラウザ(Google Maps APRS)でコールサインを指定すれば位置を確認できるので、海外旅行の際に自分の位置を、買い物などで別行動中の同行者や、日本の家族に知らせたいときに便利かもしれません。

 山岳遭難対策に利用されている方もおられるようです。

 アマチュア無線局の場合は、6文字(特別局を除く)でワールドワイドの検索ができるというのは、ある意味凄いような気がします。
 世界レベルでユニークな呼出符号を割り当てているITUのおかげかもしれません。

  ITU - Table of International Call Sign Series
  https://www.itu.int/en/ITU-R/terrestrial/fmd/Pages/call_sign_series.aspx

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2019年12月15日 (日)

PPP WizLiteテスト@ハワイ陸軍博物館前

 GP-102+に続いて、Huawei P10に入れた測位アプリ"PPP WizLite"のテストです。

  PPP WizLite (JOCS)
  https://play.google.com/store/apps/details?id=jocs.fr.gnss_ppp&hl=ja


 このアプリを選んだのは、メインの画面に"SBAS status"のランプがあり、また、どの地域のSBAS衛星を使用するのかを選択するメニュ-があるので、DGPSに対応しているのではないかと思ったためです。

【(01)PPP WizLite_Main】
01ppp-wizlite_main

【(02)SBAS Menu】
02sbas-menu


 また、下記の記事には、別の補正との併用ですが、SBASに関する記載があります。


  PPP WizLite - BlackDot GNSS
  14. May 2017
  https://www.blackdotgnss.com/2017/05/14/ppp-wizlite/
(以下、上記URLから抜粋引用)
-------------------------------------
"The figures show that, under good satellite visibility, a sub-meter accuracy could be obtained within 30 seconds in static mode with the SBAS ionospheric corrections. "
-------------------------------------

 今までこのアプリを使った感じでは、ある程度長時間(10分以上)静止していれば、1~2mの精度を得ることできそうですが、歩行中や電車内ではあまり精度がでません。

 日本でPPP WizLiteを使用した場合も、"SBAS status"のランプは緑になりますが、実際の受信状態を見ると、本当にSBAS(MSAS)の衛星を補正に利用可能かどうかがよくわかりません。
 WAASについては、ハワイでPRN138の受信を確認したので、メニューにある"U.S.(WAAS)"を選択すれば、DGPS測位ができても良いような気がします。

 実際に測位してみました。
 今度は少しでも受信条件がよくなるように、陸軍博物館から少し離れたFort DeRussy Beach Parkの交差点で、静止状態で受信しました。
 ブログのタイトルは、本当は”PPP WizLiteテスト@Fort DeRussy Beach Park”なのかもしれませんが、場所が一寸判りにくいので・・・
 なお、受信位置は、交差点の四つの横断歩道の下側の2辺の外側の縁の延長線が交差する付近です。
 本当は樹木のない場所が望ましいのですが、ハワイは12月といっても直射日光が暑いので・・・
 
 測位結果は、以下の動画の通りです。

【(03)PPP WizLite Test@Hawaii Army Museum】(画面キャプチャ動画)
SVID_20191202_143947_1

 

 最初は、15m程度の誤差だったのですが、徐々に17m程度まで大きくなりました。
 普通は時間の経過とともに誤差が小さくなることが多いので、一寸不思議です。
 誤差は大きくなるるのですが、誤差円の中心は真の位置に近づくのも不思議です。
 その後、急に誤差表示が10m程度に小さくなりましたが、誤差円の中心は、真の位置から遠くなりました。
 そのうち移動方向が反転して、今度は誤差円の中心が左上に移動し、真の位置を通過してしましました。
 どうも測位の挙動がよく分かりません。

 いずれにしても、今回のテストでは、1~2m程度の測位精度を安定的に得ることはできませんでした。
 "SBAS status"と"Correction staus"のランプは、両方とも緑でしたが、DGPSが有効に機能しているか否かはよく判りません。
 費用をかけずに測位精度をよくするのは、中々難しいです。

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2019年12月14日 (土)

