OSQZSS

オープンソース準天頂衛星(QZSS)受信機

Summer School on GNSS

2014-07-17 19:11:19 | 小型衛星
小型衛星用GNSS受信機の開発でメールをやり取りしている
エンジニアが,測位航法学会が開催するサマースクールに
参加することを知った.

測位航法学会:Summer School on GNSS 2014

メールではお互いにニックネームで呼び合っていたから
気が付かなかったよ!

受信機ファームウェアの開発をがっつりやっている方なので
会うのがとても楽しみ.

メールのやり取りだけではなかなか進まない改修作業が
一気にはかどるかも.
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小型衛星用GPS受信機

2014-07-05 18:10:04 | 小型衛星
これまでにも市販品を改造したり,FPGAで受信機を開発したりして
みたけれど,サイズも消費電力も,CubeSatのような超小型衛星に
搭載するには大きすぎて,なかなかフライトのチャンスがありません.

最新のチップセットで,小型で省電力な衛星搭載用GPS受信機を
入手したいという欲望に勝てず,ついにメーカーと交渉して特別な
ファームウェアの受信機モジュールをロットトレイで発注するという
暴挙にでてみました.



早速インターフェイス基板を設計してGPS信号シミュレータで
試験したところ,衛星高度でも問題なく測位しています.

信号補足も地上と同じくらいに早く,コールドスタートからでも
測位まで1分程度です.



さすがメーカー製,測位性能がすばらしい.

さて,次は放射線試験だ.
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ハルロック

2014-06-19 16:08:54 | みちびき
これは!
20年ぶりくらいでモーニングを買うことになるのか?



はるちゃんがRAWデータを取るようになったら,単行本買うよ.

【追記】ところで,デート実現装置に組み込まれたGPS受信機は
どのモジュールだろうか?秋葉原で買いそうなイメージだけど,
秋月が扱っているモジュールでQZSS対応は見当たらない.

秋月電子通商:GPS(全地球測位システム)・GPSデータロガー

QZSS対応で広く出回っているチップとなるとMediaTekのMT3339だろう.
日本で入手するとなると,スイッチサイエンスで扱いのあるLS20031かな?

スイッチサイエンス:LS20031 66チャンネル5Hz GPSモジュール



完全に一致.

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GPSの予算

2014-06-19 08:50:58 | みちびき
Galileo云々はともかくとして,GPSの予算の話は面白い.

ASCII.jp: GPS頼りのリスク─日本の測位衛星事情

興味があったので調べてみたところ,GPS.govのサイトが参考になる.

GPS.gov: Fiscal Year 2014 Program Funding

年間$1.2Bの予算に対して,日本の人口は1.2億人.確かに一人あたり1,000円だ.

しかし,米国の軍事予算が年間$650Bであることを考えると,その程度かという気にもなる.

一方,実用準天頂衛星は,衛星と地上システムの整備で,5年間で1,700億円の予算を計上している.
これは,一人あたり年間300円の計算になる.

内閣府: 「実用」準天頂衛星システムへ

30機以上が運用され,世界中で利用できるGPSが1,000円.
実用準天頂衛星は3機で300円.

そう考えると,あまり良い買い物に思えない.
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MatRockSim+GPSシミュレータ

2014-06-17 20:19:35 | ロケット
@ina111さんが素敵なロケットシミュレータを公開してくださったので,
GPS信号シミュレータ用のモーションファイルを作ってみました.

GitHub: ina111/MatRockSim

愛用しているSpirent社のGPS信号シミュレータでは,車や航空機,
人工衛星にはシナリオのテンプレートが準備されているのですが,
なぜかロケットはありません.

Spirent: GSS8000 GPS/GNSS Constellation Simulator

飛翔体のシミュレーションをするとなると,ユーザが自前で
モーションファイルと呼ばれる位置と姿勢の時系列データを準備して,
それをSimREMOTEというオプションでシミュレータに読み込ませる
必要があります.

Spirent: SimREMOTE User Manual (PDF, 6.6MB)

位置については,MatRockSimがECEF座標系で出力しているので,
そのままモーションファイルに利用できます.

姿勢については,MatRockSimがUp-East-Northのローカル座標に対する
quaternionsを出力するのに対して,GPS信号シミュレータでは,
North-East-Down座標でのheading,elevation,bankで記述します.

