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OxTS gx/ix技術 – パフォーマンスを向上させる賢いGNSS処理

アプリケーションノート 2016年9月21日

gx/ix™とは?
OxTS gx/ix技術は、GNSSと慣性統合、カルマンフィルタリング、ナビゲーション処理におけるOxTSの豊富な知識と経験を最大限に活用するために開発された、強力なGNSS/慣性タイトカップリング技術です。これは2つの独立した技術、gxとixの組み合わせであり、それぞれが異なるシナリオでのパフォーマンスを向上するように設計されています。gx/ixを使用すると、システムは環境に応じて異なるモードを賢く切り替えることができ、あらゆる状況で最高のパフォーマンスを確保できます。

gx モードは何をするのか?
衛星の可視性が良好な環境では、gx 処理が使用されます。GNSS受信機が出力するソリューションを使用するのではなく、生のGNSS測定データを使用して位置および速度のソリューションを計算します。これにより、慣性ソリューションとより自信を持って統合でき、特に低グレードGNSS受信機でパフォーマンスを向上できるカルマンフィルタに合わせたソリューションをgx処理で作成できます。

難しいGNSS環境

gx処理はどのように行われるのか?
gx処理はGNSS受信機と同様に、擬似距離(各衛星までの距離)とドップラー推定値(各衛星の相対速度)を使用して速度と位置を計算します。速度と位置の測定は、正確な出力を維持するためにカルマンフィルタによって使用されます。GNSS受信機は、出力される前に速度と位置にフィルタリングを適用します。このフィルタは、車両の動きの可能性に関するいくつかの仮定に基づいたジャンプを除去するために使われることがあります。これは位置および速度測定の相関性を高める傾向がある擬似距離の「搬送波位相平滑化」を伴う場合があります。独自の位置と速度を計算することで、フィルタの一部を回避できます。それができない場合、これらはカルマンフィルタで正確にモデル化する必要があります。しかしながら、受信機と同様に、gx処理ではソリューションを計算するためには少なくとも4つの衛星が視界になければなりません。

ix モードは何をするのか?
見えている衛星の数が4基未満であるか、マルチパスやその他の影響で一部の衛星が質の悪い測定を行う厳しいGNSS環境ではix処理が使用されます。ixの処理アルゴリズムもgx処理のように生のGNSS測定値を使用しますが、単一衛星支援と呼ばれるプロセスで一度に1基の衛星の測定をナビゲーションエンジンに統合します。ix処理ではそれぞれの衛星を個別に見ているため、測定を使用するために通常の最低4基の可視衛星を必要としません。少なくとも1基の衛星が視界にある限り、慣性測定とナビゲーションエンジンを支援するために使用することができるので、劣悪なGNSS環境で精度が低下した際に大いに役立ちます。

ix の処理はどのように機能するのか?
ix処理は生のGNSS測定値を使用しますが、gx処理や受信機のように、位置と速度のソリューションを計算するためには使用しません。代わりに、見えている個々の衛星からの情報を使用し、最後の計算された位置を調整して維持します。つまり、視界にある衛星の数が4基未満の場合でも、位置精度を維持することができるのです。

擬似距離または搬送波位相ディファレンシャル補正を使用すると、慣性ソリューションはGNSSフロートソリューションよりも精度が高くなることが多くなります。したがって、ix処理は曖昧さを排除し、正しいソリューションの収束時間を短縮することもできます。

gx/ix™ RTK とは?
gx/ix RTKオプションはgx/ixの拡張であり、gxおよびixの処理アルゴリズムや搬送波位相測定とRTK補正データを組み合わせて使用して、タイトカップリングされたセンチメートルレベルの精度ソリューションを実現します。ix RTK処理のさらなる利点は、「慣性再ロック」と呼ばれる機能です。

慣性再ロックとは?
慣性再ロックは、曖昧さの解決にかかる時間を大幅に短縮することでRTKロックの再取得時間を大きく短縮できるix RTK処理の機能です。これにより、頻繁に障害物がある環境ではRTKモード以外での時間が少なく、最高レベルの精度が維持されます。

いつgx/ix RTKが必要か?
デュアル周波数INS製品を使用していて、基地局へ無線リンクなどでリアルタイムで補正を送信している場合、タイトカップリングのメリットは得られませんが、gx/ix RTKはRTKの精度に達するために必要ではありません。
基地局の補正をロギングして後処理で追加する場合、RTK精度に達するためにはgx/ix RTKが必要です。それがなければ、搬送波位相ディファレンシャル補正をしても、達成できる最大の精度は、DGPSモードで40cm程度の精度になります。

GLONASSはgx/ixと互換性があるのか?
お使いのINSがGLONASSが有効になっている場合、その衛星データは現在、ベースgx/ix処理と互換性があり、DGPSモードまで可能です。gx/ix RTKでの GLONASSサポートはまもなく利用可能になる予定です。

Beidou、Galileo、SBAS、QZSSなどはどうなのか?
これらは現在、いずれのgx/ixモードでもサポートされていません。

gx/ix処理をサポートする製品は?
OxTS慣性ナビゲーションシステムはすべて、gx/ix処理をサポートします。gx/ix RTKを活用するには、デュアル周波数モデルが必要です。Inertial は、内部受信機を使用すレバgx/ix処理を使用できます。そうでない場合、現時点では外部受信機との互換性はありません。

他メーカーのINSでgx/ix後処理を使用できるか?
できません。gx/ixはOxTS製品で動作するようにOxTSによって設計されました。当社の慣性センサの特性とGNSS受信機のエラーモデリングを使用して、当社の処理に合わせたソリューションを作成しています。

gx/ixにはどのような基地局フォーマットが必要か?
ディファレンシャル補正でgx/ixを活用するには、RTCM V3フォーマットの補正を出力するように基地局を設定する必要があります。モバイル基地局がない場合は、CORSネットワークからのRINEXファイルを後処理で使用することもできます。

gx/ixはリアルタイムで利用できるのか?
基本レベルのgx/ix処理はリアルタイムで利用できますが、現在gx/ix RTKは後処理でのみ可能です。現在OxTSでは、リアルタイムでのgx/ix RTKの実装にも取り組んでいます。

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