GP-102+ DGPSテスト@ハワイ陸軍博物館前

 最近、GP-102+のDifferential GPS(DGPS)モードを使ってSLASもどきの測位精度を得ることができれば嬉しいなと思って色々試行錯誤しています。

  サブメータ級測位補強サービス
  https://qzss.go.jp/technical/system/l1s.html

 今までの経験では、10分程度の連続測位で1~2m程度の測位精度になったことがありますが、このようば結果を出すための条件が良く判りません。

  2019年11月24日 (日)
  GP-102+のDifferential GPSモード
  http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/11/post-e20e43.html


 以下は、今までの自分の印象と実際の受信結果です。
・GP-102+は、DGPSのモードがあるので、SBASによるDGPSに対応している可能性がある。
・GP-102+のDGPSをONに設定してオープンスカイに近い条件で測位した場合には、測位精度が1~2m程度になる場合がある。
・Huawei P10やublox7/ublox8を使用して、自宅で受信した範囲では、日本のSBAS(MSAS)は、信号自体は時々受信できるようであるが、測位に利用できる状態で安定に送信されているかどうかが良く判らない。
・Huawei P10を使用してホノルルで受信した範囲では、米国のSBAS(WAAS)は、ID(PRN)138、搬送波(C/No)、フラグAEU、仰角、方位角が表示されている。

【(01)SBAS_PRN138_Huawei P10】
01sbas_prn138_huawei-p10

 SBASにおけるフラグ"U"の意味がよく判りませんが、下記の資料によれば、その衛星の情報が測位計算に使用されたということのようです。

  gpstest/FAQ
  https://github.com/barbeau/gpstest/blob/master/FAQ.md

 以下、上記URLから抜粋引用
-----------------------------------------
What does the "U" flag mean for SBAS satellites?

For SBAS, the Android spec does not specify if the "U" ("Used") flag refers to pseudoranges from the satellite being used in the position solution or to correction information originating from that satellite being used.
Here's the documentation for the boolean value for "used" that's passed from the chipset to the Android OS to GPSTest, which is shown as a "U" letter in the "Flags" column on the GPSTest Status screen:
Reports whether the satellite at the specified index was used in the calculation of the most recent position fix.
As a result, it's unclear how this is being implemented by OEMs.
-----------------------------------------

 ハワイでもSBAS(WAAS)の信号を利用できそうなことは判りましたが、ハワイは米国本土から遠く離れているので、ハワイで観測した電離層の影響の情報がWAAS衛星からの送信信号に反映されていなければ、精度の改善は望めません。
 以下の資料によれば、ハワイにも基準局(reference station)があるようです。

  List of WAAS reference stations - Wikipedia
  https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_WAAS_reference_stations

  WAAS Ground Segment - Navipedia
  https://gssc.esa.int/navipedia/index.php/WAAS_Ground_Segment

 ということであれば、ハワイもSBAS(WAAS)のサービスエリア内であるということになると思います。
 また、Huawei P10に入れたGPSTest(barbeauDev)を使用してホノルルのホテルで受信した範囲では、SBAS(WAAS)のUフラグが立っているので、ホノルルでは測位に利用可能な状態で信号が受信できていると考えられます。

 ここまでの情報から判断すると、ホノルルでは測位に使用可能な状態で SBAS(WAAS)の衛星からの信号を受信可能であり、また、GP-102+はDGPSに対応していることが期待されるので、DGPS補正付の測位が可能かもしれません。
 実際に測位してみることにしました。

今回の場合には、測位場所としては、以下の条件を満足することが望ましいです。
 ・宿泊ホテル(モアナ・サーフライダー)から近いこと。(歩いて10分程度)
 ・比較的周りが開けていること。(オープンスカイ)
 ・測位精度が判りやすいように、固定構造物の周りを回って測位するつもりなので、背が低くて単純な形状の構造物があること。
 ・観光地とはいっても米国なので、治安が良い場所であること。(場所によっては、昼間の公園だから安全とは限りません)


 以前、Google Mapで探して測位場所として日比谷公園を使いましたが、今回も同様に衛星写真を見ながら探してみました。
 単純な構造で背が低いという構造物は中々ありませんが、ハワイ陸軍博物館(U. S. Army Museum of Hawaii)の玄関前のラウンドアバウトが希望のものに近いです。

