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u-center u-blox GNSS用 GNSS Sensor Device Driver

USBドライバーの選択画面で Windows USBシリアルドライバーを選択するとCOMポートへ登録されます。

位置センサーとして利用するには以下のドライバーをインストールします。

u-blox GNSS Sensor Device Driver for Windows, v2.40 21-Dec-2017

インストールコンポーネント選択の画面では

センサードライバーのインストールが完了するとデバイスマネージャーのセンサーに登録されます。

次に位置情報の設定を確認してください。

設定 > プライバシー > 位置情報 > ON

位置情報を使用できるように設定したらu-centerで接続してみます。

Sensor API > u-blox GNSS location Sensor 

Windows マップで現在地の表示

MapFan WEB ブラウザから開いて位置情報をON 現在地が表示できます。 ルート検索

COMポート接続に切り替える場合

センサードライバーの更新を行います。

コンピュータを参照してドライバーを検索

コンピューター上の利用可能なドライバーの一覧から選択します。

USBシリアルデバイスを選択

RS232Cの規格

現在のDOS/V機で9ピンのシリアルポート(もしくは25ピン)を装備しているPCは少なくなりました。
ノートPCではシリアルポート装備はほとんど見かけません。
現在ではUSBによる高速で比較的簡単なインターフェイスに変わりつつあります。

DB9ピン (DOS/V機等)  
信号  ピン
DCD    1
RXD  2
TXD  3
DTR  4
GND  5
DSR  6
RTS  7
CTS  8
RI   9

RS232Cでは、RTS,CTS,DSR,DTRが全てON(モデムもパソコンも
動作可能状態で、データ送信要求がなされた)時、TXDよりデータが送信されます。
(モデムが接続されている場合、パソコンからモデムにデータが転送され、モデムから
相手の機器にデータが送出される。)

シリアル通信の場合通信機器同士の条件を一致させる必要があります。
設定すべき条件として一般的には以下のものがあります。
① ボーレート(データ転送スピード)
   データ転送のスピードです。1秒間に転送するビット数をあらわします。
   75~ 1200、2400、4800、9600、57600、115200、128000 の中から選択することが多いと思います。
② ビット長
   データの1文字をあらわすのに、7ビットで表すか、8ビットで表すかの選択です。
③ ストップビット
   データの区切りとして、データの最後につけるのがストップビットです。これを、1ビット
   にするか2ビットにするか選択します。
④ パリティチェック
   送られてきた1文字分のデータに誤りがないか、確認するために付加するビットです。
   偶パリ、奇パリ、パリティ無しから選択します。
⑤ Xパラメータ 
   データが受信能力を超えて送られてくると、受信バッファからデータがあふれて、データ
   の取りこぼしをしてしまいます。この時、送信側に一時的にデータ送信の停止を要求する
   ことができます。この機能のON(XON)、OFF(XOFF)をきめます。
   受信側で受け取ったデータをプリンターに出力するなど、時間のかかる処理をする時には
   XONにします。ただし、昔のBASICシステムでは、送信側が停止の合図を受け取っても、
   自動的には、送信停止にならないことが多いようです。BASICプログラムで停止の合図を
   うけたら、一時停止になるよう、プログラムする必要があります。
⑥ Sパラメータ
   データビット長で7ビットを選択すると、(JISコード)カナ文字が送信できません。  
   SパラメータをONにすると、SOコード(以下のデータをカナとして扱う)、SIコード
   (以下のデータを英数文字として扱う)の送信がなされ、カナの送信も可能になります。

これ以外にも、各機種固有の設定(キャリッジリターンの取り扱いなど)があります。

また、RS232互換レベルは
マーク(1)が-3V~-15V、スペース(0)が+3V~+15Vと、負論理。

TTL 'H'は2.0V以上、'L'は0.8V以下の電圧
※TTLレベルとCMOSレベルの違いは、5Vで駆動の場合、TTLだとVIH=2.0V。しかし、CMOSの場合はVIH=2.5~3.5V位

