广域DGPSとMSAS - 电子航法研究所.PPT

Nov. 2006 Sakai, ENRI ION GNSS 2004 MCS Master Control Station MRS GMS Ground Monitor Station Hitachiota MCS Sapporo GMS Fukuoka GMS Naha GMS User Australia MRS Hawaii MRS Kobe MCS Tokyo GMS GPS Constellation MTSAT KDD 64Kbps NTT 64Kbps 1Mbps Monitor and Ranging Station L-band K-band Ground Link 2 GEO 2 MCS 2 MRS 4 GMS MSASの全体構成 インテグリティ?チャネル ディファレンシャル補正 測距信号 航法出力のインテグリティ（完全性）を確保する機能。 プロテクションレベル（測位誤差の信頼限界；危険率10–7）を計算するための情報。実際の測位誤差がプロテクションレベルを超える確率は10–7以下。 航法モードにより、プロテクションレベルの上限が決まる。 航法出力の位置情報精度を向上させる機能。 広域ディファレンシャル方式：GPS衛星の軌道?クロック誤差や電離層遅延量を補正するための情報を放送する。 航法システムのアベイラビリティ（有効性）を改善する機能。 SBAS衛星からGPSと同様の測距信号を放送することで、利用可能な航法衛星を増加させる。 （いわゆるDGPSはこれのみ） SBASの機能 完全性（integrity）：航法システムが出力する位置情報の正しさ。「GPSが出力している経緯度は果たして正しいか？」 実際に異常な位置を出力する例がある。 万が一、位置情報に誤りがあると危険な応用（safety-of-life application）がある： 交通機関（特に航空機）の航法?測位、衝突防止。 精密農業等、工作機械の自動運転。 犯罪捜査や事故記録関係。 GPSはインテグリティを保証していない。 精度や信頼性の規定はあるが、インテグリティについては規定なし。 GPSだけでは安全性を確保できない。 航空分野では、国の責任でインテグリティ確保の仕組みを整備（MSAS）。 インテグリティ 2004年1月2日（JST）明け方にPRN23衛星が故障。位置出力で100kmの誤差。 3時間半後にようやくPRN23衛星が使用不可とされ、復旧した。 受信機によって反応が異なる：ディファレンシャル処理では補正できない 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　→　正しい対処にはインテグリティ情報が必要 100km 3時間半 異常測位の実例 第一段階：フラグ方式。 GPS信号をモニタし、異常があればユーザに通知する。 GPS航法メッセージにはhealth（健康状態）フラグがあり、異常衛星を使用させない仕組みはある。 しかし、異常発生からフラグへの反映までに数時間以上かかる例がある：リアルタイム応用では致命的。 単純なON/OFFだけでは、航空機応用などで必要な精度が出せなくなる：アベイラビリティ（有効性）を確保できない。 第二段階：プロテクションレベル方式。 プロテクションレベル（保護レベル）＝測位誤差の信頼限界。 応用環境によりあらかじめ決めてある測位誤差の上限（アラートリミット）とプロテクションレベルを比較し、危険があるならば利用をやめる。 航空機航法の場合：危険率10–7以下を要求。 インテグリティ方式 プロテクションレベル方式：ユーザ測位誤差の信頼限界（航空機航法では危険率10–7以下）をプロテクションレベルと呼び、これを計算するためのパラメータをユーザに放送する。 ユーザ受信機側では、与えられたパラメータから自己の位置におけるプロテクションレベルを求めることで、測位誤差の信頼限界がわかる。 パラメータ：測距誤差?電離層遅延 補正残差の不確実性など 信頼限界を超える確率（危険率） ＝インテグリティリスク 測位誤差 95%測位精度 プロテクションレベル×２ 危険率 インテグリティ情報 ユーザ測位誤差の信頼限界（危険率10–7 ）。 水平方向：HPL、垂直方向：VPL PLと警報限界（Alert Limit）を比較し、 ALPLなら利用不可とする： ユーザ測位誤差はALを超えない。 プロテクションレベルの計算に 必要なパラメータがインテグリティ 情報として放送される。 垂直誘導付進入 APV-I 垂直誘導付進入 APV-II 精密進入 CAT-I 航法モード 垂直AL（VAL） 50 m 20 m 10～15 m AL → ユーザ測位誤差 → プロテクションレベル 正常動作 使用不可（警報