  Hawaii Army Museum Society 
  https://hiarmymuseumsoc.org


【(02)Hawaii Army Museum】
02hawaii-army-museum

【(03)Hawaii Army Museum(Roundabout) 】
03hawaii-army-museumroundabout

 変な機械を見ながら同じ場所を何度も周回する動作は挙動不審なところがあります。
 場所が場所なので、怪しい行動をとると博物館の前に展示されているM24の75mm砲が黙っていないかも・・・

【(04)Hawaii Army Museum_M24】
04hawaii-army-museum_m24

 環状のラウンドアバウトの外周に沿って左周りに歩いてみました。
 衛星写真ではよく判りませんが、下側に突出した扇状のコンクリートの部分は、全部が車両用という訳ではなくて、左半分が車両の停車用で、右側は一段高くなっている歩行者用の路面になっています。


 最初にHuawei P10とGeo Trackerの組み合わせで使ってみました。

  Geo Tracker - GPS tracker
  https://play.google.com/store/apps/details?id=com.ilyabogdanovich.geotracker&hl=ja

【(05)Hawaii_Army Museum_Roundabout_Geo Tracker】
 画面をキャプチャした動画
 SVID_20191202_141058_1

 

 Geo Trackerのアプリの評価は結構高かったので一寸期待したのですが、今回の測位ではかなり精度が悪いです。
 Huawei P10は、ハードウエア的にはDGPS測位のポテンシャルを持っていると思われますが、実際にDGPS補正を行うかどうかは、地図表示アプリの仕様に依存するので、Geo TrackerはDGPSに対応していないのかもしれません。

 次に、本題のDifferential GPS ONに設定したGP-102+で測位しました。
 GP-102+では非常に狭い画面でしかトラックを表示できませんが、軌跡は一応環状になっています。

【(06)Hawaii_Army Museum_Roundabout_GP-102+_LCD】
06hawaii_army-museum_roundabout_gp102_lc

 自宅に戻ってから、GP-102+のfitデータを、PC(ThinkPad X250, Windows 10)にインストールしたCamWayに取りこんで表示してみました。

【(07)CanWay】
07canway
 道路の地図があまり正確でないような気がしますが、期待したような精度は出ていないようです。
 左下の停車エリアは、どうにか扇状の概略輪郭が再現されています。


 次に、fitファイルを、以下のgpxとkmlのファイルに変換して、ルートラボとGoogle Earthで表示してみました。

  export_2019-12-03 09-15.gpx
  export_2019-12-03 09-15.kml

 元データは同じなので、軌跡自体は変わりませんが、地図の形態が異なるので、印象が一寸違います。

【(08)ルートラボ】
08_20191213235201

 下記のURLでないと、地図を拡大することができません。
 https://latlonglab.yahoo.co.jp/route/watch?id=15cd75f4d9388a4387b880e4fa2ce183

 拡大最大、速度最低にしないと移動の様子は見えません。

こちらもあまり地図が正確でないような感じですが、トラック自体もかなりずれています。

【(09)Google Earth】
09google-earth

 この写真を見ると、樹木が生い茂っている部分と高層ビルに近い部分では、測位精度が低下しているような感じですが、これは今までの経験と大体一致します。

 結果としては、静止状態で測位を開始した時点では。1~2mの誤差でしたが、移動するにつれて最大10m程度の誤差が発生しました。
 WAAS信号に基づく補正が行われた結果の測位精度なのか、補正が行われなかったのかはよく判りませんが、感じとしては普通のGNSSの測位精度のようです。
 十分なオープンスペースではなかったのが、精度低下の原因の一つかもしれません。


 今のところ、費用を掛けずに、安定的に1~2mの測位精度を確保するのは難しそうです。

 

【蛇足】
 ホノルル滞在中に米国陸軍からアクセスがあったようです。
 5年間で3回しかアクセスがないので、偶然だと思いますが・・・
20191204

 

【参考外部リンク】
SBAS:Satellite-based augmentation systems
 https://www.gsa.europa.eu/european-gnss/what-gnss/what-sbas
 https://gssc.esa.int/navipedia/index.php/SBAS_Fundamentals
 https://en.wikipedia.org/wiki/GNSS_augmentation#Satellite-based_augmentation_system