磁北と真北

磁北と真北の違いは

地軸の北を真北といい地球の磁性の収束する2点を磁極という。磁極の北を磁北という。

真北と磁北はおよそ11度の偏角がある。

東京付近では西に7度偏角である。(偏角、磁極は一定ではなく10年でおよそ10分~20分ずれる)

XY座標

XY座標とは。

平面直角座標系のことで、地球は局面だが、狭い範囲の測量では平面として計算を行ったほうが便利であり大きな誤差も生じないことから、

公共測量のような測量範囲の狭い場合に共通に利用できるよう定めた座標またはこの座標を基とした位置をいう。

わが国では東西130km以内を適用範囲とする座標系が「国土交通省告示第9号(平成14年1月10日)で19系定められている。

平面直角座標系

系番号 座標系原点の経緯度 適用区域
経度(東経) 緯度(北緯)
I 129度30分0秒0000 33度0分0秒0000 長崎県 鹿児島県のうち北方北緯32度南方北緯27度西方東経128度18分東方東経130度を境界線とする区域内(奄美群島は東経130度13分までを含む。)にあるすべての島、小島、環礁及び岩礁
II 131度 0分0秒0000 33度0分0秒0000 福岡県 佐賀県 熊本県 大分県 宮崎県 鹿児島県(第I系に規定する区域を除く。)
III 132度10分0秒0000 36度0分0秒0000 山口県 島根県 広島県
IV 133度30分0秒0000 33度0分0秒0000 香川県 愛媛県 徳島県 高知県
V 134度20分0秒0000 36度0分0秒0000 兵庫県 鳥取県 岡山県
VI 136度 0分0秒0000 36度0分0秒0000 京都府 大阪府 福井県 滋賀県 三重県 奈良県 和歌山県
VII 137度10分0秒0000 36度0分0秒0000 石川県 富山県 岐阜県 愛知県
VIII 138度30分0秒0000 36度0分0秒0000 新潟県 長野県 山梨県 静岡県
IX 139度50分0秒0000 36度0分0秒0000 東京都(XIV系、XVIII系及びXIX系に規定する区域を除く。) 福島県 栃木県 茨城県 埼玉県 千葉県 群馬県 神奈川県
X 140度50分0秒0000 40度0分0秒0000 青森県 秋田県 山形県 岩手県 宮城県
XI 140度15分0秒0000 44度0分0秒0000 小樽市 函館市 伊達市 北斗市 胆振支庁管内のうち有珠郡及び虻田郡 檜山支庁管内 後志支庁管内 渡島支庁管内
XII 142度15分0秒0000 44度0分0秒0000 札幌市 旭川市 稚内市 留萌市 美唄市 夕張市 岩見沢市 苫小牧市 室蘭市 士別市 名寄市 芦別市 赤平市 三笠市 滝川市 砂川市 江別市 千歳市 歌志内市 深川市 紋別市 富良野市 登別市 恵庭市 北広島市 石狩市 石狩支庁管内 網走支庁管内のうち紋別郡 上川支庁管内 宗谷支庁管内 日高支庁管内 胆振支庁管内(有珠郡及び虻田郡を除く。) 空知支庁管内 留萌支庁管内
XIII 144度15分0秒0000 44度0分0秒0000 北見市 帯広市 釧路市 網走市 根室市 根室支庁管内 釧路支庁管内 網走支庁管内(紋別郡を除く。) 十勝支庁管内
XIV 142度 0分0秒0000 26度0分0秒0000 東京都のうち北緯28度から南であり、かつ東経140度30分から東であり東経143度から西である区域
XV 127度30分0秒0000 26度0分0秒0000 沖縄県のうち東経126度から東であり、かつ東経130度から西である区域
XVI 124度 0分0秒0000 26度0分0秒0000 沖縄県のうち東経126度から西である区域
XVII 131度 0分0秒0000 26度0分0秒0000 沖縄県のうち東経130度から東である区域
XVIII 136度 0分0秒0000 20度0分0秒0000 東京都のうち北緯28度から南であり、かつ東経140度30分から西である区域
XIX 154度 0分0秒0000 26度0分0秒0000 東京都のうち北緯28度から南であり、かつ東経143度から東である区域

