みちびきGNSS L1Sの仕様 メモ

 みちびきGNSS L1Sの仕様

注意：この記事の内容を鵜呑みにし、事故や損失を招いた場合でも当方は一切の責任は負いかねます。自己責任でお願いします。

自分用のメモです。

L1C/Aのみ受信できるGPSモジュールを改造してL1Sを受信できるか検討するためにメモします。

みちびき(準天頂衛星システム、QZSS)は、日本の上空を飛ぶ人工衛星です。

測位用信号はもちろん、測位情報の精度を上げる補強信号や災害情報などの信号も配信しています。

中でも、災害情報などを配信している「災害・危機管理通報サービス (災危通報)」は、L1Sを受信できる環境であれば、誰でも利用できます。

配信レートは4秒に1度と緊急性のある情報の取得にはあまり向きませんが、インターネット等の接続が困難な状況(深い山の中や、海上)でも受信できるので、とても魅力的です。

・L1C/AとL1S

通常のGPSはL1C/Aという信号を受信することにより測位を行っています。

対して、災危通報はL1Sという信号で配信されています。

市販のGPS受信モジュールはL1C/Aの受信が可能ですが、L1Sの受信は対応していないものが多いです。

L1C/AとL1Sは途中まで共通した仕様の信号なのですが、途中から別のプロトコルになります。

・L1C/A信号の仕様

信号構造

周波数帯 : L1 (1575.42MHz)

変調方式 : BPSK

PRNコード特性

チップレート : 1.023Mcps

チップ長 : 1023 (擬似雑音符号 : 10bit LFSR 2系統 (Gold Code))

周期 : 1ms

メッセージ特性

メッセージ名 : NAV(L1C/A)

ビットレート : 50bps 

1フレームのビット数 : 300bit (プリアンブル+メッセージ識別番号+実データ+パリティ(ハミング符号ビット?)を含む) 

1フレームの周期 : 6s

・L1S信号の仕様

信号構造

周波数帯 : L1 (1575.42MHz)

変調方式 : BPSK

PRNコード特性

チップレート : 1.023Mcps

チップ長 : 1023 (擬似雑音符号 : 10bit LFSR 2系統 (Gold Code))

周期 : 1ms

PRN No.183 ~ 191に割り当て

メッセージ特性

ビットレート : 250bps

シンボルレート : 500sps (畳み込み符号(符号化率:1/2、拘束長:7)化処理後のレート)

1フレームのビット数 : 250bit (プリアンブル+メッセージ識別番号+実データ+CRC24を含む) 

1フレームの周期 : 1s

L1C/AとL1Sの大きな違いは、ビットレートと符号化方式です。

L1SはL1C/Aに近い仕様とよく言われるのは、L1C/AとL1Sどちらも1575.42MHzのBPSK変調でチップレートが1.023Mcps、チップ長が1023であり、受信回路を一部共通化できるためです。 

続きは現在執筆中…

・参考資料

新しいフェーズに入った衛星測位技術を加速させる人材育成

GNSS 受信機の概要

I アンテナ信号入力から、擬似距離出力まで

https://gnss-learning.org/wp-content/uploads/2023/12/GNSS%E5%8F%97%E4%BF%A1%E6%A9%9F%E3%81%AE%E6%A6%82%E8%A6%81%E3%80%80%EF%BC%88%E3%80%80I%E3%80%80%E3%82%A2%E3%83%B3%E3%83%86%E3%83%8A%E4%BF%A1%E5%8F%B7%E5%85%A5%E5%8A%9B%E3%81%8B%E3%82%89%E3%80%81%E6%93%AC%E4%BC%BC%E8%B7%9D%E9%9B%A2%E5%87%BA%E5%8A%9B%E3%81%BE%E3%81%A7%EF%BC%89.pdf

サブメータ級測位補強サービス

https://qzss.go.jp/technical/system/l1s.html