2013/06/01〜

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2013/05/31

日経, GPS誤差1センチ, 精度世界最高 三菱電やNEC 18年にも実用化, 車や鉄道の無人運転に道, 2013/5/31

> 三菱電機とＮＥＣ、宇宙航空研究開発機構（ＪＡＸＡ）は次世代衛星を使う世界最高精度の位置測定技術を共同開発し
> た。現在の全地球測位システム（ＧＰＳ）と比べ位置の測定誤差を1000分の１の１センチ程度にできる。自動車や鉄
> 道の無人運転など次世代交通システムの基盤技術となる。2018年にも企業が国内でサービスを始める。日本のインフ
> ラ輸出の切り札にもなりそうだ。
> 政府は１月策定の宇宙基本計画で日本版ＧＰＳと呼ばれる「準天頂衛星」プロジェクトを成長戦略の柱に据えた。高度
> な位置情報技術は国内で多様なサービスの開発につながるうえ、海外でも需要が見込める。アジア・太平洋地域では同
> サービス市場が年４兆円規模になるとの予測もある。
> 日本では米国の衛星から位置データを取得しており、測定の誤差は10メートル程度。政府は日本の上空を旋回する準天
> 頂衛星を３個以上配備する計画で、同じ米国のＧＰＳデータを使っても位置の誤差を１メートル以下にできるとされて
> いた。三菱電機などは１〜２センチ程度にする技術にメドをつけた。
> 宇宙空間に近い上空には電波を反射する層などがある。位置測定に使うデータはこれらの影響を受けて乱れが生じる。
> 三菱電機は高度な解析技術でデータを補正する装置を開発。補正データをＪＡＸＡの通信基地から準天頂衛星に送り、
> 位置の測定精度を飛躍的に高める。ＮＥＣは衛星と地上のデータをやりとりする次世代通信技術の開発を担う。
> 政府は18年に衛星や基地局設備などを整え、民間企業が高度な位置情報サービスを24時間提供できるようにする。７月
> には東芝やホンダなど約200社が参加するＧＰＳ関連の協議会が発足。各社は用途開発で世界に先行し成長事業に育てる。
> 自動車や鉄道車両に位置情報を受信するチップを組み込めば、道路の渋滞を避ける信号の制御や交通案内のほか、鉄道
> 車両の自動運転も可能になる。車道のレーン識別もできるため、将来の自動車の無人運転の基盤技術になる。建機や農
> 機の操作の無人化にも役立つ。穀物の育成状況を把握、農薬の散布や収穫をより効率的に行える。
> スマートフォン（スマホ）などに専用チップを搭載しておけば、より正確に自分の位置を確認し目的地にたどりつける。
> 災害時には人の流れを正確に把握し、避難ルートを的確に指示できる。
> 政府は準天頂衛星の設備をアジアの新興国を中心に売り込む。一部アジアでは日本の準天頂衛星を活用できるため、1000
> 億円規模の地上設備を建設すれば高度な位置情報サービスができる。
> 位置情報サービスの利用料金などはまだ決まっていない。サービスを国内外で普及させるためには、民間企業が準天頂衛
> 星に対応する車載用の受信端末などを低価格で開発する必要がある。

とのこと。ログイン必要なので全文引用。さて、この記事の「位置測定技術」っていったい何を指しているのだろうか。三菱, NEC, JAXAで「共同開発」した技術なんてあったっけ。内容は実用準天のことを書いている様にも思えるけど、相変わらずの「世界最高精度」みたいな意味不明な煽りは勘弁。

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G.Maral and M.Bousquet, Satellite Communications Systems, Systems, Techniques and Technology, 5th edition, A John Wiley and Sons, 2012

もう一冊来た。。

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2013/05/30

H.Schaub and J.L.Junkins, Analytical Mechanics of Space Systems, 2nd edition, AIAA, 2009

Amazonから到着した軌道関係の参考書。AIAAのspace education seriesの1冊。このシリーズはSpace Vehcle Designに加えて2冊目の購入。目的は、osculating orbital elements と mean orbital elements間の変換を確認したかったから。Appendix Fに、J2まで考慮した近似解法が述べられている。本棚見ると衛星軌道関係参考書だけで10冊以上あるのだけど。まあ参考書は飯の種なので制限なく買っているのだけど、もちろん全部読んでる訳ではない。実は明日もう一冊届く予定。

補足: 良く見たらRogersのApplied Mathemetics...もあった...。(5/31追記)