ある座標系で定義されたquaternionsを別の座標系から見たものに
どうやって変換するのか,いまひとつ理解できなかったので,
座標変換はあきらめて,ロケットの機体座標系を無理やり一致させました.
そのため,GPS信号シミュレータでは飛行機の背中からにょっきりと
ロケットが突き出したようなビジュアルになります.

ただし,オイラー角がsingularになってしまうケースがあるなど,
姿勢については,まだGPS信号シミュレータ側で工夫が必要です.

ロケットの機体や性能に関するパラメータはなかなか一般に公開されませんが,
宇宙研のM-3ロケットシリーズの機体データがwebに掲載されています.

ISAS: 衛星打ち上げロケットM3-S

この公開データをもとに,ina111さんがMatRockSim用のパラメータファイルを
準備してくださったので,早速,GPS信号シミュレータ用のシナリオを作成して
動作試験をしてみました.

受信機は,いつものようにNovAtel SuperStar II+自作ファームウェアです.



ina111さん向けに開発したファームウェアでは,ublox社のGPS受信機と互換性のある
出力フォーマットを実装しています.そのため,u-centerで観測データのモニタリングや
ログができます.

 (クリックで拡大)

MatRockSimから生成したロケットのシナリオはGPS信号シミュレータで問題なく実行され,
受信機の方もロケットのダイナミクスや速度・高度に関係なく測位できていました.

 (クリックで拡大)

 (クリックで拡大)

これでロケット用GPS受信機の開発が捗る!
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GPS宝探しの遊び方

2014-06-01 10:28:40 | Android
GPS宝探しは,準天頂衛星を含めた衛星測位サービスを利用した位置ゲームです.
宝物を隠す役と探す役の2人で遊びます.
現在位置から宝物までの距離だけを頼りに,宝物が隠された場所を探します.

Google Play: GPS宝探し

準天頂衛星アプリコンテストへの参加作品のため,Nexus 7 (2012) でのプレイに
最適化しています.また,Google Mapsが表示できなくてもゲームはできますが,
より楽しむために,モバイルWi-Fiルーターなどによるネット接続をお勧めします.

ゲームで使う宝物として,おもちゃの金貨や宝箱などのアイテムを準備してください.



まずは,宝物を隠す役が,このアイテムをどこかに隠します.
メインメニューで,「宝物を隠す」ボタンをタップしてください.

 (クリックで拡大)

衛星測位が開始されたら,宝物を隠す場所へ移動します.
隠す場所を決めたら,その場所を秘密のメッセージに入力します.
例えば,ここでは「錨の下」です.





 (クリックで拡大)

その後,宝物を隠した場所の近くで「ここに隠す」ボタンをタップします.
測位精度が十分小さければ,その位置と秘密のメッセージが登録されます.
測位精度が不十分で登録できないときは,宝物の近くを移動してみるか,
宝物を隠す場所を変更してください.

次に,宝物を探す役に交代して,宝探しを始めます.
メインメニューで,「宝物を探す」ボタンをタップしてください.

衛星測位が開始されてから「ここを探す」ボタンをタップすると,
現在位置から宝物までの距離が表示されます.
東へ向かうか,西へ向かうか,この距離だけを頼りに,宝物を探します.



 (クリックで拡大)

ただし,「ここを探す」ボタンをタップできる回数は限られています.
ボタンの下に表示されている残り回数がゼロになると,
宝物を発見できないままゲーム終了です.

宝物が隠された場所に到着すると,隠した場所を示す秘密のメッセージが表示されます.
そのメッセージが示す場所に隠された宝物を発見したら,宝探しは成功です.

 (クリックで拡大)

端末が1台のときは,交代で宝物を隠し,宝物を見つけるまでの「探す」の回数が
少ない方が勝ちになります.端末が2台あるときは,お互いに宝物を隠してから
端末を交換し,相手より先に宝物を見つけるタイムトライアルも楽しめます.

この距離から位置を求める宝探しの方法は,衛星測位と同じ原理になります.
衛星測位の原理を勉強すれば,ゲームに勝てるようになるかもしれません.
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マルチGNSSスマートフォン

2014-05-31 14:14:26 | Android
BroadcomのFrank van Diggelenによるスマートフォン向けの
BeiDou/Galileo/GLONASS/GPS/QZSS/SBASチップに関する記事.