WAAS:Wide Area Augmentation System
 https://en.wikipedia.org/wiki/Wide_Area_Augmentation_System

MSAS:MTSAT Satellite Augmentation System
 https://en.wikipedia.org/wiki/MTSAT_Satellite_Augmentation_System

MTSAT:Multi-Functional Transport Satellite
 https://en.wikipedia.org/wiki/Multi-Functional_Transport_Satellite

 

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2019年12月 8日 (日)

ハワイでSBAS衛星(PRN138)の信号を受信

 最近、DGPS(Differetial GPS)に嵌っています。
 先日、GP-102+の“Differetial GPS”の設定をONにして、日比谷公園で測位テストをしてみたら、結構よい結果がでました。
 非常に大雑把ですが、1~2m程度の正確度と精度が出ているような感じがします。

  2019年11月24日 (日)
  GP-102+のDifferential GPSモード
  http://kenshi.air-nifty.com/ks_memorandom/2019/11/post-e20e43.html

  正確度と精度
  https://www.hitachi-hightech.com/jp/products/device/semiconductor/accuracy-precision.html

 
 以下の資料には、「日本においては、現在、SBAS信号を国土交通省の運輸多目的衛星(MTSAT)から配信しています」と書いてありますが、実際の稼働状態や通常のDGPS対応受信機での受信可否の情報がよくわかりません。

  SBAS配信サービス
  https://qzss.go.jp/overview/services/sv12_sbas.html
 
 以前参考にしていたENRIの資料が自分のPC環境では殆ど閲覧不能になったため、最近の状況がよく判りません。
 少なくとも、自分の体験した範囲では、測位に使用可能な状態のSBAS信号を確認したことがありません。

 各国の状況はよく判りませんが、以下の資料(宣伝?)を見てみると、SBASをサポートしている受信機を扱っているようです。

  How to Get Free GPS Sub-Meter Corrections with SBAS Satellite Systems
  Tuesday, 24 January 2017
  https://eos-gnss.com/can-get-gps-sub-meter-corrections-free

  Arrow Series Comparison Chart
  Thursday, 17 April 2014
  https://eos-gnss.com/comparison-chart

 ということは、現在、米国のWAAS衛星から測位に利用可能な信号が送信されている筈です。

 ネット上の情報は、現在の状況に対応しているとは限らないので、ハワイに遊びに行ったついでに実際に受信してみました。
 GNSSアプリには、SBASに対応していると思われるGPSTest(barbeauDev)とGPS Test(Chartcross Limited)を使いました。(紛らわしいです・・・)
 以下の資料では、ハワイは電離層補正のサービスエリアに含まれていないような感じですが、信号自体は受信できるかもしれません。

  Wide Area Augmentation System
  https://en.wikipedia.org/wiki/Wide_Area_Augmentation_System


 測位条件
  測位場所: ハワイ/ホノルル
       モアナ・サーフライダー・ウェスティン/タワーウィング12階/
        オーシャンビュー・ダイヤモンドヘッド側(東側)ラナイ
  使用スマホ:Huawei P10(VTR129)
        Kyocera KYV43(BASIO3)
  GNSSアプリ:GPSTest(barbeauDev)
         https://play.google.com/store/apps/details?id=com.android.gpstest&hl=ja   
         GPS Test(Chartcross Limited)
         https://play.google.com/store/apps/details?id=com.chartcross.gpstest&hl=ja

 

【(01)測位場所】
01sbas-testmoana-surfrider_

【(02)受信中(Huawei P10/Kyocera KYV43)】
02sbas-testmoana-surfrider_huawei-p10_ky

【(03)SBAS表示(Huawei P10_Kyocera KYV43)】
03sbas-testmoana-surfrider_sbashuawei-p1
ラナイ(ベランダ)の椅子の上に、Huawei P10(左)とKyocera KYV43(右)を並べて配置しました。
 Huawei P10では、ID138のSBASが表示され、U(Used)フラグが表示されています。
 一方、Kyocera KYV43では、ID133とID138が表示されていますが、フラグなどの情報はありません。


