キット付属のアンテナについて
▲測位精度が数cmとなるFix解を短時間で得るにはGPS+BeiDouの選択がお勧め
　キット付属のアンテナはGPS(米国が管理運営する測位システム)のL1帯の受信周波数
に対応したアンテナです．キットで使う受信モジュール(ユーブロックス社のM8P)は
GPS+BeiDouの同時受信，もしくはGPS+GLONASSの同時受信を選択できます．現状では，
RTKにおいて水平方向の測位精度が数cmとなるFix解が短時間に得られやすいことから，
GPS+BeiDouを選択されることをお勧めします．
▲キット付属のアンテナはRTK測位体験用の入門者向け
　このGPS+BeiDou受信において，キット付属のGPSのみに対応したアンテナを使うと，
BeiDouの受信は可能であるものの，受信感度が約5dBHz低下することが確認されています．
　この問題は，RTKを体験する用途としては良いものの，仕事で使えるか性能を見極めたい，
周囲に建物や木々の障害物のある受信環境で使いたい場合には，RTK本来の性能を発揮でき
ない場合があります(GLONASS受信も同様に対応していません．受信感度の低下や受信でき
ない場合があります)．
▲短時間で精度の高いFix解を得たい用途には高性能なアンテナを使う
　今回のキットでは，まず皆様にRTKを体験してもらうべく，低い価格を実現するため，
このアンテナを付属することになりました．本来のRTKの性能を引き出し，短時間で精度の
高いFix解を得るには，受信感度や軸比の性能の高いアンテナを使用することが必要です．
特にローコスト受信機では，その性能を左右する大きな要素の一つになります．
　まずは，周囲に障害物が少ない環境でキット付属のアンテナを試して頂き，BeiDouの受信
感度を確認した上で，次のステップとして，性能の高いアンテナの購入をご検討いただければ
幸いです．
▲高性能なアンテナの情報は本誌2018年1月号の特設Webサイトで紹介
　アンテナは世界中のメーカから様々な機種が販売されています．どのアンテナの性能が高い
のか性能表を見ただけではわかりません．
　そこで，2018年1月号のサポート・サイト(https://toragi.cqpub.co.jp/tabid/865/Default.aspx)
において，定評のある低価格アンテナをご紹介させていただきます．これは先人達が人柱になって
評価してきた成果でもあります．もっと安くて性能の良いアンテナがあるかも知れません．
そのような情報がありましたら教えて下さい．評価した上で必要に応じてご紹介いたします．


理論精度2mm！新測位技術 RTKを試せる
▲従来法の測位精度
　従来の測位法では，移動局の受信機は衛星が放送する1.023MHzのコードを観測します．1コード長(約300km)は，1023ビット構成されているので，1ビットあたりの長さは約300mです．受信機はこれを1/100に分解して測位します．したがって衛星とアンテナ間の測距精度は数メートル(3〜10m)です．
　図1(a)に定点での単独測位の結果(水平方向)を示します．誤差範囲が水平方向に数メートルあります．
▲RTKの測位精度
　RTKの受信機は，約1.5GHzの搬送波を直接観測します．1波長(約19cm)の1/100の分解能をもっているため，約2mmの精度で測距できます．
　図1(b)に示すように，RTK測位の精度は，水平方向に数センチ・メートルです．

図1(a)

図1(b)

RTKモジュール1個で1cm測位を初体験
　図2に，1cm測位技術 RTKのミニマムな実験環境を示します．用意するものは次の三つです．
(1)トラ技RTK測位スタータキット基準局用 TGRTK-A
(2)トランジスタ技術2018年1月号の付録CD-ROM
付録CD-ROMのコンテンツはこちらを参照してください

(3)WindowsパソコンまたはLinuxパソコン(ラズベリー・パイなど) 1台

図2

全国1cm測位プロジェクトにご協力を！
　1cm測位のかぎを握るのは地上基準局です．次の3種類あります．
(1)自分専用(本特集ではMy基準局と呼ぶ)
(2)企業や大学が公開しているもの(本特集ではオープン基準局と呼ぶ)
(3)国土地理院が所有しているもの(全国に1300箇所)
基準局はできるだけ近くにあるほうが，精度が高まります．特に半径10km以内にあれば，数cmの精度が出ます．なお，基準局が200kmほど離れていても30cmほどの精度が出ると言われています．
　そこでトランジスタ技術編集部では，町に基準局が1つあれば，日本全国で1cm精度のリアルタイム測位が可能になると考えて，「トラ技RTKスタータキット」を開発しました．
　基準局設置にご協力いただいた方には，21,600円でご提供いたします．
　「トラ技RTKスタータキット」に搭載されているモジュール(NEO-M8P-0とNEO-M8P-2)にはRTK測位エンジンが組み込まれているので，サブGHzやLTEなどの無線通信機能を足せば，パソコン・レスのRTKエンベデッド・マシンを作ることができます．

●公開ずみの基準局一覧

図3

RTK測位のメカニズム
　RTK測位では，座標がわかっている場所に，1台の受信機(基準局という)とアンテナを固定設置し，移動体(移動局という)にも受信機とアンテナを搭載します．基準局と受信機で得た計測データ(搬送波の位相など)からリアルタイムに現在位置を計算します．
　図2に示すように，搬送波を観測できる受信機のほか，基準局の観測データを移動局まで送る伝送手段(無線やモバイル・ルータなどによるIP通信)が必要です．
　RTK測位計算は，RTK測位計算エンジンをもつモジュールやパソコンがあれば可能です．

図4

　図4にオープンソースプログラムパッケージRTKLIBを使ったRTK測位に必要な機器構成の一例を示します．オープンソースプログラムとしては，高須知二氏によるRTKLIBが有名です．その測位性能は世界的に評価され市販されている受信機の多くが，その影響を受けています．


RTKの応用
　1cm精度で測位できるRTK技術は，次のようにすでに応用が始まっています．

図5

図5　地下埋設物可視化システム(AR View(清水建設，菱友システムズ))
地下に埋設されるガス管や通信ケーブル等を衛星測位(RTK法)と図面情報からARでiPadに表示するシステム．都市部の掘削工事ではなくてはならない技術になりつつある

図6

図7　災害調査用ヘルメット(中電技術コンサルタント)
ヘルメットに装着された高精度衛星測位受信機やビデオ・カメラの情報を，スマートフォンを介して，IP通信やLPWAを切換ながら，逐次，調査情報を本部に伝送する災害調査支援システム

図7