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Ambiguity Resolution(整数値固定)

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ダイアグラムの Ambiguity resolution(曖昧さの解消)

Precise Point Positioning(PPP:精密単独測位)は、衛星軌道、クロック、大気遅延、その他の誤差要因をモデル化することにより、高精度な位置を提供します。しかし、標準的な PPP は、搬送波位相 ambiguity を floating(実数値)の未知数として扱うため、収束が遅く、数十分から数時間かかることがあります。PPP における ambiguity resolution(AR)(多くの場合 PPP-AR と呼ばれます)は、これらの ambiguity の整数性を回復することにより、収束を加速し、精度を向上させます。

搬送波位相 ambiguity は本来整数ですが、実際の GNSS データでは、衛星と受信機の機器バイアスが分数オフセットを追加するため、厳密な整数特性が失われます。これらの遅延(Uncalibrated Phase Delays(UPDs)または fractional cycle biases と呼ばれます)は、ambiguity の整数性を損なう未知のバイアスを構成します。

float ambiguity 解はこれらのバイアスを吸収し、ambiguity の非整数推定値をもたらします。PPP-AR では、システムはバイアスを推定して除去または修正し、ユーザーがその整数値に確実に固定できる整数 ambiguity を回復する必要があります。

ambiguity を解決するために、PPP-AR システムは、多くの場合、グローバル(または地域ネットワーク)に基準局のネットワークを構築します。各ステーションは複数の衛星を追跡し、生の GNSS 観測データを収集します。そのアイデアは、複数のステーションからのデータをプールして、複数のリンクに影響を与える共通のパラメータとしてバイアス(UPD)を推定できるようにすることです。

システムは最初に「float PPP」を実行して、すべてのネットワークステーションであいまいな位相値を推定します。次に、線形システムを構築して、衛星と受信機のバイアスを同時に解き、1 つの基準局のバイアスをゼロとしてソリューションを固定します。

ネットワークは、これらのバイアスをニアリアルタイム(たとえば、15 分ごとに更新)で、低レイテンシ(1 時間以内)で計算するため、ユーザーはそれらを迅速に適用できます。この論文で説明されている SBG Systems のソリューションは、1 時間未満のレイテンシで UPD を提供します。

ユーザー側では、ローバーは UPD 補正(衛星バイアス)を受信し、それらを float ambiguity 推定値に適用します。バイアスを差し引くことにより、システムは(理想的には)整数に近い ambiguity 推定値を回復します。次に、受信機は、ロバストな整数推定(LAMBDA 法やその他の整数最小二乗法などの手法を使用)を実行して、整数 ambiguity を固定できます。整数を固定すると、PPP ソリューションは精度が向上し、収束がはるかに速くなります。

重要なことは、固定の品質管理が重要であるということです。残差(float ambiguity と固定 ambiguity の差)がある閾値(通常は 1 サイクル未満)を超える場合、固定は拒否されます。したがって、完全性チェックは、ソリューションを低下させる可能性のある誤った修正を防ぎます。

PPP-ARシステムは、バイアス推定とambiguity fixesの品質を常に監視する必要があります。ネットワーク側では、標準偏差、残差、基地局カバレッジ、およびバイアス値の経時的な安定性をチェックします。また、ステーションのサブセットを「コントロール」ステーションとして選択して相互検証も行います。これらのバイアスプロダクトを使用してPPP-ARを実行し、結果を既知の基準位置と比較します。偏差がセンチメートルの範囲内にとどまる場合、プロダクトは信頼できると見なされます。それ以外の場合、システムはバイアスまたは衛星にフラグを立てるか、拒否します。

ローバー側では、受信機は固定ambiguityとfloat ambiguityの残差、衛星の状態、およびエラー伝播を回避するためのソリューションの一貫性を監視します。

PPP-ARは、あいまいさを解消することにより、通常、数分以内(フロートのみのPPPでは数十分かかる)に収束します。また、水平軸と垂直軸の両方で、多くの場合センチメートルレベルで、より優れた測位精度が得られます。SBGの事例では、テスト基地局の収束後、水平方向のRMS誤差が約1〜2 cmでした。
SBG Systems

バイアス推定は継続的に実行されるため、PPP-ARは「ほぼリアルタイム」のユーザーに対応でき、測量、自律航法、測地学などの正確な用途に適しています。主なトレードオフは、堅牢なネットワークインフラストラクチャの構築と維持、相互運用性と整合性の確保、およびデータ遅延と中断の処理にあります。

PPP(PPP-AR)におけるAmbiguity resolutionは、参照局のネットワークを介して小数バイアス(UPD)を推定および除去し、次にローバーで整数固定を適用して、収束を加速し、精度を高めることによって機能します。成功に不可欠なのは、堅牢なバイアス推定、整合性監視、およびユーザーへの修正のリアルタイム配信です。

独自のPrecise Point PositioningテクノロジーツールであるOrbi ARをご覧ください。このテクノロジーは、ローカル基地局に依存せずにセンチメートルレベルの精度を実現するために開発されました。補正を提供するために限られた範囲内の基地局を必要とするRTKとは異なり、Orbi ARは、正確な衛星軌道、クロック、および大気モデルを使用することにより、グローバルカバレッジを実現します。これにより、海洋、砂漠、山岳地帯などの遠隔地でも、世界中のどこでも非常に正確な位置を取得できます。