【(04)SBAS表示_GPSTest(barbeauDev)(Huawei P10)】
04sbas-testmoana-surfrider_sbas_gpstestb


【(05)LevelPlot_GPS Test(Chartcross Limited)(Huawei P10)】
05sbas-testmoana-surfrider_levelplot_gps

【(06)SkyPlot_GPS Test(Chartcross Limited)(Huawei P10)】
06sbas-testmoana-surfrider_skyplot_gps-t

【(07)WAAS_MSAS表示_GPSTest(barbeauDev)(Huawei P10)】
07sbas-testmoana-surfrider_waas_msas_gps

 

 SBASの表示状態は時々刻々と変化しますが、このときはWAAS(133, 138)とMSAS(129, 137)のIDとC/Noのみが表示されていました。
 国が不明なPRN130という表示がありましたが、これは何でしょうか?

 SBASの全体の稼働状態は依然よくわかりませんが、今回受信した範囲では、WAAS(138)の信号がDGPSに使えそうな感じがしますが、素人考えなので、実際はどうなのかはわかりません。

 次のステップとしては、DGPSに対応しているかもしれないGP-102+を使って実際に測位してみたいと思います。

 

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2019年11月24日 (日)

GP-102+のDifferential GPSモード

  GP-102+のマニュアルを見ていたら、“Differential GPS”という設定項目がありました。

  GP-102plus_user_manual_Japanese
  http://akizukidenshi.com/download/ds/canmore/GP-102plus_user_manual_Japanese.pdf

【(01)GP-102+ Differetial GPS設定メニュー】
01differetial-gps

 今まで、明示的にDGPSの設定手順が書かれたGNSS受信機/ロガーはあまり記憶がありません。
 この種の製品では、メニューに項目は表示されているけれども、機能は実装されていないことがあります。
 また、機能が実装されていたとしても、対応する衛星が実際に稼働しているかどうかよくわかりません。
 実際に機能するのであれば儲けものかもしれないということで、試してみることにしました、

 デフォルトがONだったのかOFFだったのかはよくわかりませんが、Differetial GPSをONにしてみました。

【(02)GP-102+ Differetial GPS:ON】
02gp102-differetial-gpson

 ついでに、測位間隔をデフォルトの5秒から1秒に変更しました。

【(03)測位間隔:1秒】
03_20191124170901

 

 先日、銀座のHuaweiサービスで膨張バッテリを交換するときに、修理の待ち時間が2時間あったので、近所の日比谷公園でGP-102+のDifferetial GPSモードのテストをしてみました。


【(04)日比谷公園第1花壇】
04_20191124170901


【(05)日比谷公園第1花壇Zoom】
05zoom_20191124170901


測位条件
  測位場所:日比谷公園第1花壇
  GNSSロガー:CANMORE GP-102+

 以前、NEO-M8T、Huawei P10、Ublox Droid Centerの組み合わせを使用して、日比谷公園噴水広場の池の周りで測位テストをしたことがありますが、その時には期待したような結果は得られませんでした。
 今回は、正確度と精度を別々に確認しやすいように、日比谷公園第1花壇を囲む仮想長方形に沿って1周してみました。

 なお、仮想長方形の左上のコーナーでGP-102+の電源を入れた後にログ記録を開始し、花壇のフェンスとその延長線から形成される仮想長方形に沿って左回りに1周しました。
 1周した後にログの記録を停止し、記録されたデータを編集せずに、そのまま地図上に表示しました。


 測位結果は以下の通りです。

【(06)CanWay】
06canway

【(07)ルートラボ】
07_20191124171101

https://latlonglab.yahoo.co.jp/route/watch?id=0de42bf51f17ea97242309b745384a6e

【(08)Google Earth】
08google-earth_20191124171101

(注:以下の説明は、地図が正確であるという仮定に基づいています)
 仮想長方形の上辺、左辺、下辺は比較的綺麗にトレースされています。
 右辺も、比較的綺麗な直線になっていますが、位置が右(東)に若干ずれています。精度は高いけれど正確度は他の辺に比べて低下しているということでしょうか?
 前回の日比谷公園での測位テストでも似たような傾向があったので、もしかしたら、東側の高層構造物の影響かもしれません。
 なお、仮想長方形の上辺の中央部付近で経路がやや外側に膨らんでいますが、これは進行経路上に警備の警察官(立ち番?)が居たので、1m程度迂回したためです。皇居が近いという場所柄の関係でしょうか?
全体をざっと見た感じでは、通常のGNSSの測位精度よりもかなり良いように思われます。