GPS World: Interchangeability Accomplished

BCM47531がすでに対応しており,実機での動作写真もある.
今年にはこのチップを搭載したスマートフォンやタブレットが出てくるらしい.
これは楽しみ.

【追記】市場の規模を考えたら,BeiDou対応は当然だよな.

Broadcom: New GNSS Location Chip with Support for Chinese BeiDou Satellite System
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RTKLIBでマルチGNSS測位

2014-05-28 12:51:32 | RTKLIB
RTKLIBが新しいパッチ(rtklib_2.4.2_p6)でBeiDouを含めた測位に
公式に対応したので,Taro君のテストデータをダウンロードして,
移動体でのマルチGNSS測位を試してみました.

Taro +memo: RTKLIBでMulti-GNSS-RTK

オプションは評価結果のPDFファイルで説明されている設定と一緒です.

 (クリックで拡大)

 (クリックで拡大)

GPSのみと,GPS+GLONASS+QZSS+BeiDouでの精密測位の結果は以下通り.

 (クリックで拡大)

 (クリックで拡大)

Google Earthの3次元マップで見てみると,どこで測位精度が劣化しているか
一目瞭然で面白い.

 (クリックで拡大)

それでも,高層ビルの多い都市部で,70%近いFIX率はすごい.

【追記】本家のチューニングは95%を超えている!

日記・備考録: 2014/05/28

【追記2】と思いきや,どうやら間違った位置にFIXしているようだ.
結局70%近辺に落ち着いている.

日記・備考録: 2014/05/29
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RTKLIBのBeiDou対応

2014-05-27 10:08:27 | RTKLIB
RTKLIBの新しいパッチ(rtklib_2.4.2_p5)が公開され,
BeiDouを含めた測位に正式に対応しました.

RTKLIB: Support Information

そこで,早速,マルチシステムでの測位を試してみました.
赤点がGPSのみ,青点がGPS+GLONASS+BeiDou+QZSSでの
single point positioningの結果になります.

 (クリックで拡大)

ばらつきは減少しますが,オープンスカイなので,全体的な誤差としては
あまり変化がありません.静止衛星が多いBeiDouの影響で,
北東−南西方向に伸びた誤差分布になる傾向があります.

スカイプロットはこんな感じ.最大で25機,常に20機以上の衛星が可視です.
QZSSが見えている時間帯を選んだので,このときGalileoは見えていません.

 (クリックで拡大)

ひとつ残念なのが,今回のアップデートで,GPS以外の衛星システム単独での
測位ができなくなったことです.例えばGPS−BeiDouなど,GPSを含めた測位は
実行できるのですが,BeiDou単独での測位ができません.

これまではGPS以外のシステム単独でも測位が実施できたので,
これはもとに戻して欲しいな.

あと,しばらく航法メッセージの異常が続いていたBeiDouのC04が,
何事もなかったのように正常な運用に戻っていました.

 (クリックで拡大)

結局,なにもアナウンスがなかったけれど,いったい何があったんだろう?

【追記】記事を書いていて思ったのだが,マルチシステムでの測位が普通になった今,
single point positioningの和訳が単独測位というのは紛らわしい.GPSとGLONASSの
単独測位と書かれたら,システムとして単独ではないのに単独測位とはこれいかにと
思ってしまう.

【追記2】GPS以外の衛星測位システム単独での測位に対応したパッチ(rtklib_2.4.2_p6)が
公開されました.ありがとうございます!

赤がGPSのみ,青がBeiDouのみでのsingle point positioning結果になります.
BeiDou単独での測位誤差の分布は,衛星配置への依存性が顕著です.
オープンスカイで誤差が4m以上になるのは,ちょっといただけない.

 (クリックで拡大)
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GPSによるロケットの飛行安全

2014-05-20 09:57:53 | ロケット
先日,GPS IIF-6衛星を打ち上げたDelta 4ロケットは,
飛行安全のための追尾に,これまでのレーダーではなく
ロケットに搭載されたGPS受信機を利用したそうです.

Spaceflight Now: Rockets leap into the 21st century with GPS upgrade

JAXAもH-IIAの高度化として,レーダー局を廃止して,
機体搭載型の飛行安全航法センサを開発するらしい.

文部科学省: 宇宙輸送系研究開発に係る平成 27 年度の取組の検討状況について

ロケット搭載用GPS受信機の時代が来る!
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