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2013/05/28

Stereo+GNSS-SDRLIB+RTKLIBの組み合わせて動くかだけ確かめてみた。一応動くのだけどやっぱりノートPCではかなり厳しい様な。GPS L1C/A 9衛星追尾で、CPU負荷が90%位 (MBP 13" retina, Core i5 2.6GHz, 2-core, 8GB)。RTKPLOTでリアルタイム表示すると負荷100%になって処理が破たんする。あとGNSS-SDRLIB (1.0 beta) の安定性がまだまだ。これは今後改善されると思うけど。ノートPCも4-coreのHaswellが欲しいところ。

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注文していたNSL StereoとAntcomの全バンド対応アンテナ来た。ということで、今いじっている時間ないんだけど、ぼちぼちとGNSS-SDRLIBの開発協力するつもり。

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2013/05/26

P.D.Groves, Principles of GNSS, Intertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems, 2nd edition, Artech House, 2013

Grovesの教科書の第2版がやっと届いた。800頁近くある大著なのだけど、付属DVD見たら、200頁近くの付録、大量のmatlabコード、多数のExcelのサンプルシート等が含まれている。これホントにGroves一人で書いているのだろうか。3年ほど前にIONのspeaker breakfastでちょっと話した際はえらく若いなあという印象で、多分まだ40台前半だと思うのだけど、恐ろしい才能である。

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ついでなので、MADOCAの権利関係の取扱いを書くと、MADOCAの知的財産権帰属はJAXA殿です。開発当初はGpsToolsの一部既存コード流用を考えていたのですが、幾つかの理由で最終的にスクラッチからの新実装としましたので、結局全コードの権利はJAXA殿所有となります。当初オープンソース公開も検討されていましたが、結論としてはこれは無くなりました。従って、もしなんらかの研究もしくは事業にMADOCAを利用したい場合は、JAXA殿に直接ご相談下さい。研究目的の場合は、無償に近い形で利用可能になると聞いています。ご要望があれば、サポートや商品化について今後何からの事業として行う可能性もあります。

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MADOCAについて、現在試験評価用に運用している計算機だけちょっと紹介すると、

(1) Core i7 2600K, RAM 16GB, HDD 2TB, Ubuntu 11.04, offline daily solution
(2) Core i7 3930K, RAM 32GB, HDD 1TB, Ubuntu 11.04, real-time solution
(3) Core i7 3930K, RAM 32GB, HDD 2TB+SSD 240GB, Ubuntu 11.04, real-time solution
(4) Xeon E5-2687W x 2, RAM 128GB, HDD 8TB+SSD 480GB(RAID0), CentOS 6.4, large solution

(1) はもう一年以上CRONで1日1回ルーチンのオフライン解析を流している。(2)(3)は最近リアルタイム解析用にセットアップし直した。2台あるのは条件変えて同時実行しているので。(4) は大学研究室で買ってもらったもので大規模解析用。解析サイズだけなく3930Kに比較して倍くらいは速い。(1)で解析時間30分 (69局, GPS+GLO, 軌道300s+時計30s, 24H)、(2)(3)はCPU時間 0.15-0.3秒/エポック (46局, GPS+GLO+QZS, 軌道30s+時計1Hz)。これ以外にRTKLIB用にWindows 7。開発用マシンが足らなくなってきたので、Haswellを1台追加してHDDも増設するつもり。GEONET一括解1年分とか流したいのだけどちょっと計算機リソース不足。600局だったら1年分を1カ月弱で流せそうなのでこれで安定性見るつもり。その前にプロファイルちゃんと取って最適化が先か。

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C.Rizos et al., Precise Point Positioning: Is the Era of Differential GNSS Positioning Drawing to an End?, FIG Working Week 2012, May 6-10, 2012, Rome, Italy

PPPの技術紹介なのだけど、"A well-known open source package is RTKLIB" なんて書いてあるぞ。IGSのリアルタイムサービスが正式開始したので、確かに今後GNSS受信機F/Wでも普通にPPPがサポートされる可能性は高い。

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2013/05/24

Inside GNSS, China Conference Highlights Plans for BeiDou in International Marketplace, May 20, 2013

先週行われたCSNC (China Satellite Navigation Conference) のレポートの中で、関係者の話として次世代BeiDouの計画について述べている。これによると2014年から5機の試験衛星を打ち上げ、新開発の原子時計や新信号の試験を行う。以前の発表から類推すると新信号にはGPS/QZSS/Galileo互換のL1CやL5信号が含まれると思われる。

