荒野をハイキングしているときでも、賑やかな市街地を車で走っているときでも、GNSSは最高の精度であなたを導いてくれる頼もしい仲間です。電離層活動の影響を強く受けますが、いわゆる電離層誤差と呼ばれるものです。私たちはそれを修正する新しいソリューションを提供します：Qinertia Ionoshield です。
GNSS入門
GNSS（Global Navigation Satellite System：全地球衛星測位システム）とは、GNSS受信機に測位とタイミングのデータを送信する宇宙からの信号を提供する衛星のコンステレーションを指します。農業、地図作成、輸送、ナビゲーション-GNSS技術は、産業や日常生活において幅広い用途があります。
運用されている最も著名なGNSSシステムには次のようなものがある：
- 米国防総省が開発した全地球測位システム（GPS）は、地球を周回する衛星のネットワークである。現在、30基のGPS衛星が運用されている。これらの衛星は、正確な位置と時刻に関する情報を含む信号を継続的に送信している。
- グローバル・ナビゲーション・サテライト・システム（Global Navigation Satellite Systems、GLONASS）は、ロシアが開発した衛星ベースのナビゲーション・システムである。当初は24基の衛星から構成されていた。
- ガリレオは欧州連合の全地球測位衛星システムである。ヨーロッパおよびその他の地域に独立した測位システムを提供することを目的としている。
- BeiDou Navigation Satellite SystemまたはBDSは中国のGNSSである。当初は地域をカバーしていたが、BeiDou-3コンステレーションの完成により、現在ではグローバルナビゲーションサービスを提供している。
大気の誤差
GNSS測位における最も重大な誤差の原因の一つは大気に起因する。衛星とGNSS信号受信機は遠く離れているため、GNSS信号は衛星と受信機の間を何千キロも移動します。この移動の間、信号は大気の層を通過します。
電離層は、地球の上空50kmから1000kmの間にある大気の層です。地球のこの外側の層には、イオンと呼ばれる電荷を帯びた粒子が含まれています。イオンはGNSS信号の伝送に大きな影響を与え、その歪みと遅延を引き起こします。
大気圏の誤差は変化する性質があるため予測することが難しく、計算された位置への正確な影響を判断することは困難です。
電離層活動によって引き起こされる遅延は、以下のように変化する：
- 時刻
- 年のシーズン
- 地理的位置
- 太陽活動
ベースライン
大気誤差は、基準となる基地局とローバーの受信機間の距離にも依存する。基地局とローバー間の距離はベースラインと呼ばれる。基線誤差が考慮されないと、特に基線の長いアプリケーションで大きな測位誤差を引き起こします。
基地局は正確に知られた場所に設置されます。基地局はGNSSの誤差を推定し、ローバー受信機に継続的に補正を送ります。
その後、ローバー受信機はこのデータを使ってすべての誤差を補正し、正確な位置を計算します。これは、基地局とローバーが近くにある場合にうまく機能します。
私たちは、複数の受信機が開けた場所に並んで置かれている場合、同じような誤差を持つ傾向があることを知っています。基地局とローバーの受信機の両方が電離層による同じ遅延を経験するため、同じ誤差になります。これは標準GNSS誤差として知られています。
このユニークな特性のおかげで、受信機間の相対距離をより正確に計算することができます。これにより、システムは大気誤差を修正しやすくなります。
なぜ今、ロング・ベースラインが特に注目されているのか？
ベースラインが長いと、電離層活動が基地局とローバーの間に大きなずれをもたらす。
11年に一度、太陽の磁場が完全に反転する。
これは太陽活動の増加につながる（ピークは2023年から2025年の間）。多くの最新の補正ソフトウェアパッケージは、長いベースラインと太陽活動を考慮したソリューションを提供しています。
GNSSユーザーは電離層活動の増加の影響をどのように最小化できますか？
