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GCP、GNSS、PPK、RTKなど、UAVに適した測位技術は?

業界関連記事 2023年6月12日

測量用UAVやドローンを購入する場合、さまざまなモデル(あるいはUAVのペイロードをゼロから構築する場合は、異なるコンポーネント)を評価するために、技術仕様に膝まで浸かることは間違いないでしょう。しかし、どのような測位技術があなたのUAVに適しているのでしょうか?

評価するポイントのひとつは、もちろん「精度」です。精度が重要な理由は2つあります。1つ目は、UAVがあるべき場所にいること、2つ目は、ペイロードで収集するデータを正確にジオリファレンスできることです。しかし、精度は数字で表せるほど単純なものではありません(すでにお気づきでしょうが)。GPS、PPK、RTK、GCPなど、数字に付随するさまざまな略語を目にしたことがあると思いますが、GNSSも混在していることがあります。この記事では、これらの略語が何を意味するのか、そしてあなたのUAVプロジェクトに何を意味するのかを説明します。

 

GCPとは何ですか?

GCPとはGround Control Pointの略で、データを正確にジオリファレンスするための最も安価な方法です。GCPは、GNSS座標がわかっていて、地上に設置する物理的な目標物です。UAVが調査を終えたら、これらのポイントを使用して、グローバルフレームにおけるUAVの位置を参照することができます。

 

UAVに適した測位技術とは-地上制御点

 

GCPの最大の欠点は、UAVが自分の位置を把握するのに役立たないということです。GCPはUAVの一般的な位置の参照にしかなりません。そのため、UAVがあらかじめプログラムされたフライトプランを飛行する場合には、GCPは役に立ちません。その場合は、 INSのようなGNSSベースのソリューションが必要です。

また、GCPの使用には時間がかかり、後処理の段階でさらなる困難が生じる可能性があります。

 

GNSSとは?

GNSSとは、Global Navigation Satellite Systemの略で、人工衛星を使って位置を特定する技術のことです。
を利用した技術を指します。GPSはGNSSの一種ですが(この2つはしばしば同じ意味で使われます)、それだけではありません。
唯一のものではありません。世界中で使用できる他の3つの衛星(Galileo、BeiDou、GLONASS)があります。その他にも、より地域的な衛星もあります。

多くの UAVにはGNSSレシーバーが内蔵されており、地球上のどこにいるのかを知ることができます。GNSSだけを使えば、ほとんどのドローンは3~5メートルの精度を得ることができます。この程度の精度であれば
しかし、地図作成に位置情報を利用する場合には、十分な精度とは言えません。

PPKとは?

ほとんどのドローンがPPK機能を宣伝していますが、これはPost-Processed Kinematicsの略です。GNSS信号からさらなる精度を引き出す方法です。 私たちのブログはこちらです。RTKについても説明していますが、原理は同じです)。

PPKの主な注意点は、リアルタイムで使用できないことです。PPK機能を搭載したドローンは、最適な条件下でセンチメートル単位の精度のデータを提供できますが、その精度をドローン自体のナビゲーションに使うことはできないのです。また、リアルタイムでセンチメートル単位の精度を必要とする活動には、PPKは使えないということです。

RTKとは?

OxTS INSソフト:NAVsuite :NAVdisplayRTKは、位置精度の点で最高のものです。RTKはReal-Time Kinematicの略で、PPKと同様にセンチメートル単位の精度を得ることができますが、後処理ではなく、リアルタイムで行います。

特にLiDARセンサーを使用してジオリファレンスポイントクラウドを作成する場合、ほとんどのモバイルマッピング活動ではRTK精度が目標になります。
特に、LiDARセンサーを使用して地理参照点群を作成する場合は、RTK精度を目標とします。

LiDAR測量の期間中、RTK精度がなければ、ポイントクラウドは使用できないかもしれません。RTK精度があれば、GNSSがない環境でもできるだけ長くRTK精度を維持できるため、より困難な環境に対応することができます。

市販のUAVの多くはRTK機能を搭載していませんが、このレベルの精度を得るには、最高級のUAVを購入するか、カスタムUAV(自分で作るか、専門業者に依頼するか)に投資する必要がありそうです。

自分には何が合っているのか?

一般的に、モバイルマッピングに携わるのであれば、最低でもPPK機能が必要です。PPK機能がなければ、データの地理的参照を正確に行うことができません。

PPKとRTKの違いを考える場合、考慮する必要があります:

  • ドローンはどのような環境で運用されていますか?GNSS信号以上の精度が必要か(PPKは測量が行われた後にしか適用できないことを忘れないでください。)
  • 航続距離が特に重要なのか、あるいはドローンのペイロードが十分に大きく、航続距離を慎重に計算する必要があるのか。もしそうなら、RTKはドローンにさらなる精度を与え、燃費を向上させます。

精度の最終形:gx/ix PPKとRTKからOxTS 

このブログの最後に、INSデバイスに最高の精度を与えるために、OxTS が開発した追加技術について触れておきます。上記のブログを読んでいただければ、RTK(およびPPK)は、最適な数の衛星が見えていることに依存していることがお分かりいただけると思います。これらの衛星が失われた場合、RTKのロックも失われます。gx/ix Tight Couplingテクノロジーを搭載したOxTS INSを使用している場合は別です。gx/ix 、見える衛星の数が減り始めても、当社のINSデバイスはRTKとPPKレベルの精度を維持することが可能です。この技術は、ドローンに搭載可能なINS、 OxTS xNAV650 で利用可能です。

OxTS xNAV650 INSは、クラス最高の慣性計測ユニットとサーベイグレードのGNSS受信機を組み合わせ、高精度のナビゲーションデータ(位置、方位、ピッチ、ロール)を出力します。xNAV650 は、信頼性と精度が重要視されるアプリケーションで世界中で使用されています。

この記事で、UAVが位置を計算するさまざまな方法と、それぞれの方法の利点についてご理解いただけたと思います。また、UAVで可能な限り正確なデータを提供する方法について、何かご相談がありましたら、今すぐご連絡ください(※)。

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