【(09)Lat_Lon】
09lat_lon

静止時には、小数点以下第5位の数値が安定しているので、m単位の精度が出ているということでしょうか?
 この精度が、Differetial GPSの効果なのか、あるいは、単に受信条件が良かっただけなのかは判りません。

 u-centerの受信データを見ていると、S129とS137の信号自体は結構良好に受信されており、健康状態も良いようですが、いままでDGPSがYesになったのを見たことがありません。


【(10)UBX-NAV-SAT】
10ubxnavsat

 

 また、GPSTest(barbeauDev)でも、最近はSBASの衛星を見たことがありません。

【(11)GPSTest_Huawei P10】
11gpstest_huawei-p10


【(12)GPSTest_Huawei P10_SBAS】
12gpstest_huawei-p10_sbas

 

 来年になれば、SBAS(MSAS)が有効になるということであればうれしいのですが・・・

    SBASの開発
    https://www.enri.go.jp/~sakai/sbas.htm

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2019年11月21日 (木)

U-centerで表示された各種SBAS衛星?

 先日、GNSSアプリ”MapIt GIS”を使って受信テストをしていたら、測位モードが"DGPS(SBAS)"になりました。
 現時点でDGPSによる測位が可能であるかどうかよく判りませんが、レベルプロットにはPRN(?)120の信号が表示されていました。
 しかしながら、PRN120はEGNOSの衛星なので、日本で受信できるようには思われません。

 DGPSの現状がよく判らないので、とりあえずネットで簡単に調べてみました。
 最近の資料があまりないのですが、比較的新しいと思われる以下の資料がありました。

  SBASの開発
  https://www.enri.go.jp/~sakai/sbas.htm
(以下、上記URLから抜粋引用)
--------------------------------------------
表2 世界のSBAS(現行SBAS、衛星数は2018年時点)
名称 運用国 運用開始年 衛星数 状況
WAAS アメリカ  2003 3 二周波数対応の作業中
MSAS 日本  2007 1 2020年にみちびき3号機に移行の予定
EGNOS 欧州連合 2011 3 DFMC SBASの開発中
GAGAN インド  2014 3
--------------------------------------------


  みちびき(準天頂衛星システム)
  SBAS信号
  https://qzss.go.jp/overview/faq/index.html#faq7_13

  GBAS/SBAS International Workshop, Seoul, 3-5 June 2019
  MSAS System Development
  https://www.icao.int/APAC/APAC-RSO/GBASSBAS%20Implementation%20Workshop/1-6_MSAS%20System%20Development_Rev2%20(S%20Saito).pdf

  What is SBAS?
  Updated: Jun 24, 2019
  https://www.gsa.europa.eu/european-gnss/what-gnss/what-sbas


 これらの資料から判断すると、日本では、PRN129, PRN137の衛星が稼働している可能性があるような雰囲気がします。
 想像しているだけでは話が進まないので、実際に受信してみることにしました。
 以前、GR-8015(M8T)を繋いだu-centerで短時間受信してみたことがありますが、そのときは、SVIDとしてS128, S129, S137が表示されたものの、信号自体の確認はできませんでした。

【(01)u-center_UBX-NAV-SAT】
01ucenter_ubxnavsat


 前回は短時間の受信だったので、今回はu-centerの画面を10分間隔で約5時間キャプチャして、記録された画像を確認してみました。

 受信条件は以下の通りです。

  GNSS受信機(アンテナ内蔵):UG-353(u-blox7)
  受信機設置場所:2F北側ベランダ エアコン室外機の上
  PC:ThinPad X250 (Windows Pro 64bit)
  表示ソフト:u-center v19.10
受信時刻:2019.11.19 03:30:00~07:45:00 JST