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もうすぐ発売されるHaswellについていくつか性能評価が上がり始めているが、なんか普通のベンチではIvy-Bridgeから殆ど速くならないみたい。ちょっとがっかり。まあAVX2で浮動小数点演算の理論ピーク性能は倍になるので導入評価はしてみるつもり。GeForce GTX Titanも入手容易になっているのでこれも試しに買ってみるかも。

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昨日の発表に少し補足。

(1) これは後から質問受けたのだけど、オフラインでEKFじゃなくてLSQにした理由で最も大きいのは計算コスト。設計初期に何度かシミュレーションして最終決定。

補足: EKFの場合、共分散行列をエポック毎に丸ごと更新しなければいけない計算コストが大きい。最小二乗は最初に正規行列を初期化して、それに加算していくだけなので。sparse行列使うと特に効率的。最小二乗の問題は大量のメモリがいることと、時間変動パラメータの時間分解能を上げにくいこと。まあ一長一短で目的に応じて使い分けるのが吉。なお、EKFと最小二乗の中間の方式 (バッチシーケンシャル) もある。(5/31追記)

(2) 大規模ネットワーク解の解法については2011/8/23のメモ参照。最終版でメモリが倍必要になったのは2011/12/23のメモの様に速度優先のため。packed triangular系関数はかなり効率が落ちる。最近メモリ安いしね。

(3) これは質問にちゃんと答えられなかったのだけど、一括解に比較してクラスタ分割解の結合は精度が落ちる。これは少数共通ノードの解品質に結合精度が依存するから。ただ大規模解で数値安定性問題がでないかは今後きちんと検証が必要。

(4) しかし発表資料p.22見ると計算コストが〜O(n^3) だよなあ。ということは多分95%以上は行列計算ということで革新的なアルゴリズム持ってこないともうあんまり下がらない気も。Intel MIC x 2とAutomatic Offload使うと巨大行列で1.5TFlopsは出そうなので、計算機約\200万で4h位までは高速化できるかも。

補足: Xeon Phi 5110Pって今大体\40万なのでちょっと高い。TitanのCUBLASで巨大行列サポートしてくれないかなあ。(23:50追記)

(5) MADOCAリアルタイム解については2011/5/18に書いている様に多くのRT-IGS解の様なオフライン予報軌道+リアルタイム時計解ではなく、全リアルタイム解。実装の課題はこれも計算コスト、数値安定性とQC。リアルタイムはフィルタ発散したら終わりなので。

(6) 「少しは勝算」があったかどうかはまだまだ評価が必要。特に長期安定性は試験できないので。ただ今回の開発で得られた知見は結構あるので、まあ実用までの道筋は見えた感じ。

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2013/05/22

高須他, 複数GNSS対応高精度軌道時刻推定ツールMADOCAの開発, 日本地球惑星科学連合2013年連合大会, 2013/5/23, 幕張メッセ

明日の発表資料をアップ。朝一のセッションですが、ご興味を持たれた方はぜひお聞きにいらして下さい。

本当は内部実装の細かい技術解説をしたいのだけど時間がないのでほんのさわりだけ。

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2013/05/18

NHK, コズミック フロント〜発見! 脅威の大宇宙〜 宇宙の灯台を創れ! 魔法の衛星GPS開発秘話, 2013年5月16日

5/16のBS放送は見逃したのでNHKオンデマンドで視聴。B.Parkinsonを中心にしたGPSの開発とその応用。準天頂衛星の話題で、みちびきアートにRTKPLOT使ってた (0:46:30辺り)。どうでもいいところだけど、"C/A code"って"clear acquisitiion"じゃなくて"coarse acquisition code"の略だよね。

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2013/05/16

NASA spaceflight.com, ULA Atlas V sets new GPS satellite, May 15, 2013

2013/5/15 21:38 UTC, GPS Block IIF 4号機, 米ケープカナベラル空軍基地よりAtlas 5ロケットで打ち上げ。GPS衛星の打ち上げは通算64機目で衛星番号はSVN66/PRN27、軌道位置はslot 2 plane Cの見込み。Atlas 5ロケットによるGPS衛星の打ち上げは初めて。次のGPS衛星打ち上げは10月のBlock IIF 5号機の予定。

補足: 打ち上げ成功の模様。(12:11追記)

