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ドローン大辞典

測位|用語解説|ドローン大辞典

概要

測位は、人工衛星などから送信される信号を受信することで、現在位置(緯度・経度・高さ)や時刻を正確に算出する技術を指す。ドローンの自律飛行、ナビゲーション、測量などあらゆる運用の基盤となる重要な情報取得手段であり、GNSSを中心とした測位技術の精度と安定性が、運航の安全性を大きく左右する。


衛星測位の基本原理

衛星測位は、人工衛星の発信する位置情報と時刻情報を含む電波を受信し、衛星との距離を算出することで行われる。

距離の算出

衛星から発信された電波が受信機に届くまでの時間差に光速を掛け合わせることで、衛星と受信機の距離を求める。

位置の特定

1つの衛星からの距離だけでは位置は決定できないため、複数の衛星からの距離情報を組み合わせて位置を推定する。

4機以上の必要性

緯度・経度・高さの3次元位置に加え、受信機の時計誤差を補正するため、測位には最低4機以上の衛星が必要となる。


主な衛星測位システム(GNSS)

各国が提供する衛星測位システムを総称してGNSSと呼び、複数システムの併用(マルチGNSS)により、受信可能な衛星数が増え測位が安定する。

主なGNSS

  • GPS(米国)

  • QZSS「みちびき」(日本):日本上空に滞在しやすい軌道によりビル陰の影響を受けにくい

  • GLONASS(ロシア)

  • Galileo(欧州)

  • BeiDou(中国)

  • NavIC(インド・地域限定)

マルチGNSSによって、山間部や都市部など空が開けていない環境でも測位しやすくなる利点がある。


測位精度と誤差の要因

一般的な単独測位では数m〜10m程度の誤差が生じ、以下の要因が影響する。

主な誤差要因

  • 電離層・対流圏での電波遅延

  • ビルや地面に反射した電波を誤受信するマルチパス

  • 衛星軌道や衛星搭載時計の誤差

  • 衛星配置(DOP):広く散らばった配置ほど精度が高い


高精度測位技術

ドローンの測量や精密飛行など、高精度が求められる場面では、補正情報を利用した技術が用いられる。

RTK(Real Time Kinematic)

  • 精度:数cm級

  • 基準局からリアルタイムに補正データを受信

  • 通信環境が必要

CLAS(センチメータ級測位補強サービス)

  • 精度:数cm級(移動時約12cm・静止時約6cm)

  • みちびきのL6D信号を利用

  • 基準局・通信回線不要(日本国内限定)

SLAS(サブメータ級測位補強サービス)

  • 精度:1m未満

  • みちびきのL1S信号を利用

MADOCA-PPP

  • 精度:10cm〜数十cm級

  • アジア・太平洋地域に対応


ドローンにおける測位の役割

GNSSを中心とした測位は、ドローンの飛行制御において不可欠な要素である。

自律飛行

取得した位置情報に基づき、設定した飛行経路を自動で飛行できる。

ホバリング(位置維持)

風などで機体が流されても、自身の位置を把握し自動的に補正する。

フェイルセーフ

通信断絶時などに帰還地点(RTH)を特定するために利用される。

注意点

トンネル、橋の下、高層ビルの谷間、深い山間部などではGNSSが受信しづらく、機体が位置を見失う可能性がある。そのため、操縦者は環境確認とフェイルセーフ設定、ATTIモードでの制御技量の確保が重要となる。


関連用語:GNSS/GPS/RTK/CLAS/ホバリング/自律飛行/フェイルセーフ/DIPS2.0