電離層活動の増加がGNSS運用に与える影響を軽減する：
- GNSSを使ったトラッキングとポジショニングで最高のパフォーマンスを得るために、GNSSセンサーが最新のソフトウェアを持っていることを確認してください。
- GPS、GLONASS、Galileo、Baiduのような様々なGNSSシステムが利用可能であれば、それらを利用する。これにより、測位に使用される観測の数が増え、追跡されるGNSS信号の範囲が広がります。より多くのデータは、より高い信頼性につながります。
- 高精度マッピング タスクでは、異なる時間、異なる電離層条件下で2つ以上の測定を行う。
- 様々なGNSS補正サービスプロバイダーを使って、お住まいの地域の電離層の現在の影響をチェックしてください。
- お客様の条件に合ったGNSS補正方法をお選びください。
GNSSエラー補正：RTK vs PPK
信号を受信する機器からのエラーもなく、衛星からの問題もなく、大気からの障害もない、すべてが完璧な世界を想像してみてください。この理想的な世界では、GNSSは信じられないほどの精度で位置を特定できる。
しかし、現実には起こりうる誤差がある。この誤差を減らす方法がある。それが、さまざまなディファレンシャルGPS（DGPS）です。DGPSは、複数の受信機からの情報を使って誤差を推定し、誤差を取り除くという仕組みです。
マッピングような用途では、より高い精度が要求されます。
受信機側の誤差を処理するために、様々な補正方法を適用することができます：
- リアルタイムキネマティック（RTK）
- ポスト処理キネマティック（PPK）
RTK補正
基地局の位置を把握し、アルゴリズムを使用することで、RTKは基地局とローバーの両方が共有する誤差を取り除くことができます。
大気からの誤差を修正するために、ローバーと基地局は同じ誤差に直面する必要があります。
RTKのおかげで、GPSは1センチメートルまでの精度を出すことができます。このRTK方式は、正確なGPSソリューション、特に陸地サーベイ非常に有効です。
PPK補正
PPKはGNSSデータの正確な後処理を可能にし、位置情報の質を向上させる。
ドローンマッピング、測地測量、資産管理などの用途で広く利用されている。
さて、大きな問題はどの補正方法がベストなのかということだ。これは、場所、基線長、電離層活動、精度要件、信頼性、予算など多くの要因に依存します。
RTKおよびPPK GNSSエラー補正方法
最もポピュラーな2つの修正方法を比較してみよう：
| 基準 | RTK | ピーピーケー |
|---|---|---|
| データ修正 | 収集した位置情報のライブ補正を行う。 | 最初に全ロケーションデータを収集し、オフサイトで補正を行う。 |
| 後処理 | データの後処理を必要としないため、後処理ソフトウェアを使用する必要がない。 | 専用のソフトウェアが必要。 |
| 基地局とローバー間の信号強度 | 基地局とローバー受信機の間は常に接続されていなければならない。信号の喪失はデータの喪失につながり、それゆえより多くのエラーを引き起こす。 | 基地局とローバー受信機の間に強い信号強度を必要としない。 |
| 労働環境 | 木々、建物、山などの障害物がないオープンスカイの条件下で最もよく機能する。GNSS信号を遮るものがあると、精度の信頼性を保つのが難しくなる。 | 障害物のある場所（トンネル、橋、谷）でもデシメートルレベルの精度を維持。これは、Backward-Forward処理のようなアルゴリズムのアーティファクトを使用することで可能になります。 |
| ベースライン | 30kmまでのベースラインに対応。 | ベースラインが長い場合の電離層誤差の評価と補正。 |
| 破損ログの復旧 | 該当なし | ロング・ベースライン・ア・ポステリオリ」を使用することで、強い太陽活動の影響を受けて破損したログを回復することができる。 |
| 太陽活動 | データ計算中に太陽活動を考慮しない。 | 太陽活動を考慮し、長基線モードと短基線モードを決定する。 |