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ということで、アムテックスさん経由でNSL Stereo EVKとAntcom 2GNSSA-XMNS-Xを発注してしまった。合わせて2*****円也。大学の研究室にはRFフロントエンドもE6対応アンテナもいくつか転がっているのだけど、せっかくなのでGNSS-SDRLIBの開発に協力したいなということと、QZSS LEXを自分でも受信したいなあと思って。ただ、円安ということもあり、個人が趣味で買うにはちょっと高いなあという感じ。複数CH対応でもっと安いフロントエンド誰か作ってくれないかなあ。

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2013/05/15

少し分かりにくいのだけど、2013/5/11からGAGAN PRN128がL1に加えてL5信号の送信を開始した。今まではL1しか送信していなかったはず。この資料見るとGAGANのペイロードそのものは最初からL1/L5 2周波対応の様だ。L5に航法データが載っているかどうかは不明 (まだ受信機が対応していないので)。

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2013/05/14

GNSS Tutor, ダウンロード

平成25年度 測位航法学会 全国大会の久保先生セミナー「GNSSソフトウェア受信機の理論と実際」の資料、プログラム、サンプルデータが公開されている。サンプルデータはそれぞれ1.8GBもあるので注意。

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2013/05/13

国土地理院, 全国の電子基準点で、準天頂衛星及びグロナスの観測データを提供開始, 2013年5月10日

とのこと。昨年7月13日に一部電子基準点ですでに提供開始されていたが、これが全国の基準点に拡大された様だ。リアルタイム配信も開始されるとのことで、ネットワーク型RTK民間サービスでも今後利用可能になる見込み。

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Taro +memo, GNSS-SDRLIB ver. 1.0 beta, May 13, 2013

とうとう公開。おめでとうございます。
RTKLIBと連携して使えるオープンソースのSDRコード。SIMDによる相関器は私がずいぶん前に書いたコードを流用。GLONASS, Galileo, BeiDou等の捕捉・追尾も一部ライブラリは実装済みだがAPではまだサポートしていない様。ぜひ末永く育てていってほしい。

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2013/05/10

BINEX - 0x01-05 Decoded BeiDou-2/Compass ephemeris

BINEXメッセージ0x01-05としてBeiDouのエフェメリスが追加されている。"Last Modified: 22 May 2012"となっているけど、1月に確認した際はまだTBDだったので追加更新したのは今年の3月位のはず。しかしBINEX もう少しちゃんと版管理して欲しい。最低フォーマットのバージョン付けと履歴記録だけでも。

Triｍble NetR9 GNSS Receiver Firmware v.4.80

v.4.80のRelease Notes見ると”On-board RINEX converter now handles BeiDou ephemeris data.” とあるので内部RINEX変換すればBeiDouのエフェメリスを出力できる様だ。BINEX 0x01-05をサポートしているかは不明。

ということで、今BeiDouのエフェメリスデータ探しているので。どこかにアーカイブないかなあ。ちなみにRTKLIB 2.4.2ではRINEX 3.02 draftのBeiDouエフェメリスもBINEX 0x01-05も対応済み。試験してないけど。

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2013/05/08

RTKLIB: support information

とりあえず今見つかっているバグの対応。しかしパッチサイズが16MBってどうよ。

補足: パッチはとりあえずGitHubのrepositoryにも反映。ただ、まだGitHubの使い方が良く分からん。過去のcommitに後からtag付けたいのだけど、まだうまく行っていない。(18:30追記)

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2013/05/05

国土地理院, 平成24年度マルチGNSS解析技術等の開発にむけた複数周波数信号及び衛星系の組合せに関する技術開発業務報告書, 平成25年3月1日

昨年度マルチGNSS総プロ業務のうち「複数周波数信号及び衛星系の組合せ」の報告書が公開。当初予定のGalileo関係の調査検討はデータ入手が難しいとの判断でQZSS関係の調査検討に変更された。Galileo関係 (およびBeiDou関係) は今年度調査検討で実施することになるではないかと思われる。

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2013/05/02

RTKLIB ダウンロード数の更新。なんか2.4.1のダウンロード数が3月に急に増えているんだけど、これ何でだろう。IGS RTSの頁かInsideGNSSの記事からリンク貼られたのが大きいのかも。

補足: NVSの頁のRTKLIB紹介。"Please constact NVS Technologies for specific features compatibility" とのこと。私としては早くBINR2サポートしてほしいのだけど。

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2013/05/01

はあ、結構致命的なバグの指摘。早々にパッチかなあ。

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〜2013/04/30