緯度経度からXY座標への変換は測量地点をポイント登録しポイントデータを出力し変換を行う。

国土地理院のホームページでは1点から座標変換を行うサービスプログラムがある。

http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/transf.html

また、ウエブ上で座標変換プログラムを検索するとフリーで配布しているところがありますので、参考にしてください。

ハンディGPSは緯度経度表示(その他UTM/UPS、MGRS など数種の表示形式)が標準であり、19系XY座標の表示はできない。

以下国土地理院より http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/surveycalc/algorithm/

 緯度経度より平面直角座標XYを求める計算式

UTM UPS 座標系

UTM座標系は、Universal Transverse Mercator systemの和訳で、

各国が大きな縮尺の地図を作成する際、ガウス・クリューゲル図法を用いるに当たり国際的に取り決められた、

1投影面の適用範囲やシステム等の準則があり、それをUTM座標系と呼びます。 

地球を経度6 ゜ごとに60 等分したゾーンに分けて投影する。(緯度は北緯84 ゜~南緯80 ゜まで利用できる)

 ゾーンは西経180 ゜~174 ゜をNo.1 とし、東周りに6 ゜ずつ順番に番号が付けられている。

日本の例を示すと、126 ゜≦東経<132 ゜はゾーンNo.52 、

132 ゜≦東経<138 ゜はゾーンNo.53 、

138 ゜≦東経<144 ゜はゾーンNo.54 、となる。

各ゾーンの中央の経線を中央子午線(ゾーンNo.53 では132 ゜+3 ゜=135 ゜)とし、

これと赤道との交点をゾーンの原点とする。

座標値は東西方向の座標値(E 、東へ行くほど大きくなる)、南北方向の座標値(N 、北へ行くほど大きくなる)で(x,y)と表し、

単位はm(メートル)を用いる。但し、負の値がないように、原点の座標をシフトする。

原点座標値(500000,0)北半球での原点座標値(500000,10000000)南半球での

例)明石の緯度経度、北緯34 ゜40’00″東経135 ゜00’00″はゾーンNo.53 の中央子午線が通るため (500000.00,3835697.88) 大 阪の緯度経度、

北緯34 ゜40’00″東経135 ゜30’00″は同じくゾーンNo.53 で (545804.82,3835811.57) と なる。

UTMは極地方(北極は緯度66度33分以上とされその上の80度以上)では使用できないのでUPS(ユニバーサル極ステレオ)を使用する。

以下日本地図センターより

我国の地形図に「投影はUTM図法」と表示してあるのは、UTMの国際的な準則に従っていることの意味と解釈できます。

UTM座標系は、北緯84度(当初は80度でしたが、カナダ等の地域のために現在は84度になっています)から

南緯80度の間の地域に適用し、地球楕円面を経度6度毎の経線により楕円面を南北に輪切りにして、

経度差の等しい60のゾーン(帯)に分割します。

これらのゾーンは、経度180度の線を始発線として西から東に向かって、第1帯、第2帯、・・・第60帯と名付けます。

各帯の中央を通る経線を中央経線とし、中央経線の両側各3度の部分をガウス・クリューゲル図法によって一平面上に投影します。

各ゾーンの原点は、赤道と中央経線の交点とし、赤道を横軸、中央経線を縦軸とします。

この図法によれば、中央経線と赤道は直線となり、その他の経緯線は互いに直交する曲線となります。

縮尺係数(線拡大率)は中央経線上で0.9996とします。

その結果、中央経線より東西に約180kmのところで縮尺係数が1.0000となり、

これより外側は縮尺係数が1よりも大きくなり、1ゾーン内の歪みが6/10000以内に収まるように設計されています。

 

 

UTM Zone Number は01から60まで

UTM Zone Designators はCからXまで

2DRMS GPS測位精度の誤差について

GPSを定点に設置して測位したとしても測距誤差(大気、電離層、受信環境などさまざまな要因があり)測位の位置点は散らばります。
これらの散らばりの点の平均位置までの距離を二乗平均して平方根をとったものがDRMS。
平均値の2倍 2DRMSが位置精度の誤差の目安とされています。

