GNSSの基礎とCLASおよび慣性航法装置（INS）を用いた高精度なシステム開発への実践応用

GNSSの基礎知識

グローバル・ナビゲーション・サテライト・システム（GNSS）は、地球上のあらゆる場所で高精度な位置情報を提供するための衛星システムです。
世界で最も一般的なGNSSは、アメリカ合衆国のGPSですが、他にもロシアのGLONASS、EUのGalileo、中国のBeiDouなどが存在します。
これらのシステムは、それぞれの特徴を持ちながら、グローバルなポジショニングを可能にしています。

GNSSの基本原理は、衛星からの信号を受信機が解析することで、ユーザーの現在地を特定することです。
衛星は信号に位置と時間を含んでおり、複数の衛星からの情報を使って受信機は非常に正確な位置を算出します。
この技術は、製造業における物流管理や自動車のナビゲーションシステム、精密農業、ドローン操作など、多岐にわたる分野で活用されています。

CLASの概要と利点

CLAS（Centimeter-Level Augmentation Service：センチメーターレベル補強サービス）は、日本の準天頂衛星システム（QZSS）が提供する補正サービスです。
このサービスは、GNSSの精度をさらに高めるために用いられ、センチメートル単位の精度を達成することが可能です。

CLASは、GNSSの信号に加えて補強データを伝送することで、位置情報の誤差を大幅に削減します。
補正情報は地上の基準局から送信され、ユーザーの位置を高精度に補正します。
これにより、従来のGNSSでは困難であった高精度な位置計測が、簡単に行えるようになりました。

この技術は特に、自動車の自動運転や精密農業、建築現場での位置測定など、正確な位置情報が求められるシーンで革新をもたらしています。
日本国内における実装は、国土交通省をはじめとする多くの企業や機関によって進められており、GNSSの新たな可能性を広げています。

慣性航法装置（INS）の役割

慣性航法装置（INS）は、加速度センサーとジャイロを用いて物体の移動を連続的に計測し、移動の軌跡を算出するシステムです。
GPSやGNSSが利用できない場合でも、自律的に位置、速度、方位を計測することができるため、航空機、船舶、鉄道車両といった多様な移動体において活用されています。

INSは、内部のセンサーから取得したデータを利用して位置を推定するため、外部からの信号を必要としません。
そのため、地下や屋内、都市部の高密度地域など、GNSSの信号が遮られる場所でも確実に動作することができるという利点があります。

INSとGNSSの組み合わせにより、GNSSの信号が一時的に失われるような状況でも連続して位置情報を得られるため、非常に強力なナビゲーションシステムを構築することができます。

高精度システム開発における実践的な応用

製造業では、GNSS、CLAS、INSをはじめとした高精度な位置情報システムは、効率的な生産管理と物流の最適化に大きく寄与しています。
特に、以下の分野における実践的な応用が注目されています。

自動運転技術の進化

高度な自動運転技術を実現するためには、正確な位置情報が不可欠です。
GNSSが提供する一般的な位置情報に加え、CLASによるセンチメートル単位の位置補正を融合させることで、車両の高速道路走行や都市内走行における安全性と精度を大幅に向上させています。
INSと併用することで、トンネル内や高層ビルの隙間などGNSSの信号が測定しにくい環境下でも、確実な位置推定が可能です。