APME+

APME+: セプテントリオのマルチパス低減テクノロジー

GNSSアプリケーションは、受信機からGNSS衛星までの距離の正確な観測に基づいています。この距離は、衛星から信号が発信されてから受信機が受信するまでの遅延を測定することで決定されます。これは、信号が衛星から受信機までまっすぐに進むときは良好に機能します。ただし、ほとんどの場合、信号は受信機周辺の物体や表面に反射します。受信機は、まっすぐな信号と多数の反射信号を受信します。     

この現象はマルチパスと呼ばれます。これは測定される衛星距離 (擬似距離と搬送波位相) にメートルレベルの誤差を生じさせ、位置と時間の精度を著しく低下させます。多くの場合、マルチパスはGNSSアプリケーションの主な誤差要因となります。  

マルチパスによって引き起こされる個々の擬似距離の誤差は、MPx Time Plotを開くことによって、セプテントリオのRxControlアプリケーションでリアルタイムにモニタリングできます。マルチパス誤差は、以下のRxControlのスクリーンショットに示されているように、メートルレベルの振幅を持つ振動パターンを示す傾向があります。 

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APME+ multipath error pattern on a pseudorange measurement

APME+: 原理

APME+は、各追跡チャンネルで追加の相関器を使用し、擬似距離測定値と搬送波位相測定値のマルチパス誤差を推定します。次に、推定誤差を差し引くことによって測定値を補正します。他社のほとんどのマルチパス低減テクノロジーは追跡チャンネルの相関器そのもの調整しますが、APME+は追跡チャンネルを変更しません。マルチパス誤差は信号の追跡とは別に推定されます。     

次の図は、APME+を無効にしたとき (青色) と有効にしたとき (緑色) の疑似距離の誤差の違いを示しています。APME+は、誤差を半分以下まで低減します。 

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APME+ pseudorange error

図3は、DGNSSモードでの位置精度に対するAPME+の効果を示しています。

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APME+ DGNSS positioning accuracy

APME+は、セプテントリオのすべての受信機でデフォルトで有効になっています。

 

APME+: ショート・マルチパス向けに得に有効

近接した表面 (屋根、地面、建物など) からの反射が最も一般的であり、見逃すリスクがあります。近接した表面 ( 20mの距離) で反射された信号は、まっすぐな信号と比べてわずかな遅延でアンテナに到達します。そのため、まっすぐな信号と区別するのが難しく、多くの低減アルゴリズムは、遅延時間の短い反射信号に対してうまく機能しません。一方、APME+は、遅延時間の短いマルチパスに対応するよう特別に設計されています。これはGPS L1 CA信号のマルチパス包絡線を示す図4に示されています。このマルチパスの包絡線は、所定の遅延を伴う反射信号から生じる誤差を示しています。図からわかるように、短時間の遅延におけるAPME+の包絡線は、他と比較して最も小さくなっています。<     

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APME+ Pseudorange multipath envelope

APME+: バイアスフリー!

他のマルチパス低減技術の一般的な問題は、測定値にバイアスを与えることです。これは、追跡チャネル内の相関器を修正し、それにより受信機がGNSS信号を捕捉する点を修正する必要があるためです。これは、衛星依存バイアスをもたらすことが知られています。 多くの場合、こういったバイアスは許容できません。   

一方、APME+はバイアスフリー設計です。APME+は、基本的な追跡ループを変更することなく、マルチパス誤差をリアルタイムで推定します。 このマルチパス推定値は、ハイパスフィルターにかけた後、擬似距離と搬送波位相から差し引かれます。ハイパスフィルターは、APME+が測定バイアスを生じさせないことを保証します。    

APME+: 明確な情報を提供

APME+に関するもう1つの優れた点は、個々の擬似距離と搬送波位相に適用されるマルチパス補正を、SBFメッセージで確認できることです。したがって、APME+がどのように機能するかについてさらに詳細な情報を得たい場合、ユーザーは受信機が実際に適用した補正を確認したり、さらには未補正測定値に戻したりすることもできます。