なぜエンジニアは、よりレジリエントな測位のためにGNSS以外に目を向けているのか

この記事は、自動車テスト、マッピング、自動システム開発において、エンジニアがGNSS（全地球航法衛星システム）に代わる、より堅牢（レジリエント）な測位技術として、リアルタイムセンサーフュージョンなどの技術を検討している理由を解説しています。.

ポジショニングの水準を引き上げる

1950年代のスプートニク追跡におけるドップラー効果の利用から、米国海軍のトランジット計画、GPS、GLONASS、Galileo、BeiDou、そして数え切れないほどのものまで、GNSSの物語は、工学的な偉業の魅力的な物語です。今日、, GNSS ポジショニング技術は、ナビゲーション、測量、自律システム、自動車テストなど、多くの分野でユビキタスになっています。その実績は、グローバルカバレッジ、オープン環境での高い精度（特にRTKまたはPPP補正を使用した場合）、低コストで導入できること、そして数十年にわたる実績のある信頼性です。長年、私たちは次のような疑問を抱いてきました。 私はどこにいますか？　そして、GNSSがその答えを提示してきた。. 

しかし、GNSSを扱う者であれば、 eine IMUからの慣性計測のみ、あるいはGNSSと慣性計測を併用するだけでは、顧客や利害関係者のニーズを満たすにはもはや十分ではないことを知っているでしょう。. 

何が変わったのでしょうか？ 質問は変わっていません。しかし、その質問をする場所が変わりました。ユーザーは、晴れた空での正確な位置情報に慣れていました。今や、都市部でもそれを求めています。エンジニアは、屋外だけでなく屋内、地上だけでなく地下でも測定したいと考えています。位置精度の向上は、利便性だけでなく、自律性と安全性においても不可欠であり、あらゆる環境で求められています。人々が、位置情報が得られないことを受け入れていたあらゆる環境が、位置測位の基準が引き上げられ、専門家も一般消費者も、信頼性の高い位置情報を収集できた場所の歴史的な制約を排除し始めていることから、注目を集めています。.

現在、地球を周回している衛星は15,000基近くに上ると推定されています。しかし、ご存知の通り、これによってGNSSのカバー範囲が絶対的に確実になるわけではありません。最も精度が求められる測位用途において、完全に開けた空の下で行われることはほとんどありません。GNSSのカバー範囲は、屋内、都市部、トンネル内など、特定の環境下では影響を受けます。 マルチパス誤差（建物などからの反射）により信号が乱れ、位置データの完全性が損なわれることがあります。また、厳しい気象条件や、スプーフィングやジャミングといった悪意のある行為も、GNSSのサービス停止を引き起こす要因となり得ます。.

GNSSは昨日の問題を解決しました。GNSSが利用できない環境でのナビゲーション方法のような、今日と明日の問題には、別の何かが必要です。.

継続的なローカライゼーション万歳

とはいえ、GNSSを使わずに信頼性の高い測位を行うこと自体が最終目標というわけではありません。最終目標は、それを実現できるだけでなく、環境が変わってもカバレッジや精度が低下することなく、シームレスに切り替えられるようになることです。.

F1ドライバーがコース上を走行する様子を追跡しようと想像してみてください。屋外から、GNSSが機能しない橋やトンネル内へと移動する際でも、データを継続的に収集したいと思うでしょう。しかし、その後の重要な意思決定の根拠とするためには、そのデータに対して絶対的な信頼性を確保する必要があります。.

もっと実用的な例を想像してみてください。都市のデジタルツインのためのデータを収集する測量車両です。この車両は、開けた田園地帯から出発し、高層ビルが立ち並ぶ密集した市街地に入り、鉄道橋の下を通り抜け、トンネルを抜け、最終的には屋根付きの荷積み場へと入っていきます。こうした各移行段階において、GNSSにはそれぞれ異なる課題が突きつけられます。 GNSSの信号が遮断されたり、障害が発生したりしても、車両が停止して位置特定技術を切り替える時間はありません。切り替えは、実用上の観点からも、結果として得られるデータセットの観点からも、シームレスでなければなりません。.