【(02)u-center GIFアニメ】(左クリックでアニメーション開始)
02ucentergif

 SBASに関連すると思われる以下の衛星が表示されました。

  EGNOS S120
  EGNOS S126
  GAGAN S127
  MSAS S129
  SBAS S133
  MSAS S137
  WAAS S138

【(03)EGNOS S120_GAGAN S127_MSAS S129】
03egnos-s120_gagan-s127_msas-s129


【(04)WAAS S138】
04waas-s138

 日本用のMSAS S129とMSAS S137は理解できますが、EGNOS、GAGAN、WAASはなぜ表示されるのでしょうか? SBAS S133というのもよく分かりません。
 常識的に考えると、欧米や印度から1575.42MHzの電波が飛んでくるようには思われません。
 1.5GHzの電波が電離層で反射するという話は聞いたこと無いし・・・。 トンデモ系の妄想ですが、Sporadic X layer? とか・・・
 あるいは、誰かが近くで、QZSS/SBASのシミュレータのテストをしているとか・・・

 誤表示の可能性が高いように思われますが、誤動作にしては、比較的短時間(約5時間)でオールキャスト登場というのも一寸不思議な気がします。

 u-centerの表示画面を見る限りでは、搬送波は受信できているようですが、ナビに使える状態ではないようです。
 今のところSBASの状況が全く理解できていませんが、日本でも普通に使えるようになれば、1~2mの精度が出る?

 安いGP-102+でもDGPSが使えるかもしれないので、poor man's SLASもどきが実現できるかも・・・

 

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2019年11月16日 (土)

GNSSアプリ”MapIt GIS”のDGPS(SBAS)測位モード

 高精度測位に使えそうなAndroidアプリを探していたら、以下のアプリを見かけました。

  Mapit GIS - Map Data Collector & Land Surveys
  https://play.google.com/store/apps/details?id=com.osedok.gisdatacollector&hl=ja
  (レビュー表示なし_2019/11/16現在)
     https://play.google.com/store/apps/details?id=com.osedok.gisdatacollector&hl=en
     (レビュー多数)

  更新日:2019年11月15日
  サイズ:14M
  インストール:100,000+
  現在のバージョン:7.2.5Core
  Android 要件:4.1 以上
  アプリ内アイテム:¥230~¥2,100/アイテム
  提供元:Mapit GIS LTD

 アプリの説明の中に"Support for RTK corrected coordinates when external Bluetooth GPS/GNSS is connected,"という記載があります。
 レビューの内容は色々ですが、全体的な評価は悪くないようなのでインストールしてみました。
 RTK測位のためには外付けGNSS受信機や有料オプションが必要なようですが、とりあえず基本的な機能を使ってみました。

 測位条件
  測位場所:小田急小田原線(走行中の電車内) 本厚木→厚木→海老名
  使用スマホ:Huawei P10
  測位アプリ:Mapit GIS

 全体としては、他のGNSSアプリと同じような感じですが、測位モードが途中で時々変わる点が異なっていました。
 今までのアプリは、2D/3Dモードの測位しか行われませんでしたが、このアプリでは、Qualityの表示が、"GPS"(2D/3Dに対応?)と"DGPS(SBAS)"で切り替わっていました。
 全体としては、"GPS"の期間が長く、時々"DGPS(SBAS)"に切り替わっているという感じでした。

【(01)MapIt GIS_Quality:GPS】
01mapit-gis_qualitygps

【(02)MapIt GIS_Quality:DGPS(SBAS)】
02mapit-gis_qualitydgpssbas_20191116134901  

 精度の値は、上記写真のGPSの時には16.00m(大幅に変化あり)であるのに対して、DGPS(SBAS)の時には1.65mとなっているので、DGPSによる測位が行われていると考えてもおかしくないように思われます。
測位モードがDGPSということは、DGPSに対応している衛星からの信号を受信している筈です。
 下記の資料によれば、DGPSに対応する実用衛星は、PRNが120~138の範囲に含まれるようです。