10m 2DRMS とは 10mを半径とする円内に95%(*)の測位点が入る

DRMS √σx²+σy²

2DRMS 2√σx²+σy²

3DRMS 3√σx²+σy²

RMS(自乗平均平方根)真の測位点から数値で示された半径の中に63%の確率で存在

CEP(確率誤差円)CEPは50%の確率で数値に示された半径の中に存在

DRMS RMSと同じ

*相関係数による

※精度≠正確度

正確度 平均値が真値にどれだけ近いか

精度 散らばりが小さいか

アルマナックデータ・エフェメリスデータ

アルマナックデータは軌道上における全ての衛星に関する軌道情報
エフェメリスデータは各衛星の正確な位置情報と信号を発射した時刻情報

GPS受信機はアルマナックデータにより測位に使用できる衛星を確認し、
エフェメリスデータから正確な時刻情報を得て、受信機内部の時計とナノ秒単位
(1ナノ秒は1/10億分の1秒)で合わせます
そして衛星からの信号が届くまでの時間を計り、それに光の速度をかけて衛星までの距離を求めます。
これをレンジングといい、3機の衛星に対してレンジングを行うと三角交差法により自船の位置
緯度・経度が求められるのです。

GPS受信機は電源を切る直前のアルマナックデータとエフェメリスデータを保存しています。

アルマナックデータは1週間程度
エフェメリスデータは1時間半程度
有効です。

このデータと完全に失ってしまった状態を「コールド」
アルマナックデータは失っていない状態を「ウォーム」
エフェメリスデータも失っていない状態を「ホット」

といいます。

アルマナック情報は
US.Coast Guard Navigation Center
http://www.navcen.uscg.gov/Default.htm
より得られます。

NMEA-0183 プロトコル 更新中

NMEAは米国海洋電子機器協会(National Marine Electronics Association)が定めた規格で、受信機とナビゲーション機器の通信に使用されるプロトコル。

中でも、NMEA-0183は、GPS受信機とナビゲーション機器の間をシリアルポートを利用して通信するための規格で、すべての文字がASCIIテキストの「センテンス」で送られる。

$TalkerID、センテンスID、センテンス、チェックサム CR/RL 

System\Sentence

GGA

GLL

GSA

GSV

RMC

VTG

GPS

GPGGA

GPGLL

GPGSA

GPGSV

GPRMC

GPVTG

GLONASS

GLGGA

GLGLL

GLGSA

GLGSV

GLRMC

GLVTG

GALILEO

GAGGA

GAGLL

GAGSA

GAGSV

GARMC

GAVTG

BEIDOU

GBGGA

GBGLL

GBGSA

GBGSV

GBRMC

GBVTG

GPS+GLONASS+

GALILEO+BEIDOU

GNGGA

 

GNGLL

GNGSA

GPGSV

GLGSV

GAGSV

GBGSV

GNRMC

GNVTG

 

 

NMEA-0183 バージョン3.01(4.10)

以下NMEAの代表的なセンテンス(バージョンにより違いがあります。)
GGA (時刻、緯度経度、標高、測位状態、DGPS基地局番号などの基本情報)

$GPGGA,065137.000,3543.8840,N,13944.3977,E,2,07,1.4,51.5,M,39.3,M,0.8,0000*41

$GPGGA

ID,

  1. 測位時刻UTC,hhmmss.sss
  2. 緯度,ddmm.mmmm
  3. N北緯S南緯,
  4. 経度,dddmm.mmmm
  5. E東経S西経,
  6. 測位状態(0無効/1測位/2DGPS測位)(4RTK/5FLOAT),
  7. 捕捉衛星数,(使用衛星数)
  8. DOP値,(HDOP)
  9. 海抜高度,
  10. 高度単位(M),
  11. WGS84楕円体から平均海水面までの高さ,(ジオイド)
  12. 単位(M),
  13. DGPS経過時間,(null-Not DGPS)
  14. DGPS基準局ID番号,(null-Not DGPS)
  15. *チェックサム