かつては、屋外で単に機能するだけの測位精度でも、エンジニアは満足していたかもしれません。その結果、正確なデータが得られていたのです。 たいていの場合。. しかし、前述したように、運用上の期待は変化しており、ユーザーはあらゆる場所で位置情報の取得を求めています。自動車のテストでは、より安全な車両、特に自動運転車の開発に向けて、実環境でのデータ収集にますます重点が置かれています。エンジニアたちは、車両がトンネルに入ったり、都市を走行したり、倉庫に入ったり、橋の下を通過したり、森の中を進んだりしても、位置情報やデータ品質に対する信頼性を決して損なうことなく走行できることを期待しています。 したがって、信号の途切れは許されません。.

そのため、UWB（超広帯域）のようなインフラベースのソリューションは、一定の役割はあるものの、継続的な位置特定には適していません。 たとえUWBとGNSSの間をシームレスに切り替えることができたとしても（すべてのソリューションでそれが可能なわけではありません）、UWBアンカーやタグが必要となるため、利用可能なのは管理下にある環境に限られ、例えば都市部などでは利用できません。  その結果、エンジニアたちは、GNSSの代替として、またアンカーやビームの設置や保守を必要とせず、継続性の課題に対してより洗練された解決策となる、LiDAR、INS（慣性航法システム）、およびビジョンベースのソリューションといったインフラ不要のソリューションに、ますます注目するようになっています。.

連続ローカリゼーションのための「ブースト」

このように、センサーフュージョンはもはや特別な機能ではなく、標準的な手法になりつつあります。システムは、特注で統合作業の多い構成から、そのまま導入可能な既製製品へと成熟しつつあります。技術の成熟に伴い、エンジニアは位置推定スタックを一から構築することなく、こうした既製システムを導入できるようになっています。.

リアルタイムのセンサーフュージョンにおいて、ソフトウェアと処理能力という2つの要素が極めて重要な役割を果たしています。OXTSがWayFinder製品群で採用している「LiDAR Boost」は、GNSSが利用できない環境下でのナビゲーションを実現する技術です。これは、LiDARデータをリアルタイムでオドメトリ情報の更新に変換する独自のアルゴリズムです。.

WayFinder 製品ファミリーは、以下のさまざまな方法でこれを実現します： ウェイファインダープライム GNSS/INSおよびLiDARを完全に統合しているほか、LiDAR Boostを実行するためのオンボード処理能力を備えています。. ウェイファインダーハブ LiDAR Boostを搭載し、それを動作させるためのオンボード処理能力を備えているほか、ユーザー自身のOXTS製GNSS/INSおよびLiDARを接続することも可能で、セットアップにおいて優れた柔軟性を提供します。.

現在、WayFinderファミリーとLiDAR Boostは市場において他に類を見ない製品です。GNSSが利用できない状況下での位置特定を、当社ほど効果的に解決できる企業は他にありません。また、WayFinder Primeはすでに、以下の分野のお客様に対して多大な影響を与えています。 測量と地図作成 そして 自動車試験, これにより、複雑なセットアップやデータ処理のワークフローを必要とせずに、あらゆる場所でテストを行うことが可能になります。.

より堅牢な測位を実現するGNSS――その将来像

GNSSは依然として基盤となる技術です。これは極めて重要な測位技術であり、決して時代遅れというわけではありません。しかし、アプリケーションではGNSS単独では提供できないレベルの耐障害性が求められており、複雑な環境においては、マルチセンサーによる位置特定がエンジニアにとっての標準的な解決策となりつつあります。.

エンジニアにとっての課題は、統合の負担を最小限に抑えつつ、最高の精度と信頼性を実現しながら、リアルタイムのセンサーフュージョンエンジンをプロジェクトに組み込む方法を見出すことです。.

もし あなたなら についてもっと詳しく知りたいのですが LiDAR Boost、その ウェイファインダー 「ファミリー」――OXTSが、複雑なGNSS測位課題の解決にどのように役立つか, クリック お問い合わせは以下からお願いいたします。.