2010/12/31

みちびき(QZSS)対応のGPSチップはすでに普及している?


日本のGPS補強衛星「みちびき」が移動体で3センチという高精度測位を実現したというニュースが出てしばらくたった。 ロボット的な応用分野としては気になるみちびきへ対応したGPS受信機の出現と、高精度測位が一般に普及する日はいつ来るのだろう。

(追記 一般的な利用では誤差1.5m程度とのこと。ただし、天頂付近という高仰角にGPS衛星がひとつ増えるということは、都市部で測位精度が向上するということなのでメリットは多い)

 実はすでに「対応したGPS受信機」を搭載した製品は出荷されている。 たとえばドコモの展開する「Galaxy S」、「Galaxy Tab」は、Bloadcom社がQZSSへの対応を表明したGPS受信LSI「BCM4751」を搭載していた。(分解記事)
といっても、みちびきを受信できたという記事やレポートはまだあまり見当たらない。

 GPS衛星は搭載された高精度な原子時計を基準として、地上に自らの軌道情報と時刻を放送している電波灯台だ。
モバイル端末が搭載するGPS受信機は、受信して得られたGPS衛星群の時刻と軌道情報を元に、受信した端末の座標を計算し、緯度、経度、高度を出力する。計算に使える衛星の数が多いほど、精度が上がっていく。
 現在のGPS受信機は小型化が進み、GPS信号の増幅、復調、計算までワンチップでこなすようになった。モジュールやICも様々な会社が生産している。

GPS衛星は一つ一つが識別コードを持ち、受信機はそれを解読する。
 従来のGPSモジュールでは、みちびきに割り当てられた新しい識別コードを取得する設定が無いため、そのままでは情報を使うことが出来ない。
 同様に独自GPS(欧州のガリレオ、露のGLONASSなど)も、利用するにはそれぞれのデータ形式や、周波数に対応したアンテナ、ハードウェアが必要となる。

端末も、GPSモジュールの生成した計算済みのデータ(NMEAフォーマットなど)を受け取るだけなので、端末側が頑張っても、GPSモジュールが対応しないと受け取ることができない。
モジュール自体の設定やファームウェアを書き換える必要があるが、これは普通GPSモジュールが出荷される前に書き込まれるものなので、専用GPS端末でないと、既に出荷された機器で対応することは無いだろう。

 さて、BroadcomのBCM4751は、出荷時点でQZSSやその他補強信号を出す衛星へ対応を謳っている。プレスリリース

そのため、理屈上はみちびきにも対応しているはずだが、そのへんは端末がソフトウェアで有効化しているかというのはわからない。

(追記)GPS受信機が対応しても、ソフトウェアが拡張されたIDを認識できず表示されなかったり、違うIDで表示されるというケースがあるようだ。

今回のカラクリは、対応したGPS受信機を搭載しても、その機能が使われているとは限らない。ということでした。 多機能化するモバイル機器ではよくあることだ。

 Androidでは統合チップ内にGPS受信機能が内蔵されていて、ほとんどの機種は統合機能を使っている。 実は外付けGPSモジュールを搭載する端末はそんなに多くない。
後継のGalaxy S2のGPSソリューションは他社の未対応品になっていたりするあたり、供給体制と調達コストなどが主な採用理由とみられる。

これはiPhoneでも言えることで、iPhone4はBroadcomだったが、後発のCDMA版はQualcommの統合機能を使っている。
GLONASSに対応したiPhone4S/5はこの設計を引き継いでおり。 統合チップが独自GPSに対応することが、モバイル端末での高精度GPS利用の普及フェーズとなるだろう…。 ただ、最近の端末はネットワーク測位なのか、GPS測位なのか曖昧になっているのがやや気になる。

電子工作的には、QZSS対応のGPS受信モジュールを手に入れるほうが早そう。ちらほら出てきていることだし…。