GLL – Geographic Position, Latitude and Longitude 位置情報、測位時刻

$GPGLL,3543.8840N,13944.3977,E,065137,A,D*49

ID,

  1. 緯度
  2. 北緯N/南緯S,
  3. 経度
  4. 東経E/西経W
  5. 測位時刻時分秒UTC
  6. 単独測位orDGPS A/未測位 V
  7. 未測位N/単独測位A/DGPS測位D
  8. *チェックサム

GSA – GNSS DOP and Active Satellites Dop値及び使用衛星
$GPGSA,A,3,08,17,20,28,27,07,32,19,03,,,,1.8,1.0,1.5*30

ID,

  1. A測位モードの自動選択、M手動選択  (2D/3D)
  2. 測位モード 1 受信不能 2 2D 3 3D
  3. 受信衛星,,,,(使用衛星番号)
  4. PDOP
  5. HDOP
  6. VDOP
  7. *チェックサム

GSV – 衛星情報(衛星情報は複数のGSVメッセージに出力)
$GPGSV,2,1,08,04,09,256,14,19,11,109,20,23,08,141,25,17,36,312,20*72
$GPGSV,2,2,08,11,51,054,27,32,53,069,28,28,60,254,29,20,70,132,43*75

ID,

  1. メッセージ数
  2. メッセージ番号2-1、2-2など
  3. 受信衛星,,,,(使用衛星番号)
  4. 衛星番号、仰角度、方位度、信号デシベル ×4衛星分
  5. *チェックサム

RMC – 時刻位置情報速度方向
$GPRMC,043356.000,A,3543.8999,N,13944.3790,E,0.0,4.3,301109,,,A*62

ID,

  1. 測位時刻 UTC 00時00分00秒.000
  2. 測位ステータスA有効V無効
  3. 緯度度分
  4. NS北緯南緯
  5. 経度度分
  6. EW東経西経
  7. 速度(ノット)
  8. 進行方向度(対真北)
  9. 日付 日、月、年
  10. 偏角,度NSEW
  11. 測位モードA/D/N(測位モードA-単独/D-ディファレンシャル/N-無効(E-DeadReckoning/F-Float/R-RTK)
  12. チェックサム

VTG 進行方向速度情報
$GPVTG,199.4,T,,M,0.0,N,0.0,K,A*08

ID,

  1. 真北に対する進行方向度
  2. T/M 真北/磁北
  3. 方位
  4. T/M
  5. 速度
  6. Nノット
  7. 速度
  8. Kキロ
  9. チェックサム

ZDA 時刻情報
$GPZDA,014336.000,08,06,2012,,*5A
ID,

  1. 測位時刻 UTC時分秒.000
  2. 日 UTC
  3. 月 UTC
  4. 年 UTC
  5. LOCAL TIME(UTCオフセット00)
  6. LOCAL TIME 分(UTCオフセット00)
  7. チェックサム

—–Ver 3.01

データは、シリアル非同期、1スタートビット、8データビット、1ストップビット、パリティなしで送信されます。

標準では速度として4800が指定されています。最上位ビットは常にゼロです。

UTC、(GMT-Zulu時間)で日付と時刻を出力します。

GPSの日付と時刻は、1980年1月6日のゼロ秒開始からの週数に週の秒数を加えたものとして表されます。

GPS時刻はうるう秒補正されていませんが、衛星は現在のうるう秒補正もブロードキャストします。国際地球回転基準系サービス(IERS)によって発行

うるう秒補正は、12.5分ごとに1回、多重化衛星サブフレームブロードキャストにのみ含まれます。衛星はGPS受信機にうるう秒を通知しますが、この通知は必ずしもデバイスで正しく処理されるとは限らず、GPS受信機がコールドスタートした直後にはまったく利用できない場合があります。出力されたUTC時間は、コールドスタート又はうるう秒を含むサブフレームを受信するまでは約2秒程度ずれています。

 