  GLOBAL POSITIONING SYSTEM (GPS)
  PSEUDORANDOM NOISE (PRN) CODE ASSIGNMENT PROCESS Version 3.1
  https://www.gps.gov/technical/prn-codes/PRN-code-assignment-process-v3.1.pdf


  MapIt GISの画面に表示されたスカプロットとスカイレベルをチェックしてみました。
 DGPSに関係しそうな衛星としてPRN120が見えます。

【(03)MapIt GIS_PRN120】
03mapit-gis_prn120_20191116135001  

 DGPS(SBAS)に対応するPRNの値の範囲には入っているようですが、PRN120に対応する衛星を調べてみると、日本からは見えない位置に居るようです。

  EGNOS Space Segment
  https://gssc.esa.int/navipedia/index.php/EGNOS_Space_Segment
  "Inmarsat 3F2 AOR-E | PRN Number 120 | Orbital Slot 15.5 W"

  File:EGNOS footprint.png
  https://gssc.esa.int/navipedia/index.php/File:EGNOS_footprint.png


 何か一寸変です。

 現在の日本のSBASの運用状態がよく判らないので、少し調べてみました。
 以下の2019年発行の下記の資料を見ると、PRN129,PRN137という話が出てきます。

  GBAS/SBAS International Workshop, Seoul, 3-5 June 2019
  MSAS System Development
  https://www.icao.int/APAC/APAC-RSO/GBASSBAS%20Implementation%20Workshop/1-6_MSAS%20System%20Development_Rev2%20(S%20Saito).pdf

 QZSSのFAQにも同様な情報があります。

  みちびき(準天頂衛星システム)
  https://qzss.go.jp/overview/faq/index.html
-------------------------------------------------
https://qzss.go.jp/overview/faq/index.html#faq7_13
Q. みちびき3号機SBAS信号(L1Sb)のPRN番号は、現在MTSATのPRN番号である#129または#137を引き継ぐのでしょうか?それとも、現在運用している#187が継続されるのでしょうか?
A. みちびき3号機SBAS信号(L1Sb)のPRN番号は、現在のMTSATが使用している#129あるいは#137のいずれかを引き継ぐ予定です。
-------------------------------------------------

 ということは、日本で使えそうな衛星は、PRN129またはPRN137というになりそうです。

 次に実際の運用状況をGNSS Viewで調べてみました。

  GNSS View
  https://app.qzss.go.jp/GNSSView/gnssview.html?t=1573517673658

  GNSS View マニュアル
  https://qzss.go.jp/technical/gnssview/manual.html

  衛星の表示/非表示設定(衛星配置レーダー)
  https://qzss.go.jp/technical/gnssview/manual.html#cl2

 GNSS Viewのアプリの説明によれば、「みちびきとGPS以外の4システムの衛星配置は、NORAD(North American Aerospace Defense Command、北米航空宇宙防衛司令部)が公開している軌道情報を用いて計算しています。」とのことなので、SBASの衛星の実際の軌道上の位置が判る筈です。

 東京から見えるDGPS対応衛星を調べてみるとPRN120は含まれていません。

【(04)GNSS View】
04gnss-view

 
 PRN120という表示は何でしょうか?
 MapIt GISのスカイプロットに表示されているPRN120は、南のかなり低い角度に位置していますが、GNSS Viewでは対応する衛星はありません。


 念のため、GR-8015(M8T)を繋いだu-centerでチェックしてみましたが、今朝(07:30 2019/11/16 JST)の時点では、SBASの信号が確認できませんでした。(受信環境が悪いためかもしれません)

【(05)u-center_UBX-NAV-SAT】
05ucenter_ubxnavsat

 

 測位モードがDGPS(SBAS)となっており、測位精度もそれらしい値になっており、DGPS対応と思われる衛星が見えていますが、衛星のPRNが120となっている理由が判りません。
 PRNの誤表示は時々発生するようなので、単純な誤動作なのかもしれませんが、一寸不思議です。
 好奇心であちこちに頭を突っ込んでみましたが、素人の悲しさで状況が理解できません。

 もし本当にDGPSモードで測位されており、1~2mの精度が確保されるのであれば、少し広めの空き地があれば、超特大フォント(5mx5m程度?)で一筆書きができるかもしれません。

 

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