NMEA 2.0 1992-1    
NMEA 2.01 1994-8    
NMEA 2.10 1995-10    
NMEA 2.20 1997-1    
NMEA 2.30 1998-3 APB,BWC,BWR,GLL,RMA,RMB,RMC,VTG,WCV,XTE  
NMEA 3.00 2000-7 GBSエラーセット  
NMEA 3.01 2002-1    
NMEA 4.00 2008-11    
NMEA 4.10 2012-7    
NMEA 4.11 2018-11 GNSS (Global Navigation Satellite System) sentences. GPS (US), GLONASS (Russia), GALILEO (Europe), BDS (China), QZSS (Japan), and NavIC ((IRNSS) (India)の各情報が含まれます)

BD BeiDou (中国)
CD Digital Selective Calling VHFデジタル選択呼出(DSC)装置
EC Electronic Chart Display & Information System (ECDIS)航海援助装置
GA Galileo Positioning System EU
GB BeiDou (China)
GIVE NavIC, IRNSS (インド)
GI GLONASS, IEIC 61162-1
GN GNSS (NMEA 0183)
GP GPS
GQ QZSS (日本)
II 総合機器
IN 総合航海システム
LC Loran-C receiver (obsolete)
Pxxx ベンダー固有
BECAUSE QZSS (日本)
QZ QZSS (日本)

システム 衛生 PRN NMEA-ID
EGNOS AOR-E 120 33
EGNOS ARTEMIS 124 37
EGNOS IOR-W 126 39
MSAS MTSAT-1 129 42
EGNOS IOR-E 131 44
WAAS AMR 133 46
WAAS PanAm 135 48
MSAS MTSAT-2 137 50
WAAS Anik 138 51

1〜32 GPS
33-54 SBASシステム(EGNOS、WAAS、SDCM、GAGAN、MSAS)
55-64 使用されていません(他のSBAS又QZSSの番号が置き換わる場合があります。NMEAV3.0 以下)
65-88 GLONASS
89-96 GLONASS(将来の拡張)
97-119 使用されていない
120-151 未使用(SBAS PRNがこの範囲を使用)
152-158 SBASシステム(EGNOS、WAAS、SDCM、GAGAN、MSAS)
159-172 使用されていない
173-182 IMES
193-197 QZSS
196-200 QZSS(将来の拡張)
201-235 BeiDou (u-blox, not NMEA)
301 – 336 GALILEO
401 – 437 BeiDou (NMEA)

https://www.tokyo2show.jp/support/faq.html

緯度・経度

緯度(Latitude)は赤道を0°とした南北の角。北極、南極が90°となり、北に+南に-をつける場合がある。180 度
1度=60分=3600秒

経度(Longitude)はロンドンの旧グリニッジ天文台跡(本初子午線)を0°とした東西の角度、東に+西に-をつける場合もある。

それぞれ180°まで(全周囲 360度)

・経度は標準時を定める基準となり、日本標準時は明石を通る東経135度の時刻。

・日本の緯度経度原点は東京都港区麻布台にある日本国内の測量の基準点、

経度は東経139度44分28秒8759、緯度は北緯35度39分29秒1572である。
緯度1度の長さは 地球の子午線約40008km÷360=約111km

緯度1秒では111÷3600=約 30.9m となる

東京付近(緯度35度) 上の1秒の長さは約30.8mとされている。 赤道上では約30.7m

日本の範囲は

最東端が東京都南鳥島で N24.16.59 E153.59.11 (度.分.秒)

最西端が沖縄与那国島 N24.26.58 E122.56.01

最南端が東京都沖ノ鳥島 N20.25.31 E136.04.11

最北端が北海道択捉島 N45.33.28 E148.45.14

 

緯度経度を扱う場合以下の表示形式がある。

DMS形式:度分秒.秒 形式(DDDMMss.ss)354354.76

DMM形式:度分.分 形式(DDDmm.mmmm)3543.912666

DEG形式:度.度 形式(dddd.ddddd)35.731877

POT形式:度分秒 (ddd°mm′ss.s″)35’43’54.7

 

※度分(DMM) 度分秒(DMS)の変換は

N35°43′54″76  は 43分以下の 54秒76を60で割る

54.76÷60=0.91266・・・・・

N35°43.912666

度分秒へは 43分以下に60をかける

0.912666×60=54.75996 ≒ 54.76

N35°43′54″7

https://www.tokyo2show.jp/support/faq